2022-2023學年 人教版 必修一 水進出細胞的原理 教案

1、PAGE 13 -第4章 細胞的物質(zhì)輸入和輸出第1節(jié) 被動運輸?shù)?課時 水進出細胞的原理素養(yǎng)導引1.生命觀念:運用結(jié)構(gòu)與功能觀,說出細胞的失水與吸水與其結(jié)構(gòu)相適應。2.科學探究:利用給定的條件,設計并實施探究實驗方案,分析得出結(jié)論。3.社會責任:基于細胞失水和吸水,指導農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、合理施肥。一、水進出細胞的原理1.滲透作用:(1)概念:指水分子(或其他溶劑分子)通過半透膜的擴散。(2)方向:水相對含量高水相對含量低。2.水進出動物細胞:(1)原理。半透膜:動物細胞的細胞膜。濃度差:外界溶液與細胞質(zhì)之間的濃度差。(2)現(xiàn)象。外界溶液濃度小于細胞質(zhì)的濃度:細胞吸水膨脹。外界溶液濃度等于細胞質(zhì)的濃度:

2、細胞形態(tài)不變。外界溶液濃度大于細胞質(zhì)的濃度:細胞失水皺縮。3.水進出植物細胞:(1)原理。半透膜:植物細胞的原生質(zhì)層包括細胞膜和液泡膜以及兩層膜之間的細胞質(zhì)。濃度差:外界溶液與細胞液之間的濃度差。(2)動植物細胞之間的區(qū)別。結(jié)構(gòu):植物細胞的細胞膜外有一層細胞壁,伸縮性比較小。吸水后對細胞的影響:動物細胞吸水能漲破,植物細胞吸水過多不會(填“會”或“不會”)漲破。思考輸液時為何要用濃度為0.9%的NaCl溶液?提示:0.9%的NaCl溶液與細胞質(zhì)的濃度相等,可以維持細胞的正常形態(tài)。二、探究植物細胞的吸水和失水1.實驗原理:(1)原生質(zhì)層與細胞壁的特點。原生質(zhì)層的伸縮性比細胞壁大。細胞壁是全透性的

3、,原生質(zhì)層具有選擇透過性。(2)溶液濃度對細胞的影響。當外界溶液濃度大于細胞液濃度時,細胞將失水。當外界溶液濃度小于細胞液濃度時,細胞將吸水。2.實驗步驟:3.實驗結(jié)果:外界溶液中央液泡大小原生質(zhì)層的位置細胞大小液泡顏色蔗糖溶液變小與細胞壁分離基本不變變深清水恢復原狀與細胞壁緊貼基本不變變淺4.實驗結(jié)論: 原生質(zhì)層相當于一層半透膜。思考洋蔥根尖分生區(qū)細胞能否用于質(zhì)壁分離實驗?提示:不能,洋蔥根尖分生區(qū)細胞無大液泡,細胞壁伸縮性較大,不會發(fā)生質(zhì)壁分離。近年來,生物膜的研究成果在環(huán)保、醫(yī)療等領域有了廣泛的應用,例如人工制成的血液透析膜,通過血液和透析液在透析膜內(nèi)外兩側(cè)的相對流動,其溶質(zhì)按照濃度梯度

4、差從高濃度一側(cè)向低濃度一側(cè)轉(zhuǎn)運,將代謝廢物透析掉。結(jié)合所學知識判斷:1.水會從溶質(zhì)濃度高的一側(cè)向濃度低的一側(cè)轉(zhuǎn)運。()分析:水會從相對含量高的地方向相對含量低的方向運動,溶質(zhì)濃度高的溶液水的相對含量低。2.透析膜是半透膜,也是生物膜。()分析:透析膜是半透膜,但不具有生物活性,不是生物膜。3.透析膜也具有選擇性。()學習任務一:滲透作用1.滲透裝置圖:2.滲透作用發(fā)生的條件:(1)具有半透膜。(2)半透膜兩側(cè)具有濃度差。3.滲透作用的原理:(1)漏斗內(nèi)蔗糖溶液中水分子相對含量比清水中水分子相對含量低。(2)燒杯中水分子向漏斗內(nèi)擴散,漏斗管內(nèi)的液面會上升。思考探究當漏斗內(nèi)液面達到穩(wěn)定后,是否還有

5、水分子進出半透膜?提示:有。此時水分子進出半透膜的速率達到平衡,故液面不再變化?！緦W習加點料】思維易錯:滲透裝置內(nèi)液面達到平衡后,半透膜兩側(cè)是否還存在濃度差?提示:存在。由于蔗糖分子不能進入燒杯,燒杯中依然為清水,而漏斗內(nèi)為蔗糖溶液,故依然有濃度差。(2022德州高一檢測)將盛有一定濃度蔗糖溶液的透析袋(蔗糖分子不能透過)浸入蒸餾水中,題圖能正確表示透析袋中蔗糖溶液濃度與時間關系的是()解題思維提取關鍵點盛有一定濃度的蔗糖溶液蔗糖分子不能通過浸入蒸餾水轉(zhuǎn)化知識點具有半透膜半透膜兩側(cè)具有濃度差排除障礙點透析袋中含有蔗糖溶液,浸入蒸餾水中,透析袋吸水,蔗糖溶液濃度降低,但降低到一定程度后,不再發(fā)生

6、變化【解析】選B。透析袋中溶液的濃度高,透析袋滲透吸水,蔗糖溶液濃度下降,當達到平衡時,蔗糖溶液濃度不變,故選B。借題發(fā)揮如果在透析袋中加入蔗糖酶(可以將蔗糖水解為單糖,不能透過透析袋),單糖能透過透析袋,透析袋中溶液濃度的變化是什么?提示:濃度逐漸減小,然后不再變化,但仍高于外界溶液。因為透析袋中還含有蔗糖酶。1.某同學設計了如圖所示的滲透作用的實驗裝置,實驗開始時長頸漏斗內(nèi)外液面平齊,記作零液面。實驗開始后,長頸漏斗內(nèi)部液面的變化趨勢可表示為()【解析】選A。仔細觀察圖示,漏斗內(nèi)為蒸餾水,實驗開始后長頸漏斗內(nèi)部液面將下降,由于實驗初始階段膀胱膜內(nèi)外溶液濃度差較大,故液面下降速率較大,之后速

7、率逐漸減小直至為0,達到動態(tài)平衡。2.(2022重慶高一檢測)某同學為探究滲透現(xiàn)象,組裝了如圖所示裝置。圖甲為初始狀態(tài),圖乙為一段時間后的狀態(tài),表示燒杯中的溶液,表示長頸漏斗中的溶液,表示玻璃紙。下列相關敘述錯誤的是()A.初始狀態(tài)時的濃度小于B.漏斗中的液面會逐漸上升,最后達到平衡C.如果用紗布代替玻璃紙,則不會出現(xiàn)圖乙的現(xiàn)象D.圖乙中沒有水分子透過玻璃紙進出漏斗【解析】選D。由分析可知,最終圖乙漏斗液面上升,說明初始狀態(tài)時溶液濃度大于溶液濃度,A正確;初始狀態(tài)時燒杯中溶液濃度小于漏斗內(nèi)溶液濃度,水分子通過玻璃紙進入漏斗,漏斗的液面逐漸上升,當漏斗內(nèi)液面產(chǎn)生的壓力與其吸水能力相等時,水分子進

8、出平衡,液面不再上升,B正確;紗布不屬于半透膜,如果用紗布代替玻璃紙,則不會出現(xiàn)圖乙的現(xiàn)象,C正確;圖乙中水分子透過玻璃紙進出漏斗的數(shù)量相等,達到動態(tài)平衡,D錯誤?！狙a償訓練】如圖所示,在漏斗中加入的蔗糖溶液與蒸餾水液面齊平,一段時間后,待漏斗內(nèi)液面不再變化時,再向漏斗中加入一定量的蔗糖酶。下列坐標曲線中能正確反映整個實驗過程中漏斗內(nèi)外溶液的液面高度差變化的是()【解析】選A。據(jù)圖分析,該裝置具有半透膜,而漏斗內(nèi)外溶液存在濃度差,能發(fā)生滲透作用,由于蔗糖溶液濃度大于蒸餾水,因而開始時漏斗內(nèi)液面上升;一段時間后,向漏斗中加入一定量的蔗糖酶,將蔗糖水解成單糖,摩爾濃度增大,使得液面繼續(xù)上升,后隨著

9、單糖逐漸進入燒杯,而使得漏斗內(nèi)溶液濃度下降,液面下降,高度差減小。由于濃度差越來越接近,高度差減小的趨勢越來越慢。但由于漏斗內(nèi)有蔗糖酶,所以漏斗內(nèi)液體濃度始終大于燒杯內(nèi)液體濃度。因此,最后漏斗內(nèi)的液面稍高于燒杯的液面。學習任務二:質(zhì)壁分離及復原實驗的應用1.實驗探究的一般過程:2.質(zhì)壁分離和復原實驗的拓展應用:(1)判斷成熟植物細胞的死活:(2)測定細胞液濃度范圍:(3)比較不同植物細胞的細胞液濃度:(4)鑒別不同種類的溶液(如KNO3溶液和蔗糖溶液):思考探究如果在顯微鏡下一個視野中發(fā)現(xiàn)有一個細胞未發(fā)生質(zhì)壁分離而其他細胞都發(fā)生了質(zhì)壁分離,可能的原因是什么?提示:細胞死亡,不能發(fā)生滲透作用?！?/p>

10、學習加點料】思維易錯:有人認為觀察植物細胞質(zhì)壁分離和復原實驗用黑藻葉片進行實驗時,葉綠體的顏色會干擾實驗現(xiàn)象的觀察,你認為正確嗎?請說出依據(jù)。提示:不正確,黑藻葉片的葉肉細胞中液泡呈無色,葉綠體的存在使原生質(zhì)層呈綠色,有利于實驗現(xiàn)象的觀察。下列關于植物細胞吸水和失水實驗的過程,敘述正確的是()A.該實驗沒有設置對照B.實驗材料換成黑藻也能觀察到實驗現(xiàn)象C.實驗步驟中吸水紙的作用是吸去多余的蔗糖溶液D.該實驗中顯微鏡下能觀察到水分子的雙向運動解題思維提取關鍵點植物細胞吸水和失水實驗轉(zhuǎn)化知識點實驗操作過程及注意事項排除障礙點質(zhì)壁分離實驗的對照是前后自身對照【解析】選B。題述實驗用顯微鏡觀察了三次,

11、第二次與第一次形成對照,第三次與第二次形成對照,該對照方法為自身對照,可見,該實驗有設置對照,A錯誤;組成黑藻的細胞中也有成熟的植物細胞,液泡無色,葉綠體的存在使原生質(zhì)層呈綠色,因此將實驗材料換成黑藻也能觀察到實驗現(xiàn)象,B正確;實驗步驟中吸水紙的作用是引流,使洋蔥鱗片葉表皮細胞浸潤在蔗糖溶液或清水中,以便觀察質(zhì)壁分離或質(zhì)壁分離復原現(xiàn)象,C錯誤;題述實驗中顯微鏡下不能觀察到水分子的雙向運動,D錯誤。1.植物細胞的質(zhì)壁分離過程中,與細胞壁分離的是()A.細胞核B.原生質(zhì)層C.細胞質(zhì)D.液泡膜【解析】選B。植物細胞的質(zhì)壁分離現(xiàn)象指的是原生質(zhì)層與細胞壁的分離。2.與植物細胞的吸水和失水的探究實驗材料及

12、外界溶液有關的正確敘述是()實驗材料必須是成熟的植物活組織細胞細胞液最好有顏色,便于觀察和判斷細胞質(zhì)壁分離和復原的程度細胞液必須有顏色,否則不能發(fā)生質(zhì)壁分離和復原外界溶液的濃度應適中,不能過低或過高外界溶液必須對細胞無毒害外界溶液的濃度無特殊要求,任何濃度均可以A.B.C.D.【解析】選B。質(zhì)壁分離的前提條件是實驗材料必須是成熟的植物活組織細胞,正確;所選細胞的細胞液最好有顏色,這樣便于觀察和判斷細胞質(zhì)壁分離及其復原的程度,正確;細胞液是否有顏色不能決定質(zhì)壁分離及其復原是否可以發(fā)生,錯誤;外界溶液的濃度應適中,不能過低或過高,否則會使實驗現(xiàn)象不明顯或使細胞失水過多死亡,正確;外界溶液必須對細胞

13、無毒害,因為該實驗需要細胞保持活性,正確;外界溶液的濃度要適中,不能是任何濃度,錯誤。故選B。反滲透海鷗嗉囊位置有一層薄膜,海鷗正是利用了這層薄膜把海水過濾為可飲用的淡水,而含有雜質(zhì)及高濃縮鹽分的海水則吐出嘴外。這就是反滲透法的基本理論架構(gòu)。反滲透原理最早應用于美國太空人將尿液回收為純水使用,醫(yī)學界也出現(xiàn)過用反滲透法的技術進行血液透析的臨床案例。反滲透膜可以將重金屬、農(nóng)藥、細菌、病毒、雜質(zhì)等徹底分離。整個工作原理均采用物理法,不添加任何殺菌劑和化學物質(zhì),所以不會發(fā)生化學變化。如圖為反滲透裝置的原理圖。探究:請分析回答問題:(1)海鷗嗉囊中的薄膜相當于滲透裝置中的_。(2)反滲透裝置中水分子擴散的方向是_,該過程_(填“需要”或“不需要”)消耗能量。(3)利用該原理生產(chǎn)的反滲透凈水機可以獲得較為純凈的水,使用過程中為什么要經(jīng)常更換反滲透膜?_?！窘馕觥?1)海鷗嗉囊中的薄膜具有過濾作用,相當于滲透裝置中的半透膜。(2)反滲透裝置中水分子從濃溶液向稀溶液的方向擴散,該過程需要外界壓力,因此需要消耗能量。(3)反滲透凈水機利用壓力使水分子逆濃度運輸,所以水分子能通過半透膜即反滲透膜而其他物質(zhì)不能通過,使用過程中不能通過半透膜的物質(zhì)會影響半透膜的過濾效果,