2018_2019学年高中生物第4章第1节物质跨膜运输的实例教学案(含解析)新人教版必修1.doc
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1、- 1 -物质跨膜运输的实例一、渗透作用与细胞的吸水和失水1渗透作用具备的两个条件2动物细胞的吸水和失水连线3植物细胞的吸水和失水填图(1)成熟植物细胞的结构:(2)探究植物细胞的吸水和失水:1渗透作用发生的两个条件:一是半透膜,二是浓度差。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一个重要特征。6成熟植物细胞在一定浓度的 KNO3、尿素等溶液中会发生先质壁分离后
2、自动复原的现象。- 2 -(3)发生质壁分离的原因:二、物质跨膜运输的其他实例1番茄和水稻吸收无机盐离子的比较科学家将番茄和水稻分别放在含有 Ca2 、Mg 2 和 SiO 的培养液中培养,结果及分析44如下:(1)不同植物对同一种无机盐离子的吸收有差异,同一种植物对不同种无机盐离子的吸收也有差异,说明植物细胞膜对无机盐离子的吸收具有选择性。(2)水稻吸收水的相对速率比吸收 Ca2 、Mg 2 的大,造成培养液中 Ca2 、Mg 2 浓度上升;番茄吸收水的相对速率比吸收 SiO 的大,造成培养液中 SiO 浓度上升。44 442特点和原因(1)特点:物质跨膜运输并不都是顺相对含量梯度的。细胞对
3、于物质的输入和输出有选择性。(2)原因:细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜。- 3 -1判断下列叙述的正误(1)具有浓度差的溶液之间一定会发生渗透作用()(2)植物细胞放在 0.3 g/mL 的蔗糖溶液中,都能发生质壁分离现象()(3)细胞膜对膜两侧物质的进出具有选择性()(4)植物细胞的原生质层由细胞膜和液泡膜组成()2将人的红细胞放入 4 蒸馏水中,一段时间后红细胞破裂,主要原因是( )A红细胞膜具有水溶性B红细胞的液泡体积增大C蒸馏水大量进入红细胞D低温时红细胞膜流动性增大解析:选 C 将人的红细胞放入 4 蒸馏水中,红细胞会因大量蒸馏水进入而导致破裂;红细胞膜是脂溶性的;人的红细胞没有
4、液泡;因低温时分子运动减慢而导致细胞膜的流动性降低。3植物细胞的质壁分离过程中,与细胞壁分离的是( )A细胞核 B原生质层C细胞质 D液泡膜解析:选 B 植物细胞的质壁分离现象指的是原生质层与细胞壁的分离。4将成熟的植物细胞放在溶液中能构成一个渗透系统,主要原因是( )A液泡膜内外溶液有浓度差B原生质层相当于一层半透膜C细胞壁是全透性的D水分可以自由出入细胞解析:选 B 细胞内原生质层主要包括细胞膜、液泡膜和这两层膜之间的细胞质,原生质层具有选择透过性,相当于半透膜。把成熟的植物细胞放在溶液中,原生质层两侧的溶液具有浓度差,但 A 项说的是液泡膜内外溶液有浓度差,故错误。C、D 选项的说法虽然
5、正确,但与题意不符。Error!核 心 要 点 一 渗 透 作 用 的 原 理 和 应 用1渗透作用的原理(1)渗透装置图解:- 4 -(2)当液面上升到一定程度时,液面不再升高的原因:分析右图可知:漏斗中的液面高于水槽中的液面,液面差为 H1,由于水槽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 H1 产生的压强与渗透压的平衡使半透膜两侧水分子的交换速率相同时,液面不再升高。2.渗透作用的应用(1)渗透作用发生条件的验证:(2)比较不同溶液浓度大小:漏斗内 烧杯内溶液浓度 M N现象及结论若漏斗内液面上升,则 M N若漏斗内液面不变,则 M N- 5 -若漏斗
6、内液面下降,则 M N思考探究1(1)渗透装置中,当漏斗内溶液不再上升时,半透膜两侧的溶液浓度相同吗?不同。渗透作用停止时即漏斗内液面不再上升时,水分子通过半透膜的双向扩散提 示 :速率相等,但漏斗内溶液浓度仍高于烧杯中溶液浓度。这是漏斗内液面升高产生的作用力加大阻止烧杯中水分子向漏斗扩散的缘故。(2)溶液浓度指的是质量浓度吗?溶液浓度指物质的量浓度而非质量浓度,如 10%葡萄糖溶液和 10%蔗糖溶液,质提 示 :量浓度相同,但 10%葡萄糖溶液的物质的量浓度大。题组冲关1某同学为探究膜的通透性而设计了如图所示的渗透装置,开始时烧杯内的液面和长颈漏斗内的液面相平。在长颈漏斗内液面上升的过程中(
7、 )A液面上升的速率先加快后减慢最终维持稳定B水分子通过半透膜从蔗糖溶液向清水扩散的速率逐渐减慢C当半透膜两侧液体浓度相等时,水分子不再通过半透膜扩散D当半透膜两侧水分子进出速率相等时,长颈漏斗内液面最高解析:选 D 实验开始时,由于单位体积清水中水分子数量多于蔗糖溶液,因此,水分子通过半透膜扩散进入蔗糖溶液的速率大于由蔗糖溶液扩散进入清水中的速率;随着水分子进入漏斗内量的增多,蔗糖溶液浓度下降,同时由于漏斗液面升高与烧杯中液体形成的压力差增加,水分子扩散进入漏斗内的速率下降,而反方向水分子扩散速率升高;当水分子在半透膜两侧进出速率相等时,漏斗内液面达到最高并停止上升,即最终液面上升的速率变为
8、0。2如图表示渗透作用装置图,其中半透膜为猪膀胱膜,图 1、3 表示初始状态,其装置内溶液 A、B、a、b 浓度分别用 MA、 MB、 Ma、 Mb表示,图 2、4 分别表示一段时间后的状态,液面上升的高度分别为 h1、 h2。如果 A、B、a、b 均为蔗糖溶液,且 MA MB、 Ma Mb MA,则达到平衡后( )A h1 h2, Ma Mb B h1 h2, Ma Mb- 6 -C h1 h2, Ma Mb D h1 h2, Ma Mb解析:选 D 由于 MA MB、 Ma Mb MA,所以两个漏斗中的液面都会上升,由于 A 与 a 的浓度差要小于 B 与 b 的浓度差,所以 h2的高度要
9、大于 h1;同时由于图 2 中吸水相对要少,所以 a 的溶液浓度相对较高。Error!核 心 要 点 二 植 物 细 胞 的 质 壁 分 离 及 其 复 原1植物细胞与渗透装置的比较据图分析可知:(1)原生质层具有选择透过性,相当于半透膜。(2)浓度差细胞液与外界溶液之间具有浓度差。- 7 -2质壁分离的原因及表现 1 23实验操作步骤及现象4质壁分离及复原实验的应用(1)判断细胞的死活:待测细胞蔗糖溶液 Error! 镜 检 (2)测定细胞液浓度的范围:待测细胞一系列浓度梯度的蔗糖溶液分别镜检,细胞液浓度介于未发生质壁分离和刚刚发生质壁分离的两种外界溶液的浓度之间。(3)比较不同植物细胞的细
10、胞液浓度:不同植物细胞同一浓度的蔗糖溶液镜检,比较刚发生质壁分离时所需时间的长短判断细胞液浓度的大小(时间越短,细胞液浓度越小)。思考探究2(1)为什么要用紫色洋葱外表皮作为实验材料?紫色洋葱外表皮细胞的细胞液中有花青素,使液泡中的细胞液呈紫色,有利于观提 示 :察。(2)实验中共涉及三次显微镜观察,其中第一次观察的目的是什么?- 8 -观察正常洋葱鳞片叶外表皮细胞的状态,以便与处理后的状态形成对照。提 示 :(3)本实验选用 0.3 g/mL 的蔗糖溶液作试剂,若浓度过高或过低对实验有何影响?选用 0.3 g/mL 的蔗糖溶液作试剂,既明显出现质壁分离,又不会杀死细胞。若提 示 :浓度过高,
11、质壁分离速度快,细胞会因失水过多而死亡,不能再进行质壁分离复原;若浓度过低,不能引起质壁分离或质壁分离速度太慢。(4)发生质壁分离的洋葱表皮细胞的原生质层与细胞壁之间是何物质?因为细胞壁是全透性的,所以洋葱表皮细胞的原生质层与细胞壁之间是蔗糖溶液。提 示 :题组冲关3如图是某同学用紫色洋葱鳞片叶的外表皮做“探究植物细胞的吸水和失水”的实验中所观察到的细胞图。下列叙述正确的是( )A图中组成了细胞的原生质层B图中细胞处于质壁分离状态,此时处的浓度一定大于处的浓度C图中是细胞壁,中充满了外界溶液D图中是细胞液,在细胞发生质壁分离过程中,其颜色逐渐变浅解析:选 C 图中为细胞壁,与以及两者之间的共同
12、组成了原生质层。由于细胞壁是全透性的,所以处充满了外界溶液。细胞处于质壁分离状态但细胞此时不一定正在失水,所以处的浓度不一定小于处的浓度。在质壁分离的过程中是失水的,所以的颜色应该是逐渐加深。4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大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解析:选 B “观察植物细胞的质壁分离和复原”实验中,第一
13、次是对正常细胞的液泡体积、颜色等进行观察,以此作为滴加蔗糖溶液后,判断细胞是否发生质壁分离的标准,因此不能省略;第一次观察时容易看到较大的紫色液泡和较小的无色细胞质基质区域;吸水纸- 9 -的主要作用是引流,加速滴加的液体向对侧扩散;第二次观察的是植物细胞的质壁分离过程,在显微镜下可以看到质壁分离最先出现在细胞的角隅处。细 胞 质 壁 分 离 后 能 否 复 原 问 题典例 用 2 mol/L 的乙二醇溶液和 2 mol/L 的蔗糖溶液分别浸浴某种植物细胞,观察质壁分离现象,得到其原生质体体积的变化情况如图所示,据图回答:(1)原生质体体积在 AB 段的变化说明:在该段时间内水分从原生质体_,
14、细胞液浓度_。(2)在 60 s 后,处于 2 mol/L 蔗糖溶液中的细胞,其细胞液浓度将_,此时,在细胞壁与原生质层之间充满了_。要使该细胞复原,应将其置于_中。(3)在 100 s 后,处于 2 mol/L 乙二醇溶液中的细胞,其原生质体体积的变化是由于_逐渐进入细胞中,引起细胞液浓度_引起的。(4)并不是该植物的所有活细胞均可发生质壁分离,能发生质壁分离的细胞必须具有_。解题流程答案 (1)渗出 增大 (2)不变 蔗糖溶液 清水 (3)乙二醇溶液 增大 (4)大液泡解题模板 巧判细胞能否发生质壁分离与复原1从细胞角度分析- 10 -(1)死细胞、动物细胞及未成熟的植物细胞(如根尖分生区
15、细胞)不发生质壁分离及复原现象。(2)具有中央大液泡的成熟植物细胞可发生质壁分离及复原现象。2从溶液角度分析(1)在一定浓度(溶质不能透过膜)的溶液中只会发生质壁分离现象,不能发生自动复原现象(只有用清水或低渗溶液处理,方可复原)。(2)在一定浓度(溶质可透过膜)的溶液(如 KNO3、甘油等)中可发生质壁分离后自动复原现象。(3)在高浓度溶液中可发生质壁分离现象,但不会发生质壁分离复原现象。题组冲关1以紫色洋葱鳞片叶外表皮为材料观察植物细胞质壁分离现象,下列叙述错误的是( )A实验时要观察细胞的大小、中央液泡的大小和原生质层的位置B紫色洋葱鳞片叶外表皮不同部位观察到的质壁分离程度可能不同C已发
16、生质壁分离的细胞放入清水中又能复原,说明细胞仍然保持活性D用高浓度的 NaCl 溶液代替蔗糖溶液不能引起细胞质壁分离解析:选 D 在观察植物细胞质壁分离和质壁分离复原的实验中,要观察细胞的大小、中央液泡的大小和原生质层的位置发生的变化;紫色洋葱鳞片叶外表皮不同部位细胞的细胞液浓度可能不同,放在相同浓度的蔗糖溶液中,失水程度可能不同,故观察到的质壁分离程度可能不同;只有细胞保持活性才能发生质壁分离复原;洋葱鳞片叶外表皮细胞在高浓度的NaCl 溶液中也可以发生渗透作用,引起质壁分离。2用物质的量浓度为 2 molL1 的乙二醇溶液和 2 molL1 的蔗糖溶液分别浸泡某种植物细胞,观察质壁分离现象
17、,得到其原生质体体积变化情况如图所示。下列表述正确的是( )A该细胞可能是某种植物根尖分生区的细胞BAB 段曲线表明细胞液浓度在逐渐增大CEC 段表明该细胞开始因失水过多而逐渐死亡D用一定浓度的 KNO3溶液,可得到类似蔗糖溶液的结果解析:选 B 观察质壁分离现象应用成熟的植物细胞,根尖分生区细胞未成熟,不能用于观察质壁分离;AB 段曲线显示原生质体体积变小,表明细胞失水,细胞液浓度在逐渐增大;EC 段表明该细胞开始吸水而自动复原,细胞并未死亡;用一定浓度的 KNO3溶液,可得到类- 11 -似乙二醇溶液的结果,而不能得到类似蔗糖溶液的结果。一、选择题1关于物质跨膜运输实例的说法中,错误的是(
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