2018版高中生物 第4章 細胞的物質(zhì)輸入和輸出 第1節(jié) 物質(zhì)跨膜運輸?shù)膶嵗n件 新人教版必修1.ppt

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第4章細胞的物質(zhì)輸入和輸出,【學業(yè)質(zhì)量標準】,第1節(jié)物質(zhì)跨膜運輸?shù)膶嵗?自主學習,凝練素養(yǎng),自主學習讀教材學基礎,一、滲透作用請仔細閱讀并思考教材第60頁“問題探討”,完成下面的問題。1.概念:是指水分子或其他溶劑分子通過半透膜的擴散。2.發(fā)生條件:一是;二是。3.水的滲透方向:從濃度溶液進入濃度溶液。二、細胞的吸水和失水請仔細閱讀教材第60～63頁“細胞的吸水和失水”,完成下面的問題。1.動物細胞的吸水和失水(1)細胞的相當于一層半透膜;與外界溶液之間有濃度差,故能發(fā)生滲透作用進行吸水或失水。,具有半透膜,膜兩側(cè)溶液具有濃度差,低,高,動物,細胞膜,細胞內(nèi)液,(2)動物細胞吸水和失水的條件及現(xiàn)象,吸水膨脹,失水皺縮,2.植物細胞的吸水和失水(1)成熟植物細胞的結(jié)構,全透,小,細胞質(zhì),原生質(zhì)層,選擇透過,大,細胞液,(2)植物細胞吸水和失水的實驗探究①探究性實驗的一般過程:根據(jù)觀察到的現(xiàn)象,提出問題→作出假設→設計實驗→進行實驗→分析結(jié)果,得出結(jié)論→總結(jié)交流→進一步探究。②假設:相當于一層半透膜。③預期結(jié)果:由于原生質(zhì)層相當于一層半透膜,水分子可以自由透過,而蔗糖分子不能透過。因此,在蔗糖溶液中植物細胞的中央液泡會,發(fā)生。,原生質(zhì)層,變小,質(zhì)壁分離,④實驗流程及結(jié)果,變小,變深,分離,變大,緊貼,⑤實驗結(jié)果,,⑥結(jié)論:實驗結(jié)果與預期結(jié)果相同,說明“原生質(zhì)層相當于一層半透膜”的假設是成立的。(3)植物細胞吸水和失水的條件①當細胞液濃度外界溶液濃度時,細胞失水,原生質(zhì)層和細胞壁分離,發(fā)生。,小于,質(zhì)壁分離,?判斷?(1)只要具有半透膜就可以發(fā)生滲透作用。()(2)滲透作用過程中,水分子只由低濃度溶液通過半透膜進入高濃度溶液中。()(3)質(zhì)壁分離是指細胞質(zhì)和細胞壁分離。()(4)質(zhì)壁分離后的細胞都能復原。(),,,,,②發(fā)生質(zhì)壁分離的細胞,當細胞液濃度外界溶液濃度時,細胞吸水,發(fā)生。,大于,質(zhì)壁分離復原,三、物質(zhì)跨膜運輸?shù)钠渌麑嵗堊屑氶喿x教材第63～64頁“物質(zhì)跨膜運輸?shù)钠渌麑嵗?完成下面的問題。1.細胞對無機鹽離子的吸收實例(1)水稻吸收多,吸收Ca2+、Mg2+較少,番茄吸收Ca2+、Mg2+較多,吸收較少。說明不同植物對相同離子的吸收表現(xiàn)出較大差異。(2)人體甲狀腺濾泡上皮細胞中碘的含量明顯(填“高于”或“低于”)血液中碘的含量。(3)不同微生物對不同礦物質(zhì)的吸收表現(xiàn)出較大的。,,高于,差異,2.物質(zhì)跨膜運輸?shù)奶攸c(1)物質(zhì)跨膜運輸并不都是的。(2)細胞對于物質(zhì)的輸入和輸出有。3.結(jié)論細胞膜和其他生物膜都是膜。?思考?在同一塊田里連年種同一種作物會出現(xiàn)產(chǎn)量下降現(xiàn)象,試解釋原因。提示:長期在同一塊田里種植同一種作物,由于作物對離子的選擇性吸收,導致某些元素含量下降,影響作物生長,從而導致產(chǎn)量下降。,順相對含量梯度,選擇性,選擇透過性,主題一,凝練素養(yǎng)解難題提能力,滲透作用現(xiàn)象分析,,教師參考,問題引領:1.在滲透裝置中,如果用一層紗布代替玻璃紙,漏斗管內(nèi)的液面還會升高嗎?2.紅細胞的吸水或失水的多少取決于什么條件?3.一個成熟的植物細胞是否可看作一個滲透系統(tǒng)?并說出理由。,1.滲透裝置分析,據(jù)圖分析(1)蔗糖溶液液面上升的原因,(2)當液面上升到一定程度時,液面不再上升的原因漏斗中的液面高于燒杯中的液面,液面差為ΔH,由于燒杯中與漏斗中的液體具有濃度差,即具有滲透壓差,所以水分子有進入漏斗的趨勢;但是ΔH產(chǎn)生的壓強與滲透壓的平衡使半透膜兩側(cè)水分子的交換率(進出)相同時,液面不再升高。,2.成熟的植物細胞與滲透裝置的比較,據(jù)圖分析,一個成熟的植物細胞可看作是一個滲透裝置。,【典例1】(2017福建福州期末)如圖所示為滲透作用實驗裝置,實驗開始時長頸漏斗內(nèi)外液面平齊,記作零界面。實驗開始后,長頸漏斗內(nèi)部液面的變化趨勢為(注:坐標原點處表示零界面,膀胱膜不變形)(),,解析:水從水濃度高的地方向水濃度低的地方運輸,水分子整體表現(xiàn)為從燒杯中流向漏斗中,導致漏斗液面上升,達到動態(tài)平衡時,液面不再變化。答案:B,方法透析判斷水分子的流動方向(1)從膜兩側(cè)水分子的相對數(shù)目上分析:水分子總是從相對數(shù)目多的一側(cè)流向相對數(shù)目少的一側(cè)。(2)從溶質(zhì)顆粒數(shù)量上分析:溶質(zhì)顆粒越多,微粒對水的吸引力就越大,滲透壓越大吸水能力就越強。,備選例題,(2017河北衡水調(diào)考)下圖表示滲透作用實驗裝置,甲乙兩管的口徑相同,半透膜只允許葡萄糖分子通過,淀粉分子無法通過。當達到擴散平衡時()A.甲、乙兩管中的液面高度相等B.甲、乙兩管中的葡萄糖的濃度相等C.甲、乙兩管中的淀粉的濃度相等D.兩管的葡萄糖皆為8%,淀粉皆為4%,,B,,解析:因為半透膜只允許葡萄糖分子通過,而淀粉分子不能通過半透膜,在擴散作用下,兩管的液面高度不等,甲側(cè)會高于乙側(cè),葡萄糖濃度半透膜兩側(cè)基本相等,淀粉分子不能通過半透膜,所以淀粉的濃度與擴散前基本相同,甲管高于乙。,,【題組演練】1.(2017遼寧實驗中學期末)醫(yī)生給病人輸液,常把藥劑溶解于生理鹽水中,而不是溶解于蒸餾水中,這是因為()A.無機鹽在生物體的生命活動中是不可缺少的B.蒸餾水不含營養(yǎng)物質(zhì)C.蒸餾水可增大細胞中自由水比例,使細胞代謝加快,加劇病情D.防止細胞過度吸水,解析:生理鹽水與細胞內(nèi)液是等滲溶液,能維持細胞的正常形態(tài),如果用蒸餾水會使血漿滲透壓下降,細胞會吸水膨脹。,D,,2.(2017湖南瀏陽月考)如圖所示,溶液X中含有綠色染料,溶液Y中含有紅色染料,溶液Z中含有藍色染料。實驗開始時,兩支漏斗中溶液液面的高度一樣。10min后觀察的結(jié)果是:溶液X液面上升,溶液Y液面下降;溶液X中只有綠色染料,溶液Y中含有了紅色和藍色染料,溶液Z中含有了綠色和藍色染料。下列有關描述中,正確的是()A.溶液Z的濃度最大B.溶液X的濃度最大C.溶液Y中的溶質(zhì)分子能夠通過半透膜進入溶液X中D.溶液X中的溶質(zhì)分子不能夠通過半透膜進入溶液Z中,解析:由題意可知,10min后溶液X液面上升,表明Z中的溶劑進入了X,溶質(zhì)沒有進入X,溶液X濃度大于溶液Z;溶液X液面上升而Y卻下降,說明X的濃度最大,滲透壓最大;溶液X中只有綠色染料,溶液Y中含有了紅色和藍色染料,溶液Z中含有了綠色和藍色染料,表明溶液Z中的溶質(zhì)分子能夠通過半透膜進入溶液Y,溶液X中的溶質(zhì)分子能夠通過半透膜進入溶液Z。,B,3.(2017江西南昌聯(lián)考)圖甲為滲透作用裝置吸水示意圖,圖乙表示圖甲中液面上升的高度與時間的關系,圖丙表示成熟植物細胞在某外界溶液中的一種狀態(tài)(此時細胞有活性)。下列相關敘述中錯誤的是()A.圖甲中的滲透作用發(fā)生需要兩個條件:有半透膜c及a與b之間具有濃度差B.圖乙中液面不能一直上升的原因是半透膜兩側(cè)的溶液濃度相等C.圖丙中③④⑤組成原生質(zhì)層D.如果丙細胞沒有細胞壁支持,置于清水中也會發(fā)生吸水漲破的現(xiàn)象,B,,解析:圖乙表示的是圖甲中液面上升的高度與時間的關系,液面不再升高時,通過半透膜進出滲透裝置的水分子相等,這時液體壓強和濃度差的作用達到了平衡的狀態(tài),但b溶液的濃度應大于a溶液的濃度。,主題二,,教師參考,問題引領:1.本實驗為什么選擇紫色洋蔥鱗片葉外表皮細胞?2.植物細胞質(zhì)壁分離與復原實驗,現(xiàn)象及其注意事項是什么?3.質(zhì)壁分離和復原實驗有哪些方面的應用?,植物細胞的失水和吸水實驗分析,1.原理:成熟的植物細胞構成滲透系統(tǒng)可發(fā)生滲透作用。2.質(zhì)壁分離的原因及表現(xiàn)分析,,,3.實驗操作中注意的問題(1)實驗成功的關鍵之一是實驗材料的選擇。要選取成熟的、液泡帶有一定顏色的植物組織進行實驗,以便于觀察實驗現(xiàn)象。例如,以紫色洋蔥鱗片葉外表皮為材料就是因為其液泡呈紫色,便于觀察實驗現(xiàn)象。若以根尖成熟區(qū)的細胞為材料進行實驗也會發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象,但因液泡無色,不易觀察液泡大小的變化。(2)選用的蔗糖溶液濃度要適宜。濃度過低,不足以引起質(zhì)壁分離或質(zhì)壁分離所需時間過長;濃度過高,則造成植物細胞失水過多、過快而死亡。,4.質(zhì)壁分離和復原實驗的拓展應用(1)判斷細胞的死活,,(2)測定細胞液濃度范圍待測細胞+一系列濃度梯度的蔗糖溶液細胞液濃度范圍等于未發(fā)生質(zhì)壁分離和剛剛發(fā)生質(zhì)壁分離的外界溶液的濃度范圍。,(3)比較不同植物細胞的細胞液濃度不同植物細胞+同一濃度的蔗糖溶液剛發(fā)生質(zhì)壁分離時所需時間比較或相同時間發(fā)生質(zhì)壁分離的程度比較→判斷細胞液濃度。,【典例2】(2017安徽銅陵月考)將某植物細胞置于大于該細胞細胞液濃度的硝酸鉀溶液中,一段時間后在顯微鏡下觀察該細胞未發(fā)生質(zhì)壁分離,其原因可能是該細胞()①是死細胞②是根尖分生區(qū)細胞③大量吸水④大量失水⑤質(zhì)壁分離后又自動復原A.③④⑤B.①②③C.①②⑤D.②③⑤,,解析:死細胞的原生質(zhì)層已經(jīng)喪失了選擇透過性,不會發(fā)生質(zhì)壁分離,①正確;根尖分生區(qū)細胞沒有大液泡,沒有質(zhì)壁分離發(fā)生,②正確;將某植物細胞置于大于該細胞細胞液濃度的硝酸鉀溶液中不可能大量吸水,③錯誤;大量失水,原生質(zhì)層收縮,細胞會質(zhì)壁分離,④錯誤;由于KNO3溶液中的K+和能夠被植物細胞吸收,因此正常情況下植物細胞在硝酸鉀溶液中會發(fā)生質(zhì)壁分離后又自動復原,⑤正確。,答案:C,,方法透析判斷細胞能否發(fā)生質(zhì)壁分離及復原的規(guī)律(1)從細胞角度分析:①死細胞、動物細胞及未成熟的植物細胞不發(fā)生質(zhì)壁分離;②具有中央大液泡的成熟植物細胞可發(fā)生質(zhì)壁分離。(2)從溶液角度分析:①在一定濃度、溶質(zhì)不能穿膜的溶液中發(fā)生質(zhì)壁分離;②在一定濃度、溶質(zhì)可穿膜的溶液中先發(fā)生質(zhì)壁分離后自動復原;③在高濃度溶液中可發(fā)生質(zhì)壁分離,但不會發(fā)生復原。,,備選例題,(2017福建福州期末)在“觀察植物細胞的質(zhì)壁分離和復原”實驗中,對紫色洋蔥鱗片葉外表皮臨時裝片進行了三次觀察(如下圖所示)。下列有關敘述正確的是()A.第一次觀察時容易看到紫色中央液泡和較大的無色細胞質(zhì)基質(zhì)區(qū)域B.第二次觀察時可以發(fā)現(xiàn)細胞質(zhì)壁分離首先發(fā)生在細胞的角隅處C.吸水紙的主要作用是吸除滴管滴加的多余液體,以免污染鏡頭D.為了節(jié)約實驗時間,通?？梢允÷缘谝淮物@微觀察步驟,B,,,解析:第一次觀察時容易看到紫色大液泡,不能看到無色細胞質(zhì)基質(zhì)區(qū)域;紫色洋蔥鱗片葉外表皮細胞質(zhì)壁分離首先發(fā)生在細胞的角隅處;吸水紙的主要作用是吸引液體在蓋玻片下移動,使植物細胞完全浸在液體中;第一步的觀察現(xiàn)象要作為對照,因此不可以省略第一次顯微觀察步驟。,【題組演練】1.新鮮的苔蘚植物葉片放入加有少量紅墨水、質(zhì)量濃度為0.3g/mL的蔗糖溶液中,在顯微鏡下觀察,看到細胞的狀態(tài)如圖所示,此時,部位①和部位②的顏色分別是()A.①無色、②綠色B.①紅色、②綠色C.①紅色、②無色D.①紅色、②紅色,B,,解析:圖示細胞的原生質(zhì)層和細胞壁之間有間隙,說明細胞所處狀態(tài)為質(zhì)壁分離,①是外界溶液的顏色,②是細胞質(zhì)的顏色;因此部位①和②的顏色分別是紅色和綠色。,2.(2017黑龍江哈爾濱六中期末)將洋蔥表皮放入一定濃度的硝酸鉀溶液中,其細胞便發(fā)生質(zhì)壁分離,不久這些細胞又逐漸發(fā)生質(zhì)壁分離復原、其原因是()A.質(zhì)壁分離后的細胞只允許水分子進入B.細胞液的溶質(zhì)透出細胞C.K+和進入了液泡D.水分子和溶質(zhì)自由地進出細胞,,解析:質(zhì)壁分離后的細胞允許水分子進入,也允許K+和進入,但溶質(zhì)不能自由透出細胞。,,C,,3.(2017湖南瀏陽月考)下圖是植物細胞某種生理實驗過程的圖解:,(1)甲方所示細胞為過程,乙方所示細胞為(填“失水”或“吸水”)過程。(2)該細胞的原生質(zhì)層包括(填標號)部分。,解析:(1)甲方細胞發(fā)生質(zhì)壁分離過程,細胞失水,乙方細胞發(fā)生質(zhì)壁分離的復原,說明細胞吸水。(2)原生質(zhì)層包括細胞膜、液泡膜和兩層膜間的細胞質(zhì),即2、3、4。答案:(1)失水吸水(2)2、3、4,,(3)進入1和4的物質(zhì)分別是和。(4)該細胞的失水或吸水,主要取決于(填標號)與外界溶液的濃度差。(5)如果農(nóng)民施肥后發(fā)現(xiàn)有“燒苗”現(xiàn)象與圖中(填“甲”或“乙”)過程相似。,解析:(3)細胞壁具有全透性,所以1中是蔗糖溶液,細胞膜具有選擇透過性,蔗糖無法進入,進入的是水分子。(4)原生質(zhì)層相當于半透膜,濃度差指細胞液和外界溶液間的濃度差值。該細胞的失水或吸水,主要取決于5細胞液與外界溶液的濃度差。(5)“燒苗”形成原因是外界溶液濃度高,植物細胞失水,相當于甲。答案:(3)蔗糖溶液水(4)5(5)甲,形成學科核心素養(yǎng),(一)重要生物學概念1.滲透作用發(fā)生的兩個條件:一是半透膜,二是濃度差。2.原生質(zhì)層包括細胞膜和液泡膜以及兩層膜之間的細胞質(zhì)。3.植物細胞發(fā)生質(zhì)壁分離的原因:①外界溶液濃度大于細胞液濃度;②原生質(zhì)層的伸縮性大于細胞壁。4.只有活的成熟植物細胞才可發(fā)生質(zhì)壁分離,動物細胞和根尖分生區(qū)細胞不發(fā)生質(zhì)壁分離。5.細胞膜和其他生物膜都是選擇透過性膜,選擇透過性是活細胞的功能特性。,(二)學科核心素養(yǎng)1.生命觀念:在“細胞膜和其他生物膜都是選擇透過性膜”這一重要概念的基礎上形成結(jié)構與功能觀。2.理性思維:運用歸納與概括、演繹與推理的方法認識到細胞對于物質(zhì)的輸入和輸出具有選擇性,也進一步闡釋了細胞膜的功能特性。3.科學探究:嘗試提出問題,作出假設,并進行關于植物細胞吸水和失水的實驗設計和操作。4.社會責任:在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上要做好“輪作”的宣傳工作,要有嘗試解決生產(chǎn)生活問題的擔當和能力。,(三)網(wǎng)絡構建請嘗試構建本課時知識網(wǎng)絡。,謝謝觀賞！,