高中人教版 (新课标)第1节 物质跨膜运输的实例学案及答案

4.1 物质跨膜运输的实例导学案

【学习目标】

1．分析教材“问题探讨”中的实验现象，了解渗透现象的发生条件和机理。

2．结合动物细胞的结构，分析动物细胞的渗透作用。

3．结合质壁分离和复原的实验，分析植物细胞的吸水和失水。

4．分析教材提供的资料，了解物质跨膜运输的其他实例，理解选择透过性膜的含义。(重点)

【自主预习】

1．渗透系统的组成：(1)半透膜；(2)膜两侧存在浓度差。

2．扩散作用和渗透作用的关系

物质从高浓度区域向低浓度区域的运动称为扩散作用。渗透作用是一种特殊方式的扩散，它是指分子或其他溶剂分子通过半透膜(或选择透过性膜)进行的扩散。

3．渗透作用的原理

细胞也具有类似于渗透装置的结构，也能发生渗透作用，结合动植物细胞结构特点，探究以下内容：

1．哺乳动物红细胞在不同浓度溶液中的形态变化。

动物细胞没有细胞壁，也没有大液泡，动物细胞的细胞膜相当于半透膜。

(1)当外界溶液浓度>细胞质浓度时，细胞失水皱缩。

(2)当外界溶液浓度<细胞质浓度时，细胞吸水膨胀，直至涨破。

(3)当外界溶液浓度＝细胞质浓度时，水分进出平衡，细胞形态基本不变。

2．植物细胞的渗透系统构成

(1)植物细胞的细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质，称为原生质层，具有选择透过性，相当于一层半透膜。

(2)植物细胞内的液体环境主要是指液泡内部的细胞液。当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，植物细胞会失水；当外界溶液浓度小于细胞液浓度时，植物细胞会吸水。

3．植物细胞的吸水和失水实验

质壁分离与复原是植物细胞吸水和失水的实验证据，请完成实验过程并讨论提出的问题。

(1)实验材料：成熟的活的植物细胞(如紫色的洋葱鳞片叶表皮细胞)

(2)实验原理

①成熟的植物细胞的原生质层相当于一层半透膜。

②细胞液具有一定的浓度，与外界溶液形成浓度差。

③原生质层的伸缩性比细胞壁的伸缩性大。

(3)实验试剂：质量浓度为0.3_g/mL的蔗糖溶液。

(4)实验过程

(5)实验结论

①当细胞液浓度<外界溶液浓度时，细胞失水，原生质层和细胞壁分离，发生质壁分离。

②发生质壁分离的细胞，当细胞液浓度>外界溶液浓度时，细胞吸水，发生质壁分离复原。

细胞的吸水和失水是水分子顺着相对含量的梯度跨膜运输的过程，其他物质的跨膜运输有什么特点呢？结合下列材料分析：

1．观察水稻和番茄对无机盐的吸收示意图。分析：

(1)据图，番茄吸收Ca2＋、Mg2＋多，吸收SiO少；水稻吸收SiO多，而吸收Ca2＋、Mg2＋少。说明不同植物细胞对同一无机盐离子吸收不同。同一植物细胞对不同无机盐离子的吸收不同。植物细胞对无机盐离子的吸收具有选择性。

【互动探究】

 “人造细胞”是用羊皮纸或火棉胶等半透性膜材料做成的一个密闭的囊，囊里面装了等量的不同浓度的蔗糖溶液。假设有三个这样的“人造细胞”，分别用A、B、C表示。它们的蔗糖溶液浓度分别是10%、20%和30%。其中A、B细胞的外面套一金属网笼。C细胞的外面没有套金属网笼。如下图把三个“人造细胞”同时放在浓度为15%的蔗糖溶液的玻璃槽中，据图回答：

(1)经过一段时间后，三个“细胞”的变化分别是(　　)

A．A变大，B稍微变小，C不变 B．A变小，B稍微变大，C不变

C．A变小，B稍微变大，C变大 D．A变大，B稍微变小，C变大

(2)一段时间后，A、B的体积不再变化。此时A内蔗糖溶液的浓度和外界蔗糖溶液的浓度相比________(较高、较低、相等)。B内蔗糖溶液的浓度和外界蔗糖溶液的浓度相比________。

(3)若将C浸入玻璃槽后，每隔半小时称量一次重量。下列坐标曲线中，能正确表示测试结果的是(　　)

答案：(1)C　(2)相等　较高　(3)B

【课堂练习】

1．植物体内有三个相邻的细胞a、b、c，已知它们的细胞液浓度大小关系是a>b>c，那么它们三者之间水分渗透的方向表示正确的是(　　)

答案：C

2．将人体血液置于质量分数为9%的食盐溶液中制成装片后，用显微镜观察，可以发现血细胞呈现(　　)

A．质壁分离　　 B．正常状态

C．细胞膜破裂 D．细胞皱缩

答案：D

3．把成熟的草莓浆果洗净后洒上很多蔗糖，会发生的现象是(　　)

A．细胞中液泡增大

B．蔗糖分子进入草莓细胞

C．整个细胞壁和原生质层间充满了水

D．细胞中的水分外渗

答案：D

4．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30%的蔗糖溶液比10%的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，说明细胞仍然保持活性

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

答案：D

5．将盛有一定浓度蔗糖溶液的透析袋口扎紧后浸于蒸馏水中，如图表示透析袋中蔗糖溶液浓度与时间的关系(纵坐标表示蔗糖溶液浓度)，正确的是(　　)

答案：B

6．在保持细胞存活的条件下，蔗糖溶液浓度与萝卜条质量变化的关系如图所示。若将处于B浓度溶液中的萝卜条移入A浓度溶液中，则该萝卜条的质量将(　　)

A．不变 B．增大

C．减小 D．先增后减

答案：B

7．将某一洋葱鳞片叶放在某一浓度的蔗糖溶液中，制成装片，放在显微镜下观察，有3种状态的细胞，如图所示：

(1)图B细胞处于何种生理状态？_______________________。

(2)这三个细胞在未发生上述情况之前吸水能力大小关系是___________。

(3)图中标号①指的物质是___________________________。

(4)假设将洋葱鳞片叶表皮细胞制成装片并使之处于高渗溶液中而发生质壁分离，用显微镜观察一个细胞的质壁分离发展过程，发现该细胞形态的变化顺序将如图中所示的________________________________________________________________________。

(5)若上述三幅图是同一细胞在不同浓度的外界溶液中发生的现象。则这三种溶液浓度的大小关系是___________________________。

答案：(1)质壁分离　(2)A>B>C　(3)蔗糖溶液　(4)A→B→C　(5)C>B>A