被动运输课件-年高一上学期生物人教版必修1

第2课时探究植物细胞的吸水和失水与被动运输学有目标——课标要求必明记在平时——核心语句必背1.说明两种被动运输方式的异同2.尝试提出问题，作出假设，对探究活动进行设计3.进行关于植物细胞吸水和失水的实验设计和操作1.植物细胞发生质壁分离的原因：①外界溶液的浓度大于细胞液浓度；②原生质层的伸缩性大于细胞壁2.细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜，选择透过性是活细胞的一个重要特征3.被动运输是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，包括自由扩散和协助扩散【主干知识梳理】一、探究植物细胞吸水和失水1．实验原理(1)成熟的植物细胞的原生质层相当于

。(2)原生质层的内侧

与外界溶液可形成浓度差。2．实验材料：紫色的洋葱鳞片叶。3．实验试剂：质量浓度为

的蔗糖溶液，清水。一层半透膜细胞液0.3

g/mL4．实验流程5．实验结论(1)当细胞液浓度

外界溶液浓度时，细胞失水，原生质层和细胞壁分离，发生

。(2)发生质壁分离的细胞，当细胞液浓度

外界溶液浓度时，细胞吸水，发生

。小于质壁分离复原大于质壁分离二、被动运输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。3．影响因素(1)被动运输的速率直接受膜内外物质

大小的影响。(2)协助扩散的速率还与

的数量有关。2．类型浓度梯度转运蛋白【教材微点发掘】1．如图表示正在进行质壁分离的紫色洋葱细胞(由教材第63页图4­-2变化而来)，请分析：(1)实验时一定要选择紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞吗？提示：不一定。但紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液中含有色素，使液泡呈现紫色，便于观察。(2)b的大小和颜色如何发生变化？提示：b逐渐变小，颜色逐渐加深。(3)当停止质壁分离时，b与c的浓度

。相等2．物质顺浓度梯度扩散进出细胞的过程称为被动运输，分析教材第66页图4-­4，回答下列问题：(1)图中圆点及圆点多少表示什么含义？提示：表示细胞内外两种物质及其浓度大小。(2)图中，物质通过简单的扩散作用进出细胞，叫作

；进出细胞的物质借助

(可分为载体蛋白和

两种类型)的扩散，叫作

。(3)由图示分析，自由扩散和协助扩散是顺浓度梯度还是逆浓度梯度运输的？需要消耗能量吗？提示：二者都是顺浓度梯度进行的，都不需要消耗能量。自由扩散转运蛋白协助扩散通道蛋白(4)写出下列物质的跨膜运输方式①O2和CO2进出肺泡：

。②苯被鼻黏膜细胞吸收：

。③红细胞吸收血液中的葡萄糖：

。④水分子进出根毛细胞：

。⑤胆固醇进入肝细胞：

。⑥甘油和乙醇被小肠上皮细胞吸收：

。自由扩散自由扩散自由扩散自由扩散协助扩散自由扩散或协助扩散

教材问题提示(一)旁栏思考(教材第66页)因为甘油、乙醇等都是脂溶性物质，与磷脂分子有较强的亲和力，容易通过磷脂双分子层出入细胞。(二)拓展应用(教材第67页)1．可以配制出一系列浓度梯度的蔗糖溶液。将紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞置于配好的各种浓度的蔗糖溶液中，适当时间后用显微镜观察细胞质壁分离情况。记录刚好发生质壁分离的细胞所用的蔗糖溶液浓度，以及刚好尚未发生质壁分离的细胞所用的蔗糖溶液浓度，据此推算出细胞溶液浓度应介于这两个浓度之间。2．假设：温度变化会影响水分子通过半透膜的扩散速率。设计实验提示：可以借用本节《问题·探讨》中的渗透装置进行实验。将该渗透装置置于不同温度的环境中，通过比较不同温度下漏斗管液面上升速度的快慢，判定温度是否影响水分的扩散速率。实验中要注意排除各种无关变量的干扰，如置于不同温度中的漏斗内的蔗糖溶液的量和浓度必须相等，以确保实验的准确性。新知探究(一)探究植物细胞的吸水和失水【探究·深化】[问题驱动]

如图是将紫色洋葱鳞片叶的外表皮细胞先放到0.3g/mL的蔗糖溶液中(甲)，再放到清水中(乙)的实验过程的图解。请分析回答下列问题：(1)实验中共涉及三次显微镜观察，其中第一次观察的目的是什么？提示：观察正常洋葱鳞片叶外表皮细胞的状态，以便与处理后的状态形成对照。(2)为什么用紫色洋葱鳞片叶外表皮作为实验材料？提示：紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液中有花青素，使液泡中的细胞液呈紫色，有利于观察。(3)如果没有细胞壁，细胞会发生质壁分离现象吗？提示：不会发生质壁分离现象，只发生渗透吸水或失水。(4)本实验选用0.3g/mL的蔗糖溶液作试剂，若浓度过高或过低对实验有何影响？提示：选用0.3g/mL的蔗糖溶液作试剂，既明显出现质壁分离现象，又不会杀死细胞。若浓度过高，质壁分离速度过快，细胞会因失水过多而死亡，不能再进行质壁分离复原；若浓度过低，不能引起质壁分离或质壁分离速度太慢。(5)发生质壁分离的洋葱表皮细胞的原生质层与细胞壁之间是何物质？提示：因为细胞壁是全透性的，所以洋葱表皮细胞的原生质层与细胞壁之间是蔗糖溶液。(6)若用合适浓度的KNO3溶液进行该实验，结果会发生质壁分离与复原吗？提示：开始外界溶液浓度较大，细胞发生质壁分离；细胞主动吸收K＋和NO后，随着细胞液浓度增大，质壁分离后又会自动复原。[重难点拨]

1．质壁分离实验中的两组对照组别实验组实验情况对照组实验情况第一组经质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液处理后发生质壁分离的洋葱鳞片叶外表皮细胞自然状态下的洋葱鳞片叶外表皮细胞第二组用清水处理后发生了质壁分离复原的细胞发生了质壁分离的洋葱鳞片叶外表皮细胞2．质壁分离的条件(1)从细胞角度分析①死细胞、动物细胞及未成熟的植物细胞(如根尖分生区细胞)不发生质壁分离及复原现象。②具有中央大液泡的成熟植物细胞可发生质壁分离及复原现象。(2)从溶液角度分析①在一定浓度的溶液(溶质不能透过膜)中只发生质壁分离现象，不能发生自动复原现象(只有用清水或低渗溶液处理，方可复原)。②在一定浓度的溶液(溶质可透过膜)中发生质壁分离后可自动复原，如甘油、尿素、乙二醇、KNO3溶液等。③在高浓度溶液中质壁分离现象明显，但溶液浓度过高时不能发生质壁分离复原，因为溶液浓度过高，细胞会因过度失水而死亡。④盐酸、酒精、醋酸等溶液能杀死细胞，不适于作质壁分离实验的溶液。【典题·例析】[典例1]如图为某同学利用紫色洋葱鳞片叶作为实验材料，观察植物细胞质壁分离与复原的基本操作步骤。下列相关叙述错误的是

(

)A．第二次观察(d)和第一次观察(b)形成对照，第三次观察(f)和第二次观察(d)形成对照B．该实验用显微镜主要观察原生质层和细胞壁的位置关系、液泡的颜色和大小等C．如果将蔗糖溶液换成浓度适宜的KNO3溶液，则可以省略e过程D．增大蔗糖溶液的浓度，实验效果会更明显且不影响细胞的活性[解析]

题图中共有三次显微镜观察，第二次观察与第一次观察形成对照，第三次观察与第二次观察形成对照；观察的指标主要是原生质层和细胞壁的位置关系以及液泡的大小和颜色；如果将蔗糖溶液换成适宜浓度的KNO3溶液，由于在细胞失水的同时，不断以主动运输的方式获得K＋和NO，导致细胞液浓度升高，当其大于外界溶液浓度时，细胞开始吸水，从而出现质壁分离自动复原的现象；如果蔗糖溶液的浓度过高，会导致细胞过度失水而死亡。故选D。[答案]

D[典例2]

(2020·德州期末)将相同的植物根毛区细胞置于一定浓度的蔗糖溶液或KNO3溶液中后(溶液体积远大于细胞)，原生质体的体积随时间的变化如图所示(最终不再变化)。下列分析正确的是

(

)A．①是蔗糖溶液中的变化，②是KNO3溶液中的变化B．原生质体最终体积b与溶液初始浓度无关C．若用甘油溶液，原生质体的体积变化可与①或②相似D．①曲线中的细胞，a时刻细胞液浓度最大[解析]

由分析可知，①是KNO3溶液中的变化，②是蔗糖溶液中的变化，A错误；原生质体最终体积b与溶液初始浓度有关，B错误；若用甘油溶液，当溶液浓度过高时，原生质体的体积变化可能与②相似，当甘油浓度相对较高时原生质体的体积变化可能与①相似，C正确；①曲线中的细胞，a时刻之前的拐点时细胞液浓度最大，D错误。[答案]

C方法规律不同外界溶液中植物细胞的变化分析将成熟的植物细胞依次浸于蒸馏水、物质的量浓度为0.3mol/L的蔗糖溶液和0.5mol/L的尿素溶液中，原生质体(即植物细胞中细胞壁以内的部分)的体积随时间变化如图，分析如下：(1)A曲线表示细胞在蒸馏水中：细胞略膨胀，但是由于细胞壁的存在，原生质体的体积不能无限膨胀。(2)B曲线表示细胞在0.5mol/L的尿素溶液中：细胞先因渗透失水而发生质壁分离，后由于尿素能进入细胞，使得质壁分离后的细胞因吸水而自动复原。KNO3、甘油、乙二醇等溶液中也可发生质壁分离后自动复原现象。(3)C曲线表示细胞在0.3mol/L的蔗糖溶液中：蔗糖不能进入细胞，因此质壁分离后细胞不能发生自动复原。【应用·体验】1．将某种植物的成熟细胞放入一定浓度的某物质溶液中，

发现其原生质体(即植物细胞中细胞壁以内的部分)的体

积变化趋势如图所示，下列叙述正确

(

)A．0～4h内该物质没有通过细胞膜进入细胞内B．0～1h内细胞体积与原生质体体积的变化量相等C．2～3h内该物质溶液的渗透压小于细胞液的渗透压D．0～1h内液泡中液体的渗透压大于细胞质基质的渗透压解析：本题主要考查植物细胞质壁分离及其复原。依据曲线先下降后上升的变化趋势可知，原生质体的体积先减小后增大，即细胞发生质壁分离后自动复原，原因是该物质通过细胞膜进入细胞内，导致细胞液浓度增加，开始吸水，逐渐发生质壁分离的复原，A错误；0～1h内，原生质体的体积减小，即细胞发生质壁分离，此时原生质体和细胞壁都收缩，但原生质体收缩得更快，细胞体积与原生质体体积的变化量不相等，B错误；2～3h内，原生质体的体积开始增大，即细胞发生质壁分离的复原，该物质溶液的渗透压低于细胞液的渗透压，C正确；0～1h内，细胞失水，发生质壁分离，则液泡中液体的渗透压小于细胞质基质的渗透压，D错误。答案：C2．撕取洋葱外表皮分别放置在一定浓度的蔗糖和KNO3溶液中，细胞失水量的变化情况如图所示。下列叙述正确的是

(

)A．曲线甲表示KNO3溶液组细胞的液泡体积的变化B．a点时，曲线乙中水分子进出细胞达到动态平衡状态C．b点时，曲线乙中的细胞液渗透压与实验初始时相等D．两条曲线变化趋势的差异是因甲、乙溶液浓度不同导致解析：由曲线分析可知，曲线乙表示KNO3溶液组细胞的液泡体积的变化，A错误；a点是个拐点，a点之前细胞失水，a点之后细胞又吸水，所以a点表示曲线乙中水分子进出细胞达到动态平衡状态，B正确；b点时由于K＋和NO大量进入细胞，细胞液渗透压应大于实验初始时的渗透压，C错误；两条曲线变化趋势的差异是因为细胞能主动吸收K＋和NO，而不能吸收蔗糖分子，D错误。答案：B

新知探究(二)被动运输的类型和特点【探究·深化】[问题驱动]

物质顺浓度梯度扩散进出细胞的过程称为被动运输，结合下图分析其特点。1．对两种方式进行比较，完成下表方式转运方向是否需要转运蛋白是否消耗能量方式a___浓度→___浓度________

________

方式b、c___浓度→___浓度______

________

低低不需要需要不消耗不消耗(1)方式a中，物质通过简单的扩散作用进出细胞，叫作

。(2)方式b、c中，进出细胞的物质借助转运蛋白(载体蛋白或通道蛋白)的扩散，叫作

。自由扩散协助扩散2．膜上的两种转运蛋白比较名称转运对象特点载体蛋白与自身结合部位相适应的___________

每次转运时都会发生_________的改变通道蛋白与自身通道的

相适配、

相适宜的分子或离子转运分子

与通道蛋白结合分子或离子自身构象直径和形状大小和电荷不需要[重难点拨]

影响被动运输的因素(1)图A表示的运输方式是自由扩散，转运速率主要取决于膜两侧物质的浓度差。(2)图B表示的运输方式可能是协助扩散，ab段主要受膜两侧浓度差的影响，bc段受到转运蛋白数量的限制，运输速率不能再上升。【典题·例析】[典例1]

比较生物膜和人工膜(双层磷脂)对多种物质的通透性，结果如图。据此不能得出的推论是

(

)A．H2O通过生物膜不需要蛋白质的协助B．生物膜对K＋、Na＋、Cl－的通透具有选择性C．甘油以自由扩散方式通过人工膜D．分子的大小影响其通过人工膜的扩散速率[解析]

从图中看出，生物膜对水分子的通透性大于人工膜，说明生物膜上存在协助H2O通过的物质，A错误；人工膜对K＋、Na＋、Cl－的通透性相同，并且均处于较低值，而生物膜对三种离子的通透性不同，说明生物膜对K＋、Na＋、Cl－的通透具有选择性，B正确；由曲线可知，甘油运输不需要载体参与，以自由扩散方式通过人工膜，C正确；图中人工膜对不同分子的通透性不同，可见分子的大小影响其通过人工膜的扩散速率，D正确。[答案]

A[典例2]如图表示与自由扩散、协助扩散有关的图例或曲线。下列选项中对应正确的是

(

)A．肺泡上皮细胞吸收氧气——①④B．人的成熟红细胞吸收葡萄糖——②③C．甘油进出细胞——①③D．肌肉细胞吸收水——②④[解析]

①、②表示两种跨膜运输方式，分别是自由扩散、协助扩散，③、④表示两种影响因素曲线，分别对应自由扩散、协助扩散。肺泡上皮细胞吸收氧气的方式是自由扩散，对应①③，A错误；人的成熟红细胞吸收葡萄糖的过程属于协助扩散，对应②④，B错误；甘油进出细胞的过程属于自由扩散，对应①③，C正确；肌肉细胞吸收水的方式是自由扩散和协助扩散，可对应①②③④，D错误。[答案]

C【应用·体验】1．甲、乙两种物质分别以自由扩散和协助扩散进入细胞，如果以人工合成的无蛋白磷脂双分子膜代替细胞膜，并维持其他条件不变，则

(

)A．甲物质的运输被促进

B.乙物质的运输被促进C．甲物质的运输被抑制

D．乙物质的运输被抑制解析：是否需要转运蛋白是自由扩散与协助扩散的区别。由于人工合成的无蛋白磷脂双分子膜无蛋白质，也就没有转运蛋白，协助扩散将受到抑制。故选D。答案：D2．如图表示一种物质的跨膜运输方式，下列叙述正确的是

(

)A．该膜中载体蛋白也能运输蔗糖B．碘以该方式进入海带细胞C．该方式不会出现饱和现象D．该方式发生在被运输物质从高浓度到低浓度时解析：据图可知，葡萄糖进入细胞需要载体蛋白，而不需要能量，故该跨膜运输方式为协助扩散，只能从高浓度一侧运输到低浓度一侧；跨膜运输中的载体蛋白具有专一性，运输葡萄糖的载体蛋白不能运输蔗糖；碘进入细胞的方式为主动运输，而不是协助扩散；由于膜上运输相应物质的转运蛋白数量是有限的，故该运输方式会达到饱和。故选D。答案:D科学探究——植物细胞质壁分离实验的应用

1．判断成熟植物细胞是活细胞还是死细胞2．测定细胞液浓度范围

【素养评价】1．(2021·南京高一期末)下列各项不可以通过质壁分离实验加以证明的是

(

)A．成熟植物细胞的死活B．原生质层比细胞壁伸缩性大C．成熟的植物细胞能进行渗透吸水D．蛋白质、淀