【天成教育】2022年高中生物必修一教師用書-4.1物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)膶?shí)例

一、滲透作用具備的條件二、細(xì)胞的吸水和失水1．動(dòng)物細(xì)胞的吸水和失水(1)動(dòng)物細(xì)胞的細(xì)胞膜相當(dāng)于半透膜。(2)細(xì)胞質(zhì)與外界溶液之間有濃度差。2．動(dòng)物細(xì)胞吸水失水的條件(1)細(xì)胞質(zhì)濃度大于外界溶液濃度時(shí)，細(xì)胞吸水膨脹。(2)細(xì)胞質(zhì)濃度小于外界溶液濃度時(shí)，細(xì)胞失水皺縮。(3)細(xì)胞質(zhì)濃度等于外界溶液濃度時(shí)，水分進(jìn)出細(xì)胞處于動(dòng)態(tài)平衡，細(xì)胞形態(tài)不變。3．植物細(xì)胞的吸水和失水(1)成熟植物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)：①圖中a是細(xì)胞壁，其特點(diǎn)是具全透性：即水分子和溶解在水里的物質(zhì)都能通過(guò)；伸縮性小。②圖中b是細(xì)胞膜，c是液泡膜，d為細(xì)胞質(zhì)，三者構(gòu)成的結(jié)構(gòu)是原生質(zhì)層，相當(dāng)于一層半透膜，其伸縮性大。③圖中e是細(xì)胞液，具有肯定的濃度。(2)質(zhì)壁分別及復(fù)原的原理和現(xiàn)象：①外界溶液濃度大于細(xì)胞液濃度時(shí)，細(xì)胞失水，發(fā)生質(zhì)壁分別現(xiàn)象。②外界溶液濃度小于細(xì)胞液濃度時(shí)，細(xì)胞吸水，發(fā)生質(zhì)壁分別復(fù)原現(xiàn)象。三、物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)钠渌麑?shí)例1．細(xì)胞對(duì)無(wú)機(jī)鹽離子的吸取實(shí)例(1)水稻吸取SiOeq\o\al(4－,4)多，吸取Ca2＋、Mg2＋較少，番茄吸取Ca2＋、Mg2＋較多，吸取SiOeq\o\al(4－,4)較少。說(shuō)明不同植物對(duì)不同離子的吸取表現(xiàn)出較大差異。(2)人體甲狀腺濾泡上皮細(xì)胞中碘的含量明顯高于血液中碘的含量。(3)不同微生物對(duì)不同礦物質(zhì)的吸取表現(xiàn)出較大的差異。2．物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)(1)物質(zhì)跨膜運(yùn)輸并不都是順相對(duì)含量梯度進(jìn)行的。(2)細(xì)胞對(duì)于物質(zhì)的輸入和輸出有選擇性。3．結(jié)論細(xì)胞膜和其他生物膜都是選擇透過(guò)性膜，可以讓水分子自由通過(guò)，一些離子和小分子也可以通過(guò)，而其他的離子、小分子和大分子則不能通過(guò)。一、滲透作用的實(shí)例與原理1．認(rèn)真分析教材P60[問(wèn)題探討]，思考與爭(zhēng)辯下列問(wèn)題：(1)長(zhǎng)頸漏斗內(nèi)液柱上升的緣由是什么？提示：由于單位時(shí)間內(nèi)透過(guò)玻璃紙進(jìn)入到長(zhǎng)頸漏斗的水分子數(shù)量多于從長(zhǎng)頸漏斗滲出的水分子數(shù)量，使得管內(nèi)溶液增多，液面上升。(2)若將玻璃紙更換成紗布或塑料薄膜，還能發(fā)生漏斗內(nèi)液面上升的現(xiàn)象嗎？提示：用紗布代替玻璃紙時(shí)，因紗布的孔隙很大，蔗糖分子可以自由通透，因而液面不會(huì)上升；若用塑料薄膜代替玻璃紙，因水分子不能透過(guò)塑料薄膜，所以也不會(huì)使液面上升。(3)若將燒杯內(nèi)清水換成與長(zhǎng)頸漏斗內(nèi)濃度相同的蔗糖溶液，其他不變，還會(huì)發(fā)生液面上升嗎？提示：不會(huì)。由于玻璃紙兩側(cè)溶液濃度相同，水分子進(jìn)出玻璃紙的數(shù)目相等，液面不會(huì)發(fā)生變化。2．推斷下列說(shuō)法是否正確(1)只要具有半透膜，就能發(fā)生滲透作用。(×)(2)滲透作用過(guò)程中，只發(fā)生水分子由低濃度溶液透過(guò)半透膜進(jìn)入高濃度溶液中。(×)(3)當(dāng)滲透作用達(dá)到平衡時(shí)，液柱保持肯定的高度，此時(shí)半透膜兩側(cè)的溶液濃度相等。(×)二、細(xì)胞的吸水和失水1．認(rèn)真觀看教材P60圖4－1并閱讀相關(guān)文字，思考并爭(zhēng)辯下列問(wèn)題：(1)哺乳動(dòng)物的成熟紅細(xì)胞在不同濃度的溶液中會(huì)發(fā)生什么樣的變化？提示：在比細(xì)胞質(zhì)濃度低的外界溶液中，細(xì)胞吸水膨脹，甚至裂開(kāi)；在比細(xì)胞質(zhì)濃度高的外界溶液中，細(xì)胞失水皺縮；在與細(xì)胞質(zhì)濃度相等的外界溶液中，細(xì)胞保持原有的形態(tài)，由于水分子進(jìn)出細(xì)胞處于動(dòng)態(tài)平衡。(2)嘗試總結(jié)細(xì)胞吸水和失水的多少取決于什么條件？提示：細(xì)胞吸水和失水的多少取決于紅細(xì)胞內(nèi)外溶液的濃度差，一般狀況下，差值越大，細(xì)胞吸水或失水越多。2．觀看教材P61圖4－2，試從細(xì)胞結(jié)構(gòu)及滲透作用的條件分析，植物細(xì)胞能夠發(fā)生滲透作用吸水和失水的緣由。提示：成熟植物細(xì)胞的細(xì)胞膜和液泡膜以及兩層膜之間的細(xì)胞質(zhì)構(gòu)成原生質(zhì)層，原生質(zhì)層具有選擇透過(guò)性，相當(dāng)于半透膜；具有中心大液泡，細(xì)胞液具有肯定的濃度，與外界溶液接觸時(shí)，在原生質(zhì)層兩側(cè)具有濃度差。三、探究植物細(xì)胞的吸水和失水將下列內(nèi)容連接起來(lái)四、物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)膶?shí)例(推斷正誤)1．同一植物對(duì)不同離子的吸取量都是一樣的。(×)2．不同植物對(duì)同種離子的吸取量是相等的。(×)一、植物細(xì)胞與滲透裝置的比較據(jù)圖分析可知，一個(gè)植物細(xì)胞類似于一個(gè)滲透裝置。[特殊提示]原生質(zhì)層、原生質(zhì)體(1)原生質(zhì)層是成熟的植物細(xì)胞內(nèi)相當(dāng)于半透膜的結(jié)構(gòu)，由細(xì)胞膜、液泡膜以及兩膜之間的細(xì)胞質(zhì)組成，不包括細(xì)胞核和液泡內(nèi)的細(xì)胞液。此結(jié)構(gòu)僅存在于成熟植物細(xì)胞中。(2)原生質(zhì)體是去除了植物細(xì)胞壁后所剩下的具有生物活性的植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)，包括細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞核三部分，常用作植物細(xì)胞融合的材料。二、植物細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分別的緣由和表現(xiàn)1．緣由eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(內(nèi)因\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(①原生質(zhì)層具有選擇透過(guò)性,②細(xì)胞壁伸縮性小于原生質(zhì)層伸縮性)),外因：外界溶液濃度大于細(xì)胞液濃度))2．表現(xiàn)eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(宏觀上：植物由堅(jiān)挺→萎蔫,微觀上：質(zhì)壁分別\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(液泡（大→?。?細(xì)胞液顏色（淺→深）,原生質(zhì)層與細(xì)胞壁分別))))三、溶液種類與質(zhì)壁分別和復(fù)原的關(guān)系1．當(dāng)溶質(zhì)分子為蔗糖等分子時(shí)，溶質(zhì)分子不能進(jìn)入細(xì)胞中，當(dāng)發(fā)生質(zhì)壁分別后，在n點(diǎn)時(shí)，若滴入清水則發(fā)生質(zhì)壁分別的被動(dòng)復(fù)原，如圖中曲線a所示，若不作處理則如曲線b所示，實(shí)際過(guò)程可能導(dǎo)致細(xì)胞死亡。2．當(dāng)溶質(zhì)分子為葡萄糖、KNO3、乙二醇等時(shí)，細(xì)胞主動(dòng)或被動(dòng)吸取溶質(zhì)微粒而使細(xì)胞液的濃度增加，從而使細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分別后能夠自動(dòng)復(fù)原，如圖中曲線a所示。3．在質(zhì)壁分別及質(zhì)壁分別復(fù)原過(guò)程中，細(xì)胞吸水力量的變化(如圖)：質(zhì)壁分別過(guò)程中，外界溶液濃度大于細(xì)胞液濃度，隨著質(zhì)壁分別程度增大，細(xì)胞液濃度增大，植物細(xì)胞吸水力量增加；質(zhì)壁分別復(fù)原過(guò)程中，外界溶液濃度小于細(xì)胞液濃度，隨著質(zhì)壁分別復(fù)原的進(jìn)行，細(xì)胞液濃度變小，植物細(xì)胞吸水力量減弱。植物細(xì)胞吸水和失水的試驗(yàn)探究1．探究性試驗(yàn)的一般過(guò)程：依據(jù)觀看到的現(xiàn)象，提出問(wèn)題→作出假設(shè)→設(shè)計(jì)試驗(yàn)→進(jìn)行試驗(yàn)→分析結(jié)果，得出結(jié)論→總結(jié)溝通→進(jìn)一步探究。2．假設(shè)：原生質(zhì)層相當(dāng)于一層半透膜。3．預(yù)期結(jié)果：由于原生質(zhì)層相當(dāng)于一層半透膜，水分子可以自由透過(guò)，而蔗糖分子不能透過(guò)。因此，在蔗糖溶液中植物細(xì)胞的中心液泡會(huì)變小，發(fā)生質(zhì)壁分別。4．裝片制作示意圖及試驗(yàn)流程(1)裝片制作示意圖(2)試驗(yàn)流程5．試驗(yàn)結(jié)果現(xiàn)象試劑中心液泡變化原生質(zhì)層位置變化細(xì)胞大小蔗糖溶液變小脫離細(xì)胞壁基本不變清水漸漸恢復(fù)原來(lái)大小恢復(fù)原位基本不變6.結(jié)論：試驗(yàn)結(jié)果與預(yù)期結(jié)果相同，說(shuō)明“原生質(zhì)層相當(dāng)于一層半透膜”的假設(shè)是成立的。7．試驗(yàn)操作中留意的問(wèn)題(1)試驗(yàn)成功的關(guān)鍵之一是試驗(yàn)材料的選擇。要選取成熟的、液泡帶有肯定顏色的植物組織進(jìn)行試驗(yàn)，以便于觀看試驗(yàn)現(xiàn)象。例如，以紫色洋蔥鱗片葉外表皮為材料就是由于其液泡呈紫色，便于觀看試驗(yàn)現(xiàn)象。若以根尖成熟區(qū)的細(xì)胞為材料進(jìn)行試驗(yàn)也會(huì)發(fā)生質(zhì)壁分別現(xiàn)象，但因液泡無(wú)色，不易觀看液泡大小的變化。(2)選用的蔗糖溶液濃度要適宜。濃度過(guò)低，不足以引起質(zhì)壁分別或質(zhì)壁分別所需時(shí)間過(guò)長(zhǎng)；濃度過(guò)高，則造成植物細(xì)胞失水過(guò)多、過(guò)快而死亡。原生質(zhì)層的選擇透過(guò)性是發(fā)生質(zhì)壁分別和復(fù)原的內(nèi)在前提，死亡的細(xì)胞既不會(huì)發(fā)生質(zhì)壁分別，也不會(huì)發(fā)生質(zhì)壁分別復(fù)原。[例1]如圖中的滲透裝置，開(kāi)頭時(shí)的液面高度為a，停止上升時(shí)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(shù)之間的關(guān)系是()[解析]由于蔗糖溶液的單位體積中水分子的數(shù)量要少于清水中單位體積內(nèi)水分子的數(shù)量，所以導(dǎo)致蔗糖溶液中的液面上升。當(dāng)用吸管吸走了蔗糖溶液從而使蔗糖分子數(shù)量削減，造成蔗糖溶液濃度下降，使蔗糖溶液和清水之間濃度差漸漸變小，ab段產(chǎn)生的壓強(qiáng)變小，即ab液面間的高度差隨著吸出蔗糖溶液次數(shù)的增加而減小。[答案]B推斷水分子流淌方向(1)從膜兩側(cè)水分子的相對(duì)數(shù)目上分析：水分子總是從相對(duì)數(shù)目多的一側(cè)流向相對(duì)數(shù)目少的一側(cè)。(2)從溶質(zhì)顆粒大小上分析：溶質(zhì)顆粒越大，分子間隙越大，所能容納的水分子數(shù)就越多。[例2]將洋蔥表皮細(xì)胞依次浸于蒸餾水、0.3mol/L蔗糖溶液和0.5mol/L尿素溶液中，觀看原生質(zhì)體的體積隨時(shí)間的變化狀況，結(jié)果如圖所示：(1)A、B、C中，表示細(xì)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(xì)胞液濃度變化為_(kāi)__________________________________________。(3)試簡(jiǎn)要分析B、C曲線差異的緣由：____________________________________。(4)某同學(xué)在視野中看到生活著的洋蔥表皮細(xì)胞正處于如圖所示狀態(tài)，a、b表示兩處濃度，由此可推想()A．此時(shí)a＞b，細(xì)胞滲透吸水B．此時(shí)a＝b，滲透系統(tǒng)保持動(dòng)態(tài)平衡C．此時(shí)a＜b，細(xì)胞滲透失水D．上述三種狀況都有可能[解析]植物細(xì)胞在發(fā)生質(zhì)壁分別時(shí)，細(xì)胞液的濃度會(huì)漸漸上升，以使其滲透壓和外界溶液滲透壓平衡，此時(shí)細(xì)胞體積縮小。但有些小分子的物質(zhì)，如尿素等開(kāi)頭時(shí)會(huì)使植物細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分別現(xiàn)象，但隨著它漸漸進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部，細(xì)胞內(nèi)的滲透壓會(huì)漸漸上升，細(xì)胞又會(huì)吸水而開(kāi)頭復(fù)原。第(4)題圖所表示的細(xì)胞處于質(zhì)壁分別狀態(tài)，但不能確定其是處于質(zhì)壁分別過(guò)程中，還是處于質(zhì)壁分別復(fù)原過(guò)程中，或者恰好是質(zhì)壁分別結(jié)束時(shí)，因此A、B、C所述的三種情形都可能存在。[答案](1)AC(2)細(xì)胞液濃度漸漸上升，最終與外界溶液濃度持平而進(jìn)入相對(duì)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(jìn)入細(xì)胞液，提高細(xì)胞液濃度，當(dāng)其大于尿素溶液濃度時(shí)，細(xì)胞開(kāi)頭由失水變?yōu)槲?，直至平衡；②蔗糖分子不能進(jìn)入細(xì)胞，在蔗糖溶液中細(xì)胞失水，原生質(zhì)層收縮，使細(xì)胞液濃度上升，濃度差減小，失水減慢，直至平衡(4)D細(xì)胞是否發(fā)生質(zhì)壁分別及其復(fù)原的推斷(1)從細(xì)胞角度分析：①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)壁分別現(xiàn)象。②具有中心大液泡的成熟植物細(xì)胞才可發(fā)生質(zhì)壁分別現(xiàn)象。(2)從溶液角度分析：①在肯定濃度的、溶質(zhì)不能穿膜的溶液中細(xì)胞只會(huì)發(fā)生質(zhì)壁分別現(xiàn)象，不能自動(dòng)復(fù)原。②在肯定濃度的、溶質(zhì)可穿膜的溶液中細(xì)胞先發(fā)生質(zhì)壁分別后自動(dòng)復(fù)原。③在高濃度溶液中細(xì)胞可發(fā)生質(zhì)壁分別現(xiàn)象，但會(huì)因過(guò)度失水而死亡，不會(huì)再?gòu)?fù)原。[課堂歸納][網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建]填充：①半透膜②濃度差③膨脹④漲破⑤皺縮⑥質(zhì)壁分別⑦質(zhì)壁分別復(fù)原⑧原生質(zhì)層⑨?、膺x