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第1节物质跨膜运输的实例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镜观察。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。学习目标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，爱护实验室卫生等。一、细胞的吸水和失水1．动物细胞的吸水和失水当外界溶液的浓度比细胞质的浓度低时，细胞①__________；当外界溶液的浓度比细胞质的浓度高时，细胞②__________；当外界溶液的浓度与细胞质的浓度相等时，水分进出细胞处于③__________。知识清单2．植物细胞的吸水和失水(1)结构基础细胞吸水和失水的物质基础：①植物细胞内有④__________，其内含有⑤__________，使细胞内部具有一定的浓度；②细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的⑥__________相当于一层⑦__________。此外，植物细胞具有⑧__________，是全透性的。(2)质壁分离细胞的质壁分离是指⑨__________和⑩__________的分离。3．探究实验：植物细胞的吸水和失水(1)探究实验的一般步骤包括：⑪__________、⑫__________、⑬__________、⑭__________、⑮__________、⑯__________、⑰__________、进一步探究。(2)半透膜是指某些物质可以透过，而另一些物质不能透过的⑱________薄膜。它往往是只能让⑲________物质透过，⑳________物质不能透过，不具有○21__________。(3)渗透装置需要的条件：○22__________溶液之间具有一定的○23__________和○24__________。(4)植物细胞发生质壁分离和复原的条件：一是具有○25________；二是○26________和○27________具有浓度差。二、物质跨膜运输的其他实例1．选择透过性(1)物质跨膜运输并不都是○28__________的，而且细胞对于物质的○29__________具有选择性。(2)细胞膜和其他生物膜都是○30__________膜。这种膜可以让○31__________自由通过，一些○32__________也可以通过，而其他的○33__________则不能通过。这些膜具有选择透过性的根本原因在于这些膜上具有运载不同物质的○34__________。选择透过性膜不仅有○35__________，还具有生物○36__________的特点。2．实例植物对Ca2＋、Mg2＋和Si4＋的吸收，人体甲状腺滤泡上皮细胞对碘的吸收等。答案：①吸水膨胀②失水皱缩③动态平衡④液泡⑤细胞液⑥细胞质⑦半透膜⑧细胞壁⑨原生质层⑩细胞壁⑪提出问题⑫作出假设⑬设计实验⑭进行实验⑮分析结果⑯得出结论⑰表达和交流⑱一层⑲水分子⑳蔗糖○21全透性○22内外○23浓度差○24半透膜○25半透膜(原生质层)○26细胞液○27外界溶液○28顺相对含量梯度○29输入和输出○30选择透过性○31水分子○32离子和小分子○33离子、小分子和大分子○34载体○35选择性○36活细胞难点1渗透作用与细胞吸水和失水1．渗透系统的组成(如图)(1)半透膜可以是生物性的选择透过性膜，如膀胱膜；也可以是物理性的过滤膜，如玻璃纸。(2)半透膜两侧的溶液具有浓度差。难点互动2．渗透现象及其原因(1)渗透现象：先让漏斗颈内液面与烧杯内液面相平，一段时间后，漏斗颈内液面上升。(2)液面上升的原因图示即单位时间内透过半透膜进入长颈漏斗内的水分子数量多于从长颈漏斗内渗出的水分子数量，因此漏斗内的液面上升。(3)渗透作用的概念及其发生条件①概念：水分子(或者其他溶剂分子)通过半透膜，从相对含量高的地方向相对含量低的地方扩散。②两个条件具有半透膜半透膜两侧的溶液存在浓度差验证实验设计A组和B组对比说明渗透作用要有半透膜。A组和C组对比说明渗透作用必须是半透膜两侧的溶液具有浓度差。3．细胞吸水和失水(1)动物细胞的吸水和失水①细胞膜相当于半透膜，浓度差由外界溶液浓度与细胞质的浓度来体现。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水分子是顺相对含量的梯度进出动物细胞的。(2)渗透作用与植物细胞吸水和失水比较渗透作用模型植物细胞与外界溶液形成渗透系统图解基本条件半透膜、浓度差原生质层——选择透过性膜浓度差——细胞液与外界溶液之间的浓度差值原理水分子通过半透膜的扩散作用水分子通过原生质层在细胞液与外界溶液之间发生扩散水扩散方向低浓度溶液→高浓度溶液4.细胞吸水和失水原理的应用(1)对农作物的合理灌溉，既满足了农作物对水分的需要，同时也降低了土壤溶液的浓度，有利于植物根毛细胞对水分的吸收。(2)盐碱地中的植物不易存活或一次施肥过多造成“烧苗”现象，都是因为土壤溶液浓度过高，甚至超过了根毛细胞细胞液浓度，导致根毛细胞不易吸水甚至失水造成的。(3)糖渍、盐渍食品不易变质的原因，是在食品外面和内部形成很高的浓度差，使微生物不能在其中生存和繁殖，所以能长时间保存。(4)医用生理盐水的浓度为0.9%，不会使人体细胞失水或吸水，从而可以保障人体细胞维持正常的形态和功能。(5)在制备细胞膜时，常用哺乳动物成熟的红细胞放入清水(蒸馏水)中，红细胞会吸水而涨破，内容物流出，从而得到细胞膜。特别提示：①水的扩散是双向的，只是整体上水的扩散方向是从低浓度的溶液到高浓度的溶液。②这里溶液的浓度指的是物质的量浓度，这里的浓度差实质上是指膜两侧水分子的相对数目的多少。③当膜两侧水分子的扩散达到动态平衡时，水分子的进出速度相等，此时液面不再上升。④注意溶质分子是否通过半透膜，若能通过半透膜，该物质不同情况对溶液浓度的影响不同，需具体分析其变化。⑤植物细胞吸水和失水与动物细胞吸水和失水的区别：吸水时：植物细胞膨胀或质壁分离复原，动物细胞涨破(无细胞壁支持和保护)。失水时，植物细胞质壁分离，动物细胞皱缩。例1下面是研究渗透作用的装置图，请根据探究的主题和要求完善相关实验。材料：清水、不同浓度的蔗糖溶液、纱布等。(1)在装置A的基础上，完善渗透装置。(2)若要验证渗透作用的发生条件之一是必须具有半透膜，应如何设计？根据什么现象判断？(3)若要验证发生渗透作用的条件之一是必须存在浓度差，又将如何设计？(4)有两种不同浓度蔗糖溶液(M和N)，请用两种实验方案比较其浓度高低。答案：(1)将蔗糖溶液放入卵壳膜(半透膜)内，清水放入烧杯中。(2)取两个相同的如A、B的装置，烧杯内均放等量清水，A装置用卵壳膜，B装置用一层纱布代替卵壳膜，漏斗内均装入相同的蔗糖溶液。现象：A装置中漏斗内液面上升，B装置中液面不上升。(3)(4)方案一(要求只用A装置)漏斗内卵壳膜烧杯内现象A蔗糖溶液√清水漏斗内液面上升B清水√清水漏斗内液面不上升漏斗内烧杯内现象及结论蔗糖液M蔗糖液N若漏斗内液面上升，则M＞N若漏斗内液面下降，则M＜N方案二(要求同时使用A、B两装置)漏斗内半透膜烧杯内现象及结论A装置等量蔗糖液M√等量清水漏斗内液面上升高的装置中蔗糖溶液浓度高些B装置等量蔗糖液N√等量清水解析：此题主要考查渗透装置构成条件及其相关验证和渗透作用原理的实际应用。分析解决此题时，应特别注意如下问题：(1)半透膜及浓度差是构成渗透装置的两个必备条件。(2)在验证渗透装置的两个条件及比较两种蔗糖溶液浓度时，要合理设置对照实验。变式训练1材料和用具：容积不同的半透膜袋、直径和长度相同的细玻璃管(带刻度)、细线、蔗糖溶液、清水、大烧杯、铁架台等。请根据所给的材料和用具，设计实验探究水分子通过半透膜的速率和半透膜袋的表面积与体积比值大小的关系。(已知袋的容积越小，表面积与体积的比值越大；袋的容积越大，表面积与体积的比值越小)(1)方法步骤：①取甲、乙两个容积不同的半透膜袋(甲容积大于乙)，装入相同浓度的蔗糖溶液，上端分别连接上直径和长度相同的带刻度玻璃管，两玻璃管内液面高度相同。②______________________________________________。③______________________________________________。(2)可能的实验结果及相应的实验结论：①若甲、乙两玻璃管内液面高度相等，说明______________。②________________________________________________。③_________________________________________________。答案：(1)②将甲、乙两个袋同时置于盛有清水的大烧杯内③一段时间后，观察玻璃管内液面高度(2)①水分子通过半透膜的速率和袋的表面积与体积比值的大小无关②若甲玻璃管内液面高于乙玻璃管，说明袋的表面积与体积的比值小时，水分子通过半透膜的速率大③若甲玻璃管内液面低于乙玻璃管，说明袋的表面积与体积的比值大时，水分子通过半透膜的速率大解析：本实验的自变量是表面积与体积比不同的半透膜袋，因变量是渗透作用速率，因此可设置两组渗透装置，半透膜袋的容积不同，其内装有相同浓度的蔗糖溶液，置于清水，通过观察玻璃管中液面高度变化得出结论。难点2探究植物细胞的吸水和失水1．实验原理(1)原生质层的伸缩性比细胞壁的伸缩性大。(2)当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞渗透失水，原生质层收缩，进而发生质壁分离。(3)当细胞液浓度大于外界溶液浓度时，细胞渗透吸水，发生质壁分离复原。2．实验目的(1)初步学会观察植物细胞质壁分离及质壁分离复原的方法。(2)理解植物细胞发生渗透作用的原理。4．实验结论成熟植物细胞能与外界溶液发生渗透作用，当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞失水；当外界溶液浓度小于细胞液浓度时，细胞吸水。例2观察在0.3g·mL－1的蔗糖溶液中的洋葱表皮细胞，发现细胞的中央液泡逐渐变小。这说明()A．细胞壁相当于一层半透膜B．该洋葱表皮细胞是活的C．此时蔗糖溶液浓度小于细胞液浓度D．细胞壁收缩导致中央液泡失水答案：B解析：活的洋葱表皮细胞的原生质层相当于一层半透膜，在高浓度的蔗糖溶液中发生渗透作用，导致中央液泡失水而变小。变式训练2在马铃薯中用打孔器打出两圆柱体块P和Q，P在蒸馏水中放1h，Q在与马铃薯细胞液等渗的盐溶液中放1h，测定处理的圆柱体是否与原来的孔刚好合适()A．P不合适，但Q刚好合适B．P不合适，Q也不合适C．P和Q都精确的合适D．P精确的合适，Q不精确的合适答案：A解析：此题的易错点不是在于知识的难度，而是在于对新题型的认识把握上。P放在蒸馏水中1h后，由于外界清水的浓度小于细胞液的浓度，P的细胞便因吸水而膨胀，从而不能正好放入原来的孔；Q放在与马铃薯细胞液等渗的盐溶液中1h后，我们理解等渗是细胞液的浓度等于外界盐溶液的浓度，外界的盐溶液起了维持细胞的形态和功能的作用，从而Q能正好放入原来的孔。正确答案应为A。难点3物质跨膜运输的特点(重点)1．实验表明，除水以外的其他物质也可以进行跨膜运输，有的是顺相对含量梯度，如CO2、O2、甘油、乙醇等；有的不是顺相对含量梯度，如Na＋、K＋、氨基酸等，而且细胞对于这些物质的输入和输出有选择性。2．活细胞的细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜，它的选择透过性主要表现在：(1)水分子可以自由通过。(2)被细胞选择吸收的离子和小分子也可以通过。(3)不被细胞选择吸收的离子和小分子、大分子不能通过细胞膜。例3将洋葱表皮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，其原因是()A．质壁分离后的细胞只允许水分进入B．细胞液的溶质透出细胞C．K＋和NO－3离子进入了液泡D．水分和溶质自由地进出细胞答案：C点拨：只有活的，成熟的植物细胞才能发生质壁分离和复原。解析：本题的易错点在于单纯用渗透作用来看待植物细胞的质壁分离和复原。本题的切入点是从题意入手，从将