
第2課時(shí) 探究植物細(xì)胞的吸水和失水與被動(dòng)運(yùn)輸
一、探究植物細(xì)胞的吸水和失水
1.探究過程
提出問題→作出假設(shè)→實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路→進(jìn)行實(shí)驗(yàn)→記錄結(jié)果→分析結(jié)果,得出結(jié)論→表達(dá)和交流→進(jìn)一步探究。
2.實(shí)驗(yàn)原理
3.材料分析
(1)選擇材料必須是活細(xì)胞,因?yàn)開_______________________
____________________________________________________。
(2)要用含有________的成熟植物細(xì)胞。
(3)洋蔥鱗片葉外表皮細(xì)胞的液泡為________,易于觀察。
答案:(1)只有活細(xì)胞的原生質(zhì)層才具有選擇透過性,否則將不會(huì)出現(xiàn)質(zhì)壁分離及質(zhì)壁分離復(fù)原現(xiàn)象
(2)中央液泡
(3)紫色
4.實(shí)驗(yàn)步驟及現(xiàn)象
5.發(fā)生質(zhì)壁分離的原因
(1)外因:外界溶液濃度大于細(xì)胞液濃度。
(2)內(nèi)因:原生質(zhì)層比細(xì)胞壁的伸縮性大。
二、自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散
1.被動(dòng)運(yùn)輸:物質(zhì)以擴(kuò)散方式進(jìn)出細(xì)胞,不需要消耗細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)所釋放的能量的跨膜運(yùn)輸方式,包括自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散。
2.自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散
判斷對錯(cuò)(正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“×”)
1.物質(zhì)跨膜運(yùn)輸都是順相對含量梯度進(jìn)行的。( )
2.細(xì)胞對于物質(zhì)的輸入和輸出具有選擇性。( )
3.相對分子質(zhì)量小的物質(zhì)或離子都可以通過自由擴(kuò)散進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)。
( )
4.葡萄糖進(jìn)入紅細(xì)胞的過程不需要載體蛋白的協(xié)助。( )
提示:1.× 物質(zhì)運(yùn)輸可以逆相對含量梯度進(jìn)行。
2.√
3.× 一些離子進(jìn)入細(xì)胞的方式是主動(dòng)運(yùn)輸。
4.× 葡萄糖進(jìn)入紅細(xì)胞需要載體蛋白的協(xié)助。
探究植物細(xì)胞的吸水和失水
1.質(zhì)壁分離的原因及表現(xiàn)分析
(2) eq \a\vs4\al(表現(xiàn)) eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(宏觀上:植物由堅(jiān)挺→萎蔫,微觀上:質(zhì)壁分離\b\lc\{(\a\vs4\al\c1(液泡(大→?。?細(xì)胞液顏色(淺→深),原生質(zhì)層與細(xì)胞壁分離))))
2.實(shí)驗(yàn)需要注意的問題
(1)實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵之一是實(shí)驗(yàn)材料的選擇。要選取成熟的、活的且液泡帶有一定顏色的植物組織進(jìn)行實(shí)驗(yàn),便于觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。
(2)滴加蔗糖溶液或清水時(shí),應(yīng)在載物臺(tái)上操作。
(3)選用的蔗糖溶液濃度要適宜。過低,不足以引起質(zhì)壁分離或質(zhì)壁分離所需時(shí)間過長;過高,可能造成植物細(xì)胞失水過多、過快而死亡。
(4)當(dāng)以可吸收的物質(zhì)作溶質(zhì)時(shí)(如甘油、尿素、KNO3、乙二醇等),可出現(xiàn)質(zhì)壁分離及自動(dòng)復(fù)原現(xiàn)象。
3.質(zhì)壁分離實(shí)驗(yàn)的拓展應(yīng)用
(1)判斷細(xì)胞的生活情況:只有活的植物細(xì)胞才能發(fā)生質(zhì)壁分離。
(2)比較不同植物細(xì)胞的細(xì)胞液濃度
eq \x(\a\al(不同植,物細(xì)胞))+ eq \x(\a\al(同一濃度的,蔗糖溶液)) eq \(――→,\s\up9(鏡檢))發(fā)生質(zhì)壁分離
所需時(shí)間越短,細(xì)胞液濃度越小,反之細(xì)胞液濃度越大。
(3)測定細(xì)胞液濃度范圍
eq \x(待測細(xì)胞)+ eq \x(\a\al(一系列濃度梯,度的蔗糖溶液)) eq \(――→,\s\up9(鏡檢))細(xì)胞液濃度
介于未發(fā)生質(zhì)壁分離和剛發(fā)生質(zhì)壁分離的蔗糖溶液濃度之間。
深化探究:1.細(xì)胞質(zhì)壁分離過程中,細(xì)胞液的濃度和細(xì)胞的吸水能力有什么變化?質(zhì)壁分離復(fù)原過程中,兩者又有什么變化?
提示:質(zhì)壁分離過程中,隨著質(zhì)壁分離程度增大,細(xì)胞液的濃度增大,植物細(xì)胞吸水能力增強(qiáng)。質(zhì)壁分離復(fù)原過程中,隨著質(zhì)壁分離復(fù)原的進(jìn)行,細(xì)胞液的濃度變小,植物細(xì)胞吸水能力減弱。
2.本實(shí)驗(yàn)選用0.3 g/mL的蔗糖溶液作試劑,若濃度過高或過低分別對實(shí)驗(yàn)有何影響?
提示:選用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(huì)殺死細(xì)胞。若濃度過高,質(zhì)壁分離速度過快,細(xì)胞會(huì)因失水過多而死亡,不能再進(jìn)行質(zhì)壁分離復(fù)原;若濃度過低,不能引起質(zhì)壁分離或質(zhì)壁分離速度太慢。
3.若用合適濃度的KNO3溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn),結(jié)果發(fā)現(xiàn)細(xì)胞質(zhì)壁分離后,沒有滴加清水,出現(xiàn)了自動(dòng)質(zhì)壁分離復(fù)原現(xiàn)象。請分析原因是什么。
提示:開始外界溶液濃度較大,細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離;細(xì)胞主動(dòng)吸收K+和NO eq \\al(\s\up1(-),\s\d1(3))后,隨著細(xì)胞液濃度增大,質(zhì)壁分離又會(huì)自動(dòng)復(fù)原。
1.紫色洋蔥表皮細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離后,在顯微鏡下可觀察到( )
C [解此題的關(guān)鍵是觀察圖中細(xì)胞核的位置及液泡顏色深淺。紫色洋蔥表皮細(xì)胞色素分布在液泡中,細(xì)胞質(zhì)無色;洋蔥表皮細(xì)胞的細(xì)胞核在細(xì)胞質(zhì)中,不在液泡內(nèi);發(fā)生質(zhì)壁分離的細(xì)胞,液泡紫色變深,故C正確。]
2.(2019·天津一中高一上期中)在“觀察植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原”的實(shí)驗(yàn)中,對紫色洋蔥鱗片葉外表皮臨時(shí)裝片進(jìn)行了三次觀察(如圖所示)。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是 ( )
A.第二次吸水紙的作用是引導(dǎo)蒸餾水在蓋玻片下流動(dòng),使植物細(xì)胞完全浸潤在蒸餾水中
B.若第一次滴加的液體是適宜濃度的乙二醇,不用滴加清水也能觀察到質(zhì)壁分離的復(fù)原
C.第一次顯微鏡觀察,主要是觀察紫色液泡的大小以及原生質(zhì)層的位置
D.用質(zhì)量濃度為0.5 g/mL的蔗糖溶液完成該實(shí)驗(yàn)效果更好
D [第二次吸水紙的主要作用是吸引蒸餾水在蓋玻片下流動(dòng),使植物細(xì)胞完全浸潤在蒸餾水中,使細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原,A正確;乙二醇可以通過自由擴(kuò)散的方式進(jìn)入細(xì)胞,若第一次滴加適宜濃度的乙二醇,則細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離后可自動(dòng)復(fù)原,B正確;第一次顯微鏡觀察植物細(xì)胞的正常形態(tài),主要是觀察紫色液泡的大小以及原生質(zhì)層的位置,C正確;質(zhì)量濃度為0.5 g/mL的蔗糖溶液會(huì)使細(xì)胞失水過多而死亡,D錯(cuò)誤。]
自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散
1.影響自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散的因素
2.水分子進(jìn)出細(xì)胞的方式
(1)通過自由擴(kuò)散方式進(jìn)出細(xì)胞。
(2)借助于水通道蛋白以協(xié)助擴(kuò)散方式進(jìn)出細(xì)胞。
3.膜上的兩種轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白
1.研究發(fā)現(xiàn),水分子進(jìn)出細(xì)胞膜需要一種稱為“水通道”的蛋白質(zhì)。若設(shè)法專一性地關(guān)閉離體腎小管管壁細(xì)胞的水通道蛋白,則將導(dǎo)致細(xì)胞( )
A.在濃溶液中皺縮
B.在蒸餾水中漲破
C.形態(tài)基本不變
D.在生理鹽水中迅速死亡
C [由題意可知,水通道蛋白能夠?qū)R恍缘乜刂扑肿舆M(jìn)出細(xì)胞。因此,若設(shè)法專一性地關(guān)閉離體腎小管管壁細(xì)胞的水通道蛋白,則水分子不能進(jìn)出細(xì)胞,故細(xì)胞形態(tài)基本不變。]
2.下圖表示葡萄糖跨膜運(yùn)輸?shù)倪^程,據(jù)圖分析正確的是( )
A.該膜中的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白也能運(yùn)輸氨基酸
B.該方式發(fā)生在被轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)從低濃度到高濃度時(shí)
C.該膜可能是哺乳動(dòng)物的紅細(xì)胞膜
D.與該過程有關(guān)的細(xì)胞器是線粒體和核糖體
C [細(xì)胞膜上的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白具有專一性,運(yùn)輸葡萄糖的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白不能運(yùn)輸氨基酸;需要轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白協(xié)助而不消耗能量的運(yùn)輸方式為協(xié)助擴(kuò)散,它是被動(dòng)運(yùn)輸?shù)囊环N,其運(yùn)輸方向?yàn)轫槤舛忍荻龋徊溉閯?dòng)物紅細(xì)胞吸收葡萄糖的方式就是協(xié)助擴(kuò)散;協(xié)助擴(kuò)散不消耗能量,與協(xié)助擴(kuò)散有關(guān)的細(xì)胞器不包括線粒體。]
解答有關(guān)被動(dòng)運(yùn)輸?shù)念}目應(yīng)掌握以下四點(diǎn):
(1)被動(dòng)運(yùn)輸是物質(zhì)順濃度梯度的擴(kuò)散,不耗能。
(2)自由擴(kuò)散不需轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的協(xié)助,協(xié)助擴(kuò)散則需轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的協(xié)助。轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白具有特異性,不同細(xì)胞膜上轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的種類和數(shù)目也不同。
(3)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白分為載體蛋白和通道蛋白。轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白具有飽和現(xiàn)象,當(dāng)細(xì)胞膜上的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白全部參與物質(zhì)運(yùn)輸時(shí),物質(zhì)運(yùn)輸速率不再隨細(xì)胞外物質(zhì)濃度的增大而增大。
(4)小分子脂溶性物質(zhì)如甘油、苯、乙醇等以自由擴(kuò)散的方式進(jìn)出細(xì)胞,水分子則主要通過通道蛋白以協(xié)助擴(kuò)散的方式進(jìn)出細(xì)胞。
[課堂小結(jié)]
1.以紫色洋蔥鱗片葉外表皮為材料觀察植物細(xì)胞質(zhì)壁分離現(xiàn)象,下列敘述錯(cuò)誤的是 ( )
A.實(shí)驗(yàn)時(shí)要觀察細(xì)胞的大小、中央液泡的大小和原生質(zhì)層的位置
B.從蓋玻片的一側(cè)滴加蔗糖溶液,在蓋玻片另一側(cè)用吸水紙吸引
C.用高濃度的乙醇代替蔗糖溶液,細(xì)胞質(zhì)壁分離后會(huì)發(fā)生自動(dòng)復(fù)原
D.紫色洋蔥鱗片葉外表皮不同部位觀察到的質(zhì)壁分離程度可能不同
C [質(zhì)壁分離指的是原生質(zhì)層與細(xì)胞壁的分離,實(shí)驗(yàn)過程中需要觀察細(xì)胞的大小、中央液泡的大小和原生質(zhì)層的位置,A正確;從蓋玻片的一側(cè)滴加蔗糖溶液,在蓋玻片另一側(cè)用吸水紙吸引,重復(fù)幾次后植物細(xì)胞浸潤在蔗糖溶液中,進(jìn)而失水發(fā)生質(zhì)壁分離,B正確;高濃度的乙醇對植物細(xì)胞有毒害作用,會(huì)殺死植物細(xì)胞,因此用高濃度的乙醇代替蔗糖溶液不能觀察到質(zhì)壁分離及復(fù)原現(xiàn)象,C錯(cuò)誤;紫色洋蔥鱗片葉外表皮不同部位細(xì)胞液的濃度可能不同,因此觀察到的質(zhì)壁分離程度可能不同,D正確。]
2.以紫色洋蔥鱗莖表皮為材料觀察植物細(xì)胞質(zhì)壁分離現(xiàn)象,下列敘述錯(cuò)誤的是( )
A.在發(fā)生質(zhì)壁分離的細(xì)胞中能觀察到紫色中央液泡逐漸縮小
B.滴加30%的蔗糖溶液比10%的蔗糖溶液引起細(xì)胞質(zhì)壁分離所需時(shí)間短
C.發(fā)生質(zhì)壁分離的細(xì)胞放入清水中又復(fù)原,說明細(xì)胞保持活性
D.用高濃度的NaCl溶液代替蔗糖溶液不能引起細(xì)胞質(zhì)壁分離
D [植物細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離的外因:外界溶液濃度大于細(xì)胞液濃度,細(xì)胞失水,液泡變小,顏色加深,A正確;濃度差越大,細(xì)胞失水速度越快,B正確;發(fā)生質(zhì)壁分離的細(xì)胞放入清水中又復(fù)原,說明是活細(xì)胞,C正確;用高濃度的NaCl溶液代替蔗糖溶液一樣可以引起細(xì)胞質(zhì)壁分離,還可能發(fā)生質(zhì)壁分離的自動(dòng)復(fù)原,D錯(cuò)誤。]
3.(2018·北京高考)細(xì)胞膜的選擇透過性保證了細(xì)胞內(nèi)相對穩(wěn)定的微環(huán)境。下列物質(zhì)中,以(自由)擴(kuò)散方式通過細(xì)胞膜的是( )
A.Na+ B.二氧化碳
C.RNA D.胰島素
B [一般Na+內(nèi)流時(shí)屬于協(xié)助擴(kuò)散,Na+外流時(shí)屬于主動(dòng)運(yùn)輸,A項(xiàng)錯(cuò)誤;二氧化碳的運(yùn)輸屬于自由擴(kuò)散,B項(xiàng)正確;RNA不通過細(xì)胞膜,C項(xiàng)錯(cuò)誤;胰島素是通過胞吐的方式被分泌出細(xì)胞的,D項(xiàng)錯(cuò)誤。]
4.甲、乙兩種物質(zhì)分別依賴自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散進(jìn)入細(xì)胞,若以人工合成的無蛋白磷脂雙分子膜代替細(xì)胞膜,并維持其他條件不變,則( )
A.甲運(yùn)輸被促進(jìn)
B.乙運(yùn)輸被促進(jìn)
C.甲運(yùn)輸被抑制
D.乙運(yùn)輸被抑制
D [協(xié)助擴(kuò)散必須有轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白參與才能進(jìn)行,否則將被抑制。]
5.某學(xué)生用紫色洋蔥鱗片葉表皮作實(shí)驗(yàn)材料,觀察到甲、乙兩個(gè)圖像。請回答問題:
(1)撕取洋蔥________(填“內(nèi)”或“外”)表皮,置于滴加清水的載玻片上制成臨時(shí)裝片,用顯微鏡可觀察到的是圖________。
(2)在蓋玻片的一側(cè)滴加0.3 g/mL蔗糖溶液,用吸水紙從另一側(cè)吸引,重復(fù)幾次后,可觀察到的是圖________,圖示細(xì)胞發(fā)生了________現(xiàn)象。該現(xiàn)象是指________和________發(fā)生分離。
(3)甲、乙兩圖所示細(xì)胞的細(xì)胞液分別存在于________(填“a”“b”或“c”)中。
[解析] (1)觀察植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離現(xiàn)象,適宜使用紫色洋蔥鱗片葉的外表皮,由于細(xì)胞內(nèi)具有紫色的大液泡,便于觀察。將撕取的洋蔥外表皮置于滴加清水的載玻片上,由于清水的濃度小于細(xì)胞液的濃度,細(xì)胞吸水,液泡變大,即圖甲所示細(xì)胞。(2)滴加0.3 g/mL蔗糖溶液后,由于蔗糖溶液的濃度大于細(xì)胞液的濃度,細(xì)胞失水,發(fā)生質(zhì)壁分離,即細(xì)胞壁與原生質(zhì)層分離,同時(shí)液泡變小,即圖乙所示細(xì)胞。(3)細(xì)胞液存在于液泡內(nèi),圖甲中a表示液泡,圖乙中b表示原生質(zhì)層與細(xì)胞壁之間的空隙,c表示液泡。
[答案] (1)外 甲
(2)乙 質(zhì)壁分離 原生質(zhì)層 細(xì)胞壁
(3)a、c
課標(biāo)內(nèi)容要求
核心素養(yǎng)對接
1.舉例說明有些物質(zhì)順濃度梯度進(jìn)出細(xì)胞,不需要額外提供能量。
2.實(shí)驗(yàn):觀察植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原。
1.科學(xué)探究——探究植物細(xì)胞的吸水與失水。
2.科學(xué)思維——?dú)w納比較兩種被動(dòng)運(yùn)輸方式的異同。
自由擴(kuò)散(也叫簡單擴(kuò)散)
協(xié)助擴(kuò)散(也叫易化擴(kuò)散)
圖示
甲
乙
條件
不需要轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白,不消耗能量
需要轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白,不消耗能量
運(yùn)輸方向
高濃度一側(cè)→低濃度一側(cè)
舉例
O2和CO2
葡萄糖、氨基酸的順濃度跨膜運(yùn)輸
方式
影響因素
影響趨勢
曲線
自由擴(kuò)散
膜兩側(cè)物質(zhì)的濃度差
與濃度差呈正相關(guān)
協(xié)助擴(kuò)散
①膜兩側(cè)物質(zhì)的濃度差;②膜上轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的種類和數(shù)量
當(dāng)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白達(dá)到飽和時(shí),物質(zhì)濃度增加,物質(zhì)的運(yùn)輸速率也不再增加
名稱
轉(zhuǎn)運(yùn)對象
特點(diǎn)
載體蛋白
與自身結(jié)合部位相適應(yīng)的分子或離子
每次轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)都會(huì)發(fā)生自身構(gòu)象的改變
通道蛋白
與自身通道的直徑和形狀相適配、大小和電荷相適宜的分子或離子
轉(zhuǎn)運(yùn)分子不需要與通道蛋白結(jié)合
知 識(shí) 網(wǎng) 絡(luò) 構(gòu) 建
核 心 語 句 歸 納
1.原生質(zhì)層包括細(xì)胞膜和液泡膜以及兩層膜之間的細(xì)胞質(zhì)。
2.植物細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離的原因:
(1)外界溶液濃度大于細(xì)胞液濃度。
(2)原生質(zhì)層的伸縮性大于細(xì)胞壁的伸縮性。
3.只有活的成熟植物細(xì)胞才可發(fā)生質(zhì)壁分離,動(dòng)物細(xì)胞和根尖分生區(qū)細(xì)胞不能發(fā)生質(zhì)壁分離。
4.被動(dòng)運(yùn)輸包括自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散,二者都是順濃度梯度進(jìn)行跨膜運(yùn)輸?shù)摹?br/>
5.自由擴(kuò)散既不需要轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白,也不需要能量,氣體及脂溶性物質(zhì)以自由擴(kuò)散方式運(yùn)輸,水以自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散方式運(yùn)輸。
6.協(xié)助擴(kuò)散需要轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白,但不需要能量,實(shí)例是紅細(xì)胞吸收葡萄糖。
這是一份備考2024屆高考生物一輪復(fù)習(xí)講義第二章細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)和物質(zhì)的運(yùn)輸課時(shí)3細(xì)胞的吸水和失水考點(diǎn)2探究植物細(xì)胞的吸水和失水,共6頁。
這是一份高中人教版 (2019)第1節(jié) 被動(dòng)運(yùn)輸?shù)?課時(shí)學(xué)案設(shè)計(jì),共5頁。學(xué)案主要包含了自學(xué)指導(dǎo)與檢測,反思等內(nèi)容,歡迎下載使用。
這是一份高中生物第4章 細(xì)胞的物質(zhì)輸入和輸出綜合與測試導(dǎo)學(xué)案,共4頁。
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