2018-2019學年高中生物 第三章 細胞的結構和功能 第三節(jié) 物質的跨膜運輸 第2課時 探究植物細胞的吸水和失水學案 蘇教版必修1.doc

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第2課時　探究植物細胞的吸水和失水 　　　　　　　　　　　　　　　　1.滲透作用的發(fā)生需具有半透膜和濃度差。 2．滲透平衡意味著半透膜兩側水分子移動達到平 衡狀態(tài)。 3．只有活的、成熟的植物細胞才能發(fā)生質壁分離 和復原。 4．質壁分離的“質”是指原生質層，其由細胞膜、 液泡膜和兩者之間的細胞質組成。 5．原生質層的伸縮性大于細胞壁的伸縮性。 6．質壁分離過程中，質壁分離程度越大，植物細 胞吸水能力越強。 一、基本概念 1．擴散 (1)方向：從高濃度區(qū)域向低濃度區(qū)域遷移。 (2)類型：自由擴散和協(xié)助擴散。 2．滲透 (1)方向：水分子從溶質分子相對較少的區(qū)域向溶質分子相對較多的區(qū)域擴散。 (2)條件：具有半透膜，其兩側具有濃度差。 二、質壁分離和質壁分離復原 1．含義及細胞類型 (1)含義：是指原生質層與細胞壁的分離和復原。 (2)細胞類型：成熟的具有大液泡的植物細胞。 2．發(fā)生條件 (1)細胞中由細胞膜、液泡膜和兩者之間的細胞質構成的原生質層，相當于一層半透膜。 (2)細胞壁是全透膜，且伸縮性小于原生質層。 (3)外界溶液與細胞液之間具有濃度差。 3．結果預測[連線] 1．判斷下列說法的正誤 (1)水分子的擴散特稱滲透(√) (2)在發(fā)生質壁分離的細胞中，細胞膜相當于半透膜() (3)當外界溶液濃度大于細胞液濃度時，植物細胞一定會發(fā)生質壁分離() (4)植物細胞的原生質層由細胞膜和液泡膜組成，相當于半透膜() 2．下列現(xiàn)象屬于滲透作用的是(　　) A．水通過細胞壁　B．蔗糖通過細胞壁　C．水通過細胞膜 解析：選C　滲透作用指的是水分子等溶劑分子通過細胞膜的自由擴散。 3．組成洋蔥表皮細胞的原生質層的生物膜包括(　　) ①細胞膜　②細胞質?、廴苊阁w膜　④液泡膜 A．①② B．①④ C．②③ 解析：選B　原生質層包括細胞膜、液泡膜以及兩層膜之間的細胞質。因此組成洋蔥表皮細胞的原生質層的生物膜包括細胞膜和液泡膜。 4．紫色洋蔥表皮細胞發(fā)生質壁分離后，在顯微鏡下觀察到(　　) 解析：選C　色素存在于液泡中，隨著失水增多，細胞液濃度增大，紫色變深。 核心要點滲透及滲透作用的驗證 1．滲透實驗的典型裝置 (1)條件：具有半透膜，且半透膜兩側溶液具有濃度差。對于漏斗型而言，漏斗內(nèi)的溶液濃度大于外界溶液，即S1溶液濃度＞S2溶液的濃度。 (2)結果(實驗現(xiàn)象)：S1溶液液面上升，S2溶液液面下降，漏斗內(nèi)外的高度差是Δh。 (3)結果分析： ①因S1溶液濃度＞S2溶液的濃度，即單位體積的S1溶液中水分子數(shù)少于S2溶液中的水分子數(shù)，導致水分子從S2溶液進入S1溶液中的較多，產(chǎn)生Δh，但最終進出半透膜的水分子會達到動態(tài)平衡。 ②當通過半透膜的水分子達到動態(tài)平衡時，因為存在液面差，所以半透膜兩側溶液濃度并不相等。 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 細胞膜 原生質層 濃度差 外界溶液與細胞質濃度比較 外界溶液與細胞液濃度比較 結果 高滲溶液 細胞失水皺縮 細胞質壁分離 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 細胞質壁分離復原 [名師點撥] (1)使用長頸漏斗或U形管的優(yōu)點是管徑小，液體量的變化能夠顯示明顯，易于觀察。 (2)一般是長頸漏斗內(nèi)裝高滲溶液且溶質分子不能通過半透膜。 (3)操作開始時半透膜兩側的溶液要保持液面相平。 3．質壁分離與質壁分離復原 (1)發(fā)生的結構基礎 ①原生質層相當于半透膜，與半透膜不同的是原生質層具有選擇透過性。 ②外界溶液與細胞液之間濃度大小的比較有三種情況，分別是大于、等于和小于，對應的外界溶液依次稱為高滲、等滲和低滲溶液。 (2)原因及觀察指標分析 項目 質壁分離 質壁分離復原 內(nèi)因 原生質層的伸縮性大，細胞壁的伸縮性小 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原生質層與細胞壁分離 ②液泡由大變小 ③液泡顏色由淺變深 ①原生質層與細胞壁分離復原，相互貼近 ②液泡由小變大 ③液泡顏色由深變淺 (3)實驗操作流程 (4)數(shù)學模型的建構 ①曲線A表示質壁分離后又復原：ab表示質壁分離，bc表示質壁分離復原，如放在一定濃度的乙二醇或KNO3溶液中就會發(fā)生該變化。 ②曲線B表示質壁分離：如紫色洋蔥鱗片葉的外表皮細胞放入0.3 g/mL的蔗糖溶液中的細胞變化。 [名師點撥]　本實驗中的對照設置 本實驗中的對照屬于自身對照。顯微鏡觀察了三次，第二次(質壁分離)與第一次(正常植物細胞)形成對照，第三次(質壁分離復原)與第二次形成對照。 [思考探究] (1)質壁分離與質壁分離復原的實驗原理是什么？ 提示：①原生質層相當于半透膜。②細胞液與外界溶液之間存在濃度差。③原生質層的伸縮性比細胞壁的伸縮性大。 (2)為什么選用紫色洋蔥鱗片葉的外表皮細胞？ 提示：因為其液泡是紫色而且大，便于觀察。 (3)為什么選用0.3 g/mL的蔗糖溶液進行實驗？能不能使用更高濃度的蔗糖溶液進行 實驗？ 提示：用0.3 g/mL的蔗糖溶液作試劑，既明顯出現(xiàn)質壁分離，又不會殺死細胞；質壁分離后放入清水或蒸餾水中能夠發(fā)生質壁分離復原。若濃度過高，質壁分離速度快，細胞會因失水過多而死亡，不能再進行質壁分離復原。 [題組沖關] 1．下圖一中a、b、c為不同濃度的同種溶液，圖二是一段時間后裝置1與裝置2的液面高度變化曲線，a、b起始液面高度均為h。則圖一中a、b、c濃度的關系是(　　) A．a(chǎn)>b>c　　　　　　　　 　B．c>b>a C．b>a>c D．c>a>b 解析：選D　圖二中a、b液面高度都下降，說明裝置1、2中的水分滲出，c濃度最高；b下降比a下降更快更多，說明b與c的濃度差更大，b濃度最低。 2．下圖為某學生所進行實驗的基本操作步驟，下列相關敘述錯誤的是(　　) A．②步驟是觀察細胞質的大小及細胞壁的位置 B．⑤步驟滴加的是清水 C．該實驗是觀察植物細胞的質壁分離與復原 D．實驗前后的處理形成了自身對照 解析：選A　步驟②是在顯微鏡下觀察液泡的大小和原生質層的位置；步驟③是進行質壁分離處理的實驗操作；步驟⑤是進行質壁分離復原處理的實驗操作，一側滴加的是清水，另外一側用吸水紙引流，使得細胞液的濃度大于外界溶液的濃度時，外界溶液中的水分就透過原生質層進入到細胞液中，液泡逐漸變大，整個原生質層就會慢慢地恢復成原來的狀態(tài)，既發(fā)生了質壁分離復原；步驟④、⑥分別是觀察質壁分離和質壁分離復原的現(xiàn)象，與步驟②觀察的現(xiàn)象形成前后對照。 植物細胞質壁分離和復原實驗的拓展應用 項目 細胞 外界溶液 結果 結論 應用1 判定成熟植物細胞是否有活性 待測成熟植物細胞 較高濃度的蔗糖溶液 發(fā)生質壁分離 活細胞 不發(fā)生質壁分離 死細胞 應用2 測定細胞液濃度范圍 待測細胞 一系列濃度梯度的蔗糖溶液 未發(fā)生質壁分離與剛發(fā)生質壁分離 細胞液的濃度處于兩者濃度之間 應用3 比較不同植物細胞的細胞液濃度 不同植物細胞 同一濃度蔗糖溶液 發(fā)生質壁分離時間的長短 時間越短細胞液濃度越小 應用4 鑒別蔗糖溶液和硝酸鉀溶液 成熟植物細胞 A溶液 只發(fā)生質壁分離 A是蔗糖溶液 B溶液 質壁分離后復原 B是硝酸鉀溶液 應用5 比較未知溶液濃度大小 同一植物的細胞 未知濃度的溶液 剛發(fā)生質壁分離所需時間的長短 時間越短，未知溶液的濃度越大 應用6 驗證原生質層和細胞壁的伸縮性大小 成熟的植物細胞 一定濃度的溶液 發(fā)生質壁分離 細胞壁的伸縮性小于原生質層的 不發(fā)生質壁分離 細胞壁伸縮性等于或大于原生質層的 [題組沖關] 1．某植物體三個相鄰細胞，細胞液濃度為a>b>c，則三個細胞之間水分滲透的方向表現(xiàn)是(　　) 解析：選C　滲透作用過程中水分子表現(xiàn)為由低濃度溶液到高濃度溶液，所以b→a，c→b，c→a。 2．質壁分離和復原實驗可以說明或證明(　　) ①植物細胞的死活；②原生質層的伸縮性比細胞壁伸縮性大；③當外界溶液濃度大于細胞液濃度時，細胞滲透失水，反之，細胞則滲透吸水；④原生質層具有選擇透過性；⑤細胞壁的主要成分是纖維素 A．①③④⑤　　　　　　 　B．①②③④ C .②③④⑤ D．①④⑤ 解析：選B　質壁分離和復原實驗可以證明②、③，說明原生質層具有選擇透過性，從而可以判斷細胞的死活；質壁分離與復原實驗與細胞壁有關，但不能說明細胞壁的組成成分。