1、第4章 細(xì)胞的物質(zhì)輸入和輸出,物質(zhì)跨膜運輸?shù)膶嵗?生物膜的流動鑲嵌模型 物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞?2010.11.8,第1節(jié) 物質(zhì)跨膜運輸?shù)膶嵗?學(xué)習(xí)目標(biāo)： 1.說出滲透作用的原理 2.說出動植物細(xì)胞吸水和失水的原理 3.知道探究的一般流程，嘗試提出問題， 作出假設(shè),本節(jié)聚集： 1.細(xì)胞在什么情況下吸水或失水？ 2.植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離與復(fù)原現(xiàn)象說明什么？ 3.為什么說細(xì)胞膜是選擇透過性膜？,細(xì)胞是一個開放的系統(tǒng)，每時每刻都與外界環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)和能量的交換。物質(zhì)的進(jìn)進(jìn)出出都要經(jīng)過細(xì)胞的邊界-細(xì)胞膜。不同的物質(zhì)跨膜運輸有什么不同的特點呢？讓我們先來分析水是怎么進(jìn)出細(xì)胞的。請同學(xué)們先看一下滲透現(xiàn)象的示意圖。

2、,一滲透作用,滲透系統(tǒng)裝置,1.閱讀書本P60問題探討部分，討論以下問題： （1）玻璃紙是一種半透膜，在此實驗中 可以通過，而 不能通過。 （2）單位體積內(nèi)燒杯清水中的水分子數(shù)比漏斗蔗糖溶液中水分子數(shù) 。 （3）液面升高的原因是什么呢？ （4）如果用一層紗布代替玻璃紙，管內(nèi)的液面還會升高嗎？ （5）如果燒杯中不是清水，而是同樣濃度的蔗糖溶液結(jié)果會怎樣？,水分子,蔗糖分子,多,（3）由于單位時間內(nèi)透過玻璃紙進(jìn)入長頸漏斗的水分子數(shù)量多于從長頸漏斗滲出的水分子數(shù)量，使得管內(nèi)液面升高。,（4）用紗布代替玻璃紙時，因紗布的孔隙很大，蔗糖分子也可以自由通透，因而液面不會升高。,（5）半透膜兩側(cè)溶液的濃度相

3、等時，單位時間內(nèi)透過玻璃紙進(jìn)入長頸漏斗的水分子數(shù)量等于滲出的水分子數(shù)量，液面也不會上升。,2什么是半透膜？ 3發(fā)生滲透作用需要兩個怎樣的條件？,分析：（1）蔗糖分子不能自由通過半透膜而水分子可以。（2）兩側(cè)的水分子都在運動。（3）由于下側(cè)（燒杯內(nèi)）的水分子數(shù)量多（相對濃度大），所以由下側(cè)進(jìn)入上側(cè)（漏斗內(nèi)）的水分子比由上側(cè)進(jìn)入下側(cè)的水分子多。（4）整體表現(xiàn)為水分子由燒杯通過半透膜進(jìn)入了漏斗。 這種水分子透過半透膜的運動叫滲透作用。這個裝置叫滲透裝置。,（1）要有半透膜（2）半透膜兩側(cè)的溶液濃度不同。,半透膜：指一些較小的物質(zhì)能通過，另一些物質(zhì)不能通過的多孔性薄膜。能否通過半透膜往往取決于分子直徑

4、的大小。,或其他溶劑分子,1、發(fā)生條件,半透膜,膜兩側(cè)溶液具有濃度差,2、水分子運動方向：_濃度溶液 _濃度溶液,低,高,一、滲透作用：,3、概念： _分子透過_，從_濃度溶液向_濃度溶液的擴(kuò)散，叫滲透作用。,水,低,高,半透膜,小結(jié)1,（或者水分子從相對含量高向相對含量低的方向擴(kuò)散的現(xiàn)象）,腌制的蘿卜為什么形態(tài)上會發(fā)生這樣的變化？,新鮮蘿卜條,生活現(xiàn)象:,1、連續(xù)磕帶鹽的瓜子時，你的口腔和唇的黏膜 有什么感覺呢？ 2、包水餃把白菜做餡時，放一些鹽，過一會兒發(fā) 現(xiàn)什么現(xiàn)象？這些水分是從哪里來的？ 3.蔫了的青菜葉放入清水中浸泡一段時間后，有什么變化？ 4.哺乳動物紅細(xì)胞在什么情況下會吸水呢？,

5、干澀的感覺,有水分滲出；白菜細(xì)胞中的水分往外滲出,下面我們再來看這樣幾個生活中的例子：,嗑瓜子引起口干，菜餡滲出水， 它們的共同點是細(xì)胞外有一定的鹽分 。,紅細(xì)胞吸水脹破，蔫了的青菜葉恢復(fù)堅挺， 它們的共同點細(xì)胞外為清水 。,蔫了的青菜葉恢復(fù)堅挺,閱讀課本P60的“水分進(jìn)出哺乳動物紅細(xì)胞”實驗，并回答： 1.紅細(xì)胞內(nèi)的血紅蛋白等有機(jī)物-透過細(xì)胞膜（能、不能） 2.紅細(xì)胞的細(xì)胞膜相當(dāng)于一層-,不能,半透膜,二、動物細(xì)胞的吸水和失水,3.當(dāng)外界溶液的濃度低時，紅細(xì)胞一定會由于吸水而漲破嗎？,4.紅細(xì)胞吸水或失水的多少取決于什么條件？,現(xiàn)象：細(xì)胞膨脹,原因：外界溶液濃度 細(xì)胞質(zhì)的濃度，細(xì)胞 。,小于

6、,吸水膨脹,3.當(dāng)外界溶液的濃度低時，紅細(xì)胞一定會由于吸水而漲破嗎？,4.紅細(xì)胞吸水或失水的多少取決于什么條件？,不一定；但一般會因持續(xù)吸水而漲破。,紅細(xì)胞內(nèi)外的濃度差。一般情況下，差值較大時吸水或失水較多.,現(xiàn)象：細(xì)胞皺縮,原因：外界溶液 細(xì)胞質(zhì)濃度， 細(xì)胞 。,大于,失水皺縮,現(xiàn)象：紅細(xì)胞保持原狀,原因：外界溶液濃度 細(xì)胞質(zhì)濃度，水分進(jìn)出細(xì)胞處于 。,等于,動態(tài)平衡,發(fā)生原理：取決于細(xì)胞質(zhì)的濃度和外界溶液的濃度,（1）動物細(xì)胞的_相當(dāng)于一層半透膜,（2）_與_構(gòu)成濃度差，當(dāng)外界溶液濃度_細(xì)胞質(zhì)濃度時；細(xì)胞失水皺縮，當(dāng)外界溶液濃度_細(xì)胞質(zhì)濃度時，細(xì)胞吸水膨脹。,細(xì)胞膜,細(xì)胞質(zhì),外界溶液,二、

7、動物細(xì)胞的吸水與失水,大于,小于,小結(jié)2：,閱讀課本p61-62回答下列問題： 1.與動物細(xì)胞相比，植物細(xì)胞在結(jié)構(gòu)上有什么顯著的區(qū)別？ 2.什么是原生質(zhì)層？ 3.原生質(zhì)層是不是相當(dāng)于一層半透膜呢？ 4. 探究的一般步驟是什么？,回答: 1.成熟的植物細(xì)胞與動物細(xì)胞在結(jié)構(gòu)上的主要區(qū)別是植物細(xì)胞最外側(cè)具有 ，它是全透性的；細(xì)胞中央有大的 等。,細(xì)胞壁,液泡,三、植物細(xì)胞的吸水與失水情況又如何？,3.是，由于細(xì)胞膜、液泡膜具有控制物質(zhì)進(jìn)出的功能 。,2.植物細(xì)胞中的原生質(zhì)層包括細(xì)胞膜和液泡膜以及兩層膜之間的細(xì)胞質(zhì)。,成熟的植物細(xì)胞形成了中央大液泡，且液泡占據(jù)了細(xì)胞的大部分空間，將細(xì)胞質(zhì)擠成一薄層，所

8、以細(xì)胞內(nèi)的液體環(huán)境主要指的是液泡里面的細(xì)胞液。,植物細(xì)胞內(nèi)的液體環(huán)境主要是指_,液泡中的細(xì)胞液,科學(xué)探究步驟,提出問題,作出假設(shè),設(shè)計實驗,進(jìn)行實驗,分析結(jié)果,表達(dá)與交流,（原生質(zhì)層是一層半透膜嗎？）,（原生質(zhì)層相當(dāng)于一層半透膜）,（設(shè)計方案、預(yù)期結(jié)果）,（按預(yù)定方案進(jìn)行實驗）,（分析實驗結(jié)果，得出結(jié)論：）,（總結(jié)，寫實驗報告并適當(dāng)交流）,植物細(xì)胞的吸水和失水,預(yù)期實驗的結(jié)果 ：,由于原生質(zhì)層相當(dāng)于一層半透膜，水分子可以自由通過，而蔗糖分子則不能通過，因此在蔗糖溶液中，植物細(xì)胞的中央液泡會_，在清水中植物細(xì)胞的液泡又會_。,縮小,變大,將植物細(xì)胞浸潤在較高濃度的蔗糖溶液中，觀察大小的變化；再浸

9、潤在清水中，觀察其大小的變化。,設(shè)計方案：,那作出的假設(shè)正確與否呢？就需要通過實驗來驗證，那么接下來我們就要設(shè)計一個實驗，來驗證。 設(shè)計實驗,實驗原理：見書 實驗步驟：見書 實驗結(jié)果：,實驗材料：洋蔥表皮細(xì)胞。既容易被剝離制成裝片，又很容易在顯微鏡下觀察。,實驗流程： 制作洋蔥鱗片葉表皮臨時裝片,有一個紫色中央大液泡,吸水紙吸引,蓋玻片,低倍顯微鏡觀察,原生質(zhì)層緊貼細(xì)胞壁,0.3g/ml蔗糖溶液 （重復(fù)幾次）,低倍顯微鏡觀察,（1）中央大液泡逐漸變小（紫色加深）,（2）原生質(zhì)層與細(xì)胞壁逐漸分離,清水,吸水紙吸引,低倍顯微鏡觀察,（1）中央液泡逐漸漲大，顏色變淺,（2）原生質(zhì)層逐漸貼近細(xì)胞壁,臨

10、時裝片,2、質(zhì)壁分離及復(fù)原現(xiàn)象,植物細(xì)胞質(zhì)壁分離現(xiàn)象,細(xì)胞失水時細(xì)胞壁和原生質(zhì)層都會出現(xiàn)一定程度的收縮,但原生質(zhì)層的伸縮性更大,故原生質(zhì)層會與細(xì)胞壁發(fā)生分離。,外界溶液濃度 細(xì)胞液的濃度，細(xì)胞失水,思考：原生質(zhì)層為什么會與細(xì)胞壁發(fā)生分離呢？,植物細(xì)胞質(zhì)壁分離復(fù)原現(xiàn)象,外界溶液濃度 細(xì)胞液的濃度，細(xì)胞吸水,實驗現(xiàn)象,變小,逐漸恢復(fù)原來大小,原生質(zhì)層恢復(fù)原來位置,原生質(zhì)層脫離細(xì)胞壁,基本 不變,基本 不變,原生質(zhì)層相當(dāng)于半透膜,實驗結(jié)論,2、當(dāng)細(xì)胞液的濃度小于外界溶液的濃度時，細(xì) 胞 水，細(xì)胞發(fā)生 現(xiàn)象；當(dāng)細(xì)胞液的濃 度大于外界溶液（如清水）濃 度時，細(xì)胞 水， 細(xì)胞發(fā)生 現(xiàn)象。,1、植物細(xì)胞的

11、相當(dāng)于一層半透膜，而細(xì)胞壁是 透性的。,原生質(zhì)層,失,吸,質(zhì)壁分離,質(zhì)壁分離復(fù)原,小結(jié)3：,三、植物細(xì)胞的吸水與失水,全,3.質(zhì)壁分離：指細(xì)胞壁與原生質(zhì)層之間的分離現(xiàn)象。 4.質(zhì)壁分離的復(fù)原：指原生質(zhì)層和液泡逐漸恢復(fù)成原狀的現(xiàn)象。 5.能發(fā)生質(zhì)壁分離的細(xì)胞必須具備以下條件：（1）有生命的活細(xì)胞，；（2）有細(xì)胞壁；（3）有大液泡 。即活的具有大液泡的植物細(xì)胞 6.實驗材料：必須是活的且具有大液泡的植物細(xì)胞。,7.為什么選用紫色洋蔥表皮作為實驗材料？ 因為其細(xì)胞的液泡中含有紫色的花青素，細(xì)胞失水后，液泡變小，顏色變深；細(xì)胞吸水后，液泡變大，顏色變淺，在顯微鏡下跟容易觀察。 8.觀察植物細(xì)胞的質(zhì)壁分

12、離和復(fù)原，可以證明： 1）水分子是可以出入細(xì)胞膜的物質(zhì) 2）水分子進(jìn)出細(xì)胞的方向取決于細(xì)胞膜兩邊溶液的濃度，細(xì)胞吸水和失水是水分子順相對濃度梯度進(jìn)行跨膜運輸?shù)倪^程 3）由于蔗糖分子并未如水分子那樣進(jìn)出細(xì)胞膜，也證明了細(xì)胞膜是半透膜。,思考 細(xì)胞的吸水和失水是水分子順相對含量的梯度跨膜運輸?shù)倪^程，其它物質(zhì)的跨膜運輸是怎樣的呢？,二、物質(zhì)跨膜運輸?shù)钠渌鼘嵗?資料分析,討論： 1.水稻培養(yǎng)液里的Ca2+和Mg2+濃度為什么會增高？ 2. 不同作物對無機(jī)鹽的吸收有差異嗎？ 3.水分子跨膜運輸是順相對含量梯度的，其他物質(zhì)的跨膜運輸也是這樣嗎？ 4.細(xì)胞對物質(zhì)的吸收有選擇嗎?如果有，這種選擇性有普遍性嗎

13、？,閱讀課本 P63,1.水稻吸收水分和其他離子多，而吸收Ca2+和Mg2+較少。 2.有明顯差異，水稻吸收大量的SiO44-而番茄幾乎不吸收.番茄吸收Ca2+和Mg2+較多. 3.不是的,比如水稻吸收SiO44-,這是取決于細(xì)胞生命活動的需要. 4.是有選擇性的,因為不同生物吸收的離子的量是各不相同;這種選擇也是普遍性的。比如不同微生物對不同礦物質(zhì)的吸收表現(xiàn)為有很大的差異。,由此可見：細(xì)胞膜并不是單純物理意義的半透膜,它是有生理活性的,能對一些物質(zhì)進(jìn)行選擇性通過,這叫選擇透過性膜。,說明植物細(xì)胞膜吸收無機(jī)鹽離子具有選擇性。 其它生物膜和細(xì)胞膜都是選擇透過性膜。 細(xì)胞膜選擇透過性的涵義： 有些

14、物質(zhì)如水可以自由通過 細(xì)胞要選擇吸收的離子，小分子物質(zhì)也可以通過，細(xì)胞生命活動不需要的離子、小分子、大分子物質(zhì)不可以通過。 選擇透過性膜的關(guān)鍵是具有選擇性，其結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是其上具有各種蛋白質(zhì)（載體），由于不同的細(xì)胞膜上載體的種類和數(shù)量，因此細(xì)胞膜對物質(zhì)透過表現(xiàn)出高度的選擇性，當(dāng)細(xì)胞死亡后，細(xì)胞膜的選擇性喪失，成為全透性。,與社會的聯(lián)系,飲料濃度高低問題,課堂練習(xí)：,1.課本p64 2. 完成練習(xí)冊50-51頁,課本p64 二、拓展題： 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的輪作正是針對不同作物根系對礦質(zhì)元素的選擇性吸收而采取的生產(chǎn)措施。如果長期在同一塊田地里種植同種作物，地力就會下降（俗稱傷地），即某些元素下降，這樣就會影

15、響作物的產(chǎn)量。,習(xí)題訓(xùn)練1右圖是滲透裝置示意圖，請依圖說明(方括號內(nèi)寫圖序號，橫線上注名稱)： （1）典型的滲透裝置必須具備：具有 _； 在其兩側(cè)具有_。 （2）圖中所示，最初溶液濃度 。 （3）假如1為清水，2為淀粉糊。1與2的液面相同。過一段時間后。1 的液面高度比2的_； 若分別向1與2中各滴3滴碘液，則1顯_色， 2顯_色。,3,半透膜,濃度差,2,1,低,碘液的顏,藍(lán),習(xí)題訓(xùn)練2將人的紅細(xì)胞置于不同濃度的食鹽溶液中，浸泡半小時之后的結(jié)果如圖所示，依照紅細(xì)胞外形的變化判斷食鹽溶液的濃度，下列正確的是 A甲乙丙丁 B丁甲乙丙 C丙丁甲乙 D丙乙丁甲,D,習(xí)題訓(xùn)練3下圖是處于不同生理狀態(tài)的同一個洋蔥鱗莖的三個洋蔥鱗片葉表皮細(xì)胞，實驗藥品有清水、30%蔗糖溶液，分析回答： （1）圖中A細(xì)胞處于質(zhì)壁分離狀態(tài)， 處充滿了_ （2）圖中、共同組成_。 （