生物精华课件：物质跨膜运输的实例Stillwatersrundeep.流静水深流静水深,人静心深人静心深Wherethereislife,thereishope。有生命必有希望。有生命必有希望一、渗透系统装置一、渗透系统装置1 1、漏斗管内液面为什么会升高？、漏斗管内液面为什么会升高？2 2、如果用一层纱布代替玻璃纸，漏斗管内液面还会升高吗、如果用一层纱布代替玻璃纸，漏斗管内液面还会升高吗？3 3、如果烧杯中的不是清水，而是同样浓度的蔗糖溶液，结果会怎样？、如果烧杯中的不是清水，而是同样浓度的蔗糖溶液，结果会怎样？讨论讨论不会，不会，没有半透膜没有半透膜液面不会升高，没有浓度差液面不会升高，没有浓度差单位体积内的水分子数：单位体积内的水分子数：烧杯（清水）漏斗（蔗糖溶液）烧杯（清水）漏斗（蔗糖溶液）单位时间内水分子透过的数量：单位时间内水分子透过的数量：烧杯烧杯漏斗漏斗漏斗漏斗烧杯烧杯所以，漏斗液面升高所以，漏斗液面升高这与半透膜两侧溶液的浓度差有关这与半透膜两侧溶液的浓度差有关原理原理条件条件一、渗透作用一、渗透作用水分子（或其他溶剂分子）水分子（或其他溶剂分子）透过半透透过半透膜的扩散，称为渗透作用膜的扩散，称为渗透作用半透膜半透膜膜两侧的溶液具有浓度差膜两侧的溶液具有浓度差溶液溶液A A浓度浓度小于小于溶液溶液B B，水分子从水分子从A BA B移动移动溶液溶液A A浓度浓度大于大于溶液溶液B B，水分子从水分子从B AB A移动移动 . .渗透与扩散的比较渗透与扩散的比较 扩散扩散是指某些物质分子从高浓度向低浓度的运动是指某些物质分子从高浓度向低浓度的运动, , 可以是可以是气体、溶剂气体、溶剂分子分子, ,也可以是也可以是溶质溶质分子分子; ;而而渗渗 透透是水分子或其他是水分子或其他溶剂溶剂分子通过半透膜或选择透分子通过半透膜或选择透 过性膜的扩散。渗透需要半透膜过性膜的扩散。渗透需要半透膜, ,是扩散的一种特是扩散的一种特 殊形式。二者关系如下图所示殊形式。二者关系如下图所示: : 二、动物细胞的吸水与失水二、动物细胞的吸水与失水外界溶液浓度外界溶液浓度 细胞质浓度细胞质浓度讨论讨论1 1、红细胞内的血红蛋白等有机物能透过细胞膜吗？、红细胞内的血红蛋白等有机物能透过细胞膜吗？2 2、红细胞的细胞膜是不是相当于、红细胞的细胞膜是不是相当于“问题探讨问题探讨”中所说的半透膜中所说的半透膜？不能不能是是低渗溶液低渗溶液高渗溶液高渗溶液等渗溶液等渗溶液吸水膨胀吸水膨胀失水皱缩失水皱缩动态平衡动态平衡3 3、当外界溶液的浓度低时，红细胞一定会由于吸水而涨破吗？、当外界溶液的浓度低时，红细胞一定会由于吸水而涨破吗？4 4、红细胞吸水或失水的多少取决于什么条件？、红细胞吸水或失水的多少取决于什么条件？5 5、食物较咸时，口腔和唇粘膜有什么感觉？为什么？、食物较咸时，口腔和唇粘膜有什么感觉？为什么？不一定，浓度差很大时会涨破不一定，浓度差很大时会涨破 浓度差不是很大时不会涨破浓度差不是很大时不会涨破浓度差，外界溶液浓度远大于细胞液浓度时，红细胞失水多浓度差，外界溶液浓度远大于细胞液浓度时，红细胞失水多 外界溶液浓度远小于细胞液浓度时，红细胞吸水多外界溶液浓度远小于细胞液浓度时，红细胞吸水多 干燥难受的感觉，外界浓度高，口腔和唇粘膜细胞失水干燥难受的感觉，外界浓度高，口腔和唇粘膜细胞失水浓度差越大细胞吸水或失水越多浓度差越大细胞吸水或失水越多思考与讨论思考与讨论吸水膨胀吸水膨胀吸水膨胀吸水膨胀失水皱缩失水皱缩失水皱缩失水皱缩u红细胞的吸水膨胀和失水皱缩是渗透现象吗？u水在细胞内外的流动方向有什么规律？ 水分子透过细胞膜顺着浓度梯度（从低到水分子透过细胞膜顺着浓度梯度（从低到高）进出动物细胞的。高）进出动物细胞的。植物细胞与动物细胞具有不完全相同的结构，植物细胞与动物细胞具有不完全相同的结构，那么，植物细胞的吸水或失水条件与动物细胞那么，植物细胞的吸水或失水条件与动物细胞的是否一致呢？的是否一致呢？其它动物细胞的吸水和失水其它动物细胞的吸水和失水的原理与红细胞是一样的！的原理与红细胞是一样的！糖渍西红柿醋拌黄瓜三、三、植物细胞的吸水和失水植物细胞的吸水和失水细胞膜细胞膜细胞质细胞质液泡膜液泡膜原生质层原生质层细细胞胞壁壁液液泡泡u植物细胞壁是全透性的相相关关资资料料u细胞内的液体环境主要指的是液泡里面的细胞液u细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质称为原生质层细细胞胞液液u如果将一个成熟的植物细胞放置于浓度大于细胞液浓度的蔗糖溶液时，会发生渗透现象吗？我们将会看见什么现象？u假如再把该细胞置于清水中，会发生细胞涨破的现象吗？我们将会看见什么现象？思考并回答思考并回答u原生质层是否相当于一个半透膜？如果你要研究上述所列问题，你该如何如果你要研究上述所列问题，你该如何进行相关探究准备？进行相关探究准备？ 探究实验一般步骤：探究实验一般步骤：提出问题提出问题作出假设作出假设设计实验设计实验科学实验科学实验分析结果分析结果表达与交流表达与交流（原生质层是一层半透膜吗？）（原生质层是一层半透膜吗？）（原生质层相当于一层半透膜）（原生质层相当于一层半透膜）（设计方案、预期结果（设计方案、预期结果）（按预定方案进行实验）（按预定方案进行实验）（分析实验结果，得出结论：（分析实验结果，得出结论：）（总结，写实验报告并适当交流）（总结，写实验报告并适当交流）2 2、植物细胞的吸水和失水问题、植物细胞的吸水和失水问题探究实验探究实验 原生质层相当于一层半透原生质层相当于一层半透膜膜紫色的鳞片叶外表皮紫色的鳞片叶外表皮洋 葱无色的鳞片无色的鳞片叶内表皮叶内表皮光学显微镜正常状态下正常状态下发生质壁分离发生质壁分离质壁分离复原质壁分离复原对照组：质壁分离后不再复原对照组：质壁分离后不再复原滴加一定滴加一定浓度的蔗浓度的蔗糖溶液糖溶液滴加清水滴加清水不作任何处理不作任何处理外界溶液浓度外界溶液浓度 细胞液的浓度，细胞细胞液的浓度，细胞失水失水植物细胞质壁分离现象植物细胞质壁分离现象返回外界溶液浓度外界溶液浓度 细胞液的浓度，细胞细胞液的浓度，细胞吸水吸水植物细胞质壁分离复原现象植物细胞质壁分离复原现象返回正常状态正常状态高浓度状态高浓度状态低浓度状态低浓度状态观察到观察到的图像的图像液泡大液泡大小变化小变化原生质原生质层位置层位置变小变小原生质层原生质层 脱离脱离细胞壁细胞壁逐渐恢复原逐渐恢复原来大小来大小原生质层原生质层 恢复恢复原来位置原来位置大大原生质层原生质层 紧贴紧贴细胞壁细胞壁u如果将一个成熟的植物细胞放置于浓度大于细胞液浓度的蔗糖溶液时，会发生渗透现象吗？我们将会看见什么现象？u假如再把该细胞置于清水中，会发生细胞涨破的现象吗？我们将会看见什么现象？思考并回答思考并回答u原生质层是否相当于一个半透膜？植物细胞在高浓度溶液中会失水，植物细胞在高浓度溶液中会失水，发生质壁分离；而在低浓度溶液发生质壁分离；而在低浓度溶液中会吸水，发生了质壁分离的细中会吸水，发生了质壁分离的细胞会发生质壁分离的复原。胞会发生质壁分离的复原。1.植物细胞失去的水来自液泡。植物细胞失去的水来自液泡。半透膜内侧有蔗糖液半透膜内侧有蔗糖液半透膜外侧有清水半透膜外侧有清水半透膜半透膜渗透系统装置渗透系统装置成熟的植物细胞与外界溶液可以构成渗透系统。成熟的植物细胞与外界溶液可以构成渗透系统。原生质层内侧有细胞液原生质层内侧有细胞液原生质层外侧有外界溶液原生质层外侧有外界溶液成熟的植物细胞成熟的植物细胞原生质层原生质层原生质层原生质层外界溶液外界溶液细胞液细胞液鸡蛋膜鸡蛋膜( (半透膜半透膜) )蔗糖溶液蔗糖溶液清水清水结论：结论：1 1、原生质层相当于半透膜、原生质层相当于半透膜2 2、外界溶液浓度大于细胞液浓度、外界溶液浓度大于细胞液浓度- - 细细胞失水（质壁分离）胞失水（质壁分离）3 3、外界溶液浓度小于细胞液浓度、外界溶液浓度小于细胞液浓度-细胞细胞吸水（质壁分离复原）吸水（质壁分离复原）4 4、细胞膜具有选择透过性、细胞膜具有选择透过性(1)原因原因内因内因：外因：外界溶液浓度大于细胞液浓度外因：外界溶液浓度大于细胞液浓度原生质层原生质层具半透性具半透性细胞渗细胞渗透失水透失水细胞壁伸缩性小细胞壁伸缩性小原生质层伸缩性大原生质层伸缩性大(2)表现表现宏观上：植物由坚挺宏观上：植物由坚挺 萎蔫萎蔫微观上：质壁分离微观上：质壁分离液泡液泡( (大大 小小) )细胞液颜色细胞液颜色( (浅浅 深深) )原生质层与细胞壁分离原生质层与细胞壁分离质壁质壁分离分离质壁质壁分离分离质壁分离的原因质壁分离的原因 动物细胞与植物细胞吸水和失水的原理虽相同，但“浓度”的比较有区别。前者是外界浓度与细胞质浓度的比较，后者则是外界溶液浓度与细胞液浓度的比较。细胞液与细胞质是两个不同的概念，细胞液是指液泡中的液体，细胞质中含糖类、无机盐、色素和蛋白质等物质。 动植物细胞在吸水方面的差异动植物细胞在吸水方面的差异动物细胞没有细胞壁，因此不会有质壁动物细胞没有细胞壁，因此不会有质壁分离现象分离现象四、其他物质的跨膜运输四、其他物质的跨膜运输细胞的吸水和失水是水分子顺细胞的吸水和失水是水分子顺相对含量的梯度跨膜运输的！相对含量的梯度跨膜运输的！结论：细胞膜有选择透过性！结论：细胞膜有选择透过性！1.上图示处于不同生理状态的三个洋葱鳞片叶表上图示处于不同生理状态的三个洋葱鳞片叶表皮细胞，请回答：皮细胞，请回答：自我评价：自我评价：图图A细胞处于何种生理状态？细胞处于何种生理状态？。如是洋葱鳞片叶表皮细胞质壁分离实验中观察到如是洋葱鳞片叶表皮细胞质壁分离实验中观察到的图，先后观察到的图示顺序为的图，先后观察到的图示顺序为。图中标号图中标号指的物质是指的物质是。如上图是同一细胞处于不同浓度的溶液中，则如上图是同一细胞处于不同浓度的溶液中，则A、B细胞所处外界溶液浓度是细胞所处外界溶液浓度是。质壁分离质壁分离外界溶液外界溶液ABBAC2 2、a a、b b、c c是三个相邻的细胞，已知是三个相邻的细胞，已知a a细胞液浓度细胞液浓度 b b细细胞液浓度胞液浓度 c c细胞液浓度细胞液浓度, ,如图所示，能正确表示水分在如图所示，能正确表示水分在三者之间关系的是（三者之间关系的是（ ）C Ca ac cb ba ac cb ba ac cb ba ac cb bA AB BC CD D3 3、田间一次施肥过多，作物变得枯萎发黄，俗称、田间一次施肥过多，作物变得枯萎发黄，俗称“烧苗烧苗”。其原因是（。其原因是（ ）A A、根细胞从土壤中吸收的养分过多根细胞从土壤中吸收的养分过多B B、根细胞不能从土壤中吸水根细胞不能从土壤中吸水C C、根系不能将水向上运输根系不能将水向上运输D D、根系被肥料分解释放的热能烧毁根系被肥料分解释放的热能烧毁B B4 4、利用高浓度盐水（、利用高浓度盐水（NaClNaCl溶液）杀菌防腐的原理溶液）杀菌防腐的原理是（是（ ）A A、盐水中的盐水中的ClCl有杀菌防腐的作用有杀菌防腐的作用B B、盐水中的盐水中的NaNa不利于细菌的生活不利于细菌的生活C C、盐水是中性的，不适于细菌的生活盐水是中性的，不适于细菌的生活D D、由于渗透作用使细菌细胞内的水分渗出而死亡由于渗透作用使细菌细胞内的水分渗出而死亡D D5 5、将洋葱表皮细胞浸入浓度为、将洋葱表皮细胞浸入浓度为1 1mol/Lmol/L的的KNOKNO3 3溶液中，细溶液中，细胞发生质壁分离。但过一段时间后，自动发生质壁分离复胞发生质壁分离。但过一段时间后，自动发生质壁分离复原，表皮细胞又恢复到原来状态。分析原，表皮细胞又恢复到原来状态。分析（1 1）发生质壁分离的原因是）发生质壁分离的原因是 （2 2）自动发生质壁分离复原的原因）自动发生质壁分离复原的原因（3 3）以上事实表明细胞膜对）以上事实表明细胞膜对 的通透的通透性存在差异，所以它是一种性存在差异，所以它是一种选择透过性膜选择透过性膜。 洋葱表皮细胞液的浓度小于外界溶液浓洋葱表皮细胞液的浓度小于外界溶液浓度，细胞渗透失水；又由于细胞壁的伸缩性度，细胞渗透失水；又由于细胞壁的伸缩性小于原生质层的伸缩性，便导致质壁分离小于原生质层的伸缩性，便导致质壁分离. . 由于细胞可选择性地吸收由于细胞可选择性地吸收K K和和NONO3 3，导导致细胞液浓度增加直至大于外界溶液的浓度，致细胞液浓度增加直至大于外界溶液的浓度，细胞开始吸水，从而发生质壁分离复原细胞开始吸水，从而发生质壁分离复原. .离子离子 . .半透膜、选择透过性膜半透膜、选择透过性膜 （1 1）区别）区别 半透膜可以是生物性的选择透过性膜，也可以半透膜可以是生物性的选择透过性膜，也可以是无生命的物理性膜，即指某些物质可以透过而另一是无生命的物理性膜，即指某些物质可以透过而另一些物质不能透过的多孔性薄膜，物质能否通过取决于些物质不能透过的多孔性薄膜，物质能否通过取决于分子的大小。分子的大小。 选择透过性膜是具有生命的生物膜，载体的存选择透过性膜是具有生命的生物膜，载体的存在决定了其对不同物质是否吸收的选择性。细胞死亡在决定了其对不同物质是否吸收的选择性。细胞死亡或膜载体蛋白失活后，其选择透过性丧失。或膜载体蛋白失活后，其选择透过性丧失。 （2）共性）共性 都允许水分子自由通过，而不允许大分子物质通都允许水分子自由通过，而不允许大分子物质通过。过。选择透过性膜相当于半透膜，反之则不然选择透过性膜相当于半透膜，反之则不然 纠正训练纠正训练1.1.下列现象属于渗透作用的是下列现象属于渗透作用的是 （ ） 水分子通过植物细胞的细胞壁水分子通过植物细胞的细胞壁 水分子或其水分子或其 他溶剂分子通过细胞膜他溶剂分子通过细胞膜 蔗糖分子通过细胞壁蔗糖分子通过细胞壁 水分子或其他溶剂分子通过液泡膜水分子或其他溶剂分子通过液泡膜 水分子水分子 或其他溶剂分子通过原生质层或其他溶剂分子通过原生质层 干大豆种子泡干大豆种子泡 在清水中逐渐胀大在清水中逐渐胀大 暑天新鲜蔬菜在空气中萎暑天新鲜蔬菜在空气中萎 蔫蔫 A. B.A. B. C. D. C. D.C思考思考u植物细胞的最外层多了一层细胞壁，它对细胞的吸水或失水有影响吗？植物细胞壁和原生质层有什么不同的特性？ 植物质壁分离复原实验植物质壁分离复原实验 1本实验成功的关键 (1)注意材料的选择：必须选用活的，用含有大型液泡的植物细胞。洋葱鳞片叶表皮细胞的细胞液为紫色，易于观察，是最佳的实验材料。 (2)使用蔗糖溶液的浓度要适宜：浓度过小，质壁分离现象不明显，影响观察；浓度过大，会使细胞在短时间内因失水过多而死亡，无法观察质壁分离复原。外界溶液对细胞无毒害。 判断细胞是否发生质壁分离及复原的判断细胞是否发生质壁分离及复原的规律规律(1)(1)从细胞角度分析从细胞角度分析 具有中央大液泡的成熟植物细胞才具有中央大液泡的成熟植物细胞才可发生质壁分离现象。可发生质壁分离现象。 死细胞、动物细胞及未成熟的植死细胞、动物细胞及未成熟的植物细胞不发生质壁分离现象。物细胞不发生质壁分离现象。(2)2)从溶液角度分析从溶液角度分析 在溶质可穿膜的溶液中细胞在溶质可穿膜的溶液中细胞会发生先质壁分离后自动复原现象会发生先质壁分离后自动复原现象（乙二醇、甘油、尿素、乙二醇、甘油、尿素、KNO3KNO3等溶液等溶液）。）。 在溶质不能穿膜的溶液中细在溶质不能穿膜的溶液中细胞只会发生质壁分离现象，不能自动胞只会发生质壁分离现象，不能自动复原。复原。 在高浓度溶液中细胞可发生在高浓度溶液中细胞可发生质壁分离现象，但会因过度失水而死质壁分离现象，但会因过度失水而死亡不再复原亡不再复原。判断细胞是否发生质壁分离及复原的规律判断细胞是否发生质壁分离及复原的规律3.3.质壁分离实验的拓展应用及方法质壁分离实验的拓展应用及方法(1)判断细胞的死活判断细胞的死活待测细胞蔗糖溶液待测细胞蔗糖溶液 发生质壁分离和复原发生质壁分离和复原 活细胞活细胞不发生质壁分离不发生质壁分离可能是死细胞可能是死细胞 (2)验证原生质层和细胞壁伸缩性的大小验证原生质层和细胞壁伸缩性的大小成熟植物细胞成熟植物细胞+ +蔗糖溶液蔗糖溶液 发生质壁分离现象发生质壁分离现象细胞壁细胞壁伸缩性小于原生质层伸缩性伸缩性小于原生质层伸缩性不发生质壁分离不发生质壁分离 细胞壁伸缩性大于或等于原生质层细胞壁伸缩性大于或等于原生质层的伸缩性。的伸缩性。 (3)测定细胞液浓度范围测定细胞液浓度范围 待测细胞一系列浓度梯度的蔗糖溶液待测细胞一系列浓度梯度的蔗糖溶液 细胞液浓度介于未发生质壁分离和刚刚发生质壁分离的细胞液浓度介于未发生质壁分离和刚刚发生质壁分离的蔗糖溶液的浓度之间。蔗糖溶液的浓度之间。(4)比较不同植物细胞的细胞液浓度比较不同植物细胞的细胞液浓度 不同植物细胞同一浓度的蔗糖溶液不同植物细胞同一浓度的蔗糖溶液 刚刚刚刚发生质壁分离时所需时间的比较发生质壁分离时所需时间的比较判断细胞液浓度判断细胞液浓度( (即即时间时间 越短，细胞液浓度越小越短，细胞液浓度越小) )。(5)(5)比较一系列溶液的浓度的大小比较一系列溶液的浓度的大小 同一植物的相同成熟细胞未知浓度的溶液同一植物的相同成熟细胞未知浓度的溶液 记录记录 刚刚发生质壁分离所需时间刚刚发生质壁分离所需时间比较所用时间长短比较所用时间长短 判断溶液浓度的大小判断溶液浓度的大小( (时间越短，未知溶液的浓度越大时间越短，未知溶液的浓度越大) )渗透作用原理的运用渗透作用原理的运用（1 1）判断植物细胞的生活状况）判断植物细胞的生活状况（2 2）判断植物细胞的细胞液浓度）判断植物细胞的细胞液浓度（3 3）农业生产中的水肥管理）农业生产中的水肥管理（4 4）生活中杀菌、防腐、腌制食品）生活中杀菌、防腐、腌制食品