高届高级高中高一生物必修1全套课件学案导学第4章 第1节.docx

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高届高级高中高一生物必修1全套课件学案导学第4章第1节

第1节　物质跨膜运输的实例

一、渗透作用

1.概念:

是指水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。

2.渗透作用发生的条件

3.渗透作用发生的原理

（1）以半透膜为界面,单位体积清水中的水分子数多于蔗糖溶液中的水分子数,所以在单位时间内由清水进入蔗糖溶液的水分子数多于由蔗糖溶液进入清水的水分子数。

因此,一段时间后,漏斗管内的液面会上升。

（2）水分子通过半透膜由低浓度溶液向高浓度溶液扩散。

（1）达到渗透平衡时,半透膜两侧的水分子进行的是双向运动（　　）

（2）发生渗透作用的两个条件是存在半透膜、膜两侧存在质量浓度差（　　）

答案　

（1）√　

（2）×

1.如果渗透实验中,烧杯内不是清水,而是同浓度的蔗糖溶液,漏斗液面还会升高吗？

【试题温馨提示】液面不会升高,因为半透膜两侧溶液没有浓度差。

2.渗透实验中,液面高度差H会不会一直升高,为什么？

【试题温馨提示】不会。

长颈漏斗中的液面升高时,液体产生的静水压也随之变大,当静水压增大到和渗透压相等时（二者的方向相反,静水压向外、渗透压向内）,通过半透膜进出长颈漏斗的水分子数相等,因此,液面就不再升高了。

3.如果渗透实验中,半透膜的面积增大一倍,其他条件不变,液面高度差H会不会变化？

达到H的时间会不会变化？

【试题温馨提示】内外溶液的浓度差不变,液面高度差H不会变,但是由于半透膜面积增大,达到H的时间会变短。

关键点拨

1.有关渗透作用的三个误区

（1）半透膜两侧的水分子进行的是双向运动,而不是单向运动,观测到的现象是由双向水分子运动的差别所导致的液面改变。

（2）当半透膜两侧的溶液达到平衡时,是指两侧的水分子运动达到平衡,而两侧溶液的浓度并不一定相同,两侧的液面高度也不一定相同。

（3）水分子通过半透膜由低浓度溶液向高浓度溶液扩散。

此处的浓度是指物质的量浓度,是单位体积中微粒的多少,不是质量分数。

2.判断渗透系统中水分子的流动方向

（1）从膜两侧水分子的相对数目上分析:

水分子总是从相对数目多的一侧流向相对数目少的一侧。

（2）从溶质颗粒大小上分析:

溶质颗粒越大分子间隙越大,所能容纳的水分子数就越多。

二、细胞的吸水和失水

1.动物细胞的吸水和失水

半透膜

浓度差

细胞状态

细胞膜相当于一层半透膜

外界溶液浓度

＞

细胞质的浓度

皱缩

＜

膨胀

＝

不变

2.植物细胞的渗透系统

（1）半透膜:

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）浓度差:

细胞内的液体环境主要是指植物液泡内部的细胞液,当它和外界溶液有浓度差时,发生吸水或失水。

3.探究植物细胞的吸水和失水

（1）实验原理

①植物细胞的原生质层相当于半透膜,细胞壁与原生质层具有一定的伸缩性,且原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性。

②外界溶液浓度>细胞液浓度→细胞失水,原生质层皱缩→发生质壁分离。

③外界溶液浓度<细胞液浓度→细胞吸水→已发生质壁分离的细胞发生质壁分离复原现象。

（2）实验步骤

（3）实验结论

①成熟植物细胞能与外界溶液进行渗透作用,当细胞外溶液浓度大于细胞液浓度时,细胞失水,发生质壁分离。

②当细胞外溶液浓度小于发生质壁分离的细胞的细胞液浓度时,细胞吸水,发生质壁分离复原。

（4）注意事项

①实验成功的关键之一是实验材料的选择。

要选取成熟的、液泡带有一定颜色的植物组织进行实验,便于观察实验现象。

②滴加蔗糖溶液或清水时,应在载物台上操作,通过前后对比观察某个细胞的吸水和失水情况。

③选用的蔗糖溶液浓度要适宜。

过低,不足以引起质壁分离或质壁分离所需时间过长;过高,可能造成植物细胞失水过多、过快而死亡,不能发生质壁分离复原现象。

方法技巧　判断细胞能否发生质壁分离及复原的方法

（1）从细胞角度分析

①死细胞、动物细胞及未成熟的植物细胞不发生质壁分离。

②具有中央大液泡的成熟植物细胞可发生质壁分离。

（2）从溶液角度分析

①在一定浓度、溶质不能穿膜的溶液中发生质壁分离。

②在一定浓度、溶质可穿膜的溶液中先发生质壁分离后自动复原。

③在过高浓度溶液中可发生质壁分离,但一般不会发生复原。

4.质壁分离实验的应用

（1）判断成熟植物细胞的死活

＋

　　　　　　↓镜检

（2）测定细胞液浓度范围

＋

　　　　　　↓镜检

细胞液浓度介于未发生质壁分离和刚发生质壁分离的蔗糖溶液浓度之间

（3）比较不同植物细胞的细胞液浓度

＋

　　　　　　↓镜检

发生质壁分离所需时间越短,质壁分离程度越大,细胞液浓度越小,反之则细胞液浓度越大

（1）原生质层由细胞壁、细胞膜、液泡膜及所有细胞质组成（　　）

（2）动物细胞和植物细胞放在蒸馏水中会吸水涨破（　　）

（3）植物细胞都可以发生质壁分离和复原的现象（　　）

（4）质壁分离的过程中,细胞的失水速率逐渐加快（　　）

（5）外界溶液浓度大于细胞液浓度时,洋葱表皮细胞质壁分离,细胞液颜色变浅（　　）

答案　

（1）×　

（2）×　（3）×　（4）×　（5）×

1.实验中发生质壁分离的洋葱表皮细胞的原生质层与细胞壁之间是何物质？

【试题温馨提示】因为细胞壁是全透性的,所以发生质壁分离的洋葱表皮细胞的原生质层与细胞壁之间是蔗糖溶液。

2.实验中共涉及三次显微镜观察,其中第一次观察的目的是什么？

【试题温馨提示】观察正常洋葱鳞片叶表皮细胞的状态,以便与处理后的状态形成对照。

3.若用尿素、乙二醇、KNO3、NaCl做实验,会出现什么现象？

原因是什么？

【试题温馨提示】若用尿素、乙二醇、KNO3、NaCl做实验,会出现自动复原现象,因为外界物质会转移到细胞内而引起细胞液浓度升高。

三、物质跨膜运输的其他实例

1.番茄和水稻吸收离子的比较

科学家将番茄和水稻分别放在含Mg2＋、Ca2＋和SiO的培养液中培养,结果如图所示,据图回答相关问题:

图示反映同一植物对不同离子的吸收量不同,不同植物对同一离子的吸收量不同。

即植物细胞对无机盐离子的吸收具有选择性。

特别提醒　在农业生产中,不同作物及同一作物在不同生长发育时期要施用不同的肥料,是因为植物对无机盐的吸收具有选择性。

2.人体甲状腺滤泡上皮细胞吸收碘的特点

人体甲状腺滤泡上皮细胞内碘浓度比血液中高20～25倍,说明碘进入甲状腺滤泡上皮细胞时是从低浓度向高浓度运输。

3.结论

细胞对物质的输入和输出具有选择性,这种特性是通过细胞膜实现的,细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜。

概念辨析　半透膜与选择透过性膜

（1）相同点:

都可以让水分子自由通过,都不允许大分子物质通过。

（2）不同点:

对于半透膜来说,只要分子比半透膜的孔径小,就能通过半透膜;而对于选择透过性膜来说,如果不是细胞所要选择吸收的分子,即便是小分子,也不能通过。

（1）物质通过细胞膜的跨膜运输都必须是顺相对含量梯度进行的（　　）

（2）同一细胞对不同离子的吸收量不同,体现了细胞膜的选择透过性（　　）

（3）用培养液培养植物,一段时间后培养液中离子的浓度都比初始浓度低（　　）

答案　

（1）×　

（2）√　（3）×

1.在同一块田里连年种植同一种作物会出现产量下降现象,试解释原因。

【试题温馨提示】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,影响作物生长,从而导致产量下降。

2.蔗糖不能穿过植物细胞,但用蔗糖和醋却能腌制糖醋蒜,请分析原因。

【试题温馨提示】细胞膜可以让水分子自由通过,细胞要选择吸收的离子和小分子也可以通过,而其他的离子、小分子和大分子则不能通过,细胞膜是一种选择透过性膜;醋酸能破坏细胞膜上的蛋白质分子,进而杀死活细胞,细胞膜失去了选择透过性,变成全透性的,醋酸和蔗糖进入细胞,很快地腌成糖醋蒜。

1.（2019·大连模拟）人体正常红细胞是两面凹陷的圆饼状,现将人的红细胞分别浸入下列装有a、b、c三种不同浓度溶液的烧杯内,一段时间后,实验结果如图所示。

则a、b、c溶液浓度大小的比较,正确的是（　　）

A.a＞b＞cB.a＞c＞b

C.a＜c＜bD.a＜b＜c

答案　C

【试题解析】水分子从低浓度溶液一侧向高浓度溶液一侧扩散。

a溶液中红细胞吸水膨胀,即a溶液浓度小于红细胞细胞质浓度;b溶液中红细胞失水皱缩,即b溶液浓度大于红细胞细胞质浓度;c溶液中红细胞保持正常形态,即c溶液浓度等于红细胞细胞质浓度;所以,a、b、c溶液浓度大小为a＜c＜b。

2.如图,甲、乙为两个渗透装置。

图甲是发生渗透作用时的初始状态,图乙是较长时间之后,漏斗内外的水分子达到动态平衡时的状态。

判断下列有关叙述错误的是（　　）

A.图甲中③为半透膜,水分子能自由通过

B.图甲中溶液②的浓度大于溶液①的浓度

C.图乙中溶液①的浓度与溶液②的浓度相等

D.图甲中溶液①和②浓度差越大,则图乙中的水柱越高

答案　C

【试题解析】在图乙中,高出液面的水柱所产生的压力与渗透压达到平衡,此时漏斗内溶液②的浓度应比溶液①的浓度高。

3.（2019·太原高一检测）质壁分离与复原实验具有广泛的应用,下列不能通过该实验来实现的是（　　）

A.比较不同植物细胞的细胞液浓度大小

B.估算人成熟红细胞的细胞质浓度

C.鉴别、区分硝酸钾溶液和蔗糖溶液

D.鉴别根尖成熟区细胞是否具有活性

答案　B

【试题解析】质壁分离指的是植物细胞在高渗环境下,因水分从液泡中流失而出现的原生质层与细胞壁分离的现象;只要膜两侧存在浓度差,膜内高于膜外,植物细胞就可以渗透吸水,反过来细胞就会失水,如果膜两侧浓度相等,为渗透平衡,因此可以比较不同植物细胞的细胞液浓度大小,A正确;人成熟红细胞没有细胞壁,不能发生质壁分离,B错误;在硝酸钾溶液中,植物细胞发生质壁分离后会自动复原,而在蔗糖溶液中,植物细胞发生质壁分离后不会自动复原,C正确;活的根尖成熟区细胞可以发生质壁分离,而死细胞的细胞膜丧失选择透过性,不能发生质壁分离,D正确。

4.（2019·西安高一检测）将盛有一定浓度的蔗糖溶液的透析袋的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

【试题解析】将盛有一定浓度的蔗糖溶液的透析袋放在蒸馏水中后,蒸馏水将不断向透析袋中扩散,蔗糖溶液浓度不断降低,但受到透析袋容积的限制,到一定时间后水分子进出达到动态平衡,此时蔗糖溶液浓度下降到一定程度,并保持相对稳定。

5.某校研究性学习小组利用如下实验材料做相关实验,请分析回答下列问题:

（1）用上述材料进行质壁分离实验,应选择的最佳实验材料是________（填序号）。

（2）在观察质壁分离实验中,将取自同一材料同一区域的三个细胞分别放在A、B、C三种不同浓度的蔗糖溶液中,实验结果分别如下图1、2、3所示,这三种蔗糖溶液的浓度由大到小依次是________＞________＞________（用字母表示）。

（3）将图3细胞放入______中,细胞能由图3恢复成图1的状态,此过程称为________。

答案　

（1）①　

（2）C　B　A　（3）清水　质壁分离复原

【试题解析】

（1）紫色洋葱鳞片叶的外表皮细胞具有大液泡,在较高浓度的外界溶液中可以发生质壁分离,其紫色液泡便于观察。

（2）当蔗糖溶液浓度高于细胞液浓度时,细胞渗透失水,会导致质壁分离,而且蔗糖溶液浓度越高,细胞失水越多,质壁分离越明显;当蔗糖溶液浓度小于或等于细胞液浓度时,细胞不会发生质壁分离。

据图可知,蔗糖溶液浓度的大小关系是C＞B＞A。

（3）将发生质壁分离的活细胞放入清水中后,细胞会发生渗透吸水,最终完成质壁分离复原。