【步步高】高考生物一輪(回扣基礎(chǔ)+核心突破+命題探究)2.8物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)膶?shí)例名師精編教學(xué)案新人教版

1、名校名 推薦第 8 講物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)膶?shí)例 考綱要求 1. 實(shí)驗(yàn)：通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)探究膜的透性。2. 實(shí)驗(yàn)：觀察植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原。一、細(xì)胞的吸水和失水1滲透作用(1) 概念：指水分子 ( 或者其他溶劑分子 ) 透過(guò)半透膜， 從低濃度溶液向高濃度溶液的擴(kuò)散。(2) 滲透作用發(fā)生的條件具有半透膜；半透膜兩側(cè)的溶液存在濃度差。2細(xì)胞的吸水和失水(1) 動(dòng)物細(xì)胞的吸水和失水細(xì)胞膜相當(dāng)于半透膜；濃度差由外界溶液濃度與細(xì)胞質(zhì)的濃度來(lái)體現(xiàn)。細(xì)胞吸水或失水的多少取決于細(xì)胞膜兩側(cè)溶液中水的相對(duì)含量的差值。(2) 植物細(xì)胞的吸水和失水原生質(zhì)層相當(dāng)于半透膜；細(xì)胞液與外界溶液之間存在濃度差。植物細(xì)胞吸水和失水的原理

2、如下： 判一判 1 K通過(guò)細(xì)胞膜屬于滲透作用()2植物細(xì)胞的原生質(zhì)層由細(xì)胞膜和液泡膜組成，相當(dāng)于半透膜()3細(xì)胞液就是細(xì)胞內(nèi)的液體()4當(dāng)外界溶液濃度大于細(xì)胞液濃度時(shí)，植物細(xì)胞就會(huì)發(fā)生質(zhì)壁分離()提示 有大液泡的活的植物細(xì)胞才能發(fā)生質(zhì)壁分離。5動(dòng)物細(xì)胞在任何情況下都不會(huì)發(fā)生質(zhì)壁分離()二、物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)钠渌麑?shí)例1名校名 推薦1不同物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸特點(diǎn)(1) 水分子：順相對(duì)含量梯度 ( 高低 ) 。(2) 離子和小分子：依據(jù)細(xì)胞生命活動(dòng)需要進(jìn)行選擇吸收。2水稻和番茄吸收不同離子的特點(diǎn)(1) 同種生物細(xì)胞對(duì)不同物質(zhì)的吸收具有選擇性，與其含有離子載體蛋白的種類和數(shù)量有關(guān)。(2) 不同種生物細(xì)胞對(duì)同種物

3、質(zhì)吸收具有差異性。3生物膜的功能特性(1) 細(xì)胞膜和其他生物膜都是選擇透過(guò)性膜，水分子、一些離子和小分子可以通過(guò)，而其他的離子、小分子和大分子則不能通過(guò)。(2) 生物膜的選擇透過(guò)性是活細(xì)胞的一個(gè)重要特征。2溶液濃度現(xiàn)象及結(jié)論名校名 推薦考點(diǎn)聚焦?jié)B透系統(tǒng)及其應(yīng)用1對(duì)比分析成熟植物細(xì)胞是一個(gè)滲透系統(tǒng)植物細(xì)胞與外界溶滲透作用模型液形成的滲透系統(tǒng)圖解水分子通過(guò)半透膜的擴(kuò)細(xì)胞液通過(guò)原生質(zhì)層與外界溶原理散作用液之間發(fā)生滲透作用水?dāng)U散低濃度溶液高濃度溶液的方向2. 滲透作用原理的拓展應(yīng)用(1) 比較不同溶液濃度大小漏斗內(nèi)燒杯內(nèi)MN若漏斗內(nèi)液面上升，則 MN 若漏斗內(nèi)液面不變，則 M N 若漏斗內(nèi)液面下降，則

4、 MN(2) 驗(yàn)證滲透作用發(fā)生的條件(3) 探究物質(zhì)能否通過(guò)半透膜 ( 以碘和淀粉為例 )燒杯內(nèi)盛漏斗內(nèi)結(jié)論淀粉溶液盛碘液3名校名 推薦變藍(lán)不變藍(lán)碘能通過(guò)半透膜，而淀粉不能不變藍(lán)變藍(lán)淀粉能通過(guò)半透膜，而碘不能變藍(lán)變藍(lán)淀粉和碘都能通過(guò)半透膜不變藍(lán)不變藍(lán)淀粉和碘都不能通過(guò)半透膜易錯(cuò)警示關(guān)于滲透系統(tǒng)中的3 個(gè)“比較”(1) 滲透平衡與溶液濃度的內(nèi)涵發(fā)生滲透平衡只意味著半透膜兩側(cè)水分子移動(dòng)達(dá)平衡狀態(tài)，既不可看作沒(méi)有水分子移動(dòng)也不可看作兩側(cè)溶液濃度相等。溶液濃度指物質(zhì)的量濃度而非質(zhì)量濃度。(2) 半透膜與選擇透過(guò)性膜的比較區(qū)別：半透膜是無(wú)生命的物理性薄膜，物質(zhì)能否通過(guò)取決于分子的大小。選擇透過(guò)性膜是具有

5、生命的生物膜，載體蛋白的存在決定了其對(duì)不同物質(zhì)吸收的選擇性。細(xì)胞死亡或膜載體蛋白失活后，其選擇透過(guò)性喪失。共性：都允許水分子自由通過(guò)，而不允許生物大分子物質(zhì)通過(guò)。(3) 原生質(zhì)層與原生質(zhì)體的比較原生質(zhì)層在成熟的植物細(xì)胞內(nèi)相當(dāng)于半透膜的結(jié)構(gòu)，由細(xì)胞膜、液泡膜以及兩層膜之間的細(xì)胞質(zhì)組成，不包括細(xì)胞核和液泡內(nèi)的細(xì)胞液。此結(jié)構(gòu)僅存在于成熟的植物細(xì)胞中。原生質(zhì)體是去除了植物細(xì)胞壁后所剩下的具有生物活性的植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)，包括細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞核三部分。1. 如圖所示的滲透裝置中，開(kāi)始時(shí)的液面高度為a，停止上升時(shí)的高度為 b，若每次停止上升后都將玻璃管中高出燒杯液面的部分吸出，則 a、b 液面間的高度差與吸

6、出蔗糖溶液的次數(shù)之間的關(guān)系是()答案B解析每吸出一次，蔗糖溶液濃度就減小一次，而a、 b 液面的高度差是由半透膜內(nèi)外溶液濃度差決定的，隨著吸出次數(shù)的增加內(nèi)外濃度差越來(lái)越小，所以a、 b 液面高度差也越來(lái)越小。 互動(dòng)探究 (1) 當(dāng)液面上升且停止于b 處時(shí)，水分子進(jìn)出情況如何？(2) 經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)次4名校名 推薦如題中所列的操作后，液面升高的高度差接近0，此時(shí)半透膜兩側(cè)的濃度相等嗎？提示(1) 水分子出入量相等(2) 相等2. 某同學(xué)設(shè)計(jì)滲透裝置如右圖所示 ( 開(kāi)始時(shí)狀態(tài) ) ，燒杯中盛放有蒸餾水， 圖中豬膀胱膜允許單糖透過(guò)。 倒置的長(zhǎng)頸漏斗中先裝入蔗糖溶液， 一定時(shí)間后再加入蔗糖酶。 該實(shí)驗(yàn)過(guò)程中

7、最可能出現(xiàn)的是()A漏斗中液面開(kāi)始時(shí)先上升，加酶后即下降B漏斗中液面先上升，加酶后繼續(xù)上升，然后下降C加酶前后，在燒杯中都可以檢測(cè)出蔗糖D加酶后可以在燒杯中檢測(cè)出葡萄糖、果糖和蔗糖酶答案B解析加酶前， 漏斗內(nèi)溶液濃度高于漏斗外，水分子向漏斗內(nèi)部擴(kuò)散的較多，漏斗液面上升；加酶后，蔗糖水解為單糖，摩爾濃度增大，使液面繼續(xù)上升，后隨著單糖逐漸進(jìn)入燒杯，而使漏斗內(nèi)溶液濃度下降，液面下降?！癠”型管中水分子移動(dòng)方向的分析1膜兩側(cè)溶液中濃度高的一側(cè)滲透壓高，低的一側(cè)滲透壓低，水分子由低濃度一側(cè)向高濃度一側(cè)擴(kuò)散。2兩側(cè)溶液中的溶質(zhì)是否能通過(guò)半透膜，若不能，則只是高濃度一側(cè)液面升高；若能，則先是高濃度一側(cè)液面

8、升高，隨后另一側(cè)液面升高，最后兩側(cè)液面持平。3如果溶質(zhì)分子不能透過(guò)半透膜，在達(dá)到滲透平衡時(shí)，一般兩側(cè)溶液的濃度并不相等，因?yàn)橐好娓叩囊粋?cè)形成的靜水壓，會(huì)阻止溶劑由低濃度一側(cè)向高濃度一側(cè)擴(kuò)散。實(shí)驗(yàn)六觀察植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離及復(fù)原1實(shí)驗(yàn)原理(1) 成熟的植物細(xì)胞構(gòu)成滲透系統(tǒng)可發(fā)生滲透作用。(2) 當(dāng)細(xì)胞液濃度 外界溶液濃度時(shí)，吸水，質(zhì)壁分離復(fù)原。2實(shí)驗(yàn)流程5名校名 推薦易錯(cuò)警示與細(xì)胞質(zhì)壁分離及復(fù)原有關(guān)的5 個(gè)總結(jié)(1) 實(shí)驗(yàn) 材料的選擇一般不選擇細(xì)菌細(xì)胞，它能發(fā)生質(zhì)壁分離，但現(xiàn)象不明顯。不能選擇動(dòng)物細(xì)胞，它無(wú)細(xì)胞壁，不能發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象。(2) 實(shí)驗(yàn)試劑使用使用濃度過(guò)高的蔗糖溶液 (0.5 g/mL

9、) ，質(zhì)壁分離現(xiàn)象明顯，但不能復(fù)原，因?yàn)槿芤簼舛冗^(guò)高，細(xì)胞過(guò)度失水而死亡。使用質(zhì)量濃度為 1的 KNO3溶液，因?yàn)榭杀患?xì)胞吸收，使細(xì)胞1 mol LK和 NO3液濃度增大，所以細(xì)胞先發(fā)生質(zhì)壁分離后又自動(dòng)復(fù)原。( 尿素、 甘油、乙二醇等現(xiàn)象同上 )(3) 發(fā)生質(zhì)壁分離時(shí)在細(xì)胞壁和細(xì)胞膜之間充滿的是外界溶液，原因是細(xì)胞壁具有全透性。(4) 質(zhì)壁分離與復(fù)原過(guò)程中水分移動(dòng)是雙向的，總結(jié)果是單向的。(5) 本實(shí)驗(yàn)用顯微鏡觀察了三次，第一次與第二次形成對(duì)照，第三次與第二次形成對(duì)照，該對(duì)照方法為自身對(duì)照。3把數(shù)條5 cm 長(zhǎng)的馬鈴薯?xiàng)l分別浸在蒸餾水和不同濃度的蔗糖溶液中，每隔一段時(shí)間測(cè)量馬鈴薯?xiàng)l的長(zhǎng)度。如圖

10、顯示馬鈴薯?xiàng)l在不同濃度溶液中長(zhǎng)度改變的百分率。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()A馬鈴薯?xiàng)l通過(guò)滲透吸( 失 ) 水改變其長(zhǎng)度6名校名 推薦B在 0.10 M蔗糖溶液中馬鈴薯細(xì)胞質(zhì)壁分離C馬鈴薯細(xì)胞液濃度相當(dāng)于0.30 M的蔗糖溶液D在 0.40 M蔗糖溶液中馬鈴薯細(xì)胞失水皺縮答案B解析據(jù)圖分析，馬鈴薯?xiàng)l浸在0.30 M的蔗糖溶液中其長(zhǎng)度基本不變，說(shuō)明馬鈴薯細(xì)胞液濃度相當(dāng)于0.30 M的蔗糖溶液。浸在低于0.30 M的蔗糖溶液中，馬鈴薯細(xì)胞通過(guò)滲透作用吸水膨脹，其長(zhǎng)度增加；浸在高于0.30 M的蔗糖溶液中，馬鈴薯細(xì)胞通過(guò)滲透作用失水皺縮，質(zhì)壁分離，其長(zhǎng)度縮短。4為探究植物A 能否移植到甲地生長(zhǎng)，某生物學(xué)研

11、究性學(xué)習(xí)小組通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定了植物A 細(xì)胞液的濃度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表。為保證植物A 移植后能正常生存，則甲地土壤溶液的濃度應(yīng)()濃度 (mol/L)0.150.20.250.3質(zhì)壁分離狀態(tài)不分離剛分 離顯著分離顯著分離A. 0.15 mol/LB 0.2 mol/LC 0.2 mol/LD 0.3 mol/L答案A解析當(dāng)植物細(xì)胞液濃度小于周圍土壤溶液濃度時(shí)，細(xì)胞會(huì)失水發(fā)生質(zhì)壁分離，植物將不能正常生存。由表中信息可知，該植物細(xì)胞液的濃度介于0.15 mol/L 和 0.2mol/L之間。因此，為保證植物移植后能正常生存，甲地土壤溶液的濃度應(yīng)0.15mol/L 。質(zhì)壁分離實(shí)驗(yàn)的拓展應(yīng)用1判斷成熟植物細(xì)胞

12、是否有生物活性待測(cè)成熟植物細(xì)胞 一定濃度的蔗糖溶液?發(fā)生質(zhì)壁分離有生物活性鏡檢不發(fā)生質(zhì)壁分離無(wú)生物活性2測(cè)定細(xì)胞液濃度范圍待測(cè)細(xì)胞 一系列濃度梯度的蔗糖溶液鏡檢 ?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3比較不同植物細(xì)胞的細(xì)胞液濃度7名校名 推薦不同植物細(xì)胞 同一濃度的蔗糖溶液鏡檢 ?發(fā)生質(zhì)壁分離所需時(shí)間越短，細(xì)胞液濃度越小，反之則細(xì)胞液濃度越大4鑒別不同種類的溶液( 如 KNO3和蔗糖溶液 )成熟植物細(xì)胞 不同種類溶液?只發(fā)生質(zhì)壁分離蔗糖溶液鏡檢質(zhì)壁分離后自動(dòng)復(fù)原 KNO3溶液5比較未知濃度溶液的濃度大小鏡檢同一植物的成熟細(xì)胞未知濃度的溶液 剛剛發(fā)生質(zhì)壁分離所需時(shí)間比

13、較所用時(shí)間長(zhǎng)短判斷溶液濃度的大小 ( 時(shí)間越短，未知溶液的濃度越大 ) 實(shí)驗(yàn)單一變量：未知濃度的溶液。6驗(yàn)證原生質(zhì)層和細(xì)胞壁伸縮性大小鏡檢成熟植物細(xì)胞分離劑發(fā)生質(zhì)壁分離細(xì)胞壁伸縮性小于原生質(zhì)層伸縮性不發(fā)生質(zhì)壁分離細(xì)胞壁伸縮性大于或等于原生質(zhì)層的伸縮性實(shí)驗(yàn)單一變量：植物細(xì)胞原生質(zhì)層和細(xì)胞壁的伸縮性差異。8名校名 推薦序號(hào)錯(cuò)因分析正確答案序號(hào)錯(cuò)因分析正確答案活的成熟植物細(xì)胞原生質(zhì)層相當(dāng)于一層半透膜，細(xì)胞液和外界表述不具表述不完溶液存在濃度差時(shí)，體，沒(méi)有整，沒(méi)有答就會(huì)發(fā)生質(zhì)壁分離和出檢測(cè)原復(fù)原現(xiàn)象，而死的植指出觀察紫色的中央液泡目標(biāo)是什理物細(xì)胞的原生質(zhì)層已么失去選擇透過(guò)性變?yōu)槿感?，不能發(fā)生質(zhì)壁分離

14、和復(fù)原現(xiàn)象不能簡(jiǎn)化質(zhì)量濃度為 0.3 g/mL觀察目標(biāo)質(zhì)壁分離答案的蔗糖溶液不對(duì)結(jié)果：活的紫色洋蔥鱗片葉表皮細(xì)分別從兩載玻片的蓋該實(shí)驗(yàn) 為胞在 0.3 g/mL 的蔗糖溶液中能發(fā)玻片一側(cè)滴入清水，驗(yàn)證性實(shí)生質(zhì)壁分離，在清水中又能復(fù)原；沒(méi)有選擇用吸水紙從另一側(cè)吸驗(yàn)，對(duì)實(shí)死的紫色洋蔥鱗片葉表皮細(xì)胞在正確的觀引，這樣重復(fù)幾次。 在驗(yàn)的結(jié)果0.3 g/mL 的蔗糖溶液中不能發(fā)生察目標(biāo)高倍鏡下觀察兩裝片和結(jié)論不質(zhì)壁分離，在清水中也不能復(fù)原。中細(xì)胞的質(zhì)壁分離復(fù)需要分類結(jié)論：活的植物細(xì)胞能發(fā)生質(zhì)壁分原情況討論離和復(fù)原現(xiàn)象， 而死的植物細(xì)胞不能發(fā)生質(zhì)壁分離和復(fù)原現(xiàn)象9名校名 推薦教師備課資源( 教師用書獨(dú)具)

15、1滲透系統(tǒng)的組成條件如圖所示，作為一個(gè)滲透系統(tǒng)，須同時(shí)具備以下兩個(gè)條件：具有半透膜種類：可以是生物性的選擇透過(guò)性膜，也可以是物理性的過(guò)濾膜特性：允許水分子及小分子通過(guò)，不允許蔗糖等較大的分子通過(guò)(2) 半透膜兩側(cè)為溶液體系 (S 1、 S2) ，且兩側(cè)溶液具有濃度差。2滲透作用的發(fā)生(1)若 S1 濃度 S2 濃度，單位時(shí)間內(nèi)由S2S1 的水分子數(shù)多于S1S2，外觀上表現(xiàn)為S1 液面上升。(2)若 S 濃度 S 濃度，則情況相反，外觀上表現(xiàn)為S 液面下降。121(3) h 到達(dá)一定高度時(shí)，由半透膜進(jìn)出漏斗的水分子數(shù)相等，滲透系統(tǒng)達(dá)到平衡狀態(tài)，液面不再變化。3外界溶液濃度與質(zhì)壁分離關(guān)系的讀圖、析

16、圖技巧及表格設(shè)計(jì) 命題示例 某小組確定研究課題：探究植物細(xì)胞外界溶液濃度與質(zhì)壁分離的關(guān)系。該小組選用水生植物黑藻作為實(shí)驗(yàn)材料，并作實(shí)驗(yàn)假設(shè)：如果將其葉片分別置于不同濃度的蔗糖溶液中，其細(xì)胞失水量隨著外界溶液濃度增加而增加。該小組學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟如下：配制10%、 20%、 30%蔗糖溶液，分別盛于培養(yǎng)皿中。從黑藻莖上取下葉片，用吸水紙吸干葉片上的水分，并制成裝片，顯微鏡下觀察，選取5 個(gè)細(xì)胞測(cè)量其A、B( 如圖 A 為細(xì)胞的長(zhǎng)度，B 為原生質(zhì)體長(zhǎng)度) 。在此基礎(chǔ)上，請(qǐng)你參與設(shè)計(jì)、分析與討論。(1) 請(qǐng)你設(shè)計(jì)一表格，用于記錄數(shù)據(jù)，計(jì)算并記錄B/A 值。(2) 該小組同學(xué)根據(jù)記錄數(shù)據(jù)作曲線如圖。請(qǐng)

17、你就該結(jié)果作分析并得出結(jié)論：； _ _ 。結(jié)論： _ 。10名校名 推薦(3) 討論：如果要說(shuō)明上述質(zhì)壁分離現(xiàn)象是由相應(yīng)濃度的外界溶液引起的，而非細(xì)胞本身的原因，應(yīng)如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)？_ 。答案(1)細(xì)胞10%蔗糖溶液20%蔗糖溶液30%蔗糖溶液B/AB( m) A( m)B/AB( m) A( mB( m) A( m)B/A)12345平均值(2) B/A 值越小，說(shuō)明質(zhì)壁分離程度越大隨著溶液濃度的增大，B/A 值下降，說(shuō)明質(zhì)壁分離程度隨外界溶液濃度增大而增大結(jié)論：質(zhì)壁分離程度( 細(xì)胞失水量 ) 隨著外界溶液濃度的增大而增大(3) 設(shè)置清水對(duì)照組， 觀察清水中的黑藻細(xì)胞，確認(rèn)細(xì)胞形態(tài)正常，無(wú)質(zhì)壁分離現(xiàn)象 方法點(diǎn)撥 (1) 正確的結(jié)論來(lái)源于準(zhǔn)確的讀圖與析圖為了增加實(shí)驗(yàn)結(jié)果的直觀性，對(duì)表格數(shù)據(jù)進(jìn)行坐標(biāo)曲線格式轉(zhuǎn)化，得到的B/A(%) 值繪制成曲線，通過(guò)曲線不難看出： B/A 值越小，說(shuō)明質(zhì)壁分離程度越大。隨著外界溶液濃度的增大， B/A 值下降，說(shuō)明質(zhì)壁分離程度隨溶液濃度增大而增大。從而得出結(jié)論：細(xì)胞失水量隨著外界溶液濃度的增大而增大。(2) 分析實(shí)驗(yàn)材料確定表格設(shè)計(jì)項(xiàng)目根據(jù)題干提供的信息，探究“植物細(xì)胞外界溶液濃度與質(zhì)壁分離的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)