《2018年秋高中生物 第四章 物質(zhì)的輸入和輸出第1節(jié) 物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)膶?shí)例學(xué)案 新人教版必修1》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2018年秋高中生物 第四章 物質(zhì)的輸入和輸出第1節(jié) 物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)膶?shí)例學(xué)案 新人教版必修1（10頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 第1節(jié)　物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)膶?shí)例 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1．理解植物細(xì)胞質(zhì)壁分離與復(fù)原的原理。 2．學(xué)會(huì)觀察植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原。 3．舉例說(shuō)出細(xì)胞膜是選擇透過(guò)性膜。 核心概念 濃度差　半透膜　原生質(zhì)層　伸縮性 一、細(xì)胞的吸水和失水 1．原理 細(xì)胞吸水和失水的原理是__滲透____作用，該作用發(fā)生須具備兩個(gè)條件： 2．動(dòng)物細(xì)胞的吸水和失水 (1)條件 ①動(dòng)物細(xì)胞可以構(gòu)成一個(gè)滲透裝置，其中細(xì)胞膜相當(dāng)于__半透膜____。 ②細(xì)胞膜兩側(cè)存在__濃度差____。 (2)吸水與失水 ①當(dāng)外界溶液濃度小于細(xì)胞質(zhì)濃度時(shí)，細(xì)胞__吸水膨脹____； ②當(dāng)外界溶液濃度大于

2、細(xì)胞質(zhì)濃度時(shí)，細(xì)胞__失水皺縮____； ③當(dāng)外界溶液濃度等于細(xì)胞質(zhì)濃度時(shí)，水分__進(jìn)出細(xì)胞處于動(dòng)態(tài)平衡____。 3．植物細(xì)胞的吸水和失水 (1)成熟植物細(xì)胞的結(jié)構(gòu) (2)質(zhì)壁分離與質(zhì)壁分離復(fù)原 ①當(dāng)外界溶液濃度大于細(xì)胞液濃度時(shí)，細(xì)胞失水→質(zhì)壁__分離____； ②發(fā)生質(zhì)壁分離的細(xì)胞，當(dāng)外界溶液濃度小于細(xì)胞液濃度時(shí)，細(xì)胞吸水→質(zhì)壁__分離復(fù)原____； ③當(dāng)外界溶液濃度等于細(xì)胞液濃度時(shí)，水分__進(jìn)出細(xì)胞處于動(dòng)態(tài)平衡____。 二、物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)钠渌麑?shí)例 ↓ ↓推知 ↓得出 ？思考 1．有的黑心商販向豬、牛、羊肉中注水，以增加肉的重量，他們能注

3、進(jìn)去嗎？這體現(xiàn)了什么生物學(xué)原理？ 提示：能。體現(xiàn)了動(dòng)物細(xì)胞通過(guò)滲透作用吸水的原理。 2．你知道鹽堿地莊稼不易成活的主要原因嗎？ 提示：鹽堿地的土壤溶液濃度高，導(dǎo)致植物根細(xì)胞從土壤中吸水困難，有些植物根細(xì)胞可能反而失水，使植物因水分供應(yīng)不足而死亡。 3．在同一塊田里連年種同一種作物會(huì)出現(xiàn)產(chǎn)量下降現(xiàn)象，試解釋原因。 提示：長(zhǎng)期在同一塊田里種植同一種作物，由于作物對(duì)離子的選擇性吸收，導(dǎo)致某些元素含量下降，就會(huì)影響作物生長(zhǎng)，從而導(dǎo)致產(chǎn)量下降。 H　　判斷題 1．將人的紅細(xì)胞放入4 ℃蒸餾水中，一段時(shí)間后紅細(xì)胞破裂，其主要原因是蒸餾水大量進(jìn)入紅細(xì)胞。(　√　) 2．植物細(xì)胞質(zhì)壁分離的過(guò)程

4、中水分子的擴(kuò)散只能單向進(jìn)行。(　×　) 3．植物細(xì)胞的原生質(zhì)層由細(xì)胞膜和液泡膜組成。(　×　) 4．成熟植物細(xì)胞在高濃度溶液中發(fā)生質(zhì)壁分離是因?yàn)榧?xì)胞壁具有選擇透過(guò)性。(　×　) 5．質(zhì)壁分離是指原生質(zhì)層與細(xì)胞壁分離。(　√　) 6．滲透作用的發(fā)生必須依賴半透膜和膜兩側(cè)的濃度差。(　√　) 7．同種細(xì)胞吸收不同礦質(zhì)元素離子的速率都相同。(　×　) 8．番茄和水稻根系吸收Si元素的量相等。(　×　) 9．細(xì)胞吸水和失水是水分子逆相對(duì)含量梯度跨膜運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程。(　×　) 10．無(wú)機(jī)鹽離子可以逆相對(duì)含量梯度進(jìn)行跨膜運(yùn)輸。(　√　) 知識(shí)點(diǎn)1　滲透現(xiàn)象及原理分析 Z　 2．滲

5、透作用發(fā)生的條件及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 (1)具有半透膜。 (2)具有濃度差。 3．滲透作用的原理 4．三種滲透模型的比較 模型 圖示 發(fā)生滲透作用條件 半透膜 濃度差 人工滲透系統(tǒng) 人工半透膜 內(nèi)外側(cè)溶液存在濃度差 動(dòng)物細(xì)胞 細(xì)胞膜 細(xì)胞質(zhì)濃度和外界溶液濃度 植物細(xì)胞 原生質(zhì)層 細(xì)胞液濃度和外界溶液濃度 5．滲透作用的應(yīng)用 (1)比較不同溶液濃度的大小 漏斗內(nèi) 燒杯內(nèi) 溶液濃度 M N 現(xiàn)象及結(jié)論 ①若漏斗內(nèi)液面上升，則M>N ②若漏斗內(nèi)液面不變，則M＝N ③若漏斗內(nèi)液面下降，則M

6、濃度 將動(dòng)植物細(xì)胞放在不同濃度的溶液中，觀察細(xì)胞的吸水和失水狀態(tài)，可以根據(jù)細(xì)胞的形態(tài)判斷細(xì)胞液或細(xì)胞質(zhì)濃度的大小。 Y　 有關(guān)滲透現(xiàn)象的三點(diǎn)提醒 (1)兩溶液間的水分子進(jìn)行雙向運(yùn)動(dòng)，實(shí)際觀察到的只是水分子雙向運(yùn)動(dòng)差異所導(dǎo)致的液面變化。 (2)當(dāng)液面高度不再變化時(shí)，水分子仍進(jìn)出半透膜，但進(jìn)出達(dá)到平衡。 (3)若溶質(zhì)分子能通過(guò)半透膜，則先是濃度高的一側(cè)液面升高，隨后另一側(cè)液面上升，最后達(dá)到滲透平衡。 D　 典例1　下列現(xiàn)象屬于滲透作用的是(　D　) A．蔗糖在水中溶解后使水變甜　 B．春天放在空氣中食鹽潮解 C．小麥種子浸在水中逐漸脹大　 D．新鮮菜葉放在水中變硬 [解析]　

7、滲透作用發(fā)生的條件有二：①是有半透膜，②是半透膜兩側(cè)有濃度差。四個(gè)選項(xiàng)中，只有D項(xiàng)符合題意。 〔變式訓(xùn)練1〕　如圖所示，甲是滲透作用裝置示意圖，乙、丙兩曲線圖中的橫坐標(biāo)代表時(shí)間。下列敘述不正確的是(　A　) A．半透膜內(nèi)溶液a的濃度變化可用圖丙表示 B．水分子由半透膜外進(jìn)入半透膜內(nèi)的速率變化可用圖乙表示 C．玻璃管內(nèi)的液面高度變化可用圖丙表示 D．半透膜內(nèi)外濃度差的變化可用圖乙表示 [解析]　由于半透膜內(nèi)為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的蔗糖溶液，外面為蒸餾水，膜內(nèi)溶液濃度高于膜外溶液濃度，整體而言，水分子由膜外進(jìn)入膜內(nèi)，蔗糖溶液濃度降低，可用圖乙表示。水分子進(jìn)入半透膜的速率由膜內(nèi)外兩側(cè)的濃

8、度差決定，由于水分子不斷進(jìn)入膜內(nèi)，兩側(cè)的濃度差越來(lái)越小，水分子進(jìn)入半透膜的速率也逐漸下降，最后保持不變，可用圖乙表示。隨著水分子的進(jìn)入，玻璃管內(nèi)的液面高度逐漸上升，一段時(shí)間后保持不變，可用圖丙表示。 知識(shí)點(diǎn)2　探究植物細(xì)胞的吸水和失水 Z　 一、植物細(xì)胞的吸水和失水的實(shí)驗(yàn)探究 1．植物細(xì)胞與滲透裝置的比較 據(jù)圖分析可知，一個(gè)植物細(xì)胞類似于一個(gè)滲透裝置。 2．探究性實(shí)驗(yàn)的一般過(guò)程：根據(jù)觀察到的現(xiàn)象，提出問(wèn)題→作出假設(shè)→設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)→進(jìn)行實(shí)驗(yàn)→分析結(jié)果，得出結(jié)論→總結(jié)交流→進(jìn)一步探究。 3．假設(shè)：原生質(zhì)層相當(dāng)于一層半透膜。 4．預(yù)期結(jié)果：由于原生質(zhì)層相當(dāng)于一層半透膜，水分子可以自由

9、透過(guò)，而蔗糖分子不能透過(guò)。因此，在蔗糖溶液中植物細(xì)胞的中央液泡會(huì)變小，發(fā)生質(zhì)壁分離。 5．裝片制作示意圖及實(shí)驗(yàn)流程 (1)裝片制作示意圖 (2)實(shí)驗(yàn)流程 6．實(shí)驗(yàn)結(jié)果 　　現(xiàn)象 試劑　　 中央液泡變化 原生質(zhì)層位置變化 細(xì)胞大小 蔗糖溶液 變小 脫離細(xì)胞壁 基本不變 清水 逐漸恢復(fù)原來(lái)大小 恢復(fù)原位 基本不變 7．結(jié)論：實(shí)驗(yàn)結(jié)果與預(yù)期結(jié)果相同，說(shuō)明“原生質(zhì)層相當(dāng)于一層半透膜”的假設(shè)是成立的。 8．植物細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離的原因和表現(xiàn) (1)原因 (2)表現(xiàn) 9．實(shí)驗(yàn)操作中注意的問(wèn)題 (1)實(shí)驗(yàn)材料：選擇實(shí)驗(yàn)材料是實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵之一。要選取成熟的

10、、液泡帶有一定顏色的植物組織進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，便于觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，如紫色的洋蔥鱗片葉外表皮細(xì)胞。 (2)實(shí)驗(yàn)試劑： ①濃度適宜： a．若蔗糖溶液濃度過(guò)低，不足以引起質(zhì)壁分離或質(zhì)壁分離所需時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。 b．若蔗糖溶液濃度過(guò)高，可能造成植物細(xì)胞失水過(guò)多、過(guò)快而死亡。 ②種類得當(dāng)： a．若使用質(zhì)量濃度為1 mol/L的KNO3溶液，則細(xì)胞能發(fā)生質(zhì)壁分離，并能自動(dòng)復(fù)原。因?yàn)镵＋和NO可被細(xì)胞吸收，使細(xì)胞液濃度增大，細(xì)胞滲透吸水。 b．若使用質(zhì)量濃度為1 mol/L的醋酸溶液，則不發(fā)生質(zhì)壁分離及復(fù)原現(xiàn)象。因?yàn)榇姿崮軞⑺兰?xì)胞，使原生質(zhì)層失去選擇透過(guò)性。 (3)實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程： ①滴加蔗糖溶液或清水時(shí)，

11、應(yīng)在載物臺(tái)上操作，故滴加液體不要太多，避免污染物鏡鏡頭。 ②觀察質(zhì)壁分離的時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，以免細(xì)胞因長(zhǎng)期處于失水狀態(tài)而死亡，影響對(duì)復(fù)原現(xiàn)象的觀察。 知識(shí)貼士 并非所有的細(xì)胞都可以發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象 ①成熟的植物細(xì)胞具有大液泡，質(zhì)壁分離現(xiàn)象明顯，而未成熟的植物細(xì)胞沒(méi)有大液泡，質(zhì)壁分離現(xiàn)象不明顯，不易觀察。 ②動(dòng)物細(xì)胞由于沒(méi)有細(xì)胞壁，故不發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象。 ③質(zhì)壁分離中的“質(zhì)”指的是原生質(zhì)層，而不是細(xì)胞質(zhì)。 ④發(fā)生質(zhì)壁分離后，細(xì)胞膜與細(xì)胞壁的間隙內(nèi)充滿了蔗糖溶液(因?yàn)榧?xì)胞壁具有全透性)。 ⑤質(zhì)壁發(fā)生分離的原因是外界溶液濃度大于細(xì)胞液濃度，隨著細(xì)胞滲透失水，雖然細(xì)胞液濃度會(huì)增大，但可能仍

12、然小于外界溶液濃度(此處指的是物質(zhì)的量濃度，不是質(zhì)量濃度)。 D　 典例2　將紫色洋蔥鱗片葉表皮浸潤(rùn)在0.3 g/mL的蔗糖溶液中，1分鐘后進(jìn)行顯微觀察，結(jié)果如圖。下列敘述錯(cuò)誤的是(　A　) A．圖中L是細(xì)胞壁，M是液泡，N是細(xì)胞質(zhì) B．將視野中的細(xì)胞浸潤(rùn)在清水中，原生質(zhì)層會(huì)逐漸復(fù)原 C．實(shí)驗(yàn)說(shuō)明細(xì)胞膜與細(xì)胞壁在物質(zhì)透過(guò)性上存在顯著差異 D．洋蔥根尖分生區(qū)細(xì)胞不宜作為該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)材料 [解析]　成熟的紫色洋蔥鱗片葉表皮細(xì)胞在質(zhì)量濃度為0.3 g/mL的蔗糖溶液中發(fā)生了質(zhì)壁分離，結(jié)合題干中的圖可知，L是細(xì)胞壁，M是液泡，N是細(xì)胞壁與原生質(zhì)層之間的部分，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；將視野中的細(xì)胞

13、浸潤(rùn)在清水中，液泡會(huì)滲透吸水，原生質(zhì)層逐漸復(fù)原，故B項(xiàng)正確；細(xì)胞膜具有選擇透過(guò)性，蔗糖不能透過(guò)，而細(xì)胞壁允許蔗糖通過(guò)，具有全透性，故C項(xiàng)正確；洋蔥根尖分生區(qū)細(xì)胞不具有大液泡，滲透吸水與失水不明顯，因此不宜作為該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)材料，故D項(xiàng)正確。 〔變式訓(xùn)練2〕　下圖為某同學(xué)利用紫色洋蔥鱗片葉作為實(shí)驗(yàn)材料，觀察植物細(xì)胞質(zhì)壁分離與復(fù)原的基本操作步驟。下列相關(guān)敘述中，錯(cuò)誤的是(　D　) A．第二次觀察(D)和第一次觀察(B)形成對(duì)照，第三次觀察(F)和第二次觀察(D)形成對(duì)照 B．該實(shí)驗(yàn)用顯微鏡主要觀察原生質(zhì)層和細(xì)胞壁的位置、液泡的顏色和大小等 C．如果將蔗糖溶液換成濃度適宜的KNO3溶液，則

14、可以省略E過(guò)程 D．增大蔗糖溶液的濃度，實(shí)驗(yàn)效果會(huì)更明顯且不影響細(xì)胞的活性 [解析]　解答本題要清楚每一步的操作方法及目的，尤其是顯微鏡觀察的指標(biāo)及溶液的種類和濃度對(duì)該實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。圖中共有三次利用顯微鏡進(jìn)行的觀察，觀察的指標(biāo)主要是原生質(zhì)層和細(xì)胞壁的位置關(guān)系以及液泡的大小和顏色。三次觀察形成對(duì)照，了解是否發(fā)生了質(zhì)壁分離或質(zhì)壁分離復(fù)原，A、B兩項(xiàng)正確。如果將蔗糖溶液換成濃度適宜的KNO3溶液，由于細(xì)胞在失水的同時(shí)，會(huì)不斷地吸收K＋和NO，導(dǎo)致細(xì)胞液濃度升高，當(dāng)細(xì)胞液濃度大于外界溶液濃度時(shí)，細(xì)胞開(kāi)始吸水，從而出現(xiàn)質(zhì)壁分離自動(dòng)復(fù)原現(xiàn)象，C項(xiàng)正確。如果蔗糖溶液濃度過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞因過(guò)度失水而死亡

15、，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 質(zhì)壁分離實(shí)驗(yàn)的拓展應(yīng)用 1．判斷成熟植物細(xì)胞是否有生物活性 ＋ 2．測(cè)定細(xì)胞液濃度范圍 ＋ 細(xì)胞液濃度介于未發(fā)生質(zhì)壁分離和剛發(fā)生質(zhì)壁分離的蔗糖溶液濃度之間 3．比較不同植物細(xì)胞的細(xì)胞液濃度 ＋ 發(fā)生質(zhì)壁分離所需時(shí)間越短，細(xì)胞液濃度越小，反之，細(xì)胞液濃度越大 4．鑒別不同種類的溶液(如KNO3和蔗糖溶液) ＋ 5．比較未知濃度溶液的濃度大小 同一植物的成熟細(xì)胞＋未知濃度的溶液剛剛發(fā)生質(zhì)壁分離所需時(shí)間→比較所用時(shí)間長(zhǎng)短→判斷溶液濃度的大小(時(shí)間越短，未知溶液的濃度越大) 實(shí)驗(yàn)單一變量：未知濃度的溶液。 6．驗(yàn)證原生質(zhì)層和細(xì)胞壁伸縮性大小 成

16、熟植物細(xì)胞＋分離劑 實(shí)驗(yàn)單一變量：植物細(xì)胞原生質(zhì)層和細(xì)胞壁的伸縮性差異。 典例3　假設(shè)將標(biāo)號(hào)為甲、乙、丙的同一種植物的細(xì)胞(細(xì)胞液濃度相同)分別放在a、b、c三種不同濃度的蔗糖溶液中，一段時(shí)間后得到如圖所示狀態(tài)(原生質(zhì)層不再變化)。據(jù)圖分析推理不正確的是(　B　) A．實(shí)驗(yàn)前蔗糖溶液濃度為：c＞b＞a B．實(shí)驗(yàn)后蔗糖溶液濃度為：c＝b≥a C．實(shí)驗(yàn)后細(xì)胞的吸水能力：丙＞乙＞甲 D．實(shí)驗(yàn)后細(xì)胞液濃度：丙＞乙＞甲 [解析]　由于濃度差越大發(fā)生質(zhì)壁分離的程度就越大，所以c蔗糖溶液濃度最高，b次之，a最低；實(shí)驗(yàn)后a、b、c中的細(xì)胞的吸水與失水均已處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，由于此時(shí)細(xì)胞液濃

17、度：丙＞乙＞甲，所以外界溶液的濃度也是不相同的，應(yīng)為c＞b＞a。 1．滲透作用 (1)概念：指水分子或其他溶劑分子通過(guò)半透膜從低濃度溶液向高濃度溶液的擴(kuò)散。 (2)發(fā)生條件：一是具有半透膜，二是半透膜兩側(cè)具有濃度差。 2．原生質(zhì)層：細(xì)胞膜和液泡膜以及兩層膜之間的細(xì)胞質(zhì)。 3．植物細(xì)胞的吸水和失水：外界溶液濃度>細(xì)胞液濃度時(shí)，細(xì)胞失水，發(fā)生細(xì)胞質(zhì)壁分離。外界溶液濃度<細(xì)胞液濃度時(shí)，細(xì)胞吸水，細(xì)胞質(zhì)壁分離復(fù)原。外界溶液濃度＝細(xì)胞液濃度時(shí)，水分進(jìn)出細(xì)胞處于動(dòng)態(tài)平衡。 4．質(zhì)壁分離產(chǎn)生的原因 內(nèi)因：原生質(zhì)層具有選擇透過(guò)性，且其伸縮性大于細(xì)胞壁伸縮性。外因：外界溶液濃度>細(xì)胞液濃度。 5．細(xì)胞膜生理特點(diǎn)——選擇透過(guò)性 水分子可以自由通過(guò)，一些離子和小分子也可以通過(guò)，而其他的離子、小分子和大分子則不能通過(guò)。 10