高中生物第4章细胞的物质输入和输出第1节物质跨膜运输的实例讲义新人教版必修.ppt

高中,生物,栏目导航,高中,生物,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第,4,章细胞的物质输入和输出,【,学业质量标准,】,新课程标准内容,学业水平目标,学科核心素养,合格考试,等级考试,1.,阐明细胞膜具有选择透过性,水平二,水平三,生命观念、科学思维、科学探究、社会责任,2.,举例说明有些物质顺浓度梯度进出细胞,不需要额外提供能量,;,有些物质逆浓度梯度进出细胞,需要能量和载体蛋白,水平二,水平三,科学思维,3.,举例说明大分子物质可以通过胞吞、胞吐进出细胞,水平二,水平三,科学思维,第,1,节物质跨膜运输的实例,教师参考,新课导入,导入1:,我们知道细胞的边界是细胞膜,细胞又是开放的,时时刻刻与外界进行着物质交换。故这些物质的进出细胞必须经过细胞膜的“同意”。也就是说细胞膜具有控制物质进出细胞的功能。那么细胞膜是怎样控制物质的进出的呢,这一节课我们以水为例,共同探讨水分进出细胞的情况。,导入2:,SOD(超氧化物歧化酶)是一种源于生命体的活性物质,能消除生物体在新陈代谢过程中产生的有害物质,因此,SOD具有抗衰老的特殊效果。SOD蜜,内含丰富的SOD活性物质,并加入人参、黄芪等天然植物的有效成分,它极易被皮肤吸收,并在皮肤表面形成一层保护膜,能不断地对皮肤补充SOD活性物,并能有效地防止角质层水分的散失。经常使用能延缓皮肤衰老,快速渗透,深入滋润,全家适用,四季皆宜。令您皮肤白皙,容颜娇美,青春永驻。,这段资料说明物质可以进出细胞。那么物质是如何进出细胞的?今天我们来学习第4章细胞的物质输入和输出第1节物质跨膜运输的实例。,【,教学目标,】,1.,针对农作物的“烧苗”现象,让学生尝试提出问题、作出假设,并通过对植物细胞吸水和失水的实验设计和操作,培养学生在科学探究过程中的实验设计能力。,科学探究、科学思维,2.,通过分析教材给出的“水分进出哺乳动物红细胞的状况”“植物细胞的吸水和失水”实验以及教材资料分析提供的素材,引导学生构建起细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜的认识。,生命观念、科学思维,形成学科核心素养,凝练素养,自主学习,自主学习,读教材,学基础,一、渗透作用,请仔细阅读并思考教材第,60,页“问题探讨”,完成下面的问题。,1.,概念,:,是指水分子或其他溶剂分子通过半透膜的扩散。,2.,发生条件,:,一是,;,二是,。,3.,水的渗透方向,:,从,浓度溶液进入,浓度溶液。,二、细胞的吸水和失水,请仔细阅读教材第,6063,页“细胞的吸水和失水”,完成下面的问题。,1.,动物细胞的吸水和失水,(1),细胞的,相当于一层半透膜,;,与外界溶液之间有浓度差,故能发生渗透作用进行吸水或失水。,具有半透膜,膜两侧溶液具有浓度差,低,高,动物,细胞膜,细胞内液,(2),动物细胞吸水和失水的条件及现象,过程,条件,现象,吸水,外界溶液的浓度,细胞质的浓度,细胞,平衡,外界溶液的浓度,=,细胞质的浓度,细胞形态正常,吸水膨胀,失水皱缩,2.,植物细胞的吸水和失水,(1),成熟植物细胞的结构,(2),植物细胞吸水和失水的实验探究,探究性实验的一般过程,:,根据观察到的现象,提出问题作出假设设计实验进行实验分析结果,得出结论总结交流进一步探究。,假设,:,相当于一层半透膜。,预期结果,:,由于原生质层相当于一层半透膜,水分子可以自由透过,而蔗糖分子不能透过。因此,在蔗糖溶液中植物细胞的中央液泡会,发生,。,实验流程及结果,原生质层,变小,质壁分离,实验结果,结论,:,实验结果与预期结果相同,说明“原生质层相当于一层半透膜”的假设是成立的。,(3),植物细胞吸水和失水的条件,当细胞液浓度,外界溶液浓度时,细胞失水,原生质层和细胞壁分离,发生,。,现象,试剂,中央液,泡变化,原生质层位置变化,细胞大小,蔗糖溶液,变小,脱离细胞壁,基本不变,清水,逐渐恢复,原来大小,恢复原位,基本不变,小于,质壁分离,发生质壁分离的细胞,当细胞液浓度,外界溶液浓度时,细胞吸水,发生,。,大于,质壁分离复原,判断,(1),只要具有半透膜就可以发生渗透作用。,(,),(2),渗透作用过程中,水分子只由低浓度溶液通过半透膜进入高浓度溶液中。,(,),(3),当渗透作用达到平衡时,不会再有水分透过半透膜。,(,),(4),质壁分离后的细胞都能复原。,(,),高于,差异,2.,物质跨膜运输的特点,(1),物质跨膜运输并不都是,的。,(2),细胞对于物质的输入和输出有,。,3.,结论,细胞膜和其他生物膜都是,膜。,思考,在同一块田里连年种同一种作物会出现产量下降现象,试解释原因。,提示,:,长期在同一块田里种植同一种作物,由于作物对离子的选择性吸收,导致某些元素含量下降,影响作物生长,从而导致产量下降。,顺相对含量梯度,选择性,选择透过性,凝练素养,解疑难,提能力,主题一,渗透作用现象分析,教师参考,问题引领,:,1.,在渗透装置中,如果用一层纱布代替玻璃纸,漏斗管内的液面还会升高吗,?,2.,红细胞的吸水或失水的多少取决于什么条件,?,3.,一个成熟的植物细胞是否可看作一个渗透系统,?,并说出理由。,1.,渗透装置分析,据图分析,(1),蔗糖溶液液面上升的原因,(2),当液面上升到一定程度时,液面不再上升的原因,漏斗中的液面高于烧杯中的液面,液面差为,H,由于烧杯中与漏斗中的液体具有浓度差,即具有渗透压差,所以水分子有进入漏斗的趋势,;,但是,H,产生的压强与渗透压的平衡使半透膜两侧水分子的交换率,(,进出,),相同时,液面不再升高。,2.,成熟的植物细胞与渗透装置的比较,据图分析,一个成熟的植物细胞可看作是一个渗透装置。,【,典例,1】,如图所示为渗透作用实验装置,实验开始时长颈漏斗内外液面平齐,记作零界面。实验开始后,长颈漏斗内部液面的变化趋势为,(,注,:,坐标原点处表示零界面,膀胱膜不变形,)(,),解析,:,水从水浓度高的地方向水浓度低的地方运输,水分子整体表现为从烧杯中流向漏斗中,导致漏斗液面上升,达到动态平衡时,液面不再变化。,答案,:,B,方法透析,判断水分子的流动方向,(1),从膜两侧水分子的相对数目上分析,:,水分子总是从相对数目多的一侧流向相对数目少的一侧。,(2),从溶质颗粒数量上分析,:,溶质颗粒越多,微粒对水的吸引力就越大,渗透压越大吸水能力就越强。,备选例题,如图表示渗透作用实验装置,甲乙两管的口径相同,半透膜只允许葡萄糖分子通过,淀粉分子无法通过。当达到扩散平衡时,(,),A.,甲、乙两管中的液面高度相等,B.,甲、乙两管中的葡萄糖的浓度相等,C.,甲、乙两管中的淀粉的浓度相等,D.,两管的葡萄糖皆为,8%,淀粉皆为,4%,解析,:,因为半透膜只允许葡萄糖分子通过,而淀粉分子不能通过半透膜,在扩散作用下,两管的液面高度不等,甲侧会高于乙侧,葡萄糖浓度半透膜两侧基本相等,淀粉分子不能通过半透膜,所以淀粉的浓度与扩散前基本相同,甲管高于乙。,B,【,题组演练,】,1.,半透膜对淀粉和葡萄糖的通透性不同,(,如图,1),预测图,2,的实验结果,(,开始时漏斗内外液面相平,),最可能的是,(,),A.,图甲中水柱,a,将持续上升,B.,图甲中水柱,a,将保持不变,C.,图乙中水柱,b,将保持不变,D.,图乙中水柱,b,将先上升后下降,D,解析,:,图甲中半透膜两侧是清水和淀粉溶液,存在浓度差,发生渗透作用,刚开始导致水柱,a,升高,到一定高度后,由于液面高度差的存在,导致水柱,a,不再升高,;,图乙中半透膜两侧是清水和葡萄糖溶液,存在浓度差也发生渗透作用,刚开始导致水柱,b,升高,当半透膜两侧的水分子达到动态平衡后,葡萄糖也能透过半透膜,并且也要在半透膜两侧达到动态平衡,所以使水柱,b,又下降。,2.,如图所示,溶液,X,中含有绿色染料,溶液,Y,中含有红色染料,溶液,Z,中含有蓝色染料。实验开始时,两支漏斗中溶液液面的高度一样。,10 min,后观察的结果是,:,溶液,X,液面上升,溶液,Y,液面下降,;,溶液,X,中只有绿色染料,溶液,Y,中含有了红色和蓝色染料,溶液,Z,中含有了绿色和蓝色染料。下列有关描述中,正确的是,(,),A.,溶液,Z,的浓度最大,B.,溶液,X,的浓度最大,C.,溶液,Y,中的溶质分子能够通过半透膜进入溶液,X,中,D.,溶液,X,中的溶质分子不能够通过半透膜进入溶液,Z,中,B,解析,:,由题意可知,10 min,后溶液,X,液面上升,表明,Z,中的溶剂进入了,X,溶质没有进入,X,溶液,X,浓度大于溶液,Z;,溶液,X,液面上升而,Y,却下降,说明,X,的浓度最大,渗透压最大,;,溶液,X,中只有绿色染料,溶液,Y,中含有了红色和蓝色染料,溶液,Z,中含有了绿色和蓝色染料,表明溶液,Z,中的溶质分子能够通过半透膜进入溶液,Y,溶液,X,中的溶质分子能够通过半透膜进入溶液,Z,。,3.,图甲为渗透作用装置吸水示意图,图乙表示图甲中液面上升的高度与时间的关系,图丙表示成熟植物细胞在某外界溶液中的一种状态,(,此时细胞有活性,),。下列相关叙述中错误的是,(,),A.,图甲中的渗透作用发生需要两个条件,:,有半透膜,c,及,a,与,b,之间具有浓度差,B.,图乙中液面不能一直上升的原因是半透膜两侧的溶液浓度相等,C.,图丙中组成原生质层,D.,如果丙细胞没有细胞壁支持,置于清水中也会发生吸水涨破的现象,B,解析,:,图乙表示的是图甲中液面上升的高度与时间的关系,液面不再升高时,通过半透膜进出渗透装置的水分子相等,这时液体压强和浓度差的作用达到了平衡的状态,但,b,溶液的浓度应大于,a,溶液的浓度。,主题二,植物细胞的失水和吸水实验分析,教师参考,问题引领,:,1.,本实验为什么选择紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞,?,2.,植物细胞质壁分离与复原的实验现象及其注意事项是什么,?,3.,质壁分离和复原实验有哪些方面的应用,?,3.,实验操作中注意的问题,(1),实验成功的关键之一是实验材料的选择。要选取成熟的、液泡带有一定颜色的植物组织进行实验,以便于观察实验现象。例如,以紫色洋葱鳞片叶外表皮为材料就是因为其液泡呈紫色,便于观察实验现象。若以根尖成熟区的细胞为材料进行实验也会发生质壁分离现象,但因液泡无色,不易观察液泡大小的变化。,(2),选用的蔗糖溶液浓度要适宜。浓度过低,不足以引起质壁分离或质壁分离所需时间过长,;,浓度过高,则造成植物细胞失水过多、过快而死亡。,【,典例,2】,将某植物细胞置于大于该细胞细胞液浓度的硝酸钾溶液中,一段时间后在显微镜下观察该细胞未发生质壁分离,其原因可能是该细胞,(,),是死细胞是根尖分生区细胞大量吸水大量失水质壁分离后又自动复原,A.B.C.D.,答案,:,C,方法透析,判断细胞能否发生质壁分离及复原的规律,(1),从细胞角度分析,:,死细胞、动物细胞及未成熟的植物细胞不发生质壁分离,;,具有中央大液泡的成熟植物细胞可发生质壁分离。,(2),从溶液角度分析,:,在一定浓度、溶质不能穿膜的溶液中发生质壁分离,;,在一定浓度、溶质可穿膜的溶液中先发生质壁分离后自动复原,;,在高浓度溶液中可发生质壁分离,但不会发生复原。,备选例题,在“观察植物细胞的质壁分离和复原”实验中,对紫色洋葱鳞片叶外表皮临时装片进行了三次观察,(,如下图所示,),。下列有关叙述正确的是,(,),A.,第一次观察时容易看到紫色中央液泡和较大的无色细胞质基质区域,B.,第二次观察时可以发现细胞质壁分离首先发生在细胞的角隅处,C.,吸水纸的主要作用是吸除滴管滴加的多余液体,以免污染镜头,D.,为了节约实验时间,通常可以省略第一次显微观察步骤,B,解析,:,第一次观察时容易看到紫色大液泡,不能看到无色细胞质基质区域,;,紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞质壁分离首先发生在细胞的角隅处,;,吸水纸的主要作用是吸引液体在盖玻片下移动,使植物细胞完全浸在液体中,;,第一步的观察现象要作为对照,因此不可以省略第一次显微观察步骤。,C,2.,质壁分离和复原实验可以说明或证明下列中的哪项,(,),植物细胞的死活原生质层的伸缩性比细胞壁的伸缩性大当外界溶液浓度大于细胞液浓度时,细胞渗透失水,;,反之,细胞则渗透吸水原生质层具有选择透过性细胞壁的主要成分是纤维素,A.B.C.D.,解析,:,待测细胞能发生质壁分离和复原,说明细胞是活细胞,如不发生质壁分离,说明植物细胞失去活性。成熟的植物细胞之所以能发生质壁分离,原因之一是原生质层的伸缩性比细胞壁的伸缩性大。当外界溶液浓度大于细胞液浓度时,细胞渗透失水,发生质壁分离,当外界溶液浓度低于细胞液浓度,细胞则渗透吸水,发生质壁分离的复原。原生质层包括细胞膜、液泡膜以及之间的细胞质,具有选择透过性,相当于半透膜。质壁分离和复原不能证明细胞壁的成分,用纤维素酶可去除细胞壁,说明细胞壁的主要成分是纤维素。,B,3.,下图是植物细胞某种生理实验过程的图解,:,(1),甲方所示细胞为,过程,乙方所示细胞为,(,填“失水”或“吸水”,),过程。,(2),该细胞的原生质层包括,(,填标号,),部分。,(3),进入,1,和,4,的物质分别是,和,。,(4),该细胞的失水或吸水,主要取决于,(,填标号,),与外界溶液的浓度差。,(5),如果农民施肥后发现有“烧苗”现象与图中,(,填“甲”或“乙”,),过程相似。,解析,:,(1),甲方细胞发生质壁分离过程,细胞失水,乙方细胞发生质壁分离的复原,说明细胞吸水。,(2),原生质层包括细胞膜、液泡膜和两层膜间的细胞质,即,2,、,3,、,4,。,(3),细胞壁具有全透性,所以,1,中是蔗糖溶液,细胞膜具有选择透过性,蔗糖无法进入,进入的是水分子。,(4),原生质层相当于半透膜,浓度差指细胞液和外界溶液间的浓度差值。该细胞的失水或吸水,主要取决于,5,细胞液与外界溶液的浓度差。,(5)“,烧苗”形成原因是外界溶液浓度高,植物细胞失水,相当于甲。,答案,:,(1),失水吸水,(2)2,、,3,、,4,(3),蔗糖溶液水,(4)5,(5),甲,形成学科核心素养,(,一,),重要生物学概念,1.,渗透作用发生的两个条件,:,一是半透膜,二是膜两侧具有浓度差。,2.,原生质层包括细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质。,3.,植物细胞发生质壁分离的原因,:,外界溶液浓度大于细胞液浓度,;,原生质层的伸缩性大于细胞壁。,4.,只有活的成熟植物细胞才可发生质壁分离,动物细胞和根尖分生区细胞不发生质壁分离。,5.,细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜,选择透过性是活细胞的功能 特性。,(,二,),学科核心素养,1.,生命观念,:,在“细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜”这一重要概念的基础上形成结构与功能观。,2.,科学思维,:,运用归纳与概括、演绎与推理的方法认识到细胞对于物质的输入和输出具有选择性,也进一步阐释了细胞膜的功能特性。,3.,科学探究,:,尝试提出问题,作出假设,并进行关于植物细胞吸水和失水的实验设计和操作。,4.,社会责任,:,在农业生产上要做好“轮作”的宣传工作,要有尝试解决生产生活问题的担当和能力。,(,三,),网络构建,请尝试构建本课时知识网络。,谢谢观赏！,