第1节 物质跨膜运输的实例 渗透作用与细胞的吸水和失水 [自读教材· 夯基础] 1.渗透作用具备的两个条件 2.动物细胞的吸水和失水[连线] 3.植物细胞的吸水和失水 (1)成熟植物细胞的结构: (2)质壁分离与复原: ①外界溶液浓度>细胞液浓度 ②外界溶液浓度<细胞液浓度 ③外界溶液浓度=细胞液浓度 质壁分离 。 质壁分离复原 。 细胞维持原来形态 。 分析教材 P60“问题探讨”,思考讨论下列问题: (1)漏斗液面升高的原因是什么? 提示:单位体积的清水中水分子数大于蔗糖溶液中的水分子 数。 单位时间内由清水进入蔗糖溶液的水分子多于由蔗糖溶液进入 清水的水分子。 (2)漏斗液面会一直升高吗?分析其原因。渗透平衡时,漏 斗内外溶液浓度是否相等? 提示:不会。当蔗糖溶液中的水分子数增多到一定程度,半透 膜两侧的压力几乎相等时,水分子的运动达到动态平衡,漏斗内的 液面便不再上升。渗透平衡时,漏斗内溶液的浓度仍大于漏斗外溶 液浓度。 (3)如果用纱布代替玻璃纸,漏斗液面还会升高吗? 提示:不会。因为纱布是全透性的,水分子和蔗糖溶液都 能通过。 (4)如果烧杯内不是清水,而是同浓度的蔗糖溶液,漏斗液 面还会升高吗? 提示:液面不会升高。因为半透膜两侧溶液没有浓度差。 (5)上述问题说明渗透作用发生的条件是什么? 提示:半透膜和浓度差。 [跟随名师· 解疑难] 1.细胞吸水和失水的原理——渗透作用 (1)渗透作用的概念:水分子或其他溶剂分子通过半透膜, 从相对含量高的地方向相对含量低的地方扩散的现象。 (2)渗透装置图解: (3)当液面上升到一定程度时,液面不再升高的原因: 分析上图可知:漏斗中的液面高于水槽中的液面,液面差为 H1, 由于水槽中与漏斗中的液体具有浓度差,即具有渗透压差,所以水分 子有进入漏斗的趋势;但是 H1 产生的压强与渗透压的平衡使半透膜 两侧水分子的交换速率相同时,液面不再升高。 2.成熟植物细胞符合渗透系统 渗透作用模型 植物细胞与外界溶液形成渗透 系统 图解 基本 条件 半透膜、浓度 差 原生质层——选择透过性膜 浓度差——细胞液与外界溶液之 间的浓度差 植物细胞质壁分离与复原 [自读教材· 夯基础] 1.实验过程 2.发生质壁分离的原因 1.从材料和试剂角度分析,该实验为什么选用洋葱鳞片叶 外表皮和 0.3 g/mL 的蔗糖溶液? 提示:外表皮细胞细胞液呈紫色,便于观察,且为成熟细胞。 0.3 g/mL 的蔗糖是发生质壁分离的最佳浓度,浓度过低,质壁分离 现象不明显;浓度过高,质壁分离过度,细胞死亡。 - 2.已知 K+、 NO3 能穿过半透膜。若该实验选用一定浓度的 KNO3 溶液,滴加 KNO3 溶液后,持续观察一段时间,细胞会发生 怎样的变化? 提示:先发生质壁分离,后自动复原。 [跟随名师· 解疑难] 1.质壁分离的原因和表现 2.实验操作中注意的问题 (1)实验成功的关键之一是实验材料的选择。要选取成熟的、液 泡带有一定颜色的植物组织进行实验,便于观察实验现象。 (2)滴加蔗糖溶液或清水时,应在载物台上操作。 (3)选用的蔗糖溶液浓度要适宜。过低,不足以引起质壁分离或 质壁分离所需时间过长;过高,可能造成植物细胞失水过多、过快 而死亡。 3.实验结果分析及拓展 (1)质壁分离后,在原生质层和细胞壁之间,充满的液体为外界 溶液(如蔗糖溶液)。 (2)质壁分离过程中,外界溶液浓度大于细胞液浓度,随着质壁 分离程度增大,植物细胞吸水力增强;质壁分离复原过程中,外界 溶液浓度小于细胞液浓度,随着质壁分离复原的进行,植物细胞吸 水力减弱。 物质跨膜运输的其他实例细胞膜的成分 [自读教材· 夯基础] 1.细胞对无机盐离子的吸收实例[判断] (1)不同植物对同一种离子的吸收是相同的。 (2)人体甲状腺滤泡上皮细胞能逆相对含量梯度吸收碘。 (3)不同微生物对不同矿物质的吸收不同。 2.物质跨膜运输的特点和原因 (×) (√ ) (√) (2)原因:细胞膜和其他生物膜都是 选择透过性膜 。 1. 在农业生产中, 不同作物及同一作物在不同生长发育时期 要施用不同的肥料,请分析其中的生物学原理。 提示:植物对无机盐的吸收具有选择性。 2.蔗糖不能穿过半透膜,但用蔗糖和醋却能腌制糖醋蒜,请 分析原因。 提示:醋和高浓度蔗糖溶液使蒜细胞死亡,原生质层失去选择 透过性,因此蔗糖分子能进入蒜细胞内。 [跟随名师· 解疑难] 1.选择透过性膜具有选择性的原因 不同细胞膜上载体蛋白的种类和数量不同, 从而使细胞膜对物 质透过表现出高度的选择性。 2.半透膜和选择透过性膜的比较 膜的种类 半透膜 选择透 过性膜 物质透过性 特点 较小物质通过,较大物 不具选择性和活性,是 质不能透过 多孔性薄膜 要选择吸收的离子、小 分子可通过,而其他离 具有选择性和活性,是 子、小分子和大分子不 生物膜 能通过 渗透作用原理分析 [例 1] 如下图 1 所示的甲、乙、丙三个渗透装置中,三个漏斗 颈的内径相等,漏斗内盛有浓度相同的蔗糖溶液,且漏斗内液面高度 相同,漏斗口均封以半透膜,置于同一个水槽的清水中。三个渗透装 置的半透膜的面积和所盛蔗糖溶液的体积不同,如下表所示。 装置编号 甲 乙 丙 半透膜面积 蔗糖溶液体积 S V S/2 V S 2V 图 2 中曲线 ①②③表示漏斗液面高度随时间的变化情况。 则曲线 ①②③与甲、乙、丙三个装置的对应关系是 A.①—丙;②—甲;③—乙 B.①—乙;②—甲;③—丙 C.①—甲;②—乙;③—丙 D.①—丙;②—乙;③—甲 ( ) [思路点拨] [解析] 根据表格信息,乙的半透膜的面积比甲小,单位时间 水渗透的分子数相对少,漏斗液面高度升高的相对较慢,但最终到 达的平衡点甲、乙应该相同,故图 2 中曲线③代表乙,曲线②代