2019-2020年新人教版高中生物必修1《物质跨膜运输的实例》自主导学案典型例题.doc

2019-2020年新人教版高中生物必修1物质跨膜运输的实例自主导学案典型例题【学习目标】1.举例说出细胞膜是选择透过性膜。2.尝试从生活现象中提出问题、作出假设、验证假设。3.进行关于植物细胞吸水和失水的实验设计和操作。【学习重点】举例说出细胞膜是选择透过性膜【学习难点】细胞吸水和失水的原理；尝试提出问题，作出假设【知识点自主学习】 活动一：联系生活实际,感受细胞的吸水和失水（1）你吃比较咸的食物时，例如腌制的咸菜、连续嗑带盐的瓜子等，你的口腔和唇的黏膜会有什么感觉？为什么？（2）凉拌西红柿时，常常要放一些糖，过一段时间后就可见有水分渗出，（或当你把白菜剁碎准备做馅时，常常要放一些盐，过一段时间后也可见有水分渗出，）这些水分是从哪里来的？（3）蔫了的青菜叶放入清水中浸泡一段时间后，会有什么变化？为什么？活动二：感受扩散与渗透（一）（感受生活中的实例）花香的飘散；蔗糖的溶解等。（思考）1、水分进出细胞与上述实例有何不同？ 2、这与细胞膜的作用有什么关系呢? （二）模拟生物学实验渗透作用：要求分析教材P60渗透装置示意图，并思考以下问题：何为半透膜？（明确何谓“半透”？）装置中的半透膜可用哪些材料制取？( )漏斗内的液面为什么会升高？试说明原因。液面会持续上升吗？如果用一层纱布代替玻璃纸，漏斗内的液面还会升高吗？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？对比观察、讨论，总结：渗透作用是指水分子等溶剂分子透过_，从相对含量_的地方向相对含量_的地方（低浓度溶液向高浓度溶液）的扩散。渗透作用发生的条件：具有_；_。比较扩散与渗透：扩散泛指物质从相对含量多的地方向相对含量少的地方运动，可以通过半透膜，也可以不通过半透膜，如花香的飘散；蔗糖的溶解；氧气通过肺泡和毛细血管壁进入血液；甘油和脂肪酸被小肠上皮吸收等过程，习惯上一般相对于溶质而言。渗透仅指指水分子等溶剂分子透过半透膜，从相对含量多的地方向相对含量少的地方（低浓度溶液向高浓度溶液）的扩散。如成熟植物细胞的吸水与失水；动物细胞的吸水与失水等。所以说渗透是一种_活动三：探究细胞的吸水和失水（按照感受生活经验作出假设验证假设得出结论的思路学习）（一）动物细胞的吸水和失水感受实例：吃比较咸的食物时，例如食用腌制的咸菜、连续嗑带盐的瓜子等，口腔和唇的黏膜会有干燥难受感觉。提出问题：动物细胞是一个渗透系统吗？（动物细胞在什么情况下吸水或失水？）作出假设：动物细胞是一个渗透系统（当细胞外界溶液的浓度大于细胞内的浓度时,细胞会失水; 当细胞外界溶液的浓度小于细胞内的浓度时,细胞会吸水）验证假设：回顾细胞膜获取实验，结合教材插图分析实验现象：当外界溶液浓度比细胞质 当外界溶液的浓度比细胞质 当外界溶液的浓度与细胞质的浓度 时,细胞 的浓度 时,细胞 . 浓度 时,水分进出细胞 处于 .思考、讨论与小结：（对于教材中的的思考题，四人小组之间展开讨论交流，并总结）动物细胞是一个 系统，其细胞膜相当于 ，细胞质是动物细胞内的液体环境，当细胞内外的溶液出现浓度差时，就会发生细胞的吸水或失水，即 。（二）植物细胞的吸水和失水结合下图认识成熟植物活细胞作为严格的渗透系统所具备的结构。（结合上图及原有知识回答：细胞壁的特点_；原生质层包括_；细胞液是指_；感受实例：把白菜剁碎准备做馅时，常常要放一些盐，过一段时间后也可见有水分渗出；对农作物施肥过多，会造成_现象。提出问题：植物细胞在什么情况下吸水或失水？（原生质层相当于一层半透膜吗？）作出假设：当植物细胞外界溶液的浓度大于细胞液的浓度时,细胞会失水; 当植物细胞外界溶液的浓度小于细胞液的浓度时,细胞会吸水（原生质层相当于一层半透膜）验证假设：植物细胞的质壁分离与复原实验（第二课时将进行动手实验）当_时，细胞失水，质壁分离；当_时，细胞吸水，质壁分离复原得出结论：1. 成熟植物细胞是一个严格的渗透系统：植物细胞的原生质层相当于一层 ，液泡内的液体就是细胞液。当 浓度小于外界溶液浓度时，细胞通过渗透作用失水，（细胞壁和原生质层发生分离，此现象称为 ）；当 浓度小于外界溶液浓度时，细胞通过渗透作用吸水，（细胞壁和原生质层慢慢地恢复成原来的状态，此现象称为 。）2. 植物细胞的质壁分离和复原证明水分子是可以出入细胞的物质；而且水分子进出细胞的方向取决于 两侧溶液的浓度，细胞吸水和失水是水分子顺_进行跨膜运输的过程。同时也证明细胞膜是_膜，因为，蔗糖分子并未像水分子那样进出细胞膜。从而也可以此判断植物细胞的死活。活动四：物质跨膜运输的其他实例问题：细胞的吸水与失水是水分子顺相对含量的梯度进行跨膜运输的过程。那么其他物质的跨膜运输是怎样的呢？参照插图阅读教材P63文字，进行资料分析，回答下列问题： 1、水稻培养液里的Ca2+和Mg2+浓度为什么会增高？(提示：从化学角度思考培养液里的Ca2+和Mg2+浓度增高的可能性有哪些？)2、不同作物对无机盐的吸收有差异吗？3、水分子跨膜运输是顺相对含量梯度的，其他物质的跨膜运输也是这样吗？水分子跨膜运输是顺_的，其他物质的跨膜运输并不都是这样，这取决于_。4、细胞对物质的吸收有选择吗？如果有，这种选择性有普遍性吗？（微生物实例）归纳与总结：（1）物质跨膜运输并不都是顺相对含量梯度的。既有_梯度的，也有_梯度的，这取决于细胞生命活动的需要，即细胞对于物质的输入和输出有_。由此可见 。（2）选择透过性膜的涵义： 可以自由通过； 也可以通过，而细胞生命活动不需要的离子、小分子、大分子物质 。（知识链接选择透过性膜的关键是具有选择性，其结构基础是其上具有各种蛋白质（载体），由于不同的细胞膜上载体的种类和数量，因此细胞膜对物质透过表现出高度的选择性，当细胞死亡后，细胞膜的选择性丧失，成为全透性。）（问题探究与知识延伸）1、你认为选择透过性膜与半透膜有什么区别和联系？半透膜是指一些物质可以透过，另一些物质不能透过的多孔性薄膜。例如：玻璃纸，花生种皮，猪肠衣，鸡卵的卵壳膜，离体的膀胱膜，蚕豆种皮，鱼鳔，青蛙皮，火棉胶等。根据半透膜是否具有生命现象可分为生物膜和非生物膜。 选择性透过膜是具有活性的生物膜，它对物质的通过既具有半透膜的物理性质，还具有主动的选择性，如细胞膜、液泡膜、叶绿体膜等。因此，具有选择透过性的膜必然具有半透性，而具有半透性的膜不一定具有选择性透过，活性的生物膜才具有选择透过性。 2、植物细胞的吸水方式：植物细胞主要有三种吸水方式，即吸涨吸水、渗透吸水、代谢性吸水。一般来说，细胞在形成液泡之前的吸水主要靠吸涨作用。如风干种子的萌发吸水，果实种子形成过程的吸水，根尖分生区细胞的吸水等，都是靠吸涨作用。这种吸水方式的原理是细胞中存在亲水性物质，如淀粉粒、纤维素、蛋白质等凝胶物质。吸涨作用大小与凝胶物质亲水性有关，蛋白质、淀粉和纤维素三者的亲水性依次递减，所以含蛋白质较多的豆类种子吸涨现象非常显著。例如桃、杏等植物播种前的“沙埋”处理；利用种子吸涨打开人的颅骨研究中都是对这个原理的应用。成熟的植物活细胞具有大液泡主要靠渗透作用吸水，这也是植物吸水的最主要方式。渗透作用是指水分从水势高（浓度低）的系统通过半透膜向水势低（浓度高）的系统移动的现象。其发生需要有两个条件：一是半透膜，一是半透膜两边有水势差。成熟的细胞含有大液泡，液泡中有一定浓度的细胞液，液泡外是原生质层，在讨论细胞吸水时，常把它当作一半透膜。这样一个细胞放在水或溶液中时，如果原生质层两边有水势差，就具备了进行渗透作用的条件。当外界溶液水势高于细胞液的水势时，细胞就通过渗透作用吸水。一般情况下，土壤溶液的水势是比较高的，因此根系可从土壤中吸水。但当外界溶液水势低于细胞液的水势时（如一次施用过量的化肥），细胞不仅不能从外界吸水，反会使细胞中的水分外流，从而造成对植物不利的影响。由于一株植物的全身细胞大都是成熟细胞，所以植物吸水，以渗透吸水为主。（附）植物根尖及主要吸水方式示意图【思想与方法总结】（1）本节课与生活实际联系十分密切，要不断关注相关生活问题，如以“细胞在什么情况下吸水或失水”这个问题为切入点，发现问题及提出有价值的问题，根据所作假设来设计实验，去验证假设（2）利用好教材所提供的资料分析相关素材，积极参与小组讨论，以突出重点，突破难点。【典例精析】例1、 将胡萝卜的块根切成小块放入清水中，清水颜色没有变化。若把胡萝卜的块根切成小块放人沸水中，水变成红色。其原因是 ( ) A沸水破坏细胞壁结构 B沸水使细胞失活C水温升高，色素溶解度增大 D沸水使反应加快解析： 细胞膜具有选择透过性，只有细胞是活的，才具有此特性。通常情况下，色素等物质是大分子，是不能通过活细胞的细胞膜的，所以在清水中，红色色素是不会出来的。若放入沸水中，高温杀死了细胞，细胞膜不具有选择透过性，细胞里面的色素物质就可以不受限制地出来了，故使水变成红色。答案 B例2 a、b、c是三个相邻的细胞，已知a细胞液浓度 b细胞液浓度 c细胞液浓度,如图所示，能正确表示水分在三者之间关系的是（ ）acbacbacbacbA B C D精析：三种溶液中a细胞液浓度最大，根据水的跨膜运输特点可知： b、 c中的水分均应流向a；又因b细胞液浓度 c细胞液浓度，所以c 中水分应流向b。答案 C例3 把体积与质量百分比浓度相同的葡萄糖和蔗糖溶液用于半透膜（允许溶剂和葡萄糖通过，不允许蔗糖通过）隔开（如右图），一段时间后液面的情况是（ ）。 A. 甲高于乙 B. 乙高于甲 C. 先甲高于乙，后乙高于甲 D. 先甲低于乙，后乙低于甲 精析：在体积与质量百分比浓度相同的情况下，因为葡萄糖分子是单糖，蔗糖分子是二糖，所以同样的体积内葡萄糖分子数目多于蔗糖分子，即单位面积内半透膜甲侧的水分子数少于乙侧，水分整体表现为由乙向甲流动，导致乙侧溶液越来越高，水分又流向通过半透膜而蔗糖不能，导致乙侧溶液浓度越来越高，水分子又流向乙侧，最终表现为乙液面高于甲液面。答案 C【分级习题】 A级1若向日葵的某种细胞间隙的液体浓度为A，细胞液浓度为B，细胞质基质的浓度为C，则当它因缺水而萎蔫时，三者之间的浓度关系为（ ） AABC BACB CBCA DBAC2当你连续嗑带盐的瓜子，你的口腔和唇的黏膜会有干涩的感觉。其原因是 ( ) A口腔和唇的黏膜细胞质浓度大于细胞外液浓度，细胞失水 B口腔和唇的黏膜细胞质浓度小于细胞外液浓度，细胞失水 C口腔和唇的黏膜细胞质浓度大于细胞外液浓度，细胞吸水 D口腔和唇的黏膜细胞质浓度小于细胞外液浓度，细胞吸水3.一个成熟的植物细胞，它的原生质层主要包括 ( )A细胞膜、核膜和这两层膜之间的细胞质 B细胞膜、液泡膜和这两层膜之间的细胞质 C细胞膜和液泡膜之间的细胞质 D细胞壁、液泡膜和它们之间的细胞质4将成熟的植物细胞放在溶液中能够成一个渗透系统，主要原因是（ ）。 A液泡膜内外溶液有浓度差B细胞内原生质层可看作一层选择透过性膜 C细胞壁是全透性的 D水分可以自由出入细胞（B级）5、将一种动物细胞浸没于质量分数为 5% 的蔗糖溶液中，它会膨胀破裂，则它的细胞液的浓度（ ）。 A. 小于 5% B. 等于 5% C. 大于 5% D. 不能确定 6、将人体的血液置于浓度为 9% 的食盐溶液中，制成临时装片，用显微镜观察，可以发现血细胞（ ）。 A. 质壁分离B. 呈正常状态C. 细胞膜破裂D. 皱缩 7、利用高浓度的盐水杀菌的原理是（ ）。 A. 盐水中的氯离子有杀菌的作用 B. 高浓度盐水中水分不足，不利于细菌生长 C. 细菌由于脱水而死亡 D. 钠离子有杀菌作用 （C级）8将人类的红血球置于不同浓度蔗糖液中，浸泡半小时之后的结果如图43。依照血球外形的变化判断蔗糖液的浓度，由高到低排列，正确的是（ ）。 A甲乙丙丁B丁甲乙丙C丙丁甲乙 D丙乙丁甲9、甜菜块根细胞的液泡中有花清素，使块根为红色。将块根切成小块放在蒸馏水中，水无明显的颜色变化。但用盐酸处理这些块根后，则能使溶液变红。这是因为（ ）A、细胞壁被盐酸破坏 B、盐酸破坏了细胞膜的选择透过性C、盐酸破坏了原生质层的选择透过性 D、花青素不溶于水而溶于盐酸10、在植物细胞质壁分离过程中，水分子通过细胞结构的顺序是 ( ) 细胞壁 细胞膜 细胞质 液泡膜 液泡 A B C D11、将马铃薯块挖个凹穴，放在内外两种液体中间。已知一种是清水，一种是30%的蔗糖溶液，开始时，两个液面是平的，过了一段时间后液面如下图所示：据图回答：（1）液体A是 ，B是 。（2）在图甲中，C处细胞 水，D处细胞 水。（3）在图乙中，C处细胞 水，D处细胞 水。生物膜的流动镶嵌模型【学习目标】1.简述生物膜的结构。2.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。3.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。【学习重难点】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。【知识点自主学习】活动一：知识回顾从物质跨膜运输实例看出，生物膜对物质进出是具有 。设问：为什么生物膜能够控制物质的进出，这与生物膜的结构有什么关系？活动二：问题探讨1、根据结构与功能相适应的观点分析，用哪种材料做细胞膜，更适于体现细胞膜的功能？(塑料袋、普通布、弹力布)2、你还能想出更好的材料做细胞膜吗？活动三：对生物膜结构的探索历程科学家怀着对物质跨膜运输现象产生的疑问，开始对生物膜结构的漫长探索，让我们重温一下这段历程。1、资料一：时间：19世纪末 1895年 人物：欧文顿（E.Overton） 实验：用500多种物质对植物细胞进行上万次的通透性实验，发现脂质更容易通过细胞膜。 欧文顿的结论是 。2、资料二：欧文顿的推论是否正确呢？细胞膜中除脂质以外还有没有其他成分呢？众多的科学工作者通过实验发现：使用蛋白酶容易破坏生物膜，原因是什么？_。20世纪初科学家第一次将膜从_中分离出来。化学分析表明：膜的主要成分是_ 和 。3、资料三、时间：1925年 人物：荷兰科学家Gorter和Grendel 实验：用丙酮从人的红细胞的细胞膜中提取脂质（磷脂），在空气水界面上铺成单层分子，发现单分子层面积是细胞膜表面积的2倍。结论：细胞膜中的脂质分子排列为 _。【思考并讨论】1、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？2、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？为什么?3、你能依照下面两图说一说磷脂分子的结构特性和磷脂双分子层的排列情形吗？亲水基团 疏水集团 4、试解释为什么磷脂在空气-水界面上铺展成单分子层？（头尾如何排列）科学家又如何从这一现象推导出“脂质在细胞中必然排列为连续的两层”这一结论的？【过渡】除了脂质之外，蛋白质也是细胞膜的成分。蛋白质位于脂双层的什么位置呢？资料四：时间：50年代，电子显微镜的诞生，1959年，科学家用它观察细胞膜 人物：罗伯特森（J.D.Robertsen）实验：在电镜下看到细胞膜暗亮暗的三层结构，大胆提出生物膜的模型：所有的生物膜 。 他把生物膜描述为 结构。又称三明治结构。思考：“三明治”结构模型有什么不足？真的是这样的吗？20世纪60年代以后，科学家对生物膜是静态的观点提出质疑：把生物膜描述为静态刚性结构，这显然与膜功能的多样性相矛盾。有什么证据证明细胞膜中的物质是不断运动的呢？5、资料五： 时间：1970年人物：Larry Frye等实验：将人和鼠的细胞膜用不同的荧光抗体标记后，让两种细胞融合，杂交细胞的一半发红色荧光、另一半发绿色荧光，放置一段时间后发现两种荧光抗体均匀分布。提出假说：细胞膜具有 。经过进一步的发展：时间：1972年人物：桑格和 尼克森提出：细胞膜结构的 模型。 活动四：认识流动镶嵌模型的基本内容思考：磷脂双分子层支架是否具有流动性？蛋白质又与磷脂双分子层支架有什么位置关系呢？（1）_ 构成了膜的基本支架，（其中磷脂分子的_朝向两侧，_朝向内侧）且其具有 。（这体现了膜的流动性）（2）蛋白质有的_ 、_ 、_整个磷脂双分子层中。（体现了膜结构内外的不对称性）大多数蛋白质分子也 。（也体现了膜的流动性）（3）在细胞膜的外表，有一层由细胞膜上的 与 结含形成的 ，叫做糖被。例如：消化道和呼吸道上皮细胞表面的糖蛋白有 作用；糖被与 的 识别有密切关系。（糖被与细胞识别、胞间信息交流等有密切联系）（4）除了糖蛋白之外，细胞膜表面还有 和 结合成的 。【典例精析】例1 维生素D能较水溶性维生素优先通过细胞膜，这是因为 ( A ) A细胞膜以磷脂双分子层作基本支架 B. 磷脂双分子层内不同程度地镶嵌着蛋白质 C细胞膜的结构特点是具有一定的流动性 D细胞膜是选择透过性膜分析 此题考查了维生素D的化学本质即脂质，而细胞膜又是以磷脂双分子层作基本支架，故其可以优先通过细胞膜例2 细胞膜的结构特点是具有一定的流动性，下列试验中能反映该特点的是： ( C )高尔基体形成的囊泡与细胞膜融合 变形虫能伸出伪足 小肠绒毛上皮细胞对Na+、K+的吸收 核糖体中合成的蛋白质进入细胞核 吞噬细胞吞噬病菌A. B.C. D.分析 此题中只要体现出膜的融合就能体现膜的流动性。膜的融合、伪足、吞噬都是反映细胞膜具有流动性的例子。细胞膜对Na+、K+的吸收通过细胞膜的载体蛋白。核糖体合成的蛋白质通过核孔进入细胞核，不需要通过细胞膜。【思想与方法总结】（1）充分利用已有的知识和经验，例如：细胞膜的功能、物质跨膜运输的特点去联想细胞膜的结构，从结构与功能相适应的角度分析，细胞膜的何种结构才能体现其功能？（2）通过问题的思考及资料的分析，体验科学家探索生物膜结构的历程，并从中培养个人的发现问题及归纳总结能力，体验合作学习的乐趣。（3）注重图文并茂，使用准确的语言描述细胞膜流动镶嵌模型的内容，培养语言表达能力。【分级习题】 （A级）2生物膜的流动镶嵌模型认为生物膜是 ( )以磷脂双分子层为基本骨架 蛋白质一脂质一蛋白质的三层结构 静止的 流动的 A B C D3.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4最能代表生物膜基本化学成分的一组化学元素是 ( )AC、H、O、N BC、H、O、N、P CC、H、O、S、P DC、H、O、Mg、Fe4.细胞膜能被脂质溶剂和蛋白酶处理后溶解，由此推断细胞膜的化学成分主要是（ ） A.磷脂和多糖 B.磷脂和蛋白质 C.蛋白质和核酸 D.蛋白质和多糖（B级）5.下列物质中，不能横穿细胞膜进出细胞的是 （ ）A 维生素D和性激素 B 水和尿素 C 氨基酸和葡萄糖 D 酶和胰岛素6.细胞膜的结构特性及功能特性分别是 （ ）A 细胞膜的磷脂分子和蛋白质分子大都可以运动 B 具有流动性和全透性 C 静态三层结构和选择透过性 D 具有流动性和选择透过性 7. 白细胞能够吞噬细菌、变形虫任何部位都能伸出伪足，这些过程依赖于细胞膜（ ）A 细胞膜的选择透过性B 细胞膜的流动性C 细胞的自我保护作用D 细胞的识别作用（C级）10. 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11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12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13.用不同荧光染料标记的抗体，分别与小鼠细胞和人细胞的细胞膜上的一种抗原结合，两类细胞则分别产生绿色荧光和红色荧光。将两类细胞融合成一个细胞时，其一半呈绿色，一半呈红色。在370C下保温40 min后，细胞上两种荧光点呈均匀分布(如图所示)，试问：(1)人和鼠细胞膜表面的抗原属于构成膜结构的起受体作用的 。为使人、鼠细胞膜融合在一起，必须除去细胞膜表面起 作用的糖蛋白。(2)融合细胞表面的两类荧光染料分布的动态变化，可以证实关于细胞膜结构“模型”的 观点是成立的。(3)融合细胞表面的两类荧光染料最终均匀分布，原因是 ，这表明膜的结构具有 。(4)细胞融合实验若在20条件下进行，则两种表面抗原平均分布的时间大大延长，这说明 。若在10C条件下，两种表面抗原便难以平均地分布，这又说明 。