2019-2020年高中生物 課時12 物質(zhì)跨膜運輸?shù)膶嵗龑W案 新人教版必修1.doc

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2019-2020年高中生物 課時12 物質(zhì)跨膜運輸?shù)膶嵗龑W案 新人教版必修1 【學習目標】 1．舉例說出細胞膜是選擇透過性膜。 2．嘗試提出問題，作出假設。 3．進行關于植物細胞吸水和失水的實驗設計和操作。 【自主梳理】 1．滲透作用的條件： 2．滲透作用： 3．動物細胞的吸水和失水(連線)： 條件 狀態(tài) ①當外界溶液濃度小于細胞質(zhì)濃度時 a.細胞形態(tài)基本不變 ②當外界溶液濃度大于細胞質(zhì)濃度時 b.細胞吸水膨脹 ③當外界溶液濃度等于細胞質(zhì)濃度時 c.細胞失水皺縮 5．①外界溶液濃度_________細胞液濃度時，細胞失水，原生質(zhì)層與細胞壁分離，即發(fā)生_________現(xiàn)象。 ②外界溶液濃度_________細胞液濃度時，細胞吸水，原生質(zhì)層逐漸恢復原狀態(tài)，即發(fā)生__________________現(xiàn)象。 6．植物細胞的吸水和失水的實驗探究過程： 制作洋蔥鱗片葉外表皮臨時裝片 7．物質(zhì)跨膜運輸?shù)奶攸c： (1)物質(zhì)跨膜運輸并不都是__________________。 (2)細胞對于物質(zhì)的輸入和輸出具有_________。 8．選擇透過性膜的種類：_________和其他_________都是選擇透過性膜。 9．選擇透過性膜的特性：具有_________性，細胞需要的水分子、一些離子和小分子可以通過，而其他的離子、小分子和大分子不能通過。 【預習小測】 1．判斷正誤：原核細胞不能夠發(fā)生滲透作用。 2．判斷正誤：原生質(zhì)層和細胞壁具有不同的伸縮性。 3．判斷正誤：半透膜即為選擇透過性膜。 4．判斷正誤：液泡中積累大量離子，故液泡膜不具有選擇透過性。 5．思考問題： (1)請舉出日常生活中動植物細胞吸水和失水的一些實例。 (2)用涼水洗紅莧菜水不變紅，而用熱水洗紅莧菜水會變紅，為什么？ 知識拓展 探究案 【探究一滲透作用】 圖中S1是清水，S2是蔗糖溶液，一段時間后出現(xiàn)圖乙所示的現(xiàn)象。 (1)一段時間后漏斗內(nèi)液面為什么會上升？請分析原因。 (2)漏斗內(nèi)的液面會一直升高嗎？試分析原因。 (3)如果用一層紗布代替玻璃紙(半透膜)，漏斗內(nèi)的液面還會升高嗎？ (4)如果燒杯中不是清水，而是與漏斗內(nèi)濃度相同的蔗糖溶液，漏斗內(nèi)的液面還會升高嗎？ (5)嘗試總結(jié)發(fā)生滲透作用的必備條件。 【典例精析】 某滲透裝置如圖所示，燒杯中盛有蒸餾水，圖中半透膜允許單糖透過。倒置的長頸漏斗中先裝入蔗糖溶液，一定時間后再加入蔗糖酶(能將蔗糖水解成單糖)。從理論上分析，該實驗過程中最可能出現(xiàn)的現(xiàn)象是 A.漏斗中液面開始時先上升，加酶后即下降 B.漏斗中液面先上升，加酶后繼續(xù)上升，然后再下降 C.加酶前后，在燒杯中都可以檢測出蔗糖 D.加酶后，可以在燒杯中檢測出葡萄糖、果糖和蔗糖酶 【變式訓練】 如右圖中的滲透裝置，開始時的液面高度為a，停止上升時的高度為b，若每次停止上升后都將玻璃管中高出燒杯液面的部分吸出，則ab液面間的高度差與吸出蔗糖溶液的次數(shù)之間的關系是 【探究二植物細胞吸水和失水的實驗探究】 2．在探究植物細胞吸水和失水的實驗中，若細胞壁與原生質(zhì)層的伸縮性相同，能否觀察到質(zhì)壁分離及復原現(xiàn)象？ 3．在探究植物細胞吸水和失水的實驗中，為什么選擇紫色的洋蔥鱗片葉外表皮細胞作材料，能否選擇其根尖分生區(qū)細胞？ 4．(1)在探究植物細胞吸水和失水的實驗中，選用質(zhì)量濃度為0.3 g/mL的蔗糖溶液，蔗糖溶液濃度過高或過低對實驗結(jié)果有何影響？ (2)如果將植物細胞放在質(zhì)量濃度為0.3 g/mL的KNO3溶液中，細胞會發(fā)生什么變化？放在質(zhì)量濃度為0.8 g/mL的KNO3溶液中呢？ 5．(1)處于質(zhì)壁分離狀態(tài)的細胞比未發(fā)生質(zhì)壁分離時的細胞明顯變小嗎？為什么？ (2)已發(fā)生質(zhì)壁分離的細胞，在細胞壁和原生質(zhì)層之間存在的是哪種液體？ 6．(1)死亡的植物細胞能發(fā)生質(zhì)壁分離及復原嗎？ (2)如果在探究植物細胞吸水和失水的實驗中改用A濃度的蔗糖溶液，細胞剛好發(fā)生質(zhì)壁分離，改用B濃度的蔗糖溶液，細胞未發(fā)生質(zhì)壁分離，判斷細胞液的濃度范圍。 【典例精析】 如圖為研究滲透作用的實驗裝置，請回答下列問題。 (1) 漏斗內(nèi)溶液(S1)和漏斗外溶液(S2)為兩種不同濃度的蔗糖溶液，漏斗內(nèi)外起始液面一致。滲透平衡時液面高度差為△H，此時S1和S2濃度的大小關系為__________。 (2) 圖中半透膜模擬的是成熟植物細胞中的__________，兩者在物質(zhì)透過功能上的差異是______________________________。 (3) 為進一步探究兩種膜的特性，某興趣小組做了以下實驗。 實驗材料：紫色洋蔥。 實驗器具：如上圖所示的滲透裝置(不含溶液)，光學顯微鏡，載玻片，蓋玻片，鑷子，刀片，吸水紙，擦鏡紙， 滴管，記號筆等。 實驗試劑：蒸餾水，質(zhì)量濃度為0.3 g/mL的蔗糖溶液和與其等滲的KNO3溶液。 部分實驗步驟和結(jié)果如下。 ① 選兩套滲透裝置，標上代號X和Y。在兩個燒杯里均加入一定量的蒸餾水，分別在裝置X和Y的漏斗內(nèi)加入適量的蔗糖溶液和KNO3溶液，均調(diào)節(jié)漏斗內(nèi)外液面高度一致。滲透平衡時出現(xiàn)液面差的裝置為__________(填代號)。 ②選兩片潔凈的載玻片，__________，在載玻片中央分別滴加__________，制作洋蔥鱗片葉外表皮臨時裝片并分別觀察裝片中細胞的初始狀態(tài)。 ③ 觀察臨時裝片中浸潤在所提供的蔗糖溶液和KNO3 溶液中的洋蔥鱗片葉外表皮細胞發(fā)生的變化，兩者都能出現(xiàn)的現(xiàn)象是__________。 (4)上述實驗中最能體現(xiàn)兩種膜功能差異的實驗現(xiàn)象是_______________________________。 【變式訓練】 將洋蔥表皮細胞依次浸于蒸餾水、0.3mol/L蔗糖和0.5mol/L尿素溶液中，觀察原生質(zhì)體的體積隨時間的變化，結(jié)果如右圖所示： (1)A、B、C中，表示細胞在蒸餾水中的是________；表示在0.3mol/L蔗糖溶液中的是________。 (2)ef段的細胞液濃度變化為________________________________________________________。 (3)試簡要分析B、C曲線差異的原因：________________________________________________________。 【隨堂自測】 1．如圖所示，U形管底部中央放置一半透膜(不允許溶質(zhì)分子透過)。M 液和N液原先體積相同，由于濃度不同，后來產(chǎn)生一個高度差△H。請問△H主要取決于 A.M液和N液的溶質(zhì)分子大小 B.M液和N液所在管的粗細 C.M液和N液的溶劑是否相同 D.M液和N液的濃度差的大小 2．下列屬于植物細胞發(fā)生質(zhì)壁分離和復原的必要條件的有 ①細胞液具有一定濃度②細胞壁的伸縮性比較小③細胞質(zhì)具有一定的濃度④有一定濃度的外界溶液⑤原生質(zhì)層可看作一層半透膜⑥核液具有一定的濃度 A.①②③④ B.③④⑤⑥ C.①②④⑤ D.②③⑤⑥ 3．放在質(zhì)量濃度為0.3 g/mL的蔗糖溶液中，不會發(fā)生質(zhì)壁分離的細胞是 ①洋蔥根尖分生區(qū)細胞 ②人的口腔上皮細胞 ③洋蔥鱗片葉表皮細胞 ④干種子細胞 ⑤蛔蟲卵細胞 ⑥洋蔥根尖的成熟區(qū)細胞 A.①②④⑤ B.①④⑤⑥ C.①②④⑥ D.②③④⑤ 4．用完全培養(yǎng)液在相同的容器內(nèi)分別培養(yǎng)水稻和番茄幼苗，一段時間后，測定培養(yǎng)液中部分離子占實驗開始時的百分比如下表所示。該實驗的結(jié)果不能說明 A.水稻細胞吸水比吸收Ca2+、Mg2+快 B.同一植物對不同無機鹽離子的吸收有選擇性 C.不同植物對同一無機鹽離子的吸收有差異 D.植物對水分和無機鹽的吸收是完全獨立的過程 5．下圖是在蔗糖溶液中處于不同生理狀態(tài)的三個洋蔥鱗片葉表皮細胞示意圖，請據(jù)圖分析回答下面的問題。 (1)圖中A細胞處于_________狀態(tài)，該狀態(tài)是指_________和_________的分離，其發(fā)生的內(nèi)因是___________________________。 (2)圖中①處充滿了_________；②③④共同組成_________，其具有的功能特性是_________。 (3)圖中各細胞的細胞液濃度由高到低依次為_________，吸水能力由高到低依次為_________，細胞液顏色由深至淺依次為_________。 (4)如果將C細胞置于清水中，則該細胞最終將處于圖中_________細胞的狀態(tài)。 【探究歸納】 1．教材提煉： 2．滲透作用圖解分析：如圖所示。 由于蔗糖溶液濃度大于清水，因此半透膜兩側(cè)相向運動的水分子數(shù)不同，單位時間內(nèi)，由清水一側(cè)向蔗糖溶液一側(cè)擴散的水分子數(shù)較多，表現(xiàn)為漏斗內(nèi)液面上升，即下圖所示。 3．植物細胞與滲透裝置的聯(lián)系：如圖所示。 4．選擇透過性膜和半透膜的區(qū)別： 選擇透過性膜 半透膜 實例 細胞膜等生物膜 細胞膜等生物膜、玻璃紙 相同點 一些小分子和離子能通過，大分子不能通過 不同點 細胞需要的小分子和離子才能通過，具有選擇性 只要是小分子或離子就能通過，不具有選擇性 必修1課時12 物質(zhì)跨膜運輸?shù)膶嵗? 詳細答案 課前預習 預習案 【自主梳理】 1．①半透膜 ②濃度差 2．原生質(zhì)層 細胞膜 外界溶液 3．①—b ②—c ③—a 4．①細胞壁 ②小 ③細胞質(zhì) ④原生質(zhì)層 ⑤選擇透過 ⑥大 ⑦細胞液 5．①大于 質(zhì)壁分離 ②小于 質(zhì)壁分離復原 6．紫色 質(zhì)量濃度為0.3g/mL的蔗糖溶液 變小 加深 分離 清水 變大 變淺 貼近細胞壁 7．(1)順相對含量梯度的 (2)選擇性 8．細胞膜 生物膜 9．選擇透過 【預習小測】 1． 提示：原核細胞具有相當于半透膜的細胞膜，只要細胞內(nèi)外存在濃度差即能夠發(fā)生滲透作用。 2．√ 提示：原生質(zhì)層的伸縮性大于細胞壁，二者具有不同的伸縮性。 3． 提示：選擇透過性膜是半透膜，但半透膜不一定是選擇透過性膜。 4． 提示：液泡膜屬于生物膜，具有選擇透過性。 5．(1)提示：連續(xù)嗑帶鹽的瓜子時，嘴唇感覺干澀；泡在清水中的蘿卜條會更加硬挺，泡在鹽水中的蘿卜條會軟縮。 (2)提示：熱水破壞了細胞膜的選擇透過性，紅莧菜細胞中的紅色素從細胞中出來將水染紅。 知識拓展 探究案 【探究一滲透作用】 (1)提示：①單位體積內(nèi)的水分子數(shù)：燒杯(清水)＞漏斗(蔗糖溶液)。 ②水分子的運動方向：燒杯(單位體積內(nèi)水分子數(shù)量多的低濃度溶液)漏斗(單位體積內(nèi)水分子數(shù)量少的高濃度溶液)。 (2)提示：不會。當蔗糖溶液中的水分子數(shù)增加到一定程度時，由燒杯流向漏斗的水分子數(shù)等于由漏斗流向燒杯的水分子數(shù)，即水分子的運動達到動態(tài)平衡，漏斗內(nèi)的液面便不再上升。 (3)提示：不會升高，因為水分子和蔗糖分子都能通過紗布。 (4)提示：不會升高，因為半透膜兩側(cè)溶液沒有濃度差。 (5)提示：①具有半透膜；②膜兩側(cè)溶液有濃度差。 【典例精析】 B 【解析】由于蔗糖溶液濃度大于蒸餾水，因此水進入漏斗的速度大于水由漏斗外滲的速度，使液面上升；加入酶后，蔗糖水解為單糖，使漏斗中溶液濃度增大，導致水分子繼續(xù)進入漏斗，液面繼續(xù)上升；但由于單糖分子可通過半透膜進入蒸餾水，使外界溶液濃度增大，水分子由漏斗外滲的速度加快，液面下降。 【備注】當半透膜兩側(cè)溶液具有濃度差時，水分子運動的總趨勢是由單位體積內(nèi)水分子數(shù)量多的一側(cè)向數(shù)量少的一側(cè)進行運動，直至兩側(cè)的水分子運動達到動態(tài)平衡。但達到動態(tài)平衡后，膜兩側(cè)的溶液濃度并不相同，仍是原先濃度大的一側(cè)濃度大。 【變式訓練】 B 【解析】由于蔗糖溶液的單位體積中水分子的數(shù)量要少于清水中單位體積內(nèi)水分子的數(shù)量，所以導致蔗糖溶液中的液面上升，當用吸管吸走了蔗糖溶液從而使蔗糖分子數(shù)量減少，造成蔗糖溶液濃度下降，使蔗糖溶液和清水之間濃度差逐漸變小，ab段產(chǎn)生的壓強，即ab 液面間的高度差隨著吸出蔗糖溶液次數(shù)的增加而減小。 【備注】判斷水分子流動方向 (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)顆粒大小上分析:溶質(zhì)顆粒越大，分子間隙越大，所能容納的水分子就越多。 【探究二植物細胞吸水和失水的實驗探究】 2．提示：不能。若二者伸縮性相同，細胞壁與原生質(zhì)層會同時收縮或膨脹，不會發(fā)生質(zhì)壁分離及復原現(xiàn)象。 3．提示：因為紫色的洋蔥鱗片葉外表皮細胞具有大液泡，且細胞液為紫色，易觀察。不能選擇沒有大液泡的根尖分生區(qū)細胞作材料。 4．(1)提示：濃度過低，不能引起質(zhì)壁分離或質(zhì)壁分離所需時間過長；濃度過高，則可能造成植物細胞失水過多過快而死亡， 不會再發(fā)生質(zhì)壁分離復原。 (2)提示：如果將植物細胞放在質(zhì)量濃度為0.3g/mL的KNO3溶液中，細胞會先失水而發(fā)生質(zhì)壁分離，由于K+和是植物細胞所需要的物質(zhì)，所以KNO3會通過原生質(zhì)層進入細胞液，細胞液的濃度逐漸增加，導致細胞吸水，所以又會發(fā)生質(zhì)壁分離自動復原現(xiàn)象；如果將植物細胞放在質(zhì)量濃度為0.8g/mL的KNO3溶液中，細胞會發(fā)生失水導致質(zhì)壁分離，但是由于外界溶液濃度過大，所以細胞會因失水過多而死亡，故不能發(fā)生質(zhì)壁分離自動復原現(xiàn)象。 5．(1)提示：沒有明顯變小。因為植物細胞的大小與細胞壁有關，而細胞壁的伸縮性較小。 (2)提示：外界溶液。 6．(1)提示：不能，死亡植物細胞的原生質(zhì)層是全透性的。 (2)提示：細胞液的濃度小于A大于B。 【典例精析】 1)S1＞S2 (2)原生質(zhì)層 原生質(zhì)層能主動轉(zhuǎn)運有關物質(zhì)而半透膜不能 (3)①X ②標號 蒸餾水 ③質(zhì)壁分離 (4)KNO3溶液中的細胞質(zhì)壁分離后會自動復原 【解析】(1)因為蔗糖分子不能透過半透膜進入燒杯，水分子可自由出入半透膜，故兩者濃度關系仍是S1＞S2。 (2)題圖中半透膜模擬成熟植物細胞的原生質(zhì)層。從功能上看，半透膜只是利用孔徑大小控制物質(zhì)進出；原生質(zhì)層是選擇透過性膜，具有生物活性，可以主動轉(zhuǎn)運有關物質(zhì)。 (3)①蔗糖分子不能通過半透膜，而KNO3能夠通過半透膜，滲透平衡時裝置X出現(xiàn)液面差，裝置Y不出現(xiàn)液面差。 ②洋蔥鱗片葉外表皮細胞為成熟植物細胞，能夠發(fā)生質(zhì)壁分離和復原現(xiàn)象，選潔凈的載玻片分別編號，在載玻片中央分別滴加蒸餾水，制作臨時裝片后觀察洋蔥表皮細胞的初始狀態(tài)。 ③蔗糖分子不能透過原生質(zhì)層，蔗糖溶液中的細胞質(zhì)壁分離后不會自動復原；KNO3能被細胞吸收，從而發(fā)生質(zhì)壁分離自動復原的現(xiàn)象。 (4)質(zhì)壁分離及質(zhì)壁分離后自動復原，都能體現(xiàn)兩種膜的功能差異，后者體現(xiàn)得更明顯。 【備注】植物細胞相當于一個滲透系統(tǒng)。將具有大液泡的植物細胞放在蔗糖等物質(zhì)的溶液中，細胞會失水而發(fā)生質(zhì)壁分離；放在KNO3、乙二醇等物質(zhì)的溶液中，這些物質(zhì)可以進入細胞液，增大細胞液的濃度，能使質(zhì)壁分離后的細胞發(fā)生質(zhì)壁分離自動復原。 【變式訓練】 (1)A C (2)細胞液濃度逐漸升高，最后與外界溶液濃度持平而進入相對穩(wěn)定狀態(tài) (3)B曲線表示處于尿素溶液中的曲線，C曲線表示處于蔗糖溶液中的曲線。①尿素分子可緩緩進入細胞液，提高細胞.液濃度，當其大于尿素溶液濃度時,細胞開始由失水變?yōu)槲敝疗胶?②蔗糖分子不能進入細胞，在蔗糖溶液中細胞失水，原生質(zhì)層收縮，使細胞液濃度升高，失水減慢，直至平衡 【解析】植物細胞在發(fā)生質(zhì)壁分離時，細胞液的濃度會逐漸上升， 以使其滲透壓和外界溶液滲透壓平衡，此時細胞體積縮小。但有些小分子的物質(zhì)，如尿素等開始時會使植物細胞發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象，但隨著它逐漸進入細胞內(nèi)部，細胞內(nèi)的滲透壓會逐漸升高，細胞又會吸水而開始復原的過程。 【備注】細胞是否發(fā)生質(zhì)壁分離及其復原的判斷 (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)壁分離現(xiàn)象。 ②具有中央大液泡的成熟植物細胞才可發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象。 (2)從溶液角度分析： ①在一定濃度的、溶質(zhì)不能穿膜的溶液中細胞只會發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象，不能自動復原。 ②在一定濃度的、溶質(zhì)可穿膜的溶液中細胞先發(fā)生質(zhì)壁分離后自動復原。 ③在高濃度溶液中細胞可發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象，但會因過度失水而死亡，不會再復原。 【隨堂自測】 1．D 【解析】由于半透膜兩側(cè)的溶液存在濃度差，導致水分子發(fā)生滲透作用而使半透膜兩側(cè)產(chǎn)生高度差，故高度差大小取決于半透膜兩側(cè)的溶液濃度差的大小。 【備注】無 2．C 【解析】發(fā)生質(zhì)壁分離和復原的細胞一定有細胞壁，由于細胞壁的伸縮性較小，而相當于半透膜的原生質(zhì)層的伸縮性較大，所以當細胞液濃度小于細胞外液濃度時，植物細胞失水， 出現(xiàn)細胞壁與原生質(zhì)層之間的分離，植物細胞吸水后出現(xiàn)質(zhì)壁分離自動復原。 【備注】無 3．A 【解析】質(zhì)壁分離指的是植物細胞在高滲環(huán)境下，因水分從液泡中不斷流失而出現(xiàn)的原生質(zhì)層與細胞壁分離的現(xiàn)象。人的口腔上皮細胞和蛔蟲卵細胞是動物細胞，無細胞壁，放在質(zhì)量濃度為0.3g/mL的蔗糖溶液中，不會發(fā)生質(zhì)壁分離。洋蔥根尖分生區(qū)細胞是幼嫩細胞，無大的中央液泡，干種子細胞無液泡，都不發(fā)生質(zhì)壁分離。 【備注】無 4．D 【解析】水稻培養(yǎng)液中Ca2+、Mg2+濃度比實驗開始時反而高，不是因為水稻根部分泌離子，而是由于水稻根細胞吸水比吸收Ca2+、Mg2+快。無機鹽必須溶解在水中才能被吸收，可見植物對水分和無機鹽的吸收有區(qū)別也有聯(lián)系，即“相對獨立”。 【備注】無 5．(1)質(zhì)壁分離 細胞壁 原生質(zhì)層 原生質(zhì)層的伸縮性大于細胞壁的伸縮性 (2)蔗糖溶液 原生質(zhì)層 選擇透過性 (3)A、C、B A、C、B A、C、B (4)B 【解析】圖中A細胞由于原生質(zhì)層的伸縮性大于細胞壁的伸縮性，所以在失水的過程中原生質(zhì)層會脫離細胞壁發(fā)生質(zhì)壁分離。細胞壁是全透性的，所以原生質(zhì)層和細胞壁之間會充滿蔗糖溶液。圖中的②是細胞膜、③是細胞質(zhì)、④是液泡膜，三者共同組成原生質(zhì)層，其具有選擇透過性。A細胞已發(fā)生明顯的質(zhì)壁分離，失水最多，細胞液顏色最深；B細胞尚未發(fā)生質(zhì)壁分離，沒有失水，細胞液顏色最淺；C細胞剛發(fā)生質(zhì)壁分離或處于質(zhì)壁分離復原過程中，細胞液顏色較深。所以細胞液濃度由高到低依次為A、C、B，細胞液顏色由深至淺依次為A、C、B。水分子流動的總趨勢是由低濃度溶液向高濃度溶液擴散，故細胞液的濃度越大，滲透壓越大，細胞的吸水能力越強，所以細胞吸水能力由高到低依次為A、C、B。將C細胞置于清水中，細胞會吸水而發(fā)生質(zhì)壁分離復原，原生質(zhì)層逐漸恢復到原來的位置，如B細胞所示。 【備注】無