2018-2019學(xué)年高中生物 第三章 細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能 第三節(jié) 物質(zhì)的跨膜運輸 第2課時 探究植物細(xì)胞的吸水和失水學(xué)案 蘇教版必修1.doc

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第2課時　探究植物細(xì)胞的吸水和失水 　　　　　　　　　　　　　　　　1.滲透作用的發(fā)生需具有半透膜和濃度差。 2．滲透平衡意味著半透膜兩側(cè)水分子移動達(dá)到平 衡狀態(tài)。 3．只有活的、成熟的植物細(xì)胞才能發(fā)生質(zhì)壁分離 和復(fù)原。 4．質(zhì)壁分離的“質(zhì)”是指原生質(zhì)層，其由細(xì)胞膜、 液泡膜和兩者之間的細(xì)胞質(zhì)組成。 5．原生質(zhì)層的伸縮性大于細(xì)胞壁的伸縮性。 6．質(zhì)壁分離過程中，質(zhì)壁分離程度越大，植物細(xì) 胞吸水能力越強。 一、基本概念 1．?dāng)U散 (1)方向：從高濃度區(qū)域向低濃度區(qū)域遷移。 (2)類型：自由擴散和協(xié)助擴散。 2．滲透 (1)方向：水分子從溶質(zhì)分子相對較少的區(qū)域向溶質(zhì)分子相對較多的區(qū)域擴散。 (2)條件：具有半透膜，其兩側(cè)具有濃度差。 二、質(zhì)壁分離和質(zhì)壁分離復(fù)原 1．含義及細(xì)胞類型 (1)含義：是指原生質(zhì)層與細(xì)胞壁的分離和復(fù)原。 (2)細(xì)胞類型：成熟的具有大液泡的植物細(xì)胞。 2．發(fā)生條件 (1)細(xì)胞中由細(xì)胞膜、液泡膜和兩者之間的細(xì)胞質(zhì)構(gòu)成的原生質(zhì)層，相當(dāng)于一層半透膜。 (2)細(xì)胞壁是全透膜，且伸縮性小于原生質(zhì)層。 (3)外界溶液與細(xì)胞液之間具有濃度差。 3．結(jié)果預(yù)測[連線] 1．判斷下列說法的正誤 (1)水分子的擴散特稱滲透(√) (2)在發(fā)生質(zhì)壁分離的細(xì)胞中，細(xì)胞膜相當(dāng)于半透膜() (3)當(dāng)外界溶液濃度大于細(xì)胞液濃度時，植物細(xì)胞一定會發(fā)生質(zhì)壁分離() (4)植物細(xì)胞的原生質(zhì)層由細(xì)胞膜和液泡膜組成，相當(dāng)于半透膜() 2．下列現(xiàn)象屬于滲透作用的是(　　) A．水通過細(xì)胞壁　B．蔗糖通過細(xì)胞壁　C．水通過細(xì)胞膜 解析：選C　滲透作用指的是水分子等溶劑分子通過細(xì)胞膜的自由擴散。 3．組成洋蔥表皮細(xì)胞的原生質(zhì)層的生物膜包括(　　) ①細(xì)胞膜?、诩?xì)胞質(zhì)　③溶酶體膜?、芤号菽? A．①② B．①④ C．②③ 解析：選B　原生質(zhì)層包括細(xì)胞膜、液泡膜以及兩層膜之間的細(xì)胞質(zhì)。因此組成洋蔥表皮細(xì)胞的原生質(zhì)層的生物膜包括細(xì)胞膜和液泡膜。 4．紫色洋蔥表皮細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離后，在顯微鏡下觀察到(　　) 解析：選C　色素存在于液泡中，隨著失水增多，細(xì)胞液濃度增大，紫色變深。 核心要點滲透及滲透作用的驗證 1．滲透實驗的典型裝置 (1)條件：具有半透膜，且半透膜兩側(cè)溶液具有濃度差。對于漏斗型而言，漏斗內(nèi)的溶液濃度大于外界溶液，即S1溶液濃度＞S2溶液的濃度。 (2)結(jié)果(實驗現(xiàn)象)：S1溶液液面上升，S2溶液液面下降，漏斗內(nèi)外的高度差是Δh。 (3)結(jié)果分析： ①因S1溶液濃度＞S2溶液的濃度，即單位體積的S1溶液中水分子數(shù)少于S2溶液中的水分子數(shù)，導(dǎo)致水分子從S2溶液進入S1溶液中的較多，產(chǎn)生Δh，但最終進出半透膜的水分子會達(dá)到動態(tài)平衡。 ②當(dāng)通過半透膜的水分子達(dá)到動態(tài)平衡時，因為存在液面差，所以半透膜兩側(cè)溶液濃度并不相等。 2．細(xì)胞滲透系統(tǒng)的組成 項目 動物細(xì)胞 成熟植物細(xì)胞 半透膜 細(xì)胞膜 原生質(zhì)層 濃度差 外界溶液與細(xì)胞質(zhì)濃度比較 外界溶液與細(xì)胞液濃度比較 結(jié)果 高滲溶液 細(xì)胞失水皺縮 細(xì)胞質(zhì)壁分離 等滲溶液 細(xì)胞狀態(tài)不變 細(xì)胞狀態(tài)不變 低滲溶液 細(xì)胞吸水膨脹 細(xì)胞質(zhì)壁分離復(fù)原 [名師點撥] (1)使用長頸漏斗或U形管的優(yōu)點是管徑小，液體量的變化能夠顯示明顯，易于觀察。 (2)一般是長頸漏斗內(nèi)裝高滲溶液且溶質(zhì)分子不能通過半透膜。 (3)操作開始時半透膜兩側(cè)的溶液要保持液面相平。 3．質(zhì)壁分離與質(zhì)壁分離復(fù)原 (1)發(fā)生的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ) ①原生質(zhì)層相當(dāng)于半透膜，與半透膜不同的是原生質(zhì)層具有選擇透過性。 ②外界溶液與細(xì)胞液之間濃度大小的比較有三種情況，分別是大于、等于和小于，對應(yīng)的外界溶液依次稱為高滲、等滲和低滲溶液。 (2)原因及觀察指標(biāo)分析 項目 質(zhì)壁分離 質(zhì)壁分離復(fù)原 內(nèi)因 原生質(zhì)層的伸縮性大，細(xì)胞壁的伸縮性小 外因 外界溶液的濃度大于細(xì)胞液的濃度 外界溶液的濃度小于細(xì)胞液的濃度 觀察 指標(biāo) 個體 堅挺→萎蔫 萎蔫→堅挺 細(xì)胞 ①原生質(zhì)層與細(xì)胞壁分離 ②液泡由大變小 ③液泡顏色由淺變深 ①原生質(zhì)層與細(xì)胞壁分離復(fù)原，相互貼近 ②液泡由小變大 ③液泡顏色由深變淺 (3)實驗操作流程 (4)數(shù)學(xué)模型的建構(gòu) ①曲線A表示質(zhì)壁分離后又復(fù)原：ab表示質(zhì)壁分離，bc表示質(zhì)壁分離復(fù)原，如放在一定濃度的乙二醇或KNO3溶液中就會發(fā)生該變化。 ②曲線B表示質(zhì)壁分離：如紫色洋蔥鱗片葉的外表皮細(xì)胞放入0.3 g/mL的蔗糖溶液中的細(xì)胞變化。 [名師點撥]　本實驗中的對照設(shè)置 本實驗中的對照屬于自身對照。顯微鏡觀察了三次，第二次(質(zhì)壁分離)與第一次(正常植物細(xì)胞)形成對照，第三次(質(zhì)壁分離復(fù)原)與第二次形成對照。 [思考探究] (1)質(zhì)壁分離與質(zhì)壁分離復(fù)原的實驗原理是什么？ 提示：①原生質(zhì)層相當(dāng)于半透膜。②細(xì)胞液與外界溶液之間存在濃度差。③原生質(zhì)層的伸縮性比細(xì)胞壁的伸縮性大。 (2)為什么選用紫色洋蔥鱗片葉的外表皮細(xì)胞？ 提示：因為其液泡是紫色而且大，便于觀察。 (3)為什么選用0.3 g/mL的蔗糖溶液進行實驗？能不能使用更高濃度的蔗糖溶液進行 實驗？ 提示：用0.3 g/mL的蔗糖溶液作試劑，既明顯出現(xiàn)質(zhì)壁分離，又不會殺死細(xì)胞；質(zhì)壁分離后放入清水或蒸餾水中能夠發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原。若濃度過高，質(zhì)壁分離速度快，細(xì)胞會因失水過多而死亡，不能再進行質(zhì)壁分離復(fù)原。 [題組沖關(guān)] 1．下圖一中a、b、c為不同濃度的同種溶液，圖二是一段時間后裝置1與裝置2的液面高度變化曲線，a、b起始液面高度均為h。則圖一中a、b、c濃度的關(guān)系是(　　) A．a(chǎn)>b>c　　　　　　　　 　B．c>b>a C．b>a>c D．c>a>b 解析：選D　圖二中a、b液面高度都下降，說明裝置1、2中的水分滲出，c濃度最高；b下降比a下降更快更多，說明b與c的濃度差更大，b濃度最低。 2．下圖為某學(xué)生所進行實驗的基本操作步驟，下列相關(guān)敘述錯誤的是(　　) A．②步驟是觀察細(xì)胞質(zhì)的大小及細(xì)胞壁的位置 B．⑤步驟滴加的是清水 C．該實驗是觀察植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離與復(fù)原 D．實驗前后的處理形成了自身對照 解析：選A　步驟②是在顯微鏡下觀察液泡的大小和原生質(zhì)層的位置；步驟③是進行質(zhì)壁分離處理的實驗操作；步驟⑤是進行質(zhì)壁分離復(fù)原處理的實驗操作，一側(cè)滴加的是清水，另外一側(cè)用吸水紙引流，使得細(xì)胞液的濃度大于外界溶液的濃度時，外界溶液中的水分就透過原生質(zhì)層進入到細(xì)胞液中，液泡逐漸變大，整個原生質(zhì)層就會慢慢地恢復(fù)成原來的狀態(tài)，既發(fā)生了質(zhì)壁分離復(fù)原；步驟④、⑥分別是觀察質(zhì)壁分離和質(zhì)壁分離復(fù)原的現(xiàn)象，與步驟②觀察的現(xiàn)象形成前后對照。 植物細(xì)胞質(zhì)壁分離和復(fù)原實驗的拓展應(yīng)用 項目 細(xì)胞 外界溶液 結(jié)果 結(jié)論 應(yīng)用1 判定成熟植物細(xì)胞是否有活性 待測成熟植物細(xì)胞 較高濃度的蔗糖溶液 發(fā)生質(zhì)壁分離 活細(xì)胞 不發(fā)生質(zhì)壁分離 死細(xì)胞 應(yīng)用2 測定細(xì)胞液濃度范圍 待測細(xì)胞 一系列濃度梯度的蔗糖溶液 未發(fā)生質(zhì)壁分離與剛發(fā)生質(zhì)壁分離 細(xì)胞液的濃度處于兩者濃度之間 應(yīng)用3 比較不同植物細(xì)胞的細(xì)胞液濃度 不同植物細(xì)胞 同一濃度蔗糖溶液 發(fā)生質(zhì)壁分離時間的長短 時間越短細(xì)胞液濃度越小 應(yīng)用4 鑒別蔗糖溶液和硝酸鉀溶液 成熟植物細(xì)胞 A溶液 只發(fā)生質(zhì)壁分離 A是蔗糖溶液 B溶液 質(zhì)壁分離后復(fù)原 B是硝酸鉀溶液 應(yīng)用5 比較未知溶液濃度大小 同一植物的細(xì)胞 未知濃度的溶液 剛發(fā)生質(zhì)壁分離所需時間的長短 時間越短，未知溶液的濃度越大 應(yīng)用6 驗證原生質(zhì)層和細(xì)胞壁的伸縮性大小 成熟的植物細(xì)胞 一定濃度的溶液 發(fā)生質(zhì)壁分離 細(xì)胞壁的伸縮性小于原生質(zhì)層的 不發(fā)生質(zhì)壁分離 細(xì)胞壁伸縮性等于或大于原生質(zhì)層的 [題組沖關(guān)] 1．某植物體三個相鄰細(xì)胞，細(xì)胞液濃度為a>b>c，則三個細(xì)胞之間水分滲透的方向表現(xiàn)是(　　) 解析：選C　滲透作用過程中水分子表現(xiàn)為由低濃度溶液到高濃度溶液，所以b→a，c→b，c→a。 2．質(zhì)壁分離和復(fù)原實驗可以說明或證明(　　) ①植物細(xì)胞的死活；②原生質(zhì)層的伸縮性比細(xì)胞壁伸縮性大；③當(dāng)外界溶液濃度大于細(xì)胞液濃度時，細(xì)胞滲透失水，反之，細(xì)胞則滲透吸水；④原生質(zhì)層具有選擇透過性；⑤細(xì)胞壁的主要成分是纖維素 A．①③④⑤　　　　　　 　B．①②③④ C .②③④⑤ D．①④⑤ 解析：選B　質(zhì)壁分離和復(fù)原實驗可以證明②、③，說明原生質(zhì)層具有選擇透過性，從而可以判斷細(xì)胞的死活；質(zhì)壁分離與復(fù)原實驗與細(xì)胞壁有關(guān)，但不能說明細(xì)胞壁的組成成分。