渗透作用.ppt
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1、第1节 物质跨膜运输的实例20132013届高考一轮生物复习课件(人教版)届高考一轮生物复习课件(人教版)一、细胞的吸水和失水一、细胞的吸水和失水1.1.渗透作用原理渗透作用原理(1)(1)发生渗透作用的条件发生渗透作用的条件_;_。(2)(2)渗透作用的实质:单位时间由清水进入蔗糖溶液中的水分子渗透作用的实质:单位时间由清水进入蔗糖溶液中的水分子_蔗糖溶液进入清水中的水分子,导致蔗糖溶液液面蔗糖溶液进入清水中的水分子,导致蔗糖溶液液面_。具有半透膜具有半透膜膜两侧溶液具有浓度差膜两侧溶液具有浓度差多于多于上升上升2.2.动物细胞的吸水和失水动物细胞的吸水和失水(1)(1)人成熟红细胞中发生渗
2、透作用的条件:人成熟红细胞中发生渗透作用的条件:_相当于半透膜;相当于半透膜;_之间存在浓度差。之间存在浓度差。(2)(2)引起细胞失水与吸水的条件:外界溶液与细胞质之间存在浓度引起细胞失水与吸水的条件:外界溶液与细胞质之间存在浓度差。差。细胞膜细胞膜细胞质与外界溶液细胞质与外界溶液3.3.植物细胞的吸水和失水植物细胞的吸水和失水细胞壁细胞壁 原生质层原生质层 细胞膜细胞膜 液泡膜液泡膜 细胞质细胞质 大液泡大液泡 大于大于 失水失水 小于小于 吸水吸水 等于等于 不吸水不吸水也不失水也不失水 (2)(2)植物细胞质壁分离的现象与原因植物细胞质壁分离的现象与原因现象:现象:_与与_分离;分离;
3、外因:外因:_浓度浓度_浓度,导致细胞浓度,导致细胞_;内因:内因:_。【点拨点拨】植物根尖分生区细胞,刚分裂形成,无液泡,不能进行植物根尖分生区细胞,刚分裂形成,无液泡,不能进行渗透作用,吸水方式为吸胀作用;与外界溶液接触时,不会出现渗透作用,吸水方式为吸胀作用;与外界溶液接触时,不会出现质壁分离现象。质壁分离现象。细胞壁细胞壁原生质层原生质层外界溶液外界溶液细胞液细胞液失水失水细胞壁的伸缩性小于原生质层细胞壁的伸缩性小于原生质层二、物质跨膜运输的其他实例二、物质跨膜运输的其他实例1.1.不同物质的跨膜运输特点不同物质的跨膜运输特点(1)(1)水分子:水分子:_(_(高高低低);(2)(2)
4、离子和小分子:依据细胞生命活动需要进行离子和小分子:依据细胞生命活动需要进行_。2.2.水稻和番茄吸收不同离子的特点水稻和番茄吸收不同离子的特点(1)(1)同种生物细胞对不同物质的吸收具有同种生物细胞对不同物质的吸收具有_,与其含有离子,与其含有离子载体的载体的_有关;有关;(2)(2)不同种生物细胞对同种物质吸收具有不同种生物细胞对同种物质吸收具有_。顺相对含量梯度顺相对含量梯度选择吸收选择吸收选择性选择性种类和数量种类和数量差异性差异性【思维判断思维判断】1.1.渗透作用的发生必须依赖半透膜和膜两侧的浓度差。渗透作用的发生必须依赖半透膜和膜两侧的浓度差。()()【分析分析】发生渗透作用的两
5、个条件是:发生渗透作用的两个条件是:半透膜;半透膜;膜两侧具有膜两侧具有浓度差。浓度差。2.2.植物细胞的原生质层由细胞膜和液泡膜组成。植物细胞的原生质层由细胞膜和液泡膜组成。()()【分析分析】原生质层由细胞膜、液泡膜和两层膜之间的细胞质组成。原生质层由细胞膜、液泡膜和两层膜之间的细胞质组成。3.3.动物细胞在任何情况下都不会发生质壁分离。动物细胞在任何情况下都不会发生质壁分离。()()【分析分析】动物细胞无细胞壁,任何情况下都不会发生质壁分离现动物细胞无细胞壁,任何情况下都不会发生质壁分离现象。象。4.4.无机盐离子都是逆浓度梯度跨膜运输的。无机盐离子都是逆浓度梯度跨膜运输的。()()【分
6、析分析】生命活动所必需的无机盐离子既可顺浓度梯度,也可逆生命活动所必需的无机盐离子既可顺浓度梯度,也可逆浓度梯度进行跨膜运输。浓度梯度进行跨膜运输。渗透作用条件及原理分析渗透作用条件及原理分析1.1.渗透作用模型和成熟植物细胞与外界溶液形成的渗透系统比较渗透作用模型和成熟植物细胞与外界溶液形成的渗透系统比较渗透作用模型渗透作用模型 植物细胞与外界植物细胞与外界溶液形成的渗透系统溶液形成的渗透系统图解图解基本组成基本组成 或条件或条件原生质层原生质层选择透过选择透过性膜性膜浓度差浓度差细胞液与外细胞液与外界溶液之间界溶液之间细细胞胞核核原原生生质质层层蔗糖蔗糖溶液溶液细胞液细胞液半透膜半透膜清水
7、清水外界溶液外界溶液细胞膜细胞膜细胞质细胞质液泡膜液泡膜细胞壁细胞壁半透膜、浓度差半透膜、浓度差渗透作用模型渗透作用模型 植物细胞与外界植物细胞与外界溶液形成的渗透系统溶液形成的渗透系统原理原理水扩散水扩散的方向的方向低浓度溶液低浓度溶液 高浓度溶液高浓度溶液细胞液通过原生质层与细胞液通过原生质层与外界溶液之间发生渗透外界溶液之间发生渗透作用作用水分子通过半透水分子通过半透膜的扩散作用膜的扩散作用2.“U”2.“U”型管中水分子移动方向的分析型管中水分子移动方向的分析(1)(1)膜两侧溶液中浓度高的一侧渗透压高,低的一侧渗透压低,膜两侧溶液中浓度高的一侧渗透压高,低的一侧渗透压低,水分子由低浓
8、度一侧向高浓度一侧扩散。水分子由低浓度一侧向高浓度一侧扩散。(2)(2)两侧溶液中的溶质是否能通过半透膜,若不能,则只是高浓两侧溶液中的溶质是否能通过半透膜,若不能,则只是高浓度一侧液面升高;若能,则先是高浓度一侧液面升高,随后另一度一侧液面升高;若能,则先是高浓度一侧液面升高,随后另一侧液面升高,最后两侧液面持平。侧液面升高,最后两侧液面持平。(3)(3)如果溶质分子不能透过半透膜,在达到渗透平衡时,一般两如果溶质分子不能透过半透膜,在达到渗透平衡时,一般两侧溶液的浓度并不相等,因为液面高的一侧形成的静水压,会阻侧溶液的浓度并不相等,因为液面高的一侧形成的静水压,会阻止溶剂由低浓度一侧向高浓
9、度一侧扩散。止溶剂由低浓度一侧向高浓度一侧扩散。(4)(4)图中溶质可以是同一种物质,也可以是不同物质。要特别强图中溶质可以是同一种物质,也可以是不同物质。要特别强调的是溶液浓度是指物质的量浓度调的是溶液浓度是指物质的量浓度(摩尔浓度摩尔浓度)而不是质量浓度。而不是质量浓度。3.3.渗透作用原理的应用分析渗透作用原理的应用分析(1)(1)验证渗透作用发生的条件:验证渗透作用发生的条件:(2)(2)探究物质能否通过半透膜探究物质能否通过半透膜(以碘和淀粉为例以碘和淀粉为例):烧杯内盛烧杯内盛淀粉溶液淀粉溶液 漏斗内漏斗内盛碘液盛碘液 结论结论 变蓝变蓝 不变蓝不变蓝 碘能通过半透膜,而淀粉不能碘
10、能通过半透膜,而淀粉不能 不变蓝不变蓝 变蓝变蓝 淀粉能通过半透膜,而碘不能淀粉能通过半透膜,而碘不能 变蓝变蓝 变蓝变蓝 淀粉和碘都能通过半透膜淀粉和碘都能通过半透膜 不变蓝不变蓝 不变蓝不变蓝 淀粉和碘都不能通过半透膜淀粉和碘都不能通过半透膜 【高考警示钟高考警示钟】1.1.渗透作用模型中特别强调溶质分子不能通过半透膜,达到渗渗透作用模型中特别强调溶质分子不能通过半透膜,达到渗透平衡只意味着半透膜两侧水分子移动达到动态平衡,既不可透平衡只意味着半透膜两侧水分子移动达到动态平衡,既不可看作没有水分子移动,也不可看作两侧溶液浓度相等。看作没有水分子移动,也不可看作两侧溶液浓度相等。2.2.植物
11、分生区细胞和干种子细胞因无大液泡,不能发生渗透作植物分生区细胞和干种子细胞因无大液泡,不能发生渗透作用,也不能发生质壁分离和复原现象。用,也不能发生质壁分离和复原现象。【典例训练典例训练1 1】如图所示的渗透装置中,如图所示的渗透装置中,开始时的液面高度为开始时的液面高度为a a,停止上升时的,停止上升时的高度为高度为b b,若每次停止上升后都将玻璃,若每次停止上升后都将玻璃管中高出烧杯液面的部分吸出,则管中高出烧杯液面的部分吸出,则a a、b b液面间的高度差与吸出蔗糖溶液的次液面间的高度差与吸出蔗糖溶液的次数之间的关系是数之间的关系是()()【解题指南解题指南】1.1.考查实质:本题通过改
12、变渗透装置中溶液浓度,考查渗透作考查实质:本题通过改变渗透装置中溶液浓度,考查渗透作用的原理,并借助曲线图正确表达。用的原理,并借助曲线图正确表达。2.2.题眼:题眼:“每次停止上升后都将玻璃管中高出烧杯液面的部分每次停止上升后都将玻璃管中高出烧杯液面的部分吸出吸出”,由此推出长颈漏斗中蔗糖浓度不断变小。,由此推出长颈漏斗中蔗糖浓度不断变小。【解析解析】选选B B。由于每次停止上升后都将玻璃管中高出烧杯液面。由于每次停止上升后都将玻璃管中高出烧杯液面的部分吸出,这样导致长颈漏斗中蔗糖浓度不断变小,对水分的部分吸出,这样导致长颈漏斗中蔗糖浓度不断变小,对水分子的束缚力不断降低,使液面升高的高度差
13、不断下降。子的束缚力不断降低,使液面升高的高度差不断下降。植物细胞的吸水和失水植物细胞的吸水和失水1.1.实验分析实验分析(1)(1)正确选择实验材料:正确选择实验材料:选择有紫色大液泡的洋葱鳞片叶外表皮细胞。选择有紫色大液泡的洋葱鳞片叶外表皮细胞。若选择洋葱鳞片叶内表皮若选择洋葱鳞片叶内表皮(无紫色大液泡无紫色大液泡)进行实验,采用的进行实验,采用的外界溶液是一定浓度的大分子有颜色溶液,如胭脂红外界溶液是一定浓度的大分子有颜色溶液,如胭脂红(水溶性大水溶性大分子食用色素,呈红色分子食用色素,呈红色)。一般不选择细菌细胞,它能发生质壁分离,但现象不明显。一般不选择细菌细胞,它能发生质壁分离,但
14、现象不明显。不能选择动物细胞,它无细胞壁,不能发生质壁分离现象。不能选择动物细胞,它无细胞壁,不能发生质壁分离现象。(2)(2)实验试剂使用:实验试剂使用:使用浓度过高的蔗糖溶液使用浓度过高的蔗糖溶液(0.5(0.5 g/mLg/mL),质壁分离现象明显,质壁分离现象明显,但不能复原,因为溶液浓度过高,细胞过度失水而死亡。但不能复原,因为溶液浓度过高,细胞过度失水而死亡。使用质量浓度为使用质量浓度为1 molL1 molL-1-1的的KNOKNO3 3溶液,因为溶液,因为K K+和和NONO3 3-可被细可被细胞吸收,使细胞液浓度增大,所以细胞先发生质壁分离后又自胞吸收,使细胞液浓度增大,所以
15、细胞先发生质壁分离后又自动复原。动复原。(尿素、甘油、乙二醇等现象同上尿素、甘油、乙二醇等现象同上)使用质量浓度为使用质量浓度为1 molL1 molL-1-1的醋酸溶液,则不发生质壁分离及的醋酸溶液,则不发生质壁分离及复原现象。因为醋酸能杀死细胞,使原生质层失去选择透过性。复原现象。因为醋酸能杀死细胞,使原生质层失去选择透过性。2.2.实验的拓展应用实验的拓展应用(1)(1)判断成熟植物细胞的死活:判断成熟植物细胞的死活:待测成熟植物细胞待测成熟植物细胞+一定浓度的蔗糖溶液一定浓度的蔗糖溶液 发生质壁分离现象发生质壁分离现象活细胞活细胞 不发生质壁分离现象不发生质壁分离现象死细胞死细胞(2)
16、(2)测定细胞液浓度范围:测定细胞液浓度范围:待测细胞待测细胞+一系列浓度梯度的蔗糖溶液一系列浓度梯度的蔗糖溶液 细胞液浓度范细胞液浓度范围介于使细胞未发生质壁分离和刚刚发生质壁分离的外界溶液围介于使细胞未发生质壁分离和刚刚发生质壁分离的外界溶液的浓度范围之间。的浓度范围之间。镜检镜检分别镜检分别镜检(3)(3)比较不同植物细胞的细胞液浓度:比较不同植物细胞的细胞液浓度:不同植物细胞不同植物细胞+同一浓度的蔗糖溶液同一浓度的蔗糖溶液 刚发生质壁分离所需刚发生质壁分离所需时间比较时间比较判断质壁分离速度判断质壁分离速度(或细胞液浓度或细胞液浓度)(4)(4)验证原生质层具有选择透过性验证原生质层
17、具有选择透过性(如细胞在蔗糖溶液中,蔗糖如细胞在蔗糖溶液中,蔗糖不能进入细胞不能进入细胞)。(5)(5)证明细胞壁的伸缩性小于原生质层的伸缩性。证明细胞壁的伸缩性小于原生质层的伸缩性。镜检镜检【高考警示钟高考警示钟】1.1.发生质壁分离时在细胞壁和细胞膜之间充满的是外界溶液,发生质壁分离时在细胞壁和细胞膜之间充满的是外界溶液,原因是细胞壁具有全透性。原因是细胞壁具有全透性。2.2.质壁分离与复原过程中水分移动是双向的,总结果是单向的。质壁分离与复原过程中水分移动是双向的,总结果是单向的。3.3.本实验用显微镜观察了三次,第一次与第二次形成对照,第本实验用显微镜观察了三次,第一次与第二次形成对照
18、,第三次与第二次形成对照,该对照方法为自身对照。三次与第二次形成对照,该对照方法为自身对照。【典例训练典例训练2 2】(20122012安庆模拟)将从同一新鲜马铃薯块茎上安庆模拟)将从同一新鲜马铃薯块茎上取得的形状质量相同的薯条分为数量相等的四组,分别浸入取得的形状质量相同的薯条分为数量相等的四组,分别浸入四种不同浓度的蔗糖溶液中,四种不同浓度的蔗糖溶液中,1 h1 h后,溶液的质量变化百分率后,溶液的质量变化百分率如下表一。从四个不同的新鲜马铃薯块茎上,取得形状质量相同、如下表一。从四个不同的新鲜马铃薯块茎上,取得形状质量相同、数量相等的薯条数量相等的薯条组,分别浸入相同浓度的蔗糖溶液中,组
19、,分别浸入相同浓度的蔗糖溶液中,1 1 h h后,薯条的质量变化百分率如下表二。则表一所列的四种不同后,薯条的质量变化百分率如下表二。则表一所列的四种不同浓度的蔗糖溶液中开始时浓度最低的,以及表二所列的四组不同浓度的蔗糖溶液中开始时浓度最低的,以及表二所列的四组不同薯条中细胞液开始时浓度最低的分别是(薯条中细胞液开始时浓度最低的分别是()A A、B B、C C、D D、表一表一表二表二溶液溶液薯条薯条质量变化质量变化(%)+4+40 0-2-2-3-3质量变化质量变化(%)+4+40 0-2-2-3-3【解题指南解题指南】1.1.知识储备:知识储备:(1 1)渗透作用的原理;)渗透作用的原理;
20、(2 2)质壁分离的原理;)质壁分离的原理;(3 3)图表数据的分析与判断能力。)图表数据的分析与判断能力。2.2.解题关键:解答本题首先看清表一是表示解题关键:解答本题首先看清表一是表示“溶液的质量变化溶液的质量变化”,表二是表示,表二是表示“薯条的质量变化薯条的质量变化”;明确;明确“正值正值”都表示质都表示质量增加,量增加,“负值负值”都表示质量减少,都表示质量减少,“0 0”表示质量前后没有变表示质量前后没有变化。化。【解析解析】选选D D。表一中数据的含义,正值为溶液量增加、薯条失。表一中数据的含义,正值为溶液量增加、薯条失水;负值为溶液量减少、薯条吸水,故水;负值为溶液量减少、薯条
21、吸水,故的溶液浓度最低。表的溶液浓度最低。表二中数据的含义,正值为薯条吸水,质量增加;负值为薯条失二中数据的含义,正值为薯条吸水,质量增加;负值为薯条失水,质量减少,故水,质量减少,故的细胞液浓度最低。的细胞液浓度最低。表格设计及读图、析图技巧表格设计及读图、析图技巧外界溶液浓度与质壁分离的关系外界溶液浓度与质壁分离的关系【案例案例】某小组确定研究课题:探究植物细胞外界溶液浓度与质某小组确定研究课题:探究植物细胞外界溶液浓度与质壁分离的关系。该小组选用水生植物黑藻作为实验材料,并作实壁分离的关系。该小组选用水生植物黑藻作为实验材料,并作实验假设:如果将其叶片分别置于不同浓度的蔗糖溶液中,其细胞
22、验假设:如果将其叶片分别置于不同浓度的蔗糖溶液中,其细胞失水量随着外界溶液浓度增加而增加。该小组学生设计实验步骤失水量随着外界溶液浓度增加而增加。该小组学生设计实验步骤如下:配制如下:配制10%10%、20%20%、30%30%蔗糖溶液,分别盛于培养皿中。从黑藻蔗糖溶液,分别盛于培养皿中。从黑藻茎上取下叶片,用吸水纸吸干叶片上的水分,并制成装片,显微茎上取下叶片,用吸水纸吸干叶片上的水分,并制成装片,显微镜下观察,选取镜下观察,选取5 5个细胞测量其个细胞测量其A A、B B(如图(如图A A为细胞的长度,为细胞的长度,B B为原为原生质体长度)。在此基础上,请你参与设计、分析与讨论。生质体长
23、度)。在此基础上,请你参与设计、分析与讨论。(1)(1)请你设计一表格,用于记录数据,计算并记录请你设计一表格,用于记录数据,计算并记录B/A(%)B/A(%)值。值。(2)(2)该小组同学根据记录数据作曲线如图。请你就该结果作分该小组同学根据记录数据作曲线如图。请你就该结果作分析并得出结论。析并得出结论。_;_。结论:结论:_。(3)(3)讨论:如果要说明上述质壁分离现象是由于相应浓度的外界讨论:如果要说明上述质壁分离现象是由于相应浓度的外界溶液引起的,而非细胞本身的原因,应如何设计实验?溶液引起的,而非细胞本身的原因,应如何设计实验?【命题人透析命题人透析】(1)(1)分析实验材料确定表格
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