4.1 被动运输（原卷版）.docx

1、4.1 被动运输学习目标课程标准学习目标1、科学探究通过学习实验观察植物细胞的吸水和失水，掌握与植物细胞质壁分离复原实验有关的拓展应用的实验设计的方法，掌握自身对照的应用。2、生命观念通过对细胞膜的结构进行研究，探讨细胞膜的选择透过性，比较自由扩散和协助扩散的概念，理解这两种方式对于细胞的意义。3. 社会责任根据渗透作用发生的条件能够指导农业生产中如何进行合理灌溉、合理施肥，能够解释植物“烧苗”现象。1.阐明细胞膜的选择透过性。2.阐明被动运输的原理和特点。3.能举出被动运输的例子。02教材详解温馨提示：请先预习通读课本（一）基础知识梳理识必备1水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散，称为

2、。如果半透膜两侧存在 ，渗透的方向就是水分子从 的一侧向 的一侧渗透。 2对于水分子来说，细胞壁是 的，即水分子可以自由地通过细胞壁，细胞壁的作用主要是 细胞，伸缩性比较 。 3原生质层包括 以及 ，可把它看做一层 。 4观察质壁分离实验采用 为材料，如 。5成熟的植物细胞的 相当于一层半透膜。当细胞液浓度 外界溶液的浓度时，细胞液中的水分就透过原生质层进入外界溶液中，使细胞壁和原生质层都出现一定程度的收缩。由于 ，当细胞不断失水时， 就会与 逐渐分离开来。 6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 。被动运输又分为 和 两类。 7有些小分子物质

3、，很容易自由地通过细胞膜的 ，如 和 。 、 、 等脂溶性的小分子有机物也较易通过自由扩散进出细胞。像这样，物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式，叫作 ，也叫简单扩散。 8镶嵌在膜上的一些特殊的蛋白质，能够 ，这些蛋白质称为转运蛋白。这种借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式，叫作 ，也叫易化扩散。 9转运蛋白可以分为 蛋白和 蛋白两种类型。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，而且每次转运时都会发生自身 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。分子或离子通过通道蛋白时，不需要与通道蛋白结合。 10自由扩散和协助扩散都是 运输，都

4、耗能，因此属于被动运输。（二）课前聚焦抓重点 1、细胞在什么情况下吸水或失水？ 2、植物细胞的质壁分离与复原现象说明了什么？3、两种被动运输的方式有什么异同？03知识精讲知识点01 水进出细胞的原理1.渗透作用（1）定义：是指水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散（2）发生条件：两溶液之间具有半透膜；两溶液具有有浓度差（3） 渗透的方向：水分子从水的相对含量高的一侧向相对含量低的一侧渗透（4） 渗透作用的实质：单位时间内由清水进入蔗糖溶液中的水分子数多于由蔗糖溶液进入清水中的水分子数，导致蔗糖溶液液面上升（5） 渗透系统中水分子透过半透膜的移动是双向的（6） 组成渗透系统的两种溶液，浓度差越

5、大，最终形成的液面高度差越大2.动物细胞的吸水和失水（1）原理：细胞膜相当于半透膜；细胞质与外界溶液存在浓度差（2）现象分析： 外界溶液浓度细胞液(质)浓度：细胞失水； 外界溶液浓度细胞液(质)浓度：细胞吸水； 外界溶液浓度细胞液(质)浓度：水分进出平衡。3.水分子进出植物细胞（1）细胞壁是全透性的，伸缩性比较小。（2）原生质层是指细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质。（3）水进出细胞主要是指水经过原生质层进出液泡。（4）植物细胞失水时，原生质层就会与细胞壁逐渐分离开来，发生了质壁分离。当细胞液浓度大于外界溶液的浓度时，外界溶液中的水透过原生质层进入细胞液中，整个原生质层会慢慢恢复成原来状态，

6、发生质壁分离的复原。知识点02 探究植物细胞吸水或失水（1）材料：活的成熟的植物细胞，液泡有颜色便于观察，如紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞。黑藻是高等植物细胞，含有大液泡和大而清晰的叶绿体，也能观察到质壁分离及复原现象。 （2）条件：原生质层(由细胞膜、液泡膜及两层膜之间的细胞质组成)具有选择透过性，相当于半透膜； 细胞液与外界溶液有浓度差。 （3）内因：原生质层伸缩性大于细胞壁；原生质层有 选择透过性，细胞壁为全透性。(4)实验现象(低倍镜观察，细胞须保持活性) 初始状态：原生质层紧贴细胞壁。 0.3g/mL 蔗糖溶液处理：细胞失水，发生质壁分离现象，观察到原生质层与细胞壁逐渐分离形成球形小团，液

7、泡体积逐渐变小、颜色变深。原生质层与细胞壁间的间隙中充满了蔗糖溶液。 清水处理：细胞吸水，发生质壁分离复原现象，观察到液泡体积逐渐变大、颜色变浅。（5）实验拓展 若使用 90%的蔗糖溶液(溶质不可跨膜)：细胞会发生质壁分离现象，但不会发生质壁分离复原现象，原因是外界溶液浓度过高，导致细胞失水过多而死亡。若使用 KNO3、葡萄糖、尿素等溶液(溶质可跨膜)： 细胞发生质壁分离后又自动复原。知识点03 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，这种物质跨膜运输方式称为被动运输。2、分类(1)自由扩散概念：物质通过简单的扩散 作用进出细胞的方式，也叫简单

8、扩散。特点：顺浓度梯度扩散；不消耗能量；不需要转运蛋白的协助。实例：O2、CO2、甘油、乙醇、苯等通过自由扩散进出细胞。(2)协助扩散概念：借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式，也叫易化 扩散。特点：顺 浓度梯度扩散；不消耗能量；需要转运蛋白的协助，物质运输速率与转运蛋白的数量有关。实例：血液中葡萄糖进入红细胞；多数水分子进出细胞。转运蛋白分为载体蛋白和通道蛋白两类。载体蛋白每次转动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。3、细胞膜上的转运蛋白具有特异（专一）性：不同物质的转运蛋白不同。不同细胞膜上转运蛋白的种类和数量 不同

9、 。还具有 饱和 性：细胞膜上的转运蛋白数量是有限的，当转运蛋白都已承担相应的运输任务时，细胞吸收该物质的速率不再随膜两侧浓度差的增大而增大。4、同一种物质进出不同细胞的方式不一定（是否）相同。如少数水分子以自由扩散方式进出细胞，更多的水分子借助细胞膜上的水通道蛋白以协助扩散方式进出细胞。04考点突破考法01 水进出细胞的原理 知识点：1渗透作用的过程分析(1)当漏斗管内液面上升到一定程度时，液面不再上升的原因由于烧杯与漏斗中的液体具有浓度差，即具有渗透压差，所以多数水分子进入漏斗，使漏斗中的液面高于烧杯中的液面，液面差为H(如上图所示)；当H产生的压强等于半透膜两侧的渗透压时，半透膜两侧水分

10、子的交换速率相同，漏斗管内液面不再升高。(2)比较不同溶液浓度的大小漏斗内烧杯内溶液浓度MN现象及结论若漏斗内液面上升，则MN；若漏斗内液面不变，则MN；若漏斗内液面下降，则MN2.动物细胞和成熟植物细胞都相当于渗透系统温馨提醒(1)渗透平衡水分子不进出。渗透平衡时水分子进出速率相等，表现为液面不再变化。(2)半透膜选择透过性膜。选择透过性膜具有生物活性，即使是小分子，只要不是细胞选择吸收的，也不能通过；选择透过性膜可以看成是一类功能完善的半透膜。【题型示例1】 某学生在显微镜下观察到紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞质壁分离或复原的过程，如图为该学生画的细胞图像。下列叙述正确的是()A图中1、2、6组

11、成了细胞的原生质层B此状态下，5处的浓度可能大于、小于或等于7处的浓度C图中结构1不具有伸缩性，结构2和4具有伸缩性D水分子进出4的方式不是渗透作用考法02 探究植物细胞的吸水或失水 知识点：1实验原理2实验材料：紫色的洋葱鳞片叶。3实验试剂：质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液，清水。4实验步骤两组对照实验：5实验结论(1)当细胞液的浓度小于外界溶液的浓度时，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，当细胞液的浓度大于外界溶液的浓度时，细胞吸水，发生质壁分离复原。易错提醒(1)实验成功的关键是实验材料的选择，必须选择有大液泡并有颜色的成熟植物细胞，以便于在显微镜

12、下观察。(2)质壁分离后，在细胞壁和细胞膜之间充满的是浓度降低的外界溶液，因为细胞壁是全透性的，且有水分子通过原生质层渗透出来。(3)若用50%的蔗糖溶液做实验，植物细胞能发生质壁分离但不能复原，是因为细胞过度失水而死亡。(4)若用一定浓度的尿素、乙二醇、KNO3、NaCl做实验，会出现质壁分离自动复原现象，因为这些物质会转移到细胞内而引起细胞液浓度升高。【题型示例2】 下图是植物细胞某种生理实验过程的图解，下列说法不正确的是()A农作物施肥后出现“烧苗”现象与图中甲过程相似B2、3、4构成了该细胞的原生质层C细胞在图中乙变化过程中吸水能力逐渐降低D外界的蔗糖分子可进入1和3考法03 自由扩散

13、和协助扩散1转运蛋白的类型分类载体蛋白通道蛋白图示特点只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过；载体蛋白转运物质时，自身构象会发生变化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，不需要与通道蛋白结合举例协助葡萄糖进入红细胞的载体蛋白水通道蛋白、钾离子通道蛋白、钙离子通道蛋白、钠离子通道蛋白2.影响自由扩散和协助扩散的因素易错提醒被动运输渗透作用扩散被动运输和渗透作用都是特殊的扩散，都需跨膜运输，即运输的物质需要穿越生物(半透)膜，而扩散则不一定需要穿过生物膜。【题型示例2】图中表示物质出入细胞的不同方式，下列说法不正确的是()A是自由扩散，

14、影响其物质运输速率的因素只有细胞内外的物质浓度B中载体蛋白与运输的物质结合后，通过自身构象的改变来转运物质C中的物质运输速率与载体蛋白的数量有关，不需要消耗能量D中离子或分子通过通道蛋白时，不需要与通道蛋白结合05归纳总结1渗透作用发生的两个条件：一是具有半透膜，二是存在浓度差。2原生质层包括细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质。3植物细胞发生质壁分离的原因：(1)外界溶液浓度大于细胞液浓度；(2)原生质层的伸缩性大于细胞壁。4只有活的成熟植物细胞才可以发生质壁分离，动物细胞和根尖分生区细胞不发生质壁分离。5成熟植物细胞在一定浓度的KNO3、尿素等溶液中，会发生先质壁分离后质壁分离自动复原的现

15、象6自由扩散既不需要转运蛋白，也不需要能量，气体及脂溶性物质以自由扩散的方式运输。7协助扩散需要转运蛋白，但不需要能量，如红细胞吸收葡萄糖。0601强化提升1已知鱼鳔是一种半透膜。若向鱼鳔内注入适量的20%蔗糖溶液，排出鱼鳔内的空气，扎紧开口，将其浸没在盛有10%蔗糖溶液的烧杯中，下列能正确表示烧杯内蔗糖溶液浓度随时间变化趋势的示意图是()2 下列细胞用于质壁分离实验时，能成功的是()A人的口腔上皮细胞B洋葱根尖分生区细胞C叶的下表皮细胞D用开水煮过的紫色洋葱鳞片叶表皮细胞3直接鉴定洋葱鳞片叶表皮细胞颜色的种类(红、黄或白)及相对深浅，采用显微镜观察表皮细胞法，制作鳞片叶表皮的临时装片，并分别

16、进行下列操作：组别选材操作方法外表皮不用蔗糖溶液处理外表皮在盖玻片一侧滴质量浓度为0.3 g/mL 的蔗糖溶液，用滤纸在另一侧吸取液体，重复23次外表皮在盖玻片一侧滴质量浓度为0.5 g/mL 的蔗糖溶液，用滤纸在另一侧吸取液体，重复23次内表皮在盖玻片一侧滴质量浓度为0.5 g/mL 的蔗糖溶液，用滤纸在另一侧吸取液体，重复23次然后，及时用显微镜观察四组装片细胞的中央液泡颜色和深浅。下列对观察效果优劣的叙述，错误的是()A优于B优于C优于 D优于4为探究植物A能否移植到甲地生长，某生物学研究性学习小组通过实验测定了植物A细胞液的浓度，实验结果如下表所示。为保证植物A移植后能正常生存，甲地土

17、壤溶液的浓度应()浓度/(molL1)0.150.200.250.30质壁分离状态不分离刚分离显著分离显著分离A.0.15 molL1 B0.20 molL1C0.20 molL1 D0.30 molL15.在观察植物细胞的质壁分离和复原的过程中，某同学在视野中看到生活着的洋葱表皮细胞正处于右图所示的状态。a、b表示该部位的溶液浓度，由此可推测()Aab，细胞渗透吸水Bab，渗透系统保持动态平衡Cab，细胞渗透失水D上述三种情况都有可能6某同学将洋葱表皮细胞置于某种溶液M中能发生质壁分离，但不能自动复原，然后将发生质壁分离的洋葱表皮细胞置于清水中依然不能发生质壁分离复原。下列关于该实验的叙述，

18、错误的是()A使用的洋葱表皮细胞不是死细胞B该溶液M的渗透压比洋葱表皮细胞的渗透压高C处理后的洋葱表皮细胞已经死亡D将溶液M稀释，重复该实验，洋葱表皮细胞一定不能自动复原7某研究小组用5种植物材料进行质壁分离实验。在相同的放大倍数下，记录视野中的细胞数目，然后滴加蔗糖溶液，记录从开始滴加蔗糖溶液到发生“初始质壁分离”的平均时间，绘制成下图。下列说法正确的是()A据图分析可知，5种植物材料中，山茶细胞最小B该实验在观察质壁分离现象时，还需要单独设置对照实验C若在发生质壁分离后滴加清水，则5种材料复原时间都不同D5种材料中，红花檀木发生质壁分离的速度最快8水通道蛋白对水有专一性，能使水分子顺浓度梯

19、度进出细胞。下列有关说法错误的是()A水通道蛋白不能协助氨基酸进入细胞B水分子通过水通道蛋白的过程不消耗能量C一种物质可能有多种跨膜运输方式D加入蛋白质抑制剂会提高水通道蛋白跨膜运输水分子的速率9下列关于物质出入细胞方式的叙述，错误的是()A CO2以自由扩散方式通过细胞膜B O2和酒精以扩散的方式进入细胞C膜蛋白不参与物质跨膜运输的被动运输过程D物质通过磷脂双分子层的扩散速率与其脂溶性有关10小蚌兰叶片正面呈绿色，背面呈紫红色，常用作盆栽观赏。某兴趣小组为探究气孔开闭与细胞吸水失水的关系进行了如下实验：配制不同浓度的蔗糖溶液；制作小蚌兰叶片下表皮临时装片；用显微镜观察小蚌兰叶片下表皮细胞质壁

20、分离程度及气孔张开程度；将小蚌兰叶片下表皮临时装片中的清水换成不同浓度的蔗糖溶液；观察并记录实验结果。结果如下表所示(“”表示不能发生，“”表示能发生，“”越多表示程度越大)，分析回答下列问题： 蔗糖浓度/(gmL1)0.200.250.300.350.400.450.500.55质壁分离程度气孔张开程度(1)选用小蚌兰叶片下表皮作实验材料的优点是_，植物细胞原生质层的选择透过性取决于_(结构)和_(结构)。(2)实验步骤的正确操作方法是从盖玻片的一侧_，在另一侧_，重复多次。(3)小蚌兰叶片下表皮细胞的细胞液浓度与浓度在_之间的蔗糖溶液相当。(4)结果表明，细胞_导致气孔关闭。这种现象在自然

21、界中对植物体生存的意义是_。(5)小蚌兰叶片细胞发生质壁分离的过程中，外界蔗糖溶液的浓度_(填“大于”“小于”或“等于”)细胞液的浓度，细胞质基质的浓度_(填“大于”“小于”或“等于”)液泡中细胞液的浓度。11、水通道蛋白位于部分细胞的细胞膜上，能介导水分子跨膜运输，提高水分子的运输效率。如图是猪的红细胞在不同浓度的NaC1溶液中，红细胞体积和初始体积之比的变化曲线（0点对应的浓度为红细胞吸水涨破时的NaCl浓度）。请回答下列问题：（1）在低渗溶液中，红细胞吸水涨破释放内容物后，剩余的部分称为“血影”，则“血影”的主要成分是_。根据图示可知，猪的红细胞在浓度为_mmolL-1的NaCl溶液中能

22、保持正常形态。（2）分析题图，将相同的猪的红细胞甲、乙分别放置在A点和B点对应浓度的NaCl的溶液中，一段时间后，红细胞乙的吸水能力_填（“大于”“小于”或“等于”）红细胞甲，原因是_。（3）将猪的红细胞和肝细胞置于蒸馏水中，发现红细胞吸水涨破所需的时间少于肝细胞，结合以上信息分析，其原因可能是_。12、为获得纯净的细胞膜，以研究其结构与功能，一般选取哺乳动物成熟的红细胞作实验材料。请分析回答下列有关问题：（1）选取哺乳动物成熟的红细胞作实验材料的原因是_。（2）测得的几种生物细胞膜中的化学成分及含量如下表所示，根据表中数据，分析各种生物细胞膜的化学组成的共同点是_，主要区别是_。不同种类细胞

23、膜上蛋白质的含量不同可能与_有关。项目蛋白质（%）脂质（%）糖类（%）变形虫细胞膜54424小鼠肝细胞膜44524人红细胞膜49438（3）细胞膜的主要功能是_；_；_。13、图是紫色洋葱表皮细胞置于0.3g/mL蔗糖溶液中，在显微镜下看到的图，据图回答问题。（1）是_，主要由_和_组成。（2）是_，含有_层磷脂分子。（3）此细胞所处的状态是_，中充满着_。（4）上述状况的细胞与其正常情况比较，所发生的变化是：液泡的体积变_，液泡的颜色变_，细胞液浓度变_，细胞从外界溶液吸收水分的能力（吸水力）变_。15、植物根尖成熟区的主要功能是吸收水分和矿质元素离子。图表示刚施肥后的根尖成熟区表皮细胞在土壤溶液中的状态。请据图回答下列问题。（1）图中根表皮细胞此时所处的生理状态是_。此时，还能吸收水分吗？_。能吸收矿质离子吗？_。（2）现提供0.3g/mL的蔗糖溶液、1moL的硝酸钾溶液、1mol/L的醋酸溶液三种药品（以上溶液的浓度均比一般细胞液浓度大）、紫色洋葱、显微镜。请你选择一种正确的药品及其他必要的仪器用具，设计一个简单的实验，证实你对第（1）题中两个问题的判断。实验步骤：取一干净的载玻片，在中央加入1滴_；撕取紫色洋葱_，平展于液滴中，盖上盖玻片，置于显微镜下观察。实验现象：细胞先出现_，后慢慢_。实验结论：由此证明了细胞吸水和吸收矿质元素离子是两个_的过程。