2024-2025學年高中生物4.1物質跨膜運輸?shù)膶嵗龑W案新人教版必修1

PAGE11-第1節(jié)物質跨膜運輸?shù)膶嵗n前自主預習案一、滲透作用與細胞的吸水和失水1．滲透作用具備的兩個條件2．動物細胞的吸水和失水[連線]3．植物細胞的吸水和失水[填圖](1)成熟植物細胞的結構：(2)探究植物細胞的吸水和失水：(3)發(fā)生質壁分別的緣由：二、物質跨膜運輸?shù)钠渌麑嵗?．番茄和水稻汲取無機鹽離子的比較科學家將番茄和水稻分別放在含有Ca2＋、Mg2＋和SiOeq\o\al(4－,4)的培育液中培育，結果及分析如下：(1)不同植物對同一種無機鹽離子的汲取有差異，同一種植物對不同種無機鹽離子的汲取也有差異，說明植物細胞膜對無機鹽離子的汲取具有選擇性。(2)水稻汲取水的相對速率比汲取Ca2＋、Mg2＋的大，造成培育液中Ca2＋、Mg2＋濃度上升；番茄汲取水的相對速率比汲取SiOeq\o\al(4－,4)的大，造成培育液中SiOeq\o\al(4－,4)濃度上升。2．特點和緣由(1)特點：①物質跨膜運輸并不都是順相對含量梯度的。②細胞對于物質的輸入和輸出有選擇性。(2)緣由：細胞膜和其他生物膜都是選擇透過性膜。1.推斷下列敘述的正誤(1)具有濃度差的溶液之間肯定會發(fā)生滲透作用()(2)植物細胞放在0.3g/mL的蔗糖溶液中，都能發(fā)生質壁分別現(xiàn)象()(3)細胞膜對膜兩側物質的進出具有選擇性()(4)植物細胞的原生質層由細胞膜和液泡膜組成()答案：(1)×(2)×(3)√(4)×2．植物細胞的質壁分別過程中，與細胞壁分別的是()A．細胞核B．原生質層C．細胞質D．液泡膜解析：植物細胞的質壁分別現(xiàn)象指的是原生質層與細胞壁的分別。答案：B3．將成熟的植物細胞放在溶液中能構成一個滲透系統(tǒng)，主要緣由是()A．液泡膜內外溶液有濃度差B．原生質層相當于一層半透膜C．細胞壁是全透性的D．水分子可以自由出入細胞解析：植物細胞的原生質層包括細胞膜、液泡膜和這兩層膜之間的細胞質，原生質層具有選擇透過性，相當于半透膜。把成熟的植物細胞放在溶液中，原生質層兩側的溶液具有濃度差，但A項說的是液泡膜內外溶液有濃度差，故錯誤。C、D選項的說法雖然正確，但與題意不符。答案：B課堂互動探究案【課程標準】闡明質膜具有選擇透過性視察植物細胞的質壁分別和復原【素養(yǎng)達成】1．知道細胞吸水和失水的原理。(科學思維)2．學會探究試驗的基本步驟。(科學探究)3．進行關于植物細胞吸水和失水的試驗設計和操作。(科學探究)4．舉例說出細胞膜是選擇透過性膜。(生命觀念)糖醋蒜是大家比較喜愛的一種食品，但假如只用蔗糖來腌制大蒜，糖分很難進入內部，假如與醋酸共同運用，醋酸會殺死大蒜細胞，糖分就很簡單進入大蒜內部了。據(jù)此可見，物質的進進出出都要經(jīng)過細胞的邊界——細胞膜。細胞內外的很多物質并不能自由地出入細胞，細胞膜能夠對進出細胞的物質進行選擇。物質跨膜運輸?shù)膶嵗€有哪些？具有什么特點？探究點一滲透作用的原理和應用【師問導學】請結合上圖分析：1．液面高度差H會不會始終上升，為什么？答案：不會。長頸漏斗中的液面上升時，液體產(chǎn)生的靜水壓也隨之變大，當靜水壓增大到和滲透壓相等時(二者的方向相反，靜水壓向外、滲透壓向內)，通過半透膜進出長頸漏斗的水分子數(shù)相等，因此，液面就不再上升了。2．當液面不再上升時，長頸漏斗內外液體的濃度相等嗎？答案：不相等。當水分子進出達到動態(tài)平衡時，長頸漏斗中溶液濃度仍高于燒杯中的液體濃度。3．溶液濃度指的是質量濃度嗎？答案：溶液濃度指物質的量濃度而非質量濃度，如10%葡萄糖溶液和10%蔗糖溶液，質量濃度相同，但10%葡萄糖溶液的物質的量濃度大。4．假如增加蔗糖溶液的濃度，最終形成的液面高度差H會如何變更？答案：高度差H會增大。5．假如半透膜的面積增大一倍，其他條件不變，液面高度差H會不會變更？達到H的時間會不會變更？答案：內外溶液的濃度差不變，液面高度差H不會變，但是由于半透膜面積增大，達到H的時間會變短?！局峭抗P記】[易錯警示]有關滲透作用的三個誤區(qū)(1)半透膜兩側的水分子進行的是雙向運動，而不是單向運動，觀測到的現(xiàn)象是由雙向水分子運動的差別所導致的液面變更。(2)當半透膜兩側的溶液達到平衡時，是指兩側的水分子運動達到平衡，而兩側溶液的濃度并不肯定相同，兩側的液面高度也不肯定相同。(3)水分子通過半透膜由低濃度溶液向高濃度溶液擴散。此處的濃度是指物質的量濃度，是單位體積中微粒的多少，不是質量分數(shù)。[方法規(guī)律]推斷滲透系統(tǒng)中液體變更的方法(1)液面變更的推斷：①若半透膜兩側，A側溶質可以通過半透膜，B側溶質不能通過半透膜，則B側液面上升。②若半透膜兩側A側和B側溶質相同，且均不能通過半透膜，則濃度高的一側液面上升。③若半透膜兩側的溶質均能通過半透膜，則不存在高度差。(2)高度差的大小確定于濃度差的大小，濃度差越大，高度差越大。(3)濃度變更：滲透系統(tǒng)中，溶質不能通過半透膜時，試驗剛起先濃度大的一側達到平衡后的濃度仍大于另一側?！編熣f核心】1．滲透作用的原理(1)滲透裝置圖解：(2)當液面上升到肯定程度時，液面不再上升的緣由：分析下圖可知：漏斗中的液面高于水槽中的液面，液面差為H1，由于水槽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H1產(chǎn)生的壓強與滲透壓的平衡使半透膜兩側水分子的交換速率相同時，液面不再上升。2．滲透作用的應用滲透作用發(fā)生條件的驗證：【檢測反饋】1．如圖，甲、乙為兩個滲透裝置。甲圖是發(fā)生滲透作用時的初始狀態(tài)，乙圖是較長時間之后，依據(jù)漏斗內外的水分子達到動態(tài)平衡時的狀態(tài)。推斷下列有關敘述錯誤的是()A．圖甲中③為半透膜，水分子能自由通過B．圖甲中溶液②的濃度大于溶液①的濃度C．圖乙中溶液①的濃度與溶液②的濃度相等D．圖甲中溶液①和②濃度差越大，則圖乙中的水柱越高解析：圖中③代表半透膜，水分子能自由通過，而大分子不能通過，A正確；圖甲和圖乙比較，漏斗內液面上升，說明漏斗內溶液②濃度高于燒杯中溶液①，B正確；因為漏斗內液柱壓力的作用，當液面不再上升時，溶液②的濃度依舊大于溶液①的濃度，故C錯誤；圖甲中溶液①和②濃度差越大，則水分跨膜運輸?shù)臄?shù)量越多，則圖乙中的水柱上升得越高，D正確。答案：C2．如圖表示滲透作用裝置圖，其中半透膜為豬膀胱膜，圖1、3表示初始狀態(tài)，其裝置內溶液A、B、a、b濃度分別用MA、MB、Ma、Mb表示，圖2、4分別表示一段時間后的狀態(tài)，液面上升的高度分別為h1、h2。假如A、B、a、b均為蔗糖溶液，且MA＞MB、Ma＝Mb＞MA，則達到平衡后()A．h1＞h2，Ma＞MbB．h1＞h2，Ma＜MbC．h1＜h2，Ma＜MbD．h1＜h2，Ma＞Mb解析：由于MA＞MB、Ma＝Mb＞MA，所以兩個漏斗中的液面都會上升，由于A與a的濃度差要小于B與b的濃度差，所以h2的高度要大于h1；同時由于圖2中吸水相對要少，所以a的溶液濃度相對較高。答案：D

探究點二細胞的吸水和失水【師問導學】如圖是將紫色洋蔥鱗片葉的外表皮細胞先放到0.3g/mL的蔗糖溶液中(甲)，再放到清水中(乙)的試驗過程的圖解，請分析并回答下列問題：1．該細胞的原生質層包括圖中的哪些部分(請用圖中數(shù)字回答)?答案：包括2、3、4。2．甲過程中，5的顏色如何變更？其吸水實力又如何變更？答案：顏色變深，吸水實力漸漸增加。3．甲過程中，進入1和4的物質分別是什么液體？答案：細胞壁是全透性的，進入1的有水和蔗糖，而進入4細胞質的只有水。4．有位同學錯取了3g/mL的蔗糖溶液，發(fā)覺做完甲過程后，再做乙過程幾乎沒有視察到相關現(xiàn)象，分析緣由可能是什么？答案：溶液濃度太高，細胞過度失水而死亡，不能再發(fā)生質壁分別復原了。5．回答與試驗相關的問題：(1)為什么要用紫色洋蔥外表皮作為試驗材料？(2)試驗中共涉及三次顯微鏡視察，其中第一次視察的目的是什么？(3)發(fā)生質壁分別的洋蔥表皮細胞的原生質層與細胞壁之間是何物質？答案：(1)紫色洋蔥外表皮細胞的細胞液中有花青素，使液泡中的細胞液呈紫色，有利于視察。(2)視察正常洋蔥鱗片葉外表皮細胞的狀態(tài)，以便與處理后的狀態(tài)形成比照。(3)因為細胞壁是全透性的，所以洋蔥表皮細胞的原生質層與細胞壁之間是蔗糖溶液。【智涂筆記】[學問整合](1)原生質層不包括全透性的細胞壁；在質壁分別的過程中，洋蔥鱗片葉的外表皮細胞的細胞液濃度漸漸上升，顏色加深，吸水實力增加；若外界溶液濃度太高，會導致細胞過度失水死亡。(2)質壁分別和質壁分別復原中水分子移動是雙向的；結果是雙向水分子運動的差異所導致的現(xiàn)象。(3)質壁分別后在細胞壁和細胞膜之間充溢的是濃度降低的外界溶液，因為細胞壁是全透性的，且有水分子通過原生質層滲出來。(4)若用50%蔗糖溶液做試驗，能發(fā)生質壁分別但不能復原，因為細胞過度失水而死亡。(5)若用尿素、乙二醇、KNO3、NaCl做試驗會出現(xiàn)自動復原現(xiàn)象，因外界物質會轉移到細胞內而引起細胞液濃度上升。[規(guī)律方法]推斷細胞能否發(fā)生質壁分別及復原的規(guī)律(1)從細胞角度分析①死細胞、動物細胞及未成熟的植物細胞不發(fā)生質壁分別。②具有中心大液泡的成熟植物細胞可發(fā)生質壁分別。(2)從溶液角度分析①在肯定濃度、溶質(如蔗糖)不能穿膜的溶液中發(fā)生質壁分別。②在肯定濃度、溶質(如葡萄糖、KNO3、尿素、乙二醇)可穿膜的溶液中先發(fā)生質壁分別后自動復原。③在高濃度溶液(如0.5g/mL的蔗糖溶液)中可發(fā)生質壁分別，但不會發(fā)生復原。[規(guī)律方法]細胞的狀態(tài)與吸水和失水的推斷(1)當處于質壁分別的過程中時，細胞失水量大于吸水量，此時外界溶液濃度高于細胞液的濃度。(2)當細胞處于質壁分別復原的過程中時，細胞失水量小于吸水量，此時外界溶液濃度低于細胞液濃度。(3)當細胞處于平衡狀態(tài)時，細胞失水量等于吸水量?！編熣f核心】1．植物細胞與滲透裝置的比較據(jù)圖分析可知：(1)原生質層——具有選擇透過性，相當于半透膜。(2)濃度差——細胞液與外界溶液之間具有濃度差。2．質壁分別的緣由及表現(xiàn)(1)(2)3．試驗操作步驟及現(xiàn)象4．質壁分別及復原試驗的應用(1)推斷細胞的死活：(2)測定細胞液濃度的范圍：待測細胞＋一系列濃度梯度的蔗糖溶液分別鏡檢，細胞液濃度介于未發(fā)生質壁分別和剛剛發(fā)生質壁分別的兩種外界溶液的濃度之間。(3)比較不同植物細胞的細胞液濃度：不同植物細胞＋同一濃度的蔗糖溶液鏡檢，比較剛發(fā)生質壁分別時所需時間的長短→推斷細胞液濃度的大小(時間越短，細胞液濃度越小)?！緳z測反饋】1．如圖是某同學用紫色洋蔥鱗片葉的外表皮做“探究植物細胞的吸水和失水”的試驗中所視察到的細胞圖。下列敘述正確的是()A．圖中①②⑥組成了細胞的原生質層B．圖中細胞處于質壁分別狀態(tài)，此時⑥處的濃度肯定大于⑦處的濃度C．圖中①是細胞壁，⑥中充溢了外界溶液D．圖中⑦是細胞液，在細胞發(fā)生質壁分別過程中，其顏色漸漸變淺解析：圖中①為細胞壁，②與④以及兩者之間的⑤共同組成了原生質層。由于①細胞壁是全透性的，所以⑥處充溢了外界溶液。細胞處于質壁分別狀態(tài)但細胞此時不肯定正在失水，所以⑦處的濃度不肯定小于⑥處的濃度。在質壁分別的過程中⑦是失水的，所以⑦的顏色應當是漸漸加深。答案：C2．植物體內有三個相鄰的細胞a、b、c，已知它們的細胞液濃度大小關系是a>b>c，那么它們三者之間水分滲透的方向表示正確的是()解析：細胞液的濃度越高，則吸水實力越強，a細胞液濃度最高，c細胞液濃度最低，b介于a、c之間，因此選C。答案：C3.在視察植物細胞的質壁分別和復原的過程中，某同學在視野中看到生活著的洋蔥表皮細胞正處于如圖所示的狀態(tài)。a、b表示該部位的溶液濃度。由此可推想()A．a(chǎn)>b，細胞滲透吸水B．a(chǎn)＝b，滲透系統(tǒng)保持動態(tài)平衡C．a(chǎn)<b，細胞滲透失水D．上述三種狀況都有可能解析：圖示細胞正處于“質壁分別”狀態(tài)，要留意此狀態(tài)下一步可以是液泡接著增大，也可以是液泡接著變小，也可以是液泡不發(fā)生變更。因而該細胞可能正處于質壁分別過程中，也可能處于質壁分別后的動態(tài)平衡過程中，也可能正處在發(fā)生質壁分別復原的過程中，故D項正確。答案：D探究點三物質跨膜運輸?shù)钠渌鼘嵗編焼枌W】細胞的吸水和失水是水分子順著相對含量的梯度跨膜運輸?shù)倪^程，其他物質的跨膜運輸有什么特點呢？結合下列材料分析：1．視察水稻和番茄對無機鹽的汲取示意圖，分析：(1)據(jù)圖，番茄汲取Ca2＋、Mg2＋多，汲取SiOeq\o\al(4－,4)少；水稻汲取SiOeq\o\al(4－,4)多，而汲取Ca2＋、Mg2＋少。說明：不同植物細胞對同一無機鹽離子汲取不同；同一植物細胞對不同無機鹽離子的汲取不同；植物細胞對無機鹽離子的汲取具有選擇性。(2)水稻培育液中的Ca2＋、Mg2＋的濃度有所上升。對此下列的兩種說明哪種合理()A．水稻根細胞不汲取Ca2＋、Mg2＋，而且分泌了大量的Ca2＋、Mg2＋，使其濃度上升B．水稻根細胞汲取Ca2＋、Mg2＋的速率較汲取水的速率低，使這兩種離子的濃度上升答案：B2．人體甲狀腺濾泡上皮細胞具有很強的攝取碘的實力。血液中碘的質量濃度為250mg/L，而甲狀腺濾泡上皮細胞內碘濃度比血液高20～25倍。結論：人體甲狀腺濾泡上皮細胞中碘的含量明顯高于血液中碘的含量。說明白細胞能逆相對含量梯度汲取物質。3．幾種微生物體內的礦物質含量(占全部礦物質的百分比)微生物P2O5K2O大腸桿菌33.9912.95原核固氮菌4.932.41酵母菌51.0938.66米曲菌48.5528.16結論：不同微生物對不同礦質元素的汲取表現(xiàn)出很大的差異?！局峭抗P記】半透膜、選擇透過性膜的比較(1)區(qū)分：①半透膜是無生命的物理性膜，是指某些物質可以透過而另一些物質不能透過的多孔性薄膜，物質能否通過取決于分子的大小。②選擇透過性膜是具有生命的生物膜，膜上載體蛋白的存在確定了其對不同物質是否汲取的選擇性。細胞死亡或膜載體蛋白失活后，其選擇透過性丟失。(2)共性：都允許水分子自由通過，而不允許大分子物質通過。【師說核心】1.物質跨膜運輸?shù)奶攸c(1)運輸方向與濃度的關系：不都是順相對含量梯度的。(2)進出物質的種類：物質的輸入和輸出有選擇性。2．結論：細胞膜和其他生物膜都是選擇透過性膜。(1)水分子可以自由通過。(2)被細胞選擇汲取的離子和小分子也可以通過。(3)不被細胞選擇汲取的離子和小分子、大分子不能通過。【檢測反饋】用相同的完全培育液，在相同條件下分別培育水稻和番茄幼苗。在二者的吸水率幾乎相同的狀況下，72h后原培育液中部分別子濃度發(fā)生了如下表所示的變更(表中數(shù)據(jù)為72h后溶液中部分別子濃度占試驗起先時的百分比)。分析下表不能得出的結論是()K＋Mg2＋Ca2＋SiOeq\o\al(4－,4)水稻17.010511719.5番茄19.18559.6118A．不同植物對同一離子的須要量不同B．與番茄相比，水稻對SiOeq\o\al(4－,4)須要量大，對Ca2＋須要量小C．不同植物根尖細胞膜上載體的種類和數(shù)量不同D．植物對各種離子的汲取速率與溶液中離子的濃度有關解析：由題干可獲得的主要信息有：①培育水稻和番茄的原培育液中各離子濃度相同，②表中數(shù)據(jù)的計算方式是試驗后離子濃度占試驗前同種離子濃度的百分比，比值越大說明對該離子的汲取量越小，反之越大。解答本題時應首先理解表中數(shù)據(jù)表示的意義，再進行逐項分析。由表中每一列數(shù)據(jù)分析可知，不同植物對同一離子的須要量及同一植物對不同離子的須要量不同，水稻汲取的SiOeq\o\al(4－,4)多，對Ca2＋、Mg2＋汲取少，而番茄汲取的Ca2＋和Mg2＋較多，對SiOeq\o\al(4－,4)汲取量少，這體現(xiàn)了植物對無機鹽離子的汲取具有選擇性，其緣由在于不同植物根尖細胞膜上載體的種類和數(shù)量是不同的。因此選項A、B、C正確，選項D所表述的內容不能從表中數(shù)據(jù)得出。答案：D【網(wǎng)絡建構】【主干落實】1．滲透作用發(fā)生的兩個條件：一是半透膜，二是濃度差。2．原生質層包括細胞膜、液泡膜以及兩層膜之間的細胞質。3.植物細胞發(fā)生質壁分別的緣由：①外界溶液濃度大于細胞液濃度，②原生質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)生質壁分別，動物細胞和根尖分生區(qū)細胞不發(fā)生質壁分別。5.細胞膜和其他生物膜都是選擇透過性