《2019-2020年高中生物 第4章 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.doc》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2019-2020年高中生物 第4章 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.doc（10頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

2019-2020年高中生物 第4章 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 　　 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1．舉例說出細(xì)胞膜是選擇透過性膜。(重點(diǎn)) 2．嘗試提出問題，作出假設(shè)。(難點(diǎn)) 3．進(jìn)行關(guān)于植物細(xì)胞吸水和失水的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和操作。 ,　 知識(shí)結(jié)構(gòu) 細(xì)胞的吸水和失水 1．細(xì)胞吸水和失水的原理——滲透作用 (1)半透膜 半透膜是指某些物質(zhì)可以透過，而另一些物質(zhì)不能透過的多孔性薄膜，能否透過半透膜往往取決于物質(zhì)分子直徑的大小。 (2)滲透作用 ①概念：滲透作用是指水分子或其他溶劑分子通過半透膜，從相對(duì)濃度高的地方向相對(duì)濃度低地方擴(kuò)散的現(xiàn)象。 ②條件(如圖411所示) (3)原理 ①當(dāng)溶液濃度A＞B時(shí)，通過半透膜由B→A的水分子數(shù)多于由A→B的分子數(shù)，漏斗中液面上升。 ②當(dāng)溶液濃度A＜B時(shí)，通過半透膜由A→B的水分子數(shù)多于由B→A的分子數(shù)，漏斗中液面下降。 ③當(dāng)溶液濃度A＝B時(shí)，通過半透膜由A→B的水分子數(shù)等于由B→A的水分子數(shù)，水分子的移動(dòng)處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，漏斗中液面高度不變。 (1)兩溶液間的水分子透過半透膜進(jìn)行雙向運(yùn)動(dòng)，溶質(zhì)分子不能通過半透膜，我們只是觀測出由于雙向水分子運(yùn)動(dòng)的差別所導(dǎo)致的液面改變。 (2)質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同的葡萄糖溶液和蔗糖溶液的物質(zhì)的量濃度不相等，相對(duì)分子質(zhì)量大的溶液的物質(zhì)的量濃度小，由于蔗糖的相對(duì)分子質(zhì)量大于葡萄糖的相對(duì)分子質(zhì)量，故水分子運(yùn)動(dòng)的總趨勢是由蔗糖溶液向葡萄糖溶液移動(dòng)。 (3)自由擴(kuò)散是指被選擇吸收的物質(zhì)，從濃度高的一側(cè)通過細(xì)胞膜向濃度低的一側(cè)轉(zhuǎn)運(yùn)，如H2O、O2、CO2等物 質(zhì)透過膜的方式均是自由擴(kuò)散；滲透作用則是指水分子或其他溶劑分子從低濃度溶液通過半透膜向高濃度溶液的擴(kuò)散(流動(dòng))，因此滲透作用是一種特殊的擴(kuò)散。 2．動(dòng)植物細(xì)胞的失水和吸水 (1)動(dòng)物細(xì)胞的吸水和失水(以哺乳動(dòng)物的紅細(xì)胞為例，如圖412所示) 圖412 ①紅細(xì)胞放入清水中，會(huì)吸水漲破，因?yàn)榧t細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)的濃度大于外界溶液的濃度，細(xì)胞內(nèi)的大分子物質(zhì)不能通過細(xì)胞膜，水分子可以自由通過細(xì)胞膜，進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的水分子數(shù)多，因此紅細(xì)胞吸水。 ②紅細(xì)胞放入高濃度溶液中，會(huì)失水皺縮。因?yàn)橥饨缛芤旱臐舛却笥诩t細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)的濃度，水分子可以通過細(xì)胞膜進(jìn)入外界環(huán)境中。細(xì)胞內(nèi)的水分子減少，因此紅細(xì)胞失水。 (2)植物細(xì)胞的吸水和失水(如圖413所示) 圖413 ① 成熟的植物細(xì)胞是一個(gè)滲透系統(tǒng) ②植物細(xì)胞失水和吸水的條件 當(dāng)細(xì)胞液濃度<外界溶液濃度，細(xì)胞失水，質(zhì)壁分離。 當(dāng)細(xì)胞液濃度>外界溶液濃度，細(xì)胞吸水，質(zhì)壁分離復(fù)原。 當(dāng)細(xì)胞液中的水分流失，使細(xì)胞壁和原生質(zhì)層都出現(xiàn)一定程度的收縮，但由于原生質(zhì)層的伸縮性比細(xì)胞壁的伸縮性大，當(dāng)細(xì)胞不斷失水時(shí)，原生質(zhì)層就會(huì)與細(xì)胞壁分離開來，也就發(fā)生質(zhì)壁分離。 (3)動(dòng)植物細(xì)胞吸水和失水的比較 動(dòng)物細(xì)胞 成熟植物細(xì)胞 半透膜 細(xì)胞膜 原生質(zhì)層(細(xì)胞膜、液泡膜及二者之間的細(xì)胞質(zhì)) 濃度差 細(xì)胞質(zhì)與外界溶液 細(xì)胞液與外界溶液 結(jié)果 ①細(xì)胞質(zhì)濃度>外界溶液濃度，細(xì)胞吸水膨脹 ②細(xì)胞質(zhì)濃度<外界溶液濃度，細(xì)胞失水皺縮 ③細(xì)胞質(zhì)濃度＝外界溶液濃度，細(xì)胞水分進(jìn)出平衡 ①細(xì)胞液濃度>外界溶液濃度，細(xì)胞吸水膨脹 ②細(xì)胞液濃度<外界溶液濃度，細(xì)胞失水，質(zhì)壁分離 ③細(xì)胞液濃度＝外界溶液濃度，細(xì)胞水分進(jìn)出平衡 半透膜、選擇透過性膜以及生物膜的區(qū)別 概念范疇 特　點(diǎn) 半透膜 物理學(xué)上的概念 物質(zhì)能否通過半透膜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(xì)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(xì)胞死亡時(shí)，細(xì)胞膜等生物膜的選擇透過性就變?yōu)槿感? 教材第60～61頁參考答案 問題探討 1．由于單位時(shí)間內(nèi)透過玻璃紙進(jìn)入長頸漏斗的水分子數(shù)量多于從長頸漏斗滲出的水分子數(shù)量，使得管內(nèi)液面升高。 2．用紗布替代玻璃紙時(shí)，因紗布的孔隙很大，蔗糖分子也可以自由通透，因而液面不會(huì)升高。 3．半透膜兩側(cè)溶液的濃度相等時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)透過玻璃紙進(jìn)入長頸漏斗的水分子數(shù)量等于滲出的水分子數(shù)量，液面不會(huì)升高。 思考與討論 1．紅細(xì)胞內(nèi)的血紅蛋白等有機(jī)物一般不能透過細(xì)胞膜。 2．紅細(xì)胞的細(xì)胞膜相當(dāng)于“問題探討”中的半透膜。 3．當(dāng)外界溶液的濃度低于紅細(xì)胞內(nèi)部的濃度時(shí)，紅細(xì)胞一般會(huì)因持續(xù)吸水而漲破。 4．紅細(xì)胞吸水或失水的多少主要取決于紅細(xì)胞內(nèi)外濃度的差值。一般情況下，差值較大時(shí)，吸水或失水較多。 與生活的聯(lián)系 會(huì)感到口腔黏膜比較干。因?yàn)槌赃^咸的食物，口腔細(xì)胞會(huì)失水過多。 【例1】　把體積相同的10%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的葡萄糖溶液和10%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的蔗糖溶液用半透膜隔開，初始狀態(tài)其分子移動(dòng)的總方向是(　　) A．葡萄糖分子向蔗糖溶液中移動(dòng) B．蔗糖分子向葡萄糖溶液中移動(dòng) C．水分子從蔗糖溶液向葡萄糖溶液中移動(dòng) D．水分子從葡萄糖溶液向蔗糖溶液中移動(dòng) 解析：葡萄糖是單糖，而蔗糖是二糖，其相對(duì)分子質(zhì)量較葡萄糖大，因而相同體積、相同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的兩溶液中，10%的蔗糖溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量較小，而10%葡萄糖溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量則較大，因此，蔗糖溶液中水分子密度大，葡萄糖溶液中水分子密度小。所以水分子移動(dòng)的總方向是由蔗糖溶液向葡萄糖溶液中移動(dòng)。 答案：C 點(diǎn)撥：判斷水的總體穿膜方向是比較半透膜兩側(cè)的溶液濃度差，水分子從低濃度向高濃度滲透，而溶液濃度是指物質(zhì)的量濃度，即單位體積的溶質(zhì)的微粒數(shù)目。 探究植物細(xì)胞的吸水和失水 1．實(shí)驗(yàn)原理 當(dāng)細(xì)胞液的濃度小于外界溶液的濃度時(shí)，細(xì)胞就會(huì)通過滲透作用而失水，發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象。 當(dāng)細(xì)胞液的濃度大于外界溶液的濃度時(shí)，質(zhì)壁分離的細(xì)胞就會(huì)通過滲透作用而吸水，發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原。 2．目的要求 (1)學(xué)會(huì)觀察植物細(xì)胞質(zhì)壁分離與復(fù)原的方法。 (2)了解植物細(xì)胞發(fā)生滲透作用的原理。 3．材料用具 紫色洋蔥鱗片葉，顯微鏡，載玻片，蓋玻片，滴管，鑷子，刀片，吸水紙，清水，質(zhì)量濃度為0.3 g/mL的蔗糖溶液。 4．方法步驟 (1)植物細(xì)胞有兩種吸水方式：不成熟的植物細(xì)胞未形成大的液泡，靠吸脹作用吸水，如根尖分生區(qū)的細(xì)胞、干種子細(xì)胞的吸水；成熟的植物細(xì)胞中形成大的液泡后，主要靠滲透作用吸水，如葉肉細(xì)胞。 (2)選擇實(shí)驗(yàn)材料時(shí)，應(yīng)選取帶有顏色的成熟的植物組織進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，便于鏡檢時(shí)觀察。 (3)實(shí)驗(yàn)時(shí)蔗糖溶液的濃度要適宜，濃度過低不能發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象，濃度過高易引起細(xì)胞失水過多而死亡。 (4)由于細(xì)胞壁具有全透性，質(zhì)壁分離現(xiàn)象發(fā)生后，質(zhì)壁間隙充滿的是蔗糖溶液，質(zhì)壁分離復(fù)原時(shí)，質(zhì)壁間隙充滿的是清水。 (5)細(xì)胞的質(zhì)壁分離現(xiàn)象是植物細(xì)胞特有的現(xiàn)象，動(dòng)物細(xì)胞和死亡的細(xì)胞不會(huì)發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象。 【例2】　下列細(xì)胞放入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的蔗糖溶液中，不會(huì)發(fā)生質(zhì)壁分離的一組是(　　) ①洋蔥根尖分生區(qū)細(xì)胞?、谌说目谇簧掀ぜ?xì)胞　③洋蔥表皮細(xì)胞?、芨煞N子細(xì)胞　⑤蛔蟲卵細(xì)胞?、扪笫[根毛細(xì)胞 A．①④⑤⑥ B．②③④⑤ C．①②④⑤ D．①②④⑥ 解析：發(fā)生質(zhì)壁分離的細(xì)胞必須是具有大液泡的成熟植物細(xì)胞。根尖分生區(qū)細(xì)胞、干種子細(xì)胞由于沒有大液泡，所以不能發(fā)生質(zhì)壁分離；蛔蟲屬于動(dòng)物，其卵細(xì)胞和人的口腔上皮細(xì)胞均不存在細(xì)胞壁，因此也不能進(jìn)行質(zhì)壁分離。 答案：C 點(diǎn)撥：質(zhì)壁分離現(xiàn)象是成熟的植物細(xì)胞特有的一種現(xiàn)象，未成熟的植物細(xì)胞，如分生區(qū)細(xì)胞、干種子細(xì)胞，不會(huì)發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象。 植物細(xì)胞質(zhì)壁分離和復(fù)原的應(yīng)用 1．判斷細(xì)胞死活 把待測植物細(xì)胞與蔗糖溶液進(jìn)行鏡檢，若發(fā)生質(zhì)壁分離與復(fù)原→活細(xì)胞；若不發(fā)生質(zhì)壁分離→可能為死細(xì)胞；若發(fā)生質(zhì)壁分離后不能復(fù)原→死細(xì)胞。 2．測定細(xì)胞液濃度的范圍 把待測植物細(xì)胞＋一系列濃度梯度的蔗糖溶液―→分別進(jìn)行鏡檢，細(xì)胞液濃度的范圍介于未發(fā)生質(zhì)壁分離和剛剛發(fā)生質(zhì)壁分離的外界溶液的濃度范圍之間。 3．比較不同植物細(xì)胞的細(xì)胞液濃度 把不同植物細(xì)胞＋同一濃度的蔗糖溶液―→進(jìn)行鏡檢，比較剛發(fā)生質(zhì)壁分離所需的時(shí)間，根據(jù)質(zhì)壁分離的速度判斷細(xì)胞液濃度(即時(shí)間越短，細(xì)胞液濃度越小)。 4．比較未知濃度溶液的濃度大小 把同一植物的成熟細(xì)胞＋未知濃度的溶液―→進(jìn)行鏡檢，比較剛發(fā)生質(zhì)壁分離所需要的時(shí)間，判斷溶液濃度的大小(時(shí)間越短，未知溶液濃度越大)。 5．驗(yàn)證原生質(zhì)層與細(xì)胞壁伸縮性大小 把成熟植物細(xì)胞＋蔗糖溶液―→進(jìn)行鏡檢，若發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象，則細(xì)胞壁的伸縮性小于原生質(zhì)層伸縮性。若不發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象，細(xì)胞壁伸縮性大于或等于原生質(zhì)層的伸縮性。 6．鑒別不同種類的溶液 把成熟植物細(xì)胞＋外界溶液―→進(jìn)行鏡檢，若只發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象，則外界溶液為溶質(zhì)不能通過半透膜的溶液(如蔗糖)。若發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象后自動(dòng)復(fù)原，則外界溶液為溶質(zhì)能通過半透膜的溶液(如KNO3)。 【例3】　如圖414為某種植物組織依次分別在①蒸餾水；②0.3 molL－1蔗糖溶液；③5 molL－1尿素溶液中細(xì)胞體積逐漸發(fā)生變化的曲線。請(qǐng)你判斷在①②③的溶液中依次能正確表達(dá)其變化的曲線是(　　) A．a(chǎn)、b、c　　B．a(chǎn)、c、b　　C．c、b、a　　D．c、a、b 解析：植物組織放在蒸餾水中會(huì)吸水，體積增大；放在0.3 molL－1蔗糖溶液中會(huì)發(fā)生質(zhì)壁分離；放在5 molL－1尿素溶液中發(fā)生質(zhì)壁分離后，由于尿素分子進(jìn)入細(xì)胞液，會(huì)發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原現(xiàn)象。 答案：B 點(diǎn)撥：1.在判斷細(xì)胞是否發(fā)生質(zhì)壁分離及其復(fù)原時(shí)有如下規(guī)律,（1）從細(xì)胞角度分析,死細(xì)胞、動(dòng)物細(xì)胞及未成熟的植物細(xì)胞不發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象。具有中央大液泡的成熟植物細(xì)胞才可發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象。,（2）從溶液角度分析,①在一定濃度的、溶質(zhì)不能穿膜的溶液中細(xì)胞只會(huì)發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象，不能自動(dòng)復(fù)原。在一定濃度的、溶質(zhì)可穿膜的溶液中細(xì)胞先發(fā)生質(zhì)壁分離后自動(dòng)復(fù)原。,②在高濃度溶液中細(xì)胞可發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象，但會(huì)過度失水死亡不再復(fù)原。,2.質(zhì)壁分離過程中細(xì)胞吸水能力的判斷, （1）根據(jù)原生質(zhì)層,體積判斷 體積越來越小→吸水能力越來越強(qiáng), 體積越來越大→吸水能力越來越弱 （2）根據(jù)液泡,顏色判斷 顏色越來越深→吸水能力越來越強(qiáng), 顏色越來越淺→吸水能力越來越弱 物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)钠渌麑?shí)例 1．番茄和水稻吸收礦質(zhì)離子的比較 科學(xué)家將番茄和水稻分別放在含有Ca2＋、Mg2＋和SiO的培養(yǎng)液中培養(yǎng)，結(jié)果如圖415所示。 (1)不同植物細(xì)胞對(duì)同一無機(jī)鹽離子和同一植物細(xì)胞對(duì)不同無機(jī)鹽離子的吸收均有差異，說明植物細(xì)胞膜對(duì)無機(jī)鹽離子的吸收具有選擇性。 (2)番茄吸收Ca2＋、Mg2＋多，吸收SiO少 ；水稻吸收SiO多，而吸收Ca2＋、Mg2＋少，從營養(yǎng)學(xué)的角度講番茄的補(bǔ)鈣效果比水稻好。 (3)水稻吸收水的相對(duì)速率比吸收Ca2＋、Mg2＋大，造成培養(yǎng)液中Ca2＋、Mg2＋濃度上升；番茄吸收水的相對(duì)速率比吸收SiO大，造成培養(yǎng)液中SiO濃度上升。 (4)植物細(xì)胞在同一時(shí)間吸收離子和吸收水的量不同，即吸收離子和吸收水是兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的過程。 2．人體甲狀腺濾泡上皮細(xì)胞吸收碘的特點(diǎn) 人體甲狀腺濾泡上皮細(xì)胞內(nèi)碘濃度比血液高20～25倍，說明碘進(jìn)入甲狀腺濾泡上皮細(xì)胞是從低濃度→高濃度，即逆濃度梯度運(yùn)輸。 3．微生物吸收礦物質(zhì)的特點(diǎn) 不同微生物對(duì)不同礦物質(zhì)的吸收表現(xiàn)出較大的差異： (1)不同微生物的細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)有一定的差異； (2)不同微生物對(duì)礦物質(zhì)的吸收有選擇性； (3)不同微生物對(duì)各種礦物質(zhì)的需求量不同。 4．上述實(shí)例分析的結(jié)論 (1)細(xì)胞膜和其他生物膜都是選擇透過性膜，具有以下特點(diǎn)： ①水分子可以自由通過。 ②一些離子和小分子也可以通過。 ③其他的離子、小分子和大分子則不能通過。 (2)物質(zhì)通過生物膜的跨膜運(yùn)輸，有的是順相對(duì)含量梯度運(yùn)輸，有的是逆相對(duì)含量梯度運(yùn)輸。 (3)細(xì)胞對(duì)于物質(zhì)輸入和輸出的選擇性是通過細(xì)胞膜實(shí)現(xiàn)的。 細(xì)胞膜具有選擇透過性的原因是由于細(xì)胞膜上有一類蛋白質(zhì)，在物質(zhì)跨膜運(yùn)輸中起運(yùn)輸載體作用，不同細(xì)胞膜上，這種載體蛋白的種類和數(shù)量不同，從而使細(xì)胞膜對(duì)物質(zhì)通過表現(xiàn)出高度的選擇性。 教材第63～64頁參考答案 資料分析 1．在培養(yǎng)過程中，水稻吸收水分及其他離子較多，吸收Ca2＋、Mg2＋較少，結(jié)果導(dǎo)致水稻培養(yǎng)液里的Ca2＋、Mg2＋濃度增高。 2．不同作物對(duì)無機(jī)鹽的吸收是有差異的。 3．水分子跨膜運(yùn)輸是順相對(duì)含量梯度的，其他物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸并不都是這樣，這取決于細(xì)胞生命活動(dòng)的需要。 4．細(xì)胞對(duì)物質(zhì)的吸收是有選擇的。這種選擇性具有普遍性。 與社會(huì)的聯(lián)系 不能；不能宣傳高濃度的飲料有解渴作用，因?yàn)檫^高濃度的飲料反而會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞失水。 【例4】　將水稻和番茄分別在相同的培養(yǎng)液中培養(yǎng)一段時(shí)間，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后測定培養(yǎng)液中各離子的濃度。如圖416表示實(shí)驗(yàn)結(jié)束后培養(yǎng)液中各種離子濃度占開始時(shí)濃度的百分比。分析此圖，回答問題。 (1)圖416中的結(jié)果能說明的問題： ①　______________________________； ②　______________________________。 (2)不同植物吸收的離子不同，引起這種現(xiàn)象的原因是________________________________。 (3)從圖416中可以看出培養(yǎng)液中有些離子的濃度比培養(yǎng)前還高，原因是________________________________。 (4)上述實(shí)驗(yàn)及結(jié)果對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有什么指導(dǎo)意義？________________________________________________________________________ ______________________________________________。 (5)方法啟示：在研究礦質(zhì)元素吸收量時(shí)，直接測定植物對(duì)某離子的吸收量比較困難，通常利用測定________中該離子的含量來間接推知植物對(duì)其吸收量。 解析：從圖中可見，同一種植物(如水稻)對(duì)不同離子的吸收量不同；不同的植物對(duì)同一離子(如Ca2＋)的吸收量也不同，說明了植物對(duì)離子的吸收是有選擇性的。從實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，培養(yǎng)液中各種養(yǎng)分濃度占開始時(shí)濃度的百分比不同(特別是有些大于100%，有些小于100%)，隱含了植物對(duì)不同離子和水分的吸收速率不同，體現(xiàn)了植物對(duì)礦質(zhì)離子和水分的吸收是相對(duì)獨(dú)立的。 答案：(1)①植物對(duì)礦質(zhì)離子的吸收具有選擇性?、谥参飳?duì)水分和礦質(zhì)元素的吸收是相對(duì)獨(dú)立的　(2)細(xì)胞膜上運(yùn)輸離子的載體的種類和數(shù)目不同　(3)植物吸收水分的速率比吸收該離子的速率快，使培養(yǎng)液濃度升高　(4)合理施肥、輪作生產(chǎn)等(5)溶液 點(diǎn)撥：正確從圖表中獲取相關(guān)信息是本題的解題關(guān)鍵，同時(shí)注意植物吸收水分與吸收礦質(zhì)離子是相對(duì)獨(dú)立的過程。