生物必修1《分子与细胞》第1节 物质跨膜运输的实例导学案

这是一份生物必修1《分子与细胞》第1节 物质跨膜运输的实例导学案，共21页。

[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：①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。②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①
膜两侧溶液具有②
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①
具备条件 动物②
(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③ 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④ 。
(3)组织液浓度⑤ 细胞质浓度时，水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 eq \\ac(○,14) 细胞液浓度时，细胞失水，发生 eq \\ac(○,15) 现象。
(2)外界溶液浓度 eq \\ac(○,16) 细胞液浓度时，细胞吸水，发生 eq \\ac(○,17) 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 eq \\ac(○,18) 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 eq \\ac(○,20) （紫色 eq \\ac(○,21) ）
（ii）原生质层与细胞壁逐渐 eq \\ac(○,22)
低倍显微镜观察 （i）中央液泡逐渐 eq \\ac(○,24) （紫色 eq \\ac(○,25) ）
（ii）原生质层逐渐 eq \\ac(○,26)
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① 多，吸收② 较少，番茄吸收③ 较多，吸收④ 较少。说明不同植物对不同⑤ 的吸收表现出较大差异。
(2)人体甲状腺滤泡上皮细胞中碘的含量明显⑥ 血液中碘的含量。
(3)不同微生物对⑦ 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⑧ 的。
(2)细胞对于物质的输入和输出有⑨ 。
3．结论
细胞膜和其他生物膜都是⑩ 膜，可以让 eq \\ac(○,11) 自由通过，一些 eq \\ac(○,12) 和 eq \\ac(○,13) 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：①将自学中遇到的问题同桌交流，用红笔做好标记，总结看法和观点，做好记录，以备展示②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：
①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。
②渗透作用发生的条件：具有__________；______________________________。
【典例导悟】
下图中E、F、G为3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MA，则达到平衡后 ( )
A. hl>h2 .Ma>Mb B. hl>h2 .MaX>Z
C．Z>Y>X D．Z>X>Y
2．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，钙是大分子
4．下面能发生质壁分离作用的一组细胞是( )
①食用的糖醋蒜细胞②蚕豆叶的表皮细胞③植物的根毛细胞④人的口腔上皮细胞 ⑤用盐酸解离的洋葱根尖细胞⑥根尖分生区细胞
A．①⑤ B．②③⑥ C．①②③④⑤⑥ D．②③
5．在观察植物细胞质壁分离和复原的实验过程中，细胞液浓度的变化情况是 ( )
6．以紫色洋葱鳞片叶外表皮为材料观察植物细胞质壁分离现象，下列叙述错误的是 ( )
A．在发生质壁分离的细胞中能观察到紫色中央液泡逐渐缩小
B．滴加0.3 g/mL的蔗糖溶液比滴加0.1 g/mL蔗糖溶液引起细胞质壁分离所需时间短
C．发生质壁分离的细胞放入清水中又复原，说明细胞保持生命活性
D．用高浓度的NaCl溶液代替蔗糖溶液不能引起细胞质壁分离
7．将一植物细胞放入KN03溶液中，一段时间后发生了质壁分离，下列说法不正确的是 ( )
A．此细胞是活细胞 B．原生质层具有选择透过牲
C．发生质壁分离的细胞一段时间后可自动质壁分离复原
D．原生质层两侧溶液存在浓度差，KN03溶液浓度低于细胞液浓度
8．将相同的四组马铃薯条分别浸入四种溶液，一小时后测定薯条质量变化的百分率，结果如下表。下列叙述中正确的是 ( )
A. I的浓度最低
B．Ⅱ的浓度较Ⅲ低
C．Ⅳ的浓度最高
D．Ⅳ可能是蒸馏水
9．在紫色洋葱表皮细胞临时装片的盖玻片一侧滴加质量分数为0.3 g/mL的蔗糖溶液后，出现了如右图所示的情形。
(1)此细胞发生了 现象，是细胞 的结果。
(2)图中②的结构名称是 ，②、④、⑤构成 。
(3)图中⑦充满了 。
(4)将此细胞置于清水中，⑥的体积将会 ，此时是由于
细胞 所致。
10．将同一植物细胞依次浸于蒸馏水、浓度为0.3 ml／L蔗糖溶液和浓度为0.5 mI/L尿素溶液中，观察原生质体的体积随时间的变化关系，结果如下图曲线所示（细胞壁与原生质层将要分离时，原生质的体积为100），据图回答：
(1)A、B、C中表示细胞在蒸馏水中的是 ，表示在质量浓度为0.3 ml／L蔗糖溶液中的是 ，在尿素溶液中是 。
(2)ef段的细胞液浓度变化为 。
(3)试简要分析B、C曲线差异的原因。
【拓展阅读】
细胞的吸水和失水
水是细胞生命活动不可缺少的物质。多细胞生物体的细胞一般都浸润在含水的液体环境中，水分子进出细胞都要经过细胞膜。
人红细胞的吸水和失水
植物细胞的吸水和失水
植物细胞的细胞膜外侧有一层全透性、坚韧的细胞壁，依次向内是细胞膜、细胞质、细胞核和液泡。成熟植物细胞的液泡大，细胞质呈一薄层。细胞膜、细胞质和液泡膜合称为原生质层。
1．分析人红细胞的吸水和失水现象，说明细胞膜是否相当于一层半透膜？为什么？
2．分析植物细胞的质壁分离和复原现象，说明植物细胞的原生质层是否相当于一层半透膜？为什么？
3．生理盐水是和动物细胞的细胞质的浓度相等的氯化钠溶液。人体适用的生理盐水的质量分数为0.9%，蛙为0.65%。在什么情况下使用生理盐水？为什么要使用生理盐水？人和蛙适用的生理盐水的质量分数为什么不一样？
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答案
【知识链接】
知识点一、①半透膜②浓度差
知识点二、①原生质层②细胞膜③小于④失水皱缩⑤等于⑥细胞壁⑦全透性⑧小⑨细胞质⑩原生质层 eq \\ac(○,11)半透膜 eq \\ac(○,12)大 eq \\ac(○,13)细胞液 eq \\ac(○,14)大于 eq \\ac(○,15)质壁分离 eq \\ac(○,16)小于 eq \\ac(○,17)质壁分离复原 eq \\ac(○,18)紫色 eq \\ac(○,19)0.3 g/mL蔗糖溶液 eq \\ac(○,20)变小 eq \\ac(○,21)加深 eq \\ac(○,22)分离 eq \\ac(○,23)清水 eq \\ac(○,24)变大 eq \\ac(○,25)变浅 eq \\ac(○,26)贴近细胞壁
知识点三、①SiO44-②Ca2+、Mg2+③Ca2+、Mg2+④SiO44-⑤离子⑥高于⑦不同矿物质⑧顺相对含量梯度⑨选择性⑩选择透过性 eq \\ac(○,11)水分子 eq \\ac(○,12)离子 eq \\ac(○,13)小分子
【预习自测】
1、提示：能。体现了动物细胞通过渗透作用吸水的原理。
2、提示：盐碱地的土壤溶液浓度高，导致植物根细胞从土壤中吸水困难，有些植物根细胞可能反而失水，使植物因水分供应不足而死亡。
3、提示：长期在同一块田里种植同一种作物，由于作物对离子的选择性吸收，导致某些元素含量下降，就会影响作物生长，从而导致产量下降。
【合作探究】
问题探讨一
【问题导学】
（1）可以让小分子物质透过而大分子物质不能通过的薄膜 鸡蛋膜、玻璃纸等 （2） 会 由于单位时间内透过玻璃纸进入长颈漏斗的水分子数量多于长颈漏斗进入烧杯中的水分子 不会 （3）不会 （4）页面不会上升
归纳与结论
（1）半透膜 多 少 半透膜 浓度差
【迁移训练1】
答案 ：D
问题探讨二
【问题导学】
（1）紫色洋葱液泡呈紫色，便于观察 植物根尖分生区细胞没有中央大液泡
（2）
（3）先失水后自动复原
归纳与总结
（1）浓度差 失水 （2）半透膜 大于
【迁移训练2】
答案 ：D
问题探讨三
【问题导学】
前者为主动运输，后者为自由扩散。
细胞膜对物质的吸收具有选择性
【迁移训练3】
选C。紫色水萝卜的色素分子存在于液泡中，在膜具有活性的情况下，色素分子不能通过液泡膜和细胞膜，因此，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，细胞膜、液泡膜将失去其选择透过性，色素分子通过液泡膜、细胞膜进入水中，使水的颜色变红
【基础巩固】
1．D
2．C
3．选A 一个成熟植物细胞发生吸水或失水应具有的条件是有一定浓度的细胞液、原生质层和外界溶液。
4．B
5．选C 盐渍法就是人为造成外界溶液浓度大大高于细茵细胞内液体的浓度，使细茵失水死亡，从而阻止细菌的繁殖，保存食品。
6．解析：从图中可见，同一种植物（如水稻）对不同离子的吸收量不同；不同的植物对同一离子（如Ca）的吸收量也不同，有选择性。从实验结束后，培养液中各种养分浓度占开始时浓度的百分比不同（特别是有些大于100%，有些小于100%），隐含了植物对不同离子和水分的吸收速率不同，体现了植物对矿质离子和水分的吸收是相对独立的。
答案：(1)①植物对矿质离子的吸收具有选择性 ②植物对水分和矿质元素的吸收是相对独立的 (2)植物吸收水分的相对速率比吸收该离子的相对速率快，使培养液中该离子浓度升高 (3)合理施肥 (4)溶液
【能力提升】
1．选D红细胞浸在Y浓度食盐水中破裂，是由于红细胞吸水膨胀造成的，X浓度大于Y。浸在Z浓度食盐水中的红细胞收缩，是红细胞失水造成的，Z浓度大于X浓度。
2．选D细胞与外界溶液构成渗透系统时，如果细胞液与外界溶液存在浓度差，水就会由甲向乙或由乙向甲扩散。当溶液浓度甲=乙时，渗透系统处于动态平衡状态，不表现出渗透现象，但仍发生着渗透作用。
3．选B 水稻吸收硅多，而吸收钙少，体现了细胞对于物质的输入和输出具有选择性。
4．选D ①⑤是已经死亡细胞，④所述为动物细胞，无细胞壁，⑥细胞中无成熟大液泡，所以①④⑤⑥都不能发生质壁分离。
5．选B 植物细胞质壁分离过程中，随着细胞失水，细胞液浓度越来越大，复原的过程中，则随着细胞吸水，细胞液浓度越来越小。
6．选D 当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，植物细胞渗透失水，液泡体积变小，原生质层与细胞壁逐渐分离；质壁分离的速度与外界溶液浓度大小有关，在一定浓度范围内外界溶液浓度越大，质壁分离所需时间越短;质壁分离及其复原是活细胞具有的现象，细胞死亡后，原生质层失去选择透过性，不再发生质壁分离及复原现象；高浓度的NaCl溶液浓度大于细胞液浓度，可发生质壁分离现象。
7．选D 因质壁分离能否发生是判断细胞死活的一个标志，所以此植物细胞肯定是活细胞，具原生质层，具有选择透过性；由于KNO3。溶液中的K+和N03-可主动运输进入细胞液，提高细胞液浓度，故可发生质壁分离复原；因开始时发生了质壁分离，所以KN03溶液浓度应高于细胞液浓度。
8．选A 马铃薯条可以通过渗透作用吸水（或失水）。当细胞液浓度大于外界溶液的浓度时，细胞吸水，重量增加；相反，则细胞失水，质量减少。根据表格中的数据可知：I的浓度最低，细胞吸水而重量增加；Ⅱ的浓度最高，细胞失水而重量减少；Ⅳ的溶液浓度与细胞液浓度相当，属于等渗溶液，而非蒸馏水。
9．(1)质壁分离 渗透失水 (2)细胞膜 原生质层 (3)蔗糖溶液(4)变大 渗透吸水
10.解析：由图中所给的曲线信息分析可知，A曲线表示细胞发生了渗透吸水，说明所处的环境是蒸馏水；B曲线表示细胞体积先变小后又恢复原状，说明细胞开始时发生质壁分离，后自动复原，所以周围的环境是尿素溶液；C曲线表示细胞发生了质壁分离，最后保持一定的状态，此时细胞内外渗透压达到平衡，说明细胞周围环境为蔗糖溶液。
答案：(1)A C B(2)细胞液浓度逐渐升高，最后与外界溶液浓度持平(3)B、C曲线差异的原因是：①尿素分子可缓慢进入细胞液，使细胞液浓度增大，细胞由 失水变为吸水，直至平衡；②蔗糖分子不能进入细胞， 在蔗糖溶液中细胞失水，原生质层收缩，使细胞液浓度升高，之后失水减慢，直至平衡。
【拓展阅读】
1．红细胞的细胞膜相当于一层半透膜。因为水分子可以自由进出细胞膜，而红细胞内的血红蛋白等有机物一般不能透过细胞膜。
2．植物细胞的原生质层相当于一层半透膜。因为物质进出原生质层的情况与进出红细胞相似。
3．当人体需要补充盐溶液或输入药物时，应输人生理盐水或用生理盐水作为药物的溶剂，以保证人体细胞的生活环境维持在相对稳定的状态。人和蛙细胞的细胞质的浓度不一样，因此所适用的生理盐水的质量分数也不一样。
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
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
变小
原生质层脱离细胞壁
基本不变
清水
逐渐恢复原来大小
原生质层恢复原来的位置
基本不变