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1、第四章,物质的输入和输出,第1节 物质跨膜运输的实例,新 旧 脉 络,学习目标 1理解植物细胞质壁分离与复原的原理。 2学会观察植物细胞的质壁分离和复原。 3举例说出细胞膜是选择透过性膜。 核心概念 浓度差 半透膜 原生质层 伸缩性,基 础 知 识,一、细胞的吸水和失水 1原理 细胞吸水和失水的原理是_作用，该作用发生须具备两个条件：,渗透,2动物细胞的吸水和失水 (1)条件 动物细胞可以构成一个渗透装置，其中细胞膜相当于_。 细胞膜两侧存在_。 (2)吸水与失水 当外界溶液浓度小于细胞质浓度时，细胞_； 当外界溶液浓度大于细胞质浓度时，细胞_； 当外界溶液浓度等于细胞质浓度时，水分_。,半透
2、膜,浓度差,吸水膨胀,失水皱缩,进出细胞处于动态平衡,3植物细胞的吸水和失水 (1)成熟植物细胞的结构,(2)质壁分离与质壁分离复原 当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞失水质壁_； 发生质壁分离的细胞，当外界溶液浓度小于细胞液浓度时，细胞吸水质壁_； 当外界溶液浓度等于细胞液浓度时，水分_。,分离,分离复原,进出细胞处于动态平衡,Mg2、Ca2,逆浓度梯度,差异,顺相对含量梯度,选择性,选择透过性,水,离子、小分子,大分子,1有的黑心商贩向猪、牛、羊肉中注水，以增加肉的重量，他们能注进去吗？这体现了什么生物学原理？ 提示：能。体现了动物细胞通过渗透作用吸水的原理。 2你知道盐碱地庄稼不易成活
3、的主要原因吗？ 提示：盐碱地的土壤溶液浓度高，导致植物根细胞从土壤中吸水困难，有些植物根细胞可能反而失水，使植物因水分供应不足而死亡。 3在同一块田里连年种同一种作物会出现产量下降现象，试解释原因。 提示：长期在同一块田里种植同一种作物，由于作物对离子的选择性吸收，导致某些元素含量下降，就会影响作物生长，从而导致产量下降。,1将人的红细胞放入4 蒸馏水中，一段时间后红细胞破裂，其主要原因是蒸馏水大量进入红细胞。( ) 2植物细胞质壁分离的过程中水分子的扩散只能单向进行。( ) 3植物细胞的原生质层由细胞膜和液泡膜组成。( ) 4成熟植物细胞在高浓度溶液中发生质壁分离是因为细胞壁具有选择透过性。
4、( ) 5质壁分离是指原生质层与细胞壁分离。( ),判断题,6渗透作用的发生必须依赖半透膜和膜两侧的浓度差。( ) 7同种细胞吸收不同矿质元素离子的速率都相同。( ) 8番茄和水稻根系吸收Si元素的量相等。( ) 9细胞吸水和失水是水分子逆相对含量梯度跨膜运输的过程。( ) 10无机盐离子可以逆相对含量梯度进行跨膜运输。( ),课 内 探 究,知识点1 渗透现象及原理分析,3渗透作用的原理,4三种渗透模型的比较,有关渗透现象的三点提醒 (1)两溶液间的水分子进行双向运动，实际观察到的只是水分子双向运动差异所导致的液面变化。 (2)当液面高度不再变化时，水分子仍进出半透膜，但进出达到平衡。 (3
5、)若溶质分子能通过半透膜，则先是浓度高的一侧液面升高，随后另一侧液面上升，最后达到渗透平衡。,下列现象属于渗透作用的是( ) A蔗糖在水中溶解后使水变甜 B春天放在空气中食盐潮解 C小麦种子浸在水中逐渐胀大 D新鲜菜叶放在水中变硬 解析 渗透作用发生的条件有二：是有半透膜，是半透膜两侧有浓度差。四个选项中，只有D项符合题意。,D,变式训练1 如图所示，甲是渗透作用装置示意图，乙、丙两曲线图中的横坐标代表时间。下列叙述不正确的是( ) A半透膜内溶液a的浓度变化可用图丙表示 B水分子由半透膜外进入半透膜内的速率变化可用图乙表示 C玻璃管内的液面高度变化可用图丙表示 D半透膜内外浓度差的变化可用图
6、乙表示,A,解析 由于半透膜内为质量分数为30%的蔗糖溶液，外面为蒸馏水，膜内溶液浓度高于膜外溶液浓度，整体而言，水分子由膜外进入膜内，蔗糖溶液浓度降低，可用图乙表示。水分子进入半透膜的速率由膜内外两侧的浓度差决定，由于水分子不断进入膜内，两侧的浓度差越来越小，水分子进入半透膜的速率也逐渐下降，最后保持不变，可用图乙表示。随着水分子的进入，玻璃管内的液面高度逐渐上升，一段时间后保持不变，可用图丙表示。,一、植物细胞的吸水和失水的实验探究 1植物细胞与渗透装置的比较 据图分析可知，一个植物细胞类似于一个渗透装置。,知识点2 探究植物细胞的吸水和失水,2探究性实验的一般过程：根据观察到的现象，提出
7、问题作出假设设计实验进行实验分析结果，得出结论总结交流进一步探究。 3假设：原生质层相当于一层半透膜。 4预期结果：由于原生质层相当于一层半透膜，水分子可以自由透过，而蔗糖分子不能透过。因此，在蔗糖溶液中植物细胞的中央液泡会变小，发生质壁分离。,5装片制作示意图及实验流程 (1)装片制作示意图,(2)实验流程,9实验操作中注意的问题 (1)实验材料：选择实验材料是实验成功的关键之一。要选取成熟的、液泡带有一定颜色的植物组织进行实验，便于观察实验现象，如紫色的洋葱鳞片叶外表皮细胞。 (2)实验试剂： 浓度适宜： a若蔗糖溶液浓度过低，不足以引起质壁分离或质壁分离所需时间过长。 b若蔗糖溶液浓度过
8、高，可能造成植物细胞失水过多、过快而死亡。,种类得当： a若使用质量浓度为1 mol/L的KNO3溶液，则细胞能发生质壁分离，并能自动复原。因为K和NO可被细胞吸收，使细胞液浓度增大，细胞渗透吸水。 b若使用质量浓度为1 mol/L的醋酸溶液，则不发生质壁分离及复原现象。因为醋酸能杀死细胞，使原生质层失去选择透过性。 (3)实验操作过程： 滴加蔗糖溶液或清水时，应在载物台上操作，故滴加液体不要太多，避免污染物镜镜头。 观察质壁分离的时间不宜过长，以免细胞因长期处于失水状态而死亡，影响对复原现象的观察。,知识贴士 并非所有的细胞都可以发生质壁分离现象 成熟的植物细胞具有大液泡，质壁分离现象明显，
9、而未成熟的植物细胞没有大液泡，质壁分离现象不明显，不易观察。 动物细胞由于没有细胞壁，故不发生质壁分离现象。 质壁分离中的“质”指的是原生质层，而不是细胞质。 发生质壁分离后，细胞膜与细胞壁的间隙内充满了蔗糖溶液(因为细胞壁具有全透性)。 质壁发生分离的原因是外界溶液浓度大于细胞液浓度，随着细胞渗透失水，虽然细胞液浓度会增大，但可能仍然小于外界溶液浓度(此处指的是物质的量浓度，不是质量浓度)。,将紫色洋葱鳞片叶表皮浸润在0.3 g/mL的蔗糖溶液中，1分钟后进行显微观察，结果如图。下列叙述错误的是( ),A,A图中L是细胞壁，M是液泡，N是细胞质 B将视野中的细胞浸润在清水中，原生质层会逐渐复
10、原 C实验说明细胞膜与细胞壁在物质透过性上存在显著差异 D洋葱根尖分生区细胞不宜作为该实验的实验材料,解析 成熟的紫色洋葱鳞片叶表皮细胞在质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液中发生了质壁分离，结合题干中的图可知，L是细胞壁，M是液泡，N是细胞壁与原生质层之间的部分，故A项错误；将视野中的细胞浸润在清水中，液泡会渗透吸水，原生质层逐渐复原，故B项正确；细胞膜具有选择透过性，蔗糖不能透过，而细胞壁允许蔗糖通过，具有全透性，故C项正确；洋葱根尖分生区细胞不具有大液泡，渗透吸水与失水不明显，因此不宜作为该实验的实验材料，故D项正确。,变式训练2 下图为某同学利用紫色洋葱鳞片叶作为实验材料，观察植物细胞
11、质壁分离与复原的基本操作步骤。下列相关叙述中，错误的是( ) A第二次观察(D)和第一次观察(B)形成对照，第三次观察(F)和第二次观察(D)形成对照 B该实验用显微镜主要观察原生质层和细胞壁的位置、液泡的颜色和大小等,D,C如果将蔗糖溶液换成浓度适宜的KNO3溶液，则可以省略E过程 D增大蔗糖溶液的浓度，实验效果会更明显且不影响细胞的活性 解析 解答本题要清楚每一步的操作方法及目的，尤其是显微镜观察的指标及溶液的种类和浓度对该实验结果的影响。图中共有三次利用显微镜进行的观察，观察的指标主要是原生质层和细胞壁的位置关系以及液泡的大小和颜色。三次观察形成对照，了解是否发生了质壁分离或质壁分离复原
12、，A、B两项正确。如果将蔗糖溶液换成浓度适宜的KNO3溶液，由于细胞在失水的同时，会不断地吸收K和NO，导致细胞液浓度升高，当细胞液浓度大于外界溶液浓度时，细胞开始吸水，从而出现质壁分离自动复原现象，C项正确。如果蔗糖溶液浓度过大，会导致细胞因过度失水而死亡，D项错误。,指 点 迷 津,假设将标号为甲、乙、丙的同一种植物的细胞(细胞液浓度相同)分别放在a、b、c三种不同浓度的蔗糖溶液中，一段时间后得到如图所示状态(原生质层不再变化)。据图分析推理不正确的是( ) A实验前蔗糖溶液浓度为：cba B实验后蔗糖溶液浓度为：cba C实验后细胞的吸水能力：丙乙甲 D实验后细胞液浓度：丙乙甲 解析 由
13、于浓度差越大发生质壁分离的程度就越大，所以c蔗糖溶液浓度最高，b次之，a最低；实验后a、b、c中的细胞的吸水与失水均已处于动态平衡状态，由于此时细胞液浓度：丙乙甲，所以外界溶液的浓度也是不相同的，应为cba。,B,学 霸 记 忆,1渗透作用 (1)概念：指水分子或其他溶剂分子通过半透膜从低浓度溶液向高浓度溶液的扩散。 (2)发生条件：一是具有半透膜，二是半透膜两侧具有浓度差。 2原生质层：细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质。 3植物细胞的吸水和失水：外界溶液浓度细胞液浓度时，细胞失水，发生细胞质壁分离。外界溶液浓度细胞液浓度时，细胞吸水，细胞质壁分离复原。外界溶液浓度细胞液浓度时，水分进出细胞处于动态平衡。,4质壁分离产生的原因 内因：原生质层具有选择透过性，且其伸缩性大于细胞壁伸缩性。外因：外界溶液浓度细胞液浓度。 5细胞膜生理特点选择透过性 水分子可以自由通过，一些离子和小分子也可以通过，而其他的离子、小分子和大分子则不能通过。,知 识 构 建,训 练 巩 固,课 时 作 业,