《2018版高中生物 第四章 細胞的物質(zhì)輸入和輸出 第1節(jié) 物質(zhì)跨膜運輸?shù)膶嵗龑W(xué)案 新人教版必修1》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2018版高中生物 第四章 細胞的物質(zhì)輸入和輸出 第1節(jié) 物質(zhì)跨膜運輸?shù)膶嵗龑W(xué)案 新人教版必修1（12頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、 第1節(jié)　物質(zhì)跨膜運輸?shù)膶嵗? 1．掌握滲透作用發(fā)生的條件。(重難點) 2．會描述質(zhì)壁分離與復(fù)原的過程。(重點) 3．理解植物細胞失水和吸水在實踐中的應(yīng)用。(難點) 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(cè)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(dāng)于半透膜。 (2)條件及現(xiàn)象 過程 條件 現(xiàn)象 吸水 外界溶液的濃度＜細胞質(zhì)的濃度 失水 外界溶液的濃度＞細胞質(zhì)的濃度 平衡 外界溶液的濃度＝細胞質(zhì)的濃度 3.植物細胞的吸水和失

2、水 (1)成熟植物細胞的結(jié)構(gòu) (2)原理和現(xiàn)象 ①外界溶液濃度大于細胞液濃度時，發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象。 ②外界溶液濃度小于細胞液濃度時，發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原現(xiàn)象。 [合作探討] 根據(jù)材料P60“問題探討”，思考討論下列問題： 探討1：漏斗內(nèi)液面升高的原因是什么？漏斗內(nèi)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(shù)大于蔗糖溶液中的水分子數(shù)，單位時間內(nèi)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(nèi)的液面不會一直上升。因為隨著漏斗內(nèi)液面的上升，漏斗內(nèi)液面與燒杯內(nèi)液面差產(chǎn)生的靜水壓會增大，由于靜水壓的作用，漏斗內(nèi)的水分子向燒杯擴散的速度會加快，當(dāng)水分子

3、由蔗糖溶液向清水?dāng)U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(nèi)的液面不再上升。 探討2：滲透裝置中，當(dāng)漏斗內(nèi)溶液不再上升時，半透膜兩側(cè)的溶液濃度相同嗎？ 提示：不同。滲透作用達到平衡時，水分子通過半透膜的雙向擴散速率相等，漏斗內(nèi)蔗糖溶液的濃度仍高于燒杯中清水的濃度。 探討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(nèi)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(nèi)是同濃度的蔗糖溶液則液面不會升高，因為半透膜兩側(cè)溶液沒有濃度差。 探討4：根據(jù)以上的探討，思考發(fā)生滲透作用需要具備哪

4、些條件？ 提示：半透膜和濃度差。 [思維升華] 1．對滲透現(xiàn)象的分析 (1)原理分析 (2)圖示 ①　　　　　　　?、? 分析上圖②可知：Δh產(chǎn)生的壓強與水和蔗糖溶液產(chǎn)生的滲透壓差達到平衡，使半透膜兩側(cè)水分子的交換率相等時，液面不再升高。但此時半透膜兩側(cè)的水分子仍進出且進出速率相同。 2．滲透作用的概念和條件 (1)概念 (2)滲透作用的條件： ①半透膜，允許一些物質(zhì)通過，不允許另一些物質(zhì)通過。 ②濃度差，此處“濃度”實際是指物質(zhì)的量濃度。 3．動、植物細胞均符合發(fā)生滲透作用的條件 1．如圖為兩個大小相同的蘿卜，分別在上面挖一個大小相同的洞，并在洞內(nèi)各

5、插入一支口徑與洞口相同的玻璃管，甲玻璃管內(nèi)注入3 mL清水，乙玻璃管內(nèi)注入3 mL濃鹽水，一段時間后，兩玻璃管中液面變動情況是(　　) A．甲中升高，乙中降低 B．甲中降低，乙中先升高后降低 C．甲、乙中均降低 D．甲、乙中均升高 【解析】　依據(jù)細胞滲透作用原理，甲管下部細胞吸水，使液面下降；乙管下部細胞失水，使液面升高。細胞可以吸收鈉離子和氯離子，發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原，細胞吸水，液面又下降，B正確。 【答案】　B 2．某同學(xué)在缺少實驗儀器的情況下做了這樣一個實驗，將生雞蛋大頭的蛋殼去掉，保留殼膜完好，將小頭打破，讓蛋清和蛋黃流出，如圖所示。然后，在蛋內(nèi)灌上清水，把它放在0.3

6、g/mL的蔗糖溶液中，并且用鉛筆在雞蛋殼上標(biāo)上最初的吃水線，半小時后，他發(fā)現(xiàn)雞蛋上浮。原吃水線高出水面。請分析： 【導(dǎo)學(xué)號：19040148】 (1)雞蛋殼上浮的原因是______________________________________。 (2)如果里面是蔗糖溶液，外面是清水，蛋殼將會__________________。 (3)典型的滲透裝置必須：①具有________；②在其兩側(cè)的溶液具有__________________________。 【解析】　(1)雞蛋殼能沉在水中是因為其中盛有清水，但由于底部同0.3 g/mL蔗糖溶液相接觸，殼膜相當(dāng)于半透膜，清水透過殼

7、膜從殼中滲入蔗糖溶液中，故殼內(nèi)水減少，重量減輕。(2)若里面是蔗糖溶液，外面是清水，水會通過殼膜滲入殼中，導(dǎo)致重量增大，下沉。(3)典型的滲透裝置必須具備兩個條件，一是具有半透膜，二是半透膜兩側(cè)具有濃度差。 【答案】　(1)因殼內(nèi)清水通過殼膜滲透進入蔗糖溶液，殼內(nèi)水減少，重量減輕 (2)下沉　(3)半透膜　濃度差 植 物 細 胞 的 質(zhì) 壁 分 離 和 復(fù) 原 實 驗 1．實驗原理 成熟的植物細胞的原生質(zhì)層相當(dāng)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(xiàn)象 3．發(fā)生質(zhì)壁分離的原因 (1)外因：外界溶液濃度大于細胞液濃度。 (2)內(nèi)因：

8、原生質(zhì)層比細胞壁的伸縮性大。 [合作探討] 探討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(xiàn)質(zhì)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。根類分生區(qū)細胞不會發(fā)生質(zhì)壁分離，因為它無大液泡。 探討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。 探討3：細胞質(zhì)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(zhì)壁分離復(fù)原過程中，兩者又有什么變化？ 提示：質(zhì)壁分離過程中，隨著質(zhì)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

9、；質(zhì)壁分離復(fù)原過程中，隨著質(zhì)壁分離復(fù)原的進行，細胞液的濃度變小，植物細胞吸水能力減弱。 探討4：發(fā)生質(zhì)壁分離的洋蔥表皮細胞的原生質(zhì)層與細胞壁之間是何物質(zhì)？ 提示：因為細胞壁是全透性的，所以洋蔥表皮細胞原生質(zhì)層與細胞壁之間是蔗糖溶液。 探討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(xiàn)質(zhì)壁分離，又不會殺死細胞。若濃度過高，質(zhì)壁分離速度過快，細胞會因失水過多而死亡，不能再進行質(zhì)壁分離復(fù)原；若濃度過低，不能引起質(zhì)壁分離或質(zhì)壁分離速度太慢。 探討6：若用合適濃度的KNO3溶液進行實驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)細胞質(zhì)

10、壁分離后，沒有滴加清水，出現(xiàn)了自動質(zhì)壁分離復(fù)原現(xiàn)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(zhì)壁分離；細胞主動吸收K＋和NO后，隨著細胞液濃度增大，質(zhì)壁分離又會自動復(fù)原。 [思維升華] 1．質(zhì)壁分離的原因及表現(xiàn)分析 (2)表現(xiàn) 2．實驗需要注意的問題 (1)實驗成功的關(guān)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(xiàn)象。 (2)滴加蔗糖溶液或清水時，應(yīng)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(zhì)壁分離或質(zhì)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(dāng)以可吸收

11、的物質(zhì)作溶質(zhì)時(如甘油、尿素、KNO3、乙二醇等)，可出現(xiàn)質(zhì)壁分離及自動復(fù)原現(xiàn)象。 3．質(zhì)壁分離實驗的拓展應(yīng)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(zhì)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(zhì)。 (3)比較不同植物細胞的細胞液濃度 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 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。 1．紫色洋蔥表皮細胞發(fā)生質(zhì)壁分離后，在顯微鏡下觀察到(　　) 【解析】　解此題的關(guān)鍵是觀察圖中細胞核的位置及液泡顏色深淺。紫色

12、洋蔥表皮細胞色素分布在液泡中，細胞質(zhì)無色；洋蔥表皮細胞的細胞核在細胞質(zhì)中，不在液泡內(nèi)；發(fā)生質(zhì)壁分離的細胞，液泡紫色變深，故C正確。 【答案】　C 2．將三種洋蔥鱗片葉表皮細胞放在相同濃度的蔗糖溶液中，一段時間后制成臨時裝片放在顯微鏡下觀察到下圖不同狀態(tài)的細胞圖像。這3個細胞原來細胞液濃度的高低關(guān)系是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號：19040149】 A．乙>甲>丙　　　　 B．甲<乙<丙 C．丙<乙<甲 D．甲＝乙＝丙 【解析】　丙細胞失水最多，細胞液的濃度最??；乙細胞只有少量失水，細胞液的濃度較??；甲沒有失水，細胞液的濃度最大。 【答案】　C 3．為探究植物A能否移植到甲地生長，

13、某生物研究性學(xué)習(xí)小組通過實驗測定了植物A細胞液的濃度，實驗結(jié)果如下表。為保證植物A移植后能正常生存，則甲地土壤溶液的濃度應(yīng)(　　) 濃度(mol/L) 0.15 0.2 0.25 0.3 質(zhì)壁分離狀態(tài) 不分離 剛分離 顯著分離 顯著分離 A.≤0.15 mol/L B．≤0.2 mol/L C．≥0.2 mol/L D．≥0.3 mol/L 【解析】　當(dāng)植物細胞液的濃度小于周圍土壤溶液的濃度時，細胞會失水發(fā)生質(zhì)壁分離，植物將不能正常生存。由表中信息可知，該植物細胞液的濃度介于0.15 mol/L和0.2 mol/L之間。因此，為保證植物移植后能正常生存，甲地土壤溶

14、液的濃度應(yīng)≤0.15 mol/L。 【答案】　A 物 質(zhì) 跨 膜 運 輸 的 其 他 實 例 1．細胞對無機鹽離子吸收的實例 (1)植物細胞對無機鹽離子吸收的實例(如圖) 水稻吸收 SiO多，吸收Mg2＋、Ca2＋較少，番茄吸收Mg2＋、Ca2＋較多，吸收 SiO較少。 (2)動物細胞對無機鹽離子吸收的實例 人體甲狀腺濾泡上皮細胞中碘的含量明顯高于(填“高于”或“低于”)血液中碘的含量，但甲狀腺濾泡上皮細胞會依據(jù)生命活動需要，主動地選擇吸收血液中的碘。 2．物質(zhì)跨膜運輸?shù)奶攸c (1)物質(zhì)跨膜運輸并不都是順相對含量梯度的。 (2)細胞對于物質(zhì)的輸入和輸出具有選

15、擇性。 3．細胞膜的功能特點 細胞膜和其他生物膜都是選擇透過性膜，具體表現(xiàn)為水分子可自由通過，一些離子和小分子也可以通過，而其他的離子、小分子和大分子則不能通過。 [合作探討] 探討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。 探討2：在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)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(xué)原理是什么？ 提示：植物對無機鹽的吸收具有選擇性。 探討3：蔗糖和醋酸分子都不能被細胞吸收，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

16、生質(zhì)層失去選擇透過性，故蔗糖分子能進入細胞內(nèi)。 [思維升華] 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(zhì)的載體蛋白的種類和數(shù)量不同，從而使細胞膜對物質(zhì)透過表現(xiàn)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(xué)上的概念 物質(zhì)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(xué)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 活的生物膜屬于選擇透過性膜。當(dāng)細胞死亡時，細胞膜等生物膜的選擇透過性就變?yōu)槿感? 1．下列關(guān)于物質(zhì)跨膜

17、運輸實例的敘述中，不正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號：19040150】 A．細胞吸水和失水是水分子順相對含量的梯度跨膜運輸?shù)倪^程 B．水分子跨膜運輸?shù)姆较蚴怯傻蜐舛热芤合蚋邼舛热芤? 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(zhì)都能通過，而大分子物質(zhì)則不能通過 【解析】　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度溶液擴散；細胞對于物質(zhì)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。 【答案】　D 2

18、．用完全培養(yǎng)液在兩個相同的容器內(nèi)分別培養(yǎng)水稻和番茄幼苗，假設(shè)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(jié)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(shù)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(guān) 【解析】　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

19、現(xiàn)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(guān)，而與溶液中離子的濃度無關(guān)。 【答案】　D 1．下列現(xiàn)象不屬于滲透作用的是(　　) A．水分子或蔗糖分子通過植物細胞的細胞壁 B．水分子或其他溶劑分子通過細胞膜 C．水分子或其他溶劑分子通過液泡膜 D．水分子或其他溶劑分子通過原生質(zhì)層 【解析】　水分子或其他溶劑分子通過半透膜的擴散叫滲透作用。 【答案】　A 2．某同學(xué)擬選擇一種半透性的膜材料，用于自制滲透計。他采用如圖1所示的裝置(示意圖)，對收集到的四種材料甲、乙、丙和丁進行實驗，得到了倒置漏斗中的液面高度隨時間變化的曲線(如圖2)。據(jù)圖分析，該同學(xué)應(yīng)選

20、擇的膜材料是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號：19040151】 圖1　　　　　　　　　圖2 A．甲　　 B．乙　　　 C．丙　　 D．丁 【解析】　根據(jù)圖1可知，漏斗內(nèi)糖水的濃度高于燒杯中的水，說明一定時間內(nèi)，燒杯中的水滲透到漏斗中而使其液面升高，但當(dāng)液面差達到一定高度時，由于濃度差和壓力差的綜合作用使液面不再升高。此變化與圖2中甲曲線相符。 【答案】　A 3．把數(shù)條5 cm長的馬鈴薯條分別浸在蒸餾水和不同濃度的蔗糖溶液中，每隔一段時間測量馬鈴薯條的長度。如圖顯示馬鈴薯條在不同濃度溶液中長度改變的百分率。下列相關(guān)敘述錯誤的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號：19040152】

21、 A．馬鈴薯條通過滲透吸(失)水改變其長度 B．在0.10M蔗糖溶液中馬鈴薯細胞質(zhì)壁分離 C．馬鈴薯細胞液濃度相當(dāng)于0.30M的蔗糖溶液 D．在0.40M蔗糖溶液中馬鈴薯細胞失水皺縮 【解析】　在0.10M蔗糖溶液中馬鈴薯細胞吸水膨脹。 【答案】　B 4．在紫色洋蔥表皮細胞臨時裝片的蓋玻片一側(cè)滴加質(zhì)量分數(shù)為0.3 g/mL的蔗糖溶液后，出現(xiàn)了如圖所示的情形，請回答： (1)此細胞發(fā)生了________現(xiàn)象，是細胞________的結(jié)果。 (2)圖中②的結(jié)構(gòu)名稱是______，②④⑤共同構(gòu)成了____________。 (3)圖中⑦充滿了________，其濃度______

22、__。 (4)將此細胞置于清水中，⑥的體積會________，是由于細胞________的結(jié)果。 (5)在滴加質(zhì)量分數(shù)為0.3 g/mL的蔗糖溶液后的過程中，顯微鏡下不可能觀察到的現(xiàn)象是(　　) A．液泡縮小　　　　　 B．細胞壁與原生質(zhì)層分離 C．液泡顏色變淺 D．細胞核位于原生質(zhì)層內(nèi) 【解析】　(1)由圖示可知，圖中原生質(zhì)層與細胞壁發(fā)生了分離，這是由于細胞發(fā)生滲透失水的結(jié)果。(2)圖中②是細胞膜，④是細胞質(zhì)，⑤是液泡膜，三者共同構(gòu)成了原生質(zhì)層。(3)圖中⑦是原生質(zhì)層與細胞壁分離后形成的空間，充滿了外界的蔗糖溶液，由于細胞液中水分依次經(jīng)過液泡膜、細胞質(zhì)、細胞膜進入⑦處，所以此處的

23、溶液濃度應(yīng)稍低于外界蔗糖溶液。(4)將已發(fā)生質(zhì)壁分離的植物細胞置于清水中，由于細胞液濃度高于外界的清水濃度，細胞滲透吸水，液泡體積變大。(5)用顯微鏡觀察植物細胞的質(zhì)壁分離過程中，由于細胞滲透失水，液泡體積逐漸變小，液泡顏色變深，細胞壁與原生質(zhì)層分離，細胞核位于原生質(zhì)層內(nèi)，不會看到液泡顏色變淺現(xiàn)象。 【答案】　(1)質(zhì)壁分離　滲透失水　(2)細胞膜　原生質(zhì)層　(3)蔗糖溶液　略小于0.3 g/mL (4)變大　滲透吸水　(5)C 課堂小結(jié)： 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建 核心回扣 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(zhì)層包括細胞膜和液泡膜以及兩層膜之間的細胞質(zhì)。 3.植物細胞發(fā)生質(zhì)壁分離的原因： (1)外界溶液濃度大于細胞液濃度。 (2)原生質(zhì)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(zhì)壁分離，動物細胞和根尖分生區(qū)細胞不能發(fā)生質(zhì)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(zhì)的載體蛋白的種類和數(shù)目不同。 12