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2019-2020年人教版高中生物必修1 4-1物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)膶?shí)例 教案2 教學(xué)目標(biāo)： 1.知識(shí)與技能 （1）說(shuō)出細(xì)胞在什么情況下吸水和失水。 （2）舉例說(shuō)明細(xì)胞膜是選擇透過(guò)性膜。 （3）熟練制作臨時(shí)裝片和操作顯微鏡觀察。 2.過(guò)程與方法 （1）嘗試從生活現(xiàn)象中提出問(wèn)題，作出假設(shè)。 （2）學(xué)習(xí)進(jìn)行探究問(wèn)題的一般方法和步驟。 3.情感態(tài)度與價(jià)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(shí)清洗和擺放實(shí)驗(yàn)用具，愛(ài)護(hù)實(shí)驗(yàn)室衛(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(guò)程。 2.滲透作用；細(xì)胞是一個(gè)滲透系統(tǒng)。 3.細(xì)胞膜不僅僅是半透膜，還是選擇透過(guò)性膜。 教學(xué)難點(diǎn)： 1.如何發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和提出問(wèn)題。 2.如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)過(guò)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(cè)，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(guò)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)。 3.滲透原理的多媒體演示課件。 課時(shí)安排 2課時(shí) 第一課時(shí) 探究細(xì)胞的吸水與失水 ●教學(xué)過(guò)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，一塊用培養(yǎng)皿盛放以作對(duì)照。此實(shí)驗(yàn)一般需要半小時(shí)就可以有明顯的結(jié)果。 ［情境創(chuàng)設(shè)］ 今天我們開(kāi)始學(xué)習(xí)第4章《細(xì)胞的物質(zhì)輸入和輸出》，無(wú)論是從個(gè)體層次還是細(xì)胞層次來(lái)看，生命系統(tǒng)并不是一個(gè)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(shí)也包括及時(shí)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(lái)看這樣幾個(gè)生活中的例子： （1）你吃比較咸的食物時(shí)，例如腌制的咸菜、連續(xù)嗑帶鹽的瓜子等，你的口腔和唇的黏膜會(huì)有什么感覺(jué)？為什么？ 學(xué)生：會(huì)有干燥難受的感覺(jué)，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(shí)，常常要放一些鹽，過(guò)一段時(shí)間后就可見(jiàn)有水分滲出，這些水分是從哪里來(lái)的？ 學(xué)生：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(shí)間后，會(huì)有什么變化？ 學(xué)生：菜葉又重新變得硬挺起來(lái)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(guò)程，展示實(shí)驗(yàn)結(jié)果。問(wèn)：兩個(gè)燒杯中的蘿卜條為什么會(huì)出現(xiàn)明顯的不同呢？ 學(xué)生：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(lèi)似的例子呢？ …… ［師生互動(dòng)］ 1.提出問(wèn)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(gè)演示實(shí)驗(yàn)，如果深入思考的話，你可以提出什么問(wèn)題？將問(wèn)題寫(xiě)下來(lái)。 學(xué)生：①細(xì)胞會(huì)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(huì)失水，什么情況下會(huì)吸水呢？ ③水分是如何進(jìn)出細(xì)胞的？ …… 教師：大家一起來(lái)討論一下提的問(wèn)題哪些是有價(jià)值的，值得探究的？ 學(xué)生：②和③兩個(gè)問(wèn)題提得好，可以探究。 教師：我們要學(xué)會(huì)善于從生活中的現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)新的問(wèn)題，提出問(wèn)題。許多科學(xué)家發(fā)現(xiàn)也就是在平時(shí)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(lái)的，例如牛頓就從蘋(píng)果掉下來(lái)的現(xiàn)象中提出地球引力的問(wèn)題；細(xì)菌學(xué)家弗萊明從一個(gè)長(zhǎng)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(ài)因斯坦曾經(jīng)說(shuō)過(guò)：“提出一個(gè)問(wèn)題比解決一個(gè)問(wèn)題更重要。”可以說(shuō)“提出問(wèn)題的能力”是人們素質(zhì)的一個(gè)重要組成部分,是創(chuàng)造發(fā)明的源泉之一。 好，提出了一個(gè)有價(jià)值的問(wèn)題以后，我們?nèi)绾稳パ芯克?？這節(jié)課我主要是告訴大家探究問(wèn)題的一般方法和步驟。 2.作出假設(shè) 當(dāng)一個(gè)問(wèn)題提出來(lái)后，首先我們要對(duì)現(xiàn)象進(jìn)行分析，結(jié)合已有的知識(shí)（必要時(shí)還要查找一些資料）和生活經(jīng)驗(yàn)，對(duì)提出的問(wèn)題作出一個(gè)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(huì)失水，什么情況下會(huì)吸水呢”，綜合分析以上幾個(gè)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(guò)大或者說(shuō)大于細(xì)胞內(nèi)的濃度時(shí)，細(xì)胞會(huì)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(shí)細(xì)胞則會(huì)吸水”，作出了一個(gè)假設(shè)。 那作出的假設(shè)正確與否呢？就需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證，那么接下來(lái)我們就要設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，創(chuàng)造我們假設(shè)中所提出的條件，來(lái)檢測(cè)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(gè)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(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)”，脫開(kāi)書(shū)本，假如你是第一次碰到這樣的問(wèn)題，你會(huì)考慮選擇怎樣的材料呢？ 學(xué)生：樹(shù)葉；菜葉；血細(xì)胞；花瓣。 …… 教師：大家可以打開(kāi)思維來(lái)想，剛才你們提的材料很好，都可以用來(lái)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(shí)你們也想一想這個(gè)實(shí)驗(yàn)要用到哪些工具，你如何判斷細(xì)胞失水了還是沒(méi)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，在顯微鏡下容易觀察到的（如細(xì)胞比較大，或細(xì)胞有顏色等，如果沒(méi)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？ 學(xué)生：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)鮮紅色。 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(kāi)始打開(kāi)了，想得很好，那究竟這些材料好不好，大家也可以做為一個(gè)課題來(lái)研究，多選幾種材料都試試，進(jìn)行比較。 好，那接下來(lái)我們還要考慮選用怎樣的試劑好呢？ 學(xué)生：鹽水 教師：還有沒(méi)有其他的呢？ 學(xué)生：糖水； 醋酸； 海水。 …… 教師：想得很好，這里我們同樣也考慮這些問(wèn)題，我們選的試劑會(huì)不會(huì)對(duì)細(xì)胞有傷害？能否保證細(xì)胞是活的？如醋酸就可能對(duì)細(xì)胞產(chǎn)生傷害；試劑的濃度我們最好是能控制的，海水的濃度我們不好控制。還有試劑要是容易獲得的。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(lái)我們要考慮整個(gè)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(cè)；還是先做好裝片，再想辦法往里加入試劑呢？ 學(xué)生：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(guò)程。 教師：很好，現(xiàn)在我們還有一個(gè)重要的問(wèn)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(huì)發(fā)生怎樣的變化呢？ 學(xué)生：細(xì)胞會(huì)縮小。 圖4－1－1 1.正常細(xì)胞 2、3.發(fā)生了質(zhì)壁分離的細(xì)胞 教師：對(duì)，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(gè)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(gè)動(dòng)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(shí)，原生質(zhì)就會(huì)與細(xì)胞壁分離開(kāi)來(lái)，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(cè)了實(shí)驗(yàn)結(jié)果后，我們可以設(shè)計(jì)一個(gè)表格來(lái)記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。這個(gè)實(shí)驗(yàn)中的表格就比較簡(jiǎn)單了。 中央液泡的大小 原生質(zhì)層的位置 細(xì)胞大小 0.3 g/mL蔗糖溶液 清水 4.開(kāi)展實(shí)驗(yàn) 好，當(dāng)所有這些實(shí)驗(yàn)的細(xì)節(jié)都考慮清楚了以后，我們就可以開(kāi)始實(shí)驗(yàn)了，下節(jié)課我們就到實(shí)驗(yàn)室完成這個(gè)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，我們要對(duì)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(shí)，我們要多思考，也不要急于認(rèn)定假設(shè)不成立，要考慮會(huì)不會(huì)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(huì)不會(huì)有什么干擾因素呢？ 例如這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，如果開(kāi)始使用了0.8 g/mL的蔗糖溶液，很快就觀察到了質(zhì)壁分離，但后來(lái)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(shí)候細(xì)胞不能吸水呢？ 學(xué)生：不能。 教師：那為什么會(huì)出現(xiàn)與預(yù)期不符的結(jié)果呢？就要多思考了，有沒(méi)有誰(shuí)能想到呢？ 學(xué)生：會(huì)不會(huì)因?yàn)檎崽菨舛冗^(guò)高了，導(dǎo)致細(xì)胞失水過(guò)快而死亡了。 教師：很好，回答得很正確。所以無(wú)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)操作上的原因，始終也未能得到預(yù)期的結(jié)果，這就要認(rèn)定假設(shè)是錯(cuò)的了。這時(shí)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(guò)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。 ［教師精講］ 進(jìn)行科學(xué)探究的方式是多種多樣的。一般來(lái)說(shuō)，其基本過(guò)程具有六個(gè)要素：提出科學(xué)問(wèn)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(píng)價(jià)；表達(dá)與交流。某些探究過(guò)程只包含其中的幾個(gè)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)探究主要是領(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(duì)科學(xué)探究方法與過(guò)程的理解?？茖W(xué)探究能力是通過(guò)完成部分探究活動(dòng)和完整的探究活動(dòng)而形成和發(fā)展的。 板書(shū)設(shè)計(jì) 第4章 細(xì)胞的物質(zhì)輸入和輸出 第1節(jié) 物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)膶?shí)例 第一課時(shí) 探究細(xì)胞的吸水與失水 第二課時(shí) 水分及其他物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸 ●教學(xué)過(guò)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(wú)裂痕的羊皮紙（或賽璐珞膜，俗稱(chēng)透明紙或玻璃紙，也可以選用動(dòng)物的膀胱膜、腸衣，蛋殼內(nèi)膜等材料）作為半透膜，包在長(zhǎng)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3～4 cm長(zhǎng)），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0.5　mL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(tái)固定如圖4－1－2所示： 圖4－1－2 實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，選一塊色彩鮮艷的紙條貼在移液管上，標(biāo)明這時(shí)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(xiě)下詳細(xì)實(shí)驗(yàn)方案，復(fù)習(xí)顯微鏡的使用方法。 ［情境創(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(huì)失水，什么情況下會(huì)吸水”的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，那今天我們就來(lái)動(dòng)手做這個(gè)探究實(shí)驗(yàn)，看我們的假設(shè)是否正確。 ［師生互動(dòng)］ 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)放到大家的桌面上了，下面可以開(kāi)始動(dòng)手實(shí)驗(yàn)了。注意以下幾點(diǎn)： （1）加蔗糖溶液時(shí)不要污染了顯微鏡。 （2）如果你從蓋玻片左側(cè)加蔗糖溶液，接下來(lái)加清水時(shí)應(yīng)從右側(cè)加入。 （3）如實(shí)記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并完成實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)表（見(jiàn)評(píng)價(jià)方案）。 （4）實(shí)驗(yàn)時(shí)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(guò)顯微投影投放到大屏幕上展示出來(lái)。 2.分析實(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 0.3 g/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(lái)的大小 逐漸恢復(fù)原來(lái)的位置 基本不變 學(xué)生：可以，很明顯細(xì)胞在0.3 g/mL蔗糖溶液下因失水發(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(méi)有細(xì)胞壁，實(shí)驗(yàn)結(jié)果會(huì)有什么不同，你會(huì)聯(lián)系到之前我們講的一個(gè)什么實(shí)驗(yàn)？ 學(xué)生：細(xì)胞會(huì)發(fā)生破裂，就像之前學(xué)的用哺乳動(dòng)物的紅細(xì)胞制備細(xì)胞膜的實(shí)驗(yàn)，紅細(xì)胞因沒(méi)有細(xì)胞壁，吸水以后會(huì)發(fā)生破裂。 教師：很好，其實(shí)動(dòng)物細(xì)胞也會(huì)發(fā)生失水和吸水。下面我們看看水分進(jìn)出哺乳動(dòng)物紅細(xì)胞的圖片： 圖4－1－3 外界濃度與 圖4－1－4 外界濃度小 圖4－1－5 外界濃度 細(xì)胞質(zhì)濃度相同， 于細(xì)胞質(zhì)濃度， 大于細(xì)胞質(zhì)濃度， 細(xì)胞形態(tài)正常 細(xì)胞吸水膨脹 細(xì)胞失水皺縮 那為什么細(xì)胞在高濃度的溶液中就會(huì)失水呢？原理是什么呢？我們接下來(lái)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(gè)裝置中（圖見(jiàn)［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(yú)鰾），它的特點(diǎn)是一些小分子如水分子可以自由通過(guò)，而大分子如蔗糖分子則不能通過(guò)，我們把它叫半透膜。③實(shí)驗(yàn)之初，漏斗內(nèi)液面位置我們用一個(gè)標(biāo)志環(huán)標(biāo)示出來(lái)了。 圖4－1－6 大家看現(xiàn)在液面發(fā)生了什么變化？為什么會(huì)發(fā)生這種變化呢？ 通過(guò)多媒體動(dòng)畫(huà)演示突破難點(diǎn)： ①蔗糖分子不能自由通過(guò)半透膜而水分子可以。②兩側(cè)的水分子都在運(yùn)動(dòng)。③由于下側(cè)（燒杯內(nèi)）的水分子數(shù)量多（相對(duì)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(guò)半透膜進(jìn)入了漏斗。 這種水分子透過(guò)半透膜的運(yùn)動(dòng)叫滲透作用。這個(gè)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)的液面會(huì)一直升高嗎？ 學(xué)生：不會(huì)，當(dāng)兩側(cè)水分子的數(shù)量同時(shí)達(dá)到一種動(dòng)態(tài)的平衡時(shí)，漏斗內(nèi)液面不再上升。 教師：我們?cè)倩氐郊?xì)胞的失水與吸水，那一個(gè)細(xì)胞相當(dāng)于一個(gè)滲透系統(tǒng)嗎？它具備滲透作用的發(fā)生必需的條件嗎？（展示植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)圖P61圖4－2） 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(guò)，一些分子不能自由通過(guò)，但由于原生質(zhì)是具有生命活性的物質(zhì)，它又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(guò)性膜 學(xué)生閱讀課本P63的“資料分析”，并進(jìn)行討論： （1）水稻培養(yǎng)液里的Ca2+和Mg2+濃度為什么會(huì)增高？說(shuō)明什么？ 學(xué)生：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(duì)無(wú)機(jī)鹽的吸收有差異嗎？ 學(xué)生：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(duì)含量梯度的，其他物質(zhì)也是這樣的嗎？ 學(xué)生：不是的，比如水稻吸收Si4+，這是根據(jù)生物生命活動(dòng)的需要。 （4）細(xì)胞對(duì)物質(zhì)的吸收有選擇嗎？如果有，這種選擇有普遍性嗎？ 學(xué)生：是有選擇性的，因?yàn)椴煌镂盏碾x子的量是各不相同的；這種選擇也是有普遍性的，如不同微生物對(duì)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(duì)一些物質(zhì)進(jìn)行選擇性通過(guò)，這叫選擇透過(guò)性膜。 ［教師精講］ 典型的滲透裝置必須具備兩個(gè)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(guò)滲透作用從外界吸收水分，當(dāng)水分進(jìn)入細(xì)胞時(shí)，人必須通過(guò)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(guò)性膜，因此可以看作一層選擇透過(guò)性膜。這里，往往造成概念錯(cuò)誤，把選擇透過(guò)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。化學(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(guò)，而不容許另外一些物質(zhì)透過(guò)的薄膜，如膀胱膜、動(dòng)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(guò)，而不允許另一些物質(zhì)透過(guò)的薄膜，例如動(dòng)物的膀胱、動(dòng)植物細(xì)胞膜；生物上的半透膜是指只讓溶劑分子透過(guò)而不讓溶質(zhì)分子透過(guò)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(guò)而不讓別的分子（或離子）透過(guò)的膜。植物生理學(xué)中通過(guò)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(lái)解釋的。由于植物細(xì)胞的質(zhì)膜是一個(gè)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(yáng)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(méi)有Cl－，則Cl－進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，同時(shí)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(shí)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(zhuān)門(mén)運(yùn)送物質(zhì)的功能。因不同植物細(xì)胞膜含有不同類(lèi)型的載體，同一細(xì)胞膜上對(duì)不同物質(zhì)的載體性質(zhì)不同，數(shù)量也不同，甚至對(duì)同一種鹽類(lèi)的陽(yáng)離子與陰離子的透過(guò)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(guò)選擇透性膜吸收物質(zhì)時(shí)需要消耗能量，故稱(chēng)為主動(dòng)吸收。細(xì)胞死亡時(shí)膜便失去選擇透過(guò)性，成為全透性。由此可見(jiàn)半透性膜與選擇透性膜是兩個(gè)明顯不同的概念。 ［課堂小結(jié)］ 本節(jié)課我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究了植物細(xì)胞在什么情況下失水和吸水，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(guò)，一些分子則不能自由通過(guò)，但細(xì)胞膜又不是純物理意義上的半透膜，它是有生理活性的，能對(duì)一些離子和小分子進(jìn)行選擇性通過(guò)。所以細(xì)胞膜更是一種選擇透過(guò)性膜。 那為什么會(huì)有選擇性呢？細(xì)胞膜是靠什么機(jī)制來(lái)對(duì)不同的物質(zhì)進(jìn)行選擇的呢？這就跟細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)有密切的關(guān)系，下節(jié)課我們?cè)賮?lái)學(xué)習(xí)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。 ［布置作業(yè)］ 課后探討課本P64“與社會(huì)的聯(lián)系”中的問(wèn)題。 ［課后拓展］ 質(zhì)壁分離法測(cè)定細(xì)胞的滲透勢(shì)實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)原理 將植物組織置于對(duì)其無(wú)毒害的一系列不同濃度的溶液里處理一定時(shí)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(shí)定為初始質(zhì)壁分離，細(xì)胞初始質(zhì)壁分離時(shí)壓力勢(shì)為零，因而可把引起細(xì)胞初始質(zhì)壁分離的外界溶液稱(chēng)之為等滲溶液，其溶液具有的滲透勢(shì)即為細(xì)胞的滲透勢(shì)。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，代入公式即可計(jì)算滲透勢(shì)。 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(hào)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、0.7 mol/L蔗糖溶液，放于6個(gè)試劑瓶中，必要時(shí)配制溶液濃度可相差≤0.05 mol。 （2）取6套干凈清潔的小培養(yǎng)皿，用記號(hào)筆編號(hào)，將配制好的不同濃度的蔗糖溶液按順序倒入各個(gè)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，紫鴨跖草，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(gè)培養(yǎng)皿中放3塊左右材料，使其完全浸沒(méi)，浸泡20～40分鐘。 （4）到時(shí)間后，取出表皮，放在載玻片上，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(shū)設(shè)計(jì) 第二課時(shí) 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(duì)含量的梯度跨膜運(yùn)輸?shù)? 兩個(gè)條件：1.要有半透膜 2.半透膜兩側(cè)的溶液濃度不同 二、離子的跨膜運(yùn)輸并不是順著離子相對(duì)含量的梯度來(lái)進(jìn)行的 細(xì)胞膜是一種選擇透過(guò)性膜