内容正文:
物质跨膜运输的方式
——以“海水稻”抗逆性机制为例
学习目标
1.通过列表归纳海水稻抗逆性有关的物质跨膜运输,夯实学科必备知识,提升归纳与概括能力,发展科学思维。
2.通过解释海水稻抗逆性的机理,发展分析、思考问题的能力,巩固生命观念中的稳态与平衡观。
3.通过设计实验验证海水稻根尖成熟区细胞的细胞液浓度大于普通水稻,提升科学探究能力。
4.通过提出海水稻抗逆性状的改良方案,促使理论与实际相结合,锻炼运用知识解决实际生活生产问题的能力,建立社会责任。
思考:
海水稻生长于盐碱地中可能会面临哪些威胁?
资料1: 盐碱地中过多的无机盐,如 NaCl、NaHCO3、Na2CO3 等,不仅增大了土壤溶液的渗透压,使植物吸水困难,产生渗透胁迫,还会使土壤 pH 呈碱性,干扰植物细胞正常的物质运输,出现碱胁迫。 Na+进入水稻根部细胞,也会影响细胞质基质中某些酶的活性,对植物产生离子毒害。同时一些病原菌也会感染水稻植株,影响正常生长。
渗透胁迫
碱胁迫
离子毒害
病原菌
渗透胁迫
碱胁迫
离子毒害
病原菌
①
②
③
④
①
②
③
④
任务一:归纳物质跨膜运输的方式
【活动】根图,以表格的方式归纳相关的物质跨膜运输方式、特点。
渗透胁迫
碱胁迫
离子毒害
病原菌
实例 ① ② ③ ④
特点
方式
任务一:归纳物质跨膜运输的方式
【活动】据图,以表格的方式归纳相关的物质跨膜运输方式、特点。
实例 ① ② ③ ④
特点 从高浓度向低浓度扩散进出细胞 从高浓度向低浓度运输,需要转运蛋白的协助 从低浓度向高浓度运输,需要载体蛋白,同时消耗能量 通过形成囊泡运输大分子物质,需要消耗能量
方式 自由扩散 协助扩散 主动运输 胞吐
1.②和③的转运蛋白有何差异?
载体蛋白 通道蛋白
区别
①需要与被运输的物质相结合;
②转运时会发生自身构象的改变
①不需要与通道蛋白结合
②转运时不会发生自身构象的改变
思考
2.胞吞和胞吐需要膜上载体蛋白质的参与吗?
思考
任务二: “海水稻” 适应性的机理探究
思考1:据图分析,海水稻主要以什么方式应对渗透胁迫?
海水稻通过主动运输把Na+和H+运入液泡,升高细胞液渗透压,从而有利于根细胞吸水,以应对渗透胁迫。
资料:盐碱地中过多的无机盐,如 NaCl、NaHCO3、Na2CO3 等,不仅增大了土壤溶液的渗透压,使植物吸水困难,产生渗透胁迫。
任务二: “海水稻” 适应性的机理探究
思考2:据图分析,海水稻主要以什么方式应对碱胁迫?
海水稻通过主动运输把H+排出细胞,中和外界碱性物质,使得根细胞间 pH 小于 7,以应对碱胁迫。
资料:盐碱地中过多的无机盐,使土壤 pH 呈碱性,干扰植物细胞正常的物质运输,出现碱胁迫。
任务二: “海水稻” 适应性的机理探究
思考3:据图分析,海水稻主要以什么方式应对离子毒害?
海水稻通过主动运输把细胞质基质中过多的Na+排出细胞和运入液泡内,降低了细胞质基质中的Na+浓度,以应对离子毒害。
资料:Na+进入水稻根部细胞,也会影响细胞质基质中某些酶的活性,对植物产生离子毒害。
任务二: “海水稻” 适应性的机理探究
思考4:土壤溶液 pH 突然升高,对海水稻缓解离子毒害有无影响? 理由是什么?(从细胞膜上的蛋白角度考虑)
有;土壤溶液pH升高,H+从SOS1进入细胞的量减少,导致Na+外排受阻。
任务二: “海水稻” 适应性的机理探究
思考3:据图分析,海水稻主要以什么方式应对病原菌?
海水稻通过胞吐的方式把抗菌蛋白排出细胞,抑制病原菌的繁殖。
3.农业生产中,农作物生长所需的氮素可以NO3-的形式由根系从土壤中吸收。一定时间内作物甲和作物乙的根细胞吸收NO3-的速率与O2浓度的关系如图所示。回答下列问题:
(1)由图可判断NO3-进入根细胞的运输方式是主动运输,判断的依据是 。
(2)O2浓度大于a时作物乙吸收NO3-速率不再增加,推测其原因是 。
课中必练
3.农业生产中,农作物生长所需的氮素可以NO3-的形式由根系从土壤中吸收。一定时间内作物甲和作物乙的根细胞吸收NO3-的速率与O2浓度的关系如图所示。回答下列问题:
(3)作物甲和作物乙各自在NO3-最大吸收速率时,作物甲根细胞的呼吸速率大于作物乙,判断的依据是 。
(4)据图可知,在农业生产中,为促进农作物根对NO3-的吸收利用,可以采取的措施是 。
课中必练
答案:
(1) O2浓度小于a时,根细胞对NO3-的吸收速率与O2浓度呈正相关,说明跟细胞吸收NO3-需要细胞呼吸提供能量,所以其运输方式为主动运输。
(2) 受根细胞膜上NO3-载体蛋白数量的限制
(3)达到NO3-最大吸收