2020高中生物第三章第三节物质的跨膜运输第2课时探究植物细胞的吸水和失水学案

2020高中生物第三章第三节物质的跨膜运输第2课时探究植物细胞的吸水和失水学案

第2课时　探究植物细胞的吸水和失水 ‎　　　　　　　　　　　　　　　　1.渗透作用的发生需具有半透膜和浓度差。‎ ‎2．渗透平衡意味着半透膜两侧水分子移动达到平 衡状态。‎ ‎3．只有活的、成熟的植物细胞才能发生质壁分离 和复原。‎ ‎4．质壁分离的“质”是指原生质层，其由细胞膜、‎ 液泡膜和两者之间的细胞质组成。‎ ‎5．原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性。‎ ‎6．质壁分离过程中，质壁分离程度越大，植物细 胞吸水能力越强。‎ ‎ ‎ 一、基本概念 ‎1．扩散 ‎(1)方向：从高浓度区域向低浓度区域迁移。‎ ‎(2)类型：自由扩散和协助扩散。‎ ‎2．渗透 ‎(1)方向：水分子从溶质分子相对较少的区域向溶质分子相对较多的区域扩散。‎ ‎(2)条件：具有半透膜，其两侧具有浓度差。‎ 二、质壁分离和质壁分离复原 ‎1．含义及细胞类型 ‎(1)含义：是指原生质层与细胞壁的分离和复原。‎ ‎(2)细胞类型：成熟的具有大液泡的植物细胞。‎ ‎2．发生条件 ‎(1)细胞中由细胞膜、液泡膜和两者之间的细胞质构成的原生质层，相当于一层半透膜。‎ ‎(2)细胞壁是全透膜，且伸缩性小于原生质层。‎ ‎(3)外界溶液与细胞液之间具有浓度差。‎ - 7 -‎ ‎3．结果预测[连线]‎ ‎1．判断下列说法的正误 ‎(1)水分子的扩散特称渗透(√)‎ ‎(2)在发生质壁分离的细胞中，细胞膜相当于半透膜(×)‎ ‎(3)当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，植物细胞一定会发生质壁分离(×)‎ ‎(4)植物细胞的原生质层由细胞膜和液泡膜组成，相当于半透膜(×)‎ ‎2．下列现象属于渗透作用的是(　　)‎ A．水通过细胞壁　B．蔗糖通过细胞壁　C．水通过细胞膜 解析：选C　渗透作用指的是水分子等溶剂分子通过细胞膜的自由扩散。‎ ‎3．组成洋葱表皮细胞的原生质层的生物膜包括(　　)‎ ‎①细胞膜　②细胞质　③溶酶体膜　④液泡膜 A．①② B．①④ C．②③‎ 解析：选B　原生质层包括细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质。因此组成洋葱表皮细胞的原生质层的生物膜包括细胞膜和液泡膜。‎ ‎4．紫色洋葱表皮细胞发生质壁分离后，在显微镜下观察到(　　)‎ 解析：选C　色素存在于液泡中，随着失水增多，细胞液浓度增大，紫色变深。‎ 核心要点渗透及渗透作用的验证 ‎1．渗透实验的典型装置 - 7 -‎ ‎(1)条件：具有半透膜，且半透膜两侧溶液具有浓度差。对于漏斗型而言，漏斗内的溶液浓度大于外界溶液，即S1溶液浓度＞S2溶液的浓度。‎ ‎(2)结果(实验现象)：S1溶液液面上升，S2溶液液面下降，漏斗内外的高度差是Δh。‎ ‎(3)结果分析：‎ ‎①因S1溶液浓度＞S2溶液的浓度，即单位体积的S1溶液中水分子数少于S2溶液中的水分子数，导致水分子从S2溶液进入S1溶液中的较多，产生Δh，但最终进出半透膜的水分子会达到动态平衡。‎ ‎②当通过半透膜的水分子达到动态平衡时，因为存在液面差，所以半透膜两侧溶液浓度并不相等。‎ ‎2．细胞渗透系统的组成 项目 动物细胞 成熟植物细胞 半透膜 细胞膜 原生质层 浓度差 外界溶液与细胞质浓度比较 外界溶液与细胞液浓度比较 结果 高渗溶液 细胞失水皱缩 细胞质壁分离 等渗溶液 细胞状态不变 细胞状态不变 低渗溶液 细胞吸水膨胀 细胞质壁分离复原 ‎[名师点拨]‎ ‎(1)使用长颈漏斗或U形管的优点是管径小，液体量的变化能够显示明显，易于观察。‎ ‎(2)一般是长颈漏斗内装高渗溶液且溶质分子不能通过半透膜。‎ ‎(3)操作开始时半透膜两侧的溶液要保持液面相平。‎ ‎3．质壁分离与质壁分离复原 ‎(1)发生的结构基础 ‎①原生质层相当于半透膜，与半透膜不同的是原生质层具有选择透过性。‎ ‎②‎ - 7 -‎ 外界溶液与细胞液之间浓度大小的比较有三种情况，分别是大于、等于和小于，对应的外界溶液依次称为高渗、等渗和低渗溶液。‎ ‎(2)原因及观察指标分析 项目 质壁分离 质壁分离复原 内因 原生质层的伸缩性大，细胞壁的伸缩性小 外因 外界溶液的浓度大于细胞液的浓度 外界溶液的浓度小于细胞液的浓度 观察 指标 个体 坚挺→萎蔫 萎蔫→坚挺 细胞 ‎①原生质层与细胞壁分离 ‎②液泡由大变小 ‎③液泡颜色由浅变深 ‎①原生质层与细胞壁分离复原，相互贴近 ‎②液泡由小变大 ‎③液泡颜色由深变浅 ‎(3)实验操作流程 ‎(4)数学模型的建构 ‎①曲线A表示质壁分离后又复原：ab表示质壁分离，bc表示质壁分离复原，如放在一定浓度的乙二醇或KNO3溶液中就会发生该变化。‎ ‎②曲线B表示质壁分离：如紫色洋葱鳞片叶的外表皮细胞放入‎0.3 g/mL的蔗糖溶液中的细胞变化。‎ ‎[名师点拨]　本实验中的对照设置 - 7 -‎ 本实验中的对照属于自身对照。显微镜观察了三次，第二次(质壁分离)与第一次(正常植物细胞)形成对照，第三次(质壁分离复原)与第二次形成对照。‎ ‎[思考探究]‎ ‎(1)质壁分离与质壁分离复原的实验原理是什么？‎ 提示：①原生质层相当于半透膜。②细胞液与外界溶液之间存在浓度差。③原生质层的伸缩性比细胞壁的伸缩性大。‎ ‎(2)为什么选用紫色洋葱鳞片叶的外表皮细胞？‎ 提示：因为其液泡是紫色而且大，便于观察。‎ ‎(3)为什么选用‎0.3 g/mL的蔗糖溶液进行实验？能不能使用更高浓度的蔗糖溶液进行 实验？‎ 提示：用‎0.3 g/mL的蔗糖溶液作试剂，既明显出现质壁分离，又不会杀死细胞；质壁分离后放入清水或蒸馏水中能够发生质壁分离复原。若浓度过高，质壁分离速度快，细胞会因失水过多而死亡，不能再进行质壁分离复原。‎ ‎[题组冲关]‎ ‎1．下图一中a、b、c为不同浓度的同种溶液，图二是一段时间后装置1与装置2的液面高度变化曲线，a、b起始液面高度均为h。则图一中a、b、c浓度的关系是(　　)‎ A．a>b>c　　　　　　　　 　B．c>b>a C．b>a>c D．c>a>b 解析：选D　图二中a、b液面高度都下降，说明装置1、2中的水分渗出，c浓度最高；b下降比a下降更快更多，说明b与c的浓度差更大，b浓度最低。‎ ‎2．下图为某学生所进行实验的基本操作步骤，下列相关叙述错误的是(　　)‎ A．②步骤是观察细胞质的大小及细胞壁的位置 ‎ B．⑤步骤滴加的是清水 ‎ C．该实验是观察植物细胞的质壁分离与复原 D．实验前后的处理形成了自身对照 - 7 -‎ 解析：选A　步骤②是在显微镜下观察液泡的大小和原生质层的位置；步骤③是进行质壁分离处理的实验操作；步骤⑤是进行质壁分离复原处理的实验操作，一侧滴加的是清水，另外一侧用吸水纸引流，使得细胞液的浓度大于外界溶液的浓度时，外界溶液中的水分就透过原生质层进入到细胞液中，液泡逐渐变大，整个原生质层就会慢慢地恢复成原来的状态，既发生了质壁分离复原；步骤④、⑥分别是观察质壁分离和质壁分离复原的现象，与步骤②观察的现象形成前后对照。 ‎ 植物细胞质壁分离和复原实验的拓展应用 项目 细胞 外界溶液 结果 结论 应用1‎ 判定成熟植物细胞是否有活性 待测成熟植物细胞 较高浓度的蔗糖溶液 发生质壁分离 活细胞 不发生质壁分离 死细胞 应用2‎ 测定细胞液浓度范围 待测细胞 一系列浓度梯度的蔗糖溶液 未发生质壁分离与刚发生质壁分离 细胞液的浓度处于两者浓度之间 应用3‎ 比较不同植物细胞的细胞液浓度 不同植物细胞 同一浓度蔗糖溶液 发生质壁分离时间的长短 时间越短细胞液浓度越小 应用4‎ 鉴别蔗糖溶液和硝酸钾溶液 成熟植物细胞 A溶液 只发生质壁分离 A是蔗糖溶液 B溶液 质壁分离后复原 B是硝酸钾溶液 应用5‎ 比较未知溶液浓度大小 同一植物的细胞 未知浓度的溶液 刚发生质壁分离所需时间的长短 时间越短，未知溶液的浓度越大 应用6‎ 验证原生质层和细胞壁的伸缩性大小 成熟的植物细胞 一定浓度的溶液 发生质壁分离 细胞壁的伸缩性小于原生质层的 不发生质壁分离 细胞壁伸缩性等于或大于原生质层的 ‎ [题组冲关]‎ ‎1．某植物体三个相邻细胞，细胞液浓度为a>b>c，则三个细胞之间水分渗透的方向表现是(　　)‎ - 7 -‎ 解析：选C　渗透作用过程中水分子表现为由低浓度溶液到高浓度溶液，所以b→a，c→b，c→a。‎ ‎2．质壁分离和复原实验可以说明或证明(　　)‎ ‎①植物细胞的死活；②原生质层的伸缩性比细胞壁伸缩性大；③当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞渗透失水，反之，细胞则渗透吸水；④原生质层具有选择透过性；⑤细胞壁的主要成分是纤维素 A．①③④⑤　　　　　　 　B．①②③④‎ C .②③④⑤ D．①④⑤ ‎ 解析：选B　质壁分离和复原实验可以证明②、③，说明原生质层具有选择透过性，从而可以判断细胞的死活；质壁分离与复原实验与细胞壁有关，但不能说明细胞壁的组成成分。‎ - 7 -‎