第 4 章细胞的物质输入和输出

第4章细胞的物质输入和输出 第1节物质跨膜运输的实例 (第1课时) 【学习目标】 (1)举例说出半透膜的特点； (2)尝试提出问题，做出假设； (3)进行植物细胞吸水和失水的实验设计主备人：王物生审核人：寇永华

【问题探讨】渗透作用 ① 长颈漏斗 ② 漏斗和烧杯液面相平 ③ 清水开始时 ④ 蔗糖 ⑤ 半透膜 ①长颈漏斗 (可用细玻管、塑料吸管、三角漏斗等替代) 蔗糖 ⑤半透膜 (有一定直径的小孔) (水分子可以透过、而蔗糖分子则不能) 半透膜水分子

平衡时液面 一段时间后蔗糖溶液半透膜清水

平衡时的液面 水 ③ 一段时间后 ④ 蔗糖 ⑤ 半透膜【讨论】 1、漏斗内的水为什么会升高？ 2、如果用一层纱布代替玻璃纸，漏斗管内的液面还会升高吗？ 3、如果烧杯中不是清水，而是同样浓度的蔗糖溶液，结果怎样？ 4、液面会不会无限制的上升？

【归纳】 Ⅰ.发生渗透作用的条件 ①有半透膜； ②半透膜两侧的溶液有浓度差。 Ⅱ.水分子净移动方向溶液浓度低→溶液浓度高渗透压低→渗透压高单位体积内水分子多→单位体积内水分子少单位体积内溶质分子少→单位体积内溶质分子多

思考(选讲) A B 质量分数6%蔗糖溶液质量分数6%葡萄糖溶液半透膜 1、若葡萄糖和蔗糖均不能通过半透膜，一段时间后液面的变化？液面A上升，液面B下降。 2、若葡萄糖能通过半透膜而蔗糖不能，一段时间后液面的变化？液面A先上升，然后下降，最后液面B高于液面A。 3、通过此例，你得出什么结论？渗透压的大小只与单位体积内溶质分子的数量有关，与溶液浓度大小无关。

二、动物细胞的吸水和失水 类比推理细胞内溶液细胞膜如果细胞吸水胀破，则说明细胞也能渗透吸水。细胞膜相当于。半透膜

外界溶液浓度 < 细胞质浓度外界溶液浓度 > 细胞质浓度外界溶液浓度 = 细胞质浓度细胞吸水膨胀细胞失水皱缩保持原状态 (腌肉；口干；盐水杀菌消毒) (制备细胞膜) (生理盐水) 动物细胞发生了渗透作用，细胞膜相当于半透膜。

科学探究的一般步骤 提出问题 (根据生活实例，提出需要解决的问题) 作出假设 (提出解决该问题的猜想) 设计实验 (选择材料用具、方法步骤) 进行实验 (按预定方案进行实验) 分析结果，得出结论若实验结果与预期吻合，假设成立；反之，假设不成立。进一步讨论、探究

1、观察到的现象 (1)盐渍莴笋丝，出水 (2)给萎蔫的植物浇水后，挺拔泡 (3)菜坛中的菜片变软； (4)施肥过多，会出现“烧苗” 提出的问题成熟植物细胞能渗透吸水和渗透失水？

2、作出假设 (1)成熟植物细胞的结构细胞壁(全透性) H2O 细胞膜细胞质原生质层液泡膜细胞液 (具有一定的浓度)

2、作出假设 (2)原生质层相当于一层半透膜。水蔗糖 (3)作出这样假设的科学依据 ①细胞膜和液泡膜都是生物膜，具有与红细胞膜相似的成分和结构。生物膜具有选择透过性。 ②蔗糖是二糖，不能通过细胞膜，而水分子可以通过。

3、设计实验 (1)实验原理：细胞置于0.3g/mL蔗糖溶液中细胞置于清水中细胞置于清水中成熟植物细胞的原生质层具有选择透过性。细胞壁和原生质层具有一定的伸缩性，但原生质层的伸缩性大于细胞壁。外界溶液大于细胞液浓度时，细胞渗透失水，原生质层缩小，出现质壁分离。外界溶液小于细胞液浓度时，细胞渗透吸水，出现质壁分离恢复。

3、设计实验 (2)实验材料的选择：基本条件：有液泡(成熟的植物细胞) 有细胞壁(植物细胞、细菌) 细胞液有颜色(便于观察原生质层的变化) 最适宜材料：紫色的洋葱鳞片叶表皮细胞

3、设计实验 (3)实验步骤及预期结果：制作洋葱鳞片叶表皮细胞临时装片有紫色液泡显微镜观察表皮细胞原生质层紧贴细胞壁 0.3g/L 蔗糖溶液液泡体积变小液泡紫色变深显微镜观察原生质层与细胞壁逐渐分离清水液泡体积变大、颜色变浅显微镜观察质壁分离恢复

4、进行实验

5、实验结果 6、得出结论 ①若实验结果与预期结果吻合，假设成立。 ②若实验结果与预期结果不吻合，假设不成立

本实验的结论------P63第一自然段 原生质层相当于一层半透膜。外界溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞渗透失水；外界溶液浓度小于细胞液浓度时，细胞渗透吸水。 7、进一步讨论 (1)若细胞壁相当于一层半透膜，实验结果会有什么不同？ (2)若没有细胞壁，实验结果会有什么不同？

◆特别强调 1、左图细胞处于细胞质壁分离状态；该细胞可能正在渗透吸水；也可能正在渗透失水，也可能处于吸水和失水的动态平衡。 2、细胞渗透吸水时，水分子经过的细胞结构依次是：细胞壁→细胞膜→细胞膜→细胞质→液泡膜 3、细胞处于质壁分离状态时，细胞壁和细胞膜的间隙充满的是外界溶液。 4、细胞液和外界溶液浓度差越大，细胞渗透吸水或失水越多。

质壁分离和恢复实验的作用 (1)能证明成熟的植物细胞可构成一个渗透系统细胞壁(全透性) 细胞膜细胞质原生质层(选择透过性) 液泡膜细胞液浓度差外界溶液充满外界溶液

(2)判断是否是活细胞 只有活细胞的细胞膜或原生质层才具有选择透过性，可出现质壁分离或复原；当细胞死亡后，选择透过性丧失。原生质相对体积% (细胞吸水膨胀) 120 清水 (主动运输自动复原) 100 0.12mol/LKNO3溶液 (自由扩散自动复原) 0.5mol/L尿素溶液 80 0.5mol/L蔗糖溶液 60 (过度失水死亡,不能复原) 1 mol/L醋酸溶液时间

(3)大致判断细胞液的浓度 把细胞置于不同浓度的外界溶液中， ①细胞液浓度介于不发生和刚发生质壁分离的两种外界溶液浓度之间； ②比较外界溶液浓度大小。细胞液的浓度最接近多少？

(4)防腐杀菌 用盐腌肉后，肉为什么可保存很长时间？用什么用浓盐水清洗伤口，可防止伤口感染？ (5)农业应用合理灌溉；施肥过多烧苗；开发耐盐碱植物，用于治理沙漠、盐碱地。

质壁分离实验的拓展应用 比较不同细胞的溶液浓度不同植物细胞刚刚发生质壁分离时所需的时间比较判断质壁分离速度 (或细胞液浓度) + 同一浓度的蔗糖溶液发生质壁分离所需时间越短，细胞液浓度越小比较未知浓度溶液的浓度大小相同的成熟细胞刚刚发生质壁分离时所需的时间比较 + 判断溶液浓度大小未知浓度的溶液发生质壁分离所需时间越短，未知溶液浓度越大

五、物质跨膜运输的其他实例 培养液中的离子浓度水稻番茄初始浓度 0 Mg2＋Ca2+SiO44-离子

五、物质跨膜运输的其他实例 人体甲状腺滤泡上皮细胞具有很强的摄取碘的能力。血液中碘的质量浓度为250mg/L,而甲状腺滤泡上皮细胞内碘的浓度比血液高20~25倍。通过此材料，能得出什么结论？不同微生物对不同矿物质的吸收表现出较大的差异几种微生物体内矿物质含量通过此材料，能得出什么结论？

小结具有半透膜渗透作用发生的条件半透膜两侧具有浓度差物质跨膜运输的实例 [细胞质]>[外界溶液]时吸水动物细胞的吸水和失水 [细胞质]<[外界溶液]时吸水液泡结构特点原生质层成熟植物细胞的吸水与失水 [细胞液]>[外界溶液]吸水吸水与失水的特点 [细胞液]<[外界溶液]失水其他实例：选择透过性膜

第 4 章 细胞的物质输入和输出