跨膜运输实例.doc

宿豫中学高二(生物)教案主备人汪文超授课人授课日期课题物质跨膜运输的实例（2课时）课型复习一、教学目标：【知识】：举例说出细胞膜是选择透过性膜【技能】：尝试提出问题，作出假设，对探究活动进行设计 进行关于职务细胞吸水和失水的实验设计和操作二、教学重点：重点：举例说出细胞膜是选择性透过膜难点：尝试提出问题，作出假设教学手段：PPT，教师启发、引导，学生自主阅读、思考，总结教学过程(初备)二次备课引言：（导入）（分钟）前一章我们探讨了细胞的基本结构，接下来我们来看看细胞的功能。细胞是一个开放的系统，每时每刻都要进行物质的交换，物质的进出都要通过细胞膜。细胞膜作为细胞的边界，对控制这些细胞所需物质的进出是怎样调控的呢？这与细胞膜的结构特点又有什么关系呢？物质进出细胞有哪些方式呢？这就是我们将要学习的“第4章 细胞的物质输入和输出”。我们先来看看无机物是怎样进出细胞的。 讲授新知识（37分钟）第1节 物质跨膜运输的实例一、渗透作用（6分钟）（一）概念1.学生看教材P60“问题探讨”的渗透现象示意图，教师简要解说图意，提问：漏斗管内的液面为什么会升高？（水分子能自由扩散，单位时间内透过玻璃纸进入长颈漏斗的水分子数量多于从长颈漏斗渗出的水分子数量，使管内液面升高）2.教师总结渗透作用的概念：水分子或其他溶剂分子通过半透膜，从溶液浓度低的一侧向溶液浓度高的一侧的扩散。水分进入到长颈漏斗中，漏斗内溶液会产生静水压，阻碍漏斗外界水分进入漏斗，随着液面升高静水压增大，使得通过玻璃纸进出漏斗的水分子数量相当，水进出漏斗速度接近，达到动态平衡。（二）条件1.具有半透膜（1）提问：如果用纱布代替玻璃纸，漏斗管内的液面还会升高吗？（因纱布孔隙很大，蔗糖分子也可以自由通过，因而液面不会升高）（2）教师播放动画，总结发生渗透作用的第一个条件2.膜两侧溶液具有浓度差（1）提问：如果烧杯中不是清水，而是同样浓度的蔗糖溶液，结果会怎样？（半透膜两侧溶液的浓度相等，单位时间内透过玻璃纸进入长颈漏斗的水分子数量等于渗出的水分子数量，液面也不会升高）（2）教师播放动画，总结发生渗透作用的第二个条件（3）教师总结渗透作用的原理：水是顺相对浓度梯度通过渗透作用进出半透膜的。之前探讨的是通过物理上的半透膜水分的进出情况，那么水作为细胞中含量最多的化合物，它是怎样进出细胞膜这个细胞的边界的呢？下面我们就来分析水是怎样进出细胞的。二、细胞的吸水和失水（18分钟）（一）水通过渗透作用进出动物细胞（6分钟）1.红细胞膜相当于半透膜（1）学生回忆第3章学过的制备细胞膜的实验时制备细胞膜的材料和方法，教师提问：红细胞内的血红蛋白等有机物能够透过细胞膜吗？（一般不能，在红细胞内保证其正常功能）（2）提问：红细胞的细胞膜是不是相当于“问题探讨”中所说的半透膜？（水分可以自由进出细胞膜，而血红蛋白等有机物不能透过，因此红细胞的细胞膜相当于半透膜）2.红细胞吸水与失水的条件（1）学生观察教材P60图4-1 水分进入哺乳动物红细胞的状况，教师提问：红细胞的吸水或失水的多少取决于什么条件？（取决于红细胞内外浓度的差值，差值较大时吸水或失水较多）（2）老师讲解水进出动物细胞的三种情况：外界溶液浓度细胞质浓度，细胞吸水膨胀；（水分由外界溶液进入细胞）外界溶液浓度细胞质浓度，细胞失水皱缩；（水分由细胞进入外界溶液）外界溶液浓度细胞质浓度，水分进出平衡。（水分进出细胞达到动态平衡）提问：当外界溶液的浓度低时，红细胞一定会由于吸水涨破吗？（外界浓度较低，细胞持续吸水，吸水过度则会涨破，因为其外无细胞壁）3.教师总结：水分通过渗透作用进出哺乳动物红细胞。其他动物细胞吸水和失水的原理与红细胞是一样的。与生活的联系：吃咸菜或连续吃带盐的瓜子，口腔和唇的黏膜有皱缩的感觉，这是因为外界溶液浓度高，口腔细胞失水。（二）植物细胞的吸水和失水（12分钟）1. 成熟植物细胞的结构 细胞壁全透性 细胞膜 成熟 细胞质 原生质层植物细胞 液泡 液泡膜 细胞液 细胞核2.探究（1）提出问题，作出假设成熟植物细胞的中央液泡占据了细胞的大部分空间，将细胞质挤成一薄层，细胞内的液体环境主要指的是液泡里面的细胞液。水分进出植物细胞要经过液泡与细胞壁之间的原生质层。前面我们讲了动物细胞的吸水和失水是通过渗透作用实现的，那么水分是不是也是通过渗透作用进出植物细胞的呢？你能作出什么假设？（原生质层是否相当于一层半透膜呢？）假设原生质层是否相当于一层半透膜，那么我们怎样通过实验来验证？（2）实验过程实验材料的选择A.植物细胞；不能选择动物细胞；B.有中央大液泡：成熟的植物细胞，未成熟的植物细胞不行，如根尖分生区细胞；C.液泡有颜色便于观察：如紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞，还有色彩鲜艳的花瓣。实验步骤A.制作洋葱鳞片叶外表皮的临时装片；（a.剥取洋葱鳞茎的鳞片叶，外表皮紫色较浓的更好，用刀片在叶片外表皮划一0.5cm见方的“井”字；b.用尖嘴镊从“井”字中央的一角小心地将洋葱鳞片叶外表皮撕下，平铺在载玻片中央；c.用滴管在表皮上滴一滴清水，盖上盖玻片，用纸吸去多余水分）B.用低倍镜观察洋葱鳞片叶外表皮细胞中紫色的中央液泡的的大小，以及原生质层的位置；C.从盖玻片的一侧滴入蔗糖溶液，在盖玻片的一侧用吸水纸吸引，这样重复几次D.用低倍镜观察，看细胞中央液泡的大小和颜色深浅有没有变化，原生质层的位置和细胞大小是否变化并记录；E.在盖玻片的一侧滴入清水，在盖玻片的一侧用吸水纸吸引，这样重复几次；F.用低倍镜观察，看中央液泡的大小和颜色深浅有没有变化，原生质层的位置和细胞大小是否变化并记录。（3）结果分析教师解释教材P63“图4-3 植物细胞的质壁分离”中的主要结构：透明外框架是细胞壁，中央紫色部分是液泡，液泡外有一层极薄的结构，贴于液泡外，是原生质层。（原生质层与细胞壁之间的间隙中充满了蔗糖溶液）现象试剂中央液泡的大小中央液泡的颜色原生质层的位置细胞大小0.3g/mL蔗糖溶液变小由浅变深脱离细胞壁基本不变水逐渐恢复原来大小由深变浅恢复原来位置基本不变实验证明成熟植物细胞的原生质层确实相当于一层半透膜，液泡中的细胞液与外界溶液存在浓度差时，水分会通过渗透作用进出细胞。为什么会出现这样的实验现象呢？质壁分离的原因分析A外因：外界溶液浓度大于液泡内的细胞液浓度；B内因：细胞壁具全透性，原生质层具半透性，处在蔗糖溶液中的细胞渗透吸水，细胞壁和原生质层都出现一定的收缩，但原生质层的收缩性比细胞壁大；因此原生质层与细胞壁发生分离，这种现象就称作质壁分离。注意这里的“质”指的是原生质层，而不是细胞质。C表现形式a微观上：质壁分离现象（中央液泡由大变小，细胞液颜色由浅变深，原生质层与细胞壁分离）；b宏观上：植物由坚挺变得萎蔫，如对农作物施肥过多造成的“烧苗”现象D强调能发生质壁分离的细胞一定是成熟的植物细胞（有中央大液泡和细胞壁），干种子细胞与根尖分生区的细胞不是通过渗透作用吸水的，而是通过吸胀作用吸水。实验结论A成熟植物细胞能与外界溶液发生渗透作用B当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞失水，发生质壁分离；C当外界溶液浓度小于细胞液浓度时（外界溶液中的水分透过原生质层进入细胞液中，）细胞吸水，整个原生质层慢慢恢复成原来状态，即逐渐发生质壁分离的复原。提问：植物细胞会因为吸水而涨破吗？（不会，其被细胞壁所“封闭”，水分子渗入到一定程度，液泡膨大，通过原生质层对细胞壁产生膨压，而细胞壁产生的反作用力即壁压与其相抵消，细胞不再吸水，细胞不再膨大，不会涨破）细胞分离及复原实验的应用A 鉴定植物细胞的死活；（活细胞的原生质层才有半透性）B 证明原生质层具有选择透过性；C 观察植物细胞的细胞膜；D 测定细胞的浓度大小；E 证明细胞壁的伸缩性小于原生质层的伸缩性。提问：上述实验中，若将外界溶液换成KNO3或尿素溶液，发生质壁分离后会自动复原，这是为什么呢？（刚开始外界溶液浓度高，细胞失水发生质壁分离；但KNO3的两种离子或尿素分子是植物细胞所需的物质，可被选择吸收进进入细胞内，使细胞液浓度升高而吸水，使质壁分离自动复原，由于细胞吸收物质比水分子的的自由扩散慢，所以先质壁分离）三、物质跨膜运输的其他实例（12分钟）之前我们探讨了细胞中水的跨膜运输，它是顺着相对含量梯度，通过渗透作用进出细胞的。那么无机物中的无机盐的跨膜运输又是怎样的呢？（一） 细胞对物质的的输入和输出有选择性（5分钟）1 教师讲解图表：横坐标是不同的离子种类，纵坐标是培养液中的离子浓度，图中黄色的柱形图代表的是水稻，而蓝色的代表番茄，含有Ca2+、Mg2+和Si4+的培养液各离子初始浓度相同，分别培养水稻和番茄一段时间后，留在培养业中的离子浓度如图所示。（1）不同作物对同一无机盐离子的吸收不同学生观察图中水稻和番茄对Ca2+的吸收情况柱形图，可以得出什么结论？（水稻对 Ca2+吸收少，而番茄对 Ca2+吸收多；对 Mg2+和Si4+的吸收也类似，说明不同作物对同一无机盐离子的吸收不同）（2）同一作物对不同无机盐离子的吸收不同（二） 物质的跨膜运输并不都是顺相对含量梯度的（2分钟）提问：之前讲的水分子的跨膜运输是顺相对含量梯度的，那么其他物质的跨膜运输也是这样吗？学生阅读甲状腺滤泡上皮细胞的资料，教师讲解：甲状腺滤泡上皮细胞内的碘含量比血液高出许多，但其仍具有很强的摄碘能力，此时碘离子的跨莫运输从相对含量少的血液进入相对含量多的甲状腺滤泡上皮细胞中，是逆相对含量梯度的。由此可见，物质的跨膜运输并不都是顺相对含量梯度的。（三） 生物膜是选择透过性膜（6分钟）1 选择透过性膜的概念通过上面的学习，我们知道了，物质的跨膜运输并不都是顺相对含量梯度的，细胞对物质的输入和输出有选择性，这种选择透过性是细胞膜的功能特性与生理特点。除了细胞膜之外，其他生物膜如液泡膜等都具有这种选择透过性，这些生物膜就是选择透过性膜。2 性质选择透过性膜都允许哪些物质通过呢？首先水分子能