《2018-2019學年高中生物 第四章 細胞的物質輸入和輸出 第1節(jié) 物質跨膜運輸的實例學案 新人教版必修1》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《2018-2019學年高中生物 第四章 細胞的物質輸入和輸出 第1節(jié) 物質跨膜運輸的實例學案 新人教版必修1（14頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

1、 第1節(jié)　物質跨膜運輸的實例 學習目標 知識概覽(教師用書獨具) 1.掌握滲透作用發(fā)生的條件。(重難點) 2.會描述質壁分離與復原的過程。(重點) 3.理解植物細胞失水和吸水在實踐中的應用。(難點) [自 主 預 習·探 新 知] 一、滲透作用與細胞的吸水和失水 1．滲透作用具備的兩個條件 (1)具有③半透膜。 (2)膜兩側①②具有濃度差。 2．動物細胞的吸水和失水 (1)動物細胞的細胞膜相當于半透膜。 (2)條件及現象 過程 條件 現象 吸水 外界溶液的濃度＜細胞質的濃度 失水 外界溶液的濃度＞細胞質的濃度 平衡 外界溶液的濃

2、度＝細胞質的濃度 3.植物細胞的吸水和失水 (1)成熟植物細胞的結構 (2)原理和現象 ①外界溶液濃度大于細胞液濃度時，發(fā)生質壁分離現象。 ②外界溶液濃度小于細胞液濃度時，發(fā)生質壁分離復原現象。 二、植物細胞的質壁分離和復原 1．實驗原理 成熟的植物細胞的原生質層相當于一層半透膜，細胞液具有一定的濃度，能夠滲透失水和吸水。 2．實驗步驟及現象 3．發(fā)生質壁分離的原因 (1)外因：外界溶液濃度大于細胞液濃度。 (2)內因：原生質層比細胞壁的伸縮性大。 三、物質跨膜運輸的實例 1．實例 (1)水稻吸收SiO多，吸收Ca2＋、Mg2＋較少；番茄吸收Ca2＋、

3、Mg2＋較多，而吸收SiO較少。 (2)人體甲狀腺濾泡上皮細胞中碘含量明顯高于血液中碘的含量。 (3)不同微生物對不同礦物質的吸收表現差異較大。 2．特點 (1)物質跨膜運輸并不都是順相對含量梯度的。 (2)細胞對物質的輸入和輸出有選擇性。 3．結論 細胞膜和其他生物膜都是選擇透過性膜。 [基礎自測] 1．判斷對錯 (1)動物細胞的細胞膜相當于半透膜。(　　) (2)當外界溶液與細胞質濃度相同時，水分不進不出。(　　) (3)植物細胞的原生質層指去掉細胞壁的部分。(　　) (4)物質跨膜運輸都是順相對含量梯度。(　　) (5)細胞對于物質的輸入和輸出具有選擇性。(　

4、　) 提示：(1)√ (2)×　外界溶液與細胞質濃度相等時，水分進出達到平衡。 (3)×　植物細胞去掉細胞壁叫原生質體，原生質體包含細胞液。 (4)×　物質運輸可以逆相對含量梯度進行。 (5)√ 2．滲透作用發(fā)生的條件是(　　) A．有半透膜 B．有濃度差 C．要有完整的細胞結構 D．有半透膜和濃度差 [答案]　D 3．植物細胞的質壁分離過程中，與細胞壁分離的是(　　) 【導學號：92172115】 A．細胞核　　　　　 B．原生質層 C．細胞質 D．液泡膜 [答案]　B [合 作 探 究·攻 重 難] 　　 滲透現象及原理分析 [思考交流] 1．

5、根據材料P60“問題探討”，思考討論下列問題： 漏斗內液面升高的原因是什么？漏斗內的液面會一直上升嗎？為什么？ 提示：單位體積的清水中水分子數大于蔗糖溶液中的水分子數，單位時間內由清水進入蔗糖溶液的水分子多于由蔗糖溶液進入清水的水分子。但漏斗內的液面不會一直上升。因為隨著漏斗內液面的上升，漏斗內液面與燒杯內液面差產生的靜水壓會增大，由于靜水壓的作用，漏斗內的水分子向燒杯擴散的速度會加快，當水分子由蔗糖溶液向清水擴散的速度與由清水向蔗糖溶液擴散的速度相等時，擴散達到平衡狀態(tài)，漏斗內的液面不再上升。 2．滲透裝置中，當漏斗內溶液不再上升時，半透膜兩側的溶液濃度相同嗎？ 提示：不同。滲透作用

6、達到平衡時，水分子通過半透膜的雙向擴散速率相等，漏斗內蔗糖溶液的濃度仍高于燒杯中清水的濃度。 3．如果用紗布代替玻璃紙，漏斗液面還會升高嗎？如果燒杯內不是清水，而是同濃度的蔗糖溶液，漏斗液面還會升高嗎？ 提示：不會，因為紗布是全透性的，水分子和蔗糖溶液都能通過。如果燒杯內是同濃度的蔗糖溶液則液面不會升高，因為半透膜兩側溶液沒有濃度差。 4．根據以上的探討，思考發(fā)生滲透作用需要具備哪些條件？ 提示：半透膜和濃度差。 1．滲透現象的分析 (1)圖示 (2)原理分析 (3)分析上圖②可知：Δh產生的壓強與水和蔗糖溶液產生的滲透壓差達到平衡，使半透膜兩側水分子的交換率相等時

7、，液面不再升高。 2．動植物細胞都是滲透系統(tǒng) 3．滲透作用的應用 (1)比較不同溶液濃度的大小 漏斗內 燒杯內 溶液濃度 M N 現象及結論 ①若漏斗內液面上升，則M>N ②若漏斗內液面不變，則M＝N ③若漏斗內液面下降，則M

8、出達到平衡。 (3)若溶質分子能通過半透膜，則先是濃度高的一側液面升高，隨后另一側液面上升，最后達到滲透平衡。 　下圖為滲透裝置示意圖，a、b分別為不同濃度的蔗糖溶液。據圖判斷，下列敘述錯誤的是(　　) A．若c為一層紗布，則不會發(fā)生此現象 B．實驗開始時，c兩側的溶液濃度大小是a>b C．實驗過程中漏斗管內的液面先上升后保持穩(wěn)定 D．當漏斗管內的液面停止上升時，水分子進出漏斗達到動態(tài)平衡 [技巧點撥]　(1)如圖的滲透裝置發(fā)生了滲透作用，具備發(fā)生滲透作用的條件。 (2)明確水分子的滲透方向。 (3)明確達到滲透平衡時，水分子進出漏斗的情況。 [解析]　紗布不能作為半透

9、膜，則漏斗內的蔗糖會擴散到外界溶液中，濃度差無法維持，液面不會上升，A項正確；由圖知，b漏斗液面上升，故實驗開始時溶液濃度大小是b>a，B項錯誤；實驗過程中漏斗管內的溶液濃度較大，水分子進入漏斗內的多于從漏斗出來的，液面先上升，達到一定高度后液面不再上升，水分子進出漏斗達到動態(tài)平衡，C、D項正確。 [答案]　B 　(1)漏斗管內的液面保持穩(wěn)定后，若吸出漏斗中高出燒杯液面的溶液，則達到平衡時，漏斗中液面上升的高度與原來相比有什么變化？ 提示：吸出漏斗中高出燒杯液面的溶液，由于滲透作用液面會繼續(xù)上升，上升的時候將漏斗中的溶液稀釋，因此上升的高度會下降。 (2)若向漏斗中滴入清水，漏斗中液面

10、的高度有什么變化？ 提示：向漏斗中滴入清水，漏斗內溶液的濃度降低，漏斗內的溶液面會降低。 (3)若向燒杯內加入適量的清水，漏斗內的液面有什么變化？ 提示：向燒杯內加入清水，燒杯內溶液的濃度降低，漏斗內液面會上升。 [活學活用] 1.小明用玻璃槽、飽和蔗糖溶液和清水做成如圖所示的實驗裝置，進行生物膜通透性的模擬實驗。甲、乙兩槽間的隔板中央圓圈為玻璃紙，玻璃紙是一種半透膜，蔗糖分子不能透過，而水分子能自由通過。幾小時后，發(fā)現(　　) A．甲槽內水的體積減小 B．乙槽內溶液的體積減小 C．甲槽內水的體積無變化 D．乙槽內水的體積無變化 A　[玻璃紙是半透膜，水分總體由清水向飽

11、和蔗糖溶液滲透，所以甲槽內水的體積減小，乙槽內溶液的體積增多。] 2．圖1表示兩種物質擴散的圖解，圖2是為了驗證圖1物質擴散成立的實驗裝置，實驗結果應是(　　) 圖1　　　　　　　　　圖2 A．圖甲中水柱a將持續(xù)上升 B．圖甲中水柱a將先上升后下降 C．圖乙中水柱b上升到一定高度后維持不變 D．圖乙中水柱b將先上升后下降 D　[由于圖甲中的淀粉不能透過半透膜，所以圖甲中的液面高度先上升，達到一定高度后保持不變；圖乙裝置漏斗中葡萄糖溶液濃度大，導致液面上升，由于葡萄糖分子能夠通過半透膜，導致半透膜兩側濃度差降低，所以漏斗中液面又會降低，最后液面平衡。] 　　 植物細胞的

12、質壁分離和復原實驗 [思考交流] 1．為什么要用紫色洋蔥外表皮作為實驗材料？根尖分生區(qū)細胞會不會出現質壁分離？ 提示：紫色洋蔥外表皮細胞的細胞液中有花青素，使液泡中的細胞液呈紫色，有利于觀察。根尖分生區(qū)細胞不會發(fā)生質壁分離，因為它無大液泡。 2．實驗中共涉及三次顯微鏡觀察，其中第一次觀察的目的是什么？ 提示：觀察正常洋蔥鱗片葉表皮細胞的狀態(tài)，以便與處理后的狀態(tài)形成對照。 3．細胞質壁分離過程中，細胞液的濃度和細胞的吸水能力有什么變化？質壁分離復原過程中，兩者又有什么變化？ 提示：質壁分離過程中，隨著質壁分離程度增大，細胞液的濃度增大，植物細胞吸水能力增強；質壁分離復原過程中，隨著

13、質壁分離復原的進行，細胞液的濃度變小，植物細胞吸水能力減弱。 4．發(fā)生質壁分離的洋蔥表皮細胞的原生質層與細胞壁之間是何物質？ 提示：因為細胞壁是全透性的，所以洋蔥表皮細胞原生質層與細胞壁之間是蔗糖溶液。 5．本實驗選用0.3 g/mL的蔗糖溶液作試劑，若濃度過高或過低分別對實驗有何影響？ 提示：選用0.3 g/mL的蔗糖溶液作試劑，既明顯出現質壁分離，又不會殺死細胞。若濃度過高，質壁分離速度過快，細胞會因失水過多而死亡，不能再進行質壁分離復原；若濃度過低，不能引起質壁分離或質壁分離速度太慢。 6．若用合適濃度的KNO3溶液進行實驗，結果發(fā)現細胞質壁分離后，沒有滴加清水，出現了自動質壁

14、分離復原現象。請分析原因是什么？ 提示：開始外界溶液濃度較大，細胞發(fā)生質壁分離；細胞主動吸收K＋和NO后，隨著細胞液濃度增大，質壁分離又會自動復原。 1.質壁分離的原因及表現分析 2.實驗需要注意的問題 (1))實驗成功的關鍵之一是實驗材料的選擇。要選取成熟的、活的且液泡帶有一定顏色的植物組織進行實驗，便于觀察實驗現象。 (2)滴加蔗糖溶液或清水時，應在載物臺上操作。 (3)選用的蔗糖溶液濃度要適宜。過低，不足以引起質壁分離或質壁分離所需時間過長；過高，可能造成植物細胞失水過多、過快而死亡。 (4)當以可吸收的物質作溶質時(如甘油、尿素、KNO3、乙二醇等)，可出現質壁

15、分離及自動復原現象。 3.質壁分離實驗的拓展應用 (1)判斷細胞的生活情況：只有活的植物細胞才能發(fā)生質壁分離。 (2)防腐殺菌：在高濃度的溶液中，細菌等微生物將因失水過多而死亡，從而有效防止了食品腐爛變質。 (3)比較不同植物細胞的細胞液濃度 不同植物細胞＋同一濃度的蔗糖溶液發(fā)生質壁分離 所需時間越短，細胞液濃度越小，反之細胞液濃度越大。 (4)測定細胞液濃度范圍 ＋細胞液濃度 介于未發(fā)生質壁分離和剛發(fā)生質壁分離的蔗糖溶液濃度之間。 [活學活用] 1．紫色洋蔥表皮細胞發(fā)生質壁分離后，在顯微鏡下觀察到(　　) C　[解此題的關鍵是觀察圖中細胞核的位置及液泡顏色深淺

16、。紫色洋蔥表皮細胞色素分布在液泡中，細胞質無色；洋蔥表皮細胞的細胞核在細胞質中，不在液泡內；發(fā)生質壁分離的細胞，液泡紫色變深，故C正確。] 2．將同一成熟植物細胞依次浸入蒸餾水、0.3 mol/L的蔗糖溶液和0.4 mol/L的KNO3溶液中，測得液泡的體積隨時間的變化曲線如圖所示，則曲線A、B、C分別代表細胞所處的溶液是(　　) A．蒸餾水、蔗糖溶液、KNO3溶液 B．KNO3溶液、蒸餾水、蔗糖溶液 C．蒸餾水、KNO3溶液、蔗糖溶液 D．蔗糖溶液、KNO3溶液、蒸餾水 C　[浸入蒸餾水，細胞吸水膨脹，一段時間達到平衡，為A曲線。浸入0.3 mol/L的蔗糖溶液，細胞失水發(fā)生

17、質壁分離，細胞體積縮小，一段時間后達到平衡，為C曲線。浸入0.4 mol/L的KNO3溶液，開始一段時間細胞失水發(fā)生質壁分離，細胞體積縮小，后來由于K＋、NO離子進入細胞液，導致細胞液濃度增加，重新吸水，發(fā)生質壁分離復原，為B曲線。故C正確。] 　　 物質跨膜運輸的其他實例 [思考交流](教師用書獨具) 1．細胞對水的吸水和對無機鹽的吸收是同一過程嗎？ 提示：不是同一過程，但無機鹽必須溶解在水中才能被吸收。 2．在農業(yè)生產中，不同作物及同一作物在不同生長發(fā)育時期要施用不同的肥料，其中的生物學原理是什么？ 提示：植物對無機鹽的吸收具有選擇性。 3．蔗糖和醋酸分子都不能被細胞吸收

18、，不能通過細胞膜，但糖和醋能把大蒜腌成糖醋蒜，原因是什么？ 提示：醋和高濃度蔗糖溶液使細胞因過度失水而死亡，原生質層失去選擇透過性，故蔗糖分子能進入細胞內。 1．選擇透過性膜具有選擇性的原因 不同細胞膜上運輸物質的載體蛋白的種類和數量不同，從而使細胞膜對物質透過表現出高度的選擇性。 2．半透膜、選擇透過性膜及生物膜比較 概念范疇 特點 半透膜 物理學上的概念 物質能否通過半透膜只取決于半透膜孔隙直徑的大小 選擇透過性膜 生理學上的概念 具有生物活性，即使是小分子，只要不是細胞選擇吸收的，也不能通過。選擇透過性膜可以看成是功能完善的一類半透膜 生物膜 活的生物

19、膜屬于選擇透過性膜。當細胞死亡時，細胞膜等生物膜的選擇透過性就變?yōu)槿感? [活學活用] 1．下列關于物質跨膜運輸實例的敘述中，不正確的是(　　) 【導學號：92172116】 A．細胞吸水和失水是水分子順相對含量的梯度跨膜運輸的過程 B．水分子跨膜運輸的方向是由低濃度溶液向高濃度溶液 C．無機鹽離子可以逆相對含量的梯度進行跨膜運輸 D．生物膜是選擇透過性膜，小分子物質都能通過，而大分子物質則不能通過 D　[生物膜是選擇透過性膜，水分子可自由通過，一些離子和小分子可以通過，而其他的離子、小分子和大分子則不能通過；水分子的跨膜運輸方向是順相對含量梯度，即由低濃度溶液向高濃

20、度溶液擴散；細胞對于物質的輸入和輸出具有選擇性，對于所需要的無機鹽離子可以逆相對含量梯度運輸。] 2．用完全培養(yǎng)液在兩個相同的容器內分別培養(yǎng)水稻和番茄幼苗，假設水稻和番茄幼苗的吸水速率相同，一段時間后，測定培養(yǎng)液中各種離子濃度與實驗前之比如下圖所示。該實驗的結果不能說明(　　) A．植物根對水分的吸收和對離子的吸收是兩種不同的跨膜運輸方式 B．與番茄相比，水稻對Si離子需要量大 C．同一植物吸收不同離子的數量是不同的 D．植物對各種離子的吸收速率與溶液中離子的濃度有關 D　[由圖中植物對離子的吸收情況對比可知，不同植物對同一離子的吸收量不同，同一植物對不同離子的吸收量不同。水稻

21、吸收Si離子多，吸收Ca、Mg離子少，而番茄吸收Ca、Mg離子相對較多，吸收Si離子相對較少。這體現了植物對無機鹽離子的吸收具有選擇性，這些與植物生命活動的需要有關，而與溶液中離子的濃度無關。] [當 堂 達 標·固 雙 基] 1．一個典型的滲透裝置必須(　　) ①具有半透膜?、诰哂幸号荨、郯胪改さ膬蓚热芤壕哂袧舛炔睢、芫哂屑毎Y構 A．①②　　　　　　 B．①③ C．③④ D．②④ B　[具有半透膜，半透膜的兩側有濃度差，是形成滲透系統(tǒng)的條件。] 2．U形管中裝有兩種不同的溶液R及S，并被一半透膜(X)隔開(如圖a)。與S相比，R為低滲溶液(即濃度較低)。當圖a中的U形管達到平

22、衡時(參看圖b)，U形管兩側溶液的高度及濃度分別是怎樣的(注：溶質不能透過半透膜)(　　) 圖a　　　　　　　　　圖b A．甲中右側較高，兩溶液等滲，即濃度相等 B．乙中右側較高，且右側為高滲，即濃度較高 C．丙中左側較高，且右側為低滲，即濃度較低 D．丁中兩側高度相等，且為等滲 B　[達到平衡時，高濃度的一側溶液的濃度仍較高，因為高度差會形成一定的靜水壓。] 3．人體正常紅細胞是呈兩面凹陷的圓餅狀，現將人體的紅細胞分別浸入下列a、b、c三個不同濃度溶液的燒杯內，一段時間后，實驗結果如圖所示。則關于a、b、c溶液濃度大小比較正確的是(　　) A．a>b>c B．a

23、b C．a>c>b D．a

24、 (1)植物細胞質壁分離是指____________________，植物細胞質壁分離的實驗原理是__________。 (2)據圖可知，實驗中細胞質壁分離程度與細胞吸水力的關系是 ____________________________________________________________ ____________________________________________________________。 (3)實驗過程中，細胞處于A點時，細胞液濃度__________(填“一定”或“不一定”)小于外界溶液濃度，原因是 ____________________

25、________________________________________ ____________________________________________________________。 [解析]　(1)植物細胞質壁分離是指原生質層(細胞膜和液泡膜以及兩層膜之間的細胞質)與細胞壁分離；植物細胞的質壁分離原理，即當細胞液的濃度小于外界溶液的濃度時，細胞就會通過滲透作用而失水，細胞液中的水分就透過原生質層進入到溶液中，使細胞壁和原生質層都出現一定程度的收縮，由于原生質層比細胞壁的收縮性大，當細胞不斷失水時，原生質層就會與細胞壁分離。 (2)據圖可知，細胞質壁分離程度越大，細

26、胞吸水力越大，即細胞吸水力與質壁分離程度呈正相關。 (3)實驗過程中，細胞處于A點時，細胞可能正在發(fā)生質壁分離，也可以是正在質壁分離復原，或處于平衡狀態(tài)，所以A點處細胞液濃度可能大于外界溶液濃度，也可能小于外界溶液濃度，或等于外界溶液濃度。 [答案]　(1)原生質層與細胞壁分離?、偌毎诒仍|層的伸縮性小?、诋斖饨缛芤罕燃毎簼舛却髸r，細胞會滲透失水 (2)隨著細胞質壁分離程度的增加，細胞吸水力逐漸增大 (3)不一定　此時的細胞可以是正在質壁分離，也可以是正在質壁分離復原 (備選習題) 1．海帶細胞中的碘離子濃度比海水中的碘離子濃度高許多倍，但仍可以從海水中吸收碘離子，而海帶中鉛

27、離子的濃度很低。這說明海帶細胞吸收碘離子具有(　　) A．選擇性 B．獨立性 C．專一性 D．高效性 A　[海帶細胞吸收碘離子具有選擇性。] 2．觀察紫色洋蔥表皮細胞質壁分離和質壁分離復原實驗，能證明發(fā)生質壁分離現象的是(　　) 【導學號：92172117】 A．液泡由小變大，紫色變淺 B．液泡由小變大，紫色變深 C．液泡由大變小，紫色變淺 D．液泡由大變小，紫色變深 D　[在質壁分離過程中液泡變小，紫色變深。] [核心語句歸納] 1．滲透作用發(fā)生的兩個條件：一是半透膜，二是濃度差。 2．原生質層包括細胞膜和液泡膜以及兩層膜之間的細胞質。 3．植物細胞發(fā)生質壁分離的原因： (1)外界溶液濃度大于細胞液濃度。 (2)原生質層的伸縮性大于細胞壁。 4．只有活的成熟植物細胞才可發(fā)生質壁分離，動物細胞和根尖分生區(qū)細胞不能發(fā)生質壁分離。 5．細胞膜和其他生物膜都是選擇透過性膜，選擇透過性是活細胞的功能特性。 6．生物膜具有選擇透過性的原因是膜上運輸物質的載體蛋白的種類和數目不同。 14