高中生物人教版(2019)必修一学案 4.1被动运输

第4章细胞的物质输入和输出

第1节被动运输

【教学目标】

1．理解水进出细胞的原理。

2．通过探究植物细胞的吸水和失水，体验科学探究的一般过程，提高动手和设计实验的能力。

3．结合实例掌握自由扩散和协助扩散的异同。

一、水进出细胞的原理

（一）细胞的吸水和失水

1.原理：发生, 必须具备两个条件：

(1)具有：水分子可以通过，而蔗糖等大分子不能通过的膜，如玻璃纸（又叫赛璐玢）

(2)膜两侧溶液具有

2.动物细胞的吸水和失水(以红细胞为例：红细胞膜相当于一层半透膜)

(1)当外界溶液浓度细胞质浓度时，细胞吸水膨胀。

(2)当外界溶液浓度细胞质浓度时，细胞失水皱缩。

(3)当外界溶液浓度细胞质浓度时，水分进出平衡。

3.植物细胞的吸水和失水

(1)在成熟的植物细胞中的液体环境主要指的是里面的细胞液，细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的称为原生质层，它相当于一层。

(2)成熟植物细胞，当细胞液浓度小于外界溶液浓度，则发生现象；当细胞液浓度大于外界溶液浓度时，则。

（二）水进出动物细胞的原理

(1)红细胞内的血红蛋白等有机物(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当外界溶液浓度细胞质浓度时，细胞失水皱缩。

②当外界溶液浓度细胞质浓度时，细胞吸水膨胀，直到涨破。

③当外界溶液浓度细胞质浓度时，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。

（三）实验探究植物细胞吸水和失水

1.成熟的植物细胞

①植物细胞的细胞膜外面有一层。是全透性的，伸缩性比较小。

②植物细胞的细胞膜、以及两层膜之间的，称为。

③植物细胞内的液体环境主要是指里面的细胞液。

2.探究植物细胞的吸水和失水

①探究实验的一般过程：

提出问题→→设计实验→→分析结果，得出结论→

→进一步探究。

②实验原理

成熟的植物细胞的相当于一层半透膜，具有一定的浓度，能够渗透失水和吸水。

③实验过程：

→显微镜观察→实验现象(细胞发生质壁分离和复原)→得出结论。

二、自由扩散和被动运输

1.概念：物质以扩散方式进出细胞，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：分为和两类。

3.列表比较自由扩散和协助扩散

4.载体蛋白：只容许与___________相适应的分子或离子通过，每次转运时都会发生

____________。

5.通道蛋白：只容许与_____________相适配、__________相适宜的分子或离子通过。分子或离子通过通道蛋白时，_________需要与通道蛋白结合。

【课后巩固案】

1.利用反渗透法可以淡化海水。反渗透法是指在半透膜的原水一侧施加适当强度的外界压力，原水透过半透膜时，只允许水透过，其他物质不能透过而被截留在原水一侧半透膜表面的过程。下列相关叙述错误的是( )

A.渗透作用发生的必备条件是有半透膜和膜两侧有浓度差

B.利用反渗透法淡化海水时，施加的外界压力应大于海水渗透压

C.植物的原生质层相当于一种具有选择透过性的半透膜

D.利用反渗透法淡化海水时，所用半透膜上含有多种载体蛋白

2.将生鸡蛋的大头保持壳膜完好去掉蛋壳,小头开个小孔让蛋清和蛋黄流出.向蛋壳内灌入15%的蔗糖溶液,然后放在水槽的清水中并用铅笔标上吃水线.下列分析错误的是( )

A.壳膜相当于渗透装置中的半透膜

B.半小时后吃水线低于水槽的初始水面是清水渗入蛋壳所致

C.若将清水换为15%的 NaCl 溶液,则蛋壳先上浮后下沉

D.若将正常的线粒体放入清水中,则线粒体内膜先涨破

3.下列有关细胞吸水和失水的叙述，正确的是( )

A.可以用口腔上皮细胞来观察质壁分离

B.当外界溶液的浓度比细胞内的浓度低时，哺乳动物的红细胞失水皱缩

C.当外界溶液的浓度比细胞液的浓度低时，洋葱鳞片叶的表皮细胞吸水涨破

D.细胞吸水和失水是水分子顺相对含量的梯度跨膜运输的过程

4.以紫色洋葱鳞片叶外表皮为材料进行细胞质壁分离和复原的实验，如图所示，原生质体长度和细胞长度分别用X和Y表示，在处理时间相同的前提下( )

A.同一细胞用不同浓度蔗糖溶液处理，X/Y值越小，则紫色越浅

B.不同细胞用相同浓度蔗糖溶液处理，X/Y值越大，则细胞的正常细胞液浓度越高

C.不同细胞用相同浓度蔗糖溶液处理，X/Y值越小，则越易复原

D.同一细胞用不同浓度蔗糖溶液处理，X/Y值越大，则所用蔗糖溶液浓度越高

5.在“观察植物细胞的质壁分离和复原”实验中,对紫色洋葱鱗片叶外表皮临时装片进行了三次观察(如图所示)。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

6.某农作物细胞间隙的浓度为a，细胞液的浓度为b，细胞质基质的浓度为c，在对农作物施肥过多造成“烧苗”过程中，三者之间的关系是( )

A.a>b>c

B.b>c>a

C.a>c>b

D.b>a>c

7.物质X通过质膜从浓度高的一侧转运到浓度低的一侧，须载体蛋白参与且不消耗能量。这种转运方式属于( )

A.易化扩散

B.主动转运

C.扩散

D.渗透

8.细胞膜的选择透过性保证了细胞内相对稳定的微环境。下列物质中，以（自由）扩散方式通过细胞膜的是( )

A.+

Na B.二氧化碳 C.RNA D.胰岛素

9.将刚萎蔫的菜叶放入清水中，菜叶细胞含水量能够得到恢复的主要原因是( )

A.自由扩散和协助扩散

B.主动运输和胞吞

C.自由扩散和主动运输

D.协助扩散和主动运输

10.下图1表示渗透作用装置，一段时间后液面上升的高度为h，其中半透膜为膀胱膜，装置溶液A、a起始浓度分别用MA、Ma表示；图2表示一个洋葱鳞片叶表皮细胞放入蔗糖溶液后发生质壁分离过程图。请根据图回答问题：

(1)图1中，如果A、a均为蔗糖溶液，且开始时Ma＞MA ，则达到平衡后，

Ma________MA(填“大于”、“等于”或“小于”)。

(2)图2中，如果B、b分别表示蔗糖溶液和细胞液，且起始浓度分别为MB、Mb ，则达到平衡后MB________Mb(填“大于”、“等于”或“小于”)。

(3)图1中的半透膜相当于植物细胞的________，由图2中________(填数字)组成。图2过程中液泡的吸水能力如何变化？________。

(4)原生质层能主动转运有关物质而半透膜不能。为探究两种膜的特性，某兴趣小组做了以下实验。

实验材料：紫色洋葱。

实验器具：如图1所示的渗透装置(不含溶液)、光学显微镜、载玻片、盖玻片、镊子、刀片、吸水纸、擦镜纸、滴管、记号笔等。

实验试剂：蒸馏水、0.3g/mL的蔗糖溶液和与其等渗的KNO3溶液。

部分实验步骤和结果如下：

① 选两套渗透装置，标上代号X和Y。在两个烧杯里均加入一定量的蒸馏水，分别在装

置X和Y的漏斗内加入适量的蔗糖溶液和KNO3溶液，均调节漏斗内外液面高度一致。渗透平衡时出现液面差的装置是________(填代号)。

② 选两片洁净的载玻片，标号，在载玻片中央分别滴加蒸馏水，制作洋葱鳞片叶外表皮临时装片并分别观察装片中细胞的初始状态。

③ 观察临时装片中浸润在所提供的蔗糖溶液和KNO3溶液中的洋葱鳞片叶外表皮细胞发生的变化，两者都能出现的现象是________。

④上述实验中最能体现两种膜功能差异的实验现象是________。

答案以及解析

1.答案：D

解析：渗透作用发生的必备条件是有半透膜和膜两侧有浓度差，半透膜是物理性膜，其上不含载体蛋白，A正确，D错误；利用反渗透法淡化海水时，水分子从海水中渗出，故施加的外界压力应大于海水渗透压，B正确；植物的原生质层由细胞膜、液泡膜及二者之间的细胞质组成，相当于一种具有选择透过性的半透膜，C正确。

2.答案：D

解析：

3.答案：D

解析：口腔上皮细胞没有细胞壁，不能发生质壁分离，A错误；当外界溶液的浓度比细胞内的浓度低时，哺乳动物的红细胞可能会因持续吸水而涨破，B错误；植物细胞有细胞壁的保护，不会吸水涨破，C错误；水分子进出细胞取决于细胞内外溶液的浓度差，当外界溶液浓度高于细胞液的浓度时，细胞失水，当外界溶液浓度低于细胞液的浓度时，细胞吸水，细胞吸水和失水都是水分子顺相对含量的梯度跨膜运输的过程，D正确。

4.答案：B

解析：同一细胞用不同浓度蔗糖溶液处理，X/Y值越小，说明细胞失水越多，则紫色越深，A错误；不同细胞用相同浓度蔗糖溶液处理，X/Y值越大，说明细胞失水越少，则细胞的正常细胞液浓度越高，B正确；不同细胞用相同浓度蔗糖溶液处理，X/Y值越小，说明细胞失水越多，则越不易复原，C错误；同一细胞用不同浓度蔗糖溶液处理，X/Y值越大，说明细胞失水越少，则所用蔗糖溶液浓度越低，D错误。

5.答案：B

解析：第一次观察时容易看到紫色大液泡几乎充满整个细胞结构,无色细胞质基质区域几乎没有，A错误；吸水纸的作用是引流,使细胞快速浸润在蔗糖溶液或清水中发生质壁分离或复原,C错误；本实验是以质壁分离前后变化作为自身对照，不能省略第一次显微观察步骤，D错误。

6.答案：C

解析：

7.答案：A

解析：物质由高浓度一侧转运到低浓度一侧，需要载体蛋白参与但不耗能，说明该物质的转运方式是被动转运中的易化扩散，A正确。

8.答案：B

解析：物质通过简单的扩散作用进出细胞，叫作自由扩散。自由扩散不需要载体蛋白、不消耗ATP，能以自由扩散方式通过细胞膜的物质有水、气体、脂溶性物质等，B项符合题

Na通过细胞膜的方式有协助扩散和主动运输，A项不符合题意；RNA是生物大分意；+

子，一般不能以自由扩散的方式通过细胞膜，C项不符合题意；胰岛素是蛋白质，以胞吐的方式运出细胞，D项不符合题意。

9.答案：A

解析：水分的运输方式是自由扩散和协助扩散，运输动力是浓度差，不需要载体和能量。因此，将刚萎蔫的菜叶放入清水中，水分通过自由扩散进入细胞，同时水分子可以通过细胞膜上的通道蛋白进入细胞内，使菜叶细胞中的水分能够得到恢复。

故选：A。

10.答案：(1)大于; (2)等于; (3)原生质层; 1、3、5; 逐渐增大，最后不再变化;

(4)X;质壁分离;KNO3溶液中的细胞质壁分离后会自动复原;

解析：(1)如果都是蔗糖溶液,蔗糖分子不能透过半透膜,因为有大气压强的存在,漏斗内的液面不能无限上升,故仍然是M a>M A。

(2)细胞不再进行吸水和失水时即渗透平衡时,细胞液浓度和外界溶液浓度是相等的。图2中,如果B、b分别表示蔗糖溶液和细胞液,且起始浓度分别为M B、M b,则达到平衡后M B等于M b。

(3)图2中1细胞膜、3液泡膜及二者之间的5细胞质构成了原生质层,也是相当于一层半透膜。图2过程中细胞失水,液泡浓度逐渐增大,液泡的吸水能力逐渐变大,最后不再变化。(4)根据实验目的,实验步骤及实验现象如下:①蔗糖分子不能通过半透膜,而KNO3能够通过半透膜,渗透平衡时装置X能出现液面差,装置Y不能出现液面差。②观察洋葱鳞片叶表皮细胞发生质壁分离和复原现象,选洁净的载玻片分别编号,在载玻片中央分别滴加蒸馏水,制作临时装片后观察洋葱表皮细胞的初始状态。③观察临时装片中浸润在所提供的蔗糖溶液和

KNO3溶液中的洋葱鳞片叶外表皮细胞发生的变化,两者都能出现的现象是质壁分离。④蔗糖分子不能透过原生质层,蔗糖溶液中的细胞质壁分离后不会自动复原,KNO3能被细胞吸收,导致细胞液和外界溶液的浓度差被消除,从而发生质壁分离自动复原的现象。