4.1(物质跨膜运输的实例)学案

第1页共4页第1节物质跨膜运输的实例高中生物知识梳理与疑难导析知识梳理1.细胞的吸水和失水成熟的植物细胞具有___________________，细胞膜和液泡膜以及两膜之间的细胞质称为___________________。原生质层相当于一层___________________。当细胞液浓度___________________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，使细胞壁和原生质层都出现一定程度的收缩。由于原生质层比___________________的伸缩性大，当细胞不断失水时，原生质层就会与细胞壁逐渐分离开来，也就是逐渐发生了___________________。反之，则会发生___________________。2.物质跨膜运输的其他实例物质跨膜运输并不都是顺相对含量梯度的，而且细胞对于物质的输入和输出有选择性。可以说细胞膜和其他生物膜都是___________________。疑难突破1.如何理解细胞膜的选择透过性？剖析：细胞膜的选择透过性是指细胞膜能让水分子自由通过，细胞要选择吸收的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。选择透过性是细胞膜在功能方面的重要性质。细胞膜的选择透过性可以从两个方面来理解：一是磷脂分子层对某种物质的不透性；二是运输物质的载体具有专一性。细胞膜的选择透过性能保证细胞按生命活动的需要，主动地选择吸收所需要的营养物质，排出新陈代谢产生的废物和对细胞有害的物质。如轮藻细胞和人的红细胞具有不断积累K+和运出Na+的能力，海带细胞具有不断从海水中吸收碘的能力，植物吸收土壤溶液中的矿质离子具有选择性，小肠绒毛上皮细胞能够从消化了的食物中吸收葡萄糖、氨基酸、无机盐离子等，却很难吸收相对分子质量比葡萄糖小的木糖。以上这些生命活动均与主动运输方式密切相关，与细胞膜上存在转运各种离子和物质的载体种类和数量多少密切相关。2.将新鲜的大蒜放在蔗糖与食醋配制的糖醋汁中，开始大蒜呈现萎缩，糖醋汁液面上升。两天后，糖醋汁液面下降，大蒜细胞呈现膨硬，品尝蒜瓣出现酸甜味道，说明腌制的糖醋蒜细胞内既有蔗糖分子又有醋酸分子。如何应用所学过的知识来分析这一实例？剖析：此题的背景材料是从我们熟悉的现实生活中提炼出来的，巧妙地将生物学知识与身边的生命现象融合在一起，理论与实践相结合也是生物学科考试命题的基本原则。细胞膜的选择透过性是有前提条件的，那就是必须是活的细胞，只有活细胞的细胞膜才具有选择性。从细胞膜的特性可知：醋酸虽是小分子物质，但不被活细胞选择透过，不能进入细胞内；活细胞虽然需要蔗糖分子，但因分子大，不能通过细胞膜直接进入细胞。活细胞的生命活动离不开水，由于细胞过度失水，导致细胞死亡。随着细胞的死亡，细胞内的一切生命活动停止，细胞膜的选择性也随之丧失，成了任何物质都可以通过的全透性膜了，醋酸分子和蔗糖分子也就以自由扩散的方式从外界高浓度的溶液中扩散进蒜瓣细胞，因此蒜瓣出现膨硬现象和酸甜味道。问题探究问题：为什么要用紫色洋葱表皮作为实验材料？如何利用这一实验装置测得洋葱表皮细胞液的平均浓度？剖析：质壁分离和质壁分离复原实验的材料必须是活细胞，而且要有大液泡。紫色洋葱第2页共4页表皮细胞的细胞液中有花青素，使液泡中的细胞液呈紫色，有利于观察。根据渗透作用的原理，当细胞液的浓度小于外界溶液的浓度时，细胞失水；当细胞液的浓度大于外界溶液的浓度时，细胞吸水；当细胞液的浓度等于外界溶液的浓度时，水分子出入细胞的速率达到动态平衡。因此，可以配制一系列质量浓度梯度的蔗糖溶液，然后按一定的时间间隔将洋葱表皮放入不同质量浓度的蔗糖溶液中，时间间隔的长短取决于制作临时装片的速度，保证每张洋葱表皮处在蔗糖溶液中的时间相等。从理论上说，发生初始质壁分离的细胞，其细胞液的浓度与该蔗糖溶液的浓度相当。初始质壁分离是指原生质层与细胞壁之间处于要分离不分离的状态，但很难把握。一般以50%的细胞未发生分离时的蔗糖溶液浓度与洋葱表皮细胞的细胞液平均浓度相当。典题精讲例1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精确的合适，Q也精确的合适D.P精确的合适，但Q精确的不合适思路解析：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放在与马铃薯等渗的盐溶液中1h后，我们理解渗透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。答案：A例2食醋中的醋酸分子是活细胞不选择的小分子物质，蔗糖是被选择的大分子物质，用醋酸和蔗糖可将鲜蒜腌制成糖醋蒜，是因为（）A.醋酸和蔗糖分子都存在于活细胞间隙中B.醋酸和蔗糖分解后被细胞吸收C.腌制时间长，两种物质缓慢渗入细胞中D.醋酸杀死细胞，使细胞膜失去选择透过性思路解析：细胞膜的生理功能是活细胞具有的，只有活细胞才有选择性，通常情况下，不被选择的离子、小分子等，多对细胞有害，所以较长时间就会将细胞杀死，从而使细胞失去选择透过性，醋酸和蔗糖分子就均进入细胞内。答案：D知识导学学习细胞的吸水和失水部分时，要注意以下几点：（1）渗透装置和成熟的植物细胞有哪些相同点和不同点？在学习细胞吸水和失水时为什么要先学习渗透装置？二者有什么内在联系？（2）动物细胞和植物细胞吸水和失水有什么区别和联系？要从二者的结构上加以分析。（3）要做好植物细胞的吸水和失水的探究实验，通过亲身体验加深对相关知识的理解。疑难导析载体具有专一性，可以通过实验得到证实：用带有一个小孔的隔板把水槽分成左右两室，把磷脂分子引入隔板小孔，使之成为一层薄膜。水槽左室是不加K+的溶液，右室是加入含大量K+的溶液，如图4-1-1所示。第3页共4页图4-1-1发现K+不能从右室通过磷脂双分子层进入到左室。但在膜上加入少量的缬氨酶素，K+就能从右室进入左室。这说明缬氨酶素起到K+的载体作用。如果在右室的溶液中加入Na+，则Na+不能从右室通过膜进入左室，这说明缬氨酶素不能作为Na+的载体，说明一种载体只能运输同一种物质或同一类的物质。探究此类问题的关键是从题干中挖掘准确的信息，此题中有三个重要提示：第一是涉及到蔗糖与食醋两种不同性质的物质，要认真分析；第二是“开始大蒜呈现萎缩，糖醋汁液面上升”，这就意味着细胞失水已经超过极限，导致细胞死亡；第三是“两天后，糖醋汁液面下降，大蒜细胞呈现膨硬，品尝蒜瓣出现酸甜味道”，说明两种物质都进入了大蒜细胞。半透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（如动物的膀胱膜、肠衣、鸡蛋的卵壳膜等，花生种皮）。而选择透过性膜是由于膜上具有一些运载物质的载体，因为不同细胞膜上含有载体的种类和数量不同，即使同一细胞膜上含有的运载不同物质载体的数量也不同，因而表现出细胞膜对物质透过的高度选择性。当细胞死亡时，膜便失去选择透过性成为全透性。因此，半透性与选择透过性是两个明显不同的概念。问题导思探究植物细胞的吸水和失水是本节的重点和难点，实验过程中还可以考虑以下问题：（1）植物细胞为什么不会由于过多吸水而胀破？（2）动物细胞是否有质壁分离现象？（3）如果洋葱表皮中某几个紫色细胞在0.3g/mL的蔗糖溶液中不能发生质壁分离，或有的细胞质壁分离一段时间后在清水中不能复原，这是什么原因？典题导考绿色通道：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。所以要求学生要正确分析题目，理解知识点，正确地运用已有的知识解决问题。典题变式：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，将处理的圆柱体放回原来的孔，结果P不合适，但Q刚好合适，原因是（）A.P吸水膨胀，Q失水萎缩B.P失水萎缩，Q吸水膨胀C.P吸水膨胀，Q水分平衡D.P水分平衡，Q吸水膨胀答案：C绿色通道：要善于从给定的材料中找出考查点，并与所学的知识相联系，找出问题的切入点。本题的考查点就是细胞膜的选择透过性。典题变式：利用高浓度的盐水杀菌的原理是（）A.盐水中的氯有杀菌的作用B.高浓度盐水中水分不足，不利于细菌生长C.由于渗透作用，细菌脱水死亡D.钠有杀菌作用答案：C第4页共4页