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4、1 被动运输（第2课时） 学案
教学目标 核心素养
1、渗透作用的原理和条件 2、动物细胞的吸水和失水原理 3、探究植物细胞的吸收和失水实验 4、转运蛋白的种类和作用 5、被动运输的原理和特点 生命观念:细胞膜的选择透过性。认同生命的自主性 科学思想:渗透装置和细胞的对。 科学探究:探究水进出植物细胞的原理，提高动手操作能力和实验设计能力。 社会责任:分析和解决如蔬菜腌制、合理施肥等实践问题。
基础知识梳理：（阅读教材，完成下列填空，在教材相应位置进行标注后，识记相关内容）
一、实验：探究植物细胞的吸水和失水
1．实验原理：内因：成熟的植物细胞的原生质层相当于一层_________，原生质层比细胞壁的伸缩性大；外因：____________与外界溶液之间具有一定的浓度差，细胞能渗透吸水和失水。
2．实验的操作过程及观察指标
3.分析：当外界溶液的浓度大于细胞液浓度时，细胞就通过__________失水，液泡中细胞液浓度逐渐变大、颜色变深、吸水能力变强，植物细胞就发生质壁分离现象；将已发生质壁分离的植物细胞放入清水中，此时细胞液的浓度_______外界清水，植物细胞吸水，液泡中细胞液浓度逐渐变小、颜色变浅、吸水能力变弱，发生质壁分离复原现象。
4．细胞吸水和失水原理的应用举例
(1)对农作物的合理灌溉，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，有利于水分的吸收。
(2)盐碱地中的植物不易存活或一次施肥过多造成“烧苗”现象的原因都是土壤溶液浓度____(甚至超过了根细胞细胞液浓度)，导致根细胞不易吸水(甚至失水)。
(3)糖渍、盐渍食品不易变质的原因是高浓度的外界溶液使__________不能在其中生存和繁殖。
二、自由扩散和协助扩散
1.物质以扩散方式进出细胞，不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，这种物质跨膜运输方式称为被动运输，分为_________________________扩散两类。
2.自由扩散：物质从高浓度到低浓度（ 浓度梯度进行），不消耗能量，不需要借助转运蛋白进出细胞的方式。例如：水，O2、CO2等气体以及甘油、乙醇、苯等脂溶性的小分子进出细胞。
3.协助扩散：物质从高浓度到低浓度（顺浓度梯度进行），不消耗能量，但需要借助_____________进出细胞的方式。例如：葡萄糖进入红细胞，水分子借助通道蛋白进出细胞
4.转运蛋白分为：______________________两种类型。
5.膜内外___________________的大小会直接影响自由扩散和协助扩散物质运输的速率（即为运输的动力），协助扩散运输速率还受到______________数量的限制.
学习目标一：植物细胞发生质壁分离现象的条件
学习目标二：植物细胞发生质壁分离复原现象的条件
学习目标三：自由扩散的定义，影响因素，运输动力、方向和举例
学习目标四：协助扩散的定义，影响因素，运输动力、方向、转运蛋白的区别、协助扩散的举例
学习目标五：自学检测：1到15题为单选题，16到20题为不定项选择题，选全得4分，选对但不全的2分，每小题4分，共80分
1．植物细胞发生质壁分离复原时，外界环境的水分子依次通过以下何组结构进入细胞液（ ）
A．细胞质、细胞膜、液泡膜 B．细胞膜、细胞质、液泡膜
C．液泡膜、细胞质、细胞膜 D．细胞膜、液泡膜、细胞质
2．将下列细胞置于0.3g/mL的蔗糖溶液中，能发生质壁分离的是（ ）
A．紫色洋葱鳞片叶表皮细胞 B．哺乳动物红细胞 C．人的皮肤上皮细胞 D．人的骨骼肌细胞
3．用物质的量浓度为2mol·L-1的乙二醇溶液和2mol·L-1的蔗糖溶液分别浸泡某种植物细胞，观察实验现象，得到其原生质体体积变化情况如图所示，下列相关说法错误的是
A．120s前，该植物细胞在两种溶液中均会发生质壁分离现象
B．120s后，该植物细胞液浓度大于外界的乙二醇溶液浓度，出现自动复原现象
C．A、B、C三点中，该植物细胞吸水能力最强的是B点
D．该植物细胞在B点到D点时段，只有水出细胞，而无水进入细胞
4．在下列与教材中的实验相关叙述中，正确的是（ ）
A．双缩脲试剂A液、B液和蒸馏水的组合既可用来鉴定蛋白质，也可用来鉴定还原糖
B．观察细胞中的叶绿体时，需要借助染色剂染色才能观察
C．科学家通过伞藻的嫁接实验不能证明细胞核控制着伞藻帽的性状
D．质壁分离及复原实验中先后用高倍显微镜观察三次，形成自身前后对照
5．黑藻可用作生物学实验材料，下列说法正确的是（ ）
A．黑藻叶片薄、叶绿体较大、便于观察，分布广、易取材
B．用黑藻细胞观察叶绿体时，需要进行染色
C．观察黑藻的叶绿体时，所用的是死细胞
D．黑藻不适于观察质壁分离和质壁分离复原实验
6．如图是某同学做“植物细胞的质壁分离及复原”的实验中，用紫色洋葱鳞片叶的外表皮做实验材料所观察到的细胞结构示意图，下列叙述正确的是
A．此实验的实验材料，可以用叶肉细胞来代替
B．图中1、2、6组成了细胞的原生质层
C．图中细胞处于质壁分离状态，此时6处的溶液浓度一定大于7处的溶液浓度
D．可用不同浓度的蔗糖溶液进行实验，探究细胞液的浓度大小，若某浓度下细胞失水，则此蔗糖溶液浓度小于细胞液浓度
7.以下渗透作用和物质跨膜运输的说法正确的是（ ）
A．渗透作用中膜两侧溶液的浓度指的是物质的量浓度
B．在渗透作用中当半透膜两侧溶液浓度相等时，水分子不再通过半透膜
C．成熟的哺乳动物红细胞放入一定浓度的外界溶液中，也能发生渗透作用和质壁分离
D．成熟的植物细胞在发生质壁分离的过程中，细胞吸水能力逐渐减弱
8.在一定气候条件下，运用植物细胞质壁分离的实验原理，测试田间作物的细胞液浓度，以此法获得作物代谢情况的必要数据。在此项测试中，自变量是( )
A．制备的系列浓度梯度的检测液 B．作物的细胞液浓度
C．作物细胞质壁分离状态 D．一定的环境温度或其他气候数据
9.把成熟的草莓浆果洗净后洒上很多蔗糖，不考虑草莓细胞失水过多死亡的情况，会发生的现象是
A．细胞中液泡增大 B．细胞中的水分外渗
C．蔗糖分子进入草莓细胞 D．整个细胞壁和原生质层之间充满了水
10.用食盐等腌制后熏烘制成的湘西腊肉能较长时间保存，其主要原理是（ ）
A．食盐中的氯与钠离子具有杀菌作用 B．由于渗透作用，细菌细胞脱水死亡
C．由于渗透作用，细菌细胞吸水涨破 D．熏烘时产生的微粒具有杀菌作用
11．自由扩散的特点是（ ）
A．物质从高浓度一侧运输到低浓度一侧 B．需要转运蛋白的协助
C．需要消耗细胞代谢释放的能量 D．物质从低浓度一侧运输到高浓度一侧
12．下列物质进入细胞的过程中，既不需要载体又不消耗能量的是
A．氨基酸 B．Na+ C．氧气 D．葡萄糖
13．图中“●”表示进入细胞的物质，该物质进入细胞的方式是
A．简单扩散（自由扩散）
B．易化扩散（协助扩散）
C．主动运输
D．胞吞作用
14.在清水中不可能涨破的细胞是
A．人的口腔上皮细胞 B．蛙的红细胞 C．哺乳动物的红细胞 D．洋葱的表皮细胞
15.一次施肥过多，作物会变得枯萎发黄，俗称“烧苗”，其原因是（ ）
A．土壤溶液浓度大于细胞液浓度 B．根系细胞呼吸过强，影响根对水分的吸收
C．土壤溶液浓度小于细胞液浓度 D．土壤溶液浓度等于细胞液浓度
学习目标六：16．协助扩散需要细胞膜上载体蛋白或通道蛋白的协助。如图甲、乙分别表示载体介导和通道介导的两种协助扩散方式，其中通道介导的扩散速度比载体介导的快得多。下列有关叙述错误的是
A．载体蛋白和通道蛋白均具有一定的特异性
B．甲、乙两种方式均需要消耗能量
C．甲、乙两种方式运输速率与转运蛋白的数量没有关系
D．甲、乙两种方式运输速率与膜两侧物质的浓度梯度无关
17.图甲和图乙分别是用紫色洋葱鳞片叶外表皮和内表皮观察质壁分离过程中的视野，图甲细胞浸润在0．3g·mL-1的蔗糖溶液中，图乙细胞浸润在滴加有伊红（不能被植物细胞吸收）的0．3g·mL-1的蔗糖溶液中，下列叙述不正确的是
A．为了让细胞充分浸润在相应溶液中，需用吸水纸在盖玻片另一侧重复吸引
B．细胞液浓度的差异可导致原生质层收缩程度不同
C．由于细胞壁不具有选择透过性，因此图乙细胞中被染成红色的是原生质层
D．质壁分离复原后，细胞内外渗透压不一定相等
18．关于转运蛋白，说法正确的是
A．转运蛋白就是载体蛋白的一种 B．载体蛋白转运物质时，自身构象一定改变
C．物质通过通道蛋白就一定是物质的直径和形状与通道蛋白相匹配
D．水通过协助扩散进出细胞是不需要和水通道蛋白结合的
19．将紫色洋葱外表皮细胞置于0．3 g/mL的蔗糖溶液中，光学显微镜下不能观察到的现象是（　　）
A．细胞逐渐变小
B．液泡颜色由深变浅
C．原生质层和细胞壁逐渐分离
D．细胞膜的磷脂双分子层流动
20．下图甲、乙表示溶质分子a，b进入细胞的运输方式。下列分析错误的是（ ）
A．溶质分子a、b进入细胞的方式都是协助扩散
B．溶质分子a进入细胞时，蛋白质1的构象会发生变化
C．溶质分子b进入细胞时，溶质分子b需要与蛋白质2结合
D．蛋白质1具有选择性，蛋白质2不具有选择性
21．（20分）8．用物质的量浓度为2 mol/L的乙二醇溶液和2 mol/L的蔗糖溶液分别浸泡某种植物细胞，观察细胞的质壁分离现象，得到其原生质体体积变化情况如下图所示。回答问题。
(1)原生质体体积A→B段的变化说明：在该段时间内水从原生质体渗出，细胞液的浓度____________。
(2)在1 min后，处于2 mol/L蔗糖溶液中细胞的细胞液浓度将_________________，此时，在细胞壁与原生质层之间充满了__________________溶液。
(3)在2 min后，处于2 mol/L乙二醇溶液中细胞的原生质体体积的变化是由于______________逐渐进入细胞内，该物质进入细胞的运输方式是_____________。
22.（附加题）科研小组比较了细胞膜和人工膜（双层磷脂）对多种物质的通透性，结果如下图所示。据图回答下列问题：
（1）构成细胞膜的基本支架是__________；与人工膜相比，细胞膜中还含有_________，这也是细胞膜具有选择透过性的结构基础。
（2）甘油、二氧化碳和氧气通过细胞膜的方式是__________。根据人工膜对这三种分子通透性的差异，说明__________________会影响其通过人工膜的扩散速率。
（3）通过对图示结果分析，有同学认为细胞膜中可能存在协助水分子通过的物质，其依据是___________________。
（4）细胞膜对K+的通透性明显高于Cl-，最可能的原因是___________________________。
第4章 第1节 被动运输（第2课时） 学案答案
基础知识梳理：
半透膜 细胞液 渗透作用 大于 过高 微生物 自由扩散和协助 顺 转运蛋白 载体蛋白和通道蛋白 物质浓度梯度 转运蛋白
自学检测：
1.【答案】B 【详解】质壁分离复原时，细胞由于吸水导致外界环境中的水流进细胞中的液泡，此时水分子需要依次经过细胞壁、细胞膜、细胞质、液泡膜。B正确，ACD错误。
2.【答案】A 【详解】A、洋葱鳞片叶内表皮细胞属于成熟的植物细胞，含有大液泡，细胞结构中具有细胞壁和原生质层，因此可以发生质壁分离，A正确；BCD、哺乳动物的成熟红细胞、人的皮肤上皮细胞、人的骨骼肌细胞没有细胞壁，因此不能发生质壁分离，BCD错误。
3.【答案】D 【详解】A、由图可知，两种溶液浸泡后，原生质体相对体积在120s前均下降，说明细胞均处于失水状态，会发生质壁分离，A正确；B、120s后，由图可见在2 mol·L-1乙二醇溶液中，原生质体相对体积又逐渐增大，出现复原现象，原因是乙二醇分子属于脂溶性物质，可以自由扩散进入细胞，细胞液浓度逐渐变大，细胞开始吸水，发生质壁分离复原现象，B正确；C、因B点时细胞液浓度最大，渗透压最大，所以该植物的细胞吸水能力最强，C正确；D、由B点到D点时段，水分子在细胞两侧是双向运动的，只是进细胞和出细胞的量近乎平衡，所以原生质体的相对体积变化不大，D错误。
4.【答案】C 【详解】A、斐林试剂是甲液（质量浓度为0．1g/mL的NaOH溶液）和乙液（质量浓度为0．05g/mL的CuSO4溶液），双缩脲试剂是A液（质量浓度为0．1g/mL的NaOH溶液）和B液（质量浓度为0．01g/mL的CuSO4溶液），所以如果仅依赖于双缩脲试剂A液、B液和蒸馏水的组合只能鉴定蛋白质，不能鉴定还原糖，A错误。B、叶绿体呈现绿色，不需要染色，B错误；C、科学家做了伞藻的嫁接实验，实验中将甲的伞柄嫁接到乙的假根上，所以证明了伞藻的伞帽由假根决定，不能验证明乙的细胞核是控制着伞藻帽的性状，因为假根内除了细胞核还有其他物质，C正确；D、质壁分离及复原实验中先后用低倍显微镜观察三次，形成自身前后对照，D错误。
5.【答案】A 【详解】A、黑藻叶片薄、叶绿体较大、便于观察，分布广、易取材。A正确；B、用黑藻细胞观察叶绿体时，叶绿体呈绿色，不需要染色。B错误；C、观察叶绿体的正常形态需要保持细胞活性，所用细胞必须为活细胞。C错误；D、由于绿色的叶绿体分布在细胞质基质，使原生质层呈绿色，细胞液呈无色，黑藻可用于观察质壁分离和质壁分离复原实验。D错误。
6.【答案】A 【详解由图可知，该图是一个植物细胞模式图，1是细胞壁，2是细胞膜，3是细胞核，4是液泡膜，5是细胞质，6是细胞壁与细胞膜之间，7是细胞液。A、能观察到质壁分离现象的植物细胞，需具备两个条件，第一，有大型的中央液泡，第二，能区分液泡体积变化，叶肉细胞中叶绿体的存在，能将原生质层所占区域显示出来，A正确；B、图中2、4、5组成了细胞的原生质层，B错误；C、图中细胞的细胞壁与原生质层分离，处于质壁分离状态，但不知道是处于质壁分离的过程中还是处于质壁分离复原的过程中，因此无法判断6与7的浓度大小，C错误；D、水分子从低浓度溶液的一侧向高浓度溶液的一侧扩散，若细胞失水，则蔗糖溶液浓度应高于细胞液浓度，D错误。
7.【答案】A 【详解】A、渗透作用中膜两侧溶液的浓度指的是物质的量浓度，A正确；B、当半透膜两侧溶液浓度相等时，细胞处于动态平衡状态，此时在单位时间内经半透膜出入的水分子数相等，B错误；C、质壁分离现象是植物特有的，动物细胞因为没有细胞壁所以不存在质壁分离现象，C错误；D、成熟植物细胞发生质壁分离的过程中，细胞液浓度逐渐增大，吸水能力逐渐增强，D错误；
8.【答案】A 【详解】利用质壁分离实验估测细胞液的浓度时，需要配置一系列浓度梯度的蔗糖溶液，同时配置和蔗糖溶液种类数相同的临时装片，观察细胞是否分离。细胞处于未分离和开始质壁分离的蔗糖溶液范围，就是细胞液的浓度范围，所以本实验的自变量是制备的系列浓度梯度的检测液。
9.【答案】B 【详解】A、外界蔗糖浓度很高，细胞失水，液泡变小，A错误；B、由于外界溶液浓度大，细胞中的水分外渗，B正确；C、题中不考虑草莓细胞死亡的情况，蔗糖分子不能通过细胞膜进入草莓细胞，C错误；D、细胞壁和原生质层之间充满了蔗糖溶液，D错误；
10.【答案】B 【详解】食盐水中的氯离子和钠离子都没有杀菌的作用，A错；高浓度食盐水中溶液浓度过高，能导致细胞失水，所以利用高浓度的盐水杀菌的原理是通过渗透作用使细菌脱水死亡，B正确；细菌在高浓度的食盐水中由于大量失水而失去活性，C错；熏烘时产生的微粒没有杀菌作用，D错。
11.【答案】A 【详解】自由扩散是指物质通过简单的扩散作用进出细胞，其物质运输方向是从高浓度一侧运输到低浓度一侧，不需要载体蛋白的协助，也不需要消耗细胞代谢释放的能量，A正确。
12.【答案】C 【详解】ABD、氨基酸、Na+、葡萄糖等可能以协助扩散的方式进入细胞，也可能以主动运输的方式进入细胞，但这两种方式都需要载体，ABD错误；C、氧气等气体分子以自由扩散的方式进入细胞，既不需要载体也不需要消耗能量，C正确。
13.【答案】B 【详解】异化扩散（协助扩散）的特点是，顺浓度梯度，需要载体蛋白的协助，图中信息符合此特点，故图示物质进入细胞的方式是异化扩散（协助扩散），B正确。
14.【答案】D 【详解】ABC、人的口腔上皮细胞、蛙的红细胞、皮肤的角质层细胞都属于动物细胞，在清水中，由于外界溶液浓度较低，动物细胞会由于吸水过多而涨破，ABC错误。D、植物细胞因为有细胞壁的支持和保护作用，故浸润在清水中，细胞不会涨破，D正确。
15.【答案】A 【详解】一次施肥过多，会导致外界土壤溶液的浓度大于根细胞液浓度，使根细胞处于失水状态，不能从土壤中吸收水分，从而使作物变得枯萎发黄，A项正确，B、C、D三项均错误。
16.【答案】BCD 【详解】A、载体蛋白只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过，通道蛋白只容许与自身通道的直径和形状相匹配、大小和电荷相适宜的分子或离子通过，故载体蛋白和通道蛋白均具有一定的专一性，A正确；B、甲、乙两种方式为协助扩散，均不需要消耗能量，B错误；C、协助扩散的运输速率受转运蛋白的数量和浓度差影响，C错误；D、甲、乙两种方式运输的动力是浓度差，运输速率与膜两侧物质的浓度梯度在一定范围内成正比，D错误。
17.【答案】C 【详解】A、从盖玻片一侧滴入0.3g/mL的蔗糖溶液后，在盖玻片的另一侧用吸水纸吸引，这样重复几次，细胞就充分浸润在蔗糖溶液中，A正确；B、细胞发生质壁分离是由于细胞液浓度小于外界溶液浓度，在一定范围内浓度差越大，细胞的质壁分离程度越大，其原生质层收缩程度越大，故细胞液浓度的差异可导致原生质层收缩程度不同，B正确；C、由于细胞壁是全透性的，因此图乙细胞中被染成红色的是原生质层与细胞壁之间的部分，C错误；D、质壁分离的细胞复原后，由于细胞壁的存在，水分子进出细胞达到平衡时，细胞液的渗透压可能大于或等于外界溶液的渗透压，故质壁分离复原后，细胞内外渗透压不一定相等，D正确。
18.【答案】BCD 【详解】A、生物膜上的转运蛋白可以分为载体蛋白和通道蛋白两类，A错误；B、载体蛋白只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过，而且每次转运时都会发生自身构象的改变，B正确；C、通道蛋白只容许与自身通道的直径和形状相匹配、大小和电荷相适宜的分子或离子通过，C正确；D、水通过水通道蛋白进出细胞属于协助扩散，不需要和水通道蛋白结合的，D正确。
19.【答案】ABD 【详解】A、在0．3 g/mL的蔗糖溶液中，细胞会渗透失水，液泡逐渐变小，但由于细胞壁收缩性差，细胞体积并未明显变化，A项符合题意；B、在0．3 g/mL的蔗糖溶液中，细胞会渗透失水，因此液泡颜色由浅变深，B项符合题意；C、在0．3 g/mL的蔗糖溶液中，细胞会渗透失水而发生质壁分离，即原生质层与细胞壁逐渐分离，C项不符合题意；D、细胞膜的磷脂双分子层属于亚显微结构，在光学显微镜下观察不到，D项符合题意。
20.【答案】CD 【详解】A、通过分析可知，溶质分子a、b进入细胞的方式都是协助扩散，A正确；B、通过图示可知，溶质分子a进入细胞时，蛋白质1的构象会发生变化，B正确；C、通过图示可知，溶质分子b进入细胞时，溶质分子b不需要与蛋白质2结合，C错误；D、蛋白质1具有选择性，蛋白质2也具有选择性，D错误。
21.【答案】(1)增大（升高） (2)先增大后保持不变 蔗糖溶液 (3)乙二醇溶液 自由扩散
【分析】1、由图可知，某种植物细胞处于乙二醇溶液中，外界溶液浓度高于细胞液浓度，发生质壁分离，原生质体体积变小，细胞液浓度增大；随后乙二醇溶液以自由扩散的方式进入细胞，细胞液浓度增加，细胞吸水，发生质壁分离复原。2、某种植物细胞处于蔗糖溶液中，外界溶液浓度高于细胞液浓度，发生质壁分离，原生质体体积变小；如果蔗糖溶液浓度较大，细胞会失水过多而死亡。
（1）原生质体体积A→B段均下降，说明2mol/L的乙二醇溶液和2mol/L的蔗糖溶液浓度大于植物细胞细胞液浓度，引起细胞失水，即水从原生质体渗出，发生质壁分离，细胞液浓度变大（升高）。
（2）2mol/L的蔗糖溶液的坐标曲线，在1min后，先下降后保持不变，且一直小于初始状态时的体积，说明细胞液浓度先增大后保持不变。此时由于细胞壁是全透性，则在细胞壁与原生质层之间充满了蔗糖溶液。
（3）在2mol/L的乙二醇溶液中的坐标曲线，2min以后的变化为：原生质体体积不断增大，最后恢复原状，说明由于乙二醇溶液通过自由扩散逐渐进入细胞，2min以后，细胞液浓度变大，细胞开始吸水，发生质壁分离复原。
22.【答案】磷脂双分子层 蛋白质 “自由扩散”或“简单扩散” 分子的大小 水分子在细胞膜中的通透性明显大于在人工膜中的通透性 细胞膜中运输K+的转运蛋白数量多于运输Cl 的转运蛋白数量
【分析】根据题意和图示分析可知：图中两种膜对甘油、二氧化碳、氧气三种物质的通透性相同；人工膜对三种离子的通透性相同，并且均处于较低值，而生物膜对三种离子的通透性不同；生物膜对水分子的通透性大于人工膜。
【详解】（1）磷脂双分子层是构成细胞膜的基本支架；蛋白质是生命活动的主要承担者，在细胞的物质运输等过程中具有重要作用，与人工膜相比，细胞膜中还含有蛋白质等成分，这是细胞膜具有选择透过性的基础。
（2）甘油、CO2、O2通过人工膜和通过生物膜的速率相同，说明通过细胞膜的方式是自由扩散；图中甘油、CO2、O2通过速率的差异，也反应了物质的分子大小会影响其通过人工膜的扩散速率。
（3）根据表中的数据分析：H2O在生物膜上的运输速率大约是人工膜上的10倍（水分子在细胞膜中的通透性明显大于在人工膜中的通透性），说明生物膜上有协助水运输的物质（或生物膜上有水通道蛋白协助水运输）。
（4）图中看出，人工膜对三种离子的通透性相同，并且均处于较低值，而在通过生物膜时速率明显提高很多，且细胞膜对K+的通透性明显高于Cl-，原因是细胞膜中运输K+的转运蛋白数量多于运输Cl 的转运蛋白数量。

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