《第二单元课时4物质跨膜运输的实例和方式》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第二单元课时4物质跨膜运输的实例和方式（15页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、课时4物质跨膜运输的实例和方式见自学听讲P38学科素养课程标准学习指导1.生命观念:结构决定功能,植物细胞的原生质层相当于一层半透膜,细胞液具有一定的渗透压,因此能进行渗透吸水;根据生物膜的选择性,反推不同生物膜上载体的种类和数量存在差异。2.科学思维:归纳与概括,根据植物对水及不同无机盐离子吸收情况的差异,总结出细胞膜对物质吸收有选择性的特点及具体含义,根据不同物质跨膜运输的方式,总结物质跨膜运输方式的类型及其特点;演绎与推理,依据不同物质跨膜运输方式的条件,推测影响各种运输方式的环境因素,并能做出合理解释。3.科学探究:通过观察植物细胞吸水和失水的实验,掌握与植物细胞质壁分离及复原有关的拓
2、展应用的实验设计方法及自身对照的应用;设计科学、合理的实验探究某种物质的跨膜运输方式。4.社会责任:根据渗透作用发生的条件能够指导农业生产中如何进行合理灌溉、合理施肥、能够解释植物“烧苗”现象等。1.阐明渗透作用的发生条件和机理。2.举例说明动物细胞的渗透作用。3.进行关于植物细胞吸水和失水的实验设计和操作,分析植物细胞的吸水和失水。4.说出物质跨膜运输的其他实例,概述选择透过性膜的含义。5.举例说明物质跨膜运输方式的类型和特点,说出主动运输与被动运输的异同。6.简述主动运输对细胞生活的意义。1.结合渗透装置分析渗透作用发生的条件、渗透平衡时水分吸收的阻力。2.类比动植物细胞结构与渗透装置,列
3、举包括观察质壁分离与复原等多种验证植物细胞渗透吸水和失水的方法,理解动植物细胞吸水和失水的原理。3.比较不同跨膜运输方式的特点,结合示意图、曲线图等进一步分析、理解。物质跨膜运输的实例1.渗透作用的条件(1)有一层半透膜。(2)膜两侧溶液具有浓度差。2.动物细胞的吸水和失水(1)(2)细胞吸水或失水的多少取决于细胞膜两侧溶液中水的相对含量的差值。3.植物细胞的吸水和失水(1)(2)现象4.与渗透作用模型对比分析成熟植物细胞是一个渗透系统渗透作用模型植物细胞与外界溶液形成的渗透系统图解原理水分子通过半透膜的扩散作用细胞液通过原生质层与外界溶液之间发生渗透作用水扩散的方向低浓度溶液高浓度溶液5.质
4、壁分离的原因外因:外界溶液浓度细胞液浓度。内因:原生质层相当于一层半透膜,细胞壁的伸缩性小于原生质层。宏观表现:坚挺萎蔫,渗透失水。微观表现:液泡由大到小,细胞液颜色由浅至深;原生质层与细胞壁分离。物质跨膜运输的方式1.物质出入细胞方式的比较比较项目离子和小分子物质大分子和颗粒性物质被动运输主动运输胞吞胞吐自由扩散协助扩散运输方向高浓度低浓度高浓度低浓度低浓度高浓度细胞外细胞内细胞内细胞外运输动力浓度差浓度差能量(ATP)能量(ATP)能量(ATP)物质出入细胞的实例水、CO2、甘油、脂肪酸、乙醇、苯、尿素等红细胞吸收葡萄糖等K+、Na+等离子,小肠上皮细胞吸收氨基酸、葡萄糖等白细胞吞噬病菌、
5、变形虫吞食食物颗粒等各种分泌蛋白,如抗体、蛋白质类激素等2.影响跨膜运输的因素(1)物质浓度差(在一定的浓度范围内)(2)氧气浓度(3)温度1.渗透装置易错点辨析(1)混淆半透膜和选择透过性膜区别:半透膜是无生命的物理性膜,是指某些物质可以透过而另一些物质不能透过的多孔性薄膜,物质能否通过取决于分子的大小;选择透过性膜是具有生命的生物膜,载体的存在决定了其对不同物质是否吸收的选择性。共性:都允许水分子自由通过,而不允许大分子物质通过。(2)误认为渗透系统中的溶液浓度是指质量浓度渗透系统的溶液浓度是指物质的量浓度而非质量浓度,实质是指渗透压,如10%葡萄糖溶液和10%蔗糖溶液的质量浓度相等,但1
6、0%蔗糖溶液的渗透压小,故通过半透膜由蔗糖溶液向葡萄糖溶液移动的水分子数多。(3)误认为达到渗透平衡后不再有水分子移动发生渗透平衡只意味着半透膜两侧水分子移动达到平衡状态,而不能看作没有水分子移动也不能看作两侧溶液浓度相等。2.质壁分离及复原实验易错警示(1)不是所有植物细胞都适合作“观察质壁分离及复原”实验的材料的,用活的、成熟的植物细胞作材料才容易观察到质壁分离和复原现象。(2)植物细胞壁具有伸缩性植物细胞发生质壁分离的外因:细胞外溶液浓度细胞液浓度。内因:原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性。植物细胞的细胞壁不是没有伸缩性,只是很小,当植物细胞少量失水,原生质层体积略微缩小细胞壁可同步收缩
7、时,植物细胞不会出现质壁分离,当植物细胞大量失水,原生质层体积明显缩小细胞壁不能同步收缩时,才出现质壁分离。(3)并非所有溶液都能使植物细胞发生质壁分离及复原处于溶质不能透过膜的溶液(如0.3 g/mL的蔗糖溶液)中的植物细胞只会发生质壁分离,而不能自动复原;处于溶质可透过膜的溶液(如KNO3溶液、甘油等)中的植物细胞可发生质壁分离后自动复原;在高浓度溶液(如0.5 g/mL的蔗糖溶液)中植物细胞可发生质壁分离,但因细胞过度失水死亡不能发生质壁分离复原。(4)液泡中不含色素也可用作观察质壁分离和复原实验的材料要观察到质壁分离,要求细胞液与原生质层之间存在明显的颜色差,细胞液含有色素,如紫色洋葱
8、鳞片叶外表皮细胞液泡中含紫色色素呈紫色,原生质层无色,是很好的实验材料;黑藻叶肉细胞的原生质层因含叶绿体而呈绿色,液泡无色,也可用于实验现象的观察。即使不含叶绿体、液泡中不含色素的植物细胞,若用有颜色的外界溶液诱导发生质壁分离,可通过观察有色的细胞外溶液和无色的液泡体积或原生质层体积的变化观察质壁分离和复原。(5)质壁分离后在细胞壁和细胞膜之间的是浓度降低了的外界溶液,这是由于细胞壁是全透性的且有水分子从原生质层渗出来。3.有关物质出入细胞的易错点(1)自由扩散和协助扩散都是顺浓度跨膜运输,协助扩散和主动运输都需借助载体蛋白完成物质跨膜运输,主动运输和胞吞、胞吐都需要消耗能量;运输速率与O2浓
9、度无关的运输方式有自由扩散和协助扩散。(2)水分子的跨膜运输除了自由扩散这一方式外,还与水通道蛋白有关。(3)从高浓度到低浓度的运输方式除自由扩散外还有协助扩散。(4)同一种物质可能以不同方式跨膜运输;有些载体蛋白具有物质转运和ATP水解酶活性双重功能;载体蛋白可随细胞所处环境条件的变化而改变其转运物质的方向。见自学听讲P39水和无机盐的跨膜运输1.渗透作用(1)水分子或其他溶剂分子通过半透膜从低浓度往高浓度的扩散。(2)发生条件:膜的两侧具有浓度差。(3)常见渗透装置图形分析渗透装置中,吸水的动力来自半透膜两侧溶液的渗透压差,渗透压是溶液中溶质微粒对水的吸引力,蔗糖溶液的渗透压大于清水,故蔗
10、糖溶液吸水,液面上升,其微观实质是:单位时间内由清水蔗糖溶液的水分子数目多于由蔗糖溶液清水的水分子数目。达到渗透平衡后,半透膜两侧的溶液浓度差虽仍然存在,但液面高度差(h)形成的压强,会阻止蔗糖溶液继续吸水。2.质壁分离与复原实验(1)原理:利用渗透装置。(2)选材:活的成熟的植物细胞,最好用液泡中有色素的细胞(洋葱鳞片叶外表皮细胞)或含有叶绿体的细胞(如黑藻、水绵)。(3)实验的操作过程和观察指标3.无机盐的跨膜运输准备好含有Ca2+、Mg2+、SiO44-的一定量培养液两等份,再将水稻和番茄分别放在上述培养液中培养。一段时间后,两种培养液中离子浓度的变化如下图所示。(1)培养一段时间后,培
11、养水稻、番茄的培养液中Ca2+、Mg2+、SiO44-三种离子的数量都下降。(2)比较培养水稻的培养液,Ca2+、Mg2+、SiO44-三种离子的变化程度并不相同,其主要原因是水稻对这三种离子的需求不同,所含的相应载体数目不同;比较培养水稻和番茄的培养液,同一种离子的变化程度也明显不同,其主要原因是两种植物对同种离子的需求不同,所含的相应载体数目不同;该实验较好地体现了离子跨膜运输具有选择透过性的特点。(3)实验中,若适当提高番茄培养环境的湿度,可以使番茄培养液中Mg2+浓度在较短时间内达到图中效果。植物对水的吸收和对无机盐的吸收是两个相对独立的过程,提高环境湿度后蒸腾作用减弱,但不影响对Mg
12、2+的吸收。(4)当植物对水的吸收的相对速率大于对某离子的吸收相对速率时,实验后该离子浓度会升高(不是离子数量增加),反之则降低。1.溶剂渗透方向的判断:若半透膜两侧是同种溶液,根据质量浓度或物质的量浓度判定;若半透膜两侧是不同的溶液,物质的量浓度才能体现溶质或溶剂分子数的多少,如半透膜两侧为质量分数相同的葡萄糖溶液和蔗糖溶液,则葡萄糖溶液一侧单位体积中葡萄糖分子数多,水分子由蔗糖一侧通过半透膜向葡萄糖溶液一侧扩散。2.渗透扩散,扩散是指物质(包括溶质和溶剂)从浓度高处自发向浓度低处转移的过程,与半透膜的存在与否无关;而渗透是一种特殊的扩散,一是要有溶剂分子,二要存在半透膜和浓度差。3.溶液浓
13、度的判断:若渗透平衡后,半透膜两侧液面仍存在液面高度差,则半透膜两侧溶液就存在浓度差,液面差越大,浓度差就越大,且液面高的一侧溶液浓度高。例1将某种植物的成熟细胞放入一定浓度的物质A溶液中,发现其原生质体(即植物细胞中细胞壁以内的部分)的体积变化趋势如图所示。下列叙述正确的是()。A.04 h内物质A没有通过细胞膜进入细胞内B.01 h内细胞体积与原生质体体积的变化量相等C.23 h内物质A溶液的渗透压小于细胞液的渗透压D.01 h内液泡中液体的渗透压大于细胞质基质的渗透压 解析由图可知,原生质体的相对体积先下降后上升,所以该植物细胞发生了质壁分离与复原。04 h内细胞发生自动复原,说明物质A
14、能进入细胞,A项错误;01 h内细胞发生质壁分离,细胞失水,原生质体伸缩性比细胞壁的伸缩性大,所以细胞体积与原生质体体积的变化量不相等,B项错误;23 h内细胞发生质壁分离复原,细胞吸水,物质A溶液的渗透压小于细胞液的渗透压,C项正确;01 h内细胞发生质壁分离,细胞失水,液泡中液体的渗透压小于细胞质基质的渗透压,D项错误。答案C例2下图为某同学利用紫色洋葱鳞片叶作为实验材料,观察植物细胞质壁分离与复原的基本操作步骤。下列相关叙述错误的是()。A.第二次观察(d)和第一次观察(b)形成对照,第三次观察(f)和第二次观察(d)形成对照B.该实验用显微镜主要是观察原生质层和细胞壁的位置、液泡的颜色
15、和大小等C.如果将蔗糖溶液换成浓度适宜的KNO3溶液,则可以省略e过程D.增大蔗糖溶液的浓度实验效果会更明显且不影响细胞的活性解析观察植物细胞的质壁分离和复原实验中,一般需要进行三次显微观察,第一次是正常细胞的观察,第二次是质壁分离细胞的观察,第三次是质壁分离复原细胞的观察,三次观察形成先后对照,A项正确;在质壁分离过程中,原生质层与细胞壁逐渐分开,液泡的体积逐渐变小,液泡的颜色逐渐变深,因此该实验可以观察到的原生质层和细胞壁的位置、液泡的颜色和大小作为判断的依据,B项正确;适宜浓度的KNO3溶液能让细胞发生质壁分离后自动复原,可省略人为滴加清水的操作,C项正确;如果蔗糖溶液浓度过高,则会导致细胞因失水过多而死亡,再滴加清水时细胞不会发生质壁分离复原现象,D项错误。答
