資源簡介

4-1 物質(zhì)跨膜運輸?shù)膶嵗?br/>一、 教學目標
1.舉例說出細胞膜是選擇透過性膜。
2.嘗試提出問題，作出假設。
3.進行關于植物細胞吸水和失水的實驗設計和操作。
二、教學重點和難點
1.教學重點
舉例說出細胞膜是選擇透過性膜。
2.教學難點
嘗試提出問題，作出假設。
三、教學策略
建議本節(jié)用兩課時完成。
由“問題探討”引入，可以從“擴散”遷移到“滲透”。回憶細胞膜制備的實驗，分析教材給出的“水分進出哺乳動物紅細胞的狀況”，認識動物細胞的吸水和失水就不困難了。
探究植物細胞的吸水和失水重在做好引導。在細胞的吸水和失水問題上，植物細胞與動物細胞應該相近嗎？如果相近，植物細胞又有什么與動物細胞的不同之處呢？這就需要探究活動來解決了。探究活動順利，得出結(jié)論也就不難。要通過實驗認識到水分子可以自由進出細胞膜，并且是順相對含量的梯度進行的，為第3節(jié)作鋪墊。
資料分析提供的素材是為了幫助學生了解細胞對無機鹽離子的吸收。討論題試圖引導學生歸納出兩點：一是細胞對無機鹽離子的吸收不一定都是順相對含量梯度的（為第3節(jié)作鋪墊）；二是細胞吸收物質(zhì)是有選擇性的，說明細胞膜具有選擇通透性。組織好學生的討論對于突出整節(jié)重點并突破難點非常關鍵。可以先留一段時間讓學生分小組討論，然后小組代表發(fā)言，教師幫助引導和歸納。這對教師的要求較高，既要求教師充分了解學生、有較好的預見性和快速靈活的應變能力，又要求教師有較強的課堂把握能力和歸納能力。
關于本節(jié)的“探究”，指導如下。
新鮮洋蔥鱗莖外表皮（紫色洋蔥最好）是進行此項實驗的較理想材料。它既容易被剝離而制成臨時裝片，又很容易在顯微鏡下觀察。實踐證明：質(zhì)量分數(shù)為30%的蔗糖溶液很容易使洋蔥鱗莖外表皮細胞發(fā)生質(zhì)壁分離，短時間內(nèi)對細胞的傷害很小；而清水又可使質(zhì)壁分離得到復原。
植物細胞的質(zhì)壁分離和復原證明水分子是可以出入細胞膜（在本實驗中是原生質(zhì)層，下同）的物質(zhì)；而且水分子進出細胞的方向取決于細胞膜兩邊溶液的濃度，細胞吸水和失水是水分子順相對含量梯度進行跨膜運輸?shù)倪^程。同時也證明細胞膜是選擇透過性膜，因為，蔗糖分子并未如水分子那樣進出細胞膜。
探究活動材料和儀器的準備包括：質(zhì)量分數(shù)為30%的蔗糖溶液、新鮮紫色洋蔥鱗莖、解剖刀或刀片、尖嘴鑷、載玻片、蓋玻片、小滴管、吸水紙、顯微鏡等。
以下操作可供參考。
1.剝?nèi)⊙笫[鱗莖的鱗片葉，外表皮紫色較濃的更好。用解剖刀或刀片在葉片外表皮劃一0.5 cm見方的“井”字。
2.用尖嘴鑷從“井”字中央的一角小心地將洋蔥鱗片葉外表皮撕下，平鋪在載玻片中央。
3.用小滴管在表皮上滴一滴質(zhì)量分數(shù)為30%的蔗糖溶液，蓋上蓋玻片。用吸水紙吸去多余液體。
4.在顯微鏡下觀察，可見原生質(zhì)緩慢收縮，逐漸出現(xiàn)與細胞壁分離的現(xiàn)象，直到原生質(zhì)收縮成球狀小團，與細胞壁完全分開。
5.在蓋玻片的一側(cè)滴加清水，用吸水紙在蓋玻片的另一側(cè)吸收，使清水置換蔗糖溶液。
6.在顯微鏡下觀察，可見質(zhì)壁分離現(xiàn)象緩慢復原。
實驗記錄：
中央液泡大小
原生質(zhì)層的位置
細胞大小
蔗糖溶液
變小 原生質(zhì)層脫離細胞壁 基本不變
清水
逐漸恢復原來大小 原生質(zhì)層恢復原來位置 基本不變
四、答案和提示
（一）問題探討
1.由于單位時間內(nèi)透過玻璃紙進入長頸漏斗的水分子數(shù)量多于從長頸漏斗滲出的水分子數(shù)量，使得管內(nèi)液面升高。
2.用紗布替代玻璃紙時，因紗布的孔隙很大，蔗糖分子也可以自由通透，因而液面不會升高。
3.半透膜兩側(cè)溶液的濃度相等時，單位時間內(nèi)透過玻璃紙進入長頸漏斗的水分子數(shù)量等于滲出的水分子數(shù)量，液面也不會升高。
（二）思考與討論
1.紅細胞內(nèi)的血紅蛋白等有機物一般不能透過細胞膜。
2.紅細胞的細胞膜相當于“問題探討”中的半透膜。
3.當外界溶液的濃度低于紅細胞內(nèi)部的濃度時，紅細胞一般會因持續(xù)吸水而漲破。
4.紅細胞吸水或失水的多少主要取決于紅細胞內(nèi)外濃度的差值。一般情況下，差值較大時吸水或失水較多。
（三）資料分析
1.在培養(yǎng)過程中，水稻吸收水分及其他離子較多，吸收Ca2+、Mg2+較少，結(jié)果導致水稻培養(yǎng)液里的Ca2+、Mg2+濃度增高。
2.不同作物對無機鹽的吸收是有差異的。
3.水分子跨膜運輸是順相對含量梯度的，其他物質(zhì)的跨膜運輸并不都是這樣，這取決于細胞生命活動的需要。
4.細胞對物質(zhì)的吸收是有選擇的。這種選擇性具有普遍性。
（四）練習
基礎題
1.√。 2.√。 3.×。
拓展題
提示：農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的輪作正是針對不同作物根系對礦質(zhì)元素的選擇性吸收而采取的生產(chǎn)措施。如果長期在同一塊田里種植同種作物，地力就會下降（俗稱傷地），即某些元素含量下降，這樣就會影響作物的產(chǎn)量。
五、參考資料
水勢與植物細胞吸水
細胞吸水有三種方式：未形成液泡的細胞，靠吸漲作用吸水；液泡形成以后，細胞主要靠滲透作用吸水；與滲透作用無關的代謝性吸水。在這三種方式中以滲透作用吸水為主。滲透作用是水分進出細胞的基本過程，而且水分移動需要能量做功。根據(jù)熱力學原理，系統(tǒng)中物質(zhì)的總能量可分為束縛能和自由能，束縛能是不能轉(zhuǎn)化為用于做功的能量，而自由能是在溫度恒定的條件下用于做功的能量。一種物質(zhì)每摩爾的自由能就是該物質(zhì)的化學勢，衡量水分反應或轉(zhuǎn)移能量的高低，用水勢表示。水溶液的化學勢與同溫同壓同一系統(tǒng)中的純水的化學勢之差除以水的偏摩爾體積所得的商，稱為水勢。
純水的自由能最大，水勢也最高。溶液中的溶質(zhì)顆粒降低了水的自由能，所以溶液中水的自由能要比純水低。將純水的水勢定為零，溶液的水勢就成為負值。溶液越濃，水勢越低。在一個滲透系統(tǒng)中，水移動方向決定于半透膜兩邊溶液的水勢高低。水勢高的溶液的水，流向水勢低的溶液。水分從水勢高的系統(tǒng)通過半透膜向水勢低的系統(tǒng)移動的現(xiàn)象，稱為滲透作用。一個成長植物細胞的細胞壁主要是由纖維素分子組成的，它對水和溶質(zhì)是全通透的。而細胞膜和液泡膜都是半透膜，實際上可以把包括細胞膜、細胞質(zhì)和液泡膜在內(nèi)的原生質(zhì)層當做一個半透膜來看待。液泡里的細胞液具有一定的水勢。這樣，細胞液、原生質(zhì)層和環(huán)境中溶液之間，便會發(fā)生滲透作用。當環(huán)境中溶液的水勢高，而液泡中細胞液的水勢低時，環(huán)境中溶液所含的水就會進入細胞中。當然，細胞吸水不僅僅與水勢有關，還受到其他因素的影響。

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