资源简介

4.1被动运输学案
【学习目标】
掌握半透膜的特征及其发生渗透作用的条件。
理解细胞在什么条件下会吸水，什么条件下会失水。
理解植物细胞发生质壁分离及复原的条件和所说明的问题。
理解细胞膜和其他生物膜是具有选择透过性的膜。
【学习重难点】
教学重点
1、能够说出探究实验的方法和过程。
2、理解渗透系统
3、举例说出细胞膜是选择透过性膜。
教学难点
1、提出问题，作出假设。
2、理解细胞膜不仅是半透膜，还是选择透过性膜。
3、理解半透膜和选择透过性膜的区别
【预习新知】
水进出细胞的原理
　请仔细阅读教材第62～65页，完成下面的问题。
1．渗透作用的原理
用半透膜封住长颈漏斗的口部。在长颈漏斗内注入蔗糖溶液，然后把漏斗倒置于清水中，使内外液面相平，一段时间后会出现液面上升的现象，这就是渗透现象。结合下图分析渗透现象的发生条件和原理。
(1)发生条件
如果将半透膜换成纱布，渗透现象将不会(会、不会)发生；如果漏斗内也注入清水，渗透现象将不会(会、不会)发生。这说明渗透现象发生需要两个条件：半透膜和膜两侧存在浓度差。
(2)渗透现象的原理
以半透膜为界面，可以看到漏斗内蔗糖溶液中单位体积内的水分子数比清水中单位体积内的水分子数少，所以在单位时间内由清水进入蔗糖溶液的水分子数比由蔗糖溶液进入清水的水分子数多。因此，一段时间后，漏斗管内的液面会升高。
(3)概念：水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散，称为渗透作用。
2．水进出动物红细胞的原理
(1)红细胞内的血红蛋白等有机物不能(能、不能)透过细胞膜，这些有机物相当于“问题探讨”所示装置中的蔗糖物质。
(2)动物细胞没有细胞壁，也没有大液泡，动物细胞的细胞膜相当于半透膜。
(3)①当外界溶液浓度高于细胞质浓度时，细胞失水皱缩。
②当外界溶液浓度低于细胞质浓度时，细胞吸水膨胀，直到涨破。
③当外界溶液浓度相当于(或等于)细胞质浓度时，水分进出平衡，细胞形态基本不变。
由此可见，红细胞吸水或失水取决于红细胞内外浓度的差值。
3．探究植物细胞的吸水和失水
(1)成熟的植物细胞
①植物细胞的细胞膜外面有一层细胞壁。细胞壁是全透性的，伸缩性比较小。
②植物细胞的细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质，称为原生质层。
③植物细胞内的液体环境主要是指液泡里面的细胞液。
(2)植物细胞吸水和失水的实验探究
①探究性实验的一般过程：根据观察到的现象，提出问题→作出假设→设计实验→进行实验→分析结果，得出结论→总结交流→进一步探究。
②假设：原生质层相当于一层半透膜。
③预期结果：由于原生质层相当于一层半透膜，水分子可以自由透过，而蔗糖分子不能透过。因此，在蔗糖溶液中植物细胞的中央液泡会变小，发生质壁分离。
④实验流程及结果
⑤实验结果
⑥结论：实验结果与预期结果相同，说明“原生质层相当于一层半透膜”的假设是成立的。
(3)植物细胞吸水和失水的条件
①当细胞液浓度小于外界溶液浓度时，细胞失水，原生质层和细胞壁分离，发生质壁分离。
②发生质壁分离的细胞，当细胞液浓度大于外界溶液浓度时，细胞吸水，发生质壁分离复原。
4．被动运输及其种类
(1)概念：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。
(2)种类：分为自由扩散和协助扩散两类。
自由扩散和协助扩散
像水分子这样，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。
被动运输又分为自由扩散和协助扩散两类。
自由扩散：物质通过简单的扩散方式进出细胞。
协助扩散：进出细胞的物质需借助细胞膜上的转运蛋白的扩散方式。
转运蛋白的类型
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，而且每次转运时都发生自身构象的改变。
通道蛋白：只容许与自身通道的直径和形状相适配、大小和电荷相适宜的分子或离子通过。
【易错提示】
植物对水分和离子吸收的三点提醒
(1)两个不同的过程：水分子通过细胞膜顺浓度梯度扩散，离子一般逆浓度梯度被吸收。
(2)吸收离子时不一定吸水：在外界溶液浓度较大的情况下，植物吸收离子的同时会失水。
(3)二者联系：无机盐溶解在水中才能被吸收，无机盐的吸收可以增加细胞液浓度，促进对水分的吸收。
【巩固训练】
1.成熟的植物细胞在较高浓度的外界溶液中，会发生质壁分离现象，如图a是发生质壁分离的洋葱鳞片叶外表皮细胞。请回答下列问题：
（1）图a中细胞的质壁分离指的是细胞壁和_____的分离，后者的结构包括_____（填编号）、液泡膜以及二者之间的细胞质。
（2）若将正常的洋葱鳞片叶外表皮细胞置于0．3g/mL的蔗糖溶液中，一段时间后发生的现象是_____；若将其置于1mol/L的KNO3溶液中，发生的现象是_____。
（3）如图b是某同学在观察植物细胞质壁分离与复原实验时拍下的显微照片，此时细胞液浓度与外界溶液浓度的关系是_____。
（4）将形状、大小相同的红心萝卜A和红心萝卜B幼根各5段，分别放在不同浓度的蔗糖溶液（甲~戊）中，一段时间后，取出红心萝卜的幼根称重，结果如图c所示，据图分析：
①红心萝卜A比红心萝卜B的细胞液浓度_____（填“高”或“低”）。
②在甲蔗糖溶液中加入适量的清水，一段时间后红心萝卜A的细胞液浓度会_____（填“升高”或“降低”）。
③甲~戊蔗糖溶液中，浓度最大的是_____。
2.下图①~④是葡萄糖分子进入红细胞的过程示意图,其中A侧表示红细胞外侧,B侧表示红细胞内侧。按葡萄糖分子进入红细胞的顺序排序,正确的是( )
A.①→②→③→④ B.①→③→②→④
C.④→②→③→① D.④→③→②→①
3.如图为U型渗透装置，S1和S2是两种不同的溶质，起始时两侧液面高度相同，只有水和S1能透过半透膜，经过一段时间达到渗透平衡，下列说法错误的是( )
A. 若开始时S1的物质的量浓度大于S2的，平衡时右侧高于左侧
B. 若开始时S1的物质的量浓度小于S2的，平衡时右侧低于左侧
C. 不论开始时S1和S2哪侧物质的量浓度高，平衡时都是右侧低于左侧
D. 达到渗透平衡时水分子依旧移动，且左侧的物质的量浓度大于右侧
4.下列关于自由扩散和协助扩散的说法中，正确的是( )
①都不需要能量
②都不需要载体
③自由扩散只能顺浓度梯度，而协助扩散既可以顺浓度梯度也可以逆浓度梯度
④都是被动运输
⑤离子和一些有机分子如葡萄糖，可以通过协助扩散顺浓度梯度运输
A.①②④ B.①③④ C.①④⑤ D.①②⑤
5.“观察洋葱表皮细胞的质壁分离及质壁分离复原”实验中，用显微镜观察到的结果如图所示。
下列叙述正确的是( )
A.由实验结果推知，甲图细胞是有活性的
B.与甲图细胞相比，乙图细胞的细胞液浓度较低
C.丙图细胞的体积将持续增大，最终胀破
D.若选用根尖分生区细胞为材料，质壁分离现象更明显
参考答案
1.答案：（1）原生质层；2
（2）细胞发生质壁分离；细胞发生质壁分离后又自动复原
（3）细胞液的浓度可能大于、等于或小于外界溶液的浓度
（4）高；降低；乙
解析：（1）图a中细胞的质壁分离指的是细胞壁和原生质层的分离；原生质层包括[2]细胞膜、[4]液泡膜及两者之间的细胞质。
（2）若将正常的洋葱鳞片叶外表皮细胞置于0.3g/mL的蔗糖溶液中，由于外界溶液浓度大于细胞液浓度，细胞因渗透失水会发生质壁分离现象；若将其放入1mol/L的KNO3溶液中，细胞先发生质壁分离，因植物细胞能主动吸收K+和，一段时间后随着细胞液浓度增大，细胞渗透吸水，可看到细胞质壁分离的自动复原。
（3）根据题意和图示分析可知，图b中的细胞可能处于正在发生质壁分离的状态，也可能处于质壁分离平衡的状态，还可能处于质壁分离复原的状态，所以此时细胞液浓度与外界溶液浓度的关系有小于、等于或大于三种可能。
（4）①根据柱状图数据可知，在甲蔗糖溶液中，红心萝卜A的质量没有变化，甲溶液是红心萝卜A细胞液的等渗溶液，而红心萝卜B的质量减小，说明红心萝卜B细胞失水，所以红心萝卜A的细胞液浓度大于红心萝卜B的细胞液浓度。
②在甲蔗糖溶液中加入适量的清水，一段时间后红心萝卜A吸水，其细胞液浓度降低。
③据图可知，红心萝卜A和B在乙蔗糖溶液中质量减少均最多，说明在此蔗糖溶液中两者失水均最多，可推测乙蔗糖溶液的浓度最高。
2.答案：D
解析：图中说明细胞外的葡萄糖分子先与开口朝外的载体蛋白结合，然后载体蛋白开口向内, 将葡萄糖分子释放出来。正确的是④→③→②→①。
3.答案：A
解析：根据题干信息，只有水和S1能透过半透膜，水分子始终可以通过半透膜进行运动。达到渗透平衡时，S1会均匀分布在溶液中，半透膜两侧S1的浓度相同，但S2不能透过半透膜，只能分布在U形管的左侧。故不论开始时S1与S2的浓度关系如何，达到渗透平衡时，U形管左侧的溶液物质的量浓度大于右侧，左侧液面高于右侧液面。A错误，BCD正确。
故选：A。
4.答案：C
解析：①都不需要能量；②自由扩散不需要载体，协助扩散需要载体；③自由扩散和协助扩散都只能顺浓度梯度；④都是被动运输，动力是浓度差；⑤离子和一些有机小分子可以通过协助扩散顺浓度梯度运输，如神经细胞钠离子进入细胞、葡萄糖进入红细胞等。
5.答案：A
解析：本题考查植物细胞质壁分离和复原实验。题图甲中洋葱表皮细胞发生了质壁分离，只有活细胞才能发生质壁分离，A项正确；题图乙中细胞发生质壁分离是细胞失水造成的，细胞失水后细胞液浓度升高，B项错误；由于植物细胞壁的伸缩性有限，题图丙中细胞的体积不会持续增大，更不会胀破，C项错误；根尖分生区细胞没有中央大液泡，不能作为植物细胞质壁分离和复原实验的材料，D项错误。

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