高中生物 第4章 第1節(jié) 被動運輸教案 新人教版必修1

第1節(jié)被動運輸

學(xué)習(xí)目標(biāo)核心素養(yǎng)

1.掌握滲透作用發(fā)生的條件。（重點）1.通過對滲透作用和動植物細胞的吸水和失

2.描述質(zhì)壁分離與復(fù)原的過程。（重點）水的學(xué)習(xí)，養(yǎng)成模型與建模的科學(xué)思維方式。

3.理解植物細胞的失水和吸水在實驗中的應(yīng)2.通過實驗觀察植物細胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原，

用。（難點）提高實驗設(shè)計和實驗結(jié)果分析的能力。

4.舉例說明自由擴散和協(xié)助擴散及其特點。3.通過被動運輸?shù)膶W(xué)習(xí)，形成分析與歸納的科

（重點）學(xué)思維方式。

自主預(yù)習(xí)。拐新知

NINHUYUXtTAZX1ZNHI

一、水進出細胞的原理一一滲透作用

1.滲透作用的概念

水分子（或其他溶劑分子）通過半透膜的擴散,稱為滲透作用o

2.滲透作用具備的兩個條件

（D具有③半透膜。

（2）膜兩側(cè)①②具有濃度差。

3.動物細胞的吸水和失水

（1）動物細胞的細胞膜相當(dāng)于半透膜。

（2）條件及現(xiàn)象

過程條件現(xiàn)象

吸水外界溶液的濃度三細胞質(zhì)的濃度g

失水外界溶液的濃度之細胞質(zhì)的濃度*

平衡外界溶液的濃度三細胞質(zhì)的濃度

4.植物細胞的吸水和失水

(1)成熟植物細胞的結(jié)構(gòu)

細胞里:特性一①全透性，即水分子自由通過;

②伸縮性小

細胞腹

液泡膜原生質(zhì)層:特性一①具有選擇透過性,

相當(dāng)于半透膜;

義加一細胞質(zhì)

②｛中縮隹天一

鯉鯉:液泡內(nèi)的液體

(2)原理和現(xiàn)象

①外界溶液濃度大王細胞液濃度時，發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象。

②外界溶液濃度小王細胞液濃度時，發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原現(xiàn)象。

二、植物細胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原

1.實驗原理

成熟的植物細胞的原生質(zhì)層相當(dāng)于一層半透膜,細胞液具有一定的濃度,能夠滲透失水

和吸水。

2.實驗步驟及現(xiàn)象

制作洋蔥鱗片葉外表皮臨時裝片

口①有一個紫色的中央大液泡

低倍顯微鏡下瞬

②原生質(zhì)層緊貼細胞壁

0.3g/mL——^口——,吸水紙吸引

蔗糖溶液___________

卜臨時裝片)(①中央液泡逐漸變小

低倍顯微鏡觀察一|(紫色蟠)

I②原生質(zhì)層與細胞壁逐豳迪

吸水紙

清水

吸引.

臨時裝片I①中央液泡逐漸變大,紫色變淺

低倍顯微鏡觀察」

②原生質(zhì)層逐漸貼緊細胞壁

3.發(fā)生質(zhì)壁分離的原因

(1)外因：外界溶液濃度大于細胞液濃度。

(2)內(nèi)因：原生質(zhì)層比細胞壁的伸縮性大。

三、自由擴散和協(xié)助擴散

1.被動運輸：物質(zhì)以擴散方式進入細胞,不需要消耗細胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)所釋放的能量的跨

膜運輸方式，包括自由擴散和協(xié)助擴散。

2.自由擴散和協(xié)助擴散

自由擴散（也叫簡單擴散）協(xié)助擴散（也叫易化擴散）

圖示里乙

條件不需要轉(zhuǎn)運蛋白,不消耗能量需要轉(zhuǎn)運蛋白,不消耗能量

運輸方向高濃度一側(cè)f低濃度一側(cè)

舉例和C02葡萄糖、氨基酸的順濃度跨膜運輸

匚方基礎(chǔ)礎(chǔ)診斷斷Q二

1.動物細胞的細胞膜相當(dāng)于半透膜。（）

2.當(dāng)外界溶液與細胞質(zhì)濃度相同時，水分不進不出。（）

3.植物細胞的原生質(zhì)層指去掉細胞壁的部分。（）

4.物質(zhì)跨膜運輸都是順相對含量梯度進行的。（）

5.細胞對于物質(zhì)的輸入和輸出具有選擇性。（）

6.相對分子質(zhì)量小的物質(zhì)或離子都可以通過自由擴散進入細胞內(nèi)。

（）

7.葡萄糖進入紅細胞的過程不需要載體蛋白的協(xié)助。（）

提示：1.V

2.X外界溶液與細胞質(zhì)濃度相等時，水分進出達到平衡。

3.X植物細胞去掉細胞壁叫原生質(zhì)體，原生質(zhì)體包含細胞液。

4.X物質(zhì)運輸可以逆相對含量梯度進行。

5.V

6.X一些離子進入細胞的方式是主動運輸。

7.X葡萄糖進入紅細胞需要載體蛋白的協(xié)助。

合作探究。及重播

N究點］滲透現(xiàn)象及原理分析

［問題探究］

1.根據(jù)材料P62“問題探討”，思考討論下列問題:

漏斗內(nèi)液面升高的原因是什么？漏斗內(nèi)的液面會一直上升嗎？為什么？

提示：單位體積的清水中水分子數(shù)大于蔗糖溶液中的水分子數(shù)，單位時間內(nèi)由清水進入

蔗糖溶液的水分子多于由蔗糖溶液進入清水的水分子。但漏斗內(nèi)的液面不會一直上升。因為

隨著漏斗內(nèi)液面的上升，漏斗內(nèi)液面與燒杯內(nèi)液面差產(chǎn)生的靜水壓會增大，由于靜水壓的作

用，漏斗內(nèi)的水分子向燒杯擴散的速度會加快，當(dāng)水分子由蔗糖溶液向清水?dāng)U散的速度與由

清水向蔗糖溶液擴散的速度相等時，擴散達到平衡狀態(tài)，漏斗內(nèi)的液面不再上升。

2.滲透裝置中，當(dāng)漏斗內(nèi)溶液不再上升時，半透膜兩側(cè)的溶液濃度相同嗎？

提示：不同。滲透作用達到平衡時，水分子通過半透膜的雙向擴散速率相等，漏斗內(nèi)蔗

糖溶液的濃度仍高于燒杯中清水的濃度。

3.如果用紗布代替玻璃紙，漏斗液面還會升高嗎？如果燒杯內(nèi)不是清水，而是同濃度的

蔗糖溶液，漏斗液面還會升高嗎？

提示：不會，因為紗布是全透性的，水分子和蔗糖溶液都能通過。如果燒杯內(nèi)是同濃度

的蔗糖溶液則液面不會升高，因為半透膜兩側(cè)溶液沒有濃度差。

4.根據(jù)以上的探討，思考發(fā)生滲透作用需要具備哪些條件？

提示：半透膜和濃度差。

［歸納總結(jié)］

1.滲透現(xiàn)象的分析

(1)圖示

(2)原理分析

A側(cè)液面上升

(3)分析上圖②可知：zl/7產(chǎn)生的壓強與水和蔗糖溶液產(chǎn)生的滲透壓達到平衡，使半透膜

兩側(cè)水分子的交換速率相等時，液面不再升高。

2.動植物細胞都是滲透系統(tǒng)

與外

界

液

溶

具

濃

度

有

差

動物細胞

3.滲透作用的應(yīng)用

(1)比較不同溶液濃度的大小

漏斗內(nèi)燒杯內(nèi)

溶液濃度M

①若漏斗內(nèi)液面上升，則粉W

現(xiàn)象及結(jié)論②若漏斗內(nèi)液面不變，貝心/=川

③若漏斗內(nèi)液面下降，則水N

(2)判斷細胞質(zhì)濃度或者細胞液濃度

將動植物細胞放在不同濃度的溶液中，觀察細胞的吸水和失水狀態(tài)，可以根據(jù)細胞的形

態(tài)判斷細胞液或細胞質(zhì)濃度的大小。

易錯提醒：有關(guān)滲透現(xiàn)象的兩點提醒

(D兩溶液間的水分子進行雙向運動，實際觀察到的只是水分子雙向運動差異所導(dǎo)致的液

面變化。

(2)當(dāng)液面高度不再變化時，水分子仍進出半透膜，但進出達到平衡。

1.右圖為滲透裝置示意圖，a、b分別為不同濃度的蔗糖溶液。據(jù)圖判斷，下列敘述錯誤

的是()

A.若c為一層紗布，則不會發(fā)生此現(xiàn)象

B.實驗開始時，c兩側(cè)的溶液濃度大小是a>b

C.實驗過程中漏斗管內(nèi)的液面先上升后保持穩(wěn)定

D.當(dāng)漏斗管內(nèi)的液面停止上升時，水分子進出漏斗達到動態(tài)平衡

B［紗布不能作為半透膜，則漏斗內(nèi)的蔗糖會擴散到外界溶液中，濃度差無法維持，液

面不會上升，A項正確；由圖知，b漏斗液面上升，故實驗開始時溶液濃度大小是b>a,B項

錯誤；實驗過程中漏斗管內(nèi)的溶液濃度較大，水分子進入漏斗內(nèi)的多于從漏斗出來的，液面

先上升，達到一定高度后液面不再上升，水分子進出漏斗達到動態(tài)平衡，C、D項正確。］

［深化探究］(1)漏斗管內(nèi)的液面保持穩(wěn)定后，若吸出漏斗中高出燒杯液面的溶液，則達

到平衡時，漏斗中液面上升的高度與原來相比有什么變化？

提示：吸出漏斗中高出燒杯液面的溶液，由于滲透作用液面會繼續(xù)上升，上升的時候?qū)?/p>

漏斗中的溶液稀釋，因此上升的高度會下降。

(2)若向漏斗中滴入清水，漏斗中液面的高度有什么變化？

提示：向漏斗中滴入清水，漏斗內(nèi)溶液的濃度降低，漏斗內(nèi)的液面會降低。

(3)若向燒杯內(nèi)加入適量的清水，漏斗內(nèi)的液面有什么變化？

提示：向燒杯內(nèi)加入清水，燒杯內(nèi)溶液的濃度降低，漏斗內(nèi)液面會上升。

2.圖1表示兩種物質(zhì)擴散的圖解，圖2為甲、乙兩個實驗裝置，則實驗結(jié)果應(yīng)是()

淀粉一

葡萄糖一一?

半透膜

圖1圖2

A.圖2的甲中水柱a將持續(xù)上升

B.圖2的甲中水柱a將先上升后下降

C.圖2的乙中水柱b上升到一定高度后維持不變

D.圖2的乙中水柱b將先上升后下降

D［由于圖甲中的淀粉不能透過半透膜，所以圖甲中的液面高度先上升，達到一定高度

后保持不變；圖乙裝置漏斗中葡萄糖溶液濃度大，導(dǎo)致液面上升，由于葡萄糖分子能夠通過

半透膜，導(dǎo)致半透膜兩側(cè)濃度差降低，所以漏斗中液面又會降低，最后液面平衡。］

究點2植物細胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原實驗

［問題探究］

1.為什么要用紫色洋蔥外表皮作為實驗材料？根尖分生區(qū)細胞會不會出現(xiàn)質(zhì)壁分離？

提示：紫色洋蔥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。根尖分生區(qū)細胞不會發(fā)生質(zhì)壁分離，因為它無大液泡。

2.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表皮細胞的狀態(tài)，以便與處理后的狀態(tài)形成對照。

3.細胞質(zhì)壁分離過程中，細胞液的濃度和細胞的吸水能力有什么變化？質(zhì)壁分離復(fù)原過

程中，兩者又有什么變化？

提示：質(zhì)壁分離過程中，隨著質(zhì)壁分離程度增大，細胞液的濃度增大，植物細胞吸水能

力增強；質(zhì)壁分離復(fù)原過程中，隨著質(zhì)壁分離復(fù)原的進行，細胞液的濃度變小，植物細胞吸

水能力減弱。

4.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，所以洋蔥表皮細胞原生質(zhì)層與細胞壁之間是蔗糖溶液。

5.本實驗選用0.3g/mL的蔗糖溶液作試劑，若濃度過高或過低分別對實驗有何影響？

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，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(fù)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。

6.若用合適濃度的KNO：,溶液進行實驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)細胞質(zhì)壁分離后，沒有滴加清水，出現(xiàn)

了自動質(zhì)壁分離復(fù)原現(xiàn)象。請分析原因是什么？

提不：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N0；后，隨著細

胞液濃度增大，質(zhì)壁分離又會自動復(fù)原。

［歸納總結(jié)］

1.質(zhì)壁分離的原因及表現(xiàn)分析

廠原生質(zhì)層具有選擇透過性

T■內(nèi)因一

(1)原因——原生質(zhì)層比細胞壁的伸縮性大

一外因一外界溶液濃度>細胞液濃度

，宏觀上：植物由堅挺一萎著

(2)表現(xiàn)(液泡(大一小)

，,微觀上:質(zhì)壁分離細胞液顏色(淺一深)

〔原生質(zhì)層與細胞壁分離

2.實驗需要注意的問題

(1)實驗成功的關(guān)鍵之一是實驗材料的選擇。要選取成熟的、活的且液泡帶有一定顏色的

植物組織進行實驗，便于觀察實驗現(xiàn)象。

(2)滴加蔗糖溶液或清水時，應(yīng)在載物臺上操作。

(3)選用的蔗糖溶液濃度要適宜。過低，不足以引起質(zhì)壁分離或質(zhì)壁分離所需時間過長；

過高，可能造成植物細胞失水過多、過快而死亡。

(4)當(dāng)以可吸收的物質(zhì)作溶質(zhì)時(如甘油、尿素、KN03、乙二醇等)，可出現(xiàn)質(zhì)壁分離及自

動復(fù)原現(xiàn)象。

3.質(zhì)壁分離實驗的拓展應(yīng)用

(1)判斷細胞的生活情況：只有活的植物細胞才能發(fā)生質(zhì)壁分離。

(2)防腐殺菌：在高濃度的溶液中，細菌等微生物將因失水過多而死亡，從而有效防止了

食品腐爛變質(zhì)。

(3)比較不同植物細胞的細胞液濃度

鏡檢

不同植同一濃度的

—?發(fā)生質(zhì)壁分離

物細胞蔗糖溶液

所需時間越短，細胞液濃度越小，反之細胞液濃度越大。

(4)測定細胞液濃度范圍

鏡檢

一系列濃度梯

待測細胞+―?細胞液濃度

度的蔗糖溶液

介于未發(fā)生質(zhì)壁分離和剛發(fā)生質(zhì)壁分離的蔗糖溶液濃度之間。

1.紫色洋蔥表皮細胞發(fā)生質(zhì)壁分離后，在顯微鏡下可觀察到（）

C［解此題的關(guān)鍵是觀察圖中細胞核的位置及液泡顏色深淺。紫色洋蔥表皮細胞色素分

布在液泡中，細胞質(zhì)無色；洋蔥表皮細胞的細胞核在細胞質(zhì)中，不在液泡內(nèi)：發(fā)生質(zhì)壁分離

的細胞，液泡紫色變深，故C正確。］

2.將同一成熟植物細胞依次浸入蒸鐲水、0.3mol/L的蔗糖溶液和0.4mol/L的KNOa溶

液中，測得液泡的體積隨時間的變化曲線如圖所示，則曲線A、B、C分別代表細胞所處的溶

液是（）

A.蒸儲水、蔗糖溶液、KN。，溶液

B.KNO：,溶液、蒸儲水、蔗糖溶液

C.蒸儲水、KNOs溶液、蔗糖溶液

D.蔗糖溶液、KNCM容液、蒸鐲水

C［浸入蒸僧水，細胞吸水膨脹，一段時間達到平衡，為A曲線。浸入0.3mol/L的蔗

糖溶液，細胞失水發(fā)生質(zhì)壁分離，細胞體積縮小，一段時間后達到平衡，為C曲線。浸入0.4

mol/L的KN03溶液，開始一段時間細胞失水發(fā)生質(zhì)壁分離，細胞體積縮小，后來由于K+、NO；

離子進入細胞液，導(dǎo)致細胞液濃度增加，重新吸水，發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原，為B曲線。故C正

確。］

4次究點3自由擴散和協(xié)助擴散

［問題探究］

1.試從物質(zhì)運輸動力角度分析，為什么自由擴散和協(xié)助擴散被稱為被動運輸？

提示：自由擴散和協(xié)助擴散的物質(zhì)運輸動力都是物質(zhì)濃度差，即都是順濃度梯度進行的,

不需要消耗能量，所以統(tǒng)稱為被動運輸。

2.葡萄糖穿越細胞膜進入紅細胞的運輸速率存在一個飽和值，請結(jié)合紅細胞吸收葡萄糖

的方式分析，出現(xiàn)飽和值的原因是什么？

提示：紅細胞吸收葡萄糖的方式是協(xié)助擴散，需要載體蛋白協(xié)助，出現(xiàn)飽和值的原因是

受細胞膜上載體的數(shù)量的限制。

3.轉(zhuǎn)運蛋白分為載體蛋白和通道蛋白兩種類型，二者的區(qū)別是什么？

提示：載體蛋白只容許與自身結(jié)合部位相適應(yīng)的分子或離子通過，而且每次轉(zhuǎn)運時都會

發(fā)生自身構(gòu)象的改變；通道蛋白只容許與自身通道的直徑和形狀相適配，大小和電荷相適宜

的分子或離子通過，分子或離子通過通道蛋白時，不需要與通道蛋白相結(jié)合。

［歸納總結(jié)］

1.影響自由擴散和協(xié)助擴散的因素

方

影響因素影響趨勢曲線

式

運

自1/.

輸

由速

膜兩側(cè)物質(zhì)的濃度差與濃度差呈正相關(guān)率

擴

散

0物質(zhì)濃度

運ab

協(xié)輸

①膜兩側(cè)物質(zhì)的濃度當(dāng)轉(zhuǎn)運蛋白達到飽和時，物質(zhì)濃/

助速

差；②膜上轉(zhuǎn)運蛋白的度增加，物質(zhì)的運輸速率也不再率

擴

種類和數(shù)量增加

散

0物質(zhì)濃度

2.水分子進出細胞的方式

(1)通過自由擴散方式進出細胞。

(2)借助于水通道蛋白以協(xié)助擴散方式進出細胞。

易錯提醒：(1)溫度變化會影響分子通過細胞膜的速率。

⑵載體蛋白和通道蛋白的作用機制不同。

1.(2018?北京高考)細胞膜的選擇透過性保證了細胞內(nèi)相對穩(wěn)定的微環(huán)境。下列物質(zhì)中,

以（自由）擴散方式通過細胞膜的是（）

A.Na+B.二氧化碳

C.RNAD.胰島素

B［一般Na+內(nèi)流時屬于協(xié)助擴散，Na,外流時屬于主動運輸，A項錯誤；二氧化碳的運

輸屬于自由擴散，B項正確；RNA不通過細胞膜，C項錯誤；胰島素是通過胞吐的方式被分泌

出細胞的，D項錯誤。］

2.人體組織細胞從組織液中吸收甘油的量主要取決于（）

A.組織液中甘油的濃度

B.細胞膜上甘油載體的數(shù)量

C.細胞呼吸強度

D.細胞膜上載體的種類

A［組織細胞通過自由擴散的方式從組織液中吸收甘油，不需要載體和能量，吸收甘油

的量取決于組織液中甘油的濃度。］

［課堂小結(jié)］

知識網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建核心語句背誦

1.滲透作用發(fā)生的兩個條件：一是半透膜，

二是濃度差。

2.原生質(zhì)層包括細胞膜和液泡膜以及兩層膜

之間的細胞質(zhì)。

3.植物細胞發(fā)生質(zhì)壁分離的原因：

（1）外界溶液濃度大于細胞液濃度。

（2）原生質(zhì)層的伸縮性大于細胞壁的伸縮性。

4.只有活的成熟植物細胞才可發(fā)生質(zhì)壁分離，

動物細胞和根尖分生區(qū)細胞不能發(fā)生質(zhì)壁分

離。

5.被動運輸包括自由擴散和協(xié)助擴散，二者都

是順濃度梯度進行跨膜運輸?shù)摹?/p>

6.自由擴散既不需要轉(zhuǎn)運蛋白，也不需要能

量，水、氣體及脂溶性物質(zhì)以自由擴散方式運

輸。

7.協(xié)助擴散需要轉(zhuǎn)運蛋白，但不需要能量，實

例是紅細胞吸收葡萄糖。

當(dāng)堂達標(biāo)》固理基

DAZGTAZGDAH1AOGUSHUAZGJI

1.瘧原蟲可以寄生在紅細胞內(nèi)，使人患瘧疾，要判斷一個人是否患瘧疾，應(yīng)取血樣放在

什么溶液中制片檢查？（）

A.0.9%的鹽水B.清水

C.濃鹽水D.0.1%葡萄糖溶液

B［瘧原蟲寄生在紅細胞內(nèi)不易檢查，因此要判斷一個人是否患瘧疾，應(yīng)取血樣放在清

水中，使紅細胞吸水漲破，釋放出瘧原蟲，B項正確，A、C、D三項均錯誤。］

2.U形管中裝有兩種不同的溶液R及S,并被一半透膜（X）隔開（如圖a）。與S相比，R

為低滲溶液（濃度較低）。當(dāng)圖a中的U形管達到平衡時（圖b）,U形管兩側(cè)溶液的高度及濃度

分別是怎樣的（注：溶質(zhì)不能透過半透膜）（）

X

圖a圖b

A.甲中右側(cè)較高，兩溶液等滲，即濃度相等

B.乙中右側(cè)較高，且右側(cè)為高滲，即濃度較高

C.丙中左側(cè)較高，且右側(cè)為低滲，即濃度較低

D.丁中兩側(cè)高度相等，且為等滲

B［達到平衡時，高濃度的一側(cè)溶液的濃度仍較高，因為高度差會形成一定的靜水壓。］

3.人體正常紅細胞是呈兩面凹陷的圓餅狀，現(xiàn)將人體的紅細胞分別浸入下列a