高中生物 第4章 第1節(jié) 物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)膶?shí)例課件 新人教版必修1.ppt

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第4課時(shí)細(xì)胞的物質(zhì)輸入和輸出,第1課時(shí)物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)膶?shí)例,1.嘗試探究實(shí)驗(yàn)中的“提出問題,作出假設(shè)”。2.進(jìn)行關(guān)于植物細(xì)胞吸水和失水的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。3.初步學(xué)會(huì)植物細(xì)胞質(zhì)壁分離與復(fù)原的方法。4.舉例說出細(xì)胞膜是選擇透過性膜。,1.滲透作用產(chǎn)生的條件(1)有一層①________。(2)半透膜兩側(cè)的溶液具有②________。2.動(dòng)物細(xì)胞吸水和失水的條件(1)外界溶液濃度③_______細(xì)胞質(zhì)濃度時(shí),細(xì)胞吸水膨脹。(2)外界溶液濃度大于細(xì)胞質(zhì)濃度時(shí),細(xì)胞④_________。(3)外界溶液濃度等于細(xì)胞質(zhì)濃度時(shí),水分進(jìn)出細(xì)胞處于___________。,一、動(dòng)物細(xì)胞的吸水和失水,失水皺縮,濃度差,半透膜,小于,動(dòng)態(tài)平衡,1.結(jié)構(gòu)(1)細(xì)胞壁:⑥______,即水分子和溶解在水里的物質(zhì)都能自由通過。(2)原生質(zhì)層:⑦_(dá)_____、⑧_______以及兩層膜之間的⑨______組成原生質(zhì)層,相當(dāng)于一層⑩_______。(3)細(xì)胞內(nèi)的液體環(huán)境:主要指液泡內(nèi)的_______。2.條件:成熟植物細(xì)胞中具有中央大液泡。3.驗(yàn)證,二、植物細(xì)胞的吸水和失水,液泡膜,細(xì)胞膜,全透性,半透膜,細(xì)胞質(zhì),細(xì)胞液,(1)質(zhì)壁分離:當(dāng)細(xì)胞液的濃度______外界溶液的濃度時(shí),細(xì)胞液中的水分就透過原生質(zhì)層進(jìn)入外界溶液中,使細(xì)胞壁和原生質(zhì)層都出現(xiàn)一定程度的收縮。由于原生質(zhì)層比細(xì)胞壁的_________,當(dāng)細(xì)胞不斷失水時(shí),_________就會(huì)與_______逐漸分離開。(2)質(zhì)壁分離復(fù)原:將已發(fā)生質(zhì)壁分離的細(xì)胞放在外界溶液濃度比較低的環(huán)境中時(shí),外界溶液中的水分就透過_________進(jìn)入細(xì)胞液中,整個(gè)原生質(zhì)層就會(huì)慢慢恢復(fù)成原來的狀態(tài)。,伸縮性大,小于,原生質(zhì)層,細(xì)胞壁,原生質(zhì)層,1.對(duì)無機(jī)鹽的吸收實(shí)例(1)水稻和番茄對(duì)同一離子的吸收量______。(2)水稻和番茄對(duì)________的吸收量不同。2.細(xì)胞膜和其他生物膜都是__________膜,可以_______自由通過,細(xì)胞選擇吸收的一些____________也可以通過,而其他的離子、小分子和大分子則不能通過。,三、物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)钠渌麑?shí)例,不同離子,不同,離子和小分子,選擇透過性,水分子,1.什么是滲透作用?細(xì)胞對(duì)無機(jī)鹽離子的吸收是否通過滲透作用完成?,滲透作用是水分子或其他溶劑分子通過半透膜的現(xiàn)象。無機(jī)鹽離子不是溶劑分子,細(xì)胞對(duì)無機(jī)鹽離子的吸收不是通過滲透作用完成的。,答案：,2.細(xì)胞對(duì)水分的吸收方式一定是滲透作用嗎?,答案：,不一定,如干種子通過吸脹作用吸收水分,水分子還有可能通過“水通道”進(jìn)入細(xì)胞。,會(huì)有干燥難受的感覺,因?yàn)榭谇患?xì)胞發(fā)生了滲透作用失水。若及時(shí)喝水,可以緩解口渴。,3.當(dāng)我們吃比較咸的食物時(shí),像吃腌制的咸菜,連續(xù)嗑帶鹽的瓜子等,你的口腔會(huì)有什么感覺?為什么?有什么辦法解決?,答案：,4.能發(fā)生質(zhì)壁分離及質(zhì)壁分離復(fù)原現(xiàn)象的細(xì)胞應(yīng)具備怎樣的條件?農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的“燒苗”現(xiàn)象指的是什么?,答案：,活的具有中央大液泡的成熟植物細(xì)胞能發(fā)生質(zhì)壁分離及質(zhì)壁分離復(fù)原現(xiàn)象?！盁纭敝傅氖且蚴┓蔬^多等原因使土壤溶液濃度高于細(xì)胞液濃度,細(xì)胞發(fā)生滲透作用失水導(dǎo)致植物體內(nèi)缺水萎蔫甚至死亡的現(xiàn)象。,1.什么是半透膜?滲透作用的實(shí)質(zhì)是什么?,知識(shí)點(diǎn)一：認(rèn)識(shí)滲透作用,半透膜是指只允許某些分子或離子透過而不允許其他分子或離子透過的膜;滲透作用的實(shí)質(zhì)是水分子順濃度梯度的擴(kuò)散(類比:從斜面頂端下滑的小球)。,答案：,2.請(qǐng)敘述動(dòng)植物細(xì)胞發(fā)生滲透作用的條件。,答案：,動(dòng)物細(xì)胞發(fā)生滲透作用的條件:①細(xì)胞膜相當(dāng)于半透膜;②細(xì)胞膜兩側(cè)溶液具有濃度差。植物細(xì)胞發(fā)生滲透作用的條件:①原生質(zhì)層相當(dāng)于半透膜;②原生質(zhì)層兩側(cè)溶液具有濃度差。,3.請(qǐng)完成原生質(zhì)層的構(gòu)成圖解。,細(xì)胞壁,4.請(qǐng)利用長頸漏斗、半透膜、鐵架臺(tái)、具有濃度梯度的蔗糖溶液、清水等材料用具,繪制一個(gè)滲透作用裝置圖。若按照設(shè)計(jì)的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn),預(yù)計(jì)漏斗中的液面是上升了還是下降了?此時(shí)漏斗內(nèi)溶液的滲透壓變大了還是變小了?,細(xì)胞膜,細(xì)胞質(zhì),液泡膜,細(xì)胞液(具有一定濃度),答案：,如下圖所示。液面上升。滲透壓變小。,知識(shí)總結(jié)滲透作用是本課時(shí)的重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容,滲透作用實(shí)驗(yàn)裝置是理解細(xì)胞吸水和失水的關(guān)鍵,掌握半透膜與原生質(zhì)層即選擇透過性膜在功能上的異同;發(fā)生滲透作用的溶液濃度是指摩爾濃度而非質(zhì)量濃度,也就是滲透壓的高低與溶質(zhì)顆粒的多少有關(guān),與溶質(zhì)分子的質(zhì)量無關(guān);當(dāng)細(xì)胞吸水和失水達(dá)到平衡時(shí),實(shí)際上是水分子進(jìn)出單位面積半透膜雙向運(yùn)輸達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡的結(jié)果。,1.請(qǐng)敘述實(shí)驗(yàn)原理。,知識(shí)點(diǎn)二：植物細(xì)胞質(zhì)壁分離與復(fù)原實(shí)驗(yàn)解讀,答案：,成熟的植物細(xì)胞與外界溶液接觸時(shí),就會(huì)通過原生質(zhì)層與外界溶液發(fā)生滲透作用,從而吸水或失水。當(dāng)細(xì)胞液濃度小于外界溶液濃度時(shí),植物細(xì)胞滲透失水,發(fā)生質(zhì)壁分離;反之,滲透吸水,發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原。,2.以下是簡單的實(shí)驗(yàn)流程:制作洋蔥鱗片葉臨時(shí)裝片高倍鏡下觀察滴0.3g/mL的蔗糖溶液高倍鏡下觀察滴清水高倍鏡下觀察結(jié)論其中②過程中可觀察到細(xì)胞有兩方面的變化,它們是什么?請(qǐng)繪出一個(gè)處于②過程中洋蔥鱗片葉結(jié)構(gòu)示意圖。,答案：,細(xì)胞有兩方面的變化:(1)中央大液泡逐漸變小,顏色變深;(2)原生質(zhì)層與細(xì)胞壁逐漸分離。如下圖:,3.應(yīng)選擇怎樣的實(shí)驗(yàn)材料?請(qǐng)舉一例。若用0.5g/mL的蔗糖溶液為外界溶液,還能進(jìn)行質(zhì)壁分離復(fù)原實(shí)驗(yàn)嗎?為什么?,應(yīng)選擇活的、成熟的植物細(xì)胞如洋蔥鱗片葉表皮細(xì)胞為實(shí)驗(yàn)材料。用0.5g/mL的蔗糖溶液為外界溶液,不能進(jìn)行質(zhì)壁分離復(fù)原實(shí)驗(yàn),因?yàn)橥饨缛芤簼舛认鄬?duì)太高,細(xì)胞在短時(shí)間內(nèi)失水過多而死亡。,答案：,知識(shí)總結(jié)該實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵是實(shí)驗(yàn)材料的選擇,必須選擇有大液泡并有顏色的成熟植物細(xì)胞,溶質(zhì)和溶劑分子都能透過網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的細(xì)胞壁。質(zhì)壁分離和復(fù)原實(shí)驗(yàn)可應(yīng)用于測定細(xì)胞液的濃度、判斷細(xì)胞的死活、觀察植物細(xì)胞的細(xì)胞膜、驗(yàn)證成熟植物細(xì)胞是一個(gè)滲透系統(tǒng)等,并且在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上有很重要的指導(dǎo)意義。,例1若將人類的紅細(xì)胞置于不同濃度的蔗糖溶液中,浸泡半小時(shí)之后的結(jié)果如下圖,依照細(xì)胞外形的變化判斷蔗糖溶液的濃度,由高到低排列,正確的是()。,D,A.a>b>c>dB.d>a>b>cC.c>d>a>bD.c>b>d>a,【解析】成熟的植物細(xì)胞置于高濃度的外界溶液中,會(huì)因滲透失水過度而失去活性,動(dòng)物細(xì)胞過度吸水會(huì)因無細(xì)胞壁的支持作用而漲破。根據(jù)細(xì)胞形態(tài)的變化情況可判斷外界溶液濃度的高低。,技巧歸納解此題要明白活細(xì)胞存在于外界溶液中一般都可構(gòu)成一個(gè)滲透系統(tǒng)的道理。動(dòng)物細(xì)胞或成熟的植物細(xì)胞浸在某濃度的溶液中,由于動(dòng)物細(xì)胞膜、植物細(xì)胞的原生質(zhì)層都相當(dāng)于半透膜,當(dāng)半透膜兩側(cè)存在濃度差時(shí),細(xì)胞會(huì)發(fā)生滲透失水或吸水。在此過程中,動(dòng)物細(xì)胞無質(zhì)壁分離及復(fù)原現(xiàn)象,但可根據(jù)細(xì)胞形態(tài)的變化情況判斷外界溶液濃度的高低。當(dāng)外界溶液濃度過高,會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞過度失水而失活。根據(jù)滲透作用的原理,可設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)找出等滲溶液來指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。,例2下表是幾組用新鮮洋蔥表皮進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)處理和結(jié)果,請(qǐng)分析回答:,(1)洋蔥表皮細(xì)胞在第1、2、3組實(shí)驗(yàn)中均發(fā)生了質(zhì)壁分離現(xiàn)象,其內(nèi)部結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)和外在條件分別是。(2)比較第1和第2組實(shí)驗(yàn)結(jié)果的差異,說明。(3)比較第1和第3組實(shí)驗(yàn)結(jié)果,出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果差異性的原因是。(4)比較第1和第4組實(shí)驗(yàn)結(jié)果,出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果差異性的原因是。,(1)內(nèi)部結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是有原生質(zhì)層和原生質(zhì)層內(nèi)外兩種溶液體系的存在;外在條件是原生質(zhì)層內(nèi)外兩種溶液體系存在濃度差,(2)高濃度的溶液加快質(zhì)壁分離現(xiàn)象的出現(xiàn),但由于引起細(xì)胞過度失水,導(dǎo)致細(xì)胞死亡,使質(zhì)壁分離復(fù)原不能發(fā)生,(3)尿素是可以被細(xì)胞主動(dòng)吸收的小分子物質(zhì),隨著尿素分子不斷進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部,當(dāng)細(xì)胞內(nèi)外溶液濃度趨于一致時(shí),質(zhì)壁分離就自動(dòng)復(fù)原,(4)高溫使細(xì)胞死亡,死亡的細(xì)胞原生質(zhì)層失去選擇透過性,不能發(fā)生質(zhì)壁分離,【解析】成熟的洋蔥鱗片葉表皮細(xì)胞有大液泡,在適宜的高濃度外界溶液中易發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象。尿素分子是細(xì)胞選擇吸收的物質(zhì),所以第3組細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離后會(huì)逐漸發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原。,解題技巧歸納,技巧歸納解答此題要明白發(fā)生滲透作用與細(xì)胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)(原生質(zhì)層)和外在條件(原生質(zhì)層內(nèi)外有濃度差)有關(guān)。實(shí)驗(yàn)過程中要遵循對(duì)照性原則。若外界溶液的溶質(zhì)能被細(xì)胞選擇吸收,則會(huì)改變細(xì)胞液濃度,從而打破細(xì)胞液與外界溶液形成的水分子進(jìn)出的動(dòng)態(tài)平衡,如當(dāng)溶質(zhì)進(jìn)入質(zhì)壁分離后的細(xì)胞中,則使細(xì)胞液濃度大于外界溶液濃度,細(xì)胞進(jìn)行滲透吸水而發(fā)生質(zhì)壁分離自動(dòng)復(fù)原。,1.下圖為某學(xué)生在做一定濃度的蔗糖溶液對(duì)細(xì)胞影響的實(shí)驗(yàn)中所觀察到的細(xì)胞圖,下列有關(guān)敘述中正確的是()。A.圖中1、2、6組成了細(xì)胞的原生質(zhì)層B.圖中細(xì)胞處于質(zhì)壁分離狀態(tài),此時(shí)6處的濃度一定大于7處的濃度C.圖中1是細(xì)胞壁,6中充滿了蔗糖溶液D.圖中7是細(xì)胞液,在細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離過程中,其顏色逐漸變淺,考查對(duì)質(zhì)壁分離實(shí)驗(yàn)的理解與應(yīng)用。圖中結(jié)構(gòu)1為細(xì)胞壁,2為細(xì)胞膜,3為細(xì)胞核,4為液泡膜,5為細(xì)胞質(zhì),6為蔗糖溶液,7為細(xì)胞液。其中2、4和5組成原生質(zhì)層;細(xì)胞在質(zhì)壁分離的過程中細(xì)胞液顏色由淺變深;此時(shí)的細(xì)胞可能正在發(fā)生質(zhì)壁分離。,C,解析,2．將水稻培養(yǎng)在有各種營養(yǎng)元素的培養(yǎng)液中,發(fā)現(xiàn)水稻吸收硅多,吸收鈣少。這說明()。A.水稻培養(yǎng)液中硅和鈣的濃度不同B.水稻根細(xì)胞對(duì)不同礦質(zhì)元素離子吸收的量有差異C.水稻根的細(xì)胞膜吸附硅的能力強(qiáng),吸附鈣的能力弱D.硅是小分子,鈣是大分子,B,水稻根細(xì)胞膜對(duì)離子的吸收具有選擇性。吸收離子量的多少主要與根細(xì)胞膜上的載體數(shù)量有關(guān)。,解析,3．半透膜類似于細(xì)胞膜等選擇透過性膜。為了了解細(xì)胞膜內(nèi)、外溶液濃度的差異對(duì)水分?jǐn)U散的影響,設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn):在一長方體密封箱內(nèi)(如圖所示),正中的P為一個(gè)可以左右無摩擦滑動(dòng)的半透膜,A室與B室空間相同,A室內(nèi)充滿2mol/L蔗糖溶液,B室內(nèi)充滿1mol/L的蔗糖溶液。實(shí)驗(yàn)開始后,P將移動(dòng)的方向是()。,D,水分子可以自由通過P,蔗糖分子不能通過半透膜。由于A室內(nèi)濃度高于B室,依據(jù)滲透原理,A室內(nèi)水分子向B室的擴(kuò)散速度比B室向A室的擴(kuò)散速度慢,又由于P能左右滑動(dòng),所以P應(yīng)由A室向B室移動(dòng)。,解析,A.向上B.向下C.向左D.向右,4．如右圖所示,在U型管中部c處裝有半透膜,在a側(cè)加入細(xì)胞色素d分子(分子量為1.3萬道爾頓的蛋白質(zhì))水溶液(紅色),b側(cè)加入蒸餾水,并使a、b兩側(cè)液面高度一致,經(jīng)一段時(shí)間后,實(shí)驗(yàn)結(jié)果將是()。A.a、b液面一致,b側(cè)無色B.a、b液面一致,b側(cè)紅色C.a液面低于b,b側(cè)紅色D.a液面高于b,b側(cè)無色,D,此題以簡單的實(shí)驗(yàn)情景模擬現(xiàn)實(shí),全面考查了滲透作用原理。圖中已知條件有:c處為半透膜,半透膜兩側(cè)溶液具有濃度差,且a側(cè)濃度>b側(cè)濃度,依據(jù)滲透作用原理,水分子總的滲透方向表現(xiàn)為b側(cè)→a側(cè),故一段時(shí)間后,結(jié)果將是a側(cè)液面高于b側(cè)液面。另外,根據(jù)半透膜的性質(zhì),水分子能通過,但大分子的細(xì)胞色素d分子不能通過,故b側(cè)仍為無色。,解析,