人教新课标高中生物必修一章节知识要点（物质跨膜运输的实例）.doc

教育汇-专业教育培训网站,上万家培训机构,海量培训课程
［教材优化全析］
问题讨论答案：
1.因为玻璃纸是半透膜，水分子可以透过它，而蔗糖分子则不能。漏斗内是蔗糖溶液、外面是清水，里面的浓度高于外面的，所以水分会通过玻璃纸进入漏斗内，漏斗管内的液面会升高。
2.不会升高。因为纱布是全透性，漏斗管内外不存在浓度差，水分通过纱布进出漏斗的速率一样，故漏斗管内的液面不会上升。
3.液面不会上升。因为漏斗管内外蔗糖浓度一样，故液面不会发生变化。
一、细胞的吸水和失水

1.渗透作用的实验：
取一玻璃漏斗，用膀胱膜或玻璃纸将漏斗口紧紧扎住，将漏斗倒过来，注入蔗糖溶液（蔗糖是双糖，不能透过半透膜），再将漏斗浸入装有清水的缸中（右图）。由于漏斗外是纯水，即水的浓度为100%，而袋内是糖液，水的浓度低于100%，这样就在膀胱半透膜的内外两侧形成了水的浓度梯度。因而漏斗外纯水中的水分子穿过半透膜而扩散到漏斗内的数量比漏斗内蔗糖液中水分子扩散到漏斗外的数量要多，结果漏斗内溶液的量逐渐增多，漏斗内的液柱逐渐升高这一现象就是渗透。
全析提示

渗透装置示意图
2.扩散作用和渗透作用
物质从高浓度区域向低浓度区域运动称为扩散作用。如：将一滴红墨水滴入水中，一会儿水变成了红色。而渗透作用是一种特殊方式的扩散，它是指水或其他溶剂分子通过半透膜（或选择透过性膜）进行的扩散。
渗透是扩散的一种特殊方式，进行扩散的物质仅限于“溶剂分子”，还必须通过半透膜（或选择透过性膜或原生质层）。
3.植物细胞是一个渗透系统
一个成长的植物细胞的细胞壁主要是由纤维素分子组成的，它是一个水和溶质都可以通过的透性膜。细胞膜、液泡膜则与细胞壁不同，前两者都是选择透过性膜，因此，我们可以把原生质层（包括细胞膜、液泡膜以及两膜之间的细胞质）当作一个选择透过性膜来看待。我们知道，液泡里面的细胞液含有许多溶解于水的物质，具有一定的浓度。这样，细胞液就通过原生质层与外界环境中的溶液发生渗透作用。因此，从物理学的角度看，可以将植物细胞看作是一个渗透系统。
当细胞液的浓度小于外界溶液的浓度时，细胞液中的水分就透过原生质层进入外界溶液中；当细胞液的浓度大于外界溶液的浓度时，外界溶液中的水分就透过原生质层进入细胞液中。
要点提炼
1.成熟的植物细胞可看作是个渗透系统。
2.原生质层包括三部分——细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质。
4.质壁分离和质壁分离复原
把具有液泡的细胞放置在某些对细胞无毒害的物质（例如蔗糖）的浓溶液中。当外界溶液的浓度比细胞液的浓度高时，细胞液的水分就会向外渗出，因而液泡的体积缩小，细胞液对原生质层和细胞壁的压力也减低。由于原生质层和细胞壁都有伸缩性，这时候整个细胞的体积就缩小一些。假如这时候外界溶液的浓度仍然比细胞液的浓度高，细胞液的水分将继续向外渗出，但是，由于细胞壁的伸缩性有限，而原生质层的伸缩性较大，所以在细胞壁停止收缩时，原生质层仍在继续收缩。这样一来，原生质层就开始与细胞壁逐渐分开，逐渐收缩成为球状小团（见下图）。原生质层与细胞壁之间的空隙就充满了蔗糖溶液。植物细胞由于液泡失水而使原生质层与细胞壁分离的现象，就叫做质壁分离。这个现象表明，原生质层确实可以看作是选择透过性膜，而植物细胞确实可以看作是一个渗透系统。
质壁分离的主要原因是原生质层伸缩性比细胞壁的伸缩性大。

植物细胞的质壁分离
1.正常细胞 2.3.正在进行质壁分离的细胞
如果把发生了质壁分离现象的细胞再浸入浓度很低的稀溶液或清水中，外面的水就进入细胞，液泡慢慢地变大，整个原生质层又慢慢地恢复到原来的状态，这种现象叫做质壁分离复原。
可以利用植物细胞的质壁分离现象来判断细胞的死活。只有活细胞才有质壁分离现象。
知识拓展
对植物细胞来说，细胞吸水的方式有两种：吸胀作用和渗透作用，以后者为主；动物细胞均以渗透作用方式吸收水。植物细胞能依靠细胞内的蛋白质、淀粉和纤维素等亲水性物质吸收水分，这叫做吸胀作用。渗透作用是指水分子通过半透膜的扩散。为进一步理解渗透作用的吸水原理，在此引入“渗透压”的概念。“渗透压”是指溶液通过渗透作用吸收水分的能力。对它的理解是：溶液的浓度越大，通过渗透作用吸收水分的能力就越强，渗透压就越高；反之，渗透压就越低。
植物细胞依靠吸胀作用和渗透作用吸水；动物细胞依靠渗透作用吸水。
“渗透压”是指溶液通过渗透作用吸收水分的能力。
5.红细胞的吸水实验：
将哺乳动物的红细胞放入溶液中，会出现以下三种情况：
①当外界溶液的浓度比细胞质的浓度低时，细胞吸水膨胀；
②当外界溶液的浓度比细胞质的浓度高时，细胞失水皱缩；
③当外界溶液的浓度与细胞质的浓度相同时，水分进出细胞处于动态平衡。
思考与讨论：（课本P61）
答案：1.不能。因为细胞膜是选择透过性膜，细胞内有用的物质（血红蛋白）不能随便透过细胞膜。
2.是。因为两者的共同特点是水分子等小分子可自由透过，而大分子不能通过。
3.不一定。因为当外界溶液的浓度低时，红细胞会吸水，红细胞内物质浓度会降低。这时，如果细胞内外浓度一样了，红细胞就不会再吸水，不会涨破。因此，只有当外界溶液浓度很低时，红细胞才会不断吸水而涨破。
4.红细胞吸水或失水的多少取决于红细胞内细胞质浓度与外界溶液浓度之差的大小。当浓度差越大，吸水或失水就越多，反之越少。
其他动物细胞的吸水和失水的原理与红细胞是一样的。
与生活的联系解析
口腔和唇的黏膜会有干燥和不适的感觉，这是因为吃过咸的食物时，口腔内液体浓度比口腔、唇的黏膜的浓度高，上皮细胞会失去水分。如果失水过多，上皮细胞会死亡。故有不适的感觉。
探究：植物细胞的吸水和失水
探究的一般过程是从发现问题、提出问题开始的。提出问题后，你可以根据自己已有的知识和生活经验，尝试着对这一问题的答案作出假设。然后设计探究的方案，包括选择材料、设计方法步骤等。按照探究方案进行探究，得到结果，再分析所得的结果与假设是否相符，从而得出结论，并不是所有的问题都能通过一次探究得到正确的结论。有时，由于探究的方法不够完善，也可能得出错误的结论。因此，在得出结论后，还需要对整个探究过程进行反思。
红细胞能吸水或失水，这决定于细胞质浓度与外界溶液浓度的大小。

探究的一般过程
提出问题
↓
作出假设
↓
设计实验
↓
进行实验
↓
分析结果，得出结论
↓
表达和交流
↓
进一步探究
1.提出问题：
①根据事实或材料，提出要探究的问题，并讨论修改。
②进一步讨论，提出问题的探究价值，确定探究问题——“植物细胞在什么情况下会失水?
2.作出假设
根据已有的知识和生活经验，对提出的问题作出尝试性回答，也就是作出假设。
——“原生质层相当于一层半透膜”
提出的问题要有一定的探究价值。
3.设计实验：
假设仅仅是一种推测，这种推测是否正确、还需要实验来检验。
（1）材料用具（见课本）
思维拓展
（1）对实验用的植物组织细胞要求：
①活的具生命力。不能用已干化的洋葱鳞片叶。
②成熟具中央液泡。不能用深层的洋葱鳞片叶。
③最好具较浓色素。液泡中紫色较明显，便于观察。
（2）对实验用的外界溶液的要求：
①无毒性。否则使细胞死亡。
②溶液浓度比细胞液泡中细胞液浓度稍高。质量浓度为0.3g·mL－1的蔗糖溶液合适，过分低于或过分高于此浓度，实验会失败。
③溶液中的溶质分子必须是不能通过细胞膜的较大分子。蔗糖溶液中的蔗糖分子是二糖，不能透过细胞膜。如改用其他溶质小分子（如尿素分子），在质壁分离实验时会发生质壁分离后自动复原现象。
设计实验是探究的关键环节。
（2）方法步骤（提要）
a.制作临时装片
b.用高倍镜观察
注意：
①先用低倍物镜找到物像，然后换上高倍物镜。
②换上高倍物镜后，不要再动粗准焦螺旋。
③观察：液泡大小，原生质层的位置。
制作临时装片的步骤：
擦→滴→取→放→盖→染。
c.使洋葱表皮细胞浸入蔗糖溶液中。
d.再用高倍显微镜观察。
e.使洋葱表皮浸入清水中。
f.用高倍显微镜观察。
4.进行实验
认真做实验，仔细观察并记录结果

中央液泡大小
原生质层的位置
细胞大小
蔗糖溶液

清水

5.分析结果，得出结论。
问题解析：
①有的结果与预期不同，可能的原因有2个方面：
一、材料方面：所用洋葱表皮细胞的生命力弱，中央液泡较小；二、溶液方面：蔗糖溶液的浓度不是0.3g·mL－1，过分低于或高于此浓度，实验会失败。
②没有什么不同。
③细胞会吸水涨破，当然没有质壁分离与复原现象的发生。
6.表达和交流
将探究的问题、过程、结果、结论进一步总结、讨论。
7.进一步探究（P62）
问题解析：
使用显微镜之前先对好光，并注意视野不要太亮。
植物细胞会由于过多吸水而涨破吗?
答案：不会。植物细胞最外面是细胞壁，它的伸缩性是有限的，对细胞有保护、支持作用，所以植物细胞不会由于过多吸水而涨破。
二、物质跨膜运输的其他实例
资料分析：
物质跨膜运输的特点
讨论答案：
1.因为水稻从培养液中吸收的Ca2+和Mg2+很少甚至几乎为零，但是水稻却从培养液中大量吸收水分用于生命活动（99%用于蒸腾作用）。因此，培养液中Ca2+和Mg2+浓度会增加。
2.不同作物对无机盐的吸收有差异。
3.水分子跨膜运输是顺浓度梯度，其他物质的跨膜运输就不一定了，有的是顺浓度梯度，如：O2、CO2、甘油等，有的是逆浓度梯度，如：Na+、K+、Cl－、葡萄糖、氨基酸等。

4.细胞对物质的吸收有选择性。这种选择性是很普遍的，因为不同的生物细胞需要的物质不一样，需要的量也不一样。
从以上实例可得出以下结论：物质跨膜运输并不都是顺浓度梯度的，而且细胞对于物质的输入和输出有选择性。也就是说，细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜。这种膜可以让水分子自由通过，一些离子和小分子也可以通过，而其他的离子、小分子和大分子则不能通过。生物膜的这一特性，与细胞的生命活动密切相关，是活细胞的一个重要特征。
由于细胞壁的作用，植物细胞不会由于过多吸水而涨破。

教育汇-专业教育培训网站,上万家培训机构,海量培训课程