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1、第第1 1节节 物质跨膜运输的实例物质跨膜运输的实例一、渗透系统的组成分析及应用一、渗透系统的组成分析及应用1.渗透作用渗透作用1)概念：概念：水分子水分子水分子水分子（或其他溶剂分子）（或其他溶剂分子）透过半透膜的扩透过半透膜的扩散，称为渗透作用散，称为渗透作用条件条件（1 1）半透膜）半透膜 （2 2）膜两侧的溶）膜两侧的溶液具有浓度差液具有浓度差(玻璃纸、细胞膜、玻璃纸、细胞膜、原生质层原生质层)（渗透压差）（渗透压差）从低浓度到高浓度从低浓度到高浓度方向：方向：2)渗透作用的实质：渗透作用的实质：单位时间由清水进入蔗糖溶液中的水分子单位时间由清水进入蔗糖溶液中的水分子多于多于蔗糖溶液蔗
2、糖溶液进入清水中的水分子，导致蔗糖溶液液面进入清水中的水分子，导致蔗糖溶液液面上升上升。半透膜等于选择透过性膜吗？半透膜等于选择透过性膜吗？半透膜是一类可以让小分子物半透膜是一类可以让小分子物质（分子直径小于质（分子直径小于“孔孔”）通）通过（如水分子），而较大分子过（如水分子），而较大分子物质（分子直径大于物质（分子直径大于“孔孔”）不能通过（如蔗糖）的一类多不能通过（如蔗糖）的一类多孔性膜。孔性膜。漏斗内的液面不再上升时漏斗内的液面不再上升时S1与与S2的浓度是否相等？的浓度是否相等？S1S2向烧杯内添加向烧杯内添加S2溶液，溶液，h如何变化？如何变化？变小变小向漏斗内添加向漏斗内添加S1
3、溶液，溶液，h如何变化？如何变化？变大变大用吸管把漏斗内用吸管把漏斗内S1溶液吸溶液吸去一部分，去一部分，h如何变化？如何变化？变小变小3）漏斗中水分子的流动）漏斗中水分子的流动渗透压的概念：溶渗透压的概念：溶质分子吸水的能力质分子吸水的能力【典例训练典例训练1】如图所示的渗透装置中，如图所示的渗透装置中，开始时的液面高度为开始时的液面高度为a，停止上升时的，停止上升时的高度为高度为b，若每次停止上升后都将玻璃，若每次停止上升后都将玻璃管中高出烧杯液面的部分吸出，则管中高出烧杯液面的部分吸出，则a、b液面间的高度差与吸出蔗糖溶液的次液面间的高度差与吸出蔗糖溶液的次数之间的关系是数之间的关系是(
4、)B2验证渗透作用发生的条件(1)验证渗透作用必须具有半透膜(单一变量设为是否具备“半透膜”)：(2)验证渗透作用必须具有浓度差(单一变量设为半透膜两侧是否具“浓度差”)：3.探究物质能否通过半透膜探究物质能否通过半透膜(以碘和淀粉为例以碘和淀粉为例)：烧杯内盛烧杯内盛淀粉溶液淀粉溶液 漏斗内漏斗内盛碘液盛碘液 结论结论 变蓝变蓝 不变蓝不变蓝 不变蓝不变蓝 变蓝变蓝 变蓝变蓝 变蓝变蓝 不变蓝不变蓝 不变蓝不变蓝 碘能通过半透膜，而淀粉不能碘能通过半透膜，而淀粉不能淀粉能通过半透膜，而碘不能淀粉能通过半透膜，而碘不能淀粉和碘都能通过半透膜淀粉和碘都能通过半透膜淀粉和碘都不能通过半透膜淀粉和碘
5、都不能通过半透膜4.“U”型管中水分子移动方向的分析当当S1S2时时U型管中的水分子向哪型管中的水分子向哪一侧流动？一侧流动？如果如果S1是蔗糖溶液，是蔗糖溶液，S2是葡萄糖溶是葡萄糖溶液，液，S1和和S2的质量分数相同，请问水的质量分数相同，请问水分子向哪一侧流动？如果半透膜允许分子向哪一侧流动？如果半透膜允许葡萄糖通过则水分子向哪一侧移动？葡萄糖通过则水分子向哪一侧移动？如果如果S1是蔗糖溶液，是蔗糖溶液，S2是麦芽糖溶液，是麦芽糖溶液，S1和和S2的质量的质量分数相同，请问水分子向哪一侧流动？如果在两侧同时加分数相同，请问水分子向哪一侧流动？如果在两侧同时加入入1ml麦芽糖酶溶液水分子向
6、哪一侧流动？麦芽糖酶溶液水分子向哪一侧流动？左侧左侧右侧右侧右侧右侧动态平衡动态平衡先向右侧再向左侧先向右侧再向左侧 2012山东潍坊质检如图实验装置，玻璃槽中是蒸馏水，半透膜允许单糖透过。倒置的长颈漏斗中先装入蔗糖溶液，一段时间后再加入蔗糖酶。最可能的实验现象是()A.漏斗中液面开始时先上升，加酶后又下降B.在玻璃槽中会测到蔗糖和蔗糖酶C.漏斗中液面开始时先下降，加酶后一直上升D.在玻璃槽中会测到葡萄糖、果糖和蔗糖酶A【变式备选变式备选】如图如图1所示的甲、乙、丙三个渗透装置中，三个漏斗所示的甲、乙、丙三个渗透装置中，三个漏斗颈的内径相等，漏斗内盛有浓度相同的蔗糖溶液，且漏斗内液面高颈的内径
7、相等，漏斗内盛有浓度相同的蔗糖溶液，且漏斗内液面高度相同，漏斗口均封以半透膜，置于同一个水槽的清水中。三个渗度相同，漏斗口均封以半透膜，置于同一个水槽的清水中。三个渗透装置的半透膜的面积和所盛蔗糖溶液的体积不同，如表所示。透装置的半透膜的面积和所盛蔗糖溶液的体积不同，如表所示。装置编号装置编号甲甲乙乙丙丙半透膜面积半透膜面积S SS/2S/2S S蔗糖溶液体积蔗糖溶液体积T TT T2T2T图图2中曲线中曲线1、2、3表示漏斗液面高度随时间的变化情况。则曲表示漏斗液面高度随时间的变化情况。则曲线线1、2、3与甲、乙、丙三个装置的对应关系是与甲、乙、丙三个装置的对应关系是()A.1丙；丙；2甲；
8、甲；3乙乙B.1乙；乙；2甲；甲；3丙丙C.1甲；甲；2乙；乙；3丙丙D.1丙；丙；2乙；乙；3甲甲A3某某同同学学进进行行实实验验，甲甲图图为为实实验验开开始始状状态态，乙乙图图为为实实验验结结束束状状态态。请请在在乙乙图图所所示示实实验验结结果果的的基基础础上上继继续续实实验验，探探究究蔗蔗糖糖的的水水解解产产物能否通物能否通过过半透膜。半透膜。实验实验材料：蔗糖材料：蔗糖酶酶溶液、斐林溶液、斐林试剂试剂、试试管、滴管、水浴管、滴管、水浴锅锅等。等。(1)设计设计出出继续实验继续实验的的简简要步要步骤骤：_；_。(2)预测实验现预测实验现象并作出象并作出结论结论。_。向向a、b两管分别加入
9、等量蔗糖酶溶液，水浴加热两管分别加入等量蔗糖酶溶液，水浴加热(或隔水加或隔水加热热)U型管至适宜温度，观察型管至适宜温度，观察a、b两管内液面的变化两管内液面的变化 吸取吸取a、b两管内适量液体，分别加入两管内适量液体，分别加入A、B两试管中，并两试管中，并加入斐林试剂，加入斐林试剂，(6065)水浴加热，观察水浴加热，观察A、B试管内有无试管内有无砖红色沉淀砖红色沉淀 如果如果a、b两管液面高度差缩小且两管液面高度差缩小且A、B试管内均有砖红色沉淀，则蔗糖的水解产物能通过半透膜；试管内均有砖红色沉淀，则蔗糖的水解产物能通过半透膜；如果如果a、b两管液面高度差增大且两管液面高度差增大且A试管内
10、无砖红色沉淀、试管内无砖红色沉淀、B试试管内有砖红色沉淀，则蔗糖的水解产物不能通过半透膜管内有砖红色沉淀，则蔗糖的水解产物不能通过半透膜二、动物细胞的吸水和失水(1)人成熟红细胞中发生渗透作用的条件：_相当于半透膜；_之间存在浓度差。(2)引起细胞失水与吸水的条件：外界溶液与细胞质之间存在浓度差。细胞膜细胞质与外界溶液三、植物细胞的吸水和失水三、植物细胞的吸水和失水细胞壁细胞壁 原生质层原生质层 细胞膜细胞膜 液泡膜液泡膜 细胞质细胞质 大液泡大液泡 大于大于 失水失水 小于小于 吸水吸水 等于等于 不吸水不吸水也不失水也不失水 问题：植物细胞哪些结构不属于原生质层？问题：植物细胞哪些结构不属
11、于原生质层？细胞壁、细胞核、细胞液细胞壁、细胞核、细胞液(2)渗透作用模型和成熟植物细胞与外界溶液形成的渗透系统比较渗透作用模型渗透作用模型 植物细胞与外界植物细胞与外界溶液形成的渗透系统溶液形成的渗透系统图解图解基本组成基本组成 或条件或条件原生质层选择透过性膜浓度差细胞液与外界溶液之间半透膜、浓度差渗透作用模型渗透作用模型 植物细胞与外界植物细胞与外界溶液形成的渗透系统溶液形成的渗透系统原理原理水扩散水扩散的方向的方向低浓度溶液 高浓度溶液细胞液通过原生质层与外界溶液之间发生渗透作用水分子通过半透膜的扩散作用(3)物质跨膜运输具选择性的原因物质跨膜运输具选择性的原因(1)直接原因：直接原因
12、：(2)根本原因：根本原因：不同细胞的细胞膜上载体蛋白的种类与数量不同不同细胞的细胞膜上载体蛋白的种类与数量不同控制膜载体蛋白形成的基因控制膜载体蛋白形成的基因(DNA分子分子)的特异性所决定的特异性所决定1.1.一次施肥一次施肥过过多多,作物会枯萎作物会枯萎发发黄黄,俗称俗称“烧烧苗苗”,其原其原因是因是()A.A.根系呼吸作用根系呼吸作用过过强强,影响根影响根对对水分的吸收水分的吸收B.B.土壤溶液土壤溶液浓浓度大于度大于细细胞液胞液浓浓度度C.C.土壤溶液土壤溶液浓浓度小于度小于细细胞液胞液浓浓度度D.D.土壤溶液土壤溶液浓浓度等于度等于细细胞液胞液浓浓度度B(4)植物细胞质壁分离的现象
13、与原因现象：_与_分离；外因：_浓度_浓度，导致细胞_；内因：_。【点拨】植物根尖分生区细胞，刚分裂形成，无液泡，不能进行渗透作用，吸水方式为吸胀作用；与外界溶液接触时，不会出现质壁分离现象。细胞壁原生质层外界溶液细胞液失水细胞壁的伸缩性小于原生质层四、四、实验：观察植物细胞的实验：观察植物细胞的质壁分离质壁分离和和质壁分离复原质壁分离复原现象现象1、实验原理？、实验原理？2、“质质”、“壁壁”、分别指什么？、分别指什么？3、“质壁分离复原质壁分离复原现象现象”不要简说成不要简说成“复原现象复原现象”4、质壁分离后在细胞膜与细胞壁之间是什么？、质壁分离后在细胞膜与细胞壁之间是什么？5、实验材料
14、有什么要求？、实验材料有什么要求？6、实验材料为什么选择、实验材料为什么选择紫色紫色洋葱鳞片叶洋葱鳞片叶外表皮外表皮？7、用什么方法改变外界溶液？、用什么方法改变外界溶液？（1）渗透作用：成熟的植物细胞的原生质层）渗透作用：成熟的植物细胞的原生质层相当于一层半透膜，细胞液具有一定的浓度，相当于一层半透膜，细胞液具有一定的浓度，能够渗透失水和吸水。能够渗透失水和吸水。（2）原生质层伸缩性大于细胞壁）原生质层伸缩性大于细胞壁原生质层原生质层 细胞壁细胞壁外界溶液外界溶液成熟的、活的、植物细胞成熟的、活的、植物细胞液泡呈紫色，便于观察液泡呈紫色，便于观察引流法引流法，在，在盖玻片一侧盖玻片一侧滴加液
15、体，用吸水纸在盖玻片滴加液体，用吸水纸在盖玻片另一侧另一侧用用吸水纸吸引，吸水纸吸引，重复两到三次重复两到三次，直到将洋葱鳞片叶，直到将洋葱鳞片叶完全浸润完全浸润8、实验用的蔗糖溶液浓度？、实验用的蔗糖溶液浓度？9、当外界溶液浓度为、当外界溶液浓度为0.1g/ml、0.5g/ml时分别是什么时分别是什么结果结果？10、质壁分离自动复原质壁分离自动复原现象现象0.3g/ml（或描述为（或描述为30%）无特别说明情况下，我们这样考虑：无特别说明情况下，我们这样考虑：0.1g/ml（10%）时，细胞）时，细胞吸水，体积变大；吸水，体积变大；0.5g/ml（50%）时，细胞失水出现质壁分离，）时，细胞
16、失水出现质壁分离，由于失水过多死亡，无法再复原由于失水过多死亡，无法再复原,膜也失去选择透过性，变为全膜也失去选择透过性，变为全透性。透性。如果外界溶液是一定浓度如果外界溶液是一定浓度无机盐溶液无机盐溶液（如（如KNO3溶液溶液）或）或小分小分子溶液子溶液（如（如尿素溶液、葡萄糖溶液、甘油溶液、乙醇溶液尿素溶液、葡萄糖溶液、甘油溶液、乙醇溶液等），等），细胞先失水出现质壁分离现象细胞先失水出现质壁分离现象，由于无机盐离子（由于无机盐离子（K+和和NO3-）通过主动运输）通过主动运输或或小分子（尿素分子、葡萄糖分子、甘油分子、小分子（尿素分子、葡萄糖分子、甘油分子、乙醇分子）通过自由扩散进入细胞
17、，使细胞液浓度逐渐增大，乙醇分子）通过自由扩散进入细胞，使细胞液浓度逐渐增大，细胞开始吸水，细胞开始吸水，又出现质壁分离自动复原现象又出现质壁分离自动复原现象B1.1.1.1.制作临时装片：制作临时装片：制作临时装片：制作临时装片：紫色的洋葱鳞片叶表皮细胞紫色的洋葱鳞片叶表皮细胞紫色的洋葱鳞片叶表皮细胞紫色的洋葱鳞片叶表皮细胞2.2.2.2.低倍镜观察：低倍镜观察：低倍镜观察：低倍镜观察：有紫色液泡有紫色液泡有紫色液泡有紫色液泡原生质层紧贴细胞壁原生质层紧贴细胞壁原生质层紧贴细胞壁原生质层紧贴细胞壁3.3.3.3.4.4.4.4.低倍镜观察：低倍镜观察：低倍镜观察：低倍镜观察：中央液泡逐渐变小
18、（紫色加深）中央液泡逐渐变小（紫色加深）中央液泡逐渐变小（紫色加深）中央液泡逐渐变小（紫色加深）原生质层与细胞壁逐渐分离原生质层与细胞壁逐渐分离原生质层与细胞壁逐渐分离原生质层与细胞壁逐渐分离5.5.5.5.6.6.6.6.低倍镜观察：低倍镜观察：低倍镜观察：低倍镜观察：中央液泡逐渐胀大中央液泡逐渐胀大中央液泡逐渐胀大中央液泡逐渐胀大 原生质层逐渐贴近细胞壁原生质层逐渐贴近细胞壁原生质层逐渐贴近细胞壁原生质层逐渐贴近细胞壁实验流程：实验流程：.蔗糖溶液蔗糖溶液蔗糖溶液蔗糖溶液吸水纸吸引吸水纸吸引吸水纸吸引吸水纸吸引清水清水清水清水吸水纸吸引吸水纸吸引吸水纸吸引吸水纸吸引质壁分离质壁分离：当外界
19、溶液浓度当外界溶液浓度细胞液浓度时，植物细胞液浓度时，植物通过渗透作用通过渗透作用失水，失水，发生发生质壁分离质壁分离条件、外因：条件、外因：内因内因：原生质层收缩性大于细胞壁原生质层收缩性大于细胞壁现象现象：液泡体积液泡体积();();液泡颜色液泡颜色()()失水失水原因分析：原因分析：变小变小变深变深外界溶液外界溶液 质壁分离复原质壁分离复原：现象：现象：液泡体积液泡体积()()；液泡颜色；液泡颜色()()。当外界溶液浓度当外界溶液浓度细胞液浓度，植物细胞细胞液浓度，植物细胞通过渗透作用通过渗透作用吸水吸水，发生发生质壁分离的细胞质壁分离的细胞会出现会出现质壁分离复原现象质壁分离复原现象条
20、件、原因：条件、原因：吸水吸水变浅变浅变大变大现象记录现象记录变小变小变小变小逐渐恢复逐渐恢复逐渐恢复逐渐恢复原来大小原来大小原来大小原来大小原生质层恢原生质层恢原生质层恢原生质层恢复原来位置复原来位置复原来位置复原来位置原生质层脱原生质层脱原生质层脱原生质层脱离细胞壁离细胞壁离细胞壁离细胞壁基本不变基本不变基本不变基本不变基本不变基本不变基本不变基本不变 中央液泡大小中央液泡大小中央液泡大小中央液泡大小原生质层的位置原生质层的位置原生质层的位置原生质层的位置细胞大小细胞大小细胞大小细胞大小蔗糖蔗糖蔗糖蔗糖溶液溶液溶液溶液清水清水清水清水1 1、提出问题：、提出问题：根据现象提出有价值的问题。
21、根据现象提出有价值的问题。2 2、作出假设：、作出假设：对问题进行假设。对问题进行假设。3 3、设计实验：、设计实验：设计思路，预期结果，制定方案。设计思路，预期结果，制定方案。4 4、进行实验：、进行实验：观察想象，记录结果。观察想象，记录结果。5 5、分析结果：、分析结果：结果与预期一致，可得出结论。结果与预期一致，可得出结论。6 6、表达和交流：、表达和交流：交流、质疑、解释。交流、质疑、解释。探究的一般过程：探究的一般过程：（1）判断植物细胞的死活）判断植物细胞的死活（2）测定植物细胞的细胞液浓度范围）测定植物细胞的细胞液浓度范围（3）比较不同细胞的细胞液浓度大小）比较不同细胞的细胞液
22、浓度大小（4）比较未知溶液浓度的大小）比较未知溶液浓度的大小（5）鉴）鉴别不同种类的溶液别不同种类的溶液(如如KNO3和蔗糖溶液和蔗糖溶液)（6）证明细胞壁的伸缩性小于原生质层的伸缩性。证明细胞壁的伸缩性小于原生质层的伸缩性。11、渗透作用原理的应用、渗透作用原理的应用配置一系列梯度浓度的蔗糖溶液，当植物细胞既不吸水也不失水时，配置一系列梯度浓度的蔗糖溶液，当植物细胞既不吸水也不失水时，此时的蔗糖溶液浓度范围即为细胞液浓度范围此时的蔗糖溶液浓度范围即为细胞液浓度范围用不同浓度的未知溶液和相同的细胞做质壁分离实验，到刚发生质用不同浓度的未知溶液和相同的细胞做质壁分离实验，到刚发生质壁分离所需要的
23、时间越短则浓度越高。壁分离所需要的时间越短则浓度越高。将要比较的细胞置于同一浓度的蔗糖溶液中，比较发生质壁分离的将要比较的细胞置于同一浓度的蔗糖溶液中，比较发生质壁分离的程度，质壁分离越明显的细胞的浓度越低。浓度差越大，失水越快程度，质壁分离越明显的细胞的浓度越低。浓度差越大，失水越快只出现质壁分离现象的为蔗糖溶液；出现质壁分离现象后又自动复只出现质壁分离现象的为蔗糖溶液；出现质壁分离现象后又自动复原的为原的为KNO3溶液溶液【典例典例1 1】将从同一新将从同一新鲜马铃鲜马铃薯薯块块茎上取得的形状、茎上取得的形状、质质量相同的薯条分量相同的薯条分为为数量相等的四数量相等的四组组,分分别别浸入浸
24、入四种不同四种不同浓浓度的蔗糖溶液中度的蔗糖溶液中,1 h,1 h后后,溶液的溶液的质质量量变变化百分率如表一。从四个不同的新化百分率如表一。从四个不同的新鲜马铃鲜马铃薯薯块块茎上茎上,取得取得形状、形状、质质量相同量相同,数量相等的薯条数量相等的薯条组组,分分别别浸入相同浸入相同浓浓度的蔗糖溶度的蔗糖溶液中液中,1 h,1 h后后,薯条的薯条的质质量量变变化百分率如表二。化百分率如表二。则则表一所列的四种不同表一所列的四种不同浓浓度的蔗糖溶液中开始度的蔗糖溶液中开始时浓时浓度最低度最低,以及表二所列的四以及表二所列的四组组不同薯条中不同薯条中细细胞胞液开始液开始时浓时浓度最低的分度最低的分别
25、别是是()表一表一表二表二溶液溶液薯条薯条质质量量变变化百分化百分率率(%)(%)+4+40 0-2-2-3-3质质量量变变化百分化百分率率(%)(%)+4+40 0-2-2-3-3A.、B.、C.、D.、D【变变式式训练训练】将不同植物的三个未将不同植物的三个未发发生生质质壁分离的壁分离的细细胞置于同胞置于同一蔗糖溶液中一蔗糖溶液中,形形态态不再不再变变化后的化后的细细胞胞图图像如下。像如下。则则有关各有关各细细胞液的胞液的浓浓度判断正确的是度判断正确的是()实验实验前前BACBAACBAC实验实验后后BA=C BA=C 实验实验后后BACBACA.A.B.B.C.C.D.D.B五、物质跨膜
26、运输的其他实例1.不同物质的跨膜运输特点(1)水分子：_(高低)；(2)离子和小分子：依据细胞生命活动需要进行_。2.水稻和番茄吸收不同离子的特点(1)同种生物细胞对不同物质的吸收具有_，与其含有离子载体的_有关；(2)不同种生物细胞对同种物质吸收具有_。顺相对含量梯度顺相对含量梯度选择吸收选择吸收选择性选择性种类和数量种类和数量差异性差异性 2012江苏南通模拟江苏南通模拟用完全相同的培养液，在相同条件用完全相同的培养液，在相同条件下分下分别别培养水稻和番茄幼苗。在二者吸水速率几乎相同的情培养水稻和番茄幼苗。在二者吸水速率几乎相同的情况下，况下，72小小时时后培养液中部分离子后培养液中部分离
27、子浓浓度度发发生了如下表的生了如下表的变变化化(表中数据表中数据为为72小小时时后溶液中部分离子后溶液中部分离子浓浓度占开始度占开始时时的百分比的百分比)。分析下表，不能得出的。分析下表，不能得出的结论结论是是()离子离子品种品种 KMg2Ca2SiO3(23(2)水稻水稻17.00105.00117.0019.50番茄番茄 19.1086.0059.60 118.00 A.不同植物对矿质元素的吸收量是不同的不同植物对矿质元素的吸收量是不同的B.不同植物根尖细胞膜上载体的种类和数量是不同的不同植物根尖细胞膜上载体的种类和数量是不同的C.与番茄相比，水稻对与番茄相比，水稻对SiO吸收量大，对吸收量大，对Ca2吸收量小吸收量小D.植物对各种离子的吸收速率与溶液中离子的浓度呈正相关植物对各种离子的吸收速率与溶液中离子的浓度呈正相关D