高中生物學(xué)（蘇教版2019）第二章

細胞的結(jié)構(gòu)和生命活動第3節(jié)

物質(zhì)進出細胞的運輸方式

第1課時

細胞質(zhì)膜具有選擇透過性課標(biāo)內(nèi)容1.闡明細胞質(zhì)膜具有選擇透過性。2.結(jié)合探究實驗，分析理解細胞吸水和失水的過程及原理的應(yīng)用。下面的文字摘自治療某高血壓藥物說明書：“本品為二氫吡啶類鈣通道阻滯劑，抑制血管平滑肌和心肌細胞的跨膜鈣離子內(nèi)流，但以血管作用為主。本品引起冠狀動脈、腎小動脈等全身血管的擴張，產(chǎn)生降壓作用”。許多藥物都是針對細胞質(zhì)膜上物質(zhì)運輸?shù)耐ǖ姥邪l(fā)的。原因是：細胞是一個開放的系統(tǒng)，系統(tǒng)的邊界——細胞質(zhì)膜不僅是將細胞內(nèi)外隔開的屏障，也是控制物質(zhì)進出細胞的門戶。細胞質(zhì)膜是怎樣控制物質(zhì)輸入和輸出的呢？不同的物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞揭粯訂?？這與細胞質(zhì)膜的結(jié)構(gòu)有什么關(guān)系呢？01水進出細胞的原理水進出細胞的原理清水中（低滲溶液）生理鹽水（等滲溶液）濃鹽水（高滲溶液）123清水玻璃紙(半透膜)蔗糖溶液蔗糖分子水分子54滲透系統(tǒng)裝置半透膜：是一類可以讓小分子物質(zhì)通過（如水分子），而較大分子物質(zhì)（如蔗糖）不能通過的一類多孔性膜。比如：玻璃紙，腸系膜，蛋殼膜，魚鰾等滲透系統(tǒng)裝置觀察教材中的滲透示意圖2－3－2，思考下列問題：(1)漏斗管內(nèi)的液面為什么會升高？如果漏斗足夠長，管內(nèi)的液面會無限升高嗎？為什么？科學(xué)探究------------滲透現(xiàn)象由于單位時間內(nèi)透過半透膜進入長頸漏斗的水分子數(shù)量多于滲出的的水分子數(shù)量。不會半透膜兩側(cè)濃度差逐漸減小，透過半透膜進入長頸漏斗的水分子數(shù)量與滲出的的水分子數(shù)量趨于相等（此時當(dāng)靜水壓和滲透壓相等）(2)當(dāng)液面不再升高時，長頸漏斗內(nèi)外液體的濃度相等嗎？此時還有水分子通過半透膜嗎？不相等。當(dāng)水分子進出達到動態(tài)平衡時，長頸漏斗中溶液濃度仍高于燒杯中的液體濃度。有科學(xué)探究------------滲透現(xiàn)象(3)如果燒杯中是10%蔗糖溶液，結(jié)果會怎樣？如果將圖中的半透膜換成紗布，還會出現(xiàn)圖中所示的實驗結(jié)果嗎？滲透平衡的實質(zhì)是什么？漏斗中的液面將保持不變；不會滲透平衡只意味著半透膜兩側(cè)的水分子進出達到平衡狀態(tài)，既不可看作沒有水分子進出，也不可看作兩側(cè)溶液濃度絕對相等。具有半透膜且半透膜兩側(cè)溶液存在滲透壓差。(4)分析上述裝置出現(xiàn)滲透現(xiàn)象的條件有哪些？科學(xué)探究------------滲透現(xiàn)象低濃度溶液滲透作用的原理滲透作用的概念：②半透膜的兩側(cè)的溶液具有濃度差。滲透作用發(fā)生的條件：①半透膜滲透方向：________（或其他______分子）透過半透膜，從低濃度溶液向高濃度溶液的擴散高濃度溶液水分子溶劑水分子多水分子少（物質(zhì)的量濃度）條件一：半透膜條件二：半透膜的兩側(cè)的溶液具有濃度差滲透作用的原理解釋紅細胞在不同濃度溶液中的狀態(tài)動物細胞的細胞質(zhì)膜相當(dāng)于半透膜。細胞質(zhì)的濃度與外界溶液濃度可以具有濃度差成熟的動物細胞與成熟的植物細胞在結(jié)構(gòu)上的區(qū)別？？細胞壁（全透性）細胞質(zhì)膜細胞質(zhì)液泡膜原生質(zhì)層植物細胞壁對于水和大部分溶質(zhì)是通透的，且伸縮性比較小提示：水分進出植物細胞主要是指水經(jīng)過原生質(zhì)層進出液泡，這一點與動物細胞有所區(qū)別細胞液成熟的植物細胞模式圖（具有一定的濃度）條件一：原生質(zhì)層相當(dāng)于半透膜外界溶液條件二：原生質(zhì)層兩側(cè)細胞液與外界溶液存在濃度差過程條件吸水外界溶液的滲透壓____細胞液的滲透壓失水外界溶液的滲透壓____細胞液的滲透壓平衡外界溶液的滲透壓____細胞液的滲透壓＜＞＝成熟的植物細胞吸水與失水的條件02觀察植物細胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原現(xiàn)象實驗原理②當(dāng)細胞液濃度小于外界溶液濃度溶液，會滲透失水，發(fā)生質(zhì)壁分離；當(dāng)細胞液濃度大于外界溶液濃度溶液，會滲透吸水，發(fā)生質(zhì)壁分離的復(fù)原；③原生質(zhì)層比細胞壁的伸縮性大質(zhì)壁分離實質(zhì)：原生質(zhì)層與細胞壁分離植物細胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原現(xiàn)象①成熟植物細胞的原生質(zhì)層相當(dāng)于一層半透膜洋蔥鱗片葉外表皮細胞①

0.3g/mL的蔗糖溶液②清水材料用具植物細胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原現(xiàn)象實驗步驟蓋上蓋玻片，制成紫色洋蔥鱗片葉外表皮臨時裝片1234滴清水撕取洋蔥鱗片葉外表皮低倍鏡觀察撕取洋蔥鱗片葉時要不帶葉肉且不宜過大，避免制作裝片時出現(xiàn)重疊和氣泡，撕取后要放入載玻片上的清水中，展平植物細胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原現(xiàn)象實驗步驟56低倍鏡觀察在蓋玻片的一側(cè)滴加0.3g/mL的蔗糖溶液，在另一側(cè)用吸水紙吸引

中央液泡逐漸變小，顏色變深,原生質(zhì)層與細胞壁逐漸分離;細胞大小基本不變。引流法植物細胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原現(xiàn)象實驗步驟56低倍鏡觀察在蓋玻片的一側(cè)滴加0.3g/mL的蔗糖溶液，在另一側(cè)用吸水紙吸引

中央液泡逐漸變小，顏色變深,原生質(zhì)層與細胞壁逐漸分離;細胞大小基本不變。78在蓋玻片的一側(cè)滴加清水，在另一側(cè)用吸水紙吸引低倍鏡觀察

中央液泡逐漸變大，顏色變淺,原生質(zhì)層逐漸恢復(fù)到貼近細胞壁;細胞大小基本不變。植物細胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原現(xiàn)象正常狀態(tài)細胞大小0.3g/mL蔗糖溶液清水中觀察到的圖像液泡大小變化原生質(zhì)層位置逐漸變小原生質(zhì)層逐漸脫離細胞壁逐漸變大，恢復(fù)原來大小原生質(zhì)層逐漸貼近細胞壁正常大小原生質(zhì)層緊貼細胞壁實驗結(jié)果正常大小正常大小正常大小實驗結(jié)論：植物細胞的__________相當(dāng)于一層半透膜，植物細胞是通過__________吸水和失水的。原生質(zhì)層滲透作用植物細胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原現(xiàn)象特別提醒質(zhì)壁分離發(fā)生的原因選擇透過性伸縮性大于植物細胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原現(xiàn)象特別提醒自身對照是指對照組和實驗組在同一研究對象上進行，是實驗前后之間的對照第一次對照滴加蔗糖溶液滴加清水第二次對照質(zhì)壁分離質(zhì)壁分離復(fù)原三次觀察兩次對照植物細胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原現(xiàn)象注意事項1、材料選擇活細胞有細胞壁有大液泡紫色洋蔥鱗片葉外表皮細胞紫色洋蔥鱗片葉內(nèi)表皮細胞紫色洋蔥鱗片葉內(nèi)表皮是成熟的植物細胞，含有大液泡，能發(fā)生質(zhì)壁分離及復(fù)原，但液泡無色，直接觀察現(xiàn)象不明顯洋蔥鱗片葉外表皮細胞有大液泡液泡中有色素，便于觀察植物細胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原現(xiàn)象注意事項1、材料選擇活細胞有細胞壁有大液泡紫色洋蔥鱗片葉外表皮細胞黑藻葉片

黑藻是高等植物細胞，含有大液泡（無色）和大而清晰的葉綠體，能觀察到質(zhì)壁分離及復(fù)原現(xiàn)象植物細胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原現(xiàn)象注意事項1、材料選擇活細胞有細胞壁有大液泡紫色洋蔥鱗片葉外表皮細胞，成熟的葉肉細胞（如黑藻葉片）引流時要重復(fù)幾次，目的是使蓋玻片下面的洋蔥鱗片葉表皮細胞完全浸入在加入的液體。2、引流的目的3、觀察時間加入蔗糖溶液后不宜停留過長時間，防止細胞長時間處于高滲溶液中，因過度失水而死亡。4、外部溶液濃度0.3g/mL的蔗糖溶液選擇對細胞無毒害作用，濃度適中的外界溶液，濃度過高會導(dǎo)致細胞失水過多而死亡植物細胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原現(xiàn)象03細胞質(zhì)膜對不同物質(zhì)的通透性不同O2、CO2尿素乙醇葡萄糖極性分子細胞質(zhì)膜對不同物質(zhì)的通透性不同選擇透過性生物膜的功能特性：1.植物細胞吸水和失水的原理是滲透作用，滲透作用的必要條件之一是具有半透膜，植物細胞在滲透吸水和失水過程中的半透膜是由哪幾個部分組成？質(zhì)壁分離與復(fù)原過程模式圖

提示：植物細胞滲透吸水或失水過程中的半透膜是原生質(zhì)層，由細胞質(zhì)膜、液泡膜和兩層膜之間的細胞質(zhì)組成。情境探疑2.如果圖中的細胞是根尖分生區(qū)的細胞，還會出現(xiàn)圖中的質(zhì)壁分離和復(fù)原現(xiàn)象嗎？為什么？

提示：不會，因為只有成熟的植物細胞(具有中央大液泡的細胞)才會發(fā)生質(zhì)壁分離和復(fù)原現(xiàn)象，根尖分生區(qū)細胞無中央大液泡，不屬于成熟的植物細胞。質(zhì)壁分離與復(fù)原過程模式圖情境探疑3.如圖是在0.3g/mL的蔗糖溶液中進行質(zhì)壁分離的紫色洋蔥鱗片葉外表皮細胞，請分析：(1)當(dāng)質(zhì)壁分離停止時，c中的液體是__________，b與c的濃度______

(填“相等”或“不相等”)。質(zhì)壁分離的過程中，b的體積和顏色如何發(fā)生變化？提示：b的體積逐漸變小，顏色逐漸加深。(2)實驗時一定要選擇紫色洋蔥鱗片葉外表皮細胞嗎？提示：不一定。但紫色洋蔥鱗片葉外表皮細胞的細胞液中含有色素，呈現(xiàn)紫色，便于觀察。蔗糖溶液相等情境探疑(3)本實驗選用0.3g/mL的蔗糖溶液作試劑，若濃度過高或過低對實驗有何影響？提示：選用0.3g/mL的蔗糖溶液作試劑，既明顯出現(xiàn)質(zhì)壁分離現(xiàn)象，又不會殺死細胞。若濃度過高，細胞會因失水過多而死亡，不能再進行質(zhì)壁分離復(fù)原；若濃度過低，不能引起質(zhì)壁分離或質(zhì)壁分離現(xiàn)象不明顯。(4)若用合適濃度的KNO3溶液進行該實驗，結(jié)果會發(fā)生質(zhì)壁分離與復(fù)原嗎？提示：開始時外界溶液濃度較大，細胞發(fā)生質(zhì)壁分離；細胞主動吸收K＋和NO3-后，隨著細胞液濃度增大，質(zhì)壁分離后又會自動復(fù)原。情境探疑1.質(zhì)壁分離及復(fù)原發(fā)生的條件分析名師歸納例1

半透膜對淀粉和葡萄糖的通透性不同(如圖1)。圖2設(shè)計的是證明圖1物質(zhì)擴散成立的實驗裝置。下列有關(guān)敘述正確的是(

)D.圖乙中水柱b將先上升后下降A(chǔ).圖甲中水柱a將持續(xù)上升B.圖甲中水柱a將保持不變C.圖乙中水柱b將保持不變典例應(yīng)用例2

將動、植物細胞放入清水中會出現(xiàn)下圖所示現(xiàn)象。下列有關(guān)敘述錯誤的是(

)C.紅細胞破裂，說明紅細胞質(zhì)膜沒有選擇透過性A.過程①②都有滲透作用的發(fā)生B.過程①②中水分子運動都是雙向的D.動物細胞與植物細胞形態(tài)變化差異的原因與其結(jié)構(gòu)有關(guān)典例應(yīng)用例3

(多選)某同學(xué)用紫色洋蔥鱗片葉表皮做實驗材料，觀察到甲、乙兩個圖像。下列敘述錯誤的是(

)A.直接用高倍鏡觀察表皮細胞，可以節(jié)省實驗時間B.用紫色洋蔥內(nèi)、外表皮做實驗材料，實驗效果相同D.清水處理質(zhì)壁分離的細胞，一定會發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原C.0.3g/mL蔗糖溶液處理實驗材料，觀察到的是圖像乙典例應(yīng)用例4

在“觀察植物細胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原現(xiàn)象”的實驗中，對紫色洋蔥鱗片葉外表皮臨時玻片進行了三次觀察(如下圖所示)。下列有關(guān)敘述錯誤的是(

)D.用質(zhì)量濃度為0.5g/mL的蔗糖溶液完成該實驗，效果更好A.第二次使用吸水紙的作用是引導(dǎo)清水在蓋玻片下流動，使植物細胞完全浸潤在清水中B.若第一次滴加的液體是適宜濃度的乙二醇，不用滴加清水也能觀察到質(zhì)壁分離的復(fù)原C.第一次顯微鏡觀察主要是觀察紫色液泡的相對大小以及細胞質(zhì)的分布情況典例應(yīng)用A.甘油的脂溶性小于甲醇，細胞質(zhì)膜對乙醇的通透性高于甲脲C.一般來說，油/水分配系數(shù)越大的物質(zhì)，越容易通過細胞質(zhì)膜D.據(jù)圖可知，一般情況下脂溶性越強的物質(zhì)越容易通過細胞質(zhì)膜例5

科學(xué)家研究了細胞質(zhì)膜對水、尿素、甲脲和甘油等多種物質(zhì)的通透性，得到如右圖所示的實驗結(jié)果。下列相關(guān)敘述錯誤的是(

)B.水分子的油/水分配系數(shù)較低，細胞質(zhì)膜對其通透性也較低(注：油/水分配系數(shù)能反映物質(zhì)在油水兩相中的分配情況。系數(shù)越大，說明物質(zhì)越親油，即脂溶性強；系數(shù)越小，越親水，即水溶性強)典例應(yīng)用例6

用相同的培養(yǎng)液分別培養(yǎng)水稻和番茄，一段時間后測定培養(yǎng)液中各種養(yǎng)分的含量。右圖表示實驗結(jié)束時培養(yǎng)液中各種養(yǎng)分的濃度占實驗開始時濃度的百分比，根據(jù)測定的結(jié)果可推知(

)A.番茄和水稻對離子的吸收均具有選擇性B.水稻培養(yǎng)液中Mg濃度增加是根細胞分泌的結(jié)果C.植物細胞對離子的吸收和對水的吸收是成正比的D.番茄吸收Si的量比水稻吸收Si的量多典例應(yīng)用思維導(dǎo)圖晨讀必背1.原生質(zhì)層包括細胞質(zhì)膜、液泡膜以及兩層膜之間的細胞質(zhì)。2.植物細胞發(fā)生質(zhì)壁分離的原因：原生質(zhì)層具有選擇透過性、外界溶液的滲透壓大于細胞液滲透壓、原生質(zhì)層的伸縮性大于細胞壁的。3.水分子從溶質(zhì)分子相對較少的區(qū)域向溶質(zhì)分子相對較多的區(qū)域擴散。4.細胞內(nèi)的其他細胞器膜和細胞質(zhì)膜一樣，都是選擇透過性膜。課堂小結(jié)1.達到滲透平衡時，半透膜兩側(cè)的水分子進行的是雙向運動。(

)2.動物細胞和植物細胞放在蒸餾水中都會吸水漲破。(

)3.原生質(zhì)層由細胞壁、細胞質(zhì)膜、液泡膜及所有細胞質(zhì)組成。(

)4.質(zhì)壁分離的過程中，細胞的失水速率逐漸加快。(

)