人教版必修1第4章第1节被动运输学案

第1节被动运输学习目标素养定位1.通过“探究植物细胞的吸水和失水”实验，说明水分1.探究植物子进出植物细胞的原理,阐释原生质层的选择透过性细胞的吸水与质壁分离及其复原的关系。（科学思维、科学探究）和失水。2.通过水分子进出细胞方式的探究学习，初步建立被2.阐明被动动运输的概念,能比较自由扩散和协助扩散的异同点。运输的原理（科学思维）和特点。3.通过对被动运输的具体实例的讨论,分析细胞膜的3,阐明细胞成分、结构与物质跨膜运输功能之间的关系，尝试运用膜的选择透物质跨膜运输的知识解决有关实际问题。（科学思维、过性社会责任）一、水进出细胞的原理.渗透作用⑴概念水分子（或其他溶剂分子）通过一半透膜的扩散。⑵渗透作用发生的条件①具有半透膜。②膜两侧具有浓度差。.水进出动物细胞（1）动物细胞的细胞膜相当于一层半透膜。⑵条件及现象3.以紫色洋葱鳞片叶外表皮为材料观察植物细胞质壁分离现象，下列叙述错误的是（D）A.在发生质壁分离的细胞中能观察到紫色中央液泡逐渐缩小B.滴加质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液比滴加质量浓度为0.2g/mL的蔗糖溶液引起细胞质壁分离所需时间短C.发生质壁分离的细胞放入清水中又复原，说明细胞保持活性D.用高浓度的NaCl溶液代替蔗糖溶液不能引起细胞质壁分离解析:细胞在发生质壁分离时，由于细胞失水,原生质层收缩,故能观察到紫色中央液泡逐渐缩小,颜色加深;外界溶液浓度越大,细胞失水速率越快,引起质壁分离所需时间越短,故滴加质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液比滴加质量浓度为0.2g/mL的蔗糖溶液引起细胞质壁分离所需时间短;发生质壁分离的细胞放入清水后复原,说明细胞能通过吸水，使原生质层逐渐增大恢复,该过程能说明细胞保持活性;用一定浓度的NaCl溶液代替蔗糖溶液，若NaCl溶液浓度大于细胞液浓度,同样可以引起细胞质壁分离。4.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如图所示状态。a、b表示其所在部位的溶液浓度，由此可推测（D）a>b,细胞渗透吸水a=b,渗透系统保持动态平衡a<b,细胞渗透失水D.上述三种情况都有可能解析:若此时a细胞液浓度）b外界溶液浓度，则细胞吸收的水分子比失去的水分子多，从而表现为细胞渗透吸水;若此时a细胞液浓度二b外界溶液浓度,则细胞吸收的水分子与失去的水分子相当,渗透系统处于动态平衡状态;若此时a细胞液浓度＜b外界溶液浓度，则细胞吸收的水分子比失去的水分子少，从而表现为细胞渗透失水，因此上述三种情况都有可能。探究三自由扩散和协助扩散.阅读教材P66第1段及图4-4,思考下列问题。⑴氧气和二氧化碳等气体分子为什么能以自由扩散的方式进出细胞？提示:氧气和二氧化碳等气体分子的相对分子质量较小，很容易穿过细胞膜的磷脂双分子层。⑵甘油、乙醇、苯等脂溶性小分子有机物为什么能以自由扩散的方式进出细胞？提示:甘油、乙醇、苯等脂溶性小分子有机物容易与细胞膜的磷脂分子结合,通过磷脂分子间隙进出细胞。.阅读下面的资料,分析并回答相关问题。人工膜（特定条件下人工合成的磷脂双分子层,如图）常被用于膜通透性的研究。科学家用人工膜实验发现:I不能透过,如果在人工膜上加少量的缴氨霉素（一种短肽），♦便可通过膜，由高浓度向低浓度扩散。⑶该实验中t通过人工膜的运输方向是什么？缀氨霉素分子在〈的跨膜运输中起什么作用？提示：由高浓度向低浓度运输;缀氨霉素起转运K’的作用。（4）你能比较氧气等气体分子和K'通过细胞膜的相同点和不同点吗？提示:相同点为两者都是由高浓度向低浓度的扩散，不消耗细胞内化学反应所释放的能量;不同点为后者需要缴氨霉素的协助，前者不需要。.阅读教材P66第2段至P67,结合上述资料，回答下列问题。⑸分析载体蛋白和通道蛋白分别是如何转运分子或离子的?这两种转运蛋白在转运分子或离子时是否都有特异性?水分子进出细胞的方式是什么？提示:载体蛋白与特定（与自身结合部位相适应）的分子或离子结合，通过自身构象的改变完成转运;通道蛋白容许特定（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,不需要与分子或离子结合。这两种转运蛋白均具有特异性。水分子进出细胞的方式是自由扩散和协助扩散。自由扩散和协助扩散的运输速率与细胞内外物质浓度差的大小及能量的关系曲线（1）自由扩散:物质运输速率主要取决于膜内外物质浓度梯度的大小。（如图A）⑵协助扩散:物质运输速率除了与膜内外物质浓度梯度的大小有关外,还与膜上转运蛋白的数量有关。当转运蛋白达到饱和时,细胞外物质浓度再增加,物质运输速率也不再增加。（如图B）(3)被动运输不消耗能量，所以物质运输速率和细胞能量供应无关。(如图C)5.研究发现，水分子进入植物细胞的两种方式如图所示。下列叙述错误的是(B)A.根毛细胞吸水能力与其细胞液中水的相对含量有关B.土壤溶液浓度过高时,植物细胞吸水需要消耗能量C.水分子通过水通道蛋白是顺浓度梯度运输的D.水分子通过水通道蛋白的跨膜运输方式为协助扩散解析:根毛细胞吸水能力与其细胞液中水的相对含量有关,如果细胞液中水的相对含量少，则根毛细胞吸水能力强;土壤溶液浓度过高时,植物细胞吸水困难，但吸水不需要消耗能量;据题图分析可知,水分子通过水通道蛋白是顺浓度梯度进行的;水分子通过水通道蛋白的跨膜运输方式为协助扩散。6.图中甲、乙分别表示载体介导和通道介导的两种跨膜运输方式，其中通道介导的扩散速度比载体介导快1000倍。下列叙述正确的是(A)A.甲、乙两种方式均属于被动运输B.载体蛋白具有专一性,通道蛋白则没有C.载体蛋白和通道蛋白在细胞膜上是静止不动的D.载体蛋白在转运物质时自身构象不会发生改变解析：甲、乙两种方式都是将溶质分子从高浓度一侧运输到低浓度一侧，需要转运蛋白的协,助，均属于被动运输中的协助扩散;载体蛋白和通道蛋白均具有一定的专一性，只能运输相应的物质；载体蛋白和通道蛋白在细胞膜上不是静止不动的;载体蛋白在转运离子或分子时，会与离子或分子结合，自身构象会发生改变。［情境］“九曲黄河万里沙,浪淘风簸自天涯。”千百年来,万里黄河在山东入海，填海造地在鲁北地区形成了广阔的平原，但同时也由于距离海洋较近,形成的近海土地盐碱化严重。山东省一些临海地区曾有大面积的盐碱地。盐碱地不适合绝大多数植物生存,其初步治理主要采取灌溉低盐水，使水溶性盐碱物质沉降等措施。探究：（1）盐碱地不适合大多数植物生存的原因是什么？提示:盐碱地中的土壤溶液浓度高于植物根系细胞液的浓度,植物根细胞难以从土壤溶液中吸收足够的水分,甚至部分细胞会因失水而代谢缓慢甚至死亡。⑵如果土壤溶液中某种离子的浓度大于细胞液,试判断该离子进入细胞的方式。细胞失水过程中水分子的跨膜运输方式是什么？提示:离子由高浓度溶液经细胞膜进入细胞属于协助扩散。细胞失水过程中水分子的跨膜运输可能是自由扩散,也可能是协助扩散。课堂小结随堂检测.葡萄糖被人的红细胞吸收时,是从高浓度到低浓度且要依靠细胞膜上的一种成分携带,但不消耗能量，该物质跨膜运输的方式是（D）A.渗透作用B.自由扩散C.主动运输D.协助扩散解析:通过题干可知,葡萄糖被人的红细胞吸收时，是从高浓度到低浓度,需要转运蛋白，不需要能量,该物质跨膜运输方式是协助扩散。.下列有关物质跨膜运输的说法，错误的是(B)A.红细胞去除膜蛋白后水的运输速率会降低B.--种物质不会有多种跨膜运输方式C.通道蛋白介导的水分子的协助扩散速率比自由扩散快D.通道蛋白只容许与自身通道大小和电荷相适宜的分子或离子通过解析:水进入红细胞主要是通过通道蛋白以协助扩散的方式进入的，故去除膜蛋白后水的运输速率会降低;一种物质可以有多种跨膜运输方式，比如水分子的跨膜运输可以是自由扩散,也可以是借助水通道蛋白进行的协助扩散;细胞膜上磷脂分子具有疏水的尾部，对水分子的跨膜运输有一定的阻碍作用，故通道蛋白介导的水分子的协助扩散速率比自由扩散更快;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,且被转运物质不需要与通道蛋白结合。3.图甲是人的红细胞处在不同浓度的NaCl溶液中，红细胞的体积(V)与初始体积(V。)之比的变化曲线；图乙是某植物细胞在一定浓度的KNO3溶液中细胞失水量的变化情况。下列有关叙述不正确的是(D)A.图甲中150mmol•L-1NaCl溶液不影响人红细胞的功能B.图甲中显示可用浓度小于100mmol•L的NaCl溶液处理人红细胞制备纯净细胞膜C.图乙中0A段,细胞的吸水能力逐渐增强D.图乙中细胞失水量变化过程中只有水分子渗出和进入细胞解析：图甲中，150mmoi-L-1NaCl溶液中红细胞体积与初始体积之比等于1,说明此时NaCl溶液与细胞内液的渗透压相等,不影响红细胞功能;图甲中红细胞在浓度小于100mmol•L的NaCl溶液中会吸水涨破，因此用小于该浓度的NaCl溶液处理人红细胞可制备纯净细胞膜；图乙中0A段细胞的失水量逐渐增大,则细胞液浓度会逐渐增大，因此细胞的吸水能力逐渐增强；图乙中细胞失水量变化过程中，既有水分子渗出也有水分子、钾离子和硝酸根离子进入细胞。4.细胞与环境进行物质交换,依赖于细胞的结构与功能。⑴将紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞浸润在质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液中，根据生理测定得知,细胞膜与细胞壁之间充盈的液体渗透压和外界溶液的渗透压大致相等，由此可说明。⑵气孔是植物叶表皮组织上的小孔，由两个保卫细胞围绕而成,是气体出入叶片的门户。取植物叶表皮组织,浸润在清水中,观察到气孔开放程度提高,保卫细胞体积也明显增大,推测原因是。(3)日常生活中，果脯在糖浆腌制中慢慢变甜,原因是。解析：(1)将紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞浸润在质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液中，根据生理测定得知,细胞膜与细胞壁之间充盈的液体渗透压和外界溶液的渗透压大致相等，由此可说明细胞发生了质壁分离现象,外界溶液进入细胞壁和细胞膜之间，同时也能说明细胞壁是全透性的,水和蔗糖分子可自由通过。(2)气孔是植物叶表皮组织上的小孔，由两个保卫细胞围绕而成,是气体出入叶片的门户。取植物叶表皮组织,浸润在清水中,观察到气孔开放程度提高,原因是保卫细胞在清水中通过渗透作用吸水，体积变大，气孔张开的程度加大。⑶日常生活中，果脯在糖浆腌制中慢慢变甜,是由于细胞在高浓度糖溶液中脱水死亡,生物膜失去选择透过性,糖分子进入细胞。答案：(1)细胞壁是全透性的，水和蔗糖分子可自由通过⑵保卫细胞渗透吸水，细胞体积变大(膨胀变形)，气孔开放程度提高(3)细胞在高浓度糖溶液中脱水死亡,生物膜失去选择透过性,糖分子进入细胞①外界溶液的浓度〈细胞质的浓度,细胞吸水膨胀。②外界溶液的浓度＞细胞质的浓度,细胞失水皱缩。③外界溶液的浓度=细胞质的浓度,细胞形态不变。3.水进出植物细胞⑴成熟植物细胞的结构⑵探究植物细胞的吸水和失水①实验材料的选择a.选择的材料必须是活细胞,因为活细胞的原生质层具有选择透过性,是出现质壁分离及其复原现象的必要条件。b.要用含有大液泡的植物细胞。c.细胞液应有颜色,紫色的洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液为紫色，易于观察。②实验步骤及现象③实验结论a,成熟的植物细胞的原生质层相当于一层半透膜,细胞液具有一定的浓度,能够通过渗透作用失水和吸水。b.当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，由于原生质层比细胞壁的幽|性大,会发生质壁分宣现象。c.当外界溶液浓度小土细胞液浓度时,质壁分离的细胞发生质壁分离复原现象。二、自由扩散和协助扩散.被动运输概念

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,包括自由扩散和协助扩散。.自由扩散和协助扩散（1）被动运输的类型物质进出细胞的方式自由扩散（也叫简单扩散）协助扩散（也叫易化扩散）概念物质通过简单的扩散作里进出细胞的方式借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式条件不需要转运蛋白,不消耗能量需要转运蛋白,不消耗能量运输方向高浓度一侧f低浓度一侧举例。2、C02>甘油、乙醇、苯离子、葡萄糖、氨基酸等的顺浓度跨膜运输⑵转运蛋白①概念:镶嵌在膜上的一些特殊的蛋白质，能够协助物质顺避度梯度跨膜运输,这些蛋白质称为转运蛋白。②分类判断正误分类载体蛋白通道蛋白特只容许与自身结合部位相只容许与自身通道的直径和形状相I1!八、、适应的分子或离子通过；适配、大小和电荷相适宜的分子或离载体蛋白转运物质时，自身构象会发生改变子通过;分子或离子通过通道蛋白时，丕霞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、钾禺子通道蛋白、钙离子通道蛋白、钠离子通道蛋白(1)在渗透作用中，当半透膜两侧溶液浓度相等时，水分子不再通过半透膜。(X)提示:在渗透作用中，当半透膜两侧溶液浓度相等时水分子通过半透膜的速率相等。⑵水分子的渗透方向是从水的相对含量高的一侧向相对含量低的一侧渗透。(V)⑶渗透实验中，达到渗透平衡时,半透膜两侧溶液浓度相等。(X)提示:渗透实验中，达到渗透平衡时.，水分子通过半透膜的速率相等，半透膜两侧溶液浓度不一定相等。⑷将动物细胞放入一定浓度的外界溶液中，不能发生渗透作用。(X)提示:将动物细胞放入一定浓度的外界溶液中，如果外界溶液的浓度与细胞质的浓度存在浓度差,也能发生渗透作用。(5)植物细胞的原生质层包括细胞膜、细胞质和细胞核。(X)提示:植物细胞的原生质层包括细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质。（6）甘油、乙醇等小分子有机物以自由扩散的方式进出细胞。（V）⑺自由扩散和协助扩散都是顺浓度梯度进行的跨膜运输,都不消耗能量。（V）（8）载体蛋白和通道蛋白在转运分子或离子时，其作用机制是一样的。（X）提示:载体蛋白转运分子或离子时要与分子或离子结合，发生构象变化,而通道蛋白在转运分子或离子时,不需要与转运的分子或离子结合。探究一水进出细胞的原理.将一枚生鸡蛋的钝端轻轻敲碎部分蛋壳,用镶子将蛋壳敲碎部位的壳膜撕下,将蛋清和蛋黄倒出。用清水仔细清洗蛋壳内外（注意不要损伤壳膜）。然后把蛋壳的尖端约0.5〜1.0cm浸泡在食醋（或稀盐酸）溶液中1〜2ho待浸泡部位的蛋壳酥软,用银子轻轻取下蛋壳（注意不要损伤壳膜）。用吸水纸将蛋壳内外的水吸干后，向上述蛋壳内注入质量分数为30%的蔗糖溶液,观察尖端是否有液体滴此用舌尖舔舐露出壳膜的蛋壳外表面,检测是否有甜味。（1）如果蛋壳膜外表面滴出的液体没有甜味,说明什么？提示:蛋壳膜是一种半透膜，水分子可以通过,蔗糖分子不能通过。⑵如果将蛋壳膜扎上小洞,渗出的液体是否有甜味？提示:有。因为小洞相比蔗糖分子太大,蔗糖分子可以通过。⑶如果将上述装满蔗糖溶液的蛋壳约1/2浸入装有清水的烧杯中，可以观察到什么现象?为什么？提示:蛋壳内的液体增多，液面上升甚至溢出。因为蛋壳膜是一种半透膜,烧杯内的水分子可以通过蛋壳膜进入蛋壳内，但是蔗糖分子不能通过蛋壳膜,两侧存在浓度差,会发生渗透作用，水分子从低浓度一侧向高浓度一侧渗透。.病理性细胞水肿，又称“水样变性”,是细胞可逆性损伤的一种形式,常是细胞损伤中最早出现的改变。其机制为线粒体受损,最终导致细胞内钠离子和水过多积聚,细胞内液增多。(4)细胞水肿说明细胞内外的液体浓度不同，肿胀程度与何种因素有关？提示:肿胀程度取决于细胞膜内外溶液的浓度差大小,浓度差越大,水肿程度越高。(5)细胞水肿的发生与渗透装置有哪些原理上的异同点？提示:细胞的吸水肿胀与渗透装置都符合渗透作用的原理，都存在半透膜和浓度差。细胞水肿现象中水分子通过的半透膜为细胞膜,有生物活性；渗透装置中的半透膜没有生物活性。(6)临床上输液为什么要用生理盐水？提示:生理盐水与血浆是等渗溶液,可以维持细胞正常形态。关于水进出细胞的两点易错(1)无论细胞吸水还是失水，水分子通过半透膜的扩散都是双向进行的。(2)渗透平衡只意味着半透膜两侧的水分子移动达到平衡状态，既不可看作没有水分子移动，也不可看作膜两侧溶液浓度绝对相等。1.图甲是渗透装置示意图，乙、丙两曲线图的横坐标代表时间，下列叙述中不正确的是（D）A.水分子由半透膜外进入半透膜内的速率变化可用曲线乙表示B.玻璃管内的液面高度变化可用曲线丙表示C.半透膜内外浓度差的变化可用曲线乙表示D.半透膜内溶液A的浓度变化可用曲线丙表示解析：由题图可知，图甲中漏斗内A是浓度为30%的蔗糖溶液,大于B蒸镭水的浓度，水分子从总体上表现为由图上B处运输到A处直至平衡。水分子运输的速度与A、B浓度差呈正相关,随着水分子不断通过半透膜进入漏斗，漏斗内蔗糖溶液的浓度与漏斗外溶液的浓度差减小,水分子由半透膜外进入半透膜内的速率随时间的变化曲线可用曲线乙表示;根据以上分析可知,水分子通过半透膜进入漏斗，则玻璃管内的液面越来越高直至平衡，其液面高度随时间变化的曲线可以用他线丙表示;根据题意分析可知，随水分子进入漏斗,半透膜内溶液A的浓度越来越低,所以半透膜内外浓度差越来越小,故半透膜内外浓度差随时间变化的曲线可用曲线乙表示；图甲中漏斗内蔗糖溶液浓度大于蒸储水,所以水分子通过半透膜进入漏斗，则半透膜内溶液A的浓度越来越低,直至平衡,可用曲线乙表示。2.在中部装有半透膜（允许葡萄糖通过，不允许蔗糖通过）的U形管（如图）中进行的如下实验，结果不正确的是（D）A.若a侧为细胞色素（一种红色蛋白质），b侧为清水,开始时两边液面高度相同，一段时间后,a侧液面高B.若a侧为质量浓度为5%的蔗糖溶液,b侧为质量浓度为10%的蔗糖溶液,开始两边液面高度相同，一段时间后,b侧液面高C.若a侧为质量浓度为10%的葡萄糖溶液,b侧为质量浓度为10%的蔗糖溶液,开始两边液面高度相同,较长时间后,b侧液面高D.若a侧为质量浓度为5%的葡萄糖溶液,b侧为质量浓度为10%的葡萄糖溶液,开始两边液面高度相同,较长时间后,b侧液面高解析:A项中水分子可以通过半透膜，但是细胞色素不能,