教材優(yōu)化全析人教物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)膶?shí)例文本素材

［教材優(yōu)化全析］問(wèn)題討論答案：1.因?yàn)椴ＡЪ埵前胪改?，水分子可以透過(guò)它，而蔗糖分子則不能。漏斗內(nèi)是蔗糖溶液、外面是清水，里面的濃度高于外面的，所以水分會(huì)通過(guò)玻璃紙進(jìn)入漏斗內(nèi)，漏斗管內(nèi)的液面會(huì)升高。2.不會(huì)升高。因?yàn)榧啿际侨感裕┒饭軆?nèi)外不存在濃度差，水分通過(guò)紗布進(jìn)出漏斗的速率一樣，故漏斗管內(nèi)的液面不會(huì)上升。3.液面不會(huì)上升。因?yàn)槁┒饭軆?nèi)外蔗糖濃度一樣，故液面不會(huì)發(fā)生變化。一、細(xì)胞的吸水和失水1.滲透作用的實(shí)驗(yàn)：取一玻璃漏斗，用膀胱膜或玻璃紙將漏斗口緊緊扎住，將漏斗倒過(guò)來(lái)，注入蔗糖溶液（蔗糖是雙糖，不能透過(guò)半透膜），再將漏斗浸入裝有清水的缸中（右圖）。由于漏斗外是純水，即水的濃度為100%，而袋內(nèi)是糖液，水的濃度低于100%，這樣就在膀胱半透膜的內(nèi)外兩側(cè)形成了水的濃度梯度。因而漏斗外純水中的水分子穿過(guò)半透膜而擴(kuò)散到漏斗內(nèi)的數(shù)量比漏斗內(nèi)蔗糖液中水分子擴(kuò)散到漏斗外的數(shù)量要多，結(jié)果漏斗內(nèi)溶液的量逐漸增多，漏斗內(nèi)的液柱逐漸升高這一現(xiàn)象就是滲透。全析提示滲透裝置示意圖2.擴(kuò)散作用和滲透作用物質(zhì)從高濃度區(qū)域向低濃度區(qū)域運(yùn)動(dòng)稱(chēng)為擴(kuò)散作用。如：將一滴紅墨水滴入水中，一會(huì)兒水變成了紅色。而滲透作用是一種特殊方式的擴(kuò)散，它是指水或其他溶劑分子通過(guò)半透膜（或選擇透過(guò)性膜）進(jìn)行的擴(kuò)散。滲透是擴(kuò)散的一種特殊方式，進(jìn)行擴(kuò)散的物質(zhì)僅限于“溶劑分子”，還必須通過(guò)半透膜（或選擇透過(guò)性膜或原生質(zhì)層）。3.植物細(xì)胞是一個(gè)滲透系統(tǒng)一個(gè)成長(zhǎng)的植物細(xì)胞的細(xì)胞壁主要是由纖維素分子組成的，它是一個(gè)水和溶質(zhì)都可以通過(guò)的透性膜。細(xì)胞膜、液泡膜則與細(xì)胞壁不同，前兩者都是選擇透過(guò)性膜，因此，我們可以把原生質(zhì)層（包括細(xì)胞膜、液泡膜以及兩膜之間的細(xì)胞質(zhì)）當(dāng)作一個(gè)選擇透過(guò)性膜來(lái)看待。我們知道，液泡里面的細(xì)胞液含有許多溶解于水的物質(zhì)，具有一定的濃度。這樣，細(xì)胞液就通過(guò)原生質(zhì)層與外界環(huán)境中的溶液發(fā)生滲透作用。因此，從物理學(xué)的角度看，可以將植物細(xì)胞看作是一個(gè)滲透系統(tǒng)。當(dāng)細(xì)胞液的濃度小于外界溶液的濃度時(shí)，細(xì)胞液中的水分就透過(guò)原生質(zhì)層進(jìn)入外界溶液中；當(dāng)細(xì)胞液的濃度大于外界溶液的濃度時(shí)，外界溶液中的水分就透過(guò)原生質(zhì)層進(jìn)入細(xì)胞液中。要點(diǎn)提煉1.成熟的植物細(xì)胞可看作是個(gè)滲透系統(tǒng)。2.原生質(zhì)層包括三部分——細(xì)胞膜、液泡膜以及兩層膜之間的細(xì)胞質(zhì)。4.質(zhì)壁分離和質(zhì)壁分離復(fù)原把具有液泡的細(xì)胞放置在某些對(duì)細(xì)胞無(wú)毒害的物質(zhì)（例如蔗糖）的濃溶液中。當(dāng)外界溶液的濃度比細(xì)胞液的濃度高時(shí)，細(xì)胞液的水分就會(huì)向外滲出，因而液泡的體積縮小，細(xì)胞液對(duì)原生質(zhì)層和細(xì)胞壁的壓力也減低。由于原生質(zhì)層和細(xì)胞壁都有伸縮性，這時(shí)候整個(gè)細(xì)胞的體積就縮小一些。假如這時(shí)候外界溶液的濃度仍然比細(xì)胞液的濃度高，細(xì)胞液的水分將繼續(xù)向外滲出，但是，由于細(xì)胞壁的伸縮性有限，而原生質(zhì)層的伸縮性較大，所以在細(xì)胞壁停止收縮時(shí)，原生質(zhì)層仍在繼續(xù)收縮。這樣一來(lái)，原生質(zhì)層就開(kāi)始與細(xì)胞壁逐漸分開(kāi)，逐漸收縮成為球狀小團(tuán)（見(jiàn)下圖）。原生質(zhì)層與細(xì)胞壁之間的空隙就充滿(mǎn)了蔗糖溶液。植物細(xì)胞由于液泡失水而使原生質(zhì)層與細(xì)胞壁分離的現(xiàn)象，就叫做質(zhì)壁分離。這個(gè)現(xiàn)象表明，原生質(zhì)層確實(shí)可以看作是選擇透過(guò)性膜，而植物細(xì)胞確實(shí)可以看作是一個(gè)滲透系統(tǒng)。質(zhì)壁分離的主要原因是原生質(zhì)層伸縮性比細(xì)胞壁的伸縮性大。植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離1.正常細(xì)胞.正在進(jìn)行質(zhì)壁分離的細(xì)胞如果把發(fā)生了質(zhì)壁分離現(xiàn)象的細(xì)胞再浸入濃度很低的稀溶液或清水中，外面的水就進(jìn)入細(xì)胞，液泡慢慢地變大，整個(gè)原生質(zhì)層又慢慢地恢復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)，這種現(xiàn)象叫做質(zhì)壁分離復(fù)原?？梢岳弥参锛?xì)胞的質(zhì)壁分離現(xiàn)象來(lái)判斷細(xì)胞的死活。只有活細(xì)胞才有質(zhì)壁分離現(xiàn)象。知識(shí)拓展對(duì)植物細(xì)胞來(lái)說(shuō)，細(xì)胞吸水的方式有兩種：吸脹作用和滲透作用，以后者為主；動(dòng)物細(xì)胞均以滲透作用方式吸收水。植物細(xì)胞能依靠細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)、淀粉和纖維素等親水性物質(zhì)吸收水分，這叫做吸脹作用。滲透作用是指水分子通過(guò)半透膜的擴(kuò)散。為進(jìn)一步理解滲透作用的吸水原理，在此引入“滲透壓”的概念?！皾B透壓”是指溶液通過(guò)滲透作用吸收水分的能力。對(duì)它的理解是：溶液的濃度越大，通過(guò)滲透作用吸收水分的能力就越強(qiáng)，滲透壓就越高；反之，滲透壓就越低。植物細(xì)胞依靠吸脹作用和滲透作用吸水；動(dòng)物細(xì)胞依靠滲透作用吸水?！皾B透壓”是指溶液通過(guò)滲透作用吸收水分的能力。5.紅細(xì)胞的吸水實(shí)驗(yàn)：將哺乳動(dòng)物的紅細(xì)胞放入溶液中，會(huì)出現(xiàn)以下三種情況：①當(dāng)外界溶液的濃度比細(xì)胞質(zhì)的濃度低時(shí)，細(xì)胞吸水膨脹；②當(dāng)外界溶液的濃度比細(xì)胞質(zhì)的濃度高時(shí)，細(xì)胞失水皺縮；③當(dāng)外界溶液的濃度與細(xì)胞質(zhì)的濃度相同時(shí)，水分進(jìn)出細(xì)胞處于動(dòng)態(tài)平衡。思考與討論：（課本P61）答案：1.不能。因?yàn)榧?xì)胞膜是選擇透過(guò)性膜，細(xì)胞內(nèi)有用的物質(zhì)（血紅蛋白）不能隨便透過(guò)細(xì)胞膜。2.是。因?yàn)閮烧叩墓餐攸c(diǎn)是水分子等小分子可自由透過(guò)，而大分子不能通過(guò)。3.不一定。因?yàn)楫?dāng)外界溶液的濃度低時(shí)，紅細(xì)胞會(huì)吸水，紅細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)濃度會(huì)降低。這時(shí)，如果細(xì)胞內(nèi)外濃度一樣了，紅細(xì)胞就不會(huì)再吸水，不會(huì)漲破。因此，只有當(dāng)外界溶液濃度很低時(shí)，紅細(xì)胞才會(huì)不斷吸水而漲破。4.紅細(xì)胞吸水或失水的多少取決于紅細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞質(zhì)濃度與外界溶液濃度之差的大小。當(dāng)濃度差越大，吸水或失水就越多，反之越少。其他動(dòng)物細(xì)胞的吸水和失水的原理與紅細(xì)胞是一樣的。與生活的聯(lián)系解析口腔和唇的黏膜會(huì)有干燥和不適的感覺(jué)，這是因?yàn)槌赃^(guò)咸的食物時(shí)，口腔內(nèi)液體濃度比口腔、唇的黏膜的濃度高，上皮細(xì)胞會(huì)失去水分。如果失水過(guò)多，上皮細(xì)胞會(huì)死亡。故有不適的感覺(jué)。探究：植物細(xì)胞的吸水和失水探究的一般過(guò)程是從發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題開(kāi)始的。提出問(wèn)題后，你可以根據(jù)自己已有的知識(shí)和生活經(jīng)驗(yàn)，嘗試著對(duì)這一問(wèn)題的答案作出假設(shè)。然后設(shè)計(jì)探究的方案，包括選擇材料、設(shè)計(jì)方法步驟等。按照探究方案進(jìn)行探究，得到結(jié)果，再分析所得的結(jié)果與假設(shè)是否相符，從而得出結(jié)論，并不是所有的問(wèn)題都能通過(guò)一次探究得到正確的結(jié)論。有時(shí)，由于探究的方法不夠完善，也可能得出錯(cuò)誤的結(jié)論。因此，在得出結(jié)論后，還需要對(duì)整個(gè)探究過(guò)程進(jìn)行反思。紅細(xì)胞能吸水或失水，這決定于細(xì)胞質(zhì)濃度與外界溶液濃度的大小。探究的一般過(guò)程提出問(wèn)題↓作出假設(shè)↓設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)↓進(jìn)行實(shí)驗(yàn)↓分析結(jié)果，得出結(jié)論↓表達(dá)和交流↓進(jìn)一步探究1.提出問(wèn)題：①根據(jù)事實(shí)或材料，提出要探究的問(wèn)題，并討論修改。②進(jìn)一步討論，提出問(wèn)題的探究?jī)r(jià)值，確定探究問(wèn)題——“植物細(xì)胞在什么情況下會(huì)失水?2.作出假設(shè)根據(jù)已有的知識(shí)和生活經(jīng)驗(yàn)，對(duì)提出的問(wèn)題作出嘗試性回答，也就是作出假設(shè)?！霸|(zhì)層相當(dāng)于一層半透膜”提出的問(wèn)題要有一定的探究?jī)r(jià)值。3.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：假設(shè)僅僅是一種推測(cè)，這種推測(cè)是否正確、還需要實(shí)驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)。（1）材料用具（見(jiàn)課本）思維拓展（1）對(duì)實(shí)驗(yàn)用的植物組織細(xì)胞要求：①活的具生命力。不能用已干化的洋蔥鱗片葉。②成熟具中央液泡。不能用深層的洋蔥鱗片葉。③最好具較濃色素。液泡中紫色較明顯，便于觀察。（2）對(duì)實(shí)驗(yàn)用的外界溶液的要求：①無(wú)毒性。否則使細(xì)胞死亡。②溶液濃度比細(xì)胞液泡中細(xì)胞液濃度稍高。質(zhì)量濃度為0.3g·mL－1的蔗糖溶液合適，過(guò)分低于或過(guò)分高于此濃度，實(shí)驗(yàn)會(huì)失敗。③溶液中的溶質(zhì)分子必須是不能通過(guò)細(xì)胞膜的較大分子。蔗糖溶液中的蔗糖分子是二糖，不能透過(guò)細(xì)胞膜。如改用其他溶質(zhì)小分子（如尿素分子），在質(zhì)壁分離實(shí)驗(yàn)時(shí)會(huì)發(fā)生質(zhì)壁分離后自動(dòng)復(fù)原現(xiàn)象。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)是探究的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。（2）方法步驟（提要）a.制作臨時(shí)裝片b.用高倍鏡觀察注意：①先用低倍物鏡找到物像，然后換上高倍物鏡。②換上高倍物鏡后，不要再動(dòng)粗準(zhǔn)焦螺旋。③觀察：液泡大小，原生質(zhì)層的位置。制作臨時(shí)裝片的步驟：擦→滴→取→放→蓋→染。c.使洋蔥表皮細(xì)胞浸入蔗糖溶液中。d.再用高倍顯微鏡觀察。e.使洋蔥表皮浸入清水中。f.用高倍顯微鏡觀察。4.進(jìn)行實(shí)驗(yàn)認(rèn)真做實(shí)驗(yàn)，仔細(xì)觀察并記錄結(jié)果中央液泡大小原生質(zhì)層的位置細(xì)胞大小蔗糖溶液清水5.分析結(jié)果，得出結(jié)論。問(wèn)題解析：①有的結(jié)果與預(yù)期不同，可能的原因有2個(gè)方面：一、材料方面：所用洋蔥表皮細(xì)胞的生命力弱，中央液泡較??；二、溶液方面：蔗糖溶液的濃度不是0.3g·mL－1，過(guò)分低于或高于此濃度，實(shí)驗(yàn)會(huì)失敗。②沒(méi)有什么不同。③細(xì)胞會(huì)吸水漲破，當(dāng)然沒(méi)有質(zhì)壁分離與復(fù)原現(xiàn)象的發(fā)生。6.表達(dá)和交流將探究的問(wèn)題、過(guò)程、結(jié)果、結(jié)論進(jìn)一步總結(jié)、討論。7.進(jìn)一步探究（P62）問(wèn)題解析：使用顯微鏡之前先對(duì)好光，并注意視野不要太亮。植物細(xì)胞會(huì)由于過(guò)多吸水而漲破嗎?答案：不會(huì)。植物細(xì)胞最外面是細(xì)胞壁，它的伸縮性是有限的，對(duì)細(xì)胞有保護(hù)、支持作用，所以植物細(xì)胞不會(huì)由于過(guò)多吸水而漲破。二、物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)钠渌麑?shí)例資料分析：物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)討論答案：1.因?yàn)樗緩呐囵B(yǎng)液中吸收的Ca2+和Mg2+很少甚至幾乎為零，但是水稻卻從培養(yǎng)液中大量吸收水分用于生命活動(dòng)（99%用于蒸騰作用）。因此，培養(yǎng)液中Ca2+和Mg2+濃度會(huì)增加。2.不同作物對(duì)無(wú)機(jī)鹽的吸收有差異。3.水分子跨膜運(yùn)輸是順濃度梯度，其他物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸就不一定了，有的是順濃度梯度，如：O2、CO2、甘油等，有的是逆濃度梯度，如：Na+、K+、Cl－、葡萄糖、氨基酸等。4.細(xì)胞對(duì)物質(zhì)的吸收有選擇性。這種選擇性是很普遍的，因?yàn)椴煌纳锛?xì)