物质跨膜运输的实例
第１节
第4章
2010年9月以来，山东平均降水量仅12毫米，比常年偏少85%。据介绍，山东农田普遍受旱，其中重旱483万亩，很多冬小麦因缺少水浇条件开始萎蔫，严重的已经发生死苗现象，甚至濒临绝产。针对持续加剧的旱情，山东省精心组织，全面安排部署抗旱工作，采取有力措施抗旱保苗，由于措施得力，加上水利基础设施完善，目前旱情已基本得到控制
你知道植物是怎样吸水的吗？
课题一 水分子的跨膜运输
？水分子究竟是如何进出细胞的
（一）渗透实验
实验材料：玻璃纸
（半透膜，水分子可以通过，蔗糖分子不能通过）
清水
玻璃纸
(半透膜)
蔗糖溶液
蔗糖分子
水分子
渗透装置
课题一 水分子的跨膜运输
1．漏斗内的液面的变化？请分析原因
2．水分子只能从烧杯中扩散到漏斗中吗？
【思 考】
（友情提醒）半透膜，水分子可以自由通过。
因为水分子从烧杯中扩散到漏斗内。
不是的，水分子既可以从烧杯中扩散到漏斗中，也能从漏斗中扩散到烧杯中，只不过，在单位时间内，从烧杯中扩散到漏斗中的水分子数量比较多。
课题一 水分子的跨膜运输
液面上升,
在单位时间内，从烧杯中扩散到漏斗中的水分子数量比较多。
课题一 水分子的跨膜运输
渗透作用：
【拓展】学案一、问题探讨
思考：发生渗透作用的需要什么条件?
课题一 水分子的跨膜运输
1．具有半透膜
2．半透膜两侧存在浓度差
水的进出方向——顺相对含量的梯度进出动物细胞的
水分子（或其他溶剂分子）透过半透膜，从溶液浓度低的一侧向溶液浓度高的一侧扩散的现象。
1．如果烧杯中的不是清水，而是同样浓度的蔗糖溶液，液面怎样变化？原因？
液面不会升高，因为半透膜两侧溶液的浓度相等，单位时间透过玻璃纸进入长颈漏斗的水分子数量等于渗出的水分子数量，水分子的运动达到动态平衡，所以液面不会升高。
2．如果将烧杯中的溶液与漏斗中的溶液互换，液面怎么变化？原因？
液面下降，因为烧杯中蔗糖浓度＞漏斗中溶液浓度，单位时间从漏斗中扩散到烧杯中的水分子数量比较多，所以液面下降。
课题一 水分子的跨膜运输
【知识联想】
4．如果用一层纱布代替玻璃纸，漏斗内的液面还会升高吗？
不会。因为纱布是全透性的，不但水分子可以通过，蔗糖分子也可以通过。
课题一 水分子的跨膜运输
【知识联想】
3．有两瓶蔗糖溶液，一瓶10%，一瓶20%，可是标签掉了，请用上述装置，设计实验将它们区分？
运用上述装置，在烧杯中加入蔗糖溶液A，在漏斗中装入蔗糖溶液B，观察其液面变化，若液面上升，则A是10%，B是20%；若液面下降，则结果相反。
细胞膜
细胞质
清水
?
（标出右装置划部分名称，
并找出两装置中构成上的相似性）
问题：细胞是否会发生渗透作用呢？
（一）动物细胞的吸水和失水
提出问题
动物细胞的细胞膜是不是相当于一层半透膜？
动物细胞的细胞膜相当于一层半透膜
实验材料：人的红细胞液、三个烧杯、高浓度溶液、低浓度溶液、生理盐水。
（一）动物细胞的吸水和失水
完成学案二、1、2点
分析结果、得出结论
红细胞的细胞膜相当于一层半透膜
吸水膨胀
失水皱缩
吸水和失水动态平衡
生理盐水
其它动物细胞吸水和失水和原理与红细胞的是一样的。
提出问题
作出假设
进行实验
分析结果，得出结论
总结：科学探究的一般方法
提出一个值得探究的问题
根据已有的知识和经验，对提出的问题作出尝试性的回答
通过实验来验证假设是否正确
1．细胞膜相当于半透膜
2．外界溶液与细胞质存在浓度差
【总结】红细胞发生渗透作用的条件
1．红细胞内的血红蛋白等有机物能够透过细胞膜吗 ？
不可以，因为血红蛋白是大分子，不能透过细胞膜。
2．当外界溶液浓度过低时，红细胞会发生什么变化？原因
会发生吸水并且胀破 ，因为外界溶液浓度过低，红细胞不断吸水，而细胞膜的伸缩性是一定的，超过了这个限度，细胞就会破裂。
3．红细胞吸水或失水的多少与什么有关？
红细胞吸水或失水的多少主要取决于红细胞内外的浓度差，一般差值越大，吸水或失水越多。
【思 考】
（一）动物细胞的吸水和失水
红细胞不吸水也不失水，保持细胞原有的形态。因为外界溶液浓度=细胞内浓度，所以单位时间渗入的水分子数量等于渗出的水分子数量，水分子的运动达到动态平衡，因此表现细胞既不吸水也不失水。
如果将红细胞放置于生理盐水中呢，细胞有什么变化？原因？
课题一 水分子的跨膜运输
【应用】
吃比较咸的食物，口腔和唇的黏膜有什么感觉？为什么？
答：觉得比较干，细胞失水
新概念:原生质层
细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质称为原生质层
(二) 植物细胞的吸水和失水
细胞壁（全透性）
细胞膜
细胞质
液泡膜
原生质层
细胞液
液泡膜
细胞质
细胞膜
细胞壁
原生质层
清水
?
（标出右装置划部分名称，并找出两装置中构成上的相似性）
类比学习
提出问题：
植物细胞吸水和失水的原理与动物细胞相同吗？
确定探究课题:
（二）植物细胞的吸水和失水
观察现象：植物细胞有吸水和失水的现象
植物细胞 相当于半透膜
作出假设:
植物细胞原生质层相当于半透膜
原生质层
设计实验步骤：（只要求说出大致的实验思路）
进行实验操作，观察并记录结果
总结实验结论
方法步骤：

3.分析植物细胞吸水和失水现象与原因
质壁分离复原
质壁分离
实验现象：
变小
逐渐恢复原来大小
原生质层恢复原来位置
原生质层脱离细胞壁
基本
不变
基本
不变
植物细胞的质壁分离及复原
现象:
植物细胞失水,原生质层与细胞壁分离
原生质层 慢慢恢复成原来状态,发生质壁分离
复原。
发生质壁分离的现象。
思考：当植物细胞质壁复原后，仍将细胞继续放置水中，植物细胞会涨破吗？
得出结论
植物细胞原生质层相当于一层半透膜,成熟的植物细胞主要靠渗透作用吸水。细胞液与细胞外界溶液发生了渗透作用。
1.如果没有细胞壁，实验结果会有什么不同？
2.如果滴加的是50%的蔗糖溶液，实验结果会有什么不同？如果滴加浓度稍高的硝酸钾，实验结果会有什么不同呢？
交流
不会发生质壁分离现象，只发生渗透作用的吸水或失水
高浓度的蔗糖溶液导致植物细胞严重失水而死亡，不可能发生质壁分离复原；
出现质壁分离自动复原
成熟植物细胞通过渗透作用吸水（或失水）的实验验证
发生质壁分离的条件是什么？
原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性
外界溶液浓度大于细胞液浓度
质壁分离产生的条件：
（1）具有大液泡 （2）具有细胞壁
(3)活细胞
质壁分离产生的原因：
内因：原生质层伸缩性大于细胞壁伸缩性
外因：外界溶液浓度>细胞液浓度
植物吸水方式有两种：
渗透作用(形成液泡)
吸胀作用（未形成液泡）如：干种子、根尖分生区（亲水性物质吸水。如蛋白质、淀粉、纤维素等）
根冠（具大液泡）
分生区（液泡尚未形成）
伸长区（液泡由小变大由 多变少）
成熟区（具大液泡）
注意
1、动物细胞也能发生渗透作用，只是不能发生质壁分离现象；
2、质壁分离及复原实验必须用活细胞。
渗透作用原理的运用：
（1）判断植物细胞的生活状况
（2）判断植物细胞的细胞液浓度
（3）农业生产中的水肥管理
（4）生活中杀菌、防腐、腌制食品
物质跨膜运输其他实例一
血液
I－的质量浓度
为250mg/L
人体甲状腺滤泡
上皮细胞
I－的质量浓度比
血液高20~25倍
结论：
物质跨膜运输并不都是顺相对含量梯度的
物质跨膜运输其他实例二
培
养
液
中
的
离
子
浓
度
o
Mg2+
Ca2+
SiO42+
离子
水稻培养液
初始浓度
培养后浓度
物质跨膜运输其他实例二
培
养
液
中
的
离
子
浓
度
o
Mg2+
Ca2+
SiO42+
离子
水稻培养液
初始浓度
培养后浓度
结论一：同种植物对不同离子的吸收不一样；
物质跨膜运输的其他实例实例二
1、水稻培养液中的钙、镁两种离子浓度为什么会增高？是不是水稻不吸收反而向外排出呢？
2、不同作物对无机盐离子的吸收有差异吗？
书p63
资料分析
1.在培养过程中，水稻吸收水分及Si4+离子较多，吸收Ca2+、Mg2+较少，结果导致水稻培养液里的Ca2+、Mg2+浓度增高。
2.在番茄的培养液中， Ca2+、Mg2+的浓度下降，而Si4+的浓度升高，证明番茄吸收的Ca2+、Mg2+比Si4+ 多。
3.不同作物对无机盐的吸收是有差异的。
根据资料分析
结论：
细胞对于物质的输出和输入有选择性。
三、细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜（功能特性）
其特性是：
水分子自由通过，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。
1、从水分进出细胞特点的角度分析，我们为什么不能直接饮用海水？
2、一般植物为什么不能种植在盐碱地上？
3、询问你的亲人或周围的朋友，在没有冰箱的年代，人们是如何保存猪肉等肉类食品的？你能用今天所学的知识进行解释吗？
学以致用：
练习
1、一个成熟的植物细胞，它的原生质层主要包括 （ ）
A、细胞膜、核膜和这两层膜之间的细胞质
B、细胞膜、液泡膜和这两层膜之间的细胞质
C、细胞膜和液泡膜之间的细胞质
D、细胞壁、液泡膜和它们之间的细胞质
B
2、下图是三个相邻的植物细胞，以及它们之间水分流动方向的示意图。图中三个细胞的细胞液，在浓度上的关系是（ ）
A、甲＞乙＞丙
B、甲<乙<丙
C、甲＞乙，且乙<丙
D、甲<乙，且乙＞丙
甲
乙
丙
B
3、田间一次施肥过多，作物变得枯萎发黄，俗称“烧苗”。其原因是（ ）
A、根细胞从土壤中吸收的养分过多
B、根细胞不能从土壤中吸水
C、根系不能将水向上运输
D、根系被肥料分解释放的热能烧毁
B
4、利用高浓度盐水（NaCl溶液）杀菌防腐的原理是（ ）
A、盐水中的Cl－有杀菌防腐的作用
B、盐水中的Na＋不利于细菌的生活
C、盐水是中性的，不适于细菌的生活
D、由于渗透作用使细菌细胞内的水分渗出而死亡
D
5、巩固练习1、下图是处于不同生理状态的同一个洋葱的3个洋葱鳞片叶表皮细胞示意图（用蔗糖溶液作实验），请根据图回答下列问题： （1）、图中A细胞处于___________状态， ①充满了___________。（2）、图中②③④共同组成__________。（3）、如果将C细胞置于清水中，则该细胞最终将处于图中____细胞的状态（4）图中各细胞液浓度由高到低依次为　　　　　　。
质壁分离
蔗糖溶液
原生质层
B
A＞C＞B
谢谢