高效課堂同步課件：4-1物質跨膜運輸?shù)膶嵗?必修1)

1、第1節(jié)物質跨膜運輸?shù)膶嵗n程標準活動建議：通過模擬實驗探究膜的透性。觀察植物細胞的質壁分離和復原。課標解讀1.舉例說出細胞膜是選擇透過性膜。2.說明植物細胞質壁分離和復原的原理。3.進行植物細胞吸水和失水的實驗設計和操作。 滲透作用滲透作用 1發(fā)生的條件發(fā)生的條件2發(fā)生的原理(1)當溶液濃度ab時，通過半透膜由ba的水分子數(shù) 由ab的分子數(shù)；(2)當溶液濃度ab時，通過半透膜由ab的水分子數(shù) 由ba的分子數(shù)；(3)當溶液濃度ab時，水分子的移動處于 狀態(tài)。思維激活1 初始時漏斗管內外溶液的濃度差與平衡時漏斗管內外溶液的高度差有什么關系？提示正相關。思維激活2 平衡時，漏斗管內外溶液濃度是否相等

2、？提示不相等。平衡時漏斗管內溶液濃度大。多于多于多于多于動態(tài)平衡動態(tài)平衡1蔗糖溶液液面上升的原因分析上圖可知：由于左側蔗糖溶液中單位體積中水分子的數(shù)量少，而右側清水中單位體積中水分子的數(shù)量多，所以水分子由右側進入左側的數(shù)量多于由左側進入右側的數(shù)量，從而使左側的液面上升。2當液面上升到一定程度時，液面不再升高的原因分析上圖可知；漏斗中的液面高于水槽中的液面，液面差為H1，由于水槽中與漏斗中的液體具有濃度差，即具有滲透壓差，所以水分子有進入漏斗的趨勢；但是H1產生的壓強與滲透壓的平衡使半透膜兩側水分子的交換率相同時，液面不再升高?！眷柟?】 如右圖，一U形管中裝有兩種不同的溶液R和S，并被一半透膜

3、(X)隔開。與S相比，R溶液濃度較低，且R與S的溶質均不能通過半透膜。實驗開始時兩側液面等高，下圖中黑色的深淺代表濃度的高低。當經過一段時間，圖中的U形管內達到平衡時，溶液表面與溶液濃度的關系是()。解析開始時右側溶液濃度高于左側，所以單位體積內的水分子數(shù)，右側少于左側，由于溶質均不能透過半透膜，故在單位時間內，從左側透過半透膜到達右側的水分子多，右側液面上升。右側液面上升后的液柱又產生了一定的壓力，當此壓力與水分子的滲透壓達到相等時，液面不再上升從而達到了平衡狀態(tài)。答案B1動物細胞的吸水和失水細胞的吸水和失水細胞的吸水和失水 半透膜條件結果細胞膜c外界溶液c細胞質細胞失水皺縮c外界溶液c細胞

4、質細胞水分進出平衡2.植物細胞的吸水和失水(1)成熟植物細胞的結構(2)植物細胞的吸水和失水半透膜條件結果原生質層c細胞液c外界溶液細胞吸水、細胞膨脹，但不會漲破c細胞液c外界溶液細胞吸水、失水平衡3.探究植物細胞的吸水和失水(1)實驗過程制作裝片：制作洋蔥鱗片葉外表皮的臨時裝片，低倍顯微鏡觀察液泡的大小和原生質層的位置滴加質量濃度為 溶液，用低倍顯微鏡觀察液泡的大小變化和原生質層的位置滴加 ，用低倍顯微鏡觀察液泡的大小變化和原生質層的位置0.3g/mL的蔗糖的蔗糖清水清水(2)實驗現(xiàn)象過程中的液泡變化和原生質層與細胞壁的位置關系：過程液泡變化原生質層與細胞壁的位置關系紫色的中央大液泡原生質層

5、緊貼細胞壁液泡 ，紫色 .原生質層與細胞壁 .液泡逐漸 ，紫色 .原生質層緊貼細胞壁變小變小變大變大加深加深變淺變淺分離分離(3)實驗結論原生質層相當于一層半透膜。當外界溶液濃度 細胞液濃度時，細胞失水，發(fā)生質壁分離；若再使外界溶液濃度 細胞液濃度時，細胞吸水，發(fā)生質壁分離復原。大于大于小于小于思維激活3 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。思維激活4 已知K、NO能透過半透膜，若該實驗選用一定濃度的KNO3溶液，滴加KNO3溶液后持續(xù)觀察一段時間，細胞會發(fā)生怎樣的變化？提示先發(fā)生質壁分離；后又自動復原。2實

6、驗注意事項實驗成功的關鍵之一是實驗材料的選擇。要選取成熟的、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。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，則造成植物細胞失水過多過快而死亡。原生質層的選擇透過性是發(fā)生質壁分離和復原的內在前提，死亡的細胞既不會發(fā)生質壁分離，也不會發(fā)生質壁分離復原。發(fā)生質壁分離復原需要將植物再置于低濃度的溶液或蒸餾水中，但如果所用溶液中的溶質為葡萄糖、KNO3、NaCl、尿素、乙二醇等，質壁分離后因細胞主動或被動吸收溶質微粒而使細胞液濃度增大，植物細胞會吸水引起質壁分離后的自動復原。實驗觀察時間不宜過長，以免細胞長期處于失水狀

7、態(tài)而死亡?！眷柟?】 假定將甲乙兩個同種植物的成熟細胞分別放入蔗糖溶液和甘油溶液中，兩種溶液均比細胞液的濃度高，蔗糖分子不能透過膜，甘油分子可以較快地透過膜。在顯微鏡下連續(xù)觀察，甲乙兩細胞的變化是()。A甲乙兩細胞發(fā)生質壁分離后，不再發(fā)生質壁分離復原B甲乙兩細胞發(fā)生質壁分離，但乙細胞隨后又發(fā)生質壁分離復原C甲乙兩細胞發(fā)生質壁分離，但隨后甲細胞又發(fā)生質壁分離復原D甲乙兩細胞均發(fā)生質壁分離，后又均發(fā)生質壁分離復原解析成熟的植物細胞的原生質層相當于一層半透膜，可發(fā)生滲透作用。甲乙兩細胞均處在外界溶液濃度大于細胞液濃度的環(huán)境中，開始時，甲乙兩細胞都要發(fā)生質壁分離，但蔗糖分子不能透過原生質層，所以甲細胞

8、不能發(fā)生質壁分離復原，而甘油分子可以較快地穿過原生質層，到達細胞液，細胞液的濃度升高，細胞吸水，發(fā)生質壁分離復原。答案B1細胞對無機鹽離子的吸收實例(1)水稻吸收Si4多，吸收Ca2、Mg2較少，番茄吸收Ca2、Mg2較多，吸收Si4較少。說明不同植物對不同 的吸收表現(xiàn)出較大 。(2)人體甲狀腺濾泡上皮細胞中碘的含量明顯 血液中碘的含量。(3)不同微生物對 的吸收表現(xiàn)出很大的差異。物質跨膜運輸?shù)钠渌麑嵗镔|跨膜運輸?shù)钠渌麑嵗?離子離子差異差異高于高于不同礦物質不同礦物質2物質跨膜運輸?shù)奶攸c(1)物質跨膜運輸并不都是 的。(2)細胞對于物質的輸入和輸出有 。3結論細胞膜和其它生物膜都是 膜，可以

9、讓 自由通過，一些 和 也可以通過，而其它的離子、小分子和 則不能通過。順相對含量梯度順相對含量梯度選擇性選擇性選擇透過性選擇透過性水分子水分子離子離子小分子小分子大分子大分子思維激活5 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，試分析其中的生物學原理？提示植物對無機鹽的吸收具有選擇性。1細胞膜具有選擇透過性的原因(待學)細胞膜上有一類蛋白質，在物質跨膜運輸中起載體作用，簡稱載體蛋白。不同細胞膜上載體蛋白的種類和數(shù)量不同，從而使細胞膜對物質通過表現(xiàn)出高度的選擇性。2選擇透過性膜和半透膜選擇透過性膜屬于半透膜的一種，這種半透膜具有生物活性，細胞所需要的離子、小分子都可以通

10、過，而不需要的離子、小分子、大分子則不能通過。半透膜除了包括選擇透過性膜外，還有無活性的半透膜，如玻璃紙，它只是機械地阻擋不能通過的物質，僅是一種孔狀膜?！眷柟?】 下列關于物質跨膜運輸?shù)膶嵗臄⑹鲋?，不正確的是()。A細胞吸水和失水是水分子順相對含量梯度跨膜運輸?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篊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

11、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。答案D滲透作用的原理滲透作用的原理 【例1】 下圖中甲是滲透裝置示意圖，乙、丙兩曲線圖的橫坐標代表時間，下列敘述不正確的是()。A半透膜內溶液a的濃度變化可用曲線丙表示B水分子由半透膜外進入半透膜內的速率變化可用曲線乙表示C玻璃管內的液面高度變化可用曲線丙表示D半透膜內外濃度差的變化可用曲線乙表示思維導圖：深度剖析由于半透膜內為質量分數(shù)為30%的淀粉溶液，膜外為蒸餾水，膜內濃度高于膜外濃度，水分子由膜外進入膜內，淀粉溶液濃度降低，可用曲線乙表示，A選項錯誤。水分子進入半透膜內的速率由膜內外兩側的濃度差決定

12、。由于水分子不斷進入半透膜內，兩側的濃度差越來越小，水分子進入半透膜內的速率也逐漸下降，可用曲線乙表示，B、D選項正確。隨著水分子的進入，玻璃管內的液面高度逐漸上升，可用曲線丙表示，C選項正確。答案A延伸探究 1.若用紗布代替半透膜，玻璃管內的液面高度如何變化？提示不會發(fā)生變化。2若用葡萄糖溶液代替淀粉溶液，玻璃管內的液面高度又如何變化？提示先升高后降低，最后玻璃管內外液面相平?！纠?】 假設將標號為A、B、C的同一個植物細胞分別放在甲、乙、丙三種不同的蔗糖溶液中一段時間后得到如圖所示狀態(tài)(原生質層不再變化)。據(jù)圖分析推理不正確的是()。植物細胞的質壁分離和復原植物細胞的質壁分離和復原 A實驗

13、前蔗糖溶液濃度為：甲乙baD實驗后細胞液濃度：cba思維導圖：深度剖析由于濃度差越大發(fā)生質壁分離的程度就越大，所以丙蔗糖溶液濃度最高，乙次之，甲最低；實驗后甲、乙、丙中的細胞均已處于平衡狀態(tài)，由于此時細胞液濃度：cba，所以外界溶液的濃度也是不相同的，應為丙乙甲。答案B規(guī)律方法細胞的狀態(tài)與吸水和失水的判斷(1)當處于質壁分離的過程中時，細胞失水量大于吸水量，此時外界溶液濃度高于細胞液的濃度。(2)當細胞處于質壁分離復原的過程中時，細胞失水量小于吸水量，此時外界溶液濃度低于細胞液濃度。(3)當細胞處于平衡狀態(tài)時，細胞失水量等于吸水量。【例3】 用相同數(shù)量的完全培養(yǎng)液，在相同條件下分別培養(yǎng)水稻和番

14、茄幼苗。在二者的吸水率幾乎相同的情況下，72小時后原培養(yǎng)液中部分離子濃度發(fā)生了如下表的變化(表中數(shù)據(jù)為72小時后溶液中部分離子濃度占實驗開始時的百分比)。分析下表不能得出的結論是()。生物膜的選擇透過性生物膜的選擇透過性 KMg2Ca2SiO水稻17.010511719.5番茄19.18659.6118A. 不同植物對礦質元素的需要量是不同的B與番茄相比，水稻對SiO需要量大，對Ca2需要量小C不同植物根尖細胞膜上載體蛋白的種類和數(shù)量是不同的D植物對水和各種離子的吸收速率一樣大思維導圖：深度剖析據(jù)表可推出，水稻和番茄對同一元素(離子)的吸收量不同，說明不同植物細胞膜上載體蛋白的種類、數(shù)量不同，

15、A、C正確；經72小時后，培養(yǎng)水稻幼苗的溶液中，SiO濃度減少，Ca2濃度增大，而培養(yǎng)番茄幼苗的溶液中兩種離子的濃度變化則相反，故B正確；植物細胞以主動運輸?shù)姆绞轿盏V質離子，以滲透方式吸收水分，且在一定時間內同一種植物對不同離子的吸收量也不同，說明植物對水和各種離子的吸收速率不同。答案D規(guī)律方法植物吸收水分和吸收離子的關系植物吸收水分和吸收離子是兩個相對獨立的過程，雖然離子溶解在水中被吸收，但二者吸收的原理、速度、動力都不同。技法必備對照原則是設計和實施實驗的準則之一。通過設置實驗進行對照，既可排除無關變量的影響，又可增加實驗結果的可信度和說服力。按對照的內容和形式上的不同，通常有空白對照、

16、自身對照、條件對照、相互對照類型。其中自身對照是指實驗與對照在同一對象上進行，不另設對照組。實驗操作前的對象為對照組，實驗操作后的對象則為實驗組。對照原則之一對照原則之一自身對照自身對照 能力展示如圖為某同學利用紫色洋蔥鱗片葉作為實驗材料，觀察植物細胞質壁分離與復原的基本操作步驟，請據(jù)圖回答下面的問題。(1)你認為該實驗有無對照實驗_(有/無)。(2)B步驟主要觀察洋蔥鱗片葉表皮細胞的紫色_的大小以及_(原生質層/原生質體)的位置。(3)C步驟中吸水紙的作用是_。(4)在F步驟時，若觀察到細胞質壁分離后不能復原，最可能的原因是_。解析(1)實驗的前后操作形成對照，即正常狀態(tài)下的細胞為對照組，處

17、理后的細胞為實驗組。(2)由于細胞液中含有色素所以便于觀察，質壁分離與復原是指細胞壁和原生質層的分離，所以原生質層位置的變化是觀察的對象。(3)C步驟中吸水紙的主要作用是讓細胞浸泡在蔗糖溶液中。(4)當外界溶液濃度過高時，細胞會因失水過多而死亡。A甲圖為半透膜，水分子能自由通過B圖甲中溶液的濃度大于溶液的濃度C圖乙中溶液的濃度與溶液的濃度相等D圖甲中溶液和濃度差越大，則圖乙中的水柱越高解析錯選B項，主要原因是受思維定勢影響，誤認為平衡狀態(tài)時濃度應相等。在圖乙中，高出液面的水柱所產生的壓力應與滲透壓平衡。水柱產生的壓力向下，而滲透壓差方向應向上，即漏斗內液體濃度應高。答案C2將人的紅細胞放入4

18、蒸餾水中，一段時間后紅細胞破裂，主要原因是()。A紅細胞具有水溶性B紅細胞的液泡體積增大C蒸餾水大量進入紅細胞D低溫時紅細胞膜流動性增大解析本題考查滲透作用。紅細胞無細胞核，無細胞器，放在蒸餾水中，由于外界濃度低于細胞內濃度，導致吸水漲破。答案C3將紫色洋蔥鱗片葉表皮細胞浸潤在0.3 g/mL的蔗糖溶液中，1分鐘后進行顯微觀察，結果見右圖。下列敘述錯誤的是()。A圖中L是細胞壁，M是液泡，N是細胞質B將視野中的細胞浸潤在清水中，原生質體會逐漸復原C實驗說明細胞膜與細胞壁在物質透過性上存在顯著差異D洋蔥根尖分生區(qū)細胞不宜作為該實驗的實驗材料答案A4將一洋蔥細胞放入大于該細胞細胞液濃度的硝酸鉀溶液中，一段時間后在顯微鏡下觀察發(fā)現(xiàn)