第第4 4章章 细胞的物质输入和输出细胞的物质输入和输出第第1 1节节 物质跨膜运输的实例物质跨膜运输的实例渗透现象演示实验渗透现象演示实验Next实实验验现现象象1 1 1 1、装置管内液面升高的原因是什么？、装置管内液面升高的原因是什么？、装置管内液面升高的原因是什么？、装置管内液面升高的原因是什么？单位时间内单位时间内单位时间内单位时间内 进入半透膜的水分子数进入半透膜的水分子数进入半透膜的水分子数进入半透膜的水分子数 渗出半透膜的水分子数渗出半透膜的水分子数渗出半透膜的水分子数渗出半透膜的水分子数2. 2. 2. 2. 如果用一层纱布代替玻璃纸，漏斗管内的液面还会如果用一层纱布代替玻璃纸，漏斗管内的液面还会如果用一层纱布代替玻璃纸，漏斗管内的液面还会如果用一层纱布代替玻璃纸，漏斗管内的液面还会升高吗？升高吗？升高吗？升高吗？漏斗管内的液面不会升高。因为纱布的孔隙很大，蔗糖分子也漏斗管内的液面不会升高。因为纱布的孔隙很大，蔗糖分子也漏斗管内的液面不会升高。因为纱布的孔隙很大，蔗糖分子也漏斗管内的液面不会升高。因为纱布的孔隙很大，蔗糖分子也可以自由通过。可以自由通过。可以自由通过。可以自由通过。3.3.3.3.如果烧杯中不是清水，而是同样浓度的蔗糖溶液结如果烧杯中不是清水，而是同样浓度的蔗糖溶液结如果烧杯中不是清水，而是同样浓度的蔗糖溶液结如果烧杯中不是清水，而是同样浓度的蔗糖溶液结果会怎样？果会怎样？果会怎样？果会怎样？半透膜两侧溶液浓度相等，（单位时间内半透膜两侧溶液浓度相等，（单位时间内半透膜两侧溶液浓度相等，（单位时间内半透膜两侧溶液浓度相等，（单位时间内 透过半透膜的水分子透过半透膜的水分子透过半透膜的水分子透过半透膜的水分子数量数量数量数量= =渗出的水分子数量），因此液面不会上升。渗出的水分子数量），因此液面不会上升。渗出的水分子数量），因此液面不会上升。渗出的水分子数量），因此液面不会上升。原理原理条件条件渗透作用渗透作用水分子（或其他溶剂分子）水分子（或其他溶剂分子）透过半透膜的扩散，称透过半透膜的扩散，称为渗透作用为渗透作用半透膜半透膜这层膜两侧的溶液具有浓度差这层膜两侧的溶液具有浓度差溶液溶液A浓度浓度溶液溶液B，水分子从水分子从A B移动移动 （中水分子（中水分子 多余多余 中水分子）中水分子）溶液溶液A浓度浓度溶液溶液B，水分子从水分子从B A移动移动 （中水分子（中水分子 少于少于 中水分子）中水分子）在渗透作用中，水分是从溶液浓度在渗透作用中，水分是从溶液浓度在渗透作用中，水分是从溶液浓度在渗透作用中，水分是从溶液浓度 的一侧向溶的一侧向溶的一侧向溶的一侧向溶液浓度液浓度液浓度液浓度 的一侧渗透。的一侧渗透。的一侧渗透。的一侧渗透。原理：原理：半透膜半透膜两侧存在两侧存在浓度差浓度差“ “水往水往水往水往 处流处流处流处流” ” 高高低低高高半透膜与选择透过性膜半透膜与选择透过性膜 半透膜：半透膜： 一些物质（一般是小分子物质）一些物质（一般是小分子物质）能透过，而另一些物质不能透过的多孔性薄能透过，而另一些物质不能透过的多孔性薄膜。膜。 选择透过性膜：选择透过性膜： 指水分子、细胞要选择吸收指水分子、细胞要选择吸收的离子和小分子可以通过，而其他的离子、的离子和小分子可以通过，而其他的离子、小分子和大分子则不能通过的膜。小分子和大分子则不能通过的膜。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，反之则不然吸水胀破吸水胀破吸水胀破吸水胀破失水皱缩失水皱缩失水皱缩失水皱缩正常状态正常状态正常状态正常状态细胞膜相当于半透膜细胞膜相当于半透膜制备细胞膜的实验原理制备细胞膜的实验原理一、动物细胞的吸水和失水外界溶液浓度外界溶液浓度外界溶液浓度外界溶液浓度 小于小于小于小于 细胞质浓度细胞质浓度细胞质浓度细胞质浓度细胞吸水膨胀细胞吸水膨胀细胞吸水膨胀细胞吸水膨胀外界溶液浓度外界溶液浓度外界溶液浓度外界溶液浓度 等于等于等于等于 细胞质浓度细胞质浓度细胞质浓度细胞质浓度 保持原状态保持原状态保持原状态保持原状态外界溶液浓度外界溶液浓度外界溶液浓度外界溶液浓度 大于大于大于大于 细胞质浓度细胞质浓度细胞质浓度细胞质浓度细胞失水皱缩细胞失水皱缩细胞失水皱缩细胞失水皱缩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”中中所说的半透膜？所说的半透膜？3 3、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？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水的进出方向水的进出方向水的进出方向水的进出方向顺相对含量的梯度进出动物细胞的顺相对含量的梯度进出动物细胞的顺相对含量的梯度进出动物细胞的顺相对含量的梯度进出动物细胞的 其他动物细胞的吸水或失水与红细胞相似其他动物细胞的吸水或失水与红细胞相似把红细胞看作一个渗透装置把红细胞看作一个渗透装置细胞质细胞质 （蔗糖溶液）（蔗糖溶液）清水清水 （清水）（清水）细胞膜细胞膜 （半透膜）（半透膜）与生活的联系与生活的联系与生活的联系与生活的联系吃比较咸的食物，口腔和吃比较咸的食物，口腔和唇的黏膜有什么感觉？为唇的黏膜有什么感觉？为什么？什么？答：觉得比较干，细胞失水答：觉得比较干，细胞失水植物细胞的吸水和失水植物细胞的吸水和失水萝卜条吸水和失水萝卜条吸水和失水盐水盐水清水清水溶液浓度比细胞液的大溶液浓度比细胞液的大（失水）（失水）溶液浓度比细胞液的小溶液浓度比细胞液的小（吸水）（吸水）植物细胞的细胞膜也是一层半透膜植物细胞的细胞膜也是一层半透膜细胞膜细胞膜液泡膜液泡膜细胞质细胞质细胞液细胞液细胞核细胞核细胞壁细胞壁原生质层原生质层由纤维素和果胶组成，由纤维素和果胶组成，是全透性的，伸缩性小是全透性的，伸缩性小成熟成熟的植物细胞的植物细胞相当于半相当于半透膜，伸透膜，伸缩性大缩性大二、植物细胞的吸水和失水二、植物细胞的吸水和失水2、植物细胞的吸水与失水、植物细胞的吸水与失水探究实验探究实验：植物细胞的吸水和失水：植物细胞的吸水和失水提出问题提出问题提出问题提出问题作出假设作出假设作出假设作出假设设计实验设计实验设计实验设计实验进行实验进行实验进行实验进行实验分析结果分析结果分析结果分析结果表达与交流表达与交流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）（原生质层相当于一层半透膜）（原生质层相当于一层半透膜）设计设计设计设计方案方案方案方案（按预定方案进行实验）（按预定方案进行实验）（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：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）（总结，写实验报告并适当交流）（总结，写实验报告并适当交流）预期预期预期预期结果结果结果结果将植物细胞浸润在较高浓度的蔗糖溶液将植物细胞浸润在较高浓度的蔗糖溶液将植物细胞浸润在较高浓度的蔗糖溶液将植物细胞浸润在较高浓度的蔗糖溶液中，观察其大小的变化；再将细胞浸润中，观察其大小的变化；再将细胞浸润中，观察其大小的变化；再将细胞浸润中，观察其大小的变化；再将细胞浸润在清水中，观察其大小的变化。在清水中，观察其大小的变化。在清水中，观察其大小的变化。在清水中，观察其大小的变化。在蔗糖溶液中植物细胞的中央液泡会变在蔗糖溶液中植物细胞的中央液泡会变在蔗糖溶液中植物细胞的中央液泡会变在蔗糖溶液中植物细胞的中央液泡会变小，细胞皱缩；在清水中植物细胞的中小，细胞皱缩；在清水中植物细胞的中小，细胞皱缩；在清水中植物细胞的中小，细胞皱缩；在清水中植物细胞的中央液泡会变大，细胞膨胀。央液泡会变大，细胞膨胀。央液泡会变大，细胞膨胀。央液泡会变大，细胞膨胀。实验现象： 中央液泡大小原生质层的位置细胞大小蔗糖溶液清水变小逐渐恢复原来大小原生质层恢复原来位置原生质层脱离细胞壁基本不变基本不变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植物细胞质壁分离复原现象植物细胞质壁分离复原现象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，细胞吸水吸水正常情况下的细胞正常情况下的细胞发生质壁分离发生质壁分离结论：植物细胞的原生质层相当于结论：植物细胞的原生质层相当于 一层半透膜一层半透膜1.1.1.1.在质壁分离和复原的实验中，如果没有细胞壁，结在质壁分离和复原的实验中，如果没有细胞壁，结在质壁分离和复原的实验中，如果没有细胞壁，结在质壁分离和复原的实验中，如果没有细胞壁，结果会有什么不同吗？果会有什么不同吗？果会有什么不同吗？果会有什么不同吗？由于原生质层比细胞壁的伸缩性大，当细胞不断失水由于原生质层比细胞壁的伸缩性大，当细胞不断失水由于原生质层比细胞壁的伸缩性大，当细胞不断失水由于原生质层比细胞壁的伸缩性大，当细胞不断失水时，原生质层就会与细胞壁逐渐分离开，从而发生质时，原生质层就会与细胞壁逐渐分离开，从而发生质时，原生质层就会与细胞壁逐渐分离开，从而发生质时，原生质层就会与细胞壁逐渐分离开，从而发生质壁分离。壁分离。壁分离。壁分离。2.2.2.2.发生质壁分离的原因是什么？发生质壁分离的原因是什么？发生质壁分离的原因是什么？发生质壁分离的原因是什么？如果没有细胞壁，如果没有细胞壁，如果没有细胞壁，如果没有细胞壁，细胞细胞细胞细胞就会像红细胞一样会持续吸水就会像红细胞一样会持续吸水就会像红细胞一样会持续吸水就会像红细胞一样会持续吸水直到涨破细胞膜。直到涨破细胞膜。直到涨破细胞膜。直到涨破细胞膜。3.3.3.3.如果滴加的是如果滴加的是如果滴加的是如果滴加的是0.5g/ml0.5g/ml0.5g/ml0.5g/ml的蔗糖溶液，实验结果会的蔗糖溶液，实验结果会的蔗糖溶液，实验结果会的蔗糖溶液，实验结果会有什么不同？有什么不同？有什么不同？有什么不同？高浓度的蔗糖溶液会导致植物细胞严重失水而高浓度的蔗糖溶液会导致植物细胞严重失水而高浓度的蔗糖溶液会导致植物细胞严重失水而高浓度的蔗糖溶液会导致植物细胞严重失水而死亡，不能发生质壁分离复原实验。死亡，不能发生质壁分离复原实验。死亡，不能发生质壁分离复原实验。死亡，不能发生质壁分离复原实验。 细胞内有细胞液细胞内有细胞液 长颈漏斗中有蔗糖液长颈漏斗中有蔗糖液 外界溶液外界溶液 烧杯中有清水烧杯中有清水 半透膜半透膜成熟的植物细胞成熟的植物细胞渗透系统装置渗透系统装置 原生质层原生质层 (选择性透过膜选择性透过膜) 总结总结一、渗透作用一、渗透作用概念：概念：条件：条件：二、细胞的吸水和失水二、细胞的吸水和失水1 1、动物细胞的吸水和失水、动物细胞的吸水和失水原理：原理：2 2、植物细胞、植物细胞的吸水和失水的吸水和失水原理：原理：3 3、结论：结论：水分子顺相对含量的梯度跨膜运输水分子顺相对含量的梯度跨膜运输取决于取决于细胞液细胞液的浓度与外界溶液的浓度的浓度与外界溶液的浓度取决于取决于细胞质细胞质的浓度与外界溶液的浓度的浓度与外界溶液的浓度对于动物、植物细胞来说：对于动物、植物细胞来说：外界溶液浓度外界溶液浓度细胞内溶液浓度细胞内溶液浓度高高低低失水失水外界溶液浓度外界溶液浓度细胞内溶液浓度细胞内溶液浓度低低高高吸水吸水水分子是顺相对含量梯度跨膜运输水分子是顺相对含量梯度跨膜运输 动植物细胞在吸水与失水方面的差异动植物细胞在吸水与失水方面的差异 动物细胞没有细胞壁，因此不会有动物细胞没有细胞壁，因此不会有质壁分离现象。质壁分离现象。植物细胞由于有细胞壁的限制和保护植物细胞由于有细胞壁的限制和保护不会因持续吸水而涨破。不会因持续吸水而涨破。植物细胞的质壁分离和复原现象证明植物细胞的质壁分离和复原现象证明水分子是可以出入细胞膜（原生质层）的水分子是可以出入细胞膜（原生质层）的物质物质水分子进出细胞的方向取决于细胞膜（原水分子进出细胞的方向取决于细胞膜（原生质层）两边溶液的浓度生质层）两边溶液的浓度细胞吸水和失水是水分子顺（水的）相对细胞吸水和失水是水分子顺（水的）相对含量梯度进行跨膜运输的过程含量梯度进行跨膜运输的过程细胞膜是选择透过性膜细胞膜是选择透过性膜质壁分离和复原实验的应用质壁分离和复原实验的应用说明原生质层是选择透过性膜说明原生质层是选择透过性膜判断植物细胞的死活判断植物细胞的死活测定细胞液的浓度测定细胞液的浓度光学显微镜下观察细胞膜光学显微镜下观察细胞膜原生质层原生质层：细胞膜细胞膜和和液泡膜液泡膜以及两层以及两层 膜之间的膜之间的细胞质细胞质。原生质和原生质层的区别？原生质和原生质层的区别？原生质原生质：细胞内具有生命活动的物质称：细胞内具有生命活动的物质称为原生质。（包括细胞膜、细胞质和细为原生质。（包括细胞膜、细胞质和细胞核）。胞核）。初始浓度初始浓度0 Mg2 Ca2+ Si4+ 离子离子培养液中的离子浓度培养液中的离子浓度水稻水稻番茄番茄三、物质跨膜运输的其他实例三、物质跨膜运输的其他实例实例实例1 1讨论：讨论：1 1、水稻培养液里的、水稻培养液里的Ca2+ 和和Mg2浓度为什么会增高浓度为什么会增高？2 2、不同作物对无机盐的吸收有差异吗？、不同作物对无机盐的吸收有差异吗？在培养过程中，水稻吸收水分及其它离子较多，吸收在培养过程中，水稻吸收水分及其它离子较多，吸收 较少，结果导致水稻培养液里的浓度较高。较少，结果导致水稻培养液里的浓度较高。有差异有差异实例实例220 25倍倍人体甲状腺滤泡上皮细胞人体甲状腺滤泡上皮细胞人体甲状腺滤泡上皮细胞人体甲状腺滤泡上皮细胞250mg/L血液血液I讨论：讨论：3 3、水分子跨膜运输是顺相对含量梯度的，其他物质的、水分子跨膜运输是顺相对含量梯度的，其他物质的跨膜运输也是这样吗？跨膜运输也是这样吗？其他物质的跨膜运输并不都是这样，这取决其他物质的跨膜运输并不都是这样，这取决于于细胞生命活动的需要细胞生命活动的需要。细胞对于物质的输出和输入有选择性细胞对于物质的输出和输入有选择性 28.1628.1648.5548.55米曲菌米曲菌38.6638.6651.0051.00酵母菌酵母菌2.412.414.934.93圆褐固氮菌圆褐固氮菌12.9512.9533.9933.99大肠杆菌大肠杆菌K K2 2O OP P2 2O O5 5微生物微生物实例实例3 3水分子水分子跨膜运输是跨膜运输是顺相对含量梯度顺相对含量梯度其他物质的跨膜运输并不都是这样，这取决其他物质的跨膜运输并不都是这样，这取决 于细胞生命活动的需要。于细胞生命活动的需要。细胞对物质的输入与输出是有细胞对物质的输入与输出是有选择性选择性的。的。1、将洋葱表皮浸泡在、将洋葱表皮浸泡在7%的尿素溶液中，表的尿素溶液中，表皮细胞发生质壁分离，随后又自动发生质壁皮细胞发生质壁分离，随后又自动发生质壁分离复原。出现这种现象的原因可能是（分离复原。出现这种现象的原因可能是（ ）A.细胞液浓度下降细胞液浓度下降 B.尿素分子进入细胞尿素分子进入细胞C.细胞壁受到破坏细胞壁受到破坏 D.细胞膜受到破坏细胞膜受到破坏课堂练习课堂练习2. 家庭养花，如果施肥过多，会引起花卉萎蔫，家庭养花，如果施肥过多，会引起花卉萎蔫，这时可以采取的措施有（这时可以采取的措施有（ ） 加强光照加强光照 改善空气流通改善空气流通 适当浇灌清水适当浇灌清水 更换盆中泥土更换盆中泥土A. B. C. D. 3. a、b、c表示某植物体的三个相邻的细胞表示某植物体的三个相邻的细胞,它们它们的细胞液浓度为的细胞液浓度为abc,它们之间的水分渗透它们之间的水分渗透方向应该是方向应该是( )( )acbacbacbacbA AB BC CD D3. 当把紫色的洋葱鳞片叶的表皮置于质量浓度为当把紫色的洋葱鳞片叶的表皮置于质量浓度为0.3g/ml的蔗糖溶液中后，原生质层和细胞壁之间的蔗糖溶液中后，原生质层和细胞壁之间将（将（ ）A.紧紧靠在一起紧紧靠在一起 B.充满细胞液充满细胞液 C. 充满蔗糖溶液充满蔗糖溶液 D.充满清水充满清水4.浓盐水有杀菌防腐的作用，其原因是（浓盐水有杀菌防腐的作用，其原因是（ ）A.浓盐水中含有较多的氯离子，使细菌毒素失效浓盐水中含有较多的氯离子，使细菌毒素失效B.浓盐水中没有细菌所需要的酶，细菌不能产生毒素浓盐水中没有细菌所需要的酶，细菌不能产生毒素C.浓盐水中含养料少，细菌迅速死亡浓盐水中含养料少，细菌迅速死亡D.由于渗透作用，使细菌失水死亡由于渗透作用，使细菌失水死亡5. 以下哪种情况会发生渗透作用（以下哪种情况会发生渗透作用（ ）干种子萌发时的吸水干种子萌发时的吸水萎蔫的青菜放进清水中变得硬挺萎蔫的青菜放进清水中变得硬挺根毛细胞吸水根毛细胞吸水水由气孔进入外界环境水由气孔进入外界环境插在花瓶中的花枝由瓶中吸水插在花瓶中的花枝由瓶中吸水洋葱表皮细胞放在盐水中发生质壁分离洋葱表皮细胞放在盐水中发生质壁分离兔的血液红细胞放在盐水中发生皱缩兔的血液红细胞放在盐水中发生皱缩A. B. C. D. 4 4、将洋葱表皮细胞浸入浓度为、将洋葱表皮细胞浸入浓度为1mol/L1mol/L的的KNOKNO3 3溶液中，溶液中，细胞发生质壁分离。但过一段时间后，自动发生质壁细胞发生质壁分离。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。分析分离复原，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是）自动发生质壁分离复原的原因是 。（3 3）以上事实表明细胞膜对）以上事实表明细胞膜对 的的通透性存在差异，所以它是一种选择透过性膜。通透性存在差异，所以它是一种选择透过性膜。（1 1）洋葱表皮细胞液的浓度小于外界）洋葱表皮细胞液的浓度小于外界溶液浓度，细胞渗透失水；又由于细胞溶液浓度，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，便壁的伸缩性小于原生质层的伸缩性，便导致质壁分离导致质壁分离（2 2）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，导致细胞液浓度增加直至大于外界，导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，从而发生溶液的浓度，细胞开始吸水，从而发生质壁分离复原质壁分离复原（3 3）离子）离子