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2019-2020年高中生物《物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)膶?shí)例》教案6 新人教版必修1 章節(jié)規(guī)劃 本章和第5章的內(nèi)容都屬于細(xì)胞的功能。任何一個生命系統(tǒng)都是開放的系統(tǒng)，都與外界有物質(zhì)的交換，即物質(zhì)的輸入和輸出。而物質(zhì)進(jìn)出的大門是細(xì)胞膜，所以本章與細(xì)胞膜有重要關(guān)系。前面第2章已經(jīng)介紹了細(xì)胞膜作為細(xì)胞大門在控制物質(zhì)進(jìn)出中發(fā)揮的作用。第1節(jié)主要通過以水和無機(jī)鹽的跨膜運(yùn)輸為實(shí)例，說明細(xì)胞膜是選擇透過性膜，為什么能實(shí)現(xiàn)選擇透過性？功能與結(jié)構(gòu)有關(guān)，于是第2節(jié)內(nèi)容著重介紹細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)。那不同的物質(zhì)是如何進(jìn)出細(xì)胞膜的呢？在第3節(jié)則主要探討了物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的不同方式。三節(jié)內(nèi)容之間存在內(nèi)在的聯(lián)系。 本章的知識結(jié)構(gòu)體系： 1、物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸實(shí)例 （1）分的輸入和輸出：質(zhì)壁分離與復(fù)原的條件、現(xiàn)象、原理、結(jié)論 （2）無機(jī)鹽等其他物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn) （3）選擇透過性膜的概念 2、生物膜的流動鑲嵌模型 （1）對生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程 （2）流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容 3、物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞? （1）離子和小分子的跨膜運(yùn)輸方式：被動運(yùn)輸（自由擴(kuò)散、協(xié)助擴(kuò)散）和主動運(yùn)輸 （2）大分子的跨膜運(yùn)輸方式：細(xì)吞和胞吐 本章中所含的重要的教學(xué)價值：通過對植物細(xì)胞失水和吸水的實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會探究問題的一般方法和步驟；通過對生物膜的探索歷程的分析，讓學(xué)生體驗(yàn)人們認(rèn)識自然世界的一般規(guī)律，人們在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上提出假說，又通過進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)來修正假說，其中方法和技術(shù)的進(jìn)步起關(guān)鍵的作用；通過數(shù)學(xué)坐標(biāo)圖來表達(dá)3種跨膜運(yùn)輸方式的一些規(guī)律和特征，培養(yǎng)學(xué)生對圖表數(shù)據(jù)的解讀能力。 本章中《物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)膶?shí)例》可用2課時教學(xué)，1個課時結(jié)合對植物細(xì)胞失水和吸水的實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)分析，突出教會學(xué)生探究問題的一般方法，1個課時用完成實(shí)驗(yàn)并分析結(jié)論，突出實(shí)驗(yàn)操作的教學(xué)?！渡锬さ牧鲃予偳赌Ｐ汀房捎?課時，突出生物學(xué)史的教學(xué)?！段镔|(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞健房捎?課時，突出比較的方法和對坐標(biāo)圖表的分析。 分離開來的原生質(zhì)層最外面的是細(xì)胞膜。 第1節(jié) 物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)膶?shí)例 從容說課 本節(jié)利用一些具體例子和資料，介紹了兩方面的內(nèi)容： 1、水分是順著相對含量的梯度跨膜運(yùn)輸?shù)摹? 2、一些離子的跨膜運(yùn)輸并不是順著離子相對含量的梯度來進(jìn)行的，最后總結(jié)出細(xì)胞膜是選擇透過性膜。實(shí)例主要突出的是水的跨膜運(yùn)輸方式——滲透。要讓學(xué)生明確這幾個問題：擴(kuò)散與滲透的區(qū)別；原生質(zhì)層與原生質(zhì)的區(qū)別；細(xì)胞與滲透裝置的共同之處（一個成熟的細(xì)胞就是一個滲透系統(tǒng)）；半透膜與選擇透過性膜的區(qū)別和聯(lián)系；細(xì)胞在什么情況下吸水和失水。 本節(jié)實(shí)驗(yàn)是一個“探究實(shí)驗(yàn)”，這也是學(xué)生高中階段第一次接觸“探究實(shí)驗(yàn)”，要逐步教會學(xué)生進(jìn)行探究的基本方法和步驟。雖然實(shí)驗(yàn)本身很簡單，關(guān)鍵是要引導(dǎo)學(xué)生如何從生活現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)問題，提出有價值的問題，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會如何分析問題作出假設(shè)，并根據(jù)所做的假設(shè)來設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，考慮實(shí)驗(yàn)操作的具體細(xì)節(jié)（材料、試劑的選擇，操作步驟，結(jié)果預(yù)期，設(shè)計(jì)記錄表格等），這才是最重要的。 本節(jié)可以分2課時進(jìn)行，第一課時著重介紹探究實(shí)驗(yàn)的一般方法和步驟，第二課時則進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出結(jié)論。結(jié)合對實(shí)驗(yàn)的分析來介紹滲透裝置和滲透作用，指出一個成熟的細(xì)胞就是一個滲透裝置，最后通過本書本中的資料分析得出：（1）離子的跨膜運(yùn)輸并不是順著離子相對含量的梯度來進(jìn)行的；（2）細(xì)胞膜不僅僅是半透膜，還是選擇透過性膜。 三維目標(biāo) 1、 知識與技能 （1）說出細(xì)胞在什么情況下吸水和失水。 （2）舉例說明細(xì)胞膜是選擇透過性膜。 （3）熟練制作臨時裝片和操作顯微觀察。 2、過程與方法 （1）嘗試從生活現(xiàn)象中提出問題，作出假設(shè)。 （2）學(xué)習(xí)進(jìn)行探究問題的一般方法和步驟。 3、情感態(tài)度與價值觀 （1）參與課堂討論與交流。 （2）養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣，如及時清洗和擺放實(shí)驗(yàn)用具，愛護(hù)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)生等。 教學(xué)重點(diǎn) 1、如何進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)，其基本方法和一般過程。 2、滲透作用；細(xì)胞是一個滲透系統(tǒng)。 3、細(xì)胞膜不僅僅是半透膜，還是選擇透過性膜。 教學(xué)難點(diǎn) 1、如何發(fā)現(xiàn)問題和提出問題。 2、如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)過程（材料、實(shí)驗(yàn)用具、試劑的選擇，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的預(yù)測，操作的細(xì)節(jié)）。 3、細(xì)胞膜不僅僅是半透膜，還是選擇透過性膜。 教具準(zhǔn)備 1、滲透演示實(shí)驗(yàn)。 2、蘿卜條吸水和失水的演示實(shí)驗(yàn)。 2、 滲透原理的多媒體演示課件。 課時安排 2課時 第一課時 探究細(xì)胞的吸水與失水 教學(xué)過程 [課前準(zhǔn)備] 課前老師準(zhǔn)備好蘿卜條吸水和失水的演示實(shí)驗(yàn)，取三塊形狀大小相同的蘿卜條，一塊置于盛有清水的燒杯中，一塊置于盛有鹽水的燒杯中，一塊有用培養(yǎng)皿盛放以作對照。此實(shí)驗(yàn)一般需要半小時就可以有明顯的結(jié)果。 [情境創(chuàng)設(shè)] 今天我們開始學(xué)習(xí)第4章《細(xì)胞的物質(zhì)輸入和輸出》，無論是從個體層次還是細(xì)胞層次來看，生命系統(tǒng)并不是一個孤立封閉的系統(tǒng)，它要不斷與外界發(fā)生物質(zhì)和能量的交換，包括從外界攝入物質(zhì)（如我們吸入氧氣、吃飯等），同時也包括及時地把代謝產(chǎn)生的廢物排出體外（如呼出二氧化碳，排尿，出汗等）。那么這一章我們著重探討在細(xì)胞層次上物質(zhì)是如何輸入和輸出的。 首先我們來看這樣幾個生活中的例子： （1）你吃比較咸的食物時，例如腌制的咸菜、連續(xù)嗑帶鹽的瓜子等，你的口腔和唇的粘膜會有什么感覺？為什么？ （會有干燥難受的感覺，因?yàn)榭谇缓痛降募?xì)胞失去水分，即水分的輸出） （2）當(dāng)你把白菜剁碎準(zhǔn)備做餡時，常常要放一些鹽，過一段時間后就可見有水分滲出，這些水分是從哪里來的？ （菜餡細(xì)胞失去的水分，即水分的輸出。 （3）蔫了的青菜葉放入清水中浸泡一段時間后，會有什么變化？ （茶葉又重新變得硬挺起來了，葉面伸展，即水分的輸入。） （4）老師展示課前準(zhǔn)備好的蘿卜條失水和吸水的實(shí)驗(yàn)，介紹實(shí)驗(yàn)過程，展示實(shí)驗(yàn)結(jié)果。問：兩個燒杯中的蘿卜條為什么會出現(xiàn)明顯的不同呢？ （清水中的蘿卜條吸水，即水分的輸入；鹽水中的蘿卜條失水，即水分的輸出。） （5）你還能想到哪些類似的例子呢？ …… [師生互動] 1、 提出問題 教師：結(jié)合上面這些例子，特別是蘿卜條吸水和失水的這個演示實(shí)驗(yàn)，如果深入思考的話，你可以提出什么問題？將問題寫下來。 ①細(xì)胞會失水嗎？（滲出的水是細(xì)胞內(nèi)的水還是間隙的水） ②細(xì)胞在什么情況下會失水，什么情況下會吸水呢？ ③水分是如何進(jìn)出細(xì)胞的？ …… 教師：大家一起來討論一下提的問題哪些是有價值的，值得探究的？ 教師：我們要學(xué)會善于從生活中的現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)新的問題，提出問題。許多科學(xué)家發(fā)現(xiàn)也就是在平時看似習(xí)以為常的現(xiàn)象或者一些偶然巧合的現(xiàn)象中提出來的，例如牛頓就從蘋果掉下來的現(xiàn)象中提出地球引力的問題；細(xì)菌學(xué)家弗萊明從一個長了青霉的細(xì)菌培養(yǎng)皿中提出青霉的分泌物是否具有抑制葡萄球菌生活的作用，從而提取出青霉素的。當(dāng)然這要求我們要有敏銳的觀察能力和敏捷的思維。愛因斯坦曾經(jīng)說過：“提出一個問題比解決一個問題更重要。”可以說“提出問題的能力”是人們素質(zhì)的一個重要組成部分，是創(chuàng)造發(fā)明的源泉之一。 好，提出了一個有價值的問題以后，我們?nèi)绾稳パ芯克芯C節(jié)課我主要是告訴大家探究問題的一般方法和步驟。 2、作出假設(shè) 當(dāng)一個問題提出來后，首先我們要對現(xiàn)象進(jìn)行分析，結(jié)合已有的知識（必要時還要查找一些資料）和生活經(jīng)驗(yàn)，對提出的問題作出一個嘗試性的回答。我們叫“作出假設(shè)”。 比如我們研究“細(xì)胞在什么情況下會失水，什么情況下會吸水呢”，綜合分析以上幾個例子——嗑瓜子引起口干，菜餡滲出水，還有鹽水中的蘿卜條失水，它們的共同點(diǎn)是細(xì)胞外有一定的鹽分，所以可以推理“是不是當(dāng)細(xì)胞外界溶液的濃度過大或者說大于細(xì)胞內(nèi)的濃度時，細(xì)胞會失水呢？反之如果細(xì)胞外溶液低于細(xì)胞內(nèi)溶液的濃度時細(xì)胞則會吸水”，作出了一個假設(shè)。 那作出的假設(shè)正確與否呢？就需要通過實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證，那么接下來我們就要設(shè)計(jì)一個實(shí)驗(yàn)，創(chuàng)造我們假設(shè)中所提出的條件，來檢測細(xì)胞是否發(fā)生失水或吸水。 3、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) 教師：那這個實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)上我們需要考慮哪些細(xì)節(jié)呢？ 首先我們要考慮“選擇怎樣的細(xì)胞材料來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)”，脫開書本，假如你是第一次碰到這樣的問題，你會考慮選擇怎樣的材材料呢？ （樹葉；菜葉；血細(xì)胞；花瓣。） …… 教師：大家可以打開思維來想，剛才你們提的材料很好，都可以用來嘗試，或許這些材料都能成功，但也可能一些材料不能助你成功。同時你們也想一想這個實(shí)驗(yàn)要用哪些工具，你如保判斷細(xì)胞失水了還是沒有失水？ 學(xué)生用顯微鏡觀察 教師：很好，當(dāng)你選用了顯微鏡以后，你的選材就應(yīng)注意要盡可能選容易做成裝片的，在顯微鏡下容易到的（如細(xì)胞比較大，或細(xì)胞有顏色等，如果沒有顏色，能不能染色？染色要注意什么）。比如洋蔥表皮細(xì)胞有紫色，也很好撕取做成裝片，就可以考慮，那大家還能不能想到其他什么好材料呢？ （水綿，水綿是綠色的，水綿是單層細(xì)胞。） 那葫蘆蘚也可以，它的葉是一層細(xì)胞的。 美人蕉的花瓣表皮細(xì)胞中液泡顏色呈現(xiàn)紅色。 紫鴨跖草表皮容易撕取，紫色液泡大而明顯,很容易找到。 …… 教師：大家的思路開始打開了，想得很好，那究竟這些材料好不好，大家也可以做為一個課題來研究，多選幾種材料都試試，進(jìn)行比較。 好，那接下來我們還要考慮選用怎樣的試劑好呢？ （鹽水。） 教師：還有沒有其他的呢？ （糖水；醋酸；海水……。） 教師：想得很好，這里我們同樣也考慮這些問題，我們選的試劑會不會對細(xì)胞有傷害？能否保證細(xì)胞是活的？如醋酸就可能對細(xì)胞產(chǎn)生傷害；試劑的濃度我們最好是能控制的，海水的濃度我們不了控制。還有試劑是容易獲得的。所以這里大家提的鹽水和糖水是比較好的。 材料、用具、試劑都選好了，接下來我們要考慮整個實(shí)驗(yàn)具體的操作步驟該如何。是先把洋蔥泡在鹽水中，10分鐘后取出做成裝片，顯微鏡下檢測；還是先做好裝片，再想辦法往里加人試劑呢？ （先做裝片再加試劑好，這樣可以在顯微鏡下監(jiān)控細(xì)胞失水的變化過程。） 教師：很好，現(xiàn)在我們還有一個重要的問題，那就是要預(yù)期一下實(shí)驗(yàn)結(jié)果，加了高濃度糖水后細(xì)胞會發(fā)生怎樣的變化呢？ （細(xì)胞會縮小。） 教師：對，細(xì)胞液中的水分流失，使細(xì)胞壁和原生質(zhì)層都出現(xiàn)一定程度的收縮。由于原生質(zhì)層（包括細(xì)胞膜、液泡膜和這兩層膜之間的細(xì)胞質(zhì)。注意：原生質(zhì)層和原生質(zhì)兩個概念是不同的，原生質(zhì)則指細(xì)胞內(nèi)的生命物質(zhì)，整個動物細(xì)胞都是一團(tuán)原生質(zhì)，而植物細(xì)胞除細(xì)胞壁外的其他所有物質(zhì)是一團(tuán)原生質(zhì)）比細(xì)胞壁的伸縮性大，當(dāng)細(xì)胞不斷失水時，原生質(zhì)就會與細(xì)胞壁分離開來，也就發(fā)生質(zhì)壁分離。所以觀察到質(zhì)壁分離可以作為細(xì)胞失水的表現(xiàn)。 預(yù)測了實(shí)驗(yàn)結(jié)果后，我們可以設(shè)計(jì)一個表格來記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果，這個實(shí)驗(yàn)中的表格就較簡單了。 中央液泡的大小 原生質(zhì)層的位置 細(xì)胞大小 0．3g/mL蔗糖溶液 清水 4、 開展實(shí)驗(yàn) 好，當(dāng)所有這些實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)都考慮清楚后，我們就可以開始實(shí)驗(yàn)了，下節(jié)課我們就到實(shí)驗(yàn)室完成這個探究實(shí)驗(yàn)。 5、 記錄結(jié)果 6、 分析結(jié)果，得出結(jié)論 做完實(shí)驗(yàn)后，我們要結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否與預(yù)期相吻合？是否支持了我們最初的假設(shè)？ 當(dāng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與預(yù)期不符時，我們要多考慮，也不要急于認(rèn)定假設(shè)不成立，要考慮會期會是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)操作的不正確導(dǎo)致不能達(dá)到預(yù)期結(jié)果的？會不會有什么干擾因素呢？ 例如這個實(shí)驗(yàn)中，如果開始使用了0.8g/ml的蔗糖溶液，很快就觀察到了質(zhì)壁分離，但后來加清水怎么也不能使細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原，能否斷定當(dāng)外界濃度低的時候細(xì)胞不能吸水呢？ （不能） 老師：那為什么會出現(xiàn)與預(yù)期不符的結(jié)果呢？就要多思考了，有沒有誰能想到呢？ （會不會因?yàn)檎崽菨舛冗^高了，導(dǎo)致細(xì)胞失水過快而死亡了。） 老師：很好，回答的很正確。所以無論實(shí)驗(yàn)成功也好，失敗也好，都要認(rèn)真分析。 如果確實(shí)找不到實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)上的原因也找不到實(shí)驗(yàn)打操作上的原因，始終也未能得預(yù)期的結(jié)果，這就要認(rèn)定假設(shè)是錯的了。這時又要重新回頭做新的假設(shè)，然后設(shè)計(jì)別的實(shí)驗(yàn)了。失敗不要緊，很多偉大的發(fā)現(xiàn)都不可能一次就成功的，都是要經(jīng)過多次，有的甚至千百次的失敗后才成功的，失敗是成功之母嘛。 <教師精進(jìn)> 進(jìn)行科學(xué)探究的方式是多種多樣的。一般來說，其基本過程具有六個要素：提出科學(xué)問題；進(jìn)行猜想和假設(shè)；制定計(jì)劃，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)；觀察與實(shí)驗(yàn)，獲取事實(shí)與證據(jù)；檢驗(yàn)與評價；表達(dá)與交流。某些探究過程只包含其中的幾個要素，而且也不一定按上面呈現(xiàn)的順序進(jìn)行。我們進(jìn)行科學(xué)探究是領(lǐng)悟科學(xué)探究的思想，培養(yǎng)自己進(jìn)行科學(xué)探究所需要的能力，增進(jìn)對科學(xué)探究方法與過程的理解?？茖W(xué)探究能力是通過完成部分探究活動和完整的探究活動而形成和發(fā)展的。 [評價反饋] 1、 精選練習(xí) （1）酵母菌培養(yǎng)基中，常含有一定濃度的葡萄糖，但當(dāng)葡萄糖濃度過高時，反而抵制了微生物的生長，原因是。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。（ ） A、 改變了酵母菌的PH B、 碳源太豐富 C、 細(xì)胞失水影響其生活 D、 葡萄糖不是酵母菌的原料 （2）當(dāng)把紫色的洋蔥鱗片葉的表皮置于質(zhì)量濃度為0.3g/ml的蔗糖溶液中后，原生質(zhì)層和細(xì)胞壁之間將……………………..（ ） A、 緊緊靠在一起 B、 充滿細(xì)胞液 C、 充滿蔗糖溶液 D、 充清水 答案：（1）C （2）C [課堂小結(jié)] 我們這節(jié)課就到這里，主要是告訴大家探究的一般方法和基本的步驟：提出問題→作出假設(shè)→設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)→開展實(shí)驗(yàn)→記錄結(jié)果→分析結(jié)果→，得出結(jié)論→表達(dá)與交流。下節(jié)課我們就到實(shí)驗(yàn)室來完成這個實(shí)驗(yàn)。 [布置作業(yè)] 課后完善本實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，理順操作步驟，預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果并思考： 1、假如細(xì)胞壁相當(dāng)于一層半透膜，實(shí)驗(yàn)結(jié)果會有什么不同？ 2、如果沒有細(xì)胞壁，實(shí)驗(yàn)結(jié)果會有什么不同？ [課后拓展] 請根據(jù)下述條件設(shè)計(jì)一個實(shí)驗(yàn)，鑒別兩種不同濃度的蔗糖溶液，寫出實(shí)驗(yàn)步驟并分析結(jié)果：一瓶10%的蔗糖溶液、一瓶30%的蔗糖溶液、250mL燒杯1只、半透膜制成的透析袋子只、有刻度玻璃管1支、細(xì)線1根、支架1個。 提示；此題主要考查設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的目的（提出問題）：鑒別兩種不同濃度的蔗糖溶液。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)依據(jù)的原理：滲透作用原理。實(shí)驗(yàn)材料和用品的選擇：制作一個滲透裝置和進(jìn)行滲透作用測量的材料、用品。合理安排實(shí)驗(yàn)步驟參見下面的答案。對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的預(yù)測和分析參見下面答案。得出科學(xué)的結(jié)論：明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹鷮?shí)驗(yàn)依據(jù)的原理→實(shí)驗(yàn)材料和用品的選擇→合理安排實(shí)驗(yàn)的步驟→對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的預(yù)測和分析→得出科學(xué)的結(jié)論，這是設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的基本思路和程序。 1、 實(shí)驗(yàn)步驟 （1）將一瓶中的蔗糖溶液倒入燒杯中。 （2）將另一瓶中的蔗糖溶液裝滿透析袋，將刻度玻璃管插入袋內(nèi)溶液中，用線將袋口和玻璃管扎緊。 （3） 插有刻度玻璃管的透析袋放入盛有溶液的燒杯中，垂直固定于支架上，記錄刻度玻璃管液面刻度。 （4） 段時間后，觀察玻璃管液面刻度，確定液面是升還是降。 1、結(jié)果分析 如液面升高，則透析袋中的溶液是0.3g/ml的蔗糖溶液。反之，可推測透析袋中是0.1g/ml的蔗糖溶液。燒杯中的溶液為0.3g/ml的蔗糖溶液。 板書設(shè)計(jì) 第四章 細(xì)胞的物質(zhì)輸入和輸出 第一節(jié) 物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)膶?shí)例 一、提出問題 二、作出假設(shè) （1）材料的選擇 （2）實(shí)驗(yàn)用具的選擇 （3）試劑的選擇 探究的一 三、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) （4）實(shí)驗(yàn)操作步驟 般步驟 （5）預(yù)期結(jié)果，設(shè)計(jì)記錄表格 四、開展實(shí)驗(yàn) 五、記錄結(jié)果 六、分析結(jié)果，的出結(jié)論 七、表達(dá)與交流 第二課時 水分及其他物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸 教學(xué)過程 [課前準(zhǔn)備] 老師準(zhǔn)備——滲透作用的演示實(shí)驗(yàn)：剪取一塊平整、無裂痕的的羊皮紙（或賽璐珞膜，俗稱透明紙或玻璃紙，也可以選用動物的膀胱膜、腸衣，蛋殼內(nèi)膜等材料）作為半透膜，包在長頸漏斗的口上，用橡皮筋扎緊，然后在漏斗頸上套一段乳膠管（約3~4cm長），將漏斗口朝下平放在桌面上，用吸管吸取加有紅墨水的蔗糖溶液，注滿漏斗。取一支0.5ml的移液管，插在乳膠管的另一端并且與漏斗頸相接。將乳膠管的兩端用線扎緊。安裝完畢，將漏斗移入盛有清水的燒杯中，并且用鐵架臺固定如圖 實(shí)驗(yàn)開始時，選一塊色彩鮮艷的紙條貼在移液管上，標(biāo)明這時的液面位置。幾分鐘以后，便能夠看到明顯的實(shí)驗(yàn)效果。注意，移液管不能太細(xì)。否則液面上升太快。 學(xué)生準(zhǔn)備——預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)并寫下詳細(xì)實(shí)驗(yàn)方案，復(fù)習(xí)顯微鏡的使用方法。 [情景創(chuàng)設(shè)] 在上一節(jié)課中，我們學(xué)習(xí)了進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)的一般方法和基本步驟，并且一起分析了“細(xì)胞在什么情況下會失水，什么情況下會吸水”的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，那今天我們就來動手做這個探究實(shí)驗(yàn)，看我們的假設(shè)是否正確。 [師生互動] 1、 學(xué)生實(shí)驗(yàn)，教師指導(dǎo) 大家課前已經(jīng)做好了預(yù)習(xí)，實(shí)驗(yàn)器材已經(jīng)發(fā)到大家的桌面上了，下面可以開始動手實(shí)驗(yàn)了。注意以下幾點(diǎn)： i. 加蔗糖溶液時不要污染了顯微鏡。 ii. 如果你從蓋玻片左側(cè)加蔗糖溶液，接下來加清水時應(yīng)從右側(cè)加入。 iii. 如實(shí)記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并完成實(shí)驗(yàn)評價表（見評價方案）。 iv. 實(shí)驗(yàn)時間為25分鐘，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后要清洗和整理好實(shí)驗(yàn)用具。 學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，老師旁邊指導(dǎo)，將實(shí)驗(yàn)效果特別好的裝片拿到教師顯微鏡下并通過顯微投影放到大屏幕上展示出來。 2、 實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出結(jié)論 下面我們看一組同學(xué)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄，它能否證明我們最初的假設(shè)是正確的呢？ 中央液泡的大小 原生質(zhì)層的位置 細(xì)胞大小 0.3g/ml蔗糖溶液 變小 脫離細(xì)胞壁 基本不變 清水 逐漸恢復(fù)原來的大小 逐漸恢復(fù)原來的位置 基本不變 （可以，很明顯細(xì)胞在0.3g/ml蔗糖溶液下因水發(fā)生了質(zhì)壁分離，而在清水中因吸水發(fā)生了質(zhì)壁分離的復(fù)原。） 教師：大家想想，假如沒有細(xì)胞壁，實(shí)驗(yàn)結(jié)果會有什么不同，你會聯(lián)系到之前我們講的一個什么實(shí)驗(yàn)？ （細(xì)胞會發(fā)生破裂，就像之前學(xué)的用哺乳動物的紅細(xì)胞制備細(xì)胞膜的實(shí)驗(yàn)，紅細(xì)胞因沒有細(xì)胞壁，吸水以后會發(fā)生破裂。） 教師：很好，其實(shí)動物細(xì)胞也會發(fā)生失水和吸水。下面我們看看水分進(jìn)出哺乳動物紅細(xì)胞的圖片： 那為什么細(xì)胞在高濃度的溶液中就會失水呢？原理是什么呢？我們接下來看下面的演示實(shí)驗(yàn)。 3、滲透作用 演示“滲透作用實(shí)驗(yàn)”——介紹實(shí)驗(yàn)裝置，指導(dǎo)觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果： 在這個裝置中（圖見[課前準(zhǔn)備]），（1）倒置漏斗內(nèi)的是蔗糖溶液（為了便于觀察，可加入少量紅墨水），燒杯中的是清水。（2）漏斗口上扎的是玻璃紙（或腸系膜，或蛋殼膜，或魚鰾），它的特點(diǎn)是一些小分子如水分子可以自由通過，而大分子如蔗糖分子則不能通過，我們把它叫半透膜。（3）實(shí)驗(yàn)之處，漏斗內(nèi)液面位置我們用一個標(biāo)志環(huán)標(biāo)示出來了。 大家看現(xiàn)在液面發(fā)生了什么變化？為什么會發(fā)生這種變化呢？ 通過多媒體動畫演示突破難點(diǎn)： （1） 蔗糖分子不能自由通過半透膜而水分子可以。（2）兩側(cè)的水分子都在運(yùn)動。（3）由于下側(cè)（燒杯內(nèi)）的水分子數(shù)量多（相對濃度大），所以由下側(cè)進(jìn)入上側(cè)（漏斗內(nèi)）的水分子比由上側(cè)進(jìn)入下側(cè)的水分子多。（4）整體表現(xiàn)為水分子由燒杯通過半透膜進(jìn)入了漏斗。 這種水分子透過半透膜的運(yùn)動叫滲透作用。這個裝置叫滲透裝置。 大家總結(jié)一下，滲透作用的發(fā)生必需的條件有哪些？ 引導(dǎo)學(xué)生回答：（1）要有半透膜；（2）半透膜兩側(cè)的溶液濃度不同。 那漏斗內(nèi)的液面一直升高嗎？ （不會，當(dāng)兩側(cè)水分子的數(shù)量同時達(dá)到一種動態(tài)的平衡時，漏斗內(nèi)液面不再上升。） 教師：我們再回到細(xì)胞的失水與吸水，那一個細(xì)胞相當(dāng)于一個滲透系統(tǒng)嗎？它具備滲透作用的發(fā)生必須的條件嗎？ 從圖中可以看出原生質(zhì)層相當(dāng)于半透膜，一些分子可以自由通過，一些分子不能自由通過，但由于原生質(zhì)是具有生命活性的物質(zhì)，它與物理意義的半透膜（如玻璃紙也是半透膜）是有區(qū)別的。下面我們看看物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)钠渌麑?shí)例。 4、半透膜與選擇透過性膜 學(xué)生閱讀課本，并進(jìn)行討論： （1） 水稻培養(yǎng)液里的Ca2+和MG2+濃度為什么會增高？說明什么？ （水稻吸收水分和其他離子多，而吸收Ca2+和MG2+較少。） （2） 不同作物對無機(jī)鹽的吸收有差異嗎？ （有明顯差異，水稻吸收大量的Si4+而番茄幾乎不吸收.番茄吸收Ca2+和MG2+較多. ） (3)水分子跨膜運(yùn)輸是順相對含量梯度的,其他物質(zhì)也是這樣的嗎? （不是的,比如水稻吸收Si4+,這是根據(jù)生物生命活動的需要.） (4)細(xì)胞對物質(zhì)的吸收有選擇嗎?如果有,這種選擇有普遍性嗎? （是有選擇性的,因?yàn)椴煌镂盏碾x子的量是各不相同;這種選擇也是普遍性的,如不同微生物對不同礦物的吸收表現(xiàn)出較大的差異.） 教師:所以,細(xì)胞膜并不是單純物理意義的半透膜,它是有生理活性的,能對一些物質(zhì)進(jìn)行選擇性通過,這叫選擇透過性膜。 [教師精講] 典型的滲透裝置必須具備兩個條件：一是具有半透膜；二是半透膜兩側(cè)的溶液具有濃度差。細(xì)胞主要通過滲透作用從外界吸收水分，當(dāng)水分進(jìn)入細(xì)胞時，人必須通過細(xì)胞壁和原生質(zhì)層，細(xì)胞壁是全透性的，原生質(zhì)層由于細(xì)胞膜和液泡膜是選擇透過性膜，因此可以看作一層選擇透過性膜。這里，往往造成概念錯誤，把選擇透過性膜當(dāng)作半透膜。事實(shí)上，兩者之間是有區(qū)別的。 滲透作用原先是一種物理和化學(xué)現(xiàn)象?；瘜W(xué)中的半透膜是指只允許某種混合物中的一些物質(zhì)透過，而不容許另外一些物質(zhì)透過的薄膜，如膀胱膜、動植物細(xì)胞的細(xì)胞膜；物理中的半透膜是指只允許某種混合物（溶液、混合氣體）中的一些物質(zhì)透過，而不允許另一些物質(zhì)透過的搏膜，例如動物的膀胱、動植物細(xì)胞膜；生物上的半透膜是指只讓溶劑分子透過而不讓溶質(zhì)分子透過的薄膜、如膀胱膜等。從上述概念中可以看出，半透膜是指只允許某些分子（或離子）透過而不讓別的分子（或離子）透過的膜。植物生理學(xué)中通過杜南氏平衡不消耗能量使某種離子在細(xì)胞內(nèi)累積的現(xiàn)象是用半透膜理論來解釋的。由于植物細(xì)胞的質(zhì)膜是一個半透膜，細(xì)胞內(nèi)含有一些大分子帶電化合物（如蛋白質(zhì)），這些蛋白質(zhì)帶負(fù)電而又不能向細(xì)胞外擴(kuò)散，但它可與一些陽離子形成鹽（如K+），當(dāng)把這種細(xì)胞放于KCL溶液中，如果細(xì)胞內(nèi)沒有Cl-,則Cl-進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，同時K+也跟著進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)以保持細(xì)胞內(nèi)外一定的電位差，最后達(dá)平衡時細(xì)胞內(nèi)的K+遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于細(xì)胞外。細(xì)胞膜選擇透性是由于膜上具有一些吸收與運(yùn)輸物質(zhì)的載體。一般認(rèn)為這種載體是蛋白質(zhì)大分子，它有專門運(yùn)送物質(zhì)的功能。因不同植物細(xì)胞膜含有不同類型的載體，同一細(xì)胞膜上對不同物質(zhì)的載體性質(zhì)不同，數(shù)量也不同，甚至對同一種鹽類的陽離子與陰離子的透過酶也不同，因而表現(xiàn)了細(xì)胞膜的高度選擇性。細(xì)胞通過選擇透性膜吸收物質(zhì)時需要消耗能量，故稱為主動吸收。細(xì)胞死亡時膜便失去選擇透過性，成為全透性。由此可見半透性膜與選擇透性膜是兩個明顯不同的概念。 [評價反饋] 1、實(shí)驗(yàn)過程性評價 實(shí)驗(yàn)名稱 探究植物細(xì)胞在什么情況下失水和吸水 姓名 評價項(xiàng)目 自評 小組互評 老師評價 1、能熟練制作洋蔥表皮臨時裝片 2、能熟練正確操作顯微鏡 3、整個實(shí)驗(yàn)進(jìn)程有序緊湊 4、實(shí)驗(yàn)效果明顯 說明：評價采用“A、B、C、D”四個等級 2、 精選練習(xí) （1）放在0.3g/ml的蔗糖溶液中，會發(fā)生質(zhì)壁分離的細(xì)胞是…………..（ ） A、人的口腔上皮細(xì)胞 B、干種子細(xì)胞 C、洋蔥根尖分生區(qū)細(xì)胞 D、洋蔥表皮細(xì)胞 （2）、甜菜塊根細(xì)胞的液泡中有花清素，使塊根為紅色。將塊根切成小塊放在蒸餾水中，水無明顯的顏色變化。但用鹽酸處理這些塊根后，則能使溶液變紅。這是因?yàn)椤? ） A、 細(xì)胞壁被鹽酸破壞 B、 鹽酸破壞了細(xì)胞膜的選擇透過性 C、 鹽酸破壞了原生質(zhì)層的選擇透過性 D、 花青素不溶于水而溶于鹽酸 （3）當(dāng)把紫色的洋蔥鱗片葉的表皮置于質(zhì)量濃度為0.3g/ml的蔗糖溶液中后，原生質(zhì)層和細(xì)胞壁之間將………………………………………………………………………………….( ) A.緊緊靠在一起 B.充滿細(xì)胞液 C.充滿蔗糖溶液 D.充滿清水 (4)圖4-1-7中,a、b、c表示某植物體的三個相鄰的細(xì)胞，它們的細(xì)胞液濃度為a>b>c,它們之間的水分滲透方向應(yīng)是……………………………………………………………… ( ) (5)將洋蔥表皮浸泡在7%的尿素溶液中,表皮細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離,隨后又自發(fā)地發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原,你能解釋其原因嗎? (6)將洋蔥表皮細(xì)胞放入一定濃度的硝酸鉀溶液中,其細(xì)胞便發(fā)生質(zhì)壁分離,不久這些細(xì)胞又逐漸發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原,你能解釋其原因嗎? 參考答案: (1)D(動物細(xì)胞沒有細(xì)胞壁不能發(fā)生質(zhì)壁分離干種子和根尖分生區(qū)細(xì)胞(沒有形成大的中央液泡)主要以吸脹方式吸水) (2)C(鹽酸破壞了原生質(zhì)層,選擇性功能喪失,液泡中的花青素滲出。B選項(xiàng)不全面) （1） C（細(xì)胞壁是全通透的） （2） C（根據(jù)水分由濃度低的溶液向濃度高的溶液滲透的原理來判斷） （3） 因?yàn)槟蛩赝ㄟ^細(xì)胞膜的方式是自由擴(kuò)散，即尿素可在不需要載體、不需要能量的情況下，完全依靠膜兩側(cè)的尿素分子的濃度差過膜移動，所以，在洋蔥表皮細(xì)胞失水而發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原現(xiàn)象。 （4） 當(dāng)硝酸鉀溶液的濃度大于洋蔥表皮細(xì)胞的細(xì)胞液濃度時，細(xì)胞液中的水分會更多地想細(xì)胞外移動，表現(xiàn)為細(xì)胞失水，從而發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象：而后，由于植物細(xì)胞可主動運(yùn)輸硝酸根離子和鉀離子，使這兩種離子進(jìn)入細(xì)胞，結(jié)果導(dǎo)致硝酸鉀溶液的濃度降低，細(xì)胞液濃度升高，當(dāng)細(xì)胞液的濃度大于硝酸鉀溶液的濃度時，植物細(xì)胞會吸水，從而表現(xiàn)出質(zhì)壁分離復(fù)原的現(xiàn)象。 [課堂小結(jié)] 本節(jié)課我們通過實(shí)驗(yàn)探究了植物細(xì)胞在什么情況會吸水，并且學(xué)習(xí)了其失水和吸水的原理是滲透作用。細(xì)胞膜是一種半透膜，一些小分子可以自由通過，一些分子則不能自由通過，但細(xì)胞膜又不是純物理意義的半透膜，它是有生理活性的，能對一些離子和小分子進(jìn)行選擇性通過。所以細(xì)胞膜更是一種選擇透過性膜。 [布置作業(yè)] 課后探討課本上的“P64與社會的聯(lián)系”中的問題。 [課后拓展] 質(zhì)壁分離法測定細(xì)胞的滲透勢實(shí)驗(yàn)方法 實(shí)驗(yàn)原理 將植物組織置于對其無毒害的一系列不同濃度的溶液里處理一定時間，然后鏡檢發(fā)生質(zhì)壁分離的細(xì)胞數(shù)，通常把視野中有50%的細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離時定為初始質(zhì)壁分離，細(xì)胞初始質(zhì)壁分離時壓力勢為零，因而可把引起細(xì)胞初始質(zhì)壁分離的外界溶液稱之為等滲溶液，其溶液具有的滲透勢即為細(xì)胞的滲透勢。由于很難正好找到引起50%細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離的濃度。因此通常用插值法求得等滲溶液濃度，代人公式即可計(jì)算滲透勢。 器材與試劑 器材：顯微鏡，載玻片，蓋玻片，鑷子，刀片，培養(yǎng)皿（或具塞試管），記號筆，滴管。 試劑：蔗糖。 方法與步驟 （1） 配制質(zhì)量濃度為0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7mol/L蔗糖溶液，放于6個試劑瓶中，必要時配制溶液濃度可相差≤0.05mol。 （2） 取6套干凈清潔的小培養(yǎng)皿，用記號筆編號，將配制好的不同濃度的蔗糖溶液按順序倒入各個培養(yǎng)皿中使之成一薄層，蓋好培養(yǎng)皿蓋。 （3） 將帶有色素的植物組織或葉片（可選用有色素的洋蔥鱗片的外表皮，紫鴨 草，蠶豆，小麥，玉米等葉的表皮）撕取表皮分別迅速投入各種濃度的蔗糖溶液中，每個培養(yǎng)皿中放3塊左右材料，使其完全 沒， 泡20~40分鐘。 （4） 到時間后，取出表皮，放在載波片上，滴一滴相同濃度的蔗糖，蓋上蓋玻片，在顯微鏡下觀察質(zhì)壁分離的細(xì)胞數(shù)和細(xì)胞總數(shù)，找出引起50%細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離的外界溶液濃度，即為細(xì)胞滲透濃度值。 板書設(shè)計(jì) 第二課時 水分及其他物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸 一、 滲透作用：水分子是順著水分子的相對含量的梯度跨膜運(yùn)輸?shù)? 兩個條件：1、要有半透膜 2、半透膜兩側(cè)的溶液濃度不同 1、細(xì)胞壁：全透性、壁上有小孔洞 細(xì)胞膜 2、原生質(zhì)層 液泡膜 具有半透膜的特點(diǎn) 成熟細(xì)胞發(fā)生 介于兩膜間的細(xì)胞質(zhì) 滲透作用的條件 3、細(xì)胞液具有一定的濃度（溶解多種物質(zhì)） 原生質(zhì)層——細(xì)胞液與原生質(zhì)層外的溶液有濃度差 二、 離子的跨膜運(yùn)輸并不是順著離子相對含量的梯度來進(jìn)行的 細(xì)胞膜是一種選擇透過性膜 習(xí)題詳解 一、 練習(xí)（課本P64） （一） 基礎(chǔ)題 1、√（此題考查對生物膜系統(tǒng)的理解，生物膜系統(tǒng)中各種膜的成分和結(jié)構(gòu)很相似，也都是選擇透過性膜） 2、√（此題考察對滲透作用的應(yīng)用，水分子是通過滲透作用進(jìn)出細(xì)胞的，滲透作用中水分子的運(yùn)輸方向取決于膜兩側(cè)的濃度差） 3、（此題考查對選擇透過性膜的理解，并不是所有的小分子都能通過細(xì)胞膜；另一些大分子物質(zhì)可以有選擇地通過細(xì)胞膜，另一些大分子還可以以胞吞和胞吐的方式通過細(xì)胞膜） （二） 拓展題 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的輪作正是針對不同作物根系對礦物質(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），即某些元素因被植物吸收過多而含量下降，這樣就會影響往后種植的作物的產(chǎn)量。（此題考查細(xì)胞膜對礦質(zhì)離子的選擇透過性吸收在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用） 二、 問題探討（課本P60） 1、 由于單位時間內(nèi)透過玻璃紙進(jìn)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、 不會。因紗布的孔隙很大，蔗糖分子也可以自由通過。 3、 液面不會上升。單位時間內(nèi)透過玻璃紙進(jìn)入長頸漏斗的水分子數(shù)量等于滲出的水分子數(shù)量。 三、 思考與討論（課本P61） 1、 血紅蛋白不能通過細(xì)胞膜。 2、 紅細(xì)胞膜相當(dāng)于半透膜。 3、 當(dāng)外界溶液的濃度低于紅細(xì)胞內(nèi)部的濃度時，紅細(xì)胞一般會因持續(xù)吸水而脹破。 4、 紅細(xì)胞吸水或失水的多少主要取決于紅細(xì)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。 四、 與生活的聯(lián)系（課本P61） 會感到口腔黏膜比較干。因?yàn)槌赃^鹽的食物，口腔細(xì)胞失水過多。 五、 與社會的聯(lián)系（課本P64） 不能過于宣傳高濃度飲料的解渴作用，因?yàn)檫^高濃度的飲料反而會導(dǎo)致細(xì)胞失水。 六、 本節(jié)聚焦（課本P60） 1、 細(xì)胞在外界濃度高于細(xì)胞內(nèi)液體濃度時會失水，反之則細(xì)胞吸水。 2、 植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離與復(fù)原說明了細(xì)胞的失水和吸水現(xiàn)象。 3、 因?yàn)榧?xì)胞膜可以讓水分子自由通過，一些離子和小分子也可以通過。而細(xì)胞不需要的小分子，離子和大分子則不能通過。 滲透原理的應(yīng)用 （1）、食品加工防腐處理的應(yīng)用 食醋中的醋酸分子是活細(xì)胞不需要的小分子物質(zhì)，蔗糖是活細(xì)胞需要的大分子物質(zhì)，用食醋和蔗糖可將新鮮的大蒜腌制成醋蒜，其原因是……………（ ） A、 醋酸和蔗糖分子均能被活細(xì)胞選擇吸收 B、 因腌制時間過久，兩種物質(zhì)慢慢進(jìn)入了活細(xì)胞 C、 醋酸將活細(xì)胞殺死后，使細(xì)胞膜失去了選擇性 D、 兩種物質(zhì)通過細(xì)胞壁，附著在細(xì)胞膜的外表面 解析：這是一個細(xì)胞膜選擇透過性，滲透作用原理在生活中應(yīng)用的實(shí)例。蔗糖是不能通過細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的，加之蔗糖溶液會使細(xì)胞發(fā)生滲透作用而失水，從而殺滅細(xì)菌，保存食物。加醋的目的是盡快殺死蒜細(xì)胞，細(xì)胞被殺死后 ，細(xì)胞膜失去了選擇透過性，各種物質(zhì)能盡快進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，這樣腌制的味道和顏色便產(chǎn)生了。 答案：C （2）作物水肥管理方面的應(yīng)用 家庭養(yǎng)花，如施肥過多，會引起花卉萎 的原因是土壤溶液濃度大于花卉細(xì)胞的細(xì)胞液濃度，從而導(dǎo)致細(xì)胞發(fā)生滲透失水，引起萎 ，因此，只要把土壤溶液濃度降低（如澆灌清水等），即可補(bǔ)救。 答案：D