第1节物质跨膜运输的实例.doc

《必修1 分子与细胞》教学案 高一（ ）班 学号 姓名 BX1—4—1
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．举例说出细胞膜是选择透过性膜；
2．尝试提出问题，作出假设；
3．进行关于植物细胞吸水和失水的实验设计；
教学重点
举例说出细胞膜是选择透过性膜；
教学难点
尝试提出问题，作出假设。
【问题探讨】——渗透装置的分析
溶液的浓度

1．半透膜：某些物质（如：水分子）可以透过而另一些物质（如：蔗糖分子）不能透过的多孔性薄膜；物质能否透过取决于分子的大小。常见：玻璃纸、膀胱膜、卵壳膜等。
2．漏斗管中液面为什么会升高？
单位体积中， 清水 中含有的水分子比 蔗糖溶液 中多；在相同时间内由清水透过半透膜进入蔗糖溶液中的水分子比由蔗糖溶液透过半透膜进入清水中的水分子 。
3．液面高度会不断升高吗？ ；当高度不增加时半透膜两侧溶液浓度相等吗？
此时由清水透过半透膜进入蔗糖溶液中的水分子与由蔗糖溶液透过半透膜进入清水中的水分子数量 ，即达到了 。试比较上图中S1、S2溶液浓度大小？
4．在上右图中画出漏斗中液面的高度、漏斗中溶液中的浓度随时间的变化曲线。
5．（1）如果用一层纱布代替玻璃纸，漏斗的液面还会升高吗？
（2）如果烧杯中不是清水，而是同样浓度的蔗糖溶液，结果会怎样呢？
6．渗透作用：水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散作用，叫渗透作用。
扩散方向：从水分子相对含量 多 的地方（即： 浓度溶液）向水分子相对含量 少 的地方（即： 浓度溶液）扩散。
7．发生渗透作用的两个必备条件：（1）必须具有 ；（2）半透膜两侧溶液具有 。
【自主学习】
一、动物细胞的吸水和失水
1．条件：① 相当于半透膜；②细胞质溶液与外界溶液之间存在 。
2．细胞的吸水和失水
（1）外界溶液浓度 ＜ 细胞质溶液浓度 → 细胞 ；
（2）外界溶液浓度 ＞ 细胞质溶液浓度 → 细胞 ；
（3）外界溶液浓度 ＝ 细胞质溶液浓度 → 水分进出细胞处于 。
【问题探究1】将哺乳动物成熟的红细胞分别置于下列溶液中，发生的现象分别是
0.5%的盐水中 ；清水中 ；
0.9%的盐水中 ；5%的盐水中
二、成熟植物细胞的吸水和失水
1．成熟植物细胞的结构特点——标注图中各部分名称
③
④
⑤
⑥⑥
①
②

（1）含有一个 中央液泡 ，内含大量的 ，构成细胞内的液体环境；
（2） 相当于一层
构成原生质层——特点
以及两层膜之间的 伸缩性
（3）细胞壁：是 性，一切物质都能够自由通过；伸缩性
2．质壁分离：是指 与 的分离
当外界溶液浓度大于细胞液的浓度时，细胞渗透失水，由于原生质层比细胞壁的伸缩性 ，当细胞不断失水时， 原生质层 与 细胞壁 逐渐分离开来，也就发生了质壁分离。
3．质壁分离复原：当外界溶液的浓度小于细胞液的浓度时，细胞 渗透吸水 ，原生质层就会慢慢恢复成原来的状态，逐渐发生质壁分离的复原。
4．探究实验——植物细胞的吸水和失水（观察植物细胞的质壁分离和复原）
探究实验的流程： → → →
→ 分析结果，得出结论 → 表达和交流 → 进一步探究
（1）材料用具：紫色的洋葱鳞片叶，质量浓度为 的蔗糖溶液，清水，显微镜等。
【问题探究2】为什么选紫色的洋葱鳞片叶？
（2）实验原理
①当细胞液浓度 外界溶液浓度时，细胞通过渗透作用 发生质壁分离；
当细胞液浓度 外界溶液浓度时，细胞通过渗透作用 发生质壁分离复原；
②细胞壁是 ，水分子和溶解在水里的物质都能够自由通过；
③原生质层的伸缩性比细胞壁的伸缩性 ；
【问题探究3】成熟植物细胞发生质壁分离的原因
①内因：原生质层相当于 半透膜 ，原生质层的伸缩性 细胞壁；
②外因：外界溶液的浓度 细胞液的浓度，细胞 。
（3）实验步骤——P 62
①制作洋葱鳞片叶 细胞的临时装片；
②用低倍显微镜观察洋葱鳞片叶外表皮细胞中 的大小， 的位置；
【问题探究4】本实验的第一次的显微镜观察起 作用。
③在盖玻片一侧 ，另一侧 ，重复数次（滴吸操作）；
④用低倍显微镜观察；
⑤在盖玻片一侧 ，另一侧 ，重复数次（滴吸操作）；
⑥用低倍显微镜观察。
（4）实验现象：

中央液泡大小
细胞液浓度
颜色
原生质层位置
细胞大小
质壁分离（蔗糖溶液）

质壁分离复原（清水）

【问题探究5】实验过程及结果分析
①本实验三次显微镜观察，为什么只用低倍镜呢？
②发生质壁分离时，在细胞壁与原生质层之间的间隙中充满着
③若用尿素、乙二醇、KNO3、NaCl等溶液做实验时，会出现先质壁分离后自动复原现象，试解释其中的原因？由于细胞会选择吸收尿素、乙二醇、 K+、NO3—等，导致细胞液浓度增大直至大于外界溶液浓度，细胞渗透吸水，从而发生自动复原。
④若用50%蔗糖溶液做实验，能发生质壁分离但不能复原，因为 。
⑤用植物根尖分生区细胞做实验材料，为什么观察不到质壁分离现象？
【总结】能发生质壁分离及质壁分离复原的细胞是： 的 植物细胞（判断死活）。
【例1】将人体红细胞浸在浓度为x的NaCl溶液中，红细胞发生破裂。而将人体红细胞浸在浓度为y的NaCl溶液中，红细胞发生皱缩。比较这两种NaCl溶液浓度大小的结果是 （ ）
A．x>y B．x<y C．x=y D．无法判断
【例2】下图表示某植物相邻的3个细胞，其细胞液浓度依次为甲＞乙＞丙，正确表示它们之间水分子渗透方向的是 （ ）

A B C D
【例3】利用高浓度的盐水杀菌的原理是 （ ）
A．盐水中的氯离子有杀菌的作用 B．高浓度盐水中水分不足，不利于细菌生长
C．细菌由于脱水而死亡 D．钠离子有杀菌作用
【例4】植物细胞发生质壁分离的原因是 （ ）
①外界溶液浓度大于细胞液浓度 ②细胞液浓度大于外界溶液浓度
③细胞壁的伸缩性大于原生质层的伸缩性 ④原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性
A．②④ B．①④ C．②③ D．③④
【例5】将新鲜的苔藓植物叶片放入加有少量红墨水的浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液中，在显微镜下观察，看到苔藓细胞的状态如右图所示。此时部位①和②的颜色分别是 （ ）
A．①无色、②绿色
B．①红色、②绿色
C．①红色、②无色
D．①红色、②红色
【例6】用0.3g/mL的蔗糖溶液可以使洋葱表皮细胞发生质壁分离，在发生质壁分离的原生质层和细胞壁之间充满的物质是 （ ）
A．蔗糖溶液 B．水 C．细胞液 D．空气
【例7】将下列细胞或细胞器置于蒸馏水中，不会破裂的是 （ ）
A．红细胞 B．叶绿体 C．线粒体 D．洋葱表皮细胞
【例8】田间一次施肥过多，作物会变得枯黄，俗称“烧苗”，其原因是( )
A．根细胞从土壤中吸收养分过多 B．根细胞不能从土壤中吸水
C．根系不能将水向上运输 D．根系加速了呼吸作用，释放热量过多
三、物质跨膜运输的其他实例
1．细胞的吸水和失水是水分子从水分子含量 向水分子含量 渗透 相对含量的
（即： 浓度溶液） （ 浓度溶液） 梯度跨膜运输
2．细胞对Ca2+、Mg2+、Si4+、SO42—、－NO3—、I、P、K等其他物质的吸收
培养后
溶液浓度
培养前
溶液浓度
=1 吸水速率 物质吸收速率

>1 吸水速率 物质吸收速率
对该物质吸收量

<1 吸水速率 物质吸收速率
对该物质吸收量
【问题探究6】水稻在培养液中培养一段时间后，Ca2+、Mg2+的浓度为什么变大、Si4+浓度为什么变小呢？是因为水稻对Ca2+、Mg2+的吸收量较 ；对Si4+的吸收量较 。
以上说明：物质跨膜运输并不都是顺相对含量梯度，而且细胞对物质的输入和输出有选择性。
3．细胞膜和其他生物膜都是 ，这种膜可以让 自由通过，一些 和 也可以通过，而其他 、 和 则不能通过。生物膜的这一特性，与细胞的生命活动密切相关，是 的一个重要特征。
【例9】将胡萝卜的块根切成小块放入清水中，清水颜色没有变化；若把胡萝卜的块根切成小块放入沸水中，水变成红色。其原因是 （ ）
A．沸水破坏细胞壁结构 B．沸水使细胞失活
C．水温升高，色素溶解度增大 D．沸水使反应加快
【例10】将洋葱鳞片叶放在浓度为0.45 mol/L蔗糖溶液中，细胞发生质壁分离；放在浓度为0.35 mol/L蔗糖溶液中，细胞有胀大趋势；放在浓度为0.4 mol/L蔗糖溶液中，细胞似乎不发生什么变化。这表明 （ ）
A．洋葱鳞片叶细胞已经死亡 B．细胞膜不允许水分子自由通过
C．蔗糖分子进入细胞导致渗透平衡 D．细胞液浓度为0.4 mol/L左右
【例11】在保持细胞存活的条件下，蔗糖溶液浓度与萝卜条质量变化的关系如图。若将处于b浓度溶液中的萝卜条移入a浓度溶液中，则该萝卜条的质量将 （ ）
A．不变
B．增大
C．减小
D．先增后减

参考答案：
【例10】 D 解析：成熟植物细胞的细胞液通过原生质层与外界溶液构成了渗透系统。当细胞液浓度大于外界溶液浓度时，细胞吸水，反之细胞失水；当二者浓度接近时，水分子进出达到平衡。
【例11】　B 解析　b浓度溶液中，萝卜条质量减小，说明萝卜条在失水，重新放在浓度小于b的a浓度溶液中，萝卜条会吸水，质量将增大。

【例7】用洋葱鳞片叶表皮制备“观察细胞质壁分离实验”的临时装片，观察细胞的变化。下列有关实验操作和结果的叙述，正确的是 （ ）
A．将装片在酒精灯上加热后，再观察细胞质壁分离现象
B．在盖玻片一侧滴入清水，细胞吸水膨胀但不会破裂
C．用不同浓度的硝酸钾溶液处理细胞后，均能观察到质壁分离和复原现象
D．当质壁分离不能复原时，细胞仍具正常生理功能
【例9】观察在0.3 g/mL蔗糖溶液中的洋葱表皮细胞，发现中央液泡逐渐变小，说明 （ ）
A．细胞壁相当于一层半透膜 B．洋葱表皮细胞是活的
C．此时蔗糖溶液浓度小于细胞液浓度 D．细胞壁收缩导致中央液泡失水
【例11】将洋葱表皮放入一定浓度的硝酸钾溶液中，该表皮的细胞便发生质壁分离，不久这些细胞又逐渐发生自动质壁分离复原。其原因是 （ ）
A．细胞液的溶质流出细胞 B．质壁分离后的细胞只允许水分子进入
C．K+和NO3+进入细胞 D．水和溶质自由地进出细胞

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