,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?教師參考 新課導入 導入1:我們知道細胞的邊界是細胞膜,細胞又是開放的,時時刻刻與外界進行著物質(zhì)交換。故這些物質(zhì)的進出細胞必須經(jīng)過細胞膜的“同意”。也就是說細胞膜具有控制物質(zhì)進出細胞的功能。那么細胞膜是怎樣控制物質(zhì)的進出的呢,這一節(jié)課我們以水為例,共同探討水分進出細胞的情況。 導入2:SOD(超氧化物歧化酶)是一種源于生命體的活性物質(zhì),能消除生物體在新陳代謝過程中產(chǎn)生的有害物質(zhì),因此,SOD具有抗衰老的特殊效果。SOD蜜,內(nèi)含豐富的SOD活性物質(zhì),并加入人參、黃芪等天然植物的有效成分,它極易被皮膚吸收,并在皮膚表面形成一層保護膜,能不斷地對皮膚補充SOD活性物,并能有效地防止角質(zhì)層水分的散失。經(jīng)常使用能延緩皮膚衰老,快速滲透,深入滋潤,全家適用,四季皆宜。令您皮膚白皙,容顏嬌美,青春永駐。 這段資料說明物質(zhì)可以進出細胞。那么物質(zhì)是如何進出細胞的?今天我們來學習第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?【教學目標】 1.針對農(nóng)作物的“燒苗”現(xiàn)象,讓學生嘗試提出問題、作出假設(shè),并通過對植物細胞吸水和失水的實驗設(shè)計和操作,培養(yǎng)學生在科學探究過程中的實驗設(shè)計能力?？茖W探究、科學思維 2.通過分析教材給出的“水分進出哺乳動物紅細胞的狀況”“植物細胞的吸水和失水”實驗以及教材資料分析提供的素材,引導學生構(gòu)建起細胞膜和其他生物膜都是選擇透過性膜的認識。生命觀念、科學思維,形成學科核心素養(yǎng),凝練素養(yǎng),自主學習,自主學習 讀教材學基礎(chǔ),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6063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(gòu),(2)植物細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)計實驗進行實驗分析結(jié)果,得出結(jié)論總結(jié)交流進一步探究。 假設(shè): 相當于一層半透膜。 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 。 實驗流程及結(jié)果,原生質(zhì)層,變小,質(zhì)壁分離,實驗結(jié)果 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(shè)是成立的。 (3)植物細胞吸水和失水的條件 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,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,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)當滲透作用達到平衡時,不會再有水分透過半透膜。( ) (4)質(zhì)壁分離后的細胞都能復原。( ),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,凝練素養(yǎng) 解疑難提能力,主題一 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,所以水分子有進入漏斗的趨勢;但是H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】 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 如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% 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。,B,【題組演練】 1.半透膜對淀粉和葡萄糖的通透性不同(如圖1),預測圖2的實驗結(jié)果(開始時漏斗內(nèi)外液面相平)最可能的是( ) A.圖甲中水柱a將持續(xù)上升 B.圖甲中水柱a將保持不變 C.圖乙中水柱b將保持不變 D.圖乙中水柱b將先上升后下降,D,解析:圖甲中半透膜兩側(cè)是清水和淀粉溶液,存在濃度差,發(fā)生滲透作用,剛開始導致水柱a升高,到一定高度后,由于液面高度差的存在,導致水柱a不再升高;圖乙中半透膜兩側(cè)是清水和葡萄糖溶液,存在濃度差也發(fā)生滲透作用,剛開始導致水柱b升高,當半透膜兩側(cè)的水分子達到動態(tài)平衡后,葡萄糖也能透過半透膜,并且也要在半透膜兩側(cè)達到動態(tài)平衡,所以使水柱b又下降。,2.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。10 min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(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,B,解析:由題意可知,10 min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。,3.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(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(guān)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(yīng)大于a溶液的濃度。,主題二 植物細胞的失水和吸水實驗分析 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胞? 2.植物細胞質(zhì)壁分離與復原的實驗現(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(yīng)用?,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。,【典例2】 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() 是死細胞是根尖分生區(qū)細胞大量吸水大量失水質(zhì)壁分離后又自動復原 A.B.C.D.,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: 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; 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: 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)壁分離后自動復原; 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 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(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。,C,2.質(zhì)壁分離和復原實驗可以說明或證明下列中的哪項( ) 植物細胞的死活原生質(zhì)層的伸縮性比細胞壁的伸縮性大當外界溶液濃度大于細胞液濃度時,細胞滲透失水;反之,細胞則滲透吸水原生質(zhì)層具有選擇透過性細胞壁的主要成分是纖維素 A.B.C.D. 解析:待測細胞能發(fā)生質(zhì)壁分離和復原,說明細胞是活細胞,如不發(fā)生質(zhì)壁分離,說明植物細胞失去活性。成熟的植物細胞之所以能發(fā)生質(zhì)壁分離,原因之一是原生質(zhì)層的伸縮性比細胞壁的伸縮性大。當外界溶液濃度大于細胞液濃度時,細胞滲透失水,發(fā)生質(zhì)壁分離,當外界溶液濃度低于細胞液濃度,細胞則滲透吸水,發(fā)生質(zhì)壁分離的復原。原生質(zhì)層包括細胞膜、液泡膜以及之間的細胞質(zhì),具有選擇透過性,相當于半透膜。質(zhì)壁分離和復原不能證明細胞壁的成分,用纖維素酶可去除細胞壁,說明細胞壁的主要成分是纖維素。,B,3.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。 (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:(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。(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:(1)失水吸水 (2)2、3、4 (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,二是膜兩側(cè)具有濃度差。 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:外界溶液濃度大于細胞液濃度;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(chǔ)上形成結(jié)構(gòu)與功能觀。 2.科學思維: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(shè),并進行關(guān)于植物細胞吸水和失水的實驗設(shè)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(luò)構(gòu)建 請嘗試構(gòu)建本課時知識網(wǎng)絡(luò)。,謝謝觀賞！,