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4.1 被动运输学案
【学习目标】
1．举例说出细胞膜是选择透过性膜。
2．掌握水进出细胞的原理。
3．总结关于植物细胞吸水和失水的实验设计和操作。
4．掌握自由扩散和协助扩散的特点和实例
【学习重难点】
1．举例说出细胞膜是选择透过性膜；
2．植物细胞质壁分离及复原实验和应用。
【预习新知】
（一）水进出细胞的原理
1．渗透作用
(1)含义：水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散。
(2)方向：从水相对含量高的一侧向相对含量低的一侧渗透。
2．水进出动物细胞(以哺乳动物红细胞为例)
(1)动物细胞所形成的“渗透装置”
①半透膜：细胞膜。
②浓度差：细胞质与外界溶液之间的浓度差。
(2)现象
①当外界溶液浓度大于细胞质的浓度时，细胞失水。
②当外界溶液浓度等于细胞质的浓度时，水分子进出平衡。
③当外界溶液浓度小于细胞质的浓度时，细胞吸水。
3．水进出植物细胞(以成熟植物细胞为例)
植物细胞所形成的“渗透装置”
(1)半透膜(原生质层)：细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质。
(2)浓度差：细胞液与外界溶液之间的浓度差。
（二）自由扩散和协助扩散
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。
2．类型
比较项目 自由扩散(也叫简单扩散) 协助扩散(也叫易化扩散)
定义 物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式 借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式
运输方向 顺浓度梯度 顺浓度梯度
是否需要转运蛋白 不需要 需要
是否消耗能量 不消耗 不消耗
举例 ①气体：O2、CO2、NH3等 ②甘油、乙醇、苯等脂溶性的小分子有机物 ③少部分水 ①离子和一些小分子有机物，如葡萄糖进入红细胞 ②大部分水
图例
3.影响因素
(1)膜内外物质浓度梯度的大小。
(2)某些物质的运输速率还与转运蛋白的数量有关。
(3)温度变化会影响物质运输速率。
【巩固训练】
1.在保持细胞存活的条件下，蔗糖溶液浓度与萝卜条质量变化的关系如图。若将处于b浓度溶液中的萝卜条移入a浓度溶液中，则该萝卜条细胞的状态及细胞液浓度将( )
A.吸水、保持不变
B.吸水、逐渐减小
C.失水、逐渐增大
D.失水、先增后减小
2.长郡中学高三生物兴趣小组为了检测紫色洋葱鳞片叶内表皮细胞的细胞液浓度，先配制了一系列浓度梯度的蔗糖溶液，然后按照浓度梯度从小到大依次进行质壁分离的观察实验。下列关于该实验的叙述，错误的是( )
A.每个蔗糖浓度对应的观察实验都是一个自身对照实验
B.配制蔗糖溶液时，浓度范围可以任意设置，但梯度一定要小
C.当洋葱内表皮细胞在某一蔗糖浓度下发生了质壁分离，剩余观察实验无需再做
D.若将实验材料换成外表皮细胞，则视野的亮度应相对调亮
3.膜转运蛋白是细胞膜上协助物质出入细胞的蛋白质。一般可将其分为“通道蛋白”和“载体蛋白”两大类。下列关于这两类膜转运蛋白的叙述，正确的是( )
A.通道蛋白运输物质没有特异性，载体蛋白有特异性
B.分子或离子通过通道蛋白时，不需要和通道蛋白结合
C.水环境中的K＋能借助通道蛋白顺浓度梯度运入轮藻细胞
D.水分子通过载体蛋白进行跨膜运输的方式为协助扩散
4.将a、b、c三组红细胞分别置于不同浓度的氯化钠溶液中进行实验,浸泡一段时间后其细胞形态如下图所示。下列叙述错误的是( )
A.图中所示细胞内液的渗透压,a组的比b组的高
B.浸泡过程中a组细胞失水量小于c组细胞失水量
C.若向a组烧杯中加入少量葡萄糖,则其细胞可能会皱缩后恢复原状
D.上述实验中引起细胞形态的改变而消耗ATP的数量比较:c>b>a
5.如图为常见的两套渗透装置，图中S1为0.3 mol·L-1的蔗糖溶液、S2为蒸馏水、S3为0.3 mol·L-1的葡萄糖溶液；已知葡萄糖能通过半透膜，但蔗糖不能通过半透膜；两装置半透膜面积相同，初始时液面高度一致，A装置一段时间后再加入蔗糖酶。下列有关叙述错误的是( )
A.实验刚刚开始时，装置A和装置B中水分子从S2侧进入另一侧的速度一样
B.装置B的现象是S3溶液液面先上升后下降，最终S3和S2溶液液面持平
C.漏斗中液面先上升，加酶后继续上升，然后开始下降
D.若不加入酶，装置A、B达到渗透平衡时，S1溶液浓度小于S3溶液浓度
6.图表示某渗透装置，其中S1溶液和S2溶液为两种不同浓度的淀粉溶液，初始时，两液面持平；当渗透平衡时，两液面差为△h。下列分析错误的是( )
A.渗透平衡时，淀粉和水分子都不会通过半透膜
B.渗透平衡时，两溶液的浓度大小关系为S1>S2
C.若向烧杯内加适量清水，则渗透平衡时，△h将变大
D.若向漏斗内加适量清水，则渗透平衡时，△h将变小
7.图中甲、丙表示正常的洋葱鳞片叶外表皮细胞与洋葱根尖分生区细胞,乙、丁表示在一定浓度的蔗糖溶液中一段时间后两种细胞的状态。根据图中信息判断,下列相关叙述正确的是( )
A.出现图中乙、丁现象的细胞中一定具有大液泡
B.图乙中原生质层部分随着细胞的失水紫色逐渐加深
C.图丁细胞中细胞质的浓度一定大于蔗糖溶液的浓度
D.图中乙、丁细胞的细胞壁和细胞膜之间充满的是蔗糖溶液
8.某同学用紫色洋葱鳞片叶外表皮为材料进行实验，探究蔗糖溶液处理外表皮后，外表皮细胞原生质体和液泡的体积变化。下列叙述正确的是( )
A.该实验可借助光学显微镜观察到液泡颜色加深
B.洋葱鳞片叶外表皮的原生质体相当于一层半透膜
C.蔗糖溶液浓度越高，处理后的植物细胞吸水能力就越强
D.该图示纵坐标可以改为细胞体积与原生质体体积比值
9.以下三个细胞来自同一种植物体内，其细胞液浓度相同，将其放在不同浓度的蔗糖溶液中，结果如下图，则三个细胞所在蔗糖溶液的浓度关系是( )
A.①>②>③ B.②>①>③ C.③>①>② D.③>②>①
10.图表示用洋葱鳞茎叶内表皮细胞、红色色素(水溶性大分子物质)、适宜浓度的蔗糖溶液、清水等做质壁分离及复原实验时，依据视野中观察到的一个细胞所画的模式图。下列叙述正确的是( )
A.④处的颜色先变深，然后随质壁分离复原而恢复原状
B.该细胞可能正发生质壁分离，也可能正在质壁分离复原
C.②和③及其之间的细胞液构成原生质层，具有选择透过性
D.质壁分离复原以后，细胞吸水膨胀导致①会明显变薄
参考答案
1.答案：B
解析：在a浓度溶液中的萝卜条，质量不变，说明蔗糖溶液浓度与细胞液浓度相等；在b浓度溶液中的萝卜条，质量减小，说明蔗糖溶液浓度大于细胞液浓度，细胞失水。因此，将处于b浓度溶液中的萝卜条移入a浓度溶液中，则该萝卜条吸水，导致同时导致细胞液浓度逐渐变小，ACD错误，B正确。
2.答案：B
解析：A、每个蔗糖浓度对应的观察实验中，蔗糖溶液处理前后的观察可以构成一个自身对照实验，A正确；
B、配制蔗糖溶液时，浓度范围不能任意设置，浓度范围太低时，紫色洋葱鳞片叶内表皮细胞可能不发生质壁分离，浓度范围太高时，紫色洋葱鳞片叶内表皮细胞都发生质壁分离，B错误；
C、该实验的目的是检测紫色洋葱鳞片叶内表皮细胞的细胞液浓度，按照蔗糖浓度梯度从小到大的顺序做实验，当某一蔗糖浓度下发生了质壁分离，说明紫色洋葱鳞片叶内表皮细胞的细胞液浓度低于该蔗糖浓度，因此剩余观察实验无需再做，C正确；
D、实验材料换成外表皮时，视野的亮度应相对调亮，观察的现象就更明显，D正确。
故选B。
3.答案：B
解析：A、通道蛋白和载体蛋白都属于转运蛋白，对于物质的运输都具有特异性，A错误；
B、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，分子或离子通过通道蛋白时，不需要和通道蛋白结合，B正确；
C、轮藻吸收K+的方式为主动运输，该过程是逆浓度梯度进行的，C错误；
D、水分子通过通道蛋白进行跨膜运输，其方式为协助扩散，不会通过载体蛋白运输水分子，D错误。
故选B。
4.答案：D
解析：本题考查物质出入细胞的方式,意在考查考生分析图形获取信息、理解判断的能力:根据图中信息,a组细胞基本可以维持原状.b组细胞吸水膨胀,c组细胞皱缩.细胞失水较多;与a组相比,b组细胞吸水.细胞内液渗透压较低;向a组烧杯中加入少许葡萄糖后,刚开始外界溶液渗透压大于细胞内液渗透压.细胞失水皱缩,后来葡萄糖通过协助扩散方式进入细胞内,造成细胞内液渗透压大于外界溶液,细胞吸水恢复原状;细胞形态的改变是细胞通过自由扩散方式失水或吸水造成的,不消耗ATP。
5.答案：D
解析：本题考查渗透作用。根据题意可知，实验刚开始时S1与S3溶液的浓度相同，因此水分子从S2侧进入另一侧的速度一样，A正确；刚开始，由于装置B中S3溶液浓度大于S2，故S3侧液面先上升，由于S3中的葡萄糖能够通过半透膜进入S2中，故S3液面会下降，最终S3和S2液面持平，B正确；实验起始时，由于装置A中的S1溶液浓度大于S2，故漏斗中的液面会上升，加酶后，酶能催化蔗糖水解为葡萄糖和果糖，使S1溶液浓度增大，漏斗中液面继续上升，由于葡萄糖能够通过半透膜进入S2，使S1与S2溶液浓度差减小，漏斗中的液面会下降，C正确；若不加酶，装置A达到渗透平衡时S1溶液浓度大于S2，装置B中葡萄糖能通过半透膜，最后两侧的葡萄糖溶液浓度相等，所以最后漏斗中蔗糖溶液浓度大于U型管两侧的葡萄糖溶液浓度，即S1溶液浓度大于S3溶液浓度，D错误。
6.答案：A
解析：当从烧杯进入漏斗和从漏斗进入烧杯的水分子数相等时，达到渗透平衡，此时水分子仍会通过半透膜。
7.答案：D
解析：图丁是分生区细胞,细胞中没有液泡,但也会在蔗糖溶液中失水,A错误;图乙中具有紫色的是液泡内的颜色.原生质层没有颜色,B错误;不能确定图丁细胞在吸水还是失水,因此不能确定细胞内外浓度的大小,C错误;由于细胞壁具有全透性,因此细胞外的蔗糖溶液可进入细胞壁和细胞膜之间,D正确。
8.答案：A
解析：液泡可以在光学显微镜下观察到，故该实验可借助光学显微镜观察到液泡颜色加深，A正确；洋葱鳞片叶外表皮的原生质层相当于一层半透膜，B错误；当蔗糖溶液浓度升高到一定程度时，细胞会因失水过度而死亡，C错误；该实验的目的是探究蔗糖溶液处理外表皮后，外表皮细胞原生质体和液泡的体积变化，故图示纵坐标不可以改为细胞体积与原生质体体积比值，不能体现液泡体积的变化，D错误。
9.答案：C
解析：如果①②③三图是同种细胞置于不同浓度蔗糖溶液中，质壁分离的现象越明显，说明外界溶液浓度越高，则三种蔗糖溶液浓度关系是③①②。
10.答案：B
解析：洋葱鳞茎叶内表皮细胞液泡中没有色素,A项错误;图中细胞处于质壁分离的状态,但该细胞可能正发生质壁分离，也可能正在质壁分离复原,B项正确；②和③及其之间的细胞质构成原生质层,细胞液是指液泡内的液体,C项错误;质壁分离复原以后，细胞会吸水膨胀，但细胞壁的伸缩性有限，不会明显变薄,D项错误。

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