第1節 物質跨膜運輸的實例
【學習目標】
1.舉例說出細胞膜是選擇透過性膜。
2.嘗試從生活現象中提出問題、作出假設、驗證假設。
3.進行關于植物細胞吸水和失水的實驗設計和操作。
【學習重點】舉例說出細胞膜是選擇透過性膜
【學習難點】細胞吸水和失水的原理；嘗試提出問題，作出假設
【知識點自主學習】
活動一：聯系生活實際,感受細胞的吸水和失水
（1）你吃比較咸的食物時，例如腌制的咸菜、連續嗑帶鹽的瓜子等，你的口腔和唇的黏膜會有什么感覺？為什么？
（2）涼拌西紅柿時，常常要放一些糖，過一段時間后就可見有水分滲出，（或當你把白菜剁碎準備做餡時，常常要放一些鹽，過一段時間后也可見有水分滲出，）這些水分是從哪里來的？
（3）蔫了的青菜葉放入清水中浸泡一段時間后，會有什么變化？為什么？
活動二：感受擴散與滲透
（一）（感受生活中的實例）花香的飄散；蔗糖的溶解等。
（思考）1、水分進出細胞與上述實例有何不同？

2、這與細胞膜的作用有什么關系呢?
（二）模擬生物學實驗————滲透作用：
要求分析教材P60滲透裝置示意圖，并思考以下問題：
①何為半透膜？（→明確何謂“半透”？）裝置中的半透膜可用哪些材料制��？( )

②漏斗內的液面為什么會升高？試說明原因。液面會持續上升嗎？

③如果用一層紗布代替玻璃紙，漏斗內的液面還會升高嗎？

④如果燒杯中不是清水，而是同樣濃度的蔗糖溶液，結果會怎樣？

對比觀察、討論，總結：
①滲透作用是指水分子等溶劑分子透過__________，從相對含量___的地方向相對含量___的地方（低濃度溶液向高濃度溶液）的擴散。
②滲透作用發生的條件：具有__________；______________________________。
比較擴散與滲透：擴散泛指物質從相對含量多的地方向相對含量少的地方運動，可以通過半透膜，也可以不通過半透膜，如花香的飄散；蔗糖的溶解；氧氣通過肺泡和毛細血管壁進入血液；甘油和脂肪酸被小腸上皮吸收等過程，習慣上一般相對于溶質而言。
滲透僅指指水分子等溶劑分子透過半透膜，從相對含量多的地方向相對含量少的地方（低濃度溶液向高濃度溶液）的擴散。如成熟植物細胞的吸水與失水；動物細胞的吸水與失水等。
---------所以說滲透是一種__________
活動三：探究細胞的吸水和失水（按照感受生活經驗→作出假設→驗證假設→得出結論的思路學習）
（一）動物細胞的吸水和失水
感受實例：吃比較咸的食物時，例如食用腌制的咸菜、連續嗑帶鹽的瓜子等，口腔和唇的黏膜會有干燥難受感覺。
提出問題：動物細胞是一個滲透系統嗎？（動物細胞在什么情況下吸水或失水？）
作出假設：動物細胞是一個滲透系統（當細胞外界溶液的濃度大于細胞內的濃度時,細胞會失水; 當細胞外界溶液的濃度小于細胞內的濃度時,細胞會吸水）
驗證假設：回顧細胞膜獲取實驗，結合教材插圖分析實驗現象：

當外界溶液濃度比細胞質 當外界溶液的濃度比細胞質 當外界溶液的濃度與細胞質
的濃度 時,細胞 . 的濃度 時,細胞 . 濃度 時,水分進出細胞 處于 .
思考、討論與小結：（對于教材中的的思考題，四人小組之間展開討論交流，并總結）
動物細胞是一個 系統，其細胞膜相當于 ，細胞質是動物細胞內的液體環境，當細胞內外的溶液出現濃度差時，就會發生細胞的吸水或失水，即 。
（二）植物細胞的吸水和失水
結合下圖認識成熟植物活細胞作為嚴格的滲透系統所具備的結構。
（結合上圖及原有知識回答：細胞壁的特點__________；原生質層包括_______________
__________；細胞液是指____________________；
感受實例：把白菜剁碎準備做餡時，常常要放一些鹽，過一段時間后也可見有水分滲出；對農作物施肥過多，會造成__________現象。
提出問題：植物細胞在什么情況下吸水或失水？（原生質層相當于一層半透膜嗎？）
作出假設：當植物細胞外界溶液的濃度大于細胞液的濃度時,細胞會失水; 當植物細胞外界溶液的濃度小于細胞液的濃度時,細胞會吸水（原生質層相當于一層半透膜）
驗證假設：植物細胞的質壁分離與復原實驗（第二課時將進行動手實驗）
當__________________________________時，細胞失水，質壁分離；
當__________________________________時，細胞吸水，質壁分離復原
得出結論：1. 成熟植物細胞是一個嚴格的滲透系統：植物細胞的原生質層相當于一層 ，液泡內的液體就是細胞液。當 濃度小于外界溶液濃度時，細胞通過滲透作用失水，（細胞壁和原生質層發生分離，此現象稱為 ）；當 濃度小于外界溶液濃度時，細胞通過滲透作用吸水，（細胞壁和原生質層慢慢地恢復成原來的狀態，此現象稱為 。）
2. 植物細胞的質壁分離和復原證明水分子是可以出入細胞的物質；而且水分子進出細胞的方向取決于 兩側溶液的濃度，細胞吸水和失水是水分子順__________進行跨膜運輸的過程。同時也證明細胞膜是____________膜，因為，蔗糖分子并未像水分子那樣進出細胞膜。→從而也可以此判斷植物細胞的死活。
活動四：物質跨膜運輸的其他實例
問題：細胞的吸水與失水是水分子順相對含量的梯度進行跨膜運輸的過程。那么其他物質的跨膜運輸是怎樣的呢？參照插圖閱讀教材P63文字，進行資料分析，回答下列問題：
1、水稻培養液里的Ca2+和Mg2+濃度為什么會增高？(提示：從化學角度思考培養液里的Ca2+和Mg2+濃度增高的可能性有哪些？)


2、不同作物對無機鹽的吸收有差異嗎？

3、水分子跨膜運輸是順相對含量梯度的，其他物質的跨膜運輸也是這樣嗎？
水分子跨膜運輸是順____________的，其他物質的跨膜運輸并不都是這樣，這取決于__________________。
4、細胞對物質的吸收有選擇嗎？如果有，這種選擇性有普遍性嗎？（微生物實例）
歸納與總結：（1）物質跨膜運輸并不都是順相對含量梯度的。既有_________梯度的，也有_________梯度的，這取決于細胞生命活動的需要，即細胞對于物質的輸入和輸出有_________。由此可見 。
（2）選擇透過性膜的涵義： 可以自由通過； 也可以通過，而細胞生命活動不需要的離子、小分子、大分子物質 。
（知識鏈接→選擇透過性膜的關鍵是具有選擇性，其結構基礎是其上具有各種蛋白質（載體），由于不同的細胞膜上載體的種類和數量，因此細胞膜對物質透過表現出高度的選擇性，當細胞死亡后，細胞膜的選擇性喪失，成為全透性。）
（問題探究與知識延伸）
1、你認為選擇透過性膜與半透膜有什么區別和聯系？
半透膜是指一些物質可以透過，另一些物質不能透過的多孔性薄膜。例如：玻璃紙，花生種皮，豬腸衣，雞卵的卵殼膜，離體的膀胱膜，蠶豆種皮，魚鰾，青蛙皮，火棉膠等。根據半透膜是否具有生命現象可分為生物膜和非生物膜。
選擇性透過膜是具有活性的生物膜，它對物質的通過既具有半透膜的物理性質，還具有主動的選擇性，如細胞膜、液泡膜、葉綠體膜等。因此，具有選擇透過性的膜必然具有半透性，而具有半透性的膜不一定具有選擇性透過，活性的生物膜才具有選擇透過性。
2、植物細胞的吸水方式：植物細胞主要有三種吸水方式，即吸漲吸水、滲透吸水、代謝性吸水。
一般來說，細胞在形成液泡之前的吸水主要靠吸漲作用。如風干種子的萌發吸水，果實種子形成過程的吸水，根尖分生區細胞的吸水等，都是靠吸漲作用。這種吸水方式的原理是細胞中存在親水性物質，如淀粉粒、纖維素、蛋白質等凝膠物質。吸漲作用大小與凝膠物質親水性有關，蛋白質、淀粉和纖維素三者的親水性依次遞減，所以含蛋白質較多的豆類種子吸漲現象非常顯著。例如桃、杏等植物播種前的“沙埋”處理；利用種子吸漲打開人的顱骨研究中都是對這個原理的應用。
成熟的植物活細胞具有大液泡主要靠滲透作用吸水，這也是植物吸水的最主要方式。滲透作用是指水分從水勢高（濃度低）的系統通過半透膜向水勢低（濃度高）的系統移動的現象。其發生需要有兩個條件：一是半透膜，一是半透膜兩邊有水勢差。成熟的細胞含有大液泡，液泡中有一定濃度的細胞液，液泡外是原生質層，在討論細胞吸水時，常把它當作一半透膜。這樣一個細胞放在水或溶液中時，如果原生質層兩邊有水勢差，就具備了進行滲透作用的條件。當外界溶液水勢高于細胞液的水勢時，細胞就通過滲透作用吸水。一般情況下，土壤溶液的水勢是比較高的，因此根系可從土壤中吸水。但當外界溶液水勢低于細胞液的水勢時（如一次施用過量的化肥），細胞不僅不能從外界吸水，反會使細胞中的水分外流，從而造成對植物不利的影響。由于一株植物的全身細胞大都是成熟細胞，所以植物吸水，以滲透吸水為主。
（附）植物根尖及主要吸水方式示意圖

【思想與方法總結】（1）本節課與生活實際聯系十分密切，要不斷關注相關生活問題，如以“細胞在什么情況下吸水或失水”這個問題為切入點，發現問題及提出有價值的問題，根據所作假設來設計實驗，去驗證假設（2）利用好教材所提供的資料分析相關素材，積極參與小組討論，以突出重點，突破難點。
【典例精析】例1、 將胡蘿卜的塊根切成小塊放入清水中，清水顏色沒有變化。若把胡蘿卜的塊根切成小塊放人沸水中，水變成紅色。其原因是 ( )
A．沸水破壞細胞壁結構 B沸水使細胞失活
C．水溫升高，色素溶解度增大 D．沸水使反應加快
解析： 細胞膜具有選擇透過性，只有細胞是活的，才具有此特性。通常情況下，色素等物質是大分子，是不能通過活細胞的細胞膜的，所以在清水中，紅色色素是不會出來的。若放入沸水中，高溫殺死了細胞，細胞膜不具有選擇透過性，細胞里面的色素物質就可以不受限制地出來了，故使水變成紅色。答案 B
例2 a、b、c是三個相鄰的細胞，已知a細胞液濃度> b細胞液濃度> c細胞液濃度,如圖所示，能正確表示水分在三者之間關系的是（ ）

A B C D
精析：三種溶液中a細胞液濃度最大，根據水的跨膜運輸特點
可知： b、 c中的水分均應流向a；又因b細胞液濃度> c
細胞液濃度，所以c 中水分應流向b。答案 C
例3把體積與質量百分比濃度相同的葡萄糖和蔗糖溶液用于
半透膜（允許溶劑
和葡萄糖通過，不允許蔗糖通過）隔開（如右圖），一段時間后液面的情況是（ ）。
A. 甲高于乙 B. 乙高于甲 C. 先甲高于乙，后乙高于甲 D. 先甲低于乙，后乙低于甲
精析：在體積與質量百分比濃度相同的情況下，因為葡萄糖分子是單糖，蔗糖分子是二糖，所以同樣的體積內葡萄糖分子數目多于蔗糖分子，即單位面積內半透膜甲側的水分子數少于乙側，水分整體表現為由乙向甲流動，導致乙側溶液越來越高，水分又流向通過半透膜而蔗糖不能，導致乙側溶液濃度越來越高，水分子又流向乙側，最終表現為乙液面高于甲液面。答案 C
【分級習題】 A級
1．若向日葵的某種細胞間隙的液體濃度為A，細胞液濃度為B，細胞質基質的濃度為C，則當它因缺水而萎蔫時，三者之間的濃度關系為（ ）
A．A＞B＞C B．A＞C＞B C．B＞C＞A D．B＞A＞C
2．當你連續嗑帶鹽的瓜子，你的口腔和唇的黏膜會有干澀的感覺。其原因是 ( )
A．口腔和唇的黏膜細胞質濃度大于細胞外液濃度，細胞失水
B．口腔和唇的黏膜細胞質濃度小于細胞外液濃度，細胞失水
C．口腔和唇的黏膜細胞質濃度大于細胞外液濃度，細胞吸水
D．口腔和唇的黏膜細胞質濃度小于細胞外液濃度，細胞吸水
3.一個成熟的植物細胞，它的原生質層主要包括 ( )
A．細胞膜、核膜和這兩層膜之間的細胞質 B．細胞膜、液泡膜和這兩層膜之間的細胞質
C．細胞膜和液泡膜之間的細胞質 D．細胞壁、液泡膜和它們之間的細胞質
4．將成熟的植物細胞放在溶液中能夠成一個滲透系統，主要原因是（ ）。
A．液泡膜內外溶液有濃度差B．細胞內原生質層可看作一層選擇透過性膜
C．細胞壁是全透性的 D．水分可以自由出入細胞
（B級）5、將一種動物細胞浸沒于質量分數為 5% 的蔗糖溶液中，它會膨脹破裂，則它的細胞液的濃度（ ）。
A. 小于 5% B. 等于 5% C. 大于 5% D. 不能確定
6、將人體的血液置于濃度為 9% 的食鹽溶液中，制成臨時裝片，用顯微鏡觀察，可以發現血細胞（ ）。
A. 質壁分離B. 呈正常狀態C. 細胞膜破裂D. 皺縮
7、利用高濃度的鹽水殺菌的原理是（ ）。
A. 鹽水中的氯離子有殺菌的作用 B. 高濃度鹽水中水分不足，不利于細菌生長
C. 細菌由于脫水而死亡 D. 鈉離子有殺菌作用
（C級）8．將人類的紅血球置于不同濃度蔗糖液中，浸泡半小時之后的結果如圖4－3。依照血球外形的變化判斷蔗糖液的濃度，由高到低排列，正確的是（ ）。
A．甲＞乙＞丙＞丁B．�。炯祝疽遥颈鸆．丙＞�。炯祝疽� D．丙＞乙＞�。炯�

9、甜菜塊根細胞的液泡中有花清素，使塊根為紅色。將塊根切成小塊放在蒸餾水中，水無明顯的顏色變化。但用鹽酸處理這些塊根后，則能使溶液變紅。這是因為…………（ ）
A、細胞壁被鹽酸破壞 B、鹽酸破壞了細胞膜的選擇透過性
C、鹽酸破壞了原生質層的選擇透過性 D、花青素不溶于水而溶于鹽酸
10、在植物細胞質壁分離過程中，水分子通過細胞結構的順序是 ( )
①細胞壁 ②細胞膜 ③細胞質 ④液泡膜 ⑤液泡
A．①②③④⑤ B．①②④⑤③ C．⑤④②③① D．⑤④③②①
11、將馬鈴薯塊挖個凹穴，放在內外兩種液體中間。已知一種是清水，一種是30%的蔗糖溶液，開始時，兩個液面是平的，過了一段時間后液面如下圖所示：據圖回答：
（1）液體A是 ，B是 。
（2）在圖甲中，C處細胞 水，D處細胞 水。
（3）在圖乙中，C處細胞 水，D處細胞 水。

本文來自：逍遙右腦記憶 http://www.www.sxccs.com/gaoyi/58404.html

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