新教材高中生物第二章細胞的結(jié)構(gòu)和生命活動第三節(jié)第1課時探究植物細胞的吸水和失水課件蘇教必修110271376

第1課時探究植物細胞的吸水和失水第二章2021內(nèi)容索引0102課前篇自主預(yù)習課堂篇探究學習學習目標1.結(jié)合教材中的滲透示意圖進行分析,理解滲透作用發(fā)生的條件,培養(yǎng)歸納、推理等科學思維能力。2.通過分析成熟植物細胞的結(jié)構(gòu),理解植物細胞具備發(fā)生滲透作用的條件,建立結(jié)構(gòu)與功能觀。3.通過探究植物細胞的吸水和失水,理解植物細胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原現(xiàn)象。嘗試提出問題,作出假設(shè),提高科學探究能力。課前篇自主預(yù)習一、動物細胞的吸水和失水如果將正常形態(tài)的紅細胞置于三種不同滲透壓的溶液中,一段時間后會發(fā)現(xiàn)它們的形態(tài)發(fā)生如下變化。請判斷圖甲、乙、丙中紅細胞所處的狀態(tài),并分析成因。甲:形態(tài)不變,紅細胞處于等滲溶液中。乙:吸水膨脹,紅細胞處于低滲溶液中。丙:失水皺縮,紅細胞處于高滲溶液中。二、植物細胞的吸水和失水1.滲透作用發(fā)生條件(1)有一層半透膜。(2)半透膜兩側(cè)的溶液具有濃度差。2.成熟的植物細胞相當于一種滲透裝置

3.觀察植物細胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原現(xiàn)象

預(yù)習反饋1.判斷。(1)水分子的擴散特稱滲透。(√)(2)在發(fā)生質(zhì)壁分離的細胞中,細胞質(zhì)膜相當于半透膜。(×)(3)植物細胞的原生質(zhì)層由細胞質(zhì)膜和液泡膜組成,相當于半透膜。(×)(4)達到滲透平衡時,半透膜兩側(cè)的水分子進行的是雙向運動。(√)(5)外界溶液濃度大于細胞液濃度時,洋蔥表皮細胞質(zhì)壁分離,細胞液顏色變淺。(×)2.連線。

答案

3.下列有關(guān)水對生命活動影響的敘述,錯誤的是(

)A.自由水可作為細胞內(nèi)化學反應(yīng)的反應(yīng)物B.水分減少時,細胞代謝減弱C.水分子通過細胞壁的擴散稱為滲透作用D.結(jié)合水是細胞結(jié)構(gòu)的重要組成成分答案

C解析

水分子通過半透膜的擴散稱為滲透作用。4.將家兔紅細胞置于不同濃度的溶液中,水分子的跨膜運輸示意圖如下(箭頭方向表示水分子的進出,箭頭粗細表示水分子進出的多少)。下列敘述正確的是(

)A.一段時間后,甲細胞會發(fā)生質(zhì)壁分離B.能發(fā)生滲透作用的是甲細胞和丙細胞C.光學顯微鏡下可觀察到乙細胞有水分子的進出D.若將甲、乙和丙細胞同時分別置于蒸餾水中,甲細胞先破裂答案

B解析

家兔紅細胞沒有細胞壁,不會發(fā)生質(zhì)壁分離,A項錯誤;分析示意圖,甲和丙細胞與外界溶液都存在濃度差,能發(fā)生滲透作用,B項正確;光學顯微鏡下看不到乙細胞有水分子的進出,C項錯誤;甲、乙和丙細胞同時分別置于蒸餾水中,丙細胞由于已經(jīng)吸水膨脹,體積最大,則放在蒸餾水中最先破裂,D項錯誤。5.食醋中的醋酸成分是活細胞不需要的小分子物質(zhì),蔗糖是活細胞不需要的物質(zhì)。用食醋和蔗糖可將新鮮的大蒜頭很快地腌成糖醋蒜,其原因是(

)A.醋酸和蔗糖分子均能存在于活細胞的間隙中B.醋酸和蔗糖分子均能被吸附在活細胞的表面C.醋酸能固定和殺死活細胞,細胞質(zhì)膜失去了選擇性D.因腌的時間過久,兩種物質(zhì)均慢慢地進入活細胞答案

C解析

醋酸能使細胞質(zhì)膜上的蛋白質(zhì)分子變性,進而殺死活細胞,細胞質(zhì)膜失去了選擇透過性,變成全透性的,醋酸和蔗糖可以很快地進入細胞。課堂篇探究學習探究點一滲透作用細胞質(zhì)膜是細胞與其外環(huán)境之間的屏障。這一屏障是如何控制物質(zhì)進出細胞的呢?科學家為研究植物細胞吸水和失水的問題,設(shè)計了滲透裝置,并用這種裝置開展模擬實驗揭示了滲透作用的本質(zhì)。結(jié)合下列滲透裝置圖,分析回答下列問題。1.一段時間后,漏斗管內(nèi)液面上升的原因是什么?答案

以半透膜為界面,蔗糖分子不能透過半透膜,而在半透膜兩側(cè),乙蔗糖溶液中的水分子數(shù)多于甲蔗糖溶液中的水分子數(shù),所以在單位時間內(nèi)由乙蔗糖溶液進入甲蔗糖溶液的水分子數(shù)多于由甲蔗糖溶液進入乙蔗糖溶液的水分子數(shù)。因此,一段時間后,漏斗管內(nèi)的液面會上升。2.當液面不再上升時半透膜兩側(cè)蔗糖溶液的濃度是否相等?答案

不相等,長頸漏斗內(nèi)的蔗糖溶液濃度仍高于漏斗外的蔗糖溶液濃度。3.為什么當液面上升到一定程度時,液面不再上升?答案

一段時間后,漏斗中的液面與燒杯中的液面存在液面差,由于燒杯中與漏斗中的液體具有濃度差,即具有滲透壓差,所以水分子有進入漏斗的趨勢;但是液面差向下產(chǎn)生的壓力與滲透壓的平衡使半透膜兩側(cè)水分子的交換率(進出)相同時,液面不再升高。歸納提升1.典型滲透裝置的分析

(1)溶質(zhì)不能透過半透膜,水分子可以進出半透膜。(2)若S1溶液濃度大于S2溶液濃度,則單位時間內(nèi)S2→S1的水分子數(shù)多于S1→S2,外觀上表現(xiàn)為S1液面上升;若S1溶液濃度小于S2,則情況相反,外觀上表現(xiàn)為S1液面下降。(3)在達到滲透平衡后,若存在如圖所示的液面差Δh,則Sl溶液濃度仍大于S2溶液濃度。因為液面高的一側(cè)形成的壓強,會阻止溶劑由低濃度一側(cè)向高濃度一側(cè)擴散。誤區(qū)警示

有關(guān)滲透作用的誤區(qū)(1)半透膜兩側(cè)的水分子進行的是雙向運動,而不是單向運動,觀測到的現(xiàn)象是由水分子雙向運動的數(shù)量差所導(dǎo)致的液面改變。(2)滲透平衡不代表濃度相等。當半透膜兩側(cè)的溶液達到平衡時,是兩側(cè)的水分子運動達到平衡,而兩側(cè)溶液的濃度并不一定相同,兩側(cè)的液面高度也不一定相同。(3)水分子通過半透膜由低濃度溶液向高濃度溶液擴散。此處的濃度是指物質(zhì)的量濃度,是單位體積溶液中微粒數(shù)的多少,不是質(zhì)量分數(shù)。如質(zhì)量分數(shù)為10%的葡萄糖溶液和質(zhì)量分數(shù)為10%的蔗糖溶液的質(zhì)量濃度相等,但質(zhì)量分數(shù)為10%的蔗糖溶液的滲透壓小,故水可通過半透膜由10%的蔗糖溶液向10%的葡萄糖溶液移動。2.細胞滲透系統(tǒng)的組成

項

目動物細胞成熟植物細胞半透膜細胞質(zhì)膜原生質(zhì)層濃度差外界溶液與細胞質(zhì)濃度比較外界溶液與細胞液濃度比較結(jié)果高滲溶液細胞失水皺縮細胞質(zhì)壁分離等滲溶液細胞狀態(tài)不變細胞狀態(tài)不變低滲溶液細胞吸水膨脹細胞質(zhì)壁分離復(fù)原探究應(yīng)用1.下圖所示的U形管中間被半透膜(只允許水分子通過)隔開,兩側(cè)分別加入等量的0.1mol/L的蔗糖溶液和麥芽糖溶液。一段時間后左右兩側(cè)液面高度變化是怎樣的?若向U形管兩側(cè)加入等量某種微量物質(zhì),最終右側(cè)液面上升,那么加入的這種微量物質(zhì)最可能是什么?(

)A.右側(cè)液面高度下降;葡萄糖B.兩側(cè)液面高度不變;蔗糖酶C.兩側(cè)液面高度不變;麥芽糖酶D.右側(cè)液面高度下降;蒸餾水答案

C解析

半透膜兩側(cè)的溶液物質(zhì)的量濃度相等,因此一段時間后兩側(cè)液面高度不變;若U形管兩側(cè)加入等量麥芽糖酶,右側(cè)麥芽糖被水解成葡萄糖,溶液濃度增大,水分子從左側(cè)進入右側(cè),最終右側(cè)液面上升。2.某實驗小組用下圖所示實驗裝置探究魚鰾膜的通透性。實驗開始時漏斗內(nèi)外液面等高,實驗中觀察到漏斗內(nèi)液面上升到一定高度后不再上升。相關(guān)敘述正確的是(

)A.水分子只能由魚鰾膜外進入膜內(nèi)B.蔗糖分子可以由魚鰾膜內(nèi)擴散到膜外C.液面靜止時魚鰾膜內(nèi)外溶液濃度相等D.實驗結(jié)果表明魚鰾膜是一種半透膜答案

D解析

水分子能由魚鰾膜外進入膜內(nèi),也能由膜內(nèi)進入膜外,A項錯誤;蔗糖分子不能由魚鰾膜內(nèi)擴散到膜外,B項錯誤;當長頸漏斗內(nèi)液面靜止時,半透膜兩側(cè)水分子進出速率相等,但是此時半透膜兩側(cè)的溶液濃度并不相等,漏斗內(nèi)是稀釋的蔗糖溶液,燒杯內(nèi)是清水,所以液面靜止時魚鰾膜內(nèi)溶液濃度大于膜外,C項錯誤;魚鰾膜能讓水分子通過,不允許蔗糖分子通過,實驗結(jié)果表明魚鰾膜是一種半透膜,D項正確。3.下圖甲、乙、丙是三種不同濃度的蔗糖溶液,將質(zhì)量分數(shù)為2%的蔗糖溶液置于用半透膜做成的袋子中,綁緊后再分別置于甲、乙、丙三種蔗糖溶液中,一段時間后,觀察其情形如下圖所示。試推測甲、乙、丙溶液濃度的關(guān)系(

)A.甲>乙>丙B.甲>丙>乙C.乙>甲>丙D.乙>丙>甲答案

D解析

當袋子中蔗糖溶液的濃度高于外界溶液的濃度時,袋子將吸水膨脹;當袋子中蔗糖溶液的濃度等于外界溶液的濃度時,袋子形態(tài)將保持不變;當袋子中蔗糖溶液的濃度小于外界溶液的濃度時,袋子將失水皺縮。探究點二觀察植物細胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原現(xiàn)象請根據(jù)“觀察植物細胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原現(xiàn)象”實驗流程圖解,回答下列問題。

1.步驟B觀察到的是

下的紫色洋蔥鱗片葉外表皮細胞,此時的

與細胞壁緊密相貼;步驟D觀察到的是用一定濃度的蔗糖溶液處理過的紫色洋蔥鱗片葉外表皮細胞,此時發(fā)生了

現(xiàn)象,該現(xiàn)象發(fā)生的內(nèi)因是

,外因是

。

答案

正常狀態(tài)原生質(zhì)層質(zhì)壁分離原生質(zhì)層比細胞壁的伸縮性大蔗糖溶液濃度大于細胞液濃度,細胞失水2.通過步驟E處理后,相比D中的觀察結(jié)果,步驟F中的觀察結(jié)果發(fā)生了何種現(xiàn)象?該現(xiàn)象發(fā)生的外因是什么?答案

步驟F中觀察到質(zhì)壁分離復(fù)原現(xiàn)象。引起質(zhì)壁分離復(fù)原的外因是細胞液濃度大于外界濃度,細胞吸水。3.請分析本實驗的對照設(shè)計思路,判斷步驟D在本實驗中是實驗組還是對照組?答案

本實驗存在兩次對照。第一次是自然狀態(tài)與質(zhì)壁分離狀態(tài)的對照,即B、D狀態(tài)的對照,D是實驗組;第二次是質(zhì)壁分離復(fù)原后與質(zhì)壁分離狀態(tài)的對照,即F、D狀態(tài)的對照,D是對照組。歸納提升1.實驗原理(1)植物細胞的原生質(zhì)層相當于半透膜,細胞壁與原生質(zhì)層具有一定的伸縮性,原生質(zhì)層的伸縮性大于細胞壁的伸縮性。(2)外界溶液濃度>細胞液濃度→細胞失水,原生質(zhì)層皺縮→發(fā)生質(zhì)壁分離。(3)外界溶液濃度<細胞液濃度→細胞吸水→已發(fā)生質(zhì)壁分離的細胞發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原。2.成因及觀察指標分析

項

目質(zhì)壁分離質(zhì)壁分離復(fù)原內(nèi)因原生質(zhì)層比細胞壁的伸縮性大外因外界溶液的濃度大于細胞液的濃度外界溶液的濃度小于細胞液的濃度觀察指標個體堅挺→萎蔫萎蔫→堅挺細胞①原生質(zhì)層與細胞壁分離②液泡由大變?、垡号蓊伾蓽\變深①原生質(zhì)層與細胞壁分離復(fù)原,相互貼近②液泡由小變大③液泡顏色由深變淺3.實驗結(jié)論(1)成熟的植物細胞能與外界溶液進行滲透作用,當外界溶液濃度大于細胞液濃度時,細胞失水,發(fā)生質(zhì)壁分離。(2)當外界溶液濃度小于發(fā)生質(zhì)壁分離的細胞液濃度時,細胞吸水,發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原。4.注意事項(1)實驗成功的關(guān)鍵之一是實驗材料的選擇。要選取成熟的、液泡帶有一定顏色的植物組織進行實驗,便于觀察實驗現(xiàn)象。(2)滴加蔗糖溶液或清水時,在載物臺上操作,一次滴加液體不要太多,以免污染載物臺。(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)壁分離所需時間過長;過高可能造成植物細胞失水過多、過快而死亡,不能發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原現(xiàn)象。探究應(yīng)用1.在實驗桌上有蒸餾水、0.3g/mL蔗糖溶液、0.7g/mL蔗糖溶液三種液體,所貼標簽已經(jīng)模糊不清,為了區(qū)分這三種液體,標記為甲、乙、丙后用同一部位的紫色洋蔥鱗片葉外表皮細胞進行了下圖所示實驗,根據(jù)鏡檢結(jié)果,下列相關(guān)敘述錯誤的是(

)A.實驗2中的細胞處于質(zhì)壁分離狀態(tài)B.實驗后細胞液的濃度為②>①>③C.可判斷實驗1的細胞正在吸水還是失水D.可判斷甲、乙、丙三種液體的濃度答案

C解析

實驗1中的細胞正處于質(zhì)壁分離的狀態(tài),但無法判斷此時細胞正在更大程度地質(zhì)壁分離還是已達到質(zhì)壁分離的最大程度,所以也就無法判斷細胞是正在失水還是處于吸水和失水的動態(tài)平衡中。2.在“觀察植物細胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原現(xiàn)象”實驗中,對紫色洋蔥鱗片葉外表皮臨時玻片標本進行了三次觀察和兩次處理。下列有關(guān)敘述正確的是(

)A.第一次觀察為低倍鏡觀察,后兩次為高倍鏡觀察B.第一次處理滴加的液體為清水,第二次處理滴加的液體為0.3g/mL的蔗糖溶液