物质跨膜运输的实例

物质跨膜运输的实例 金太阳新课标资源网 wx.jtyjy.com 第四章 细胞的物质输入和输出 第一节 物质跨膜运输的实例 章节规划 本章和第5章的内容都属于细胞的功能。任何一个生命系统都是开放的系统，都与外界有物质的交换，即物质的输入和输出。而物质进出的大门是细胞膜，所以本章与细胞膜有重要关系。前面第2章已经介绍了细胞膜作为细胞大门在控制物质进出中发挥的作用。第1节主要通过以水和无机盐的跨膜运输为实例，说明细胞膜是选择透过性膜，为什么能实现选择透过性,功能与结构有关，于是第2节内容着重介绍细胞膜的结构。那不同的物质是如何进出细胞膜的呢,在第3节则主要探讨了物质进出细胞的不同方式。三节内容之间存在内在的联系。 本章的知识结构体系: 1、物质的跨膜运输实例 (1)分的输入和输出:质壁分离与复原的条件、现象、原理、结论 (2)无机盐等其他物质跨膜运输的特点 (3)选择透过性膜的概念 2、生物膜的流动镶嵌模型 (1)对生物膜结构的探索历程 (2)流动镶嵌模型的基本内容 3、物质跨膜运输的方式 (1)离子和小分子的跨膜运输方式:被动运输(自由扩散、协助扩散)和主动运输 (2)大分子的跨膜运输方式:细吞和胞吐 本章中所含的重要的教学价值:通过对植物细胞失水和吸水的实验，培养学生学会探究问题的一般方法和步骤;通过对生物膜的探索历程的分析，让学生体验人们认识自然世界的一般规律，人们在实验的基础上提出假说，又通过进一步的实验来修正假说，其中方法和技术的进步起关键的作用;通过数学坐标图来表达3种跨膜运输方式的一些规律和特征，培养学生对图表数据的解读能力。 本章中《物质跨膜运输的实例》可用2课时教学，1个课时结合对植物细胞失水和吸水的实验的设计分析，突出教会学生探究问题的一般方法，1个课时用完成实验并分析结论，突出实验操作的教学。《生物膜的流动镶嵌模型》可用1课时，突出生物学史的教学。《物质跨膜运输的方式》可用1课时，突出比较的方法和对坐标图表的分析。 分离开来的原生质层最外面的是细胞膜。 第1节 物质跨膜运输的实例 从容说课 本节利用一些具体例子和资料，介绍了两方面的内容: 1、水分是顺着相对含量的梯度跨膜运输的。 2、一些离子的跨膜运输并不是顺着离子相对含量的梯度来进行的，最后总结出细胞膜是选择透过性膜。实例主要突出的是水的跨膜运输方式——渗透。要让学生明确这几个问题:扩散与渗透的区别;原生质层与原生质的区别;细胞与渗透装置的共同之处(一个成熟的细胞就是一个渗透系统);半透膜与选择透过性膜的区别和联系;细胞在什么情况下吸水和失水。 本节实验是一个“探究实验”，这也是学生高中阶段第一次接触“探究实验”，要逐步第 1 页 共 13 页 金太阳新课标资源网wx.jtyjy.com 金太阳新课标资源网 wx.jtyjy.com 教会学生进行探究的基本方法和步骤。虽然实验本身很简单，关键是要引导学生如何从生活现象中发现问题，提出有价值的问题，引导学生学会如何分析问题作出假设，并根据所做的假设来设计实验，考虑实验操作的具体细节(材料、试剂的选择，操作步骤，结果预期，设计表格等)，这才是最重要的。 本节可以分2课时进行，第一课时着重介绍探究实验的一般方法和步骤，第二课时则进行实验，分析实验结果，得出结论。结合对实验的分析来介绍渗透装置和渗透作用，指出一个成熟的细胞就是一个渗透装置，最后通过本书本中的资料分析得出:(1)离子的跨膜运输并不是顺着离子相对含量的梯度来进行的;(2)细胞膜不仅仅是半透膜，还是选择透过性膜。 三维目标 1、 知识与技能 (1)说出细胞在什么情况下吸水和失水。 (2)举例说明细胞膜是选择透过性膜。 (3)熟练制作临时装片和操作显微观察。 2、过程与方法 (1)尝试从生活现象中提出问题，作出假设。 (2)学习进行探究问题的一般方法和步骤。 3、情感态度与价值观 (1)参与课堂讨论与交流。 (2)养成良好的实验习惯，如及时清洗和摆放实验用具，爱护实验卫生等。 教学重点 1、如何进行探究实验，其基本方法和一般过程。 2、渗透作用;细胞是一个渗透系统。 3、细胞膜不仅仅是半透膜，还是选择透过性膜。 教学难点 1、如何发现问题和提出问题。 2、如何设计实验过程(材料、实验用具、试剂的选择，实验结果的预测，操作的细节)。 3、细胞膜不仅仅是半透膜，还是选择透过性膜。 教具准备 1、渗透演示实验。 2、萝卜条吸水和失水的演示实验。 2、 渗透原理的多媒体演示。 课时安排 2课时 第一课时 探究细胞的吸水与失水 教学过程 [课前准备] 课前老师准备好萝卜条吸水和失水的演示实验，取三块形状大小相同的萝卜条，一块置于盛有清水的烧杯中，一块置于盛有盐水的烧杯中，一块有用培养皿盛放以作对照。此实验一般需要半小时就可以有明显的结果。 [情境创设] 今天我们开始学习第4章《细胞的物质输入和输出》，无论是从个体层次还是细胞层次来看，生命系统并不是一个孤立封闭的系统，它要不断与外界发生物质和能量的交换，包括从外界摄入物质(如我们吸入氧气、吃饭等)，同时也包括及时地把代谢产生的废物排出体第 2 页 共 13 页 金太阳新课标资源网wx.jtyjy.com 金太阳新课标资源网 wx.jtyjy.com 外(如呼出二氧化碳，排尿，出汗等)。那么这一章我们着重探讨在细胞层次上物质是如何输入和输出的。 首先我们来看这样几个生活中的例子: (1)你吃比较咸的食物时，例如腌制的咸菜、连续嗑带盐的瓜子等，你的口腔和唇的粘膜会有什么感觉,为什么, (会有干燥难受的感觉，因为口腔和唇的细胞失去水分，即水分的输出) (2)当你把白菜剁碎准备做馅时，常常要放一些盐，过一段时间后就可见有水分渗出，这些水分是从哪里来的, (菜馅细胞失去的水分，即水分的输出。 (3)蔫了的青菜叶放入清水中浸泡一段时间后，会有什么变化, (茶叶又重新变得硬挺起来了，叶面伸展，即水分的输入。) (4)老师展示课前准备好的萝卜条失水和吸水的实验，介绍实验过程，展示实验结果。问:两个烧杯中的萝卜条为什么会出现明显的不同呢, (清水中的萝卜条吸水，即水分的输入;盐水中的萝卜条失水，即水分的输出。) (5)你还能想到哪些类似的例子呢, „„ [师生互动] 1、 提出问题 教师:结合上面这些例子，特别是萝卜条吸水和失水的这个演示实验，如果深入思考的话，你可以提出什么问题,将问题写下来。 ?细胞会失水吗,(渗出的水是细胞内的水还是间隙的水) ?细胞在什么情况下会失水，什么情况下会吸水呢, ?水分是如何进出细胞的, „„ 教师:大家一起来讨论一下提的问题哪些是有价值的，值得探究的, 教师:我们要学会善于从生活中的现象中发现新的问题，提出问题。许多科学家发现也就是在平时看似习以为常的现象或者一些偶然巧合的现象中提出来的，例如牛顿就从苹果掉下来的现象中提出地球引力的问题;细菌学家弗莱明从一个长了青霉的细菌培养皿中提出青霉的分泌物是否具有抑制葡萄球菌生活的作用，从而提取出青霉素的。当然这要求我们要有敏锐的观察能力和敏捷的思维。爱因斯坦曾经说过:“提出一个问题比解决一个问题更重要。”可以说“提出问题的能力”是人们素质的一个重要组成部分，是创造发明的源泉之一。 好，提出了一个有价值的问题以后，我们如何去研究它叫综节课我主要是告诉大家探究问题的一般方法和步骤。 2、作出假设 当一个问题提出来后，首先我们要对现象进行分析，结合已有的知识(必要时还要查找一些资料)和生活经验，对提出的问题作出一个尝试性的回答。我们叫“作出假设”。 比如我们研究“细胞在什么情况下会失水，什么情况下会吸水呢”，综合分析以上几个例子——嗑瓜子引起口干，菜馅渗出水，还有盐水中的萝卜条失水，它们的共同点是细胞外有一定的盐分，所以可以推理“是不是当细胞外界溶液的浓度过大或者说大于细胞内的浓度时，细胞会失水呢,反之如果细胞外溶液低于细胞内溶液的浓度时细胞则会吸水”，作出了一个假设。 那作出的假设正确与否呢,就需要通过实验来验证，那么接下来我们就要设计一个实验，创造我们假设中所提出的条件，来检测细胞是否发生失水或吸水。 3、设计实验 第 3 页 共 13 页 金太阳新课标资源网wx.jtyjy.com 金太阳新课标资源网 wx.jtyjy.com 教师:那这个实验的设计上我们需要考虑哪些细节呢, 首先我们要考虑“选择怎样的细胞材料来进行实验”，脱开书本，假如你是第一次碰到这样的问题，你会考虑选择怎样的材材料呢, (树叶;菜叶;血细胞;花瓣。) „„ 教师:大家可以打开思维来想，刚才你们提的材料很好，都可以用来尝试，或许这些材料都能成功，但也可能一些材料不能助你成功。同时你们也想一想这个实验要用哪些工具，你如保判断细胞失水了还是没有失水, 学生用显微镜观察 教师:很好，当你选用了显微镜以后，你的选材就应注意要尽可能选容易做成装片的，在显微镜下容易到的(如细胞比较大，或细胞有颜色等，如果没有颜色，能不能染色,染色要注意什么)。比如洋葱表皮细胞有紫色，也很好撕取做成装片，就可以考虑，那大家还能不能想到其他什么好材料呢, (水绵，水绵是绿色的，水绵是单层细胞。) 那葫芦藓也可以，它的叶是一层细胞的。 美人蕉的花瓣表皮细胞中液泡颜色呈现红色。 紫鸭跖草表皮容易撕取，紫色液泡大而明显,很容易找到。 „„ 教师:大家的思路开始打开了，想得很好，那究竟这些材料好不好，大家也可以做为一个课题来研究，多选几种材料都试试，进行比较。 好，那接下来我们还要考虑选用怎样的试剂好呢, (盐水。) 教师:还有没有其他的呢, (糖水;醋酸;海水„„。) 教师:想得很好，这里我们同样也考虑这些问题，我们选的试剂会不会对细胞有伤害,能否保证细胞是活的,如醋酸就可能对细胞产生伤害;试剂的浓度我们最好是能控制的，海水的浓度我们不了控制。还有试剂是容易获得的。所以这里大家提的盐水和糖水是比较好的。 材料、用具、试剂都选好了，接下来我们要考虑整个实验具体的操作步骤该如何。是先把洋葱泡在盐水中，10分钟后取出做成装片，显微镜下检测;还是先做好装片，再想办法往里加人试剂呢, (先做装片再加试剂好，这样可以在显微镜下监控细胞失水的变化过程。) 教师:很好，现在我们还有一个重要的问题，那就是要预期一下实验结果，加了高浓度糖水后细胞会发生怎样的变化呢, (细胞会缩小。) 教师:对，细胞液中的水分流失，使细胞壁和原生质层都出现一定程度的收缩。由于原生质层(包括细胞膜、液泡膜和这两层膜之间的细胞质。注意:原生质层和原生质两个概第 4 页 共 13 页 金太阳新课标资源网wx.jtyjy.com 金太阳新课标资源网 wx.jtyjy.com 念是不同的，原生质则指细胞内的生命物质，整个动物细胞都是一团原生质，而植物细胞除细胞壁外的其他所有物质是一团原生质)比细胞壁的伸缩性大，当细胞不断失水时，原生质就会与细胞壁分离开来，也就发生质壁分离。所以观察到质壁分离可以作为细胞失水的表现。 预测了实验结果后，我们可以设计一个表格来记录实验结果，这个实验中的表格就较简单了。 中央液泡的大小 原生质层的位置 细胞大小 0(3g/mL蔗糖溶液 清水 4、 开展实验 好，当所有这些实验细节都考虑清楚后，我们就可以开始实验了，下节课我们就到实验 室完成这个探究实验。 5、 记录结果 6、 分析结果，得出结论 做完实验后，我们要结实验结果进行分析，实验结果是否与预期相吻合,是否支持了我 们最初的假设, 当实验结果与预期不符时，我们要多考虑，也不要急于认定假设不成立，要考虑会期会 是因为实验操作的不正确导致不能达到预期结果的,会不会有什么干扰因素呢, 例如这个实验中，如果开始使用了0.8g/ml的蔗糖溶液，很快就观察到了质壁分离， 但后来加清水怎么也不能使细胞发生质壁分离复原，能否断定当外界浓度低的时候细胞 不能吸水呢, (不能) 老师:那为什么会出现与预期不符的结果呢,就要多思考了，有没有谁能想到呢, (会不会因为蔗糖浓度过高了，导致细胞失水过快而死亡了。) 老师:很好，回答的很正确。所以无论实验成功也好，失败也好，都要认真分析。 如果确实找不到实验设计上的原因也找不到实验打操作上的原因，始终也未能得预 期的结果，这就要认定假设是错的了。这时又要重新回头做新的假设，然后设计别的实 验了。失败不要紧，很多伟大的发现都不可能一次就成功的，都是要经过多次，有的甚 至千百次的失败后才成功的，失败是成功之母嘛。 <教师精进> 进行科学探究的方式是多种多样的。一般来说，其基本过程具有六个要素:提出科 学问题;进行猜想和假设;制定，设计实验;观察与实验，获取事实与证据;检验 与评价;表达与交流。某些探究过程只包含其中的几个要素，而且也不一定按上面呈现 的顺序进行。我们进行科学探究是领悟科学探究的思想，培养自己进行科学探究所需要 的能力，增进对科学探究方法与过程的理解。科学探究能力是通过完成部分探究活动和 完整的探究活动而形成和发展的。 [评价反馈] 1、 精选练习 (1)酵母菌培养基中，常含有一定浓度的葡萄糖，但当葡萄糖浓度过高时，反而 抵制了微生物的生长，原因是。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。( ) A、 改变了酵母菌的PH B、 碳源太丰富 C、 细胞失水影响其生活 D、 葡萄糖不是酵母菌的原料 (2)当把紫色的洋葱鳞片叶的表皮置于质量浓度为0.3g/ml 的蔗糖溶液中后，原生第 5 页 共 13 页 金太阳新课标资源网wx.jtyjy.com 金太阳新课标资源网 wx.jtyjy.com 质层和细胞壁之间将„„„„„„„„..( ) A、 紧紧靠在一起 B、 充满细胞液 C、 充满蔗糖溶液 D、 充清水 答案:(1)C (2)C [课堂小结] 我们这节课就到这里，主要是告诉大家探究的一般方法和基本的步骤:提出问题?作出假设?设计实验?开展实验?记录结果?分析结果?，得出结论?表达与交流。下节课我们就到实验室来完成这个实验。 [布置作业] 课后完善本实验的设计，理顺操作步骤，预期实验结果并思考: 1、假如细胞壁相当于一层半透膜，实验结果会有什么不同, 2、如果没有细胞壁，实验结果会有什么不同, [课后拓展] 请根据下述条件设计一个实验，鉴别两种不同浓度的蔗糖溶液，写出实验步骤并分析结果:一瓶10%的蔗糖溶液、一瓶30%的蔗糖溶液、250mL烧杯1只、半透膜制成的透析袋子只、有刻度玻璃管1支、细线1根、支架1个。 提示;此题主要考查设计实验的能力。设计实验的目的(提出问题):鉴别两种不同浓度的蔗糖溶液。设计实验依据的原理:渗透作用原理。实验材料和用品的选择:制作一个渗透装置和进行渗透作用测量的材料、用品。合理安排实验步骤参见下面的答案。对实验结果的预测和分析参见下面答案。得出科学的结论:明确实验目的?实验依据的原理?实验材料和用品的选择?合理安排实验的步骤?对实验结果的预测和分析?得出科学的结论，这是设计实验的基本思路和程序。 1、 实验步骤 (1)将一瓶中的蔗糖溶液倒入烧杯中。 (2)将另一瓶中的蔗糖溶液装满透析袋，将刻度玻璃管插入袋内溶液中，用线将袋口和玻璃管扎紧。 (3) 插有刻度玻璃管的透析袋放入盛有溶液的烧杯中，垂直固定于支架上，记录刻度 玻璃管液面刻度。 (4) 段时间后，观察玻璃管液面刻度，确定液面是升还是降。 1、结果分析 如液面升高，则透析袋中的溶液是0.3g/ml的蔗糖溶液。反之，可推测透析袋中是0.1g/ml的蔗糖溶液。烧杯中的溶液为0.3g/ml的蔗糖溶液。 板书设计 第四章 细胞的物质输入和输出 第一节 物质跨膜运输的实例 一、提出问题 二、作出假设 (1)材料的选择 (2)实验用具的选择 (3)试剂的选择 探究的一 三、设计实验 (4)实验操作步骤 般步骤 (5)预期结果，设计记录表格 第 6 页 共 13 页 金太阳新课标资源网wx.jtyjy.com 金太阳新课标资源网 wx.jtyjy.com 四、开展实验 五、记录结果 六、分析结果，的出结论 七、表达与交流 第二课时 水分及其他物质的跨膜运输 教学过程 [课前准备] 老师准备——渗透作用的演示实验:剪取一块平整、无裂痕的的羊皮纸(或赛璐珞膜，俗称透明纸或玻璃纸，也可以选用动物的膀胱膜、肠衣，蛋壳内膜等材料)作为半透膜，包在长颈漏斗的口上，用橡皮筋扎紧，然后在漏斗颈上套一段乳胶管(约3~4cm长)，将漏斗口朝下平放在桌面上，用吸管吸取加有红墨水的蔗糖溶液，注满漏斗。取一支0.5ml的移液管，插在乳胶管的另一端并且与漏斗颈相接。将乳胶管的两端用线扎紧。安装完毕，将漏斗移入盛有清水的烧杯中，并且用铁架台固定如图 实验开始时，选一块色彩鲜艳的纸条贴在移液管上，标明这时的液面位置。几分钟以后，便能够看到明显的实验效果。注意，移液管不能太细。否则液面上升太快。 学生准备——预习实验并写下详细实验，复习显微镜的使用方法。 [情景创设] 在上一节课中，我们学习了进行探究实验的一般方法和基本步骤，并且一起分析了“细胞在什么情况下会失水，什么情况下会吸水”的实验设计，那今天我们就来动手做这个探究实验，看我们的假设是否正确。 [师生互动] 1、 学生实验，教师指导 大家课前已经做好了预习，实验器材已经发到大家的桌面上了，下面可以开始动手实验了。注意以下几点: i. 加蔗糖溶液时不要污染了显微镜。 ii. 如果你从盖玻片左侧加蔗糖溶液，接下来加清水时应从右侧加入。 iii. 如实记录实验结果，并完成实验评价表(见评价方案)。 iv. 实验时间为25分钟，实验结束后要清洗和整理好实验用具。 学生进行实验，老师旁边指导，将实验效果特别好的装片拿到教师显微镜下并通过显微投影放到大屏幕上展示出来。 2、 实验结果，得出结论 下面我们看一组同学的实验结果记录，它能否证明我们最初的假设是正确的呢, 中央液泡的大小 原生质层的位置 细胞大小 0.3g/ml蔗糖溶液 变小 脱离细胞壁 基本不变 第 7 页 共 13 页 金太阳新课标资源网wx.jtyjy.com 金太阳新课标资源网 wx.jtyjy.com 清水 逐渐恢复原来的大小 逐渐恢复原来的位置 基本不变 (可以，很明显细胞在0.3g/ml蔗糖溶液下因水发生了质壁分离，而在清水中因吸水发生了质壁分离的复原。) 教师:大家想想，假如没有细胞壁，实验结果会有什么不同，你会联系到之前我们讲的一个什么实验, (细胞会发生破裂，就像之前学的用哺乳动物的红细胞制备细胞膜的实验，红细胞因没有细胞壁，吸水以后会发生破裂。) 教师:很好，其实动物细胞也会发生失水和吸水。下面我们看看水分进出哺乳动物红细胞的图片: 那为什么细胞在高浓度的溶液中就会失水呢,原理是什么呢,我们接下来看下面的演示实验。 3、渗透作用 演示“渗透作用实验”——介绍实验装置，指导观察实验结果: 在这个装置中(图见[课前准备])，(1)倒置漏斗内的是蔗糖溶液(为了便于观察，可加入 )漏斗口上扎的是玻璃纸(或肠系膜，或蛋壳膜，或鱼少量红墨水)，烧杯中的是清水。(2 鳔)，它的特点是一些小分子如水分子可以自由通过，而大分子如蔗糖分子则不能通过，我们把它叫半透膜。(3)实验之处，漏斗内液面位置我们用一个标志环标示出来了。 大家看现在液面发生了什么变化,为什么会发生这种变化呢, 通过多媒体动画演示突破难点: (1) 蔗糖分子不能自由通过半透膜而水分子可以。(2)两侧的水分子都在运动。(3) 由于下侧(烧杯内)的水分子数量多(相对浓度大)，所以由下侧进入上侧(漏 斗内)的水分子比由上侧进入下侧的水分子多。(4)整体表现为水分子由烧杯 通过半透膜进入了漏斗。 这种水分子透过半透膜的运动叫渗透作用。这个装置叫渗透装置。 大家总结一下，渗透作用的发生必需的条件有哪些, 引导学生回答:(1)要有半透膜;(2)半透膜两侧的溶液浓度不同。 那漏斗内的液面一直升高吗, (不会，当两侧水分子的数量同时达到一种动态的平衡时，漏斗内液面不再上升。) 第 8 页 共 13 页 金太阳新课标资源网wx.jtyjy.com 金太阳新课标资源网 wx.jtyjy.com 教师:我们再回到细胞的失水与吸水，那一个细胞相当于一个渗透系统吗,它具备渗透作用的发生必须的条件吗, 从图中可以看出原生质层相当于半透膜，一些分子可以自由通过，一些分子不能自由通过，但由于原生质是具有生命活性的物质，它与物理意义的半透膜(如玻璃纸也是半透膜)是有区别的。下面我们看看物质跨膜运输的其他实例。 4、半透膜与选择透过性膜 学生阅读课本，并进行讨论: (1) 水稻培养液里的Ca2+和MG2+浓度为什么会增高,说明什么, (水稻吸收水分和其他离子多，而吸收Ca2+和MG2+较少。) (2) 不同作物对无机盐的吸收有差异吗, (有明显差异，水稻吸收大量的Si4+而番茄几乎不吸收.番茄吸收Ca2+和MG2+较多. ) (3)水分子跨膜运输是顺相对含量梯度的,其他物质也是这样的吗? (不是的,比如水稻吸收Si4+,这是根据生物生命活动的需要.) (4)细胞对物质的吸收有选择吗?如果有,这种选择有普遍性吗? (是有选择性的,因为不同生物吸收的离子的量是各不相同;这种选择也是普遍性的,如不同微生物对不同矿物的吸收表现出较大的差异.) 教师:所以,细胞膜并不是单纯物理意义的半透膜,它是有生理活性的,能对一些物质进行选择性通过,这叫选择透过性膜。 [教师精讲] 典型的渗透装置必须具备两个条件:一是具有半透膜;二是半透膜两侧的溶液具有浓度差。细胞主要通过渗透作用从外界吸收水分，当水分进入细胞时，人必须通过细胞壁和原生质层，细胞壁是全透性的，原生质层由于细胞膜和液泡膜是选择透过性膜，因此可以看作一层选择透过性膜。这里，往往造成概念错误，把选择透过性膜当作半透膜。事实上，两者之间是有区别的。 渗透作用原先是一种物理和化学现象。化学中的半透膜是指只允许某种混合物中的一些物质透过，而不容许另外一些物质透过的薄膜，如膀胱膜、动植物细胞的细胞膜;物理中的半透膜是指只允许某种混合物(溶液、混合气体)中的一些物质透过，而不允许另一些物质透过的搏膜，例如动物的膀胱、动植物细胞膜;生物上的半透膜是指只让溶剂分子透过而不让溶质分子透过的薄膜、如膀胱膜等。从上述概念中可以看出，半透膜是指只允许某些分子(或离子)透过而不让别的分子(或离子)透过的膜。植物生理学中通过杜南氏平衡不消耗能量使某种离子在细胞内累积的现象是用半透膜理论来解释的。由于植物细胞的质膜是一个半透膜，细胞内含有一些大分子带电化合物(如蛋白质)，这些蛋白质带负电而又不能向细胞外扩散，但它可与一些阳离子形成盐(如K+)，当把这种细胞放于KCL溶液中，如果细胞内没有Cl-,则Cl-进入细胞内，同时K+也跟着进入细胞内以保持细胞内外一定的电位差，最后达平衡时细胞内的K+远远高于细胞外。细胞膜选择透性是由于膜上具有一些吸收与运输物质的载体。一般认为这种载体是蛋白质大分子，它有专门运送物质的功能。因不同植物细胞膜含有不同类型的载体，同一细胞膜上对不同物质的载体性质不同，数量也不同，甚至对同一种盐类的阳离子与阴离子的透过酶也不同，因而表现了细胞膜的高度选择性。细胞通过选择透性膜吸收物质时需要消耗能量，故称为主动吸收。细胞死亡时膜便失去选择透过性，成为全透性。由此可见半透性膜与选择透性膜是两个明显不同的概念。 [评价反馈] 1、实验过程性评价 实验名称 探究植物细胞在什么情况下失水和吸水 姓名 评价项目 自评 小组互评 老师评价 第 9 页 共 13 页 金太阳新课标资源网wx.jtyjy.com 金太阳新课标资源网 wx.jtyjy.com 1、能熟练制作洋葱表皮临时装片 2、能熟练正确操作显微镜 3、整个实验进程有序紧凑 4、实验效果明显 说明:评价采用“A、B、C、D”四个等级 2、 精选练习 (1)放在0.3g/ml的蔗糖溶液中，会发生质壁分离的细胞是„„„„..( ) A、人的口腔上皮细胞 B、干种子细胞 C、洋葱根尖分生区细胞 D、洋葱表皮细胞 (2)、甜菜块根细胞的液泡中有花清素，使块根为红色。将块根切成小块放在蒸馏水中，水无明显的颜色变化。但用盐酸处理这些块根后，则能使溶液变红。这是因为„„„„( ) A、 细胞壁被盐酸破坏 B、 盐酸破坏了细胞膜的选择透过性 C、 盐酸破坏了原生质层的选择透过性 D、 花青素不溶于水而溶于盐酸 (3)当把紫色的洋葱鳞片叶的表皮置于质量浓度为0.3g/ml的蔗糖溶液中后，原生质层和细胞壁之间 将„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„.( ) A.紧紧靠在一起 B.充满细胞液 C.充满蔗糖溶液 D.充满清水 (4)图4-1-7中,a、b、c表示某植物体的三个相邻的细胞，它们的细胞液浓度为a>b>c,它们之间的水分渗透方向应是„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ ( ) (5)将洋葱表皮浸泡在7%的尿素溶液中,表皮细胞发生质壁分离,随后又自发地发生质壁分离复原,你能解释其原因吗? (6)将洋葱表皮细胞放入一定浓度的硝酸钾溶液中,其细胞便发生质壁分离,不久这些细胞又逐渐发生质壁分离复原,你能解释其原因吗? 参考答案: 没有形成大的中央(1)D(动物细胞没有细胞壁不能发生质壁分离干种子和根尖分生区细胞(液泡)主要以吸胀方式吸水) (2)C(盐酸破坏了原生质层,选择性功能丧失,液泡中的花青素渗出。B选项不全面) (1) C(细胞壁是全通透的) (2) C(根据水分由浓度低的溶液向浓度高的溶液渗透的原理来判断) (3) 因为尿素通过细胞膜的方式是自由扩散，即尿素可在不需要载体、不需要能量 的情况下，完全依靠膜两侧的尿素分子的浓度差过膜移动，所以，在洋葱表皮细胞 失水而发生质壁分离复原现象。 (4) 当硝酸钾溶液的浓度大于洋葱表皮细胞的细胞液浓度时，细胞液中的水分会更 多地想细胞外移动，表现为细胞失水，从而发生质壁分离现象:而后，由于植物细第 10 页 共 13 页 金太阳新课标资源网 wx.jtyjy.com 金太阳新课标资源网 wx.jtyjy.com 胞可主动运输硝酸根离子和钾离子，使这两种离子进入细胞，结果导致硝酸钾溶液 的浓度降低，细胞液浓度升高，当细胞液的浓度大于硝酸钾溶液的浓度时，植物细 胞会吸水，从而表现出质壁分离复原的现象。 [课堂小结] 本节课我们通过实验探究了植物细胞在什么情况会吸水，并且学习了其失水和吸水 的原理是渗透作用。细胞膜是一种半透膜，一些小分子可以自由通过，一些分子则不能 自由通过，但细胞膜又不是纯物理意义的半透膜，它是有生理活性的，能对一些离子和 小分子进行选择性通过。所以细胞膜更是一种选择透过性膜。 [布置作业] 课后探讨课本上的“P与社会的联系”中的问题。 64 [课后拓展] 质壁分离法测定细胞的渗透势实验方法 实验原理 将植物组织置于对其无毒害的一系列不同浓度的溶液里处理一定时间，然后镜检发生质壁分离的细胞数，通常把视野中有50%的细胞发生质壁分离时定为初始质壁分离，细胞初始质壁分离时压力势为零，因而可把引起细胞初始质壁分离的外界溶液称之为等渗溶液，其溶液具有的渗透势即为细胞的渗透势。由于很难正好找到引起50%细胞发生质壁分离的浓度。因此通常用插值法求得等渗溶液浓度，代人公式即可计算渗透势。 器材与试剂 器材:显微镜，载玻片，盖玻片，镊子，刀片，培养皿(或具塞试管)，记号笔，滴管。 试剂:蔗糖。 方法与步骤 (1) 配制质量浓度为0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7mol/L蔗糖溶液，放于6个试 剂瓶中，必要时配制溶液浓度可相差?0.05mol。 (2) 取6套干净清洁的小培养皿，用记号笔编号，将配制好的不同浓度的蔗糖溶液 按顺序倒入各个培养皿中使之成一薄层，盖好培养皿盖。 (3) 将带有色素的植物组织或叶片(可选用有色素的洋葱鳞片的外表皮，紫鸭 草， 蚕豆，小麦，玉米等叶的表皮)撕取表皮分别迅速投入各种浓度的蔗糖溶液中，每 个培养皿中放3块左右材料，使其完全 没， 泡20~40分钟。 (4) 到时间后，取出表皮，放在载波片上，滴一滴相同浓度的蔗糖，盖上盖玻片， 在显微镜下观察质壁分离的细胞数和细胞总数，找出引起50%细胞发生质壁分离的 外界溶液浓度，即为细胞渗透浓度值。 板书设计 第二课时 水分及其他物质的跨膜运输 一、 渗透作用:水分子是顺着水分子的相对含量的梯度跨膜运输的 两个条件:1、要有半透膜 2、半透膜两侧的溶液浓度不同 1、细胞壁:全透性、壁上有小孔洞 细胞膜 2、原生质层 液泡膜 具有半透膜的特点 成熟细胞发生 介于两膜间的细胞质 渗透作用的条件 3、细胞液具有一定的浓度(溶解多种物质) 原生质层——细胞液与原生质层外的溶液有浓度差 二、 离子的跨膜运输并不是顺着离子相对含量的梯度来进行的 第 11 页 共 13 页 金太阳新课标资源网 wx.jtyjy.com 金太阳新课标资源网 wx.jtyjy.com 细胞膜是一种选择透过性膜 习题详解 一、 练习(课本P64) (一) 基础题 1、?(此题考查对生物膜系统的理解，生物膜系统中各种膜的成分和结构很相似，也都是选择透过性膜) 2、?(此题考察对渗透作用的应用，水分子是通过渗透作用进出细胞的，渗透作用中水分子的运输方向取决于膜两侧的浓度差) 3、×(此题考查对选择透过性膜的理解，并不是所有的小分子都能通过细胞膜;另一些大分子物质可以有选择地通过细胞膜，另一些大分子还可以以胞吞和胞吐的方式通过细胞膜) (二) 拓展题 农业生产上的轮作正是针对不同作物根系对矿物质元素的选择性吸收而采取的生产措施。如果长期在同一块田里种植同种作物，地力就会下降(俗称伤地)，即某些元素因被植物吸收过多而含量下降，这样就会影响往后种植的作物的产量。(此题考查细胞膜对矿质离子的选择透过性吸收在实际生产中的应用) 二、 问题探讨(课本P60) 1、 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从长颈漏斗 渗出的水分子数量，使得管内液面升高。 2、 不会。因纱布的孔隙很大，蔗糖分子也可以自由通过。 3、 液面不会上升。单位时间内透过玻璃纸进入长颈漏斗的水分子数量等于渗 出的水分子数量。 三、 思考与讨论(课本P61) 1、 血红蛋白不能通过细胞膜。 2、 红细胞膜相当于半透膜。 3、 当外界溶液的浓度低于红细胞内部的浓度时，红细胞一般会因持续吸水而 胀破。 4、 红细胞吸水或失水的多少主要取决于红细胞内外浓度的差值。一般情况 下，差值较大时吸水或失水较多。 四、 与生活的联系(课本P61) 会感到口腔黏膜比较干。因为吃过盐的食物，口腔细胞失水过多。 五、 与社会的联系(课本P64) 不能过于高浓度饮料的解渴作用，因为过高浓度的饮料反而会导致细胞失水。 六、 本节聚焦(课本P60) 1、 细胞在外界浓度高于细胞内液体浓度时会失水，反之则细胞吸水。 2、 植物细胞的质壁分离与复原说明了细胞的失水和吸水现象。 3、 因为细胞膜可以让水分子自由通过，一些离子和小分子也可以通过。而细 胞不需要的小分子，离子和大分子则不能通过。 渗透原理的应用 (1)、食品加工防腐处理的应用 食醋中的醋酸分子是活细胞不需要的小分子物质，蔗糖是活细胞需要的大分子物质， 第 12 页 共 13 页 金太阳新课标资源网 wx.jtyjy.com 金太阳新课标资源网 wx.jtyjy.com 用食醋和蔗糖可将新鲜的大蒜腌制成醋蒜，其原因是„„„„„( ) A、 醋酸和蔗糖分子均能被活细胞选择吸收 B、 因腌制时间过久，两种物质慢慢进入了活细胞 C、 醋酸将活细胞杀死后，使细胞膜失去了选择性 D、 两种物质通过细胞壁，附着在细胞膜的外表面 解析:这是一个细胞膜选择透过性，渗透作用原理在生活中应用的实例。蔗糖 是不能通过细胞膜进入细胞内的，加之蔗糖溶液会使细胞发生渗透作用而失 水，从而杀灭细菌，保存食物。加醋的目的是尽快杀死蒜细胞，细胞被杀死后 ，细胞膜失去了选择透过性，各种物质能尽快进入细胞内，这样腌制的味道和 颜色便产生了。 答案:C (2)作物水肥管理方面的应用 家庭养花，如施肥过多，会引起花卉萎 的原因是土壤溶液浓度大于花卉细胞 的细胞液浓度，从而导致细胞发生渗透失水，引起萎 ，因此，只要把土壤溶 液浓度降低(如浇灌清水等)，即可补救。 答案:D 第 13 页 共 13 页 金太阳新课标资源网 wx.jtyjy.com