高中生物必修1导学案 第4单元 细胞的物质输出和输入

第四章第1节物质跨膜运输的实例

课前预习学案

一'预习目标：

通过模拟实验探究膜的透性。

二、预习内容

细胞的吸水和失水的原理：发生了作用，该作用必须具备两个条件：

1、具有2、膜两侧溶液具有0

动物细胞的吸水和失水（以红细胞为例：红细胞膜相当于一层）:1、当外界溶

液浓度〈细胞质浓度时，细胞o2、当外界溶液浓度〉细胞质浓度时，细

胞。3、当时，水

分进出平衡。

植物细胞的吸水和失水：1、在成熟的植物细胞中，原生质层（细胞膜+液泡膜+二者

之间的细胞质）相当于一层02、成熟植物细胞发生质壁分离的条件

是,发生质壁分离复原的条件是o

三.、提出疑惑

同学们，通过你的自主学习，你还有哪些疑惑，请把它填在下面的表格中

疑惑点疑惑内容

课内一探究学案

一、学习目标：

知识方面：举例说出细胞膜是选择透过性膜

能力方面：1、尝试提出问题，做出假设，对探究活动进行设计

2、进行关于植物细胞吸水和失水的实验设计和操作

教学重点：举例说出细胞膜是选择透过性膜，相当于半透膜

二、学习过程

（-）渗透系统的组成分析及应用：

1、渗透系统的组成（如图）及特点：（1）、半透膜，可以是生物性的选

择透过性膜，如细胞膜，也可以是物理性的过滤膜，如玻璃纸。（2）、半透：「

膜两侧的溶液具有浓度差。——‘蠢

2、渗透作用的发生：（1）、若Si溶液浓度大于S2,则单位时间内由S2-S1华速娱一星

的水分子数S1-S2,外观上表现为Si液面______；若Si溶液浓度小于S2,则情况相

反，外观上表现为Si液面o（2）、在达到渗透平衡后，若存在如图所示的液面差

则Si溶液浓度S2o

3、渗透作用的应用：(1)、比较不同溶液浓度大小

漏斗内烧杯内

溶液浓度MN

①若漏斗内液面上升，则M_N

现象.及结论②若漏斗内液面不变，则M_N

③若漏斗内液面下降，则M_N

(2)、验证渗透作用发生的条件

烧杯内盛清水，磐♦漏斗口密封半透一漏斗液面上升A、具有

漏斗内盛期糖溶液品0漏斗a密封纱布一►漏斗液而不上升

B、具有.

漏斗内盛感耨溶液,一漏斗液面上升(二)、物质跨膜运输的其他实例

Aa..

漏斗n密封/烧杯内盛滑水

半透膜\

漏廿空2犯一►漏斗液面不上升

同浓度的患糠溶液1、对无机盐的吸收实例

(1)、水稻和番茄对同一离子的吸收量______o

(2)、水稻或番茄对的吸.收量不同。

(3)、人体甲状腺滤泡上皮细胞可以从血液中吸收碘。

(4)、不同微生物对不同矿物质的吸收表现出较大的0

2、生物膜的特性：细胞膜和其他生物膜可以让___________自由通过，一些

也可以通过，而其他的离子、小分子和大分子则不能通过，因此它们都是膜。

思考：半透膜和选择透过性膜有哪些异同点？

三、反思总结

(1)、渗透现象

观察课本60页问题探讨中的渗透现象示意图，回答右侧的问题。

总结：通过以上问题，得出发生渗透现象的条件：

水分的流动方向：O

(2)、动物细胞的吸水和失水

1、哺乳动物红细胞的吸水失水现象

2.动物细胞相当于.一个渗透装置。

3.医生给病人进行静脉注射时，常常使用0.9%的生理盐水和5%葡萄糖溶液，为什么？

(3)、植物细胞的吸水和失水

1.植物细胞的吸水和失水现象

2.植物细胞相当于一个渗透装置。

3.把植物细胞和动物细胞放到清水里，结果是否相，同？说明理由。

4.根据所学的知识，谈谈你对“合理施肥”的理解.

四、当堂检测

1：下列现象中属于渗透作用的是

A.水分子通过细胞壁B.葡萄糖分子通过半透膜

C.K+通过半透膜D.水分子通过半透膜

2：如图，在U形管中部c处装有半透膜，在a侧加入红色的细胞色素（相对分子质量为13000

的蛋白质）的水溶液，b侧加入清水，并使a、b两侧液面高度一致。经过一段时间后，实验

结果将是（）

A.a、b两液面高度一致，b侧为无色

B.a、b两液面高度一致，b侧为红色—*b5?

C.a液面低于b液面，b侧为红色

I）,a液面高于b液面，b侧为无色74-7

3：关于科学探究活动的叙述不正确的是（）

A.科学探究活动的正确顺序是提出问题一作出假设一设计实验一进行实验

B.所谓假设就是根据已有的知识和生活经验对提出的问题作出尝试性的回答

C.所谓提出问题就是对实验设计提出问题，对实验设计中有可能出现的问题作出判断

D.设计实验是紧紧围绕假设进行的，是对假设的检验。

4：放在0.3g/mL的蔗糖溶液中，不会发生质壁分离的一组细胞是（）

①洋葱根尖分生区细胞②人的口腔上皮细胞③洋葱鳞片叶表皮细胞

④干种子细胞⑤蛔虫卵细胞⑥洋葱根尖的根冠细胞

A.①②④⑤B.①④⑤⑥C.①②④⑥D.②③④⑤

5：植物细胞发生质壁分离复原时，水分子依次通过的结构是（）

A.细胞壁、细胞膜、细胞质、液泡膜B.细胞膜、细胞质、液泡膜

C.液泡膜、细胞质、细胞膜、细胞壁D.细胞.膜、液泡膜、细胞质

6：对植物细胞质壁分离和复原实验进行分析，下列叙述中得不到证实的是（）

A.原生质层具有选择透过性B.细胞处于生活状态或已死亡

C.细胞液和周围溶液的关系D.溶质分子进出细胞的方式

7：某同学在缺少实验仪器的情况下，做了这样一个实验，将生鸡蛋

大头的蛋壳去掉，保留壳膜完好，将小头打破，让蛋清和蛋黄流出,如图所示。然后，在蛋

内灌上清水，把它放在0.3g/mL的蔗糖溶液中，并且用铅笔在鸡蛋壳上标上最初的吃水线,

半小时后，他发现鸡蛋上浮，原吃水线高出水面。请分析：

（1）鸡蛋壳上浮的原因是

（2）如果里面是蔗糖溶液，外面是清水，蛋壳将会

（3）本实验中相当于渗透装置中的半透膜的是

可用作半透膜的材料有

课后练习与提高

1、红细胞悬液为不透明的红色液体，而红细胞发生溶血(红细胞破裂)后，溶液会逐

渐透明，所以可通过红细胞悬液澄清的速度判断红细胞溶血速度，进而根据红细胞溶血速度

来判断物质进入红细胞的速度。

(1)实验目的：设计实验判断葡萄糖和甘油进入红细胞的速度。

(2)试剂用具：稀释的羊的红细胞悬液、0.3mol-L^的葡萄糖溶液、O.Smol-f1的甘油

溶液、试管、量筒、计时器、试管架、记号笔。

(3)实验步骤

第一步：取2支试管，分别标记为A、B。

第二步第三步：

(4)结果结论

①如果加入葡萄糖的试管内溶液透明所用的时间短，说明

②如果，说明甘油比葡萄糖进入细胞的速度快。

③如果,说明

(5)实验思考

根据研究得知，OJmol.L1的葡萄糖溶液和OJniol.f1的甘油溶液都是红细胞的等渗溶

液，为什么还会使红细胞发生溶血？

2、下列实例中，最能体现植物细胞渗透失水和吸水原理的是()

①将萎德的菠菜放入清水中，不久变得硬挺；②将大豆种子浸入清水后，种皮变软，体

积膨大；③用糖拌西红柿，西红柿变软，渗出许多汁水；④洋葱鳞片叶的表皮细胞发生质壁

分离和质壁分离复原

A、①B、②③C、④D、①④

度培

与

3、用完全培养液在两个相同容器内分别培养水稻和番茄苗，假设养

实

液

验

中

前

各口水稻

两植物的吸水速率相同，一段时间后，测定培养液中各种离子与实验之

种

比■番茄

％离

开始时各种离子浓度之比如图所示。该实验的结果不能说明()子

浓

NPKMgCa

A、不同植物对各种离子的需要量是不同的矿质无素的种类

B、与番茄相比，水稻对Si4+需要量大，对Ca2+需要量小

C、不同植物根尖细胞膜上载体的种类和数量是不同的增

质

大

量

。

D、植物对各种离子的吸收速率与溶液中离子的浓度有关变—

化<

4、(2008上海生物20)在保持细胞存活的条件下，蔗糖溶液浓度与小

溶液浓度

萝卜条质量变化的关系如右图。若将处于b浓度溶液中的萝卜条移入。浓

度溶液中，则该萝卜条的质量将()

A、不.变B、增大C、减小D、先增后减

5、（2006上海高考）将相同的四组马铃薯溶液IIIIIIIV

条分别浸入四种溶液中，一小时后测定薯条质量质量变化率+8%-6%-4%0

变化的百分率，结果如下表。下列叙述中正确的

是（）

A、I的浓度最低B、II的浓度较III低

C、IV的浓度最高D、IV可能是蒸储水

答案：.当堂检测

1、D2、D3、C4、C5、A6、D7、略

课后练习与提高

1、渗透半透膜浓度差半透膜吸水失水外界溶液浓度=细胞质浓度半透

膜外里溶液浓度〉细胞液浓度外界溶液浓度〈细胞液浓度多于上升下降仍

大于＞=V半透膜浓度差…离子主动地差异水分子

离子和小分子选择透过性（1）相同点：某些物质可以通过，另一些物质不能通过.

（2）不同点：选择透过性蝮二定是半透膜，半透膜不一定是选择透过性膜（3）分别量

取。,3mol-Li的葡萄糖溶液、0.3mol・Li的甘油溶液各10mL,注入A、B两支试管.

（4）分别量取1mL稀释的羊红细胞悬液注入A、B两支试管中，同时开始记时，记录

溶液由不透明到透明所需的时间.

①葡萄糖比甘油进入细胞的速度快.

②加入甘油的试管内溶液透明所用的时间短

③两支试管内溶液透明所用的时间相同葡萄糖和甘油进入细胞的速度相同。

（5）葡萄糖和甘油都是细胞选择吸收的物质，所以会逐渐进入细胞，使细胞内的溶液浓度

噜大,渗透压上升，细胞大量吸水，最终导致细胞涨破.

2、C3^D4.B5、A

第四章第2节生物膜的流动镶嵌模型

课前预习学案

一、预习目标：

1.探讨在建立生物膜模型的过程中，实验技术的进步所起的作用。

2.探讨建立生物膜模型的过程如何体现结构与功能相适应的观点。

3.尝试提出问题，作出假设。

学习重点：

流动镶嵌模型的基本内容。

学习难点：

探讨建立生物膜模型的过程如何体现结构与功能相适应的观点。

二、预习内容

问题探讨引入

对

生

物

膜从生理功能入手的科学探究

结

构单位膜模型的提出

的

探

索新技术带来新模型

历

程

流动镶嵌模型的基本内容

三、提出疑惑--------------------------------

同学们，通过你的自主学习，你还有哪些疑惑，请把它填在下面的表格中

疑惑点疑惑内容

课内探究学案

一、学习目标

知识目标

1.探讨在建立生物膜模型的过程中，实验技术的进步所起的作用。

2.探讨建立生物膜模型的过程如何体现结构与功能相适应的观点。

3.尝试提出问题，作出假设。

学习重点：

流动镶嵌模型的基本内容。

学习难点：

探讨建立生物膜模型的过程如何体现结构与功能相适应的观点

二、学习过程

(一)、对生物膜结构的探索历程

(1)从生理功能入手的科学探究

实验一：1895年E.Overton用植物细胞研究细胞膜的通透性。他选取用500多种化学物质

对植物细胞的通透性进行上万次的研究，发现：脂溶性分子易透过细胞膜；而非脂

溶性分子则难以通过。

问题①：你能推测出什么结论？

问题②：最初认识到生物膜是由脂质组成的，是通过对现象的推理分析还是通过

膜成分的提取和鉴定？

问题③：在推理分析得出结论后，还有必要对膜的成分进行提取、分离和鉴定吗？

实验二：20世纪初，科学家将细胞膜从哺乳动物的红细胞中分离出来，发现细胞不但会被

溶解脂质的物质溶解，也会被蛋白酶(能专一地分解蛋白质的物质)分解。

问题①：你能推测出什么结论？

问题②：在此实验中为什么要选用红细胞膜来进行分析？

实验三：1925年，两位荷兰科学家E.Gorter和F.Grendel作了丙酮抽提红细胞膜脂质实验：

将抽提出的脂质在空气一水界面上铺成单分子层，测得其分子所占的面积相当于所用的红细

胞表面积的2倍。

问题①：你能推测出什么结论？

问题②：细胞膜中的脂质为什么会排列为连续两层呢？细胞膜中的磷脂分子会排列成

怎样两层呢？

思考：讨论对膜的研究为什么是从生理功能入手？

(2)单位膜模型的提出

实验四：1959年，J.D.Robertsen根据电镜下观察到的细胞膜暗一亮一暗的三层结构，提

出单位膜结构模型。

问题①：单位膜结构的主要内容是什么？

问题②：单位膜结构有什么缺陷？

问题③：有哪些证据证明细胞膜中的物质是不断运动的呢？

（3）新技术带来新模型

实验五：展示1970年L.D.Frye和H.Edidin的人——鼠细胞融合实验。

问题①：该实验表明什么？

问题②根据已有的生物知识或生活经验，你能列举哪些证明细胞膜具有流动性的

证据。实验六：动物细胞吸水膨胀时，磷脂双分子层的厚度变小。

问题：说明什么？

实验七：展示1972年桑格和尼克森提出的流动镶嵌模型示意图

问题：①细胞膜的组成成分？

②细胞膜的基本支架？

③蛋白质分子在磷脂双分子层上如何排布的？

④细胞膜的结构特点和功能特点？

（二）、流动镶嵌模型的基本内容

（1）＞组成成分：..

（2）、基本支架：L

⑶、蛋白质分布：.

（4）、结构特点：.

（5）、功能特点：________________________

三、反思总结

流动镶嵌模型基本内容的总结

1、生物膜的组成：主要由蛋白质和脂质组成

2、生物膜的基本骨架：脂分子层（亲水性头部朝向两侧，疏水性尾部朝向内侧磷双）。

3、蛋白质分子存在形态：有镶在表面、嵌入、横跨三种，外侧的蛋白质分子与糖类结合形

成糖被。体现了生物膜的不对称性。（糖被与细胞识别、胞间信息交流等有密切联系）

4、生物膜的结构特点：一定的流动性（磷脂分子和大多数蛋白质分子都是运动的）

四、当堂检测

在研究细胞膜的结构和成分时

（1）应选取人的哪种细胞做实验（）

A.神经细胞B.口腔上皮细胞

C.成熟的红细胞D.白细胞

（2）将选取的上述材料放入，由于渗透作用，一段时间后细胞将破裂，

然后再用法获得纯净的细胞膜。

（3）若将细胞膜的磷脂提取后放入盛有水的容器中，经过充分搅拌后，下列能正确反应

其分布的图是（）

（4）脂质单分子层的面积是细胞表面积的2倍，说明

课后练习与提高

1、据研究发现，胆固醇.、小分子脂肪酸、维生素D,等物质较容易优先通过细胞膜，这是因

为（）

A细胞膜具有一定流动性

B细胞膜是选择透过性

C细胞膜的结构是以磷脂分子层为基本骨架

D细胞膜上镶嵌有各种蛋白质分子

2.下列哪一种膜结构能通过生物大分子（）

A细胞膜B核膜C线粒体膜D叶绿体膜

3、一分子C02从叶肉细胞的线粒体基质中扩散出来，进入一相邻细胞叶叶绿体基质内，共

穿过的生物膜层数是.（）

A5B6C,7D8

4、细胞膜上与细胞识别、免疫反应、信息传递和血型决定有着密切关系的化学物质是（）

A糖蛋白B磷脂C脂肪D核酸

5、变形虫的任何部位都能伸出伪足，人体某些白细胞能吞噬病菌，这些生理过程的完成都

依赖于细胞膜的（）

A保护作用B一定的流动性C主动运输D选择透过性

6、生物膜的流动镶嵌模型认为生物膜是（）

①以磷脂双分子层为基本骨架②蛋白质一脂质一蛋白质的三层结构③静止的

④流动的

A.①③B.②④.C.①④D.②③

7、细胞膜上与细胞识别、免疫反应、信息传递和血型决定有密切关系的化学物质是（）

A糖蛋白B磷脂C脂肪D核酸

8、.细胞膜具有流动性，是指（）

A.整个细胞膜具有流动性

B.细胞膜上的磷脂是静止的，蛋白质具有流动性

C.细胞膜中磷脂和蛋白质都具有流动性

D.细胞膜上的蛋白质是静止的，磷脂具有流动性

9、下列有关膜的叙述，错误的是（）

A.细胞膜主要由蛋白质分子和磷脂分子组成

B.核膜和内质网膜在结构上有密切联系

C.线粒体膜和叶绿体膜中的蛋白质分子是相同的

D.细胞膜中的大多数蛋白质分子和磷脂分子不是静止的

10、异体器官移植手术往往很难成功，最大的障碍就是异体细胞间的排斥，这主要是由于细

胞膜具有识别作用，这种生理功能的结构基础是（）

A.细胞膜由磷脂分子和蛋白质分子构成B.细胞膜的外表面有糖被

C.细胞膜具有一定的流动性D.细胞膜具有一定的选择透过性

第四章第3节物质跨膜运输的方式

课前预习学案

一、预习目标

1物质出入细胞的方式。

2物质跨膜运输方式的探究、判断与应用。

二、预习内容

（.一）物质跨膜运输的方式：

1自由扩散：不需要载体和能量，如水、CO2、。2、甘油、乙醇等。

2协助扩散：需要,但不需要,如红细胞吸收葡萄糖。

3主动运输：既需要协助，又需要消耗,如细胞吸收K+、Na+、

Ca2\氨基酸等。

物质跨膜运输的方式说明生物膜结构特征是，功能特性是—

4大分子物质以和方式进出细胞，这与细胞膜的有

关，但不属于跨膜运输。

（-）影响跨膜运输的因素

1影响自由扩散的因素：

细胞膜内外物质的._________

2影响协助扩散的因素：

细胞膜内外物质的

细胞膜上运载物质的数量。

3能量:凡.能影响细胞内产生_____的因素，都能影响主动运输，如、

三、提出疑惑

同学们，通过你的自主学习，你还有哪些疑惑，请把它填在下面的表格中

疑惑点疑惑内容

课内探究学案

一、学习目标：1识记物质出入细胞的方式。

2对物质跨膜运输方式的探究、判断与应用。

学习重点：物质出入细胞的方式。

学习难点：主动运输

二、学习过程

（一）物质跨膜运输的方式：

被动运输：1、自由扩散:不需要载体和能量，如水、CO2、02、甘油、乙醇等。2、协

助扩散：需要载体,但不需要邀量，如红细胞吸收葡萄糖。

主动运输：既需要载供协助,又需要消耗邀量，如细胞吸收K+、Na+、Ca2\氨基酸

等。

物质跨膜运输的方式说明生物膜结构特征是施亚饯，功能特性是选荐透过隹

大分子物质以施吞和堰地方式进出细胞,这与细胞膜的流动性有关,但不属于跨膜运输。

（二）三种物质出入细胞方式的图例比较

（三）主动运输的意义：在细胞的生命活动过程中，主动运输起到了重要作用，它使细

胞能主动地从外界吸收被选择的物质，供生命活动利用。同样，细胞也能利用主动运输把新

陈代谢产物排出细胞外。总之，细胞通过主动运输，摄取、积累物质以及不断排出代谢废物，

从而维持细胞组成成分的动态稳定，保证生命活动的正常进行。

（四）影响跨膜运输的因素

1影响自由扩散的因素：细胞膜内外物质的浓度差。

2影响协助扩散的因素：（1）细胞膜内外物质的浓度差。（2）细胞膜上运载物质的载

体数量。

3影响主动运输的因素：（1）W：是细胞膜上的一类蛋白质。a.载体具有特异性，

不同物质的载体不同，不同生物细胞膜上载体的种类和数目也不同。B.载体具有饱和现象,

当细胞膜上的载体全部参与物质的运输时，细胞吸收该载体运载的物质的速度不再随物质浓

度的增大而增大。

⑵,能量:凡能影响细胞内产生逊的因素，都能影响主动运输，如氧气浓度、温度等。

（五）影响物质运输速度的曲线分析

1、物质浓度（在一定浓度范围内）对运输速率的影响曲线：（1）自由扩散的运输方向

是由高浓度一侧到低浓度一侧，其动力是两侧溶液的浓度差,在一定浓度范围内，酶物质浓

度的增大，其运输速率与物质浓度就正比。（2）协助扩散或主动运输的共同点是都需要感

逆协助，在物质浓度较低时，随物质浓度的增大，运输速率也逐渐增大，到达一定物质浓度

时，由于受膜上侬数量的限制，运输速率不再随浓度增大而增大。

2、氧气浓度对物质运输速率的影响曲线：（1）自由扩散和协助扩散统称为被动运输，

其运输方向都是从高浓度一侧到低浓度一侧，其运输的动力都是高度濠,不需要能量，因此

与氧气浓度芨关，运输速率逊8氧气浓度增大而改变。（2）主动运输方式既需要侬协助

又需要消耗能量。在氧气浓度为零时，通过细胞茏氧期殁供能,但茏要郎殁产生能量较少所

以运输速率较废，在一定范围内随氧气浓度升高，有氧呼吸加强,产生的能量逐渐磨多,所

以运输速率不断物快,当氧气浓度足够高时，能量供应充足，但由于受到载髭数量的限制,

运输速率不再随氧气浓度增大而加快。

3、图像如下

运

运

运

运

输

输

输

输

速

速

速

速

率

率

率

率

物质70物质70浓7°浓7

自由扩散协助扩散或主项运自由扩散或协助扩主动运输

三、反思总结

四、当堂检测

1、神经细胞间可以通过一种特殊的介质来传递信息，含有传递分子的囊泡与神经细胞内的

质膜融合之后再打开，将传递分子释放到神经细胞之外，这属于（）

A、主动运输B、协助扩散C、胞吐D、胞吞

2、实验发现，葡萄糖进入红细胞时，如果使用药物限制蛋白质的活性，则.葡萄糖的运输速

率迅速下降，如果减少能量的供应，却对运输没有影响。由此推断葡萄糖进入红细胞的方式

是^（）

A、自由扩散B、主动运输C、协助扩D、逆浓度梯度运输

3（2008・江苏卷，2）线粒体DNA上的基因所表达的酶与线粒体功能有关。若线粒体DNA受

损伤，则下列细胞的功能受影响最大的是（）

A.红细胞吸收葡萄糖

B.小肠上皮细胞吸收水

c.神经细胞.吸收K+

D.肺泡细胞吸收氧气

4、（2008广东生物2）甲、乙两种物质分别依赖自由扩散（简单扩散）和协助扩散进入细

胞，如果以人工合成的无蛋白质磷脂双分子膜代替细胞膜，并维持其他条件不变，则（）

A、甲运输被促进B、乙运输被促进C、甲运输被抑制D、乙运输被抑制

5、（2006广东高考）夏季高温时段，用较低温度的地下水灌溉，容易导致农作物萎蕉。.其

主要原因是（）

A、叶片蒸腾剧烈，水分散失快B、植物体温，度下降，气孔关闭

C、根系对矿质元素吸收减少D、根系渗透吸水下降

6.（2009•南通最后训练）某实验小组要对“低温是否会影响物质的跨膜运输”进行实验探究,

设计了如下实验。

实验步骤：

①组装渗透装置两套，分别编号为1、2o

②在两组烧杯中分别加入等量的水，在长颈漏斗中分别加入等量的同.一浓度的蔗糖溶

液，保持管内外液面高度相等。

③对两组装置进行不同处理：1组用水浴锅加热至37℃,2组的烧杯外加冰块降温。

④两组装置同时开始实验，几分钟后观察记录漏斗的液面刻度变化。

请分析回答下列问题：

（1）本实验是通过测定水分子通过膜的扩散即作用速率来进行探究的。

（2）此实验的自变量是；为了直观地表示相对速率，用

_________________作为因变量。

（3）该实验可能的结果与结论：

①若］组漏斗液面比2组高，则说明___________________________________________

②_______________________________________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________O

③____________________________________________________________________________________._

_____________________________________________________________________________________________