2019-2020年高一生物 物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)膶?shí)例 第2課時(shí)示范教案 新人教版.doc

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2019-2020年高一生物 物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)膶?shí)例 第2課時(shí)示范教案 新人教版 ●教學(xué)過(guò)程 ［課前準(zhǔn)備］ 老師準(zhǔn)備——滲透作用的演示實(shí)驗(yàn)：剪取一塊平整、無(wú)裂痕的羊皮紙（或賽璐珞膜，俗稱透明紙或玻璃紙，也可以選用動(dòng)物的膀胱膜、腸衣，蛋殼內(nèi)膜等材料）作為半透膜，包在長(zhǎng)頸漏斗的口上，用橡皮筋扎緊，然后在漏斗頸上套一段乳膠管（約3～4 cm長(zhǎng)），將漏斗口朝下平放在桌面上，用吸管吸取加有紅墨水的蔗糖溶液，注滿漏斗。取一支0.5　mL的移液管，插在乳膠管的另一端并且與漏斗頸相接。將乳膠管的兩端用線扎緊。安裝完畢，將漏斗移入盛有清水的燒杯中，并且用鐵架臺(tái)固定如圖4－1－2所示： 圖4－1－2 實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，選一塊色彩鮮艷的紙條貼在移液管上，標(biāo)明這時(shí)的液面位置。幾分鐘以后，便能夠看到明顯的實(shí)驗(yàn)效果。注意，移液管不能太細(xì)，否則液面上升太快。 學(xué)生準(zhǔn)備——預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)并寫下詳細(xì)實(shí)驗(yàn)方案，復(fù)習(xí)顯微鏡的使用方法。 ［情境創(chuàng)設(shè)］ 在上一節(jié)課中，我們學(xué)習(xí)了進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)的一般方法和基本步驟，并且一起分析了“細(xì)胞在什么情況下會(huì)失水，什么情況下會(huì)吸水”的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，那今天我們就來(lái)動(dòng)手做這個(gè)探究實(shí)驗(yàn)，看我們的假設(shè)是否正確。 ［師生互動(dòng)］ 1.學(xué)生實(shí)驗(yàn)，教師指導(dǎo) 大家課前已經(jīng)做好了預(yù)習(xí)，實(shí)驗(yàn)器材已經(jīng)發(fā)放到大家的桌面上了，下面可以開始動(dòng)手實(shí)驗(yàn)了。注意以下幾點(diǎn)： （1）加蔗糖溶液時(shí)不要污染了顯微鏡。 （2）如果你從蓋玻片左側(cè)加蔗糖溶液，接下來(lái)加清水時(shí)應(yīng)從右側(cè)加入。 （3）如實(shí)記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并完成實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)表（見評(píng)價(jià)方案）。 （4）實(shí)驗(yàn)時(shí)間為25分鐘，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后要清洗和整理好實(shí)驗(yàn)用具。 學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，老師旁邊指導(dǎo)，將實(shí)驗(yàn)效果特別好的裝片拿到教師顯微鏡下并通過(guò)顯微投影投放到大屏幕上展示出來(lái)。 2.分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出結(jié)論 下面我們看一組同學(xué)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄，它能否證明我們最初的假設(shè)是正確的呢？ 中央液泡的大小 原生質(zhì)層的位置 細(xì)胞大小 0.3 g/mL蔗糖溶液 變小 脫離細(xì)胞壁 基本不變 清水 逐漸恢復(fù)原來(lái)的大小 逐漸恢復(fù)原來(lái)的位置 基本不變 學(xué)生：可以，很明顯細(xì)胞在0.3 g/mL蔗糖溶液下因失水發(fā)生了質(zhì)壁分離，而在清水中因吸水發(fā)生了質(zhì)壁分離的復(fù)原。 教師：大家想想，假如沒有細(xì)胞壁，實(shí)驗(yàn)結(jié)果會(huì)有什么不同，你會(huì)聯(lián)系到之前我們講的一個(gè)什么實(shí)驗(yàn)？ 學(xué)生：細(xì)胞會(huì)發(fā)生破裂，就像之前學(xué)的用哺乳動(dòng)物的紅細(xì)胞制備細(xì)胞膜的實(shí)驗(yàn)，紅細(xì)胞因沒有細(xì)胞壁，吸水以后會(huì)發(fā)生破裂。 教師：很好，其實(shí)動(dòng)物細(xì)胞也會(huì)發(fā)生失水和吸水。下面我們看看水分進(jìn)出哺乳動(dòng)物紅細(xì)胞的圖片： 圖4－1－3 外界濃度與 圖4－1－4 外界濃度小 圖4－1－5 外界濃度 細(xì)胞質(zhì)濃度相同， 于細(xì)胞質(zhì)濃度， 大于細(xì)胞質(zhì)濃度， 細(xì)胞形態(tài)正常 細(xì)胞吸水膨脹 細(xì)胞失水皺縮 那為什么細(xì)胞在高濃度的溶液中就會(huì)失水呢？原理是什么呢？我們接下來(lái)看下面的演示實(shí)驗(yàn)。 3.滲透作用 演示“滲透作用實(shí)驗(yàn)”——介紹實(shí)驗(yàn)裝置，指導(dǎo)觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果： 在這個(gè)裝置中（圖見［課前準(zhǔn)備］），①倒置漏斗內(nèi)的是蔗糖溶液（為了便于觀察，可加入少量紅墨水），燒杯中的是清水。②漏斗口上扎的是玻璃紙（或腸系膜，或蛋殼膜，或魚鰾），它的特點(diǎn)是一些小分子如水分子可以自由通過(guò)，而大分子如蔗糖分子則不能通過(guò)，我們把它叫半透膜。③實(shí)驗(yàn)之初，漏斗內(nèi)液面位置我們用一個(gè)標(biāo)志環(huán)標(biāo)示出來(lái)了。 圖4－1－6 大家看現(xiàn)在液面發(fā)生了什么變化？為什么會(huì)發(fā)生這種變化呢？ 通過(guò)多媒體動(dòng)畫演示突破難點(diǎn)： ①蔗糖分子不能自由通過(guò)半透膜而水分子可以。②兩側(cè)的水分子都在運(yùn)動(dòng)。③由于下側(cè)（燒杯內(nèi)）的水分子數(shù)量多（相對(duì)濃度大），所以由下側(cè)進(jìn)入上側(cè)（漏斗內(nèi)）的水分子比由上側(cè)進(jìn)入下側(cè)的水分子多。④整體表現(xiàn)為水分子由燒杯通過(guò)半透膜進(jìn)入了漏斗。 這種水分子透過(guò)半透膜的運(yùn)動(dòng)叫滲透作用。這個(gè)裝置叫滲透裝置。 大家總結(jié)一下，滲透作用的發(fā)生必需的條件有哪些？ 引導(dǎo)學(xué)生回答：①要有半透膜；②半透膜兩側(cè)的溶液濃度不同。 那漏斗內(nèi)的液面會(huì)一直升高嗎？ 學(xué)生：不會(huì)，當(dāng)兩側(cè)水分子的數(shù)量同時(shí)達(dá)到一種動(dòng)態(tài)的平衡時(shí)，漏斗內(nèi)液面不再上升。 教師：我們?cè)倩氐郊?xì)胞的失水與吸水，那一個(gè)細(xì)胞相當(dāng)于一個(gè)滲透系統(tǒng)嗎？它具備滲透作用的發(fā)生必需的條件嗎？（展示植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)圖P61圖4－2） 從圖中可以看出原生質(zhì)層相當(dāng)于半透膜，一些分子可以自由通過(guò)，一些分子不能自由通過(guò)，但由于原生質(zhì)是具有生命活性的物質(zhì)，它又與物理意義的半透膜（如玻璃紙也是半透膜）是有區(qū)別的。下面我們看看物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)钠渌麑?shí)例。 4.半透膜與選擇透過(guò)性膜 學(xué)生閱讀課本P63的“資料分析”，并進(jìn)行討論： （1）水稻培養(yǎng)液里的Ca2+和Mg2+濃度為什么會(huì)增高？說(shuō)明什么？ 學(xué)生：水稻吸收水分和其他離子多，而吸收Ca2+和Mg2+較少。 （2）不同作物對(duì)無(wú)機(jī)鹽的吸收有差異嗎？ 學(xué)生：有明顯差異，水稻吸收大量的Si4+而番茄幾乎不吸收。番茄吸收Ca2+和Mg2+較多。 （3）水分子跨膜運(yùn)輸是順相對(duì)含量梯度的，其他物質(zhì)也是這樣的嗎？ 學(xué)生：不是的，比如水稻吸收Si4+，這是根據(jù)生物生命活動(dòng)的需要。 （4）細(xì)胞對(duì)物質(zhì)的吸收有選擇嗎？如果有，這種選擇有普遍性嗎？ 學(xué)生：是有選擇性的，因?yàn)椴煌镂盏碾x子的量是各不相同的；這種選擇也是有普遍性的，如不同微生物對(duì)不同礦物的吸收表現(xiàn)出較大的差異。 教師：所以，細(xì)胞膜并不是單純物理意義的半透膜，它是有生理活性的，能對(duì)一些物質(zhì)進(jìn)行選擇性通過(guò)，這叫選擇透過(guò)性膜。 ［教師精講］ 典型的滲透裝置必須具備兩個(gè)條件：一是具有半透膜；二是半透膜兩側(cè)的溶液具有濃度差。細(xì)胞主要通過(guò)滲透作用從外界吸收水分，當(dāng)水分進(jìn)入細(xì)胞時(shí)，人必須通過(guò)細(xì)胞壁和原生質(zhì)層，細(xì)胞壁是全透性的，原生質(zhì)層由于細(xì)胞膜和液泡膜是選擇透過(guò)性膜，因此可以看作一層選擇透過(guò)性膜。這里，往往造成概念錯(cuò)誤，把選擇透過(guò)性膜當(dāng)作半透膜。事實(shí)上，兩者之間是有區(qū)別的。 滲透作用原先是一種物理和化學(xué)現(xiàn)象?；瘜W(xué)中的半透膜是指只允許某種混合物中的一些物質(zhì)透過(guò)，而不容許另外一些物質(zhì)透過(guò)的薄膜，如膀胱膜、動(dòng)植物細(xì)胞的細(xì)胞膜；物理中的半透膜是指只允許某種混合物（溶液、混合氣體）中的一些物質(zhì)透過(guò)，而不允許另一些物質(zhì)透過(guò)的薄膜，例如動(dòng)物的膀胱、動(dòng)植物細(xì)胞膜；生物上的半透膜是指只讓溶劑分子透過(guò)而不讓溶質(zhì)分子透過(guò)的薄膜，如膀胱膜等。從上述概念中可以看出，半透膜是指只允許某些分子（或離子）透過(guò)而不讓別的分子（或離子）透過(guò)的膜。植物生理學(xué)中通過(guò)杜南氏平衡不消耗能量使某種離子在細(xì)胞內(nèi)累積的現(xiàn)象是用半透膜理論來(lái)解釋的。由于植物細(xì)胞的質(zhì)膜是一個(gè)半透膜，細(xì)胞內(nèi)含有一些大分子帶電化合物（如蛋白質(zhì)），這些蛋白質(zhì)帶負(fù)電而又不能向細(xì)胞外擴(kuò)散，但它可與一些陽(yáng)離子形成鹽（如K+），當(dāng)把這種細(xì)胞放于KCl溶液中，如果細(xì)胞內(nèi)沒有Cl－，則Cl－進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，同時(shí)K+也跟著進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)以保持細(xì)胞內(nèi)外一定的電位差，最后達(dá)平衡時(shí)細(xì)胞內(nèi)的K+遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于細(xì)胞外。細(xì)胞膜選擇透性是由于膜上具有一些吸收與運(yùn)輸物質(zhì)的載體。一般認(rèn)為這種載體是蛋白質(zhì)大分子，它有專門運(yùn)送物質(zhì)的功能。因不同植物細(xì)胞膜含有不同類型的載體，同一細(xì)胞膜上對(duì)不同物質(zhì)的載體性質(zhì)不同，數(shù)量也不同，甚至對(duì)同一種鹽類的陽(yáng)離子與陰離子的透過(guò)酶也不同，因而表現(xiàn)了細(xì)胞膜的高度選擇性。細(xì)胞通過(guò)選擇透性膜吸收物質(zhì)時(shí)需要消耗能量，故稱為主動(dòng)吸收。細(xì)胞死亡時(shí)膜便失去選擇透過(guò)性，成為全透性。由此可見半透性膜與選擇透性膜是兩個(gè)明顯不同的概念。 ［評(píng)價(jià)反饋］ 1.實(shí)驗(yàn)過(guò)程性評(píng)價(jià) 實(shí)驗(yàn)名稱 探究植物細(xì)胞在什么情況下失水和吸水 姓名 評(píng)價(jià)項(xiàng)目 自評(píng) 小組互評(píng) 老師評(píng)價(jià) 1.能熟練制作洋蔥表皮臨時(shí)裝片 2.能熟練正確操作顯微鏡 3.整個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)程有序緊湊 4.實(shí)驗(yàn)效果明顯 說(shuō)明：評(píng)價(jià)采用“A、B、C、D”四個(gè)等級(jí) 2.精選練習(xí) （1）放在0.3 g/mL的蔗糖溶液中，會(huì)發(fā)生質(zhì)壁分離的細(xì)胞是 A.人的口腔上皮細(xì)胞 B.干種子細(xì)胞 C.洋蔥根尖分生區(qū)細(xì)胞 D.洋蔥表皮細(xì)胞 （2）甜菜塊根細(xì)胞的液泡中有花青素，使塊根為紅色。將塊根切成小塊放在蒸餾水中，水無(wú)明顯的顏色變化。但用鹽酸處理這些塊根后，則能使溶液變紅。這是因?yàn)? A.細(xì)胞壁被鹽酸破壞 B.鹽酸破壞了細(xì)胞膜的選擇透過(guò)性 C.鹽酸破壞了原生質(zhì)層的選擇透過(guò)性 D.花青素不溶于水而溶于鹽酸 （3）當(dāng)把紫色的洋蔥鱗片葉的表皮置于質(zhì)量濃度為0.3 g/mL的蔗糖溶液中后，原生質(zhì)層和細(xì)胞壁之間將 A.緊緊靠在一起 B.充滿細(xì)胞液 C.充滿蔗糖溶液 D.充滿清水 （4）圖4－1－7中a、b、c表示某植物體的三個(gè)相鄰的細(xì)胞，它們的細(xì)胞液濃度為a>b>c，它們之間的水分滲透方向應(yīng)是 圖4－1－7 （5）將洋蔥表皮浸泡在7%的尿素溶液中，表皮細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離，隨后又自發(fā)地發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原。你能解釋其原因嗎？ （6）將洋蔥表皮細(xì)胞放入一定濃度的硝酸鉀溶液中，其細(xì)胞便發(fā)生質(zhì)壁分離，不久這些細(xì)胞又逐漸發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原，你能解釋其原因嗎？ 參考答案： （1）D〔動(dòng)物細(xì)胞沒有細(xì)胞壁不能發(fā)生質(zhì)壁分離，干種子和根尖分生區(qū)細(xì)胞（沒有形成大的中央液泡）主要以吸脹方式吸水〕 （2）C（鹽酸破壞了原生質(zhì)層，選擇性功能喪失，液泡中的花青素滲出。B選項(xiàng)不全面） （3）C（細(xì)胞壁是全通透的） （4）C（根據(jù)水分由濃度低的溶液向濃度高的溶液滲透的原理來(lái)判斷） （5）因?yàn)槟蛩赝ㄟ^(guò)細(xì)胞膜的方式是自由擴(kuò)散，即尿素可在不需要載體、不需要能量的情況下，完全依靠膜兩側(cè)的尿素分子的濃度差過(guò)膜移動(dòng)，所以，在洋蔥表皮細(xì)胞失水而發(fā)生質(zhì)壁分離的同時(shí)，尿素分子會(huì)順著濃度差向細(xì)胞液內(nèi)擴(kuò)散，從而使得在尿素溶液中質(zhì)壁分離的速率與在相同濃度的蔗糖液中相比要慢一些，當(dāng)細(xì)胞液濃度由于尿素不斷增多而與外界尿素溶液濃度一樣時(shí)，由于細(xì)胞本身失水而使細(xì)胞液總的濃度高于外界尿素液濃度，從而自發(fā)地發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原現(xiàn)象。 （6）當(dāng)硝酸鉀溶液的濃度大于洋蔥表皮細(xì)胞的細(xì)胞液濃度時(shí)，細(xì)胞液中的水分會(huì)更多地向細(xì)胞外移動(dòng)，表現(xiàn)為細(xì)胞失水，從而發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象；而后，由于植物細(xì)胞可主動(dòng)運(yùn)輸硝酸根離子和鉀離子，使這兩種離子進(jìn)入細(xì)胞，結(jié)果導(dǎo)致硝酸鉀溶液的濃度降低，細(xì)胞液濃度升高，當(dāng)細(xì)胞液的濃度大于硝酸鉀溶液的濃度時(shí)，植物細(xì)胞會(huì)吸水，從而表現(xiàn)出質(zhì)壁分離復(fù)原的現(xiàn)象。 ［課堂小結(jié)］ 本節(jié)課我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究了植物細(xì)胞在什么情況下失水和吸水，并且學(xué)習(xí)了其失水和吸水的原理是滲透作用。細(xì)胞膜是一種半透膜，一些小分子可以自由通過(guò)，一些分子則不能自由通過(guò)，但細(xì)胞膜又不是純物理意義上的半透膜，它是有生理活性的，能對(duì)一些離子和小分子進(jìn)行選擇性通過(guò)。所以細(xì)胞膜更是一種選擇透過(guò)性膜。 那為什么會(huì)有選擇性呢？細(xì)胞膜是靠什么機(jī)制來(lái)對(duì)不同的物質(zhì)進(jìn)行選擇的呢？這就跟細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)有密切的關(guān)系，下節(jié)課我們?cè)賮?lái)學(xué)習(xí)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。 ［布置作業(yè)］ 課后探討課本P64“與社會(huì)的聯(lián)系”中的問題。 ［課后拓展］ 質(zhì)壁分離法測(cè)定細(xì)胞的滲透勢(shì)實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)原理 將植物組織置于對(duì)其無(wú)毒害的一系列不同濃度的溶液里處理一定時(shí)間，然后鏡檢發(fā)生質(zhì)壁分離的細(xì)胞數(shù)，通常把視野中有50％的細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離時(shí)定為初始質(zhì)壁分離，細(xì)胞初始質(zhì)壁分離時(shí)壓力勢(shì)為零，因而可把引起細(xì)胞初始質(zhì)壁分離的外界溶液稱之為等滲溶液，其溶液具有的滲透勢(shì)即為細(xì)胞的滲透勢(shì)。由于很難正好找到引起50％細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離的濃度。因此通常用插值法求得等滲溶液濃度，代入公式即可計(jì)算滲透勢(shì)。 器材與試劑 器材：顯微鏡，載玻片，蓋玻片，鑷子，刀片，培養(yǎng)皿（或具塞試管），記號(hào)筆，滴管。 試劑：蔗糖。 方法與步驟 （1）配制質(zhì)量濃度為0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7 mol/L蔗糖溶液，放于6個(gè)試劑瓶中，必要時(shí)配制溶液濃度可相差≤0.05 mol。 （2）取6套干凈清潔的小培養(yǎng)皿，用記號(hào)筆編號(hào)，將配制好的不同濃度的蔗糖溶液按順序倒入各個(gè)培養(yǎng)皿中使之成一薄層，蓋好培養(yǎng)皿蓋。 （3）將帶有色素的植物組織或葉片（可選用有色素的洋蔥鱗片的外表皮，紫鴨跖草，蠶豆，小麥，玉米等葉的表皮）撕取表皮分別迅速投入各種濃度的蔗糖溶液中，每個(gè)培養(yǎng)皿中放3塊左右材料，使其完全浸沒，浸泡20～40分鐘。 （4）到時(shí)間后，取出表皮，放在載玻片上，滴一滴相同濃度的蔗糖，蓋上蓋玻片，在顯微鏡下觀察質(zhì)壁分離的細(xì)胞數(shù)和細(xì)胞總數(shù)，找出引起50％細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離的外界溶液濃度，即為細(xì)胞滲透濃度值。 ●板書設(shè)計(jì) 第二課時(shí) 水分及其他物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸 一、滲透作用：水分子是順著水分子的相對(duì)含量的梯度跨膜運(yùn)輸?shù)? 兩個(gè)條件：1.要有半透膜 2.半透膜兩側(cè)的溶液濃度不同 二、離子的跨膜運(yùn)輸并不是順著離子相對(duì)含量的梯度來(lái)進(jìn)行的 細(xì)胞膜是一種選擇透過(guò)性膜