滲透作用.doc

第一節(jié)細胞的吸水和失水【課標要求】觀察植物細胞的質(zhì)壁分離和復原?！究枷虿t望】細胞質(zhì)壁分離和復原的探究過程和實驗結果分析?！窘虒W目標】1、知識與技能（1）理解細胞吸水和失水的原理。（2）初步學會設計實驗的能力。（3）學會觀察植物細胞質(zhì)壁分離現(xiàn)象。2、過程與方法（1）能通過圖示和實驗來歸納問題、總結規(guī)律；（2）能運用細胞吸水和失水的原理來解釋生活和生產(chǎn)實踐中的有關現(xiàn)象。3、 情感態(tài)度與價值觀體驗并樹立生物體結構和功能相適應、局部與整體相協(xié)調(diào)的科學世界觀?！局攸c與難點】、重點 細胞吸水和失水的原理。2、難點細胞吸水和失水的原理、質(zhì)壁分離實驗的設計?！緦W習過程】導入：生活中常見一些現(xiàn)象：白菜剁餡常放一些鹽稍等一會就可見到有水滲出；農(nóng)作物施肥過多會造成“燒苗”現(xiàn)象。這是細胞失水的現(xiàn)象。體驗制備細胞膜的試驗中，我們采用哺乳動物成熟的紅細胞進行實驗，發(fā)現(xiàn)紅細胞放在清水中，細胞會破裂。這是細胞吸水的現(xiàn)象。那細胞吸水失水是什么原理呢？什么情況會失水，什么情況會吸水？紅細胞會吸水但會失水嗎？植物細胞會吸水嗎？滲透作用一、概念：是指水分子（或其他溶劑分子）通過半透膜的擴散過程。二、 常見滲透裝置： 滲透裝置是演示滲透現(xiàn)象的一個實驗裝置，這個滲透裝置是由球形漏斗、燒杯、半透膜和內(nèi)外不同溶液組成的，如圖所示。三、發(fā)生滲透作用的條件：漏斗內(nèi)外溶液要有濃度差，漏斗內(nèi)的液體（圖中2）濃度要高于漏斗外的液體（圖中1）濃度；封閉漏斗口的膜要是半透膜（圖中3）。符合這兩個條件的滲透裝置中漏斗內(nèi)的液面才會上升。當然，這個裝置高度差如果要保持，還需要一個隱含條件，漏斗內(nèi)溶液的溶質(zhì)分子要較大，不能透過半透膜。四、滲透原理的分析對于一個滲透裝置中當需要的條件都能符合時，漏斗中液面為什么會上升？其實從微觀來看半透膜兩側情況，半透膜外水分子在不斷向內(nèi)擴散，同時，半透膜內(nèi)的水分子也在不斷向外擴散，由于蔗糖分子無法擴散到半透膜外，因此單位時間內(nèi)水分子穿過半透膜向內(nèi)的數(shù)量多于向外的數(shù)量，因此漏斗中水逐漸增多，漏斗中液面上升。隨著液面的上升，漏斗中水柱的升高，對半透膜內(nèi)側的壓強越來越大，單位時間內(nèi)水分子向外擴散數(shù)目的逐漸增加，當單位時間內(nèi)水分子向內(nèi)、向外擴散的相對速率相等時，漏斗中的液面就不再上升了。此時半透膜處水分子向內(nèi)和向外擴散處于的動態(tài)平衡狀態(tài)。五、知識鞏固：1右圖是滲透裝置示意圖，請依圖說明：典型的滲透裝置必須：具有_；在其兩側的溶液具有_。圖中所示，溶液濃度。假如1為清水，2為稀淀粉糊，1與2的液面相同。過一段時間后，1的液面高度比2的_；若分別向1與2中各滴3滴碘液，則1顯_色，2顯_色。在成熟的植物細胞中，充當3結構的是_，其兩側的液體分別是_和細胞外液，當該成熟植物細胞滲透失水時會發(fā)生_現(xiàn)象；立即放回清水中又會發(fā)生_現(xiàn)象。解析：該題考查的就是滲透裝置的基本條件及該裝置模擬的細胞吸水或失水的現(xiàn)象。參考答案：3 半透膜；濃度差2 1 低；棕色（碘液的顏色）；藍色原生質(zhì)層；細胞液；質(zhì)壁分離；質(zhì)壁分離復原2在滲透裝置中，半透膜可以使用哪些材料？（）玻璃紙新鮮的雞蛋膜紗布新鮮的動物膀胱膜新鮮洋蔥的內(nèi)表皮新鮮洋蔥的外表皮ABCD本題考察目標：半透膜、動、植物細胞失水后的差異、細胞壁的特性和質(zhì)壁分離原理等方面的知識。解析：對于教材上半透膜的要求是水分子可以自由通過，而蔗糖等較大分子則不能自由通過。教材中給出的半透膜材料是玻璃紙（賽璐玢）。紗布由于孔眼比較大，不能阻止蔗糖分子通過，所以不能作為半透膜材料。新鮮的雞蛋膜、新鮮的動物膀胱膜等動物細胞構成的結構雖然處于蔗糖溶液中可能會失去部分水分而發(fā)生整體皺縮，但是細胞之間聯(lián)系比較緊密，不會出現(xiàn)空隙，蔗糖分子無法透過，所以可以作為半透膜。但是如果放置時間比較長，細胞死亡，細胞膜失去選擇透過性，就不能作為半透膜了。新鮮洋蔥的內(nèi)表皮或外表是否可以作為半透膜呢？如果將新鮮的洋蔥表皮細胞放在蔗糖溶液中，洋蔥表皮細胞會發(fā)生皺縮而失去水分，但是由于細胞壁與原生質(zhì)層收縮能力有差異，細胞壁收縮力差，原生質(zhì)層收縮力強，這樣細胞壁與原生質(zhì)層之間就發(fā)生了質(zhì)壁分離，出現(xiàn)了空隙，而細胞壁是全透性結構，無法阻止蔗糖分子通過，這樣蔗糖分子就可以從蔗糖溶液中透過細胞層進入清水中，從而使得本來已經(jīng)上升的液面再下降，無法維持球形漏斗內(nèi)的液面。所以新鮮的洋蔥表皮不適合作為半透膜材料（不管是內(nèi)表皮還是外表皮）。答案：D六、拓展延伸：1滲透裝置的變形：【例題】向魚鰾內(nèi)注人30的蔗糖溶液，扎緊入口并稱重，然后將其浸入5的蔗糖溶液中，每隔半小時稱一次重量，結果如右圖所示。下列關于其重量變化的解釋正確的是（）在進行實驗的1小時之內(nèi)，魚鰾重量增加是因為外界水分進人魚鰾內(nèi)；在進行實驗的1小時之內(nèi)，魚鰾重量增加是因為外界蔗糖分子進人魚鰾內(nèi)；在進行實驗的1小時后，魚鰾重量不再增加是因為進出魚鰾的水分子處于相對平衡狀態(tài)；在進行實驗的1小時后，魚鰾重量不再增加，是因為進出魚嘌的蔗糖分子處于相對平衡狀態(tài)ABCD解析：本題題干部分已經(jīng)描述了基本條件和要求，題目不難理解，由于魚鰾內(nèi)蔗糖溶液濃度高，燒杯中蔗糖溶液濃度低，而魚鰾為半透膜，蔗糖分子無法進出魚鰾，所以只有燒杯中的水能進入魚鰾內(nèi)，隨著燒杯中的水進入魚鰾，魚鰾內(nèi)蔗糖溶液的重量就會逐漸增加，當內(nèi)外濃度一致時，水分進出達到動態(tài)平衡，魚鰾的重量就不再增加。答案：D2漏斗中發(fā)生化學反應：【例題】某同學設計滲透裝置的實驗如右圖所示（開始時狀態(tài)），燒杯中盛放有蒸餾水，圖中豬膀胱膜允許單糖透過。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。該實驗過程中最可能出現(xiàn)的是（）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、果糖和蔗糖酶解析：由于漏斗中含有蔗糖溶液，外界為蒸餾水，因此漏斗中的液面將會比燒杯中高。當向漏斗中加入蔗糖酶之后，漏斗中的蔗糖會被水解為葡萄糖和果糖，漏斗中溶液的濃度會增加，因此漏斗中的液面將會繼續(xù)升高，但是由于葡萄糖、果糖為單糖，可以透過半透膜進入燒杯中，因此，漏斗中的液面又會下降。答案：B3兩組滲透裝置比較：【例題】如圖為滲透作用實驗，開始時如圖(一)，代表清水，、代表蔗糖溶液，過一段時間后結果如圖(二)，漏斗管內(nèi)液面不再變化，1、2表示漏斗管內(nèi)液面與清水的液面差。下列說法正確的是（）A圖(二)中B的濃度等于C的濃度B圖(一)中A中水分子擴散到B的速度大于A中水分子擴散到C的速度C圖(二)中A中水分子擴散到B的速度等于B中水分子擴散到A的速度D圖(一)中B濃度大于C的濃度解析：本題考查的是滲透裝置的基本原理，但是把兩個滲透裝置放在一起考查，難度比較大。從最終結果來看，1的高度大于2的高度，因此可以推測出原來B的濃度比C的濃度高，而隨著液面的上升，B與C的濃度都在下降，但是由于1的高度大于2的高度，因此1液體產(chǎn)生的壓強也要大于2液體產(chǎn)生的壓強，單位時間內(nèi)B裝置由半透膜向下擴散的水分子要多于C裝置，要想達到平衡，單位時間內(nèi)向上擴散進入B裝置的水分子也要比C裝置要多，也就是說最終結果還是B的濃度要高于C的濃度。答案：BCD【變式】如圖表示滲透作用裝置圖，其中半透膜為膀胱膜（蔗糖分子不能通過，水分子可以自由通過）。圖中溶液A、B、a、b、均為蔗糖溶液，其濃度分別用MA、MB、Ma、Mb表示，且MAMB，Ma=MbMA。一段時間達到平衡后，甲裝置、乙裝置液面上升的高度分別為h1、h2，a、b的濃度分別為M1、M2，則（）Ah1h2，M1M2Bh1h2，M1=M2Ch1h2，M1M2Dh1h2，M1M2解析：膀胱膜內(nèi)裝的是高濃度的蔗糖溶液，且乙裝置中膜內(nèi)外溶液的濃度差較大，故乙中液面會上升的更高。因乙中吸水更多，故一段時間后M1M2。答案：D（六）細胞吸水和失水原理的應用：1、對農(nóng)作物的合理灌溉，既滿足了作物對水分的需要，同時也降低了土壤溶液的濃度，有利于水分的吸收。2、鹽堿地中的植物不易存活或一次施肥過多造成“燒苗”現(xiàn)象，都是因為土壤溶液濃度過高，甚至超過了根細胞液濃度，導致根細胞不易吸水甚至失水造成的。3、糖漬、鹽漬食品不易變質(zhì)的原因，是在食品外面和內(nèi)部形成很高濃度的溶液，使微生物不能在其中生存和繁殖，所以能較長時間的保存。4、醫(yī)用的生理鹽水濃度為0.9%，其滲透壓與人體細胞外液的滲透壓相當，可以使人體細胞保持正常的形態(tài)和功能。二、質(zhì)壁分離實驗的拓展應用及方法：（一）判斷細胞的死活：將待測細胞置于蔗糖溶液中進行鏡檢，如果發(fā)生質(zhì)壁分離和復原，則是活細胞；如果不發(fā)生質(zhì)壁分離，則是死細胞。（二）測定細胞液濃度的范圍：將待測細胞置于一系列濃度梯度的蔗糖溶液中并分別進行鏡檢，則細胞液濃度介于未發(fā)生質(zhì)壁分離和剛剛發(fā)生質(zhì)壁分離的蔗糖溶液的濃度之間。（三）比較不同植物細胞的細胞液濃度：將不同植物細胞置于同一濃度的蔗糖溶液中進行鏡檢，根據(jù)對剛剛發(fā)生質(zhì)壁分離所需的時間的比較，判斷細胞液濃度（即時間越短，細胞液濃度越?。＃ㄋ模┍容^一系列溶液的濃度