第4章細(xì)胞的物質(zhì)輸入和輸出,【學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)】,第1節(jié)物質(zhì)跨膜運輸?shù)膶嵗?自主學(xué)習(xí),凝練素養(yǎng),自主學(xué)習(xí)讀教材學(xué)基礎(chǔ),一、滲透作用請仔細(xì)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(kuò)散。2.發(fā)生條件:一是;二是。3.水的滲透方向:從濃度溶液進(jìn)入濃度溶液。二、細(xì)胞的吸水和失水請仔細(xì)閱讀教材第6063頁“細(xì)胞的吸水和失水”,完成下面的問題。1.動物細(xì)胞的吸水和失水(1)細(xì)胞的相當(dāng)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(jìn)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(xì)胞膜,細(xì)胞內(nèi)液,(2)動物細(xì)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(xì)胞的吸水和失水(1)成熟植物細(xì)胞的結(jié)構(gòu),全透,小,細(xì)胞質(zhì),原生質(zhì)層,選擇透過,大,細(xì)胞液,(2)植物細(xì)胞吸水和失水的實驗探究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(shè)設(shè)計實驗進(jìn)行實驗分析結(jié)果,得出結(jié)論總結(jié)交流進(jìn)一步探究。假設(shè):相當(dāng)于一層半透膜。預(yù)期結(jié)果:由于原生質(zhì)層相當(dāng)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(xì)胞的中央液泡會,發(fā)生。,原生質(zhì)層,變小,質(zhì)壁分離,實驗流程及結(jié)果,變小,變深,分離,變大,緊貼,實驗結(jié)果,結(jié)論:實驗結(jié)果與預(yù)期結(jié)果相同,說明“原生質(zhì)層相當(dāng)于一層半透膜”的假設(shè)是成立的。(3)植物細(xì)胞吸水和失水的條件當(dāng)細(xì)胞液濃度外界溶液濃度時,細(xì)胞失水,原生質(zhì)層和細(xì)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(jìn)入高濃度溶液中。()(3)質(zhì)壁分離是指細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞壁分離。()(4)質(zhì)壁分離后的細(xì)胞都能復(fù)原。(),發(fā)生質(zhì)壁分離的細(xì)胞,當(dāng)細(xì)胞液濃度外界溶液濃度時,細(xì)胞吸水,發(fā)生。,大于,質(zhì)壁分離復(fù)原,三、物質(zhì)跨膜運輸?shù)钠渌麑嵗堊屑?xì)閱讀教材第6364頁“物質(zhì)跨膜運輸?shù)钠渌麑嵗?完成下面的問題。1.細(xì)胞對無機(jī)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(xì)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(xì)胞對于物質(zhì)的輸入和輸出有。3.結(jié)論細(xì)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(dǎo)致某些元素含量下降,影響作物生長,從而導(dǎo)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(lǐng):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(xì)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(xì)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(dāng)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H,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(jìn)入漏斗的趨勢;但是H產(chǎn)生的壓強(qiáng)與滲透壓的平衡使半透膜兩側(cè)水分子的交換率(進(jìn)出)相同時,液面不再升高。,2.成熟的植物細(xì)胞與滲透裝置的比較,據(jù)圖分析,一個成熟的植物細(xì)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(biāo)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(dǎo)致漏斗液面上升,達(dá)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(qiáng)。,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(dāng)達(dá)到擴(kuò)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(kuò)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(kuò)散前基本相同,甲管高于乙。,【題組演練】1.(2017遼寧實驗中學(xué)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(jī)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(xì)胞中自由水比例,使細(xì)胞代謝加快,加劇病情D.防止細(xì)胞過度吸水,解析:生理鹽水與細(xì)胞內(nèi)液是等滲溶液,能維持細(xì)胞的正常形態(tài),如果用蒸餾水會使血漿滲透壓下降,細(xì)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(lán)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(lán)色染料,溶液Z中含有了綠色和藍(lán)色染料。下列有關(guān)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(jìn)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(jìn)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(jìn)入了X,溶質(zhì)沒有進(jìn)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(lán)色染料,溶液Z中含有了綠色和藍(lán)色染料,表明溶液Z中的溶質(zhì)分子能夠通過半透膜進(jìn)入溶液Y,溶液X中的溶質(zhì)分子能夠通過半透膜進(jìn)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(guān)系,圖丙表示成熟植物細(xì)胞在某外界溶液中的一種狀態(tài)(此時細(xì)胞有活性)。下列相關(guān)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.圖丙中組成原生質(zhì)層D.如果丙細(xì)胞沒有細(xì)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(guān)系,液面不再升高時,通過半透膜進(jìn)出滲透裝置的水分子相等,這時液體壓強(qiáng)和濃度差的作用達(dá)到了平衡的狀態(tài),但b溶液的濃度應(yīng)大于a溶液的濃度。,主題二,教師參考,問題引領(lǐng):1.本實驗為什么選擇紫色洋蔥鱗片葉外表皮細(xì)胞?2.植物細(xì)胞質(zhì)壁分離與復(fù)原實驗,現(xiàn)象及其注意事項是什么?3.質(zhì)壁分離和復(fù)原實驗有哪些方面的應(yīng)用?,植物細(xì)胞的失水和吸水實驗分析,1.原理:成熟的植物細(xì)胞構(gòu)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(guān)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(jìn)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(xì)胞為材料進(jìn)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(xì)胞失水過多、過快而死亡。,4.質(zhì)壁分離和復(fù)原實驗的拓展應(yīng)用(1)判斷細(xì)胞的死活,(2)測定細(xì)胞液濃度范圍待測細(xì)胞+一系列濃度梯度的蔗糖溶液細(xì)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(xì)胞的細(xì)胞液濃度不同植物細(xì)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(xì)胞液濃度。,【典例2】(2017安徽銅陵月考)將某植物細(xì)胞置于大于該細(xì)胞細(xì)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(xì)胞未發(fā)生質(zhì)壁分離,其原因可能是該細(xì)胞()是死細(xì)胞是根尖分生區(qū)細(xì)胞大量吸水大量失水質(zhì)壁分離后又自動復(fù)原A.B.C.D.,解析:死細(xì)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,正確;根尖分生區(qū)細(xì)胞沒有大液泡,沒有質(zhì)壁分離發(fā)生,正確;將某植物細(xì)胞置于大于該細(xì)胞細(xì)胞液濃度的硝酸鉀溶液中不可能大量吸水,錯誤;大量失水,原生質(zhì)層收縮,細(xì)胞會質(zhì)壁分離,錯誤;由于KNO3溶液中的K+和能夠被植物細(xì)胞吸收,因此正常情況下植物細(xì)胞在硝酸鉀溶液中會發(fā)生質(zhì)壁分離后又自動復(fù)原,正確。,答案:C,方法透析判斷細(xì)胞能否發(fā)生質(zhì)壁分離及復(fù)原的規(guī)律(1)從細(xì)胞角度分析:死細(xì)胞、動物細(xì)胞及未成熟的植物細(xì)胞不發(fā)生質(zhì)壁分離;具有中央大液泡的成熟植物細(xì)胞可發(fā)生質(zhì)壁分離。(2)從溶液角度分析:在一定濃度、溶質(zhì)不能穿膜的溶液中發(fā)生質(zhì)壁分離;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(fù)原;在高濃度溶液中可發(fā)生質(zhì)壁分離,但不會發(fā)生復(fù)原。,備選例題,(2017福建福州期末)在“觀察植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原”實驗中,對紫色洋蔥鱗片葉外表皮臨時裝片進(jìn)行了三次觀察(如下圖所示)。下列有關(guān)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(xì)胞質(zhì)基質(zhì)區(qū)域B.第二次觀察時可以發(fā)現(xiàn)細(xì)胞質(zhì)壁分離首先發(fā)生在細(xì)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,通常可以省略第一次顯微觀察步驟,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(xì)胞質(zhì)基質(zhì)區(qū)域;紫色洋蔥鱗片葉外表皮細(xì)胞質(zhì)壁分離首先發(fā)生在細(xì)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(xì)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(xì)胞的狀態(tài)如圖所示,此時,部位和部位的顏色分別是()A.無色、綠色B.紅色、綠色C.紅色、無色D.紅色、紅色,B,解析:圖示細(xì)胞的原生質(zhì)層和細(xì)胞壁之間有間隙,說明細(xì)胞所處狀態(tài)為質(zhì)壁分離,是外界溶液的顏色,是細(xì)胞質(zhì)的顏色;因此部位和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(xì)胞便發(fā)生質(zhì)壁分離,不久這些細(xì)胞又逐漸發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原、其原因是()A.質(zhì)壁分離后的細(xì)胞只允許水分子進(jìn)入B.細(xì)胞液的溶質(zhì)透出細(xì)胞C.K+和進(jìn)入了液泡D.水分子和溶質(zhì)自由地進(jìn)出細(xì)胞,解析:質(zhì)壁分離后的細(xì)胞允許水分子進(jìn)入,也允許K+和進(jìn)入,但溶質(zhì)不能自由透出細(xì)胞。,C,3.(2017湖南瀏陽月考)下圖是植物細(xì)胞某種生理實驗過程的圖解:,(1)甲方所示細(xì)胞為過程,乙方所示細(xì)胞為(填“失水”或“吸水”)過程。(2)該細(xì)胞的原生質(zhì)層包括(填標(biāo)號)部分。,解析:(1)甲方細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離過程,細(xì)胞失水,乙方細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離的復(fù)原,說明細(xì)胞吸水。(2)原生質(zhì)層包括細(xì)胞膜、液泡膜和兩層膜間的細(xì)胞質(zhì),即2、3、4。答案:(1)失水吸水(2)2、3、4,(3)進(jìn)入1和4的物質(zhì)分別是和。(4)該細(xì)胞的失水或吸水,主要取決于(填標(biāo)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(xì)胞壁具有全透性,所以1中是蔗糖溶液,細(xì)胞膜具有選擇透過性,蔗糖無法進(jìn)入,進(jìn)入的是水分子。(4)原生質(zhì)層相當(dāng)于半透膜,濃度差指細(xì)胞液和外界溶液間的濃度差值。該細(xì)胞的失水或吸水,主要取決于5細(xì)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(xì)胞失水,相當(dāng)于甲。答案:(3)蔗糖溶液水(4)5(5)甲,形成學(xué)科核心素養(yǎng),(一)重要生物學(xué)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(xì)胞膜和液泡膜以及兩層膜之間的細(xì)胞質(zhì)。3.植物細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離的原因:外界溶液濃度大于細(xì)胞液濃度;原生質(zhì)層的伸縮性大于細(xì)胞壁。4.只有活的成熟植物細(xì)胞才可發(fā)生質(zhì)壁分離,動物細(xì)胞和根尖分生區(qū)細(xì)胞不發(fā)生質(zhì)壁分離。5.細(xì)胞膜和其他生物膜都是選擇透過性膜,選擇透過性是活細(xì)胞的功能特性。,(二)學(xué)科核心素養(yǎng)1.生命觀念:在“細(xì)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(chǔ)上形成結(jié)構(gòu)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(rèn)識到細(xì)胞對于物質(zhì)的輸入和輸出具有選擇性,也進(jìn)一步闡釋了細(xì)胞膜的功能特性。3.科學(xué)探究:嘗試提出問題,作出假設(shè),并進(jìn)行關(guān)于植物細(xì)胞吸水和失水的實驗設(shè)計和操作。4.社會責(zé)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(dān)當(dāng)和能力。,(三)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建請嘗試構(gòu)建本課時知識網(wǎng)絡(luò)。,謝謝觀賞！,