Plan de lección sobre absorción de agua celular
Objetivos de enseñanza
1. Que los estudiantes comprendan las dos formas en que las células vegetales absorben el agua; comprender el metabolismo del agua de las plantas. Incluye los procesos generales de absorción, transporte, utilización y pérdida de agua. comprender los efectos de la transpiración en las plantas.
2. A través de experimentos sobre la separación y reparación de la pared del plasma celular, permita a los estudiantes comprender y explorar los métodos de ósmosis celular y absorción de agua, y consolidar las habilidades de fabricación de membranas temporales mediante el análisis de los principios de la absorción de agua celular; , explore el proceso de absorción de agua celular y permita que los estudiantes aprendan a explorar El método científico del principio de absorción de agua celular entrena el pensamiento científico de los estudiantes. Cultivar la capacidad de los estudiantes para investigar problemas.
3. Conectar con la producción y la vida reales, para que los estudiantes puedan comprender el valor práctico de estudiar este tema y mejorar su conciencia de preocuparse por la producción y la utilización de los recursos hídricos. Al mismo tiempo, los estudiantes reciben educación con perspectivas de las ciencias biológicas que son compatibles con la estructura y la función.
Análisis de puntos clave y dificultades
1. El principio de absorción osmótica de agua es el foco de este tema. Porque:
(1) La absorción osmótica de agua es la principal forma que tienen las plantas de absorber agua. Sólo comprendiendo el principio de la absorción osmótica de agua los estudiantes podrán comprender las condiciones para que las células absorban agua, los diversos factores que afectan la absorción de agua de las células vegetales, así como los principios de la transferencia de agua entre las células de las plantas y la absorción y pérdida de agua en toda la planta.
(2) La absorción osmótica no sólo es la principal forma que tienen las células vegetales de absorber agua, sino también las células animales. Por lo tanto, comprender el intercambio de agua entre las células animales y el ambiente externo, y entre las células animales y el ambiente interno, es de gran importancia para que los estudiantes comprendan los principios de ósmosis y absorción.
(3) En la enseñanza de la absorción de agua osmótica, la idea de unificar la estructura y función de las células osmóticas puede integrarse bien con el análisis teórico y los métodos experimentales de verificación de la permeabilidad. Desarrollar las habilidades de investigación y resolución de problemas de los estudiantes.
2. El experimento de separación y reparación de paredes de plasma es otro foco de este tema. Porque:
(1) Los experimentos de plasmólisis y reparación son clave para que los estudiantes comprendan que las células vegetales son un sistema osmótico. Sólo a través de operaciones experimentales y la observación de la separación y recuperación de las paredes de plasmón pueden los estudiantes tener una comprensión perceptiva de la relación entre la absorción y pérdida de agua de las células y la concentración de soluciones ambientales, y luego tener una comprensión profunda de la célula como un sistema osmótico. y las condiciones internas y externas que afectan la absorción de agua de la célula.
(2) Consolidar las habilidades de los estudiantes en la realización de películas y el uso de microscopios a través de experimentos sobre separación y reparación de paredes de plasma. Las habilidades requieren práctica repetida para dominarlas. A través de este experimento, podrá consolidar las habilidades de fabricación y uso de microscopios aprendidas en el Capítulo 1.
(3) Este experimento es un experimento básico para estudiar la absorción de agua de las células. No sólo se puede demostrar que las células vegetales maduras son un sistema osmótico, sino que las ideas de diseño de este experimento también se pueden utilizar para diseñar una serie de experimentos fisiológicos, como medir el potencial hídrico de las células, verificar la permeabilidad selectiva de las membranas celulares, verificar vida y muerte celular, etc. A través de este experimento, los estudiantes pueden ampliar sus ideas y métodos para resolver problemas.
3. El significado fisiológico de la transpiración es también el foco de la enseñanza sobre este tema. Porque:
(1) La transpiración es la principal fuerza impulsora para que las plantas absorban y transporten agua, y también es la principal forma en que las plantas utilizan y pierden agua. Sólo guiando a los estudiantes para que analicen las vías de transpiración, los métodos de transpiración y su relación con la absorción y el transporte de agua, podrán los estudiantes comprender profundamente el papel de la transpiración en el metabolismo del agua y su importante significado fisiológico para las plantas.
(2) La intensidad de la transpiración es un indicador fisiológico importante del metabolismo del agua de las plantas. Hasta cierto punto, puede reflejar el metabolismo del agua de las plantas y también juzgar la eficiencia del uso del agua por parte de las plantas. Las características morfológicas y estructurales de plantas de diferentes tipos ecológicos que se adaptan al medio ambiente están relacionadas con el impacto de la transpiración, que se puede vincular aquí.
4. Análisis del principio de ósmosis. Las células vegetales maduras son un sistema de ósmosis, lo que supone una dificultad de enseñanza. Porque:
Durante la ósmosis, el agua se mueve desde el lado con mayor densidad de moléculas de agua hacia el lado con menor densidad. Debido a que el agua es el solvente de la solución intracelular, desde la perspectiva de la solución, el agua penetra desde el lado con baja concentración hacia el lado con alta concentración, lo que es difícil de entender para los estudiantes. Además, a los estudiantes les resulta difícil comprender la diferencia de permeabilidad entre las paredes celulares y las membranas celulares y su impacto en la permeabilidad.
Diseño del proceso de enseñanza
Primero, las categorías de referencia para esta pregunta son dos categorías.
2. La primera lección:
1. Ideas de diseño del proceso de enseñanza:
2. >( 1) Antes de la clase, seleccione hierbas pequeñas enteras y frescas y colóquelas en vasos o frascos que contengan agua y una solución de sacarosa al 30%. Las plantas en agua clara se mantienen erguidas, mientras que las plantas en solución de sacarosa se marchitan por falta de agua. Coloque el dispositivo experimental en la mesa experimental y deje que los estudiantes lo observen.
(2) Sobre la base de guiar a los estudiantes para que observen el fenómeno de marchitamiento de las plantas normales y con deficiencia de agua, se señala que las plantas pueden mantener una vida normal sólo sobre la base del equilibrio del metabolismo del agua. La falta o exceso de agua tiene un gran impacto en la producción agrícola, por lo que estudiar el metabolismo hídrico de las plantas es un tema teórico. ¿Cómo absorben el agua las plantas? ¿Qué factores afectan el metabolismo del agua de las plantas? Esto trae a colación el tema.
(3) Guíe a los estudiantes para que analicen las causas del marchitamiento de las plantas en experimentos desde diversos aspectos. Luego de una breve discusión entre los estudiantes, la profesora señaló el tratamiento experimental. Después de que los estudiantes aprendieron que las plantas se marchitan en soluciones de sacarosa de alta concentración, el maestro preguntó además por qué las plantas se marchitan debido a la falta de agua en las soluciones de sacarosa. Las plantas están compuestas de células y las plantas absorben agua como resultado de la absorción de agua por parte de las células. ¿Qué pasará con las células en agua y solución de sacarosa al 30%? Para ello, se presentan experimentos de separación y reparación de paredes de plasma.
(4) Antes del experimento, el profesor introduce los métodos de diseño y operación del proceso experimental. Si el tiempo lo permite, los estudiantes también pueden tener una breve discusión u operación basada en ver las instrucciones experimentales. Para obtener mejores resultados de observación, debe prestar atención a los siguientes puntos al preparar y guiar a los estudiantes para los experimentos:
① Cuando utilice cebollas moradas como material experimental, si el color es demasiado claro, coloque las cebollas en un lugar soleado Déjelo por un tiempo y espere hasta que las hojas escamosas se vuelvan de color púrpura oscuro antes de volver a usarlo.
② Para ahorrar materiales experimentales, las escamas de cebolla se pueden cortar en trozos pequeños y distribuirlas entre los estudiantes. Si los estudiantes no observan las células epidérmicas de la cebolla, el maestro puede usar diagramas de pizarra o diapositivas para explicar el método y el tamaño de rasgar la epidermis de la cebolla.
③Al observar las células epidérmicas de la cebolla, primero busque células claras, sin burbujas y de una sola capa bajo un microscopio de baja potencia, y luego obsérvelas bajo un microscopio de alta potencia. Si las células son muy grandes, no necesita una lente de gran aumento.
④Después de la observación, los estudiantes deben informar los resultados experimentales, analizar el agua dentro y fuera de las células en agua clara y solución de sacarosa, analizar la relación entre la absorción de agua de las células y la pérdida de agua y las condiciones ambientales, y explicar las razones. Por qué las plantas se marchitan en una solución de sacarosa. El profesor puede mostrar imágenes de células epidérmicas de cebolla (una normal y la otra en estado de plasmólisis) para explicar el fenómeno.
(5) Basándose en la comprensión perceptiva de los estudiantes de que las células perderán agua en soluciones de sacarosa de alta concentración y absorberán agua en agua clara, se formuló la pregunta: ¿Por qué la concentración de soluciones ambientales afecta el agua? absorción de células? ¿Qué características estructurales de las células están relacionadas con la absorción de agua? El siguiente análisis se basa en un modelo de permeabilidad similar a una célula. Esto conduce al modelo de penetración y guía a los estudiantes a observar y analizar. Aquí presentaremos el dispositivo de ósmosis y analizaremos los siguientes problemas:
① Al introducir el dispositivo modelo de ósmosis, se debe prestar especial atención a la membrana seleccionada, que es una membrana semipermeable a través de la cual pueden pasar moléculas de agua. libremente pero las moléculas de sacarosa son difíciles de atravesar.
② Con base en las observaciones de los estudiantes, plantee las siguientes preguntas para guiarlos a discutir: a. ¿Por qué el nivel de sacarosa líquida en el embudo es mayor que el nivel de sacarosa líquida en el vaso de precipitados? Guíe a los estudiantes para que digan que el número de moléculas de agua por unidad de volumen de agua clara es mayor que el número de moléculas de agua por unidad de volumen de solución de sacarosa, por lo que, en unidad de tiempo, el número de moléculas de agua que se difunden desde el vaso al embudo a través del membrana semipermeable es mayor que el número de moléculas de agua que se difunden desde el embudo hacia el vaso de precipitados. Por tanto, el nivel del líquido en el embudo aumenta. Señale que la difusión de moléculas de agua a través de una membrana semipermeable se llama ósmosis. b. ¿Qué estructura mantiene esta penetración? ¿Qué pasa si se destruye la membrana semipermeable? Se concluyó que la presencia de una membrana semipermeable es clave para la ósmosis. c. Si los estudiantes están en buenas condiciones, pueden proponer además que si se vuelve a colocar el dispositivo de permeación, el nivel del líquido en el embudo seguirá aumentando. ¿Por qué? (O: La concentración de la solución de sacarosa en el embudo es siempre mayor que la concentración del agua clara en el vaso de precipitados, entonces ¿continuará entrando agua al embudo? ¿Por qué? Bajo la guía del maestro, llegamos a la conclusión: la presión hacia abajo de la columna de líquido en el embudo puede acelerar el embudo. Las moléculas de agua en el embudo penetran en el vaso. Cuando el peso de la columna de líquido es igual a la fuerza de las moléculas de agua en el vaso que penetran en el embudo, el Las moléculas de agua penetrarán en ambos lados de la membrana en equilibrio y el nivel del líquido dejará de subir.
③Con base en el análisis anterior, se concluye que la ósmosis se refiere a la difusión de moléculas de agua a través de una membrana semipermeable; las condiciones para que se produzca la ósmosis son: a. diferencia de concentración en ambos lados de la membrana; la tendencia de la infiltración de agua es que las moléculas de agua penetren desde el lado con mayor concentración hacia el lado con menor concentración.
④ Después de analizar el modelo de permeabilidad, pase al análisis de los efectos de la permeabilidad celular. Pregunta: ¿Las células también tienen las condiciones para la penetración? Guíe a los estudiantes a analizar que hay líquido celular en la vacuola y líquido extracelular en el ambiente. ¿Existe una membrana semipermeable entre el líquido celular y la solución ambiental? Las células pierden agua y aparecen plasmólisis en soluciones de sacarosa de alta concentración, lo que indica que las moléculas de sacarosa no han penetrado la membrana celular y otras capas protoplásmicas. De lo contrario, no habría diferencia de concentración entre el interior y el exterior de la célula y el agua no penetraría. exterior. Sin embargo, las moléculas de sacarosa penetran en la pared celular. De lo contrario, si hay agua entre la membrana celular y la pared celular, las moléculas de agua penetrarán rápidamente en las células, lo que hará que las células se expandan sin plasmólisis. Esto muestra que la pared celular es completamente permeable y las capas protoplásmicas como la membrana celular, el citoplasma y el tonoplasto son semipermeables. Por tanto, la célula es un sistema osmótico con condiciones para la ósmosis.
⑤ Resume el principio de ósmosis celular y absorción de agua. Condiciones para que las células vegetales maduras tengan ósmosis: a. Tener una membrana semipermeable (capa de protoplasma). b. Hay soluciones dentro y fuera de la membrana, es decir, líquido celular y solución ambiental. c. Cuando la concentración del líquido celular es mayor que la concentración de la solución ambiental, las células absorberán agua del medio ambiente; de lo contrario, perderán agua.
(6) Basado en el principio de que las células absorben agua, conecta contenidos relevantes en la vida diaria. Si tienes tiempo, analiza adecuadamente los factores que afectan la concentración de los fluidos celulares y las soluciones ambientales en condiciones naturales.
Tercera, segunda categoría:
1. Ideas de diseño del proceso de enseñanza:
■Revisar las condiciones para que se obtenga el principio de ósmosis celular y absorción de agua. ¿Cómo absorben agua las células sin vacuolas? ¿Afectado por qué factores?
Observa el experimento de absorción de agua de semillas secas y analiza la diferencia entre imbibición celular y absorción de agua osmótica.
La absorción de agua de las plantas proviene de la absorción de agua de las células. Se analiza el transporte, utilización y pérdida de agua en las plantas.
Resuma todo el proceso del metabolismo del agua, oriente a los estudiantes para que completen las preguntas de repaso del libro de texto y permita que los estudiantes consoliden los conocimientos adquiridos.
2. Sobre la enseñanza del diseño:
(1) El día antes de la clase, pese dos semillas de soja y dos semillas de maní del mismo peso, remoje una de ellas en agua, espere hasta que las semillas Después de absorber completamente el agua, pesar nuevamente y calcular la capacidad de absorción de agua de cada una (la capacidad de absorción de agua de las semillas de soja será significativamente mayor que la de las semillas de maní), y reservar.
(2) A partir de la segunda clase, los estudiantes pueden repasar el contenido de la primera clase sobre ósmosis celular y absorción de agua. ¿Por qué las células vegetales maduras absorben agua principalmente por ósmosis? ¿Cuáles son las condiciones para la penetración? ¿Qué factores influyen en cómo las células absorben el agua de las soluciones ambientales? Entonces, ¿cómo absorben agua algunas células vegetales sin grandes vacuolas, como las células de las semillas secas, las células de las raíces, los tallos y los meristemas de las plantas? ¿Afectado por qué factores? Esto resultó en la absorción de agua experimental observada en las semillas.
(3) Muestre semillas secas de soja y maní. El maestro puede presentarlas brevemente. Estas semillas secas tienen una gran vitalidad y un contenido de agua similar. Pueden absorber agua rápidamente. Entonces, ¿las dos semillas tienen la misma capacidad para absorber agua? Deje que los estudiantes discutan. Luego saque otro grupo de semillas remojadas y guíe a los estudiantes para que observen los resultados y comparen las diferencias en la absorción de agua entre las dos semillas. ¿Cuáles son los principales métodos para analizar la absorción de agua de las semillas? Por qué las semillas de soja absorben más agua que las semillas de maní. A través del debate, los estudiantes pueden aclarar los siguientes puntos: ① Las sustancias macromoleculares como las proteínas, el almidón y la celulosa en las semillas tienen una fuerte capacidad hidrófila. En las células de semillas secas y meristemas de plantas, la capacidad hidrófila de estas sustancias no está saturada, por lo que las células absorben principalmente agua de esta forma, es decir, imbibición e imbibición. ② El contenido de sustancias hidrófilas, como las proteínas, en las semillas de soja es mayor que el de las semillas de maní, mientras que el contenido de sustancias hidrófobas, como la grasa, en las semillas de maní es mayor que el de las semillas de soja. Por tanto, las semillas de soja tienen una mayor capacidad para hincharse y absorber agua que las semillas de maní. ③ Generalmente en las células maduras, la capacidad de unión de agua de las sustancias hidrofílicas macromoléculas se ha agotado y se almacena una gran cantidad de agua en las vacuolas. Por lo tanto, el método de absorción de agua se cambia a absorción de agua osmótica.
(4) En cuanto al transporte, utilización y pérdida de agua por parte de las plantas, puedes utilizar las imágenes del libro de texto para analizar los siguientes puntos:
①La concentración de la solución del suelo es generalmente menor que la de la punta de la raíz. La concentración de líquido celular en la zona del pelo de la raíz (madura) permite que el agua de la solución del suelo entre a las células epidérmicas en la zona del pelo de la raíz a través de ósmosis.
Según el principio de ósmosis, el agua de las células epidérmicas puede penetrar capa por capa en las células internas y finalmente entrar en los conductos. Aquí necesitamos conectar algunas cuestiones prácticas sobre la producción agrícola, como por qué las plantas en tierras salino-álcalis tienen más probabilidades de carecer de agua, por qué no es aconsejable aplicar demasiado fertilizante a la vez, etc.
② Las raíces, los tallos, las hojas y otros vasos están conectados, y el agua de los vasos penetrará en las células de otras partes de la planta. Parte del agua participa en diversas actividades fisiológicas como la fotosíntesis y permanece en la planta, mientras que la mayor parte del agua se pierde a través de la transpiración, como en las hojas, formando así una vía metabólica para la absorción, transporte, utilización y pérdida de agua.
③ Citando la relación entre la demanda de agua de las plantas y la transpiración, muestra que la transpiración es la principal fuerza impulsora para que las plantas absorban y transporten agua. Al asociar la forma en que los animales disipan el calor, explique el papel de la transpiración en la reducción de la temperatura corporal de las plantas y la importancia de la adaptación al medio ambiente. Aquí se pueden vincular las propiedades de las plantas en ambientes áridos.
(5) Finalmente, el metabolismo del agua se puede resumir según la idea que se muestra en la siguiente figura (Figura 2-2):
Cuestiones a las que se debe prestar atención. al enseñar esta pregunta:
1. Si el experimento confirmatorio de plasmólisis y reparación se cambia a un experimento exploratorio y se combina con el principio de ósmosis celular y absorción de agua, los estudiantes deben dominar la preparación y el uso de microscopios en el experimento de observación de la mitosis de células vegetales en las habilidades del Capítulo 1. Puede organizar un experimento para observar las células epidérmicas de la cebolla y cooperar con la enseñanza de la estructura celular para sentar una buena base para que los estudiantes observen la mitosis y este experimento.
2. No dediques demasiado tiempo a enseñar la imbibición celular y la absorción de agua. El objetivo de la segunda lección debería ser analizar la relación entre la transpiración y la absorción de agua por las plantas.
Pequeños datos
1. La relación entre la demanda de agua de las plantas y la pérdida por transpiración:
La demanda de agua de las plantas durante su vida es asombrosa. Se estima que un girasol consume unos 30 kilogramos de agua a lo largo de su vida. Un acre de arrozal consume alrededor de 300.000 kilogramos de agua durante toda la temporada de crecimiento. Obviamente, el agua utilizada para formar la planta en sí es extremadamente limitada, se estima que es sólo alrededor del 0,15% ~ 0,2%, y el resto se pierde por transpiración. También se puede decir que la diferencia en el consumo de agua de plantas de diferentes tipos ecológicos durante su vida se debe principalmente a la diferencia en la pérdida de agua por transpiración.
La cantidad de gramos de materia seca que se forman al perder 1 kg por transpiración de una planta se llama eficiencia de transpiración. Cuanto mayor sea la eficiencia de la transpiración, más económico será el uso del agua por parte de la planta. Diferentes plantas tienen diferentes eficiencias de transpiración.
2. Transpiración de las partes:
Cuando la planta es joven, casi toda la superficie de las partes aéreas tiene transpiración. A medida que la planta crece, el tronco y las ramas se encorchan, y los tallos sólo pueden perder agua por evaporación a través de las lenticelas, pero la cantidad es muy pequeña y generalmente puede ignorarse. Por lo tanto, la transpiración se realiza principalmente en las hojas. Hay dos formas de transpiración foliar: una es a través de la cutícula de la epidermis de la hoja, que se llama transpiración de cutina, la otra es la transpiración a través de los estomas en la superficie de las hojas; se llama transpiración estomática. Comparación de dos tasas de transpiración de diferentes plantas:
(Unidad: mg agua 0,01 decímetro 0,1 hora)
Floriología.
Transpiración máxima de estomas (a)
Transpiración máxima de cutina (b)
A/B
Transpiración total a +b
Sedum rubra
654
36
18
690
Pino laricio
423
Siete
60
430
Hierba pata de pato
920
360
2,5
1280
Trigo
985
420
2.3
1405
Habas Bava
640
600
1.1< / p>
1240
Como se puede ver en la tabla anterior, existen diferencias significativas en la relación entre la transpiración estomática y la transpiración de cutina en diferentes plantas. Existe una gran diferencia entre el sedum del sureste y el pino torcido, que son muy resistentes a la sequía, y las habas, que son débilmente resistentes a la sequía. Además, cuando el volumen foliar es el mismo, cuanto mayor es el área foliar, mayor es la transpiración por unidad de área, y viceversa.
3. Transpiración y absorción de agua:
Las hojas pierden agua a través de la transpiración. Primero, las células cercanas a la epidermis de la hoja y las células protectoras pierden agua, lo que resulta en una mala absorción de agua entre estas células y. células del mesófilo adyacentes, lo que hace que las células adyacentes absorban agua, arrastrando la columna de agua hacia arriba en los vasos del tallo y la raíz.
Con el tiempo, las células de la raíz se deshidratan y su capacidad de absorción de agua aumenta, lo que promueve que las células de la raíz absorban agua del suelo.
En general, las plantas absorben agua principalmente a través de la tensión de la transpiración. La imagen de la derecha (Figura 2-3) muestra los cambios diarios en la transpiración y la absorción de agua de los girasoles. Se puede ver que la transpiración y la absorción de agua son aproximadamente paralelas, y la absorción de agua siempre va ligeramente por detrás de la transpiración.
4. Transpiración y fotosíntesis:
Algunas personas experimentaron después de cortar las hojas de la planta, inmediatamente las colocaron en un recipiente con mucha humedad y suficiente luz (las hojas permanecían vivas). ). Debido a la transpiración, el contenido de agua de las hojas disminuye gradualmente. Luego, se midió la intensidad fotosintética relativa de las hojas en condiciones de déficit hídrico. Por lo tanto, la escasez de agua en las hojas tiene un impacto significativo en la fotosíntesis (ver Figura 2-4). La razón principal puede ser que la falta de agua hace que los estomas se cierren, reduciendo la absorción de dióxido de carbono y afectando así a la fotosíntesis. Además, diferentes plantas tienen diferentes efectos sobre la fotosíntesis debido a la escasez de agua.
(Segunda Escuela Secundaria Afiliada a la Universidad Normal de Caobei)