2019-2020学年新教材高中生物 第四章 细胞的物质输入和输出 4.1 被动运输讲义+练习 新人教版必修1

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1、第1节被动运输课前自主预习案一、水进出细胞的原理1渗透作用具备的两个条件2动物细胞的吸水和失水连线3植物细胞的吸水和失水填图(1)成熟植物细胞的结构：(2)探究植物细胞的吸水和失水：(3)发生质壁分离的原因：二、自由扩散和协助扩散1物质进出细胞，顺浓度梯度的扩散称为被动运输。分为自由扩散和协助扩散两种类型。2自由扩散(1)概念：物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式。(2)特点：高浓度低浓度；不需要载体；不消耗能量(ATP)。(3)条件(动力)：浓度差。(4)实例：H2O、O2、CO2、甘油、脂肪酸、乙醇、苯、尿素等物质。3协助扩散(1)概念：进出细胞的物质借助膜上的转运蛋白的扩散方式。(2)特

2、点：高浓度低浓度；需要载体；不消耗能量(ATP)。(3)条件：需借助膜上的转运蛋白，可分为载体蛋白和通道蛋白两种类型。(4)实例：葡萄糖进入红细胞。1.判断下列叙述的正误(1)具有浓度差的溶液之间一定会发生渗透作用()(2)植物细胞放在0.3 g/mL的蔗糖溶液中，都能发生质壁分离现象()(3)细胞膜对膜两侧物质的进出具有选择性()(4)植物细胞的原生质层由细胞膜和液泡膜组成()(5)相对分子质量小的物质或离子都可以通过自由扩散进入细胞内()(6)葡萄糖进入红细胞需要载体蛋白的协助，但不需要消耗能量，属于协助扩散()(7)水分子进入细胞，是通过自由扩散方式进行的()(8)载体蛋白和通道蛋白在转

3、运分子和离子时，其作用机制是一样的()答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7) (8)2将人的红细胞放入4 蒸馏水中，一段时间后红细胞破裂，主要原因是()A红细胞膜具有水溶性B红细胞的液泡体积增大C蒸馏水大量进入红细胞D低温时红细胞膜流动性增大解析：将人的红细胞放入4 蒸馏水中，红细胞会因大量蒸馏水进入而破裂；红细胞膜是脂溶性的；人的红细胞中没有液泡；因低温时分子运动减慢而导致细胞膜的流动性降低。答案：C3植物细胞的质壁分离过程中，与细胞壁分离的是()A细胞核B原生质层C细胞质 D液泡膜解析：植物细胞的质壁分离现象指的是原生质层与细胞壁的分离。答案：B4将成熟的植物细胞放在溶液中能构成

4、一个渗透系统，主要原因是()A液泡膜内外溶液有浓度差B原生质层相当于一层半透膜C细胞壁是全透性的D水分子可以自由出入细胞解析：植物细胞的原生质层包括细胞膜、液泡膜和这两层膜之间的细胞质，原生质层具有选择透过性，相当于半透膜。把成熟的植物细胞放在溶液中，原生质层两侧的溶液具有浓度差，但A项说的是液泡膜内外溶液有浓度差，故错误。C、D选项的说法虽然正确，但与题意不符。答案：B课堂互动探究案【课程标准】 阐明质膜具有选择透过性观察植物细胞的质壁分离和复原【素养达成】 1知道细胞吸水和失水的原理。(科学思维) 2学会探究实验的基本步骤。(科学探究) 3进行关于植物细胞吸水和失水的实验设计和操作。(科学

5、探究) 4举例说出细胞膜是选择透过性膜。(生命观念)5通过列表比较，掌握被动运输方式的二种类型；掌握区分自由扩散和协助扩散的方法。(科学思维)糖醋蒜是大家比较喜欢的一种食品，但如果只用蔗糖来腌制大蒜，糖分很难进入内部，如果与醋酸共同使用，醋酸会杀死大蒜细胞，糖分就很容易进入大蒜内部了。据此可见，物质的进进出出都要经过细胞的边界细胞膜。细胞内外的许多物质并不能自由地出入细胞，细胞膜能够对进出细胞的物质进行选择。那么细胞内外的物质到底是怎样通过细胞膜的呢？探究点一水进出细胞的原理【师问导学】请结合上图分析：1液面高度差H会不会一直升高，为什么？答案：不会。长颈漏斗中的液面升高时，液体产生的静水压也

6、随之变大，当静水压增大到和渗透压相等时(二者的方向相反，静水压向外、渗透压向内)，通过半透膜进出长颈漏斗的水分子数相等，因此，液面就不再升高了。2当液面不再升高时，长颈漏斗内外液体的浓度相等吗？答案：不相等。当水分子进出达到动态平衡时，长颈漏斗中溶液浓度仍高于烧杯中的液体浓度。3溶液浓度指的是质量浓度吗？答案：溶液浓度指物质的量浓度而非质量浓度，如10%葡萄糖溶液和10%蔗糖溶液，质量浓度相同，但10%葡萄糖溶液的物质的量浓度大。4如果增加蔗糖溶液的浓度，最终形成的液面高度差H会如何变化？答案：高度差H会增大。5如果半透膜的面积增大一倍，其他条件不变，液面高度差H会不会变化？达到H的时间会不会

7、变化？答案：内外溶液的浓度差不变，液面高度差H不会变，但是由于半透膜面积增大，达到H的时间会变短。【智涂笔记】易错警示有关渗透作用的三个误区(1)半透膜两侧的水分子进行的是双向运动，而不是单向运动，观测到的现象是由双向水分子运动的差别所导致的液面改变。(2)当半透膜两侧的溶液达到平衡时，是指两侧的水分子运动达到平衡，而两侧溶液的浓度并不一定相同，两侧的液面高度也不一定相同。(3)水分子通过半透膜由低浓度溶液向高浓度溶液扩散。此处的浓度是指物质的量浓度，是单位体积中微粒的多少，不是质量分数。方法规律判断渗透系统中液体变化的方法(1)液面变化的判断：若半透膜两侧，A侧溶质可以通过半透膜，B侧溶质不

8、能通过半透膜，则B侧液面升高。若半透膜两侧A侧和B侧溶质相同，且均不能通过半透膜，则浓度高的一侧液面升高。若半透膜两侧的溶质均能通过半透膜，则不存在高度差。(2)高度差的大小决定于浓度差的大小，浓度差越大，高度差越大。(3)浓度变化：渗透系统中，溶质不能通过半透膜时，实验刚开始浓度大的一侧达到平衡后的浓度仍大于另一侧。【师说核心】1渗透作用的原理(1)渗透装置图解：(2)当液面上升到一定程度时，液面不再升高的原因：分析下图可知：漏斗中的液面高于水槽中的液面，液面差为H1，由于水槽中与漏斗中的液体具有浓度差，即具有渗透压差，所以水分子有进入漏斗的趋势；但是H1产生的压强与渗透压的平衡使半透膜两侧

9、水分子的交换速率相同时，液面不再升高。2渗透作用的应用渗透作用发生条件的验证：【检测反馈】1(合格必考)如图，甲、乙为两个渗透装置。甲图是发生渗透作用时的初始状态，乙图是较长时间之后，根据漏斗内外的水分子达到动态平衡时的状态。判断下列有关叙述，错误的是()A图甲中为半透膜，水分子能自由通过B图甲中溶液的浓度大于溶液的浓度C图乙中溶液的浓度与溶液的浓度相等D图甲中溶液和浓度差越大，则图乙中的水柱越高解析：图中代表半透膜，水分子能自由通过，而大分子不能通过，A正确；图甲和图乙比较，漏斗内液面上升，说明漏斗内溶液浓度高于烧杯中溶液，B正确；因为漏斗内液柱压力的作用，当液面不再上升时，溶液的浓度依然大

10、于溶液的浓度，故C错误；图甲中溶液和浓度差越大，则水分跨膜运输的数量越多，则图乙中的水柱上升得越高，D正确。答案：C2(等级选考)如图表示渗透作用装置图，其中半透膜为猪膀胱膜，图1、3表示初始状态，其装置内溶液A、B、a、b浓度分别用MA、MB、Ma、Mb表示，图2、4分别表示一段时间后的状态，液面上升的高度分别为h1、h2。如果A、B、a、b均为蔗糖溶液，且MAMB、MaMbMA，则达到平衡后()Ah1h2，MaMbBh1h2，MaMbCh1h2，MaMb Dh1h2，MaMb解析：由于MAMB、MaMbMA，所以两个漏斗中的液面都会上升，由于A与a的浓度差要小于B与b的浓度差，所以h2的高

11、度要大于h1；同时由于图2中吸水相对要少，所以a的溶液浓度相对较高。答案：D探究点二细胞的吸水和失水【师问导学】如图是将紫色洋葱鳞片叶的外表皮细胞先放到0.3 g/mL的蔗糖溶液中(甲)，再放到清水中(乙)的实验过程的图解，请分析并回答下列问题：1该细胞的原生质层包括图中的哪些部分(请用图中数字回答)?答案：包括2、3、4。2甲过程中，5的颜色如何变化？其吸水能力又如何变化？答案：颜色变深，吸水能力逐渐增强。3甲过程中，进入1和4的物质分别是什么液体？答案：细胞壁是全透性的，进入1的有水和蔗糖，而进入4细胞质的只有水。4有位同学错取了3 g/mL的蔗糖溶液，发现做完甲过程后，再做乙过程几乎没有

12、观察到相关现象，分析原因可能是什么？答案：溶液浓度太高，细胞过度失水而死亡，不能再发生质壁分离复原。5回答与实验相关的问题：(1)为什么要用紫色洋葱外表皮作为实验材料？(2)实验中共涉及三次显微镜观察，其中第一次观察的目的是什么？(3)发生质壁分离的洋葱表皮细胞的原生质层与细胞壁之间是何物质？答案：(1)紫色洋葱外表皮细胞的细胞液中有花青素，使液泡中的细胞液呈紫色，有利于观察。(2)观察正常洋葱鳞片叶外表皮细胞的状态，以便与处理后的状态形成对照。(3)因为细胞壁是全透性的，所以洋葱表皮细胞的原生质层与细胞壁之间是蔗糖溶液。【智涂笔记】知识整合(1)原生质层不包括全透性的细胞壁；在质壁分离的过程

13、中，洋葱鳞片叶的外表皮细胞的细胞液浓度逐渐升高，颜色加深，吸水能力增强；若外界溶液浓度太高，会导致细胞过度失水而死亡。(2)质壁分离和质壁分离复原中水分子移动都是双向的；结果是双向水分子运动的差异所导致的现象。(3)质壁分离后在细胞壁和细胞膜之间充满的是浓度降低的外界溶液，因为细胞壁是全透性的，且有水分子通过原生质层渗出来。(4)若用50%蔗糖溶液做实验，能发生质壁分离但不能复原，因为细胞过度失水而死亡。(5)若用尿素、乙二醇、KNO3、NaCl做实验会出现自动复原现象，因外界物质会转移到细胞内而引起细胞液浓度升高。规律方法判断细胞能否发生质壁分离及复原的规律(1)从细胞角度分析死细胞、动物细

14、胞及未成熟的植物细胞不发生质壁分离。具有中央大液泡的成熟植物细胞可发生质壁分离。(2)从溶液角度分析在一定浓度、溶质(如蔗糖)不能穿膜的溶液中发生质壁分离。在一定浓度、溶质(如葡萄糖、KNO3、尿素、乙二醇)可穿膜的溶液中先发生质壁分离后自动复原。在高浓度溶液(如0.5 g/mL的蔗糖溶液)中可发生质壁分离，但不会发生复原。规律方法细胞的状态与吸水和失水的判断(1)当处于质壁分离的过程中时，细胞失水量大于吸水量，此时外界溶液浓度高于细胞液的浓度。(2)当细胞处于质壁分离复原的过程中时，细胞失水量小于吸水量，此时外界溶液浓度低于细胞液浓度。(3)当细胞处于平衡状态时，细胞失水量等于吸水量。【师说

15、核心】1植物细胞与渗透装置的比较据图分析可知：(1)原生质层具有选择透过性，相当于半透膜。(2)浓度差细胞液与外界溶液之间具有浓度差。2质壁分离的原因及表现3实验操作步骤及现象4质壁分离及复原实验的应用(1)判断细胞的死活：(2)测定细胞液浓度的范围：待测细胞一系列浓度梯度的蔗糖溶液分别镜检，细胞液浓度介于未发生质壁分离和刚刚发生质壁分离的两种外界溶液的浓度之间。(3)比较不同植物细胞的细胞液浓度：不同植物细胞同一浓度的蔗糖溶液镜检，比较刚发生质壁分离时所需时间的长短判断细胞液浓度的大小(时间越短，细胞液浓度越小)。5质壁分离实验的拓展应用(1)判断细胞的生活情况：只有活的植物细胞才能发生质壁

16、分离。(2)判断细胞壁和原生质层伸缩性的大小。(3)验证具有液泡的植物细胞能发生渗透作用，原生质层相当于半透膜。(4)观察植物细胞膜(光镜下)：发生质壁分离的细胞，其细胞膜与细胞壁之间发生不同程度的分离，此时则可用光学显微镜观察到细胞膜。(5)在生产生活中的应用对农作物合理灌溉，既满足了农作物对水分的需要，同时也降低了土壤溶液的浓度，有利于对水分的吸收。盐碱地中的植物不易存活或一次施肥过多造成“烧苗”现象，都是因为土壤溶液浓度过高，甚至超过了根细胞液浓度，导致根细胞不易吸水甚至失水造成的。防腐杀菌：糖渍、盐渍食品不易变质的原因是在食品外面和内部形成很高浓度的溶液，使微生物不能在其中生存和繁殖，

17、所以能较长时间的保存。医用生理盐水浓度为0.9%，其渗透压与人体细胞外液的渗透压相当，可以使人体细胞保持正常的形态和功能。【检测反馈】1(合格必考)如图是某同学用紫色洋葱鳞片叶的外表皮做“探究植物细胞的吸水和失水”的实验中所观察到的细胞图。下列叙述正确的是()A图中组成了细胞的原生质层B图中细胞处于质壁分离状态，此时处的浓度一定大于处的浓度C图中是细胞壁，中充满了外界溶液D图中是细胞液，在细胞发生质壁分离过程中，其颜色逐渐变浅解析：图中为细胞壁，与以及两者之间的共同组成了原生质层。由于细胞壁是全透性的，所以处充满了外界溶液。细胞处于质壁分离状态但细胞此时不一定正在失水，所以处的浓度不一定小于处

18、的浓度。在质壁分离的过程中是失水的，所以的颜色应该是逐渐加深。答案：C2(合格必考)植物体内有三个相邻的细胞a、b、c，已知它们的细胞液浓度大小关系是abc，那么它们三者之间水分渗透的方向表示正确的是()解析：细胞液的浓度越高，则吸水能力越强，a细胞液浓度最高，c细胞液浓度最低，b介于a、c之间，因此选C。答案：C3(等级选考)在观察植物细胞的质壁分离和复原的过程中，某同学在视野中看到生活着的洋葱表皮细胞正处于如图所示的状态。a、b表示该部位的溶液浓度。由此可推测()Aab，细胞渗透吸水Bab，渗透系统保持动态平衡Caf管e管(2)E、F中溶液浓度不同(3)温度影响物质跨膜运输的速率- 21 -