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第4章細胞的物質(zhì)輸入和輸出第1節(jié)物質(zhì)跨膜運輸?shù)膶嵗F(xiàn)在是1頁\一共有57頁\編輯于星期日細胞是一個開放的系統(tǒng)，每時每刻都與環(huán)境進行著物質(zhì)的交換。物質(zhì)的進進出出都要經(jīng)過細胞的邊界——細胞膜。細胞內(nèi)外的許多物質(zhì)并不能自由地出入細胞，細胞膜能夠?qū)M出細胞的物質(zhì)進行選擇?，F(xiàn)在是2頁\一共有57頁\編輯于星期日細胞是地球上最基本的生命系統(tǒng)細胞膜—系統(tǒng)的邊界細胞壁是全透性的現(xiàn)在是3頁\一共有57頁\編輯于星期日擴散與滲透的區(qū)別擴散：是指物質(zhì)從密度大的空間自然向密度小的空間運動的現(xiàn)象。擴散現(xiàn)象氣體的擴散現(xiàn)在是4頁\一共有57頁\編輯于星期日“擴散”與“滲透”的區(qū)別滲透作用半透膜：是指某些物質(zhì)可以透過，而另一些物質(zhì)不能透過的多孔性薄膜。它往往是只能讓小分子物質(zhì)透過，大分子物質(zhì)不能透過，不具有選擇性，不是生物膜。滲透裝置（必修1導(dǎo)學(xué)P48“三點剖析”二、2.）現(xiàn)在是5頁\一共有57頁\編輯于星期日RS半透膜清水蔗糖溶液RS半透膜清水蔗糖溶液S滲R滲=+靜水壓（考試高手P23典例5解析）現(xiàn)在是6頁\一共有57頁\編輯于星期日滲透作用：水分子（或其他溶劑分子）透過半透膜從低濃度溶液向高濃度溶液的擴散，稱為滲透作用。滲透作用的產(chǎn)生必須具備兩個條件:①具有半透膜②半透膜兩側(cè)的溶液具有濃度差小結(jié):§1物質(zhì)跨膜運輸?shù)膶嵗荚嚫呤諴23四）（必修1導(dǎo)學(xué)P47“情景導(dǎo)入”）現(xiàn)在是7頁\一共有57頁\編輯于星期日（可選用玻璃紙、哺乳動物的膀胱、卵殼內(nèi)膜等）1.滲透現(xiàn)象實驗中的半透膜可選用哪些材料抽取?2.此裝置中若用紗布、塑料薄膜代替半透膜，其現(xiàn)象如何？(兩種材料均不能觀察到液面上升現(xiàn)象)3.若燒杯中是蔗糖溶液，漏斗內(nèi)是清水，其結(jié)果怎樣？(液面會下降)“擴散”與“滲透”的區(qū)別水分子（或其他溶劑分子）透過半透膜從低濃度溶液向高濃度溶液的擴散，稱為滲透作用?，F(xiàn)在是8頁\一共有57頁\編輯于星期日“擴散”與“滲透”的區(qū)別擴散：是指物質(zhì)從密度大的空間自然向密度小的空間運動的現(xiàn)象。滲透作用：水分子（或其他溶劑分子）透過半透膜，從低濃度溶液向高濃度溶液的擴散，叫做滲透作用。摩爾濃度區(qū)別：滲透與擴散的不同在于滲透必須有半透膜?，F(xiàn)在是9頁\一共有57頁\編輯于星期日EF10%的蔗糖溶液30%的蔗糖溶液10%的蔗糖溶液10%的葡萄糖溶液B液面上升結(jié)果摩爾濃度小摩爾濃度大F液面上升現(xiàn)在是10頁\一共有57頁\編輯于星期日如圖在U形管的中部C處裝有半透膜，在A側(cè)加入細胞色素C（分子量為1.3萬道爾頓的蛋白質(zhì)）的水溶液（紅色），B側(cè)加入清水，并使A、B兩側(cè)液面高度一致。經(jīng)過一段時間后，結(jié)果是（）A.A、B兩側(cè)液面高度一致，B側(cè)為無色B.A、B兩側(cè)液面高度一致，B側(cè)為紅色C.A液面低于B液面，B側(cè)為紅色D.A液面高于B液面，B側(cè)為無色D現(xiàn)在是11頁\一共有57頁\編輯于星期日如圖所示:ab分別為體積與質(zhì)量濃度（g/mL）相同的葡萄糖和蔗糖溶液用半透膜隔開，（半透膜允許水分子和葡萄糖通過，不允許蔗糖通過）開始和一段時間后液面的情況如何？ab半透膜先ab后ab葡萄糖溶液蔗糖溶液現(xiàn)在是12頁\一共有57頁\編輯于星期日

（如：）細胞膜上具有，且不同生物的細胞膜上載體不同，構(gòu)成了對不同物質(zhì)吸收與否和吸收多少的選擇性。（如：）選擇透過性膜半透膜某些物質(zhì)可以透過，而另一些物質(zhì)不能透過的多孔性薄膜。物質(zhì)能否透過半透膜往往取決于半透膜孔隙直徑的大小。動物膀胱、玻璃紙、腸衣、雞蛋的卵殼膜細胞膜等各種生物膜種類和數(shù)量載體“半透膜”與“選擇透過性膜”的區(qū)別現(xiàn)在是13頁\一共有57頁\編輯于星期日細胞的吸水和失水外界溶液濃度＜細胞質(zhì)濃度,細胞吸水膨脹外界溶液濃度＞細胞質(zhì)濃度,細胞失水皺縮外界溶液濃度=細胞質(zhì)濃度,細胞動態(tài)平衡動物細胞（課本P60）現(xiàn)在是14頁\一共有57頁\編輯于星期日思考與討論1.正常生活著的紅細胞內(nèi)的血紅蛋白等有機物能過細胞膜外嗎？2.根據(jù)現(xiàn)象判斷紅細胞的細胞膜相當(dāng)與什么膜？3.當(dāng)外界溶液的濃度低時，紅細胞一定會吸水而漲破？4.紅細胞吸水或失水的多少取決與什么？紅細胞內(nèi)的血紅蛋白等有機物一般不能透過細胞膜。紅細胞的細胞膜相當(dāng)于“問題探討”中的半透膜。當(dāng)外界溶液的濃度低于紅細胞內(nèi)部的濃度時，紅細胞一般會因持續(xù)吸水而漲破。紅細胞吸水或失水的多少主要取決于紅細胞內(nèi)外濃度的差值。一般情況下，差值較大時吸水或失水較多。（課本P61）現(xiàn)在是15頁\一共有57頁\編輯于星期日成熟的植物細胞的結(jié)構(gòu)細胞壁細胞膜細胞質(zhì)細胞核液泡關(guān)鍵在于：原生質(zhì)層是否相當(dāng)于一層半透膜？（探究）成熟的植物細胞是一個滲透系統(tǒng)植物細胞的吸水和失水現(xiàn)在是16頁\一共有57頁\編輯于星期日原生質(zhì)層：細胞膜和液泡膜以及兩層膜之間的細胞質(zhì)。“原生質(zhì)層”和“原生質(zhì)”的區(qū)別原生質(zhì)：細胞內(nèi)具有生命活動的物質(zhì)稱為原生質(zhì)。（包括細胞膜、細胞質(zhì)和細胞核）?，F(xiàn)在是17頁\一共有57頁\編輯于星期日【回憶】植物細胞的結(jié)構(gòu)細胞壁細胞膜細胞質(zhì)液泡膜原生質(zhì)層【探究】植物細胞

相當(dāng)于半透膜原生質(zhì)層植物細胞的吸水和失水現(xiàn)在是18頁\一共有57頁\編輯于星期日實驗假設(shè)：若原生質(zhì)層相當(dāng)于一層半透膜，把成熟的植物細胞放置在不同的外界溶液中，它應(yīng)該有吸水或失水的現(xiàn)象實驗材料的選擇：實驗材料：紫色的洋蔥鱗片葉外表皮細胞質(zhì)量濃度為0.3g/ml的蔗糖溶液、清水探究實驗：植物細胞的吸水和失水現(xiàn)在是19頁\一共有57頁\編輯于星期日探究實驗：植物細胞的吸水和失水提出問題作出假設(shè)設(shè)計實驗進行實驗分析結(jié)果表達與交流（原生質(zhì)層是一層半透膜嗎？）（原生質(zhì)層相當(dāng)于一層半透膜）設(shè)計方案（按預(yù)定方案進行實驗）（分析實驗結(jié)果，得出結(jié)論：……）（總結(jié)，寫實驗報告并適當(dāng)交流）預(yù)期結(jié)果將植物細胞浸潤在較高濃度的蔗糖溶液中，觀察其大小的變化；再將細胞浸潤在清水中，觀察其大小的變化。在蔗糖溶液中植物細胞的中央液泡會變小，細胞皺縮；在清水中植物細胞的中央液泡會變大，細胞膨脹?，F(xiàn)在是20頁\一共有57頁\編輯于星期日取一小塊洋蔥鱗莖的紫色外表皮，放在載玻片的中央的水滴中鏡檢——觀察自然狀態(tài)下的紫色洋蔥外表皮細胞的結(jié)構(gòu)。從載物臺上取下裝片，用對側(cè)引流法加入質(zhì)量濃度為0.3g/ml的蔗糖溶液，再次鏡檢。觀察浸浴在蔗糖溶液中的表皮細胞有什么變化。（與自然狀態(tài)下的表皮細胞比較）ⅠⅡⅢⅣ現(xiàn)在是21頁\一共有57頁\編輯于星期日方法步驟0.3g/ml蔗糖溶液質(zhì)壁分離現(xiàn)在是22頁\一共有57頁\編輯于星期日清水質(zhì)壁分離復(fù)原質(zhì)壁分離的過程現(xiàn)在是23頁\一共有57頁\編輯于星期日植物細胞的吸水與失水§1物質(zhì)跨膜運輸?shù)膶嵗F(xiàn)在是24頁\一共有57頁\編輯于星期日實驗結(jié)果：

細胞大小蔗糖溶液清水變小逐漸恢復(fù)原來大小原生質(zhì)層恢復(fù)原來位置原生質(zhì)層脫離細胞壁基本不變基本不變中央液泡大小原生質(zhì)層的位置探究實驗：植物細胞的吸水和失水現(xiàn)在是25頁\一共有57頁\編輯于星期日滴加蔗糖溶液發(fā)生質(zhì)壁分離的細胞改換清水后正在發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原的細胞探究實驗：植物細胞的吸水和失水注意顏色的變化現(xiàn)在是26頁\一共有57頁\編輯于星期日質(zhì)壁分離:植物細胞因為失水收縮，原生質(zhì)層與細胞壁發(fā)生分離的現(xiàn)象。質(zhì)壁分離復(fù)原：發(fā)生質(zhì)壁分離的植物細胞因吸水膨脹，恢復(fù)為原來的狀態(tài)。注意顏色的變化探究實驗：植物細胞的吸水和失水現(xiàn)在是27頁\一共有57頁\編輯于星期日正常情況下的細胞發(fā)生質(zhì)壁分離結(jié)論：植物細胞的原生質(zhì)層相當(dāng)于一層半透膜現(xiàn)在是28頁\一共有57頁\編輯于星期日植物細胞的質(zhì)壁分離（表示剛開始發(fā)生質(zhì)壁分離）（表示已明顯發(fā)生質(zhì)壁分離）（課本P63）現(xiàn)在是29頁\一共有57頁\編輯于星期日實驗結(jié)論：原生質(zhì)層相當(dāng)于半透膜細胞內(nèi)有細胞液長頸漏斗中有蔗糖液外界溶液燒杯中有清水半透膜成熟的植物細胞滲透系統(tǒng)裝置原生質(zhì)層(選擇性透過膜)探究實驗：植物細胞的吸水和失水現(xiàn)在是30頁\一共有57頁\編輯于星期日成熟的植物細胞和外界溶液組成一個滲透系統(tǒng)現(xiàn)在是31頁\一共有57頁\編輯于星期日細胞質(zhì)細胞膜液泡膜原生質(zhì)層細胞壁細胞液一個成熟的植物細胞可構(gòu)成一個滲透系統(tǒng)，發(fā)生滲透作用植物細胞的吸水和失水半透膜外界溶液濃度差現(xiàn)在是32頁\一共有57頁\編輯于星期日注意植物細胞的原生質(zhì)層相當(dāng)于一層半透膜。細胞失水時細胞壁和原生質(zhì)層都會出現(xiàn)一定程度的收縮，但原生質(zhì)層的伸縮性更大，故原生質(zhì)層會與細胞壁發(fā)生分離。植物細胞質(zhì)壁分離復(fù)原的條件:

植物細胞必須是活細胞細胞液與外界溶液必須有濃度差必須有大的液泡（課本P63）現(xiàn)在是33頁\一共有57頁\編輯于星期日強調(diào)細胞膜并不是單純物理意義的半透膜，它是有生理活性的，能以一些物質(zhì)進行選擇通過，這叫選擇透過性膜。細胞膜和其他生物膜都是選擇透過性膜：可以讓水分子自由通過，一些離子和小分子也可以通過，而其他離子、小分子和大分子則不能通過。根據(jù)細胞膜有無選擇透過性可以判定細胞死活．（課本P64）現(xiàn)在是34頁\一共有57頁\編輯于星期日探究甘油溶液中分子跨膜運輸?shù)膶嶒灛F(xiàn)象

5%甘油溶液12.13.21:065%甘油溶液12.13.21:41細胞發(fā)生質(zhì)壁分離的自動復(fù)原現(xiàn)在是35頁\一共有57頁\編輯于星期日探究KNO3溶液溶液中分子跨膜運輸?shù)膶嶒灛F(xiàn)象7%KNO3溶液12.13.21:587%KNO3溶液12.13.22:14細胞發(fā)生質(zhì)壁分離的自動復(fù)原現(xiàn)在是36頁\一共有57頁\編輯于星期日060120180240300時間（S）50100原生質(zhì)體體積（相對值）（復(fù)原狀態(tài)）2mol/L乙二醇溶液2mol/L蔗糖溶液例：用2mol/L的乙二醇溶液和2mol/L的蔗糖溶液分別浸浴某種植物細胞，觀察質(zhì)壁分離現(xiàn)象，得到其原生質(zhì)體體積變化情況如圖所示?，F(xiàn)在是37頁\一共有57頁\編輯于星期日例：將同一植物細胞依次浸入蒸餾水、0.3mol蔗糖溶液和0.5mol尿素溶液中，觀察原生質(zhì)體的體積隨時間的變化如右圖所示：（1）A、B、C中細胞在蒸餾水中的是

，在0.5mol尿素溶液中的是

。（2）ab段的下降速度較ae段的快，這是因為

___；AB尿素溶液濃度大于蔗糖溶液濃度（3）簡要分析B、C曲線差異的原因__________________。起初尿素溶液濃度大于蔗糖溶液濃度細胞失水較快，隨著尿素分子進入細胞使細胞液濃度逐漸增大，引起細胞吸水。現(xiàn)在是38頁\一共有57頁\編輯于星期日例：如圖，下面是一個洋蔥表皮細胞浸潤在30%的蔗糖溶液中出現(xiàn)的情況，根據(jù)結(jié)構(gòu)示意圖，分析回答（1）在顯微鏡下觀察時可發(fā)現(xiàn)此細胞正處于___狀態(tài)。（2）圖中相當(dāng)于半透膜的結(jié)構(gòu)叫______，它由___、

_____和_____組成。（3）在1的空隙中充滿的是______。若把此細胞放入清水中，則會發(fā)生___________現(xiàn)象。1質(zhì)壁分離原生質(zhì)層細胞膜細胞質(zhì)液泡膜蔗糖溶液質(zhì)壁分離復(fù)原現(xiàn)在是39頁\一共有57頁\編輯于星期日細胞發(fā)生質(zhì)壁分離的自動復(fù)原原因：蔗糖分子不被植物細胞吸收，因而在適宜蔗糖溶液中發(fā)生質(zhì)壁分離后不能自動復(fù)原，可見外界溶液中的小分子物質(zhì)或離子能否被細胞吸收將決定能否自動復(fù)原。甘油、K+、NO3-與乙二醇一樣能進入細胞內(nèi)，故其內(nèi)的細胞能自動復(fù)原。蔗糖分子不能進入細胞內(nèi)，故不能自動復(fù)原，只能人工復(fù)原。現(xiàn)在是40頁\一共有57頁\編輯于星期日初始濃度

0Mg2＋Ca2+Si4+

離子培養(yǎng)液中的離子濃度水稻番茄物質(zhì)跨膜運輸?shù)钠渌麑嵗?）離子的跨膜運輸并不是順著離子相對含量的梯度來進行的；（2）細胞膜不僅僅是半透膜，還是選擇透過性膜?，F(xiàn)在是41頁\一共有57頁\編輯于星期日水稻培養(yǎng)液里的Ca2+和Mg2+濃度為什么會增高?

水稻吸收水分和其他離子多,而吸收Ca2+和Mg2+較少2.不同作物對無機鹽的吸收有差異嗎?有明顯差異,水稻吸收大量的Si4+而番茄幾乎不吸收.番茄吸收Ca2+和Mg2+較多物質(zhì)跨膜運輸?shù)钠渌麑嵗F(xiàn)在是42頁\一共有57頁\編輯于星期日3.水分子跨膜運輸是順著相對含量梯度的,其他物質(zhì)也是這樣的嗎?不是的!比如水稻吸收大量的Si4+,這是根據(jù)生物生命活動的需要.4.細胞對物質(zhì)的吸收有選擇性嗎?如果有,這種選擇有普遍性嗎?具有選擇性的,因為不同生物吸收的離子的量是各不相同的;這種選擇也是有普遍性的,如不同微生物對不同礦物質(zhì)的吸收表現(xiàn)出較大的差異.物質(zhì)跨膜運輸?shù)钠渌麑嵗F(xiàn)在是43頁\一共有57頁\編輯于星期日質(zhì)壁分離實驗的拓展應(yīng)用及方法1、判斷細胞的死活待測細胞+蔗糖溶液鏡檢發(fā)生質(zhì)壁分離和復(fù)原活細胞不發(fā)生質(zhì)壁分離或質(zhì)壁分離后不復(fù)原死細胞（考試高手P24）實驗單一變量：待測細胞的生活狀態(tài)?，F(xiàn)在是44頁\一共有57頁\編輯于星期日質(zhì)壁分離實驗的拓展應(yīng)用及方法2、測定細胞液濃度范圍待測細胞+一系列濃度梯度的蔗糖溶液分別鏡檢細胞液的濃度介于未發(fā)生質(zhì)壁分離和剛剛發(fā)生質(zhì)壁分離的蔗糖溶液的濃度之間。（考試高手P24）實驗單一變量：不同濃度的蔗糖溶液?，F(xiàn)在是45頁\一共有57頁\編輯于星期日例：將細胞液濃度相同的紫色洋蔥表皮細胞，分別置于不同濃度的蔗糖溶液中，制成裝片鏡檢結(jié)果如下圖所示，根據(jù)此實驗，可知洋蔥表皮細胞的細胞液濃度大約為（）A．0．2—0．3MB．0．1--0．2MC．0．3—0．4MD．無法確定A現(xiàn)在是46頁\一共有57頁\編輯于星期日例：有人提出利用滲透作用實驗原理可以來測定細胞的細胞液濃度的大概范圍。下面是將細胞液濃度相同的幾個細胞（如下圖所示）置于不同蔗糖濃度（a～d）下的細胞狀態(tài)，則這幾個細胞的細胞液濃度范圍相對最精確的范圍是在（） A．c－bB．a(chǎn)－c C．a(chǎn)－d D．d－cC現(xiàn)在是47頁\一共有57頁\編輯于星期日質(zhì)壁分離實驗的拓展應(yīng)用及方法3、比較不同植物細胞的細胞液濃度（考試高手P24）不同植物細胞+同一濃度的蔗糖溶液鏡檢記錄剛剛發(fā)生質(zhì)壁分離時所需時間判斷細胞液濃度（即時間越短，細胞液濃度越小）對所需時間長短進行比較實驗單一變量：不同植物細胞?，F(xiàn)在是48頁\一共有57頁\編輯于星期日質(zhì)壁分離實驗的拓展應(yīng)用及方法4、比較未知濃度溶液的濃度大?。荚嚫呤諴24）同一植物的成熟細胞+未知濃度的溶液鏡檢記錄剛剛發(fā)生質(zhì)壁分離所需時間判斷溶液濃度的大?。磿r間越短，未知溶液的濃度越大）比較所用時間長短實驗單一變量：未知濃度的溶液?，F(xiàn)在是49頁\一共有57頁\編輯于星期日質(zhì)壁分離實驗的拓展應(yīng)用及方法5、驗證原生質(zhì)層和細胞壁伸縮性大小成熟植物細胞+蔗糖溶液鏡檢發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象細胞壁的伸縮性小于原生質(zhì)層的伸縮性不發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象細胞壁的伸縮性大于或等于原生質(zhì)層的伸縮性（考試高手P24）實驗單一變量：植物細胞結(jié)構(gòu)特性?，F(xiàn)在是50頁\一共有57頁\編輯于星期日質(zhì)壁分離實驗的拓展應(yīng)用及方法6、鑒別不同種類的溶液（如KNO3和蔗糖溶液）（考試高手P24）成熟植物細胞+不同種類溶液鏡檢只發(fā)生質(zhì)壁分離溶質(zhì)不能通過半透膜的溶液（如蔗糖）質(zhì)壁分離后又自動復(fù)原溶質(zhì)能通過半透膜的溶液（如KNO3）現(xiàn)在是51頁\一共有57頁\編輯于星期日1、以下可以發(fā)生滲透作用的是（）A、煮熟的馬鈴薯條放入水中B、把干種子放在清水中C、把經(jīng)10%鹽酸處理的根尖放入清水