2019-2020年高中生物 課時12 物質跨膜運輸的實例導學案 新人教版必修1.doc

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2019-2020年高中生物 課時12 物質跨膜運輸的實例導學案 新人教版必修1 【學習目標】 1．舉例說出細胞膜是選擇透過性膜。 2．嘗試提出問題，作出假設。 3．進行關于植物細胞吸水和失水的實驗設計和操作。 【自主梳理】 1．滲透作用的條件： 2．滲透作用： 3．動物細胞的吸水和失水(連線)： 條件 狀態(tài) ①當外界溶液濃度小于細胞質濃度時 a.細胞形態(tài)基本不變 ②當外界溶液濃度大于細胞質濃度時 b.細胞吸水膨脹 ③當外界溶液濃度等于細胞質濃度時 c.細胞失水皺縮 5．①外界溶液濃度_________細胞液濃度時，細胞失水，原生質層與細胞壁分離，即發(fā)生_________現(xiàn)象。 ②外界溶液濃度_________細胞液濃度時，細胞吸水，原生質層逐漸恢復原狀態(tài)，即發(fā)生__________________現(xiàn)象。 6．植物細胞的吸水和失水的實驗探究過程： 制作洋蔥鱗片葉外表皮臨時裝片 7．物質跨膜運輸的特點： (1)物質跨膜運輸并不都是__________________。 (2)細胞對于物質的輸入和輸出具有_________。 8．選擇透過性膜的種類：_________和其他_________都是選擇透過性膜。 9．選擇透過性膜的特性：具有_________性，細胞需要的水分子、一些離子和小分子可以通過，而其他的離子、小分子和大分子不能通過。 【預習小測】 1．判斷正誤：原核細胞不能夠發(fā)生滲透作用。 2．判斷正誤：原生質層和細胞壁具有不同的伸縮性。 3．判斷正誤：半透膜即為選擇透過性膜。 4．判斷正誤：液泡中積累大量離子，故液泡膜不具有選擇透過性。 5．思考問題： (1)請舉出日常生活中動植物細胞吸水和失水的一些實例。 (2)用涼水洗紅莧菜水不變紅，而用熱水洗紅莧菜水會變紅，為什么？ 知識拓展 探究案 【探究一滲透作用】 圖中S1是清水，S2是蔗糖溶液，一段時間后出現(xiàn)圖乙所示的現(xiàn)象。 (1)一段時間后漏斗內液面為什么會上升？請分析原因。 (2)漏斗內的液面會一直升高嗎？試分析原因。 (3)如果用一層紗布代替玻璃紙(半透膜)，漏斗內的液面還會升高嗎？ (4)如果燒杯中不是清水，而是與漏斗內濃度相同的蔗糖溶液，漏斗內的液面還會升高嗎？ (5)嘗試總結發(fā)生滲透作用的必備條件。 【典例精析】 某滲透裝置如圖所示，燒杯中盛有蒸餾水，圖中半透膜允許單糖透過。倒置的長頸漏斗中先裝入蔗糖溶液，一定時間后再加入蔗糖酶(能將蔗糖水解成單糖)。從理論上分析，該實驗過程中最可能出現(xiàn)的現(xiàn)象是 A.漏斗中液面開始時先上升，加酶后即下降 B.漏斗中液面先上升，加酶后繼續(xù)上升，然后再下降 C.加酶前后，在燒杯中都可以檢測出蔗糖 D.加酶后，可以在燒杯中檢測出葡萄糖、果糖和蔗糖酶 【變式訓練】 如右圖中的滲透裝置，開始時的液面高度為a，停止上升時的高度為b，若每次停止上升后都將玻璃管中高出燒杯液面的部分吸出，則ab液面間的高度差與吸出蔗糖溶液的次數之間的關系是 【探究二植物細胞吸水和失水的實驗探究】 2．在探究植物細胞吸水和失水的實驗中，若細胞壁與原生質層的伸縮性相同，能否觀察到質壁分離及復原現(xiàn)象？ 3．在探究植物細胞吸水和失水的實驗中，為什么選擇紫色的洋蔥鱗片葉外表皮細胞作材料，能否選擇其根尖分生區(qū)細胞？ 4．(1)在探究植物細胞吸水和失水的實驗中，選用質量濃度為0.3 g/mL的蔗糖溶液，蔗糖溶液濃度過高或過低對實驗結果有何影響？ (2)如果將植物細胞放在質量濃度為0.3 g/mL的KNO3溶液中，細胞會發(fā)生什么變化？放在質量濃度為0.8 g/mL的KNO3溶液中呢？ 5．(1)處于質壁分離狀態(tài)的細胞比未發(fā)生質壁分離時的細胞明顯變小嗎？為什么？ (2)已發(fā)生質壁分離的細胞，在細胞壁和原生質層之間存在的是哪種液體？ 6．(1)死亡的植物細胞能發(fā)生質壁分離及復原嗎？ (2)如果在探究植物細胞吸水和失水的實驗中改用A濃度的蔗糖溶液，細胞剛好發(fā)生質壁分離，改用B濃度的蔗糖溶液，細胞未發(fā)生質壁分離，判斷細胞液的濃度范圍。 【典例精析】 如圖為研究滲透作用的實驗裝置，請回答下列問題。 (1) 漏斗內溶液(S1)和漏斗外溶液(S2)為兩種不同濃度的蔗糖溶液，漏斗內外起始液面一致。滲透平衡時液面高度差為△H，此時S1和S2濃度的大小關系為__________。 (2) 圖中半透膜模擬的是成熟植物細胞中的__________，兩者在物質透過功能上的差異是______________________________。 (3) 為進一步探究兩種膜的特性，某興趣小組做了以下實驗。 實驗材料：紫色洋蔥。 實驗器具：如上圖所示的滲透裝置(不含溶液)，光學顯微鏡，載玻片，蓋玻片，鑷子，刀片，吸水紙，擦鏡紙， 滴管，記號筆等。 實驗試劑：蒸餾水，質量濃度為0.3 g/mL的蔗糖溶液和與其等滲的KNO3溶液。 部分實驗步驟和結果如下。 ① 選兩套滲透裝置，標上代號X和Y。在兩個燒杯里均加入一定量的蒸餾水，分別在裝置X和Y的漏斗內加入適量的蔗糖溶液和KNO3溶液，均調節(jié)漏斗內外液面高度一致。滲透平衡時出現(xiàn)液面差的裝置為__________(填代號)。 ②選兩片潔凈的載玻片，__________，在載玻片中央分別滴加__________，制作洋蔥鱗片葉外表皮臨時裝片并分別觀察裝片中細胞的初始狀態(tài)。 ③ 觀察臨時裝片中浸潤在所提供的蔗糖溶液和KNO3 溶液中的洋蔥鱗片葉外表皮細胞發(fā)生的變化，兩者都能出現(xiàn)的現(xiàn)象是__________。 (4)上述實驗中最能體現(xiàn)兩種膜功能差異的實驗現(xiàn)象是_______________________________。 【變式訓練】 將洋蔥表皮細胞依次浸于蒸餾水、0.3mol/L蔗糖和0.5mol/L尿素溶液中，觀察原生質體的體積隨時間的變化，結果如右圖所示： (1)A、B、C中，表示細胞在蒸餾水中的是________；表示在0.3mol/L蔗糖溶液中的是________。 (2)ef段的細胞液濃度變化為________________________________________________________。 (3)試簡要分析B、C曲線差異的原因：________________________________________________________。 【隨堂自測】 1．如圖所示，U形管底部中央放置一半透膜(不允許溶質分子透過)。M 液和N液原先體積相同，由于濃度不同，后來產生一個高度差△H。請問△H主要取決于 A.M液和N液的溶質分子大小 B.M液和N液所在管的粗細 C.M液和N液的溶劑是否相同 D.M液和N液的濃度差的大小 2．下列屬于植物細胞發(fā)生質壁分離和復原的必要條件的有 ①細胞液具有一定濃度②細胞壁的伸縮性比較?、奂毎|具有一定的濃度④有一定濃度的外界溶液⑤原生質層可看作一層半透膜⑥核液具有一定的濃度 A.①②③④ B.③④⑤⑥ C.①②④⑤ D.②③⑤⑥ 3．放在質量濃度為0.3 g/mL的蔗糖溶液中，不會發(fā)生質壁分離的細胞是 ①洋蔥根尖分生區(qū)細胞 ②人的口腔上皮細胞 ③洋蔥鱗片葉表皮細胞 ④干種子細胞 ⑤蛔蟲卵細胞 ⑥洋蔥根尖的成熟區(qū)細胞 A.①②④⑤ B.①④⑤⑥ C.①②④⑥ D.②③④⑤ 4．用完全培養(yǎng)液在相同的容器內分別培養(yǎng)水稻和番茄幼苗，一段時間后，測定培養(yǎng)液中部分離子占實驗開始時的百分比如下表所示。該實驗的結果不能說明 A.水稻細胞吸水比吸收Ca2+、Mg2+快 B.同一植物對不同無機鹽離子的吸收有選擇性 C.不同植物對同一無機鹽離子的吸收有差異 D.植物對水分和無機鹽的吸收是完全獨立的過程 5．下圖是在蔗糖溶液中處于不同生理狀態(tài)的三個洋蔥鱗片葉表皮細胞示意圖，請據圖分析回答下面的問題。 (1)圖中A細胞處于_________狀態(tài)，該狀態(tài)是指_________和_________的分離，其發(fā)生的內因是___________________________。 (2)圖中①處充滿了_________；②③④共同組成_________，其具有的功能特性是_________。 (3)圖中各細胞的細胞液濃度由高到低依次為_________，吸水能力由高到低依次為_________，細胞液顏色由深至淺依次為_________。 (4)如果將C細胞置于清水中，則該細胞最終將處于圖中_________細胞的狀態(tài)。 【探究歸納】 1．教材提煉： 2．滲透作用圖解分析：如圖所示。 由于蔗糖溶液濃度大于清水，因此半透膜兩側相向運動的水分子數不同，單位時間內，由清水一側向蔗糖溶液一側擴散的水分子數較多，表現(xiàn)為漏斗內液面上升，即下圖所示。 3．植物細胞與滲透裝置的聯(lián)系：如圖所示。 4．選擇透過性膜和半透膜的區(qū)別： 選擇透過性膜 半透膜 實例 細胞膜等生物膜 細胞膜等生物膜、玻璃紙 相同點 一些小分子和離子能通過，大分子不能通過 不同點 細胞需要的小分子和離子才能通過，具有選擇性 只要是小分子或離子就能通過，不具有選擇性 必修1課時12 物質跨膜運輸的實例 詳細答案 課前預習 預習案 【自主梳理】 1．①半透膜 ②濃度差 2．原生質層 細胞膜 外界溶液 3．①—b ②—c ③—a 4．①細胞壁 ②小 ③細胞質 ④原生質層 ⑤選擇透過 ⑥大 ⑦細胞液 5．①大于 質壁分離 ②小于 質壁分離復原 6．紫色 質量濃度為0.3g/mL的蔗糖溶液 變小 加深 分離 清水 變大 變淺 貼近細胞壁 7．(1)順相對含量梯度的 (2)選擇性 8．細胞膜 生物膜 9．選擇透過 【預習小測】 1． 提示：原核細胞具有相當于半透膜的細胞膜，只要細胞內外存在濃度差即能夠發(fā)生滲透作用。 2．√ 提示：原生質層的伸縮性大于細胞壁，二者具有不同的伸縮性。 3． 提示：選擇透過性膜是半透膜，但半透膜不一定是選擇透過性膜。 4． 提示：液泡膜屬于生物膜，具有選擇透過性。 5．(1)提示：連續(xù)嗑帶鹽的瓜子時，嘴唇感覺干澀；泡在清水中的蘿卜條會更加硬挺，泡在鹽水中的蘿卜條會軟縮。 (2)提示：熱水破壞了細胞膜的選擇透過性，紅莧菜細胞中的紅色素從細胞中出來將水染紅。 知識拓展 探究案 【探究一滲透作用】 (1)提示：①單位體積內的水分子數：燒杯(清水)＞漏斗(蔗糖溶液)。 ②水分子的運動方向：燒杯(單位體積內水分子數量多的低濃度溶液)漏斗(單位體積內水分子數量少的高濃度溶液)。 (2)提示：不會。當蔗糖溶液中的水分子數增加到一定程度時，由燒杯流向漏斗的水分子數等于由漏斗流向燒杯的水分子數，即水分子的運動達到動態(tài)平衡，漏斗內的液面便不再上升。 (3)提示：不會升高，因為水分子和蔗糖分子都能通過紗布。 (4)提示：不會升高，因為半透膜兩側溶液沒有濃度差。 (5)提示：①具有半透膜；②膜兩側溶液有濃度差。 【典例精析】 B 【解析】由于蔗糖溶液濃度大于蒸餾水，因此水進入漏斗的速度大于水由漏斗外滲的速度，使液面上升；加入酶后，蔗糖水解為單糖，使漏斗中溶液濃度增大，導致水分子繼續(xù)進入漏斗，液面繼續(xù)上升；但由于單糖分子可通過半透膜進入蒸餾水，使外界溶液濃度增大，水分子由漏斗外滲的速度加快，液面下降。 【備注】當半透膜兩側溶液具有濃度差時，水分子運動的總趨勢是由單位體積內水分子數量多的一側向數量少的一側進行運動，直至兩側的水分子運動達到動態(tài)平衡。但達到動態(tài)平衡后，膜兩側的溶液濃度并不相同，仍是原先濃度大的一側濃度大。 【變式訓練】 B 【解析】由于蔗糖溶液的單位體積中水分子的數量要少于清水中單位體積內水分子的數量，所以導致蔗糖溶液中的液面上升，當用吸管吸走了蔗糖溶液從而使蔗糖分子數量減少，造成蔗糖溶液濃度下降，使蔗糖溶液和清水之間濃度差逐漸變小，ab段產生的壓強，即ab 液面間的高度差隨著吸出蔗糖溶液次數的增加而減小。 【備注】判斷水分子流動方向 (1)從膜兩側水分子的相對數目上分析：水分子總是從相對數目多的一側流向相對數目少的一側。 (2)從溶質顆粒大小上分析:溶質顆粒越大，分子間隙越大，所能容納的水分子就越多。 【探究二植物細胞吸水和失水的實驗探究】 2．提示：不能。若二者伸縮性相同，細胞壁與原生質層會同時收縮或膨脹，不會發(fā)生質壁分離及復原現(xiàn)象。 3．提示：因為紫色的洋蔥鱗片葉外表皮細胞具有大液泡，且細胞液為紫色，易觀察。不能選擇沒有大液泡的根尖分生區(qū)細胞作材料。 4．(1)提示：濃度過低，不能引起質壁分離或質壁分離所需時間過長；濃度過高，則可能造成植物細胞失水過多過快而死亡， 不會再發(fā)生質壁分離復原。 (2)提示：如果將植物細胞放在質量濃度為0.3g/mL的KNO3溶液中，細胞會先失水而發(fā)生質壁分離，由于K+和是植物細胞所需要的物質，所以KNO3會通過原生質層進入細胞液，細胞液的濃度逐漸增加，導致細胞吸水，所以又會發(fā)生質壁分離自動復原現(xiàn)象；如果將植物細胞放在質量濃度為0.8g/mL的KNO3溶液中，細胞會發(fā)生失水導致質壁分離，但是由于外界溶液濃度過大，所以細胞會因失水過多而死亡，故不能發(fā)生質壁分離自動復原現(xiàn)象。 5．(1)提示：沒有明顯變小。因為植物細胞的大小與細胞壁有關，而細胞壁的伸縮性較小。 (2)提示：外界溶液。 6．(1)提示：不能，死亡植物細胞的原生質層是全透性的。 (2)提示：細胞液的濃度小于A大于B。 【典例精析】 1)S1＞S2 (2)原生質層 原生質層能主動轉運有關物質而半透膜不能 (3)①X ②標號 蒸餾水 ③質壁分離 (4)KNO3溶液中的細胞質壁分離后會自動復原 【解析】(1)因為蔗糖分子不能透過半透膜進入燒杯，水分子可自由出入半透膜，故兩者濃度關系仍是S1＞S2。 (2)題圖中半透膜模擬成熟植物細胞的原生質層。從功能上看，半透膜只是利用孔徑大小控制物質進出；原生質層是選擇透過性膜，具有生物活性，可以主動轉運有關物質。 (3)①蔗糖分子不能通過半透膜，而KNO3能夠通過半透膜，滲透平衡時裝置X出現(xiàn)液面差，裝置Y不出現(xiàn)液面差。 ②洋蔥鱗片葉外表皮細胞為成熟植物細胞，能夠發(fā)生質壁分離和復原現(xiàn)象，選潔凈的載玻片分別編號，在載玻片中央分別滴加蒸餾水，制作臨時裝片后觀察洋蔥表皮細胞的初始狀態(tài)。 ③蔗糖分子不能透過原生質層，蔗糖溶液中的細胞質壁分離后不會自動復原；KNO3能被細胞吸收，從而發(fā)生質壁分離自動復原的現(xiàn)象。 (4)質壁分離及質壁分離后自動復原，都能體現(xiàn)兩種膜的功能差異，后者體現(xiàn)得更明顯。 【備注】植物細胞相當于一個滲透系統(tǒng)。將具有大液泡的植物細胞放在蔗糖等物質的溶液中，細胞會失水而發(fā)生質壁分離；放在KNO3、乙二醇等物質的溶液中，這些物質可以進入細胞液，增大細胞液的濃度，能使質壁分離后的細胞發(fā)生質壁分離自動復原。 【變式訓練】 (1)A C (2)細胞液濃度逐漸升高，最后與外界溶液濃度持平而進入相對穩(wěn)定狀態(tài) (3)B曲線表示處于尿素溶液中的曲線，C曲線表示處于蔗糖溶液中的曲線。①尿素分子可緩緩進入細胞液，提高細胞.液濃度，當其大于尿素溶液濃度時,細胞開始由失水變?yōu)槲敝疗胶?②蔗糖分子不能進入細胞，在蔗糖溶液中細胞失水，原生質層收縮，使細胞液濃度升高，失水減慢，直至平衡 【解析】植物細胞在發(fā)生質壁分離時，細胞液的濃度會逐漸上升， 以使其滲透壓和外界溶液滲透壓平衡，此時細胞體積縮小。但有些小分子的物質，如尿素等開始時會使植物細胞發(fā)生質壁分離現(xiàn)象，但隨著它逐漸進入細胞內部，細胞內的滲透壓會逐漸升高，細胞又會吸水而開始復原的過程。 【備注】細胞是否發(fā)生質壁分離及其復原的判斷 (1)從細胞角度分析： ①死細胞、動物細胞及未成熟的植物細胞不發(fā)生質壁分離現(xiàn)象。 ②具有中央大液泡的成熟植物細胞才可發(fā)生質壁分離現(xiàn)象。 (2)從溶液角度分析： ①在一定濃度的、溶質不能穿膜的溶液中細胞只會發(fā)生質壁分離現(xiàn)象，不能自動復原。 ②在一定濃度的、溶質可穿膜的溶液中細胞先發(fā)生質壁分離后自動復原。 ③在高濃度溶液中細胞可發(fā)生質壁分離現(xiàn)象，但會因過度失水而死亡，不會再復原。 【隨堂自測】 1．D 【解析】由于半透膜兩側的溶液存在濃度差，導致水分子發(fā)生滲透作用而使半透膜兩側產生高度差，故高度差大小取決于半透膜兩側的溶液濃度差的大小。 【備注】無 2．C 【解析】發(fā)生質壁分離和復原的細胞一定有細胞壁，由于細胞壁的伸縮性較小，而相當于半透膜的原生質層的伸縮性較大，所以當細胞液濃度小于細胞外液濃度時，植物細胞失水， 出現(xiàn)細胞壁與原生質層之間的分離，植物細胞吸水后出現(xiàn)質壁分離自動復原。 【備注】無 3．A 【解析】質壁分離指的是植物細胞在高滲環(huán)境下，因水分從液泡中不斷流失而出現(xiàn)的原生質層與細胞壁分離的現(xiàn)象。人的口腔上皮細胞和蛔蟲卵細胞是動物細胞，無細胞壁，放在質量濃度為0.3g/mL的蔗糖溶液中，不會發(fā)生質壁分離。洋蔥根尖分生區(qū)細胞是幼嫩細胞，無大的中央液泡，干種子細胞無液泡，都不發(fā)生質壁分離。 【備注】無 4．D 【解析】水稻培養(yǎng)液中Ca2+、Mg2+濃度比實驗開始時反而高，不是因為水稻根部分泌離子，而是由于水稻根細胞吸水比吸收Ca2+、Mg2+快。無機鹽必須溶解在水中才能被吸收，可見植物對水分和無機鹽的吸收有區(qū)別也有聯(lián)系，即“相對獨立”。 【備注】無 5．(1)質壁分離 細胞壁 原生質層 原生質層的伸縮性大于細胞壁的伸縮性 (2)蔗糖溶液 原生質層 選擇透過性 (3)A、C、B A、C、B A、C、B (4)B 【解析】圖中A細胞由于原生質層的伸縮性大于細胞壁的伸縮性，所以在失水的過程中原生質層會脫離細胞壁發(fā)生質壁分離。細胞壁是全透性的，所以原生質層和細胞壁之間會充滿蔗糖溶液。圖中的②是細胞膜、③是細胞質、④是液泡膜，三者共同組成原生質層，其具有選擇透過性。A細胞已發(fā)生明顯的質壁分離，失水最多，細胞液顏色最深；B細胞尚未發(fā)生質壁分離，沒有失水，細胞液顏色最淺；C細胞剛發(fā)生質壁分離或處于質壁分離復原過程中，細胞液顏色較深。所以細胞液濃度由高到低依次為A、C、B，細胞液顏色由深至淺依次為A、C、B。水分子流動的總趨勢是由低濃度溶液向高濃度溶液擴散，故細胞液的濃度越大，滲透壓越大，細胞的吸水能力越強，所以細胞吸水能力由高到低依次為A、C、B。將C細胞置于清水中，細胞會吸水而發(fā)生質壁分離復原，原生質層逐漸恢復到原來的位置，如B細胞所示。 【備注】無