【高中生物】人教版高中生物必修1学案:4.1-物质跨膜运输的实例-Word版含答案.doc
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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目标导航 学习目标:1举例说出细胞膜是选择透过性膜。2观察植物细胞的质壁分离和复原。基础预习使用说明:依据学习目标,认真预习课本至少15分钟,用红笔标重点和疑难点。认真独立完成以下内容。【知识链接】知识点一 渗透作用一、渗透作用具备的条件具有 膜两侧溶液具有 二、细胞的吸水和失水1原理渗透作用(1)半透膜 植物细胞的 具备条件 动物 (2)浓度差:细胞液(或细胞质)与外界溶液(或组织液)之间有浓度差2动物细胞的吸水和失水(1)组织液浓度 细胞质浓度时,细胞吸水膨胀。(2)组织液浓度大于细胞质浓度时,细胞 。(3)组织液浓度 细胞质浓度时,水
2、分子进出细胞处于动态平衡。知识点二 植物细胞的吸水和失水1成熟植物细胞的结构2原理和现象(1)外界溶液浓度 细胞液浓度时,细胞失水,发生 现象。(2)外界溶液浓度 细胞液浓度时,细胞吸水,发生 现象。(3)实验探究过程制作洋葱鳞片叶外表皮临时装片低倍显微镜观察 (i)一个 的中央大液泡(ii)原生质层紧贴细胞璧低倍显微镜观察 (i)中央液泡逐渐 (紫色 )(ii)原生质层与细胞壁逐渐 低倍显微镜观察 (i)中央液泡逐渐 (紫色 )(ii)原生质层逐渐 知识点三 物质跨膜运输的其它实例1细胞对无机盐离子的吸收实例(1)水稻吸收 多,吸收 较少,番茄吸收 较多,吸收 较少。说明不同植物对不同 的吸
3、收表现出较大差异。(2)人体甲状腺滤泡上皮细胞中碘的含量明显 血液中碘的含量。(3)不同微生物对 的吸收表现出较大的差异。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,可以让 自由通过,一些 和 也可以通过,而其他的离子、小分子和大分子则不能通过。【预习自测】1有的黑心商贩向猪、牛、羊肉中注水,以增加肉的重量,他们能注进去吗?这体现了什么生物学原理?2你知道盐碱地庄稼不易成活的主要原因吗?3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。【预习反馈】合作探究使用说明:将自学中遇到的问题同桌交流,用红笔做好标
4、记,总结看法和观点,做好记录,以备展示按照互动要求,及时思考,展示到位,认真点评。 问题探讨一:渗透作用【问题导学】要求分析教材P60渗透装置示意图,并思考以下问题:1.何为半透膜?(明确何谓“半透”?)装置中的半透膜可用哪些材料制取?2.漏斗内的液面为什么会升高?试说明原因。液面会持续上升吗?3.如果用一层纱布代替玻璃纸,漏斗内的液面还会升高吗?4.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?归纳与结论:渗透作用的概念:是指水分子等溶剂分子透过_,从相对含量_的地方向相对含量_的地方(低浓度溶液向高浓度溶液)的扩散。渗透作用发生的条件:具有_;_。【典例导悟】下图中E、F、G为3
5、个用半透膜制成的小袋,分别盛有溶液甲或乙,上端分别接上口径相同的小玻璃管,E和F体积相同,G体积较大,三者置于盛有溶液丙的大容器内。最初3个小玻璃管内的液面高度相同。已知三种溶液的物质的量浓度高低顺序为溶液丙溶液乙溶液甲。请回答:(1)1h后,管e和管f的液面升降变化是 。A. 下降 下降 B下降 上升C上升 上升 D上升 下降(2)下图中的曲线能显示管f和管g内液面可能变化的是 。虚线表示管g 实线表示管f解析:(1)由于三种溶液的物质的量浓度高低顺序为甲乙MB、Ma=Mb MA,则达到平衡后 ( )A. hlh2 .MaMb B. hlh2 .MaMbC. hlh2 .MaMb D. h1
6、Mb问题探讨二:植物细胞的吸水和失水【问题导学】要求阅读课本“实验探究”部分,思考并讨论:1.质壁分离实验为什么要选择紫色洋葱?不用根尖生长点细胞做质壁分离和复原实验的原因是?2.实验探究过程提出问题 做出假设 设计实验 进行实验 分析结果,表达交流实验记录 现象试剂中央液泡大小原生质层的位置细胞的大小蔗糖溶液清水3.如果换成0.8g/ml的KNO3溶液,实验结果又会怎样呢?思考延伸:对农作物为何不能一次施肥过多?归纳与结论质壁分离的原因:(1)外因:细胞外液的浓度与细胞液浓度存在 ,导致细胞 。(2)内因:原生质层是一层 ,且原生质层的伸缩性 细胞壁的伸缩性。【典例导悟】在保持细胞存活的条件
7、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人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【思路点拨】本题主要考查植物细胞的吸水和失水,解答本题可从以下几方面入手:明确渗透作用的条件正确判定图示a点时,植物细胞所处状态正确分析b点与a点的区别【自主解答】选B。成熟植物细胞的细胞液通过原生质层与外界溶液构成渗透系统。当细胞液浓度大于外界溶液浓度时,细胞吸水,质量增加;相反则减小。从题图中可以看出:a点表示水分进出细胞达到平衡状态。b浓度溶液中的细胞处于失水状态。当把b浓度溶液中的萝卜条移入a浓度溶液中后,细胞吸水,质量增大。【迁移训练2】将
8、同一新鲜马铃薯块茎切成4根粗细相同、长为5 cm的条,再将这4根马铃薯条分别放在不同浓度的KN03溶液中,依次在30 min和4h后测量每一根的长度,结果如图所示。下列结论错误的( )Aa马铃薯条细胞通过渗透作用吸水Bb马铃薯条细胞质壁分离逐渐复原Cc马铃薯条细胞质壁分离Dd马铃薯条细胞所处的KN03溶液浓度增加问题探讨三:物质跨膜运输的其他实例阅读课本P63“资料分析”思考并讨论1. “落红不是无情物,化着春泥更护花”,落红化着护花的春泥,春泥中护花的营养进入细胞的运输方式与水分子进入细胞的方式有什么不同?2.现有水稻和番茄植株和分别含有Ca2+和Si4+的两种培养液,现将含Ca2+的培养液
9、和含Si4+的培养液均培养一株水稻和一株番茄,结果发现水稻在含Si4+的培养液中长势良好而番茄在含Ca2+的培养液中长势良好,这说明什么问题?3.生活中我们用蔗糖浸渍冬瓜,能使冬瓜变甜,请分析这一现象的原因,这说明什么问题?归纳与结论:【典例导悟】用相同的完全培养液,在相同条件下分别培养水稻和番茄幼苗。在二者的吸水率几乎相同的情况下,72 h后原培养液中部分离子浓度发生了如下表所示的变化(表中数据为72 h后溶液中部分离子浓度占实验开始时的百分比)。分析下表不能得出的结论是 ( )A不同植物对同一离子的需要量是不同的B与番茄相比,水稻对SiO34-需要量大,对Ca2+需要量小C不同植物根尖细胞
10、膜上载体的种类和数量是不同的D. 植物对各种离子的吸收速率与溶液中离子的浓度有关解析:由题干可获取的主要信息有:培养水稻和番茄的原培养液中各离子浓度相同,表中数据的计算方式是实验后离子浓度占实验前同种离子浓度的百分比,比值越大说明对该离子的吸收量越小,反之越大。解答本题时应首先理解表中数据表示的意义,再进行逐项分析。由表中每一列数据分析可知,不同植物对同种离子的需要量及同一植物对不同离子的需要量不同,水稻吸收的SiO32-多,对Ca2+、Mg2+吸收少,而番茄吸收的Ca2+和Mg2+较多,对SiO32-吸收量少。这体现了植物对无机盐离子的吸收具有选择性,其原因在于不同植物根尖细胞膜上载体的种类
11、和数量是不同的。因此选项A、B、C正确,选项D所表述的内容不能从表中数据得出。答案:D【迁移训练3】将紫色水萝卜的块根切成小块放入清水中,水的颜色无明显变化,若进行加温,随着水温的增高,水的颜色逐渐变红,其原因是( ) A细胞壁在加温中受到破坏 B水温增高,花青素的溶解度加大 C加温使细胞膜等生物膜失去了选择透过性 D加温使水中化学物质发生了反应特别提醒:1半透膜是物理学上的概念,物质能否通过半透膜取决于半透膜孔隙直径的大小。2选择透过性膜是生理学上的概念,具有生物活性,即便是小分子,只要不是细胞选择吸收的,也不能通过。可以看做是功能完善的一类半透膜。3质壁分离实验的应用判断细胞的死活。测定细
12、胞液浓度范围。比较不同植物细胞的细胞液浓度。比较未知浓度溶液的浓度大小。 自我评价知识归纳【思维导图】【相关概念】一、关于渗透作用1渗透系统的组成(如图)2渗透现象及其原因(1)渗透现象:先让漏斗颈内液面与烧杯内液面相平,一段时间后,漏斗颈内液面上升。(2)液面上升的原因图示 即单位时间内透过半透膜进入长颈漏斗内的水分子数量多于从长颈漏斗内渗出的水分子数量,因此漏斗内的液面上升。渗透作用停止即漏斗内液面不再上升时,水分子通过半透膜的双向扩散速度相等,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阻止烧杯中水向漏斗扩散的作用力加大的缘故。3渗透作用的概念及条件(1)概念:水分子(或其他
13、溶剂分子)通过半透膜,从相对含量高的地方向相对含量低的地方扩散。(2)条件具有半透膜半透膜两侧的溶液具有浓度差4动植物细胞符合渗透系统二、关于植物细胞吸水和失水的探究1质壁分离实验的原因分析及表现 2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,便于观察实验现象。(2)滴加蔗糖溶液或清水时,应在载物台上操作。(3)选用的蔗糖溶液浓度要适宜。过低,不足以引起质壁分离或质壁分离所需时间过长;过高,则造成植物细胞失水过多、过快而死亡。原生质层的选择透过性是发生质壁分离和复原的内在前提,死亡的细胞既不会发生质壁分离,也不会发生质壁分离
14、复原。3实验结果分析及拓展(1)质壁分离后,在原生质层和细胞壁之间,充满的液体为外界溶液(如蔗糖溶液)。(2)质壁分离过程申,外界溶液浓度大于细胞液浓度,随着质壁分离程度增大,植物细胞吸水力增强;质壁分离复原过程中,外界溶液浓度小于细胞液浓度,随着质壁分离复原的进行,植物细胞吸水力渐弱。(3)发生质壁分离复原需要将植物再置于低浓度的溶液或蒸馏水中,但如果所用溶液为葡萄糖、KN03、NaCl、尿素、乙二醇等,质壁分离后因细胞主动或被动吸收溶质微粒而使细胞液浓度增大,植物细胞会吸水引起质壁分离后的自动复原。三、与生活的联系1对农作物合理灌溉,既满足了作物对水分的需要,同时也降低了土壤溶液浓度,促进
15、对水分的吸收。2盐碱地中植物因缺水而不易存活;一次施肥过多,会造成“烧苗”现象。这是因为土壤溶液浓度过高,甚至超过根细胞的细胞液浓度,这样,根细胞就不易吸水,甚至由于失水过多而造成“烧苗”现象。3静脉注射用的生理盐水浓度为0. 9%,是为了维持人体细胞的正常形态。4糖渍、盐渍食品(如盐渍新鲜鱼、肉)不变质的原因是在食品的外面形成很高浓度的溶液,使落在上面的微生物(如细菌)由于渗透失水而死亡。5农民在移栽植物时往往去掉一些叶片,是因为刚移栽的植物的根尚不能从土壤中大量吸水,去掉部分叶片可以减少水分散失,以避免植物体内失水过多,从而提高成活率。【自主构建】巩固提升使用说明:课后利用自主时间对课堂内
16、容进行回顾和反思,力求全面掌握知识内容。明确知识体系,并标注和记录疑难问题。 交流学习体会,就存在的困惑向其他同学请教,对仍然解决不了的问题通过问题卡请教老师。 独立完成作业 【基础巩固】1如图所示,在U型管中部c处装有半透膜,在a侧加入细胞色素C(相对分子质量为1.3万道尔顿的蛋白质)水溶液(红色),b侧加入清水,并使a、b两侧液面高度一致,经一段时间后,实验结果将是 ( ) Aa、b两液面高度一致,b侧为无色 Ba、b两液面高度一致,b侧为红色 Ca液面低于b液面,b侧为红色 Da液面高于b液面,b侧为无色2把人的红细胞分别置于0. 9%食盐水、1%食盐水和清水中,结果是 ( ) A原状、
17、质壁分离、质壁分离复原 B质壁分离、缩小、原状 C原状、缩小、涨破 D缩小、质壁分离、质壁分离复原3一个成熟的植物细胞,它发生吸水或失水的条件是( ) A外界溶液、原生质层、细胞液 B外界溶液、细胞膜、细胞液、液泡膜 C外界溶液、细胞壁、细胞膜、细胞质 D外界溶液、细胞膜、液泡膜、液泡4观察在0.3 gmL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5我国民间用盐渍法保存食品的原理是 ( ) A浓盐水中的Cl-有杀菌作用 B浓盐水中含02少,细菌无法生存 C由于渗透作
18、用使细菌失水死亡 D由于渗透作用使鱼、肉细胞过度吸水6将水稻和番茄分别在相同的培养液中培养一段时间,实验结束后测定培养液中各种离子的浓度。图中表示实验结束后培养液中各种离子的浓度占实验开始时的浓度的百分比。分析此图,回答问题:(1)图中的结果能说明的问题有 ; 。(2)从图中可以看出培养液中有些高子的浓度比培养前还高,原因是 。(3)上述实验及结果在农业生产上的指导意是 。(4)方法启示:在研究矿质元素吸收量时,直接测定植物对某离子的吸收量比较困难,通常利用测定 中该离子的含量变化来间接推知植物对其的吸收量。【能力提升】1人红细胞的渗透压与X浓度的食盐水相当,而浸在Y浓度食盐水中的红细胞破裂,
19、浸在Z浓度的食盐水中的红细胞皱缩,则这三种食盐水的浓度大小依次为 ( )AXYZ BYXZ CZYX DZXY2如下图表示植物细胞渗透作用的图解,下列说法中错误的是( )A植物细胞的原生质层相当于一层半透膜B一定条件下,活的、成熟的植物细胞能发生渗透失水或吸水C当溶液浓度甲乙时,细胞发生渗透失水,当溶液浓度乙甲时,细胞发生渗透吸水D当溶液浓度甲=乙时,细胞两侧的水分子不再发生流动。3将水稻培养在有各种营养元素的培养液中,发现水稻吸收硅多,吸收钙少。这说明 ( )A水稻培养液中硅和钙的浓度不同 B水稻根细胞对于物质的输入和输出具有选择性C水稻根的细胞吸收硅的能力弱,吸收钙的能力强 D硅是小分子,
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