被動運輸課件-年高一上學期生物人教版必修1

第2課時探究植物細胞的吸水和失水與被動運輸學有目標——課標要求必明記在平時——核心語句必背1.說明兩種被動運輸方式的異同2.嘗試提出問題，作出假設，對探究活動進行設計3.進行關于植物細胞吸水和失水的實驗設計和操作1.植物細胞發(fā)生質(zhì)壁分離的原因：①外界溶液的濃度大于細胞液濃度；②原生質(zhì)層的伸縮性大于細胞壁2.細胞膜和其他生物膜都是選擇透過性膜，選擇透過性是活細胞的一個重要特征3.被動運輸是物質(zhì)以擴散方式進出細胞，不需要消耗細胞內(nèi)化學反應所釋放的能量，包括自由擴散和協(xié)助擴散【主干知識梳理】一、探究植物細胞吸水和失水1．實驗原理(1)成熟的植物細胞的原生質(zhì)層相當于

。(2)原生質(zhì)層的內(nèi)側

與外界溶液可形成濃度差。2．實驗材料：紫色的洋蔥鱗片葉。3．實驗試劑：質(zhì)量濃度為

的蔗糖溶液，清水。一層半透膜細胞液0.3

g/mL4．實驗流程5．實驗結論(1)當細胞液濃度

外界溶液濃度時，細胞失水，原生質(zhì)層和細胞壁分離，發(fā)生

。(2)發(fā)生質(zhì)壁分離的細胞，當細胞液濃度

外界溶液濃度時，細胞吸水，發(fā)生

。小于質(zhì)壁分離復原大于質(zhì)壁分離二、被動運輸1．概念：物質(zhì)以擴散方式進出細胞，不需要消耗細胞內(nèi)化學反應所釋放的能量，這種物質(zhì)跨膜運輸方式稱為被動運輸。3．影響因素(1)被動運輸?shù)乃俾手苯邮苣?nèi)外物質(zhì)

大小的影響。(2)協(xié)助擴散的速率還與

的數(shù)量有關。2．類型濃度梯度轉運蛋白【教材微點發(fā)掘】1．如圖表示正在進行質(zhì)壁分離的紫色洋蔥細胞(由教材第63頁圖4--2變化而來)，請分析：(1)實驗時一定要選擇紫色洋蔥鱗片葉外表皮細胞嗎？提示：不一定。但紫色洋蔥鱗片葉外表皮細胞的細胞液中含有色素，使液泡呈現(xiàn)紫色，便于觀察。(2)b的大小和顏色如何發(fā)生變化？提示：b逐漸變小，顏色逐漸加深。(3)當停止質(zhì)壁分離時，b與c的濃度

。相等2．物質(zhì)順濃度梯度擴散進出細胞的過程稱為被動運輸，分析教材第66頁圖4--4，回答下列問題：(1)圖中圓點及圓點多少表示什么含義？提示：表示細胞內(nèi)外兩種物質(zhì)及其濃度大小。(2)圖中，物質(zhì)通過簡單的擴散作用進出細胞，叫作

；進出細胞的物質(zhì)借助

(可分為載體蛋白和

兩種類型)的擴散，叫作

。(3)由圖示分析，自由擴散和協(xié)助擴散是順濃度梯度還是逆濃度梯度運輸?shù)?？需要消耗能量嗎？提示：二者都是順濃度梯度進行的，都不需要消耗能量。自由擴散轉運蛋白協(xié)助擴散通道蛋白(4)寫出下列物質(zhì)的跨膜運輸方式①O2和CO2進出肺泡：

。②苯被鼻黏膜細胞吸收：

。③紅細胞吸收血液中的葡萄糖：

。④水分子進出根毛細胞：

。⑤膽固醇進入肝細胞：

。⑥甘油和乙醇被小腸上皮細胞吸收：

。自由擴散自由擴散自由擴散自由擴散協(xié)助擴散自由擴散或協(xié)助擴散

教材問題提示(一)旁欄思考(教材第66頁)因為甘油、乙醇等都是脂溶性物質(zhì)，與磷脂分子有較強的親和力，容易通過磷脂雙分子層出入細胞。(二)拓展應用(教材第67頁)1．可以配制出一系列濃度梯度的蔗糖溶液。將紫色洋蔥鱗片葉外表皮細胞置于配好的各種濃度的蔗糖溶液中，適當時間后用顯微鏡觀察細胞質(zhì)壁分離情況。記錄剛好發(fā)生質(zhì)壁分離的細胞所用的蔗糖溶液濃度，以及剛好尚未發(fā)生質(zhì)壁分離的細胞所用的蔗糖溶液濃度，據(jù)此推算出細胞溶液濃度應介于這兩個濃度之間。2．假設：溫度變化會影響水分子通過半透膜的擴散速率。設計實驗提示：可以借用本節(jié)《問題·探討》中的滲透裝置進行實驗。將該滲透裝置置于不同溫度的環(huán)境中，通過比較不同溫度下漏斗管液面上升速度的快慢，判定溫度是否影響水分的擴散速率。實驗中要注意排除各種無關變量的干擾，如置于不同溫度中的漏斗內(nèi)的蔗糖溶液的量和濃度必須相等，以確保實驗的準確性。新知探究(一)探究植物細胞的吸水和失水【探究·深化】[問題驅動]

如圖是將紫色洋蔥鱗片葉的外表皮細胞先放到0.3g/mL的蔗糖溶液中(甲)，再放到清水中(乙)的實驗過程的圖解。請分析回答下列問題：(1)實驗中共涉及三次顯微鏡觀察，其中第一次觀察的目的是什么？提示：觀察正常洋蔥鱗片葉外表皮細胞的狀態(tài)，以便與處理后的狀態(tài)形成對照。(2)為什么用紫色洋蔥鱗片葉外表皮作為實驗材料？提示：紫色洋蔥鱗片葉外表皮細胞的細胞液中有花青素，使液泡中的細胞液呈紫色，有利于觀察。(3)如果沒有細胞壁，細胞會發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象嗎？提示：不會發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象，只發(fā)生滲透吸水或失水。(4)本實驗選用0.3g/mL的蔗糖溶液作試劑，若濃度過高或過低對實驗有何影響？提示：選用0.3g/mL的蔗糖溶液作試劑，既明顯出現(xiàn)質(zhì)壁分離現(xiàn)象，又不會殺死細胞。若濃度過高，質(zhì)壁分離速度過快，細胞會因失水過多而死亡，不能再進行質(zhì)壁分離復原；若濃度過低，不能引起質(zhì)壁分離或質(zhì)壁分離速度太慢。(5)發(fā)生質(zhì)壁分離的洋蔥表皮細胞的原生質(zhì)層與細胞壁之間是何物質(zhì)？提示：因為細胞壁是全透性的，所以洋蔥表皮細胞的原生質(zhì)層與細胞壁之間是蔗糖溶液。(6)若用合適濃度的KNO3溶液進行該實驗，結果會發(fā)生質(zhì)壁分離與復原嗎？提示：開始外界溶液濃度較大，細胞發(fā)生質(zhì)壁分離；細胞主動吸收K＋和NO后，隨著細胞液濃度增大，質(zhì)壁分離后又會自動復原。[重難點撥]

1．質(zhì)壁分離實驗中的兩組對照組別實驗組實驗情況對照組實驗情況第一組經(jīng)質(zhì)量濃度為0.3g/mL的蔗糖溶液處理后發(fā)生質(zhì)壁分離的洋蔥鱗片葉外表皮細胞自然狀態(tài)下的洋蔥鱗片葉外表皮細胞第二組用清水處理后發(fā)生了質(zhì)壁分離復原的細胞發(fā)生了質(zhì)壁分離的洋蔥鱗片葉外表皮細胞2．質(zhì)壁分離的條件(1)從細胞角度分析①死細胞、動物細胞及未成熟的植物細胞(如根尖分生區(qū)細胞)不發(fā)生質(zhì)壁分離及復原現(xiàn)象。②具有中央大液泡的成熟植物細胞可發(fā)生質(zhì)壁分離及復原現(xiàn)象。(2)從溶液角度分析①在一定濃度的溶液(溶質(zhì)不能透過膜)中只發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象，不能發(fā)生自動復原現(xiàn)象(只有用清水或低滲溶液處理，方可復原)。②在一定濃度的溶液(溶質(zhì)可透過膜)中發(fā)生質(zhì)壁分離后可自動復原，如甘油、尿素、乙二醇、KNO3溶液等。③在高濃度溶液中質(zhì)壁分離現(xiàn)象明顯，但溶液濃度過高時不能發(fā)生質(zhì)壁分離復原，因為溶液濃度過高，細胞會因過度失水而死亡。④鹽酸、酒精、醋酸等溶液能殺死細胞，不適于作質(zhì)壁分離實驗的溶液。【典題·例析】[典例1]如圖為某同學利用紫色洋蔥鱗片葉作為實驗材料，觀察植物細胞質(zhì)壁分離與復原的基本操作步驟。下列相關敘述錯誤的是

(

)A．第二次觀察(d)和第一次觀察(b)形成對照，第三次觀察(f)和第二次觀察(d)形成對照B．該實驗用顯微鏡主要觀察原生質(zhì)層和細胞壁的位置關系、液泡的顏色和大小等C．如果將蔗糖溶液換成濃度適宜的KNO3溶液，則可以省略e過程D．增大蔗糖溶液的濃度，實驗效果會更明顯且不影響細胞的活性[解析]

題圖中共有三次顯微鏡觀察，第二次觀察與第一次觀察形成對照，第三次觀察與第二次觀察形成對照；觀察的指標主要是原生質(zhì)層和細胞壁的位置關系以及液泡的大小和顏色；如果將蔗糖溶液換成適宜濃度的KNO3溶液，由于在細胞失水的同時，不斷以主動運輸?shù)姆绞将@得K＋和NO，導致細胞液濃度升高，當其大于外界溶液濃度時，細胞開始吸水，從而出現(xiàn)質(zhì)壁分離自動復原的現(xiàn)象；如果蔗糖溶液的濃度過高，會導致細胞過度失水而死亡。故選D。[答案]

D[典例2]

(2020·德州期末)將相同的植物根毛區(qū)細胞置于一定濃度的蔗糖溶液或KNO3溶液中后(溶液體積遠大于細胞)，原生質(zhì)體的體積隨時間的變化如圖所示(最終不再變化)。下列分析正確的是

(

)A．①是蔗糖溶液中的變化，②是KNO3溶液中的變化B．原生質(zhì)體最終體積b與溶液初始濃度無關C．若用甘油溶液，原生質(zhì)體的體積變化可與①或②相似D．①曲線中的細胞，a時刻細胞液濃度最大[解析]

由分析可知，①是KNO3溶液中的變化，②是蔗糖溶液中的變化，A錯誤；原生質(zhì)體最終體積b與溶液初始濃度有關，B錯誤；若用甘油溶液，當溶液濃度過高時，原生質(zhì)體的體積變化可能與②相似，當甘油濃度相對較高時原生質(zhì)體的體積變化可能與①相似，C正確；①曲線中的細胞，a時刻之前的拐點時細胞液濃度最大，D錯誤。[答案]

C方法規(guī)律不同外界溶液中植物細胞的變化分析將成熟的植物細胞依次浸于蒸餾水、物質(zhì)的量濃度為0.3mol/L的蔗糖溶液和0.5mol/L的尿素溶液中，原生質(zhì)體(即植物細胞中細胞壁以內(nèi)的部分)的體積隨時間變化如圖，分析如下：(1)A曲線表示細胞在蒸餾水中：細胞略膨脹，但是由于細胞壁的存在，原生質(zhì)體的體積不能無限膨脹。(2)B曲線表示細胞在0.5mol/L的尿素溶液中：細胞先因滲透失水而發(fā)生質(zhì)壁分離，后由于尿素能進入細胞，使得質(zhì)壁分離后的細胞因吸水而自動復原。KNO3、甘油、乙二醇等溶液中也可發(fā)生質(zhì)壁分離后自動復原現(xiàn)象。(3)C曲線表示細胞在0.3mol/L的蔗糖溶液中：蔗糖不能進入細胞，因此質(zhì)壁分離后細胞不能發(fā)生自動復原?！緫谩んw驗】1．將某種植物的成熟細胞放入一定濃度的某物質(zhì)溶液中，

發(fā)現(xiàn)其原生質(zhì)體(即植物細胞中細胞壁以內(nèi)的部分)的體

積變化趨勢如圖所示，下列敘述正確

(

)A．0～4h內(nèi)該物質(zhì)沒有通過細胞膜進入細胞內(nèi)B．0～1h內(nèi)細胞體積與原生質(zhì)體體積的變化量相等C．2～3h內(nèi)該物質(zhì)溶液的滲透壓小于細胞液的滲透壓D．0～1h內(nèi)液泡中液體的滲透壓大于細胞質(zhì)基質(zhì)的滲透壓解析：本題主要考查植物細胞質(zhì)壁分離及其復原。依據(jù)曲線先下降后上升的變化趨勢可知，原生質(zhì)體的體積先減小后增大，即細胞發(fā)生質(zhì)壁分離后自動復原，原因是該物質(zhì)通過細胞膜進入細胞內(nèi)，導致細胞液濃度增加，開始吸水，逐漸發(fā)生質(zhì)壁分離的復原，A錯誤；0～1h內(nèi)，原生質(zhì)體的體積減小，即細胞發(fā)生質(zhì)壁分離，此時原生質(zhì)體和細胞壁都收縮，但原生質(zhì)體收縮得更快，細胞體積與原生質(zhì)體體積的變化量不相等，B錯誤；2～3h內(nèi)，原生質(zhì)體的體積開始增大，即細胞發(fā)生質(zhì)壁分離的復原，該物質(zhì)溶液的滲透壓低于細胞液的滲透壓，C正確；0～1h內(nèi)，細胞失水，發(fā)生質(zhì)壁分離，則液泡中液體的滲透壓小于細胞質(zhì)基質(zhì)的滲透壓，D錯誤。答案：C2．撕取洋蔥外表皮分別放置在一定濃度的蔗糖和KNO3溶液中，細胞失水量的變化情況如圖所示。下列敘述正確的是

(

)A．曲線甲表示KNO3溶液組細胞的液泡體積的變化B．a(chǎn)點時，曲線乙中水分子進出細胞達到動態(tài)平衡狀態(tài)C．b點時，曲線乙中的細胞液滲透壓與實驗初始時相等D．兩條曲線變化趨勢的差異是因甲、乙溶液濃度不同導致解析：由曲線分析可知，曲線乙表示KNO3溶液組細胞的液泡體積的變化，A錯誤；a點是個拐點，a點之前細胞失水，a點之后細胞又吸水，所以a點表示曲線乙中水分子進出細胞達到動態(tài)平衡狀態(tài)，B正確；b點時由于K＋和NO大量進入細胞，細胞液滲透壓應大于實驗初始時的滲透壓，C錯誤；兩條曲線變化趨勢的差異是因為細胞能主動吸收K＋和NO，而不能吸收蔗糖分子，D錯誤。答案：B

新知探究(二)被動運輸?shù)念愋秃吞攸c【探究·深化】[問題驅動]

物質(zhì)順濃度梯度擴散進出細胞的過程稱為被動運輸，結合下圖分析其特點。1．對兩種方式進行比較，完成下表方式轉運方向是否需要轉運蛋白是否消耗能量方式a___濃度→___濃度________

________

方式b、c___濃度→___濃度______

________

低低不需要需要不消耗不消耗(1)方式a中，物質(zhì)通過簡單的擴散作用進出細胞，叫作

。(2)方式b、c中，進出細胞的物質(zhì)借助轉運蛋白(載體蛋白或通道蛋白)的擴散，叫作

。自由擴散協(xié)助擴散2．膜上的兩種轉運蛋白比較名稱轉運對象特點載體蛋白與自身結合部位相適應的___________

每次轉運時都會發(fā)生_________的改變通道蛋白與自身通道的

相適配、

相適宜的分子或離子轉運分子

與通道蛋白結合分子或離子自身構象直徑和形狀大小和電荷不需要[重難點撥]

影響被動運輸?shù)囊蛩?1)圖A表示的運輸方式是自由擴散，轉運速率主要取決于膜兩側物質(zhì)的濃度差。(2)圖B表示的運輸方式可能是協(xié)助擴散，ab段主要受膜兩側濃度差的影響，bc段受到轉運蛋白數(shù)量的限制，運輸速率不能再上升?！镜漕}·例析】[典例1]

比較生物膜和人工膜(雙層磷脂)對多種物質(zhì)的通透性，結果如圖。據(jù)此不能得出的推論是

(

)A．H2O通過生物膜不需要蛋白質(zhì)的協(xié)助B．生物膜對K＋、Na＋、Cl－的通透具有選擇性C．甘油以自由擴散方式通過人工膜D．分子的大小影響其通過人工膜的擴散速率[解析]

從圖中看出，生物膜對水分子的通透性大于人工膜，說明生物膜上存在協(xié)助H2O通過的物質(zhì)，A錯誤；人工膜對K＋、Na＋、Cl－的通透性相同，并且均處于較低值，而生物膜對三種離子的通透性不同，說明生物膜對K＋、Na＋、Cl－的通透具有選擇性，B正確；由曲線可知，甘油運輸不需要載體參與，以自由擴散方式通過人工膜，C正確；圖中人工膜對不同分子的通透性不同，可見分子的大小影響其通過人工膜的擴散速率，D正確。[答案]

A[典例2]如圖表示與自由擴散、協(xié)助擴散有關的圖例或曲線。下列選項中對應正確的是

(

)A．肺泡上皮細胞吸收氧氣——①④B．人的成熟紅細胞吸收葡萄糖——②③C．甘油進出細胞——①③D．肌肉細胞吸收水——②④[解析]

①、②表示兩種跨膜運輸方式，分別是自由擴散、協(xié)助擴散，③、④表示兩種影響因素曲線，分別對應自由擴散、協(xié)助擴散。肺泡上皮細胞吸收氧氣的方式是自由擴散，對應①③，A錯誤；人的成熟紅細胞吸收葡萄糖的過程屬于協(xié)助擴散，對應②④，B錯誤；甘油進出細胞的過程屬于自由擴散，對應①③，C正確；肌肉細胞吸收水的方式是自由擴散和協(xié)助擴散，可對應①②③④，D錯誤。[答案]

C【應用·體驗】1．甲、乙兩種物質(zhì)分別以自由擴散和協(xié)助擴散進入細胞，如果以人工合成的無蛋白磷脂雙分子膜代替細胞膜，并維持其他條件不變，則

(

)A．甲物質(zhì)的運輸被促進

B.乙物質(zhì)的運輸被促進C．甲物質(zhì)的運輸被抑制

D．乙物質(zhì)的運輸被抑制解析：是否需要轉運蛋白是自由擴散與協(xié)助擴散的區(qū)別。由于人工合成的無蛋白磷脂雙分子膜無蛋白質(zhì)，也就沒有轉運蛋白，協(xié)助擴散將受到抑制。故選D。答案：D2．如圖表示一種物質(zhì)的跨膜運輸方式，下列敘述正確的是

(

)A．該膜中載體蛋白也能運輸蔗糖B．碘以該方式進入海帶細胞C．該方式不會出現(xiàn)飽和現(xiàn)象D．該方式發(fā)生在被運輸物質(zhì)從高濃度到低濃度時解析：據(jù)圖可知，葡萄糖進入細胞需要載體蛋白，而不需要能量，故該跨膜運輸方式為協(xié)助擴散，只能從高濃度一側運輸?shù)降蜐舛纫粋龋豢缒み\輸中的載體蛋白具有專一性，運輸葡萄糖的載體蛋白不能運輸蔗糖；碘進入細胞的方式為主動運輸，而不是協(xié)助擴散；由于膜上運輸相應物質(zhì)的轉運蛋白數(shù)量是有限的，故該運輸方式會達到飽和。故選D。答案:D科學探究——植物細胞質(zhì)壁分離實驗的應用

1．判斷成熟植物細胞是活細胞還是死細胞2．測定細胞液濃度范圍

【素養(yǎng)評價】1．(2021·南京高一期末)下列各項不可以通過質(zhì)壁分離實驗加以證明的是

(

)A．成熟植物細胞的死活B．原生質(zhì)層比細胞壁伸縮性大C．成熟的植物細胞能進行滲透吸水D．蛋白質(zhì)、淀