资源简介

4.1被动运输学案
【学习目标】
1.阐明渗透作用的条件及原理。
2.结合探究实验，分析理解细胞吸水和失水的过程及应用。
3.建构被动运输的概念，比较自由扩散和协助扩散的异同点。
【学习重难点】
1．重点：掌握自由扩散和协助扩散的特点和实例。
2．难点：总结关于植物细胞吸水和失水的实验设计和操作。
【预习新知】
水进出细胞的原理
1．动物细胞的吸水和失水
(1)动物细胞的细胞膜相当于半透膜。
(2)条件及现象
过程 条件 现象
吸水 外界溶液的浓度<细胞质的浓度
失水 外界溶液的浓度>细胞质的浓度
平衡 外界溶液的浓度＝细胞质的浓度
2.植物细胞的吸水和失水
(1)成熟植物细胞的结构
(2)植物细胞内的液体环境主要是指液泡里面的细胞液。
(3)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实验假设：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；加入清水后，当细胞液浓度大于外界溶液的浓度时，外界溶液中的水就会透过原生质层进入细胞液，发生质壁分离的复原。
④设计实验方案
自由扩散和协助扩散
自由扩散(也叫简单扩散) 协助扩散(也叫易化扩散)
图示 甲 乙
条件 不需要转运蛋白，不消耗能量 需要转运蛋白，不消耗能量
运输方向 高浓度一侧→低浓度一侧
举例 O2和CO2 葡萄糖、氨基酸的顺浓度跨膜运输
自由扩散和协助扩散
1．影响自由扩散和协助扩散的因素
方式 影响因素 影响趋势 曲线
自由扩散 膜两侧物质的浓度差 与浓度差呈正相关
协助扩散 ①膜两侧物质的浓度差；②膜上转运蛋白的种类和数量 当转运蛋白达到饱和时，物质浓度增加，物质的运输速率也不再增加
2．膜上的两种转运蛋白
名称 转运对象 特点
载体蛋白 与自身结合部位相适应的分子或离子 每次转运时都会发生自身构象的改变
通道蛋白 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 转运分子不需要与通道蛋白结合
【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。
（1）达到渗透平衡时，半透膜两侧的水分子进行的是双向运动（ ）
（2）动物细胞和植物细胞放在蒸馏水中会吸水涨破（ ）
（3）植物细胞壁是全透性的，其作用是保护和支持细胞（ ）
（4）原生质层由细胞壁、细胞膜、液泡膜及所有细胞质组成（ ）
答案：（1）√（2）×（3）√（4）×
【巩固训练】
1.某同学利用洋葱外表皮在硝酸钾溶液中进行“观察植物细胞质壁分离及质壁分离复原现象”实验时，观察到某时期实验结果（如下图）。下列叙述正确的是( )
A.该状态细胞B区域颜色将逐渐变深
B.与实验前相比，该状态细胞吸水能力增强
C.实验过程中，显微镜下可观察到水分子进出细胞
D.质壁分离复原后，细胞液浓度与初始浓度相等
2.在“观察植物细胞的质壁分离和复原”实验中，对紫色洋葱鳞片叶外表皮临时装片进行了三次观察(如下图所示)。下列有关叙述正确的是( )
A.第一次观察时容易看到紫色大液泡和较大的无色细胞质基质区域
B.第二次观察时可以发现细胞质壁分离首先发生在细胞的角隅处
C.吸水纸的主要作用是吸除滴管滴加的多余液体，以免污染镜头
D.为了节约实验时间，通常可以省略第一次显微观察步骤
3.在观察植物细胞的质壁分离和复原实验中，对紫色洋葱鳞片叶外表皮临时装片进行了三次观察。下列有关叙述错误的是( )
A.第一次观察时会看到紫色大液泡几乎充满整个细胞
B.必须要用高倍物镜才能观察到质壁分离的现象
C.本实验可不另设对照组，但不能省略第一次显微观察步骤
D.第二次观察时可以发现液泡的紫色逐渐加深
4.下列与实验相关的叙述，正确的是( )
A.卡尔文用同位素标记法证明了CO2是光合作用的原料
B.利用吸水涨破的方法可以直接从细菌中提取到纯净的细胞膜
C.做植物细胞吸水和失水实验时，不一定要以有颜色的细胞为实验材料
D.成熟植物细胞体积大，便于观察分裂中期细胞内染色体的形态和数目
5.关于“探究植物细胞质壁分离和复原实验”的叙述，正确的是( )
A.在发生质壁分离的过程中，细胞的吸水能力逐渐增强
B.该实验只是观察了质壁分离和复原现象，没有设计对照实验
C.该实验常选择洋葱鳞片叶的内表皮细胞，是因为有紫色中央大液泡
D.质壁分离中的“质”指的是原生质层，是植物细胞的细胞膜和液泡膜。
6.细胞是一个开放的系统，细胞膜不仅是将细胞内外隔开的屏障，也是控制物质进出细胞的门户。下列关于物质进出细胞的叙述，正确的是( )
A.水分子通过自由扩散通过细胞膜的速率远大于协助扩散
B.物质通过载体蛋白运输时不需要与其结合，通过通道蛋白运输时需要与其结合
C.载体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
D.细胞通过主动运输选择吸收所需要的物质、排出代谢废物以维持细胞生命活动的需要
7.渗透作用是水分子或其它溶剂分子通过半透膜的扩散现象。成熟植物细胞能通过渗透作用吸水或失水。下列有关叙述错误的是( )
A.成熟植物细胞的原生质层相当于一层半透膜
B.温度会影响水分子通过成熟植物细胞膜的速率
C.达到渗透平衡时，半透膜两侧的溶液浓度不一定相等
D.成熟植物细胞发生渗透吸水时，水分子不会运出细胞
8.水分子可以通过自由扩散的方式进出细胞，也可以通过水通道蛋白实现快速运输。下列说法错误的是( )
A.跨膜运输时水分子不需要与水通道蛋白结合
B.水分子通过水通道蛋白进入细胞的方式为协助扩散
C.水分子进出细胞更多情况下是通过自由扩散实现的
D.水分子进出细胞的两种方式均不耗能，属于被动运输
9.CO2进出细胞的方式是( )
A. 自由扩散 B. 协助扩散 C. 主动运输 D. 胞吞、胞吐
10.如图是高等动、植物与原生生物细胞避免渗透吸水膨胀的三种机制。下列叙述正确的是( )
A.动物细胞和植物细胞都能发生渗透作用与质壁分离
B.植物细胞发生渗透吸水，以细胞膜充当发生渗透所需的半透膜
C.若将原生生物置于低渗溶液中，其收缩泡的伸缩频率减慢
D.动物细胞为避免渗透吸水膨胀需要细胞膜上转运蛋白质协助
参考答案
1.答案：B
解析：A、图中B区域是原生质层，但由于未知该细胞是正在发生质壁分离还是正在复原，故无法判断B区域的颜色变化，A错误;
B、图示状态的细胞原生质层和细胞壁分离，细胞发生了失水，故与实验前相比，该状态细胞吸水能力增强，B正确;
C、质壁分离过程中，水分子出细胞的速度大于进细胞的速度，且显微镜下无法观察到水分子进出细胞，C错误;
D、质壁分离复原过程中，由于K+和进入细胞，故质壁分离复原后，细胞液浓度大于初始浓度，D错误。
2.答案：B
解析：第一次观察时由于未滴加蔗糖溶液，细胞还没有发生质壁分离，只能看到紫色大液泡，故A错误；第二次观察时滴入少量的蔗糖溶液，细胞开始发生质壁分离，可以发现细胞质壁分离首先发生在细胞的角隅处，故B正确；吸水纸的主要作用是吸引蔗糖溶液从盖玻片的一侧流到另一侧，使全部洋葱鳞片叶浸润在蔗糖溶液中，C错误；第一次显微镜观察是为了获得实验前的现象，以便于和实验中的现象变化作对比，因此不可省略，故D错误。
3.答案：B
解析：
4.答案：C
解析：A、运用纸层析法进行了绿叶中色素的分离实验，A错误；
B、由于酸性条件能促进淀粉的水解，会对实验结果造成干扰，所以探究pH对酶活性的影响实验中，不能选用淀粉酶，B错误；
C、在比较过氧化氢在不同条件下的分解实验中，自变量是不同条件，因变量是过氧化氢的分解速率，C正确；
D、观察洋葱根尖分生区有丝分裂制片流程为解离一漂洗一染色一制片，D错误。
故选：C。
5.答案：A
解析：在逐渐发生质壁分离的过程中,细胞液的浓度增加,细胞液的渗透压升高,细胞的吸水能力逐渐增强,A正确。
6.答案：D
解析：A、水分子更多的是借助细胞膜上的水通道蛋白以协助扩散的方式进出细胞，速率远大于自由扩散，A错误;
B、物质通过载体蛋白运输时需要与其结合，通过通道蛋白运输时不需要与其结合，B错误;
C、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，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，C错误;
D、主动运输普遍存在于动植物和微生物细胞中，通过主动运输选择吸收所需要的物质，排出代谢废物和对细胞有害的物质，从而保证细胞和个体生命活动的需要，D正确。
7.答案：D
解析：A、成熟植物细胞的原生质层由细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质构成，原生质层相当于一层半透膜，A正确;B、温度会改变细胞膜磷脂双分子层的流动性，从而影响水分子通过成熟植物细胞膜的速率，B正确;C、渗透实验中，达到渗透平衡时，水分子进出半透膜的速率相同，半透膜两侧溶液浓度不一定相等，C正确;D、发生渗透吸水时，水分子的扩散是双向的，水主要向浓度低的部位渗透，同时也有少量水分子反方向渗透，D错误。
8.答案：C
解析：AB、水分子可以以协助扩散的方式进入细胞，该过程中主要是借助水通道蛋白进行的，跨膜运输时水分子与水通道蛋白不结合，AB正确;C、水分子进出细胞更多情况下是通过协助扩散实现的，以保证细胞水分代谢的需求，C错误;D、水分子进出细胞的两种方式为自由扩散或协助扩散，均不耗能，属于被动运输，D正确。
9.答案：A
解析：CO2出组织细胞的方式是自由扩散，动力是浓度差，特点是不需要载体和能量。
故选：A。
10.答案：D
解析：动物细胞需要载体蛋白协助将离子转运到细胞外,以减小细胞内的溶液的渗透压,避免渗透膨胀, D正确。

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