翻转课堂第1节物质跨膜运输的实例.ppt

1、在第3章的学习中,我们知道细胞膜被称为系统的边界.作为边界,细胞膜具有哪些作用?,将细胞与外界分隔开;控制物质进出细胞;进行细胞间的信息交流。,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。,新课导入,这一层薄薄的细胞膜为什么能控制物质的进出呢？,第一节 物质跨膜运输的实例,第四章 细胞的物质输入和输出,渗透装置,清水,玻璃纸(半透膜),蔗糖溶液,蔗糖分子,水分子,思考：水分子和蔗糖分子都能通过半透膜吗？水分子通过半透膜向上和向下扩散的速度相同吗？,是一类可以让小分子物

2、质通过（如水分子），而大分子物质不能通过的一类薄膜。,具有一定孔径，只要分子比半透膜孔径小就能自由通过，物质能否通过只与孔径大小有关。,玻璃纸，肠系膜，蛋壳膜，鱼鳔等,例,半透膜,3.如果烧杯中不是清水,而是同样浓度的蔗糖溶液液面会升高吗?,1.漏斗管内的液面为什么会升高?,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?,液面不会升高，因纱布的孔隙很大，蔗糖分子也可以自由通透。,液面不会升高，半透膜两侧溶液的浓度相等时，单位时间内透过半透膜进入长颈漏斗的水分子数量等于渗出的水分子数量。,阅读课本P60“问题探究”，思考、讨论完成下列问题,科学探究-渗透现象,由于单位时间内透过半透膜进

3、入长颈漏斗的水分子数量多于渗出的的水分子数量。,条件一：半透膜,条件二：浓度差,3、如果烧杯和漏斗管内是不同浓度蔗糖溶液，结果会怎样？,烧杯内蔗糖浓度漏斗管内蔗糖浓度：漏斗管液面下降,烧杯内蔗糖浓度漏斗管内蔗糖浓度：漏斗管液面上升,多,少,水总体的扩散方向溶剂：水分子多水分子少（顺相对含量的梯度）,溶液：即低浓度溶液（清水）高浓度溶液（蔗糖）,物质的量浓度,物质的量浓度：就是该物质在此溶液中的数量的多少,条件,有半透膜,半透膜两侧的溶液存在浓度差,渗透作用,：水分子（或其他溶剂分子）透过半透膜的扩散，称为渗透作用.,概念,方向：,低浓度 高浓度,总结：,半透膜,渗透和扩散,渗透：水及其他溶剂分

4、子通过半透膜的扩散扩散：物质从高浓度（相对含量高）到低浓度（相对含量低）的运动,概念分析比较：,类比推理,如果将装置中的漏斗换成动物细胞，还会不会发生渗透作用呢？,动物细胞也能渗透吸水，细胞膜相当于。,半透膜,红细胞的细胞膜是不是相当于一层半透膜？,红细胞的细胞膜相当于一层半透膜,吸水膨胀,失水皱缩,红细胞的细胞膜相当于一层半透膜,分析结果得出结论,提出问题,设计实验 进行实验,作出假设,思考与讨论,1、红细胞的血红蛋白等有机物能够透过细胞膜吗？,红细胞的血红蛋白等有机物一般不能透过细胞膜。,2、红细胞的细胞膜是不是相当于半透膜?,红细胞的细胞膜相当于半透膜。,3、当外界溶液浓度低时，红细胞一

5、定会由于吸水而破涨吗?,不一定，当外界溶液浓度过低时，红细胞一般会由于持续吸水而破涨。,4、红细胞吸水或失水的多少取决于什么条件?,主要取决于红细胞内外浓度差，一般情况，差值越大，吸水或失水较多。,与生活的联系：P61思考作答,动植物细胞结构有明显区别，那植物细胞是怎样进行吸水或失水的？是否也可形成渗透系统呢？,成熟植物细胞的结构复习,细胞壁,细胞膜,液泡膜,细胞质,细胞液,（全透性，伸缩性小）,成熟植物细胞模式图,（半透膜）,浓度差,三、植物细胞的吸水和失水,1、成熟的植物细胞的结构P61图4-2,外界溶液,(细胞壁是全透性的),成熟的植物细胞,细胞内的液体环境主要指的是液泡里的细胞液 细胞

6、膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质称为原生质层,注：原生质层仅存在于成熟的植物细胞！（有液泡）,注意：,提出问题,作出假设,进行实验,设计实验,分析结果，得出结论,原生质层是不是相当于一层半透膜,原生质层相当于一层半透膜,探究植物细胞的失水和吸水,探究实验：植物细胞的吸水和失水,提出问题,作出假设,设计实验,进行实验,分析结果,表达与交流,（原生质层是一层半透膜吗？）,（原生质层相当于一层半透膜）,设计方案,预期结果,将植物细胞浸润在较高浓度的蔗糖溶液中，观察其大小的变化；再将细胞浸润在清水中，观察其大小的变化。,在蔗糖溶液中植物细胞的中央液泡会变小，细胞皱缩；在清水中植物细胞的中央液泡会变大，

7、细胞膨胀。,（2）方法步骤：,正常状态下,发生质壁分离,质壁分离复原,对照组：质壁分离后不再复原,滴加蔗糖 溶液,滴加清水,不作任何处理,质壁分离条件:,(1)细胞液浓度小于外界溶液浓度（失水）,(2)原生质层伸缩性大于细胞壁的伸缩性,复原条件：,(1)细胞液浓度大于外界溶液浓度(吸水)(2)原生质层伸缩性大于细胞壁的伸缩性,植物细胞的质壁分离及复原,实验结果：,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,水的进出方向顺相对含量的梯度进出植物细胞,细胞液,细胞膜,细胞质,液泡膜,外界溶液,成熟的植物细胞和外界溶液组成一个渗透系统,实验结论：,原生质层相

8、当于半透膜,证据是否真正支持原先的假说？,细胞吸水的方式,吸胀吸水,渗透吸水,举例：未成熟植物细胞、干种子等,细胞结构特点：没有形成大的中央液泡,条件：成熟的中央有液泡的植物细胞,细胞结构特点：细胞质有大液泡；细胞壁具全透性；原生质层具选择透过性；细胞液具有一定浓度。,原理：靠细胞内的亲水性物质（蛋白质、淀粉、纤维素）吸收水分,（主要的吸水方式）,实例：成熟的植物细胞,原理：具选择透过性膜和浓度差,植物细胞是一个渗透系统,总结:,细胞液浓度大于外界溶液浓度,2.细胞液浓度小于外界溶液浓度,得出结论：植物的原生质层相当于一层半透膜。,1、假如细胞壁相当于一层半透膜，实验结果会有什么不同？2、如果

9、没有细胞壁，实验结果会有什么不同,进一步探究：,植物细胞会由于过多吸水而涨破吗？,小组讨论,1、植物细胞发生质壁分离后一定能复原吗？,2、所有的植物细胞都能发生质壁分离吗？,3、质壁分离后细胞壁和原生质层间隙充满的是什么？,不一定，外界溶液浓度过大，细胞过度失水死亡。,要具有中央大液泡的成熟植物细胞。,外界溶液，细胞壁为全透性。,细胞发生质壁分离的条件,1、细胞是活的(死细胞的细胞膜为全透性),3、细胞外溶液的浓度高于细胞液,2、一般情况下细胞有大液泡,死细胞不发生质壁分离,4、细胞壁的收缩性小于原生质层,原理:,失水:细胞液浓度外界溶液浓度 质壁分离的复原,渗透作用,条件,有半透膜,概念,半

10、透膜两侧溶液有浓度差,动物细胞,细胞的吸水和失水,吸水:细胞质浓度外界水溶液失水:细胞质浓度外界水溶液动态平衡：细胞质浓度=外界水溶液,植物细胞,总结:,四、物质跨膜运输的其他实例,细胞的吸水和失水是水分子顺应相对含量的梯度跨膜运输的过程。其他物质的跨膜运输是怎样的呢？,四 物质跨膜运输的其他实例,广东省四会市四会中学方仲扬,请分析1、为什么离子的浓度会发生这样的变化？2、离子浓度的变化说明了什么问题？,培养液中的钙、镁浓度为什么会增高？,根据资料分析进行讨论,培养过程中，水稻吸收水分及其他离子较多，吸收钙、镁较少（需求量低）而导致其浓度升高。,讨论1：,不同作物对无机盐的吸收有差异吗？,不同

11、作物对无机盐的吸收有差异。,讨论2：,结论：物质（如碘）的跨膜运输并不都是和水一样顺相对含量梯度的运输的。,物质跨膜运输的其他实例二,20 25倍,人体甲状腺滤泡上皮细胞具有很强的摄取碘的能力,250mg/L,血液中碘的浓度,I,水分子的运输是顺相对含量梯度的，其他物质的跨膜运输也是这样的吗？由此你能得出什么结论？,几种微生物体内的矿物质含量（占全部矿物质的%）,材料分析,不同微生物对不同矿物质的吸收表现出较大的差异。,不一定。主要取决于细胞生命活动的需要。,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？,讨论3：,细胞对物质的吸收有选择吗？如果有，这种选择有普遍性吗？,有。

12、这种选择具有普遍性，是由生物膜的特性所决定的。,讨论4：,这些实例说明：1、物质通过细胞膜并非都是顺浓度梯度的。2、细胞膜(包括其他生物膜)它可以选择性地让某些物质通过而阻止另一些物质通过。,生物膜的功能特点：选择透过性,从以上实例可以看出，物质跨膜运输并不都是顺相对含量梯度的，而且细胞对于物质的输入和输出有选择性。可以说细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜。,生物膜的概念：指细胞内所有的生物膜，包括细胞膜、细胞器、核膜。生物膜的特性：选择透过性膜。(活细胞的一个重要特征）,选择性透过膜:具有活性的生物膜，它对物质的通过既有半透膜的物理性质，还具有主动的选择性。半透膜与选择透过性膜的区别？,半透

13、膜与选择透过性膜是否相同？,1、半透膜：多孔性薄膜，能否透过取决于分子的大小2、选择透过性膜：指生物膜，由于膜上有载体等结构，对于物质的吸收与否，吸收多少具有选择性，并不仅仅取决于分子的大小。是生命性的体现。,概念分析比较：,水分子可以自由通过，一些离子和小分子也可以通过，而其他的离子、小分子则不能通过。,课堂小结,与社会的联系,不同的饮料浓度不同，根据本节知识判断选用不同浓度的饮料对机体细胞有什么影响？,浓度低的饮料可以用来补充体内水分，浓度高的饮料可能使机体细胞脱水。,2、若葡萄糖分子能通过半透膜，在烧杯和漏斗管内分别加入同等浓度的蔗糖和葡萄糖，结果会怎么样？若改成同等质量分数的蔗糖和葡萄

14、糖，结果会怎么样？,同等浓度：漏斗管内液面下降。同等质量：漏斗管液面先上升再下降。,1、若葡萄糖分子能通过半透膜，在烧杯和漏斗管内分别加入清水和葡萄糖溶液，结果会怎么样,漏斗管内的液面先上升再下降。,1渗透作用发生的条件具有_；_两侧的溶液具有浓度差2动物细胞外界溶液浓度_细胞质浓度时，细胞吸水膨胀外界溶液浓度_细胞质浓度时，细胞失水皱缩外界溶液浓度_细胞质浓度时，细胞水分进出平衡，形态不变,半透膜,半透膜,小于,大于,等于,3植物细胞条件：成熟植物细胞具有中央_，是一个渗透系统,大液泡,1、以下可以发生渗透作用的是_.A.煮熟的马铃薯条放入水中 B.把干种子放在清水中C.烈日下菠菜叶子下垂D

15、.放在盐水中的萝卜变软,D,2、a、b、c是三个相邻的细胞，已知a细胞液浓度 b细胞液浓度 c细胞液浓度,如图所示，能正确表示水分在三者之间关系的是（）,C,A,B,C,D,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、将洋葱表皮细胞浸入浓度为1mol/

16、L的KNO3溶液中，细胞发生质壁分离。但过一段时间后，自动发生质壁分离复原，表皮细胞又恢复到原来状态。分析（1）发生质壁分离的原因是。,（1）洋葱表皮细胞液的浓度小于外界溶液浓度，细胞渗透失水；又由于细胞壁的伸缩性小于原生质层的伸缩性，便导致质壁分离,5、将洋葱表皮细胞浸入浓度为1mol/L的KNO3溶液中，细胞发生质壁分离。但过一段时间后，自动发生质壁分离复原，表皮细胞又恢复到原来状态。分析（2）自动发生质壁分离复原的原因是。,5、将洋葱表皮细胞浸入浓度为1mol/L的KNO3溶液中，细胞发生质壁分离。但过一段时间后，自动发生质壁分离复原，表皮细胞又恢复到原来状态。分析（3）以上事实表明细胞

17、膜对 的通透性存在差异，所以它是一种选择透过性膜。,6、成熟的植物细胞具有中央大液泡，可与外界溶液构成渗透系统进行渗透吸水或渗透失水。图甲表示渗透装置吸水示意图，图乙表示图甲中液面上升的高度与时间的关系，图丙表示成熟植物细胞在某外界溶液中的一种状态(此时细胞有活性)。请据图回答下列问题。,(1)由图甲漏斗液面上升可知，实验初始时c两侧浓度大小是a_b(大于、小于、等于)。由图乙可知漏斗中溶液吸水速率在_，最终液面不再上升。当液面不再上升时，c两侧浓度大小是a_b。,小于,下降,小于,(2)图丙中相当于图甲中c结构的是_(填序号)，结构当中充满的液体是_。此时细胞液的浓度与外界溶液的浓度大小关系

18、是_。A细胞液外界溶液 B细胞液外界溶液C细胞液外界溶液 D都有可能,外界溶液,D,(3)把一个已经发生质壁分离的细胞浸入清水当中，发现细胞液泡体积增大，说明细胞在渗透吸水，细胞能否无限吸水？_，原因是_。,不能,细胞壁对原生质层有支持和保护的作用,(4)把一个已经发生质壁分离的细胞浸入低浓度的蔗糖溶液中，发现细胞液泡体积在增大。当液泡体积不再增大时，细胞液浓度是否一定和外界溶液浓度相等？_。,不一定,某同学设计了如图所示的渗透作用实验装置，实验开始时长颈漏斗内外液面平齐，记为零液面。实验开始后，长颈漏斗内部液面的变化趋势为()。,植物细胞质壁分离与复原实验的应用：,1、判断细胞的死活2、测定

19、细胞液浓度范围3、比较不同植物细胞的细胞液浓度4、比较未知浓度的溶液浓度大小5、验证原生质层和细胞壁伸缩性大小6、鉴别不同种类的溶液,原生质层：细胞膜和 液泡膜以及两层 膜之间的细胞质。,原生质层和原生质的区别？,原生质：细胞内具有生命活动的物质称为原生质。（包括细胞膜、细胞质和细胞核）。,五 概念分析比较：,4、注意事项：a、外界溶液浓度不能过高，否则细胞失水过多导致细胞死亡（不能复原）b、若外界溶液是KNO3、NaCl、尿素、乙二醇等，植物细胞先质壁分离后又发生自动复原现象 c、当达到H2O分子渗透平衡时，外界溶液浓度=细胞液浓度 d、该实验观察三次，第一次与第二次对照，第三次与第二次对照，该对照为自身对照,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,用普通光学显微镜观察植物叶肉细胞时,如果要进一步确认这些细胞是否为活细胞,请你根据今天学习的知识设计一种判断方法并预期实验结果及结论。（1）实验设计思路：（2）可能的结果及结论：,拓展练习,用一定浓度的蔗糖溶液处理叶肉细胞，观察是否发生质壁分离。,如果发生质壁分离现象，说明是活细胞；如果不发生质壁分离现象，说明是死细胞。,