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必修一第四章第一节物质跨膜运输的实例


第四章第一节

物质跨膜运输的实例

第四章

细胞的物质输入与输出

本章导言 本模块教材是以细胞是基本的生命系统为主线展开的。第 1 章将大家的视野从生物圈转到细胞上,并呈现了细 胞的多样性。第 2 章和第 3 章的内容分别是细胞的物质组成和结构,本章和第 5 章的内容都属于细胞的功能。细胞 的功能包括物质的输入与输出、能量的供应与利用、信息的传递和识别等方面。而第 6 章将学习细胞的增殖、分化、 衰老、凋亡的生命历程以及细胞的癌变。 细胞是一个开放的系统,每时每刻都与环境进行着物质的交换。物质的进进出出都要经过细胞的边界——细胞 膜。细胞内外的许多物质并不能自由地出入细胞。细胞膜能够对进出细胞的物质进行选择。 这一层薄薄的细胞膜为什么能够控制物质的出入呢?

第一节 物质跨膜运输的实例
一、 问题探讨 半透膜:一些物质(一般是小分子物质)能通过,而另一些物质不能透过的多孔性薄膜。 阅读“问题探讨”回答以下问题: 1、 玻璃纸的特点是: 2、 漏斗管内的液面为什么会升高? 提示: a) 漏斗中的水 透过半透膜扩散到烧杯中;烧杯中的水 透过半透膜扩散到漏斗中。 b) 漏斗液面升高了,可能是进入漏斗中的水分子数比渗出漏斗的水分子数 造成的。 c) 烧杯中的水的相对含量 ,漏斗中的水的相对含量 ,因此这个现象说明水分子主要是相对含量 的一方扩散到 的一方。 3、 如果用一层纱布代替玻璃纸,漏斗管内的液面还会升高吗?为什么? 4、 如果烧杯中不是清水,而是同样浓度的蔗糖溶液,结果会怎样?为什么? 小结: 1、 渗透作用的概念:水分子或其他小分子透过半透膜,从相对含量多的一方扩散到相对含量少的一方的过程 叫做渗透作用。 2、 发生渗透作用的两个条件: 1) 2) 3、 渗透作用的原理: (设半透膜两侧的溶液分别为溶液 A 和溶液 B) 1) 若 A 浓度 < B 浓度,则水分子的流动方向是: 2) 若 A 浓度 > B 浓度,则水分子的流动方向是: 3) 若 A 浓度 =B 浓度,则水分子进出半透膜处于 4、 渗透作用的结果: 发生渗透作用时,水分子从 浓度溶液流向 浓度溶液中,也是从相对含量 的一方流向相对含量 的一方(即 相对含量梯度流动) 。 二、 动物细胞的吸水和失水 1、 以哺乳动物成熟的红细胞为例: 1) 当外界溶液浓度比细胞质浓度 时,细胞吸水 ,如图 1; 2) 当外界溶液浓度比细胞质浓度 时,细胞失水 ,如图 2;
1

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物质跨膜运输的实例

3)

当外界溶液浓度与细胞质浓度 时,水分进出细胞处于 请在下列图中用箭头表示出水分进出细胞的方向和量的多少。
浓度高 低 浓度低 高 浓度相等

,细胞形态

,如图 3。

红细胞

红细胞

红细胞

图1 图2 图3 思考与讨论 1) 红细胞内的血红蛋白等有机物能够透过细胞膜吗?水分子呢?红细胞的细胞膜是不是相当于一层半 透膜呢? 2) 3) 4) 红细胞的吸水与失水的过程是否满足发生渗透作用的两个条件? 与失水都是以 的方式完成的。 当外界溶液的浓度低是,红细胞一定会由于吸水而涨破吗? 红细胞吸水或失水的多少取决于什么条件? 那么,可以说红细胞吸水

2 、其他动物细胞的吸水、失水的原理与红细胞一样为 ,其 相当于半透膜,当 时,细胞 ;当 时,细胞 ;当 时, 细胞 。 三、 植物细胞吸水和失水 1、 植物细胞结构的特殊之处: 1) 与动物细胞的差别: ; 2) 细胞内的液体主要指 中的 。 3) 原生质层指 、 以及 。 4) 细胞壁的伸缩性壁细胞膜 。 5) 生活中植物细胞的吸水与失水的实例: a) 把白菜剁碎做馅时,常常要放一些盐。放盐后稍等一会儿就可见到有水分渗出。这说明植物细胞 了。 b) 对农作物施肥过多,会造成“烧苗” (植物萎蔫)的现象。这说明植物细胞 了。 c) 把因放置时间稍长而萎蔫的菠菜放到清水里,一段时间后菜叶又硬挺了。这是因为植物细胞 了。 2、 关于植物细胞吸水和失水的探究: 1) 探究实验的一般步骤: 。 2) 提出问题:根据相关实验结果或生活中的实验现象提问,再讨论其探究价值。 例如,针对植物细胞吸水和失水,你可以提出: a) 植物细胞会出现失水的情况吗? b) 植物细胞在什么情况下会失水呢? c) 成熟植物细胞吸水和失水时主要是 在吸水和失水,那么原生质层相当于一层半透膜 吗? d) 细胞壁对植物细胞吸水和失水有没有影响呢? e) ?
2

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物质跨膜运输的实例

3) 4)

5)

6)

思考:以上问题中, 比较有探究价值。 作出假设:需根据已有的知识、相关生活经验作出有依据的假设。 例如,尝试对上述问题作出假设,并说出你的依据。 设计实验,检验假设: a) 基本思路及预期结果: 问题:原生质层相当于一层半透膜吗? 假设: 设计思路:若原生质层相当于一层半透膜,则水分子 透过,蔗糖分子 透过,则细胞在高 浓度蔗糖溶液中,中央液泡会 ,原生质层会 ;细胞再放在清水中,中央液泡 会 ,原生质层会 。那么,可以将细胞放在这两种溶液中观察这些现象会不会发生, 来判断原生质层是否相当于一层半透膜。此外,本实验还需要一组对照组,通过与对照组对比,才能 知道是否发生上述现象。 b) 确定材料用具: 根据要观察的实验现象看,必需选择具有 的植物细胞,液泡中带有 ,以便 于观察液泡大小的变化。 需用到的观察用具是: 试剂: 、 。 设计操作步骤:见教材 注意: a) 第 1、2 步骤是在设置对照组,先观察正常的植物细胞的液泡大小和原生质层位置。 b) 将细胞浸润在蔗糖溶液中的操作方法是: 。 c) 最后要设计一个实验结果记录表,每一步实验做完之后都要记录相应的结果。 进行实验 实验结果: 现象 试剂 蔗糖溶液 清水 中央液泡大小 原生质层的位置 细胞大小

7)

分析结果,得出结论 a) 实验结果与预期相符吗?它是否支持你所作的假设呢? b) c) d) e) f) 如果有的结果与预期不同,你认为应当怎样解释? 假如细胞壁相当于一层半透膜,实验结果会有什么不同? 如果没有细胞壁,实验结果会有什么不同? 本小组的结论为? 本实验还能说明那些问题?例如,植物细胞吸水和失水的方式?该过程中水流动的方向及其决定 因素?该过程体现出细胞膜有什么特性?
3

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物质跨膜运输的实例

表达与交流 将本小组探究的问题、过程、结果和结论与其他小组交流,听去他们的质疑并进行解释。如果有必要, 对本小组的实验方案进行修改。 9) 进一步探究: a) 植物细胞会由于过多吸水而涨破吗? b) 如果把实验中的蔗糖溶液换成硝酸钾溶液,实验结果会怎样? 3、 小结: 1) 植物细胞发生质壁分离的原因: 8)

2)

注意:质壁分离中“质”指的是: 质壁分离复原的原因:

, “壁”指的是:



四、

其他跨膜运输的实例

细胞的吸水和失水是水分子顺相对含量梯度跨膜运输的过程。其他物质的跨膜运输是怎样的呢? 资料分析: 1)
培养液中的 含量 植物种类 离子 变化

Ca 2+

Mg 2+

SiO4 4-

水稻 番茄 思考: a) 水稻培养液里的 Ca
2+

和 Mg

2+

浓度为什么会增高?

b) 2) 3) 4) 五、 1. 2.

不同农作物对无机盐的吸收有差异吗?

读教材第二段资料,思考:水分子跨膜运输是顺相对含量梯度的,其他物质的跨膜运输也是这样吗? 读教材第三段资料及相应表格,思考:细胞对物质的吸收有选择吗?如果有,这种选择有普遍性吗? 都是 的,而且细胞对于物质的

小结:从以上实例可以看出,物质跨膜运输并 输入和输出有 。 选择透过性膜 和 选择透过性是指: 可以自由通过; 不能通过。 是 都是选择透过性膜。

可以通过;



不能通过;还有 3.

的功能特点,是
4

细胞的一个重要特征。


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