4.1被动运输高一生物学案（人教版2019必修1分子与细胞）原卷版

4.1被动运输学习目标学习目标理解渗透作用的概念及发生的条件，理解动物细胞的细胞膜、植物细胞的原生质层都相当于一层半透膜通过观察植物细胞质壁分离和复合实验，分析实验现象发生的条件、原因，阐明原生质层具有选择透过性理解自由扩散和协助扩散都是顺浓度梯度运输，都不需要细胞提供能量，因此属于被动运输学习重难点学习重难点1．重点：掌握自由扩散和协助扩散的特点和实例。2．难点：总结关于植物细胞吸水和失水的实验设计和操作。预习新知预习新知（一）水进出细胞的原理1.什么叫做半透膜？半透膜是指可以让小分子物质通过而大分子物质不能通过的一类薄膜的总称。2.漏斗管内的液面为什么会上升？单位体积的清水中的水分子比单位体积的蔗糖溶液水分子多，在单位时间内水分子由烧杯通过半透膜进入漏斗的数量多于水分子由漏斗透过半透膜进入烧杯。3.漏斗管内的液面会无限的上升吗？漏斗管内的液面不会无限上升。4.漏斗管内的液面上升的高度取决于什么？漏斗管内的液面上升的高度取决于内外浓度差。5.一段时间后漏斗管内的溶液与烧杯的液体浓度一样吗？一段时间后漏斗管内的溶液与烧杯的液体浓度是不一样的。6.什么叫渗透作用？水分子或其它溶剂分子透过半透膜,从低浓度溶液向高浓度的扩散叫做渗透作用。7.发生渗透作用的条件有哪些？一定要有半透膜、半透膜两侧具有浓度差。（二）、动物细胞的吸水和失水1.动物细胞在什么条件下吸水、失水、平衡？当外界溶液的浓度低于细胞质浓度时，动物细胞吸水膨胀，反之失水皱缩，当二者的浓度相同时，水分进出细胞处于动态平衡。2.红细胞的细胞膜相当于半透膜吗？红细胞的细胞膜相当于半透膜。(三)、植物细胞的吸水和失水（学生仔细读书）1.什么叫原生质层？细胞膜和液泡膜以及两膜之间的细胞质称为原生质层。2.质壁分离的外因和内因是什么？质壁分离的外因是细胞液浓度低于外界溶液浓度。质壁分离的内因是原生质层的伸缩性比细胞壁大。3.质壁分离的条件是什么？质壁分离的条件是活的、成熟的植物细胞（有色花瓣、紫色洋葱、绿叶都可以；若是无色细胞，可用有色外界溶液）。4.质壁分离过程中，中央液泡体积怎样变化？细胞大小怎样变化？质壁分离图像中，细胞壁与原生质层之间是什么物质？随着质壁分离的进行，洋葱液泡的颜色变化是怎样的？随着质壁分离的进行，洋葱液泡的失水速率、吸收能力是怎样变化的？质壁分离过程中，中央液泡体积逐渐减小，细胞大小无明显变化，质壁分离图像中，细胞壁与原生质层之间是质量浓度略低于0.3g/mL蔗糖溶液。随着质壁分离的进行，洋葱液泡的颜色越来越深。随着质壁分离的进行，洋葱液泡的失水速率减慢、吸收能力增强。5.质壁分离和质壁分离复原的实验的结论是什么？（1）细胞壁是全透性的，水分子和溶解在水里的物质都能够自由通过。（2）植物细胞的原生质层相当于一层半透膜。（3）细胞壁具有收缩性，原生质层比细胞壁的伸缩性大。（4）当细胞液的浓度小于外界溶液的浓度时，细胞液中的水分就透过原生质层进人外界溶液中，当细胞不断失水时，原生质层就会与细胞壁逐渐分离开来，逐渐发生了质壁分离。（5）当细胞液的浓度大于外界溶液的浓度时，外界溶液中的水分就透过原生质层进人细胞液中，整个原生质层就会慢慢地恢复成原来的状态，逐渐发生质壁分离的复原。（6）当细胞液的浓度等于外界溶液的浓度时，细胞液中的水分进入外界溶液和外界溶液中的水分进入细胞液处于动态平衡，整个细胞处于动态平等。（二）自由扩散和协助扩散1．被动运输的概念：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．被动运输类型方式自由扩散(也叫简单扩散)协助扩散(也叫易化扩散)特点物质通过简单的扩散作用进出细胞借助膜上的转运蛋白进出细胞的扩散实例O2、CO2、甘油、脂肪酸、乙醇、苯等葡萄糖进入红细胞、水分子借助水通道蛋白进出细胞3．转运蛋白的种类名称转运对象特点载体蛋白与自身结合部位相适应的分子或离子每次转运时都会发生自身构象的改变通道蛋白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转运分子或离子不需要与通道蛋白结合4．影响被动运输的因素（构建数学模型）(1)被动运输的速率直接受膜内外物质浓度梯度（浓度差）大小的影响。(2)协助扩散的速率还与转运蛋白的数量有关。(3)温度：温度影响生物膜的流动性，影响物质运输速率。5.生物膜的结构特点是什么？生物膜的结构特点是具有一定的流动性。6.生物膜的功能特点是什么？生物膜的功能特点是选择透过性。易错提示易错提示一、从溶液角度分析质壁分离及复原(1)在一定浓度的溶液(溶质不能穿膜)中只发生质壁分离现象。(2)在一定浓度的溶液(溶质可穿膜)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，不适于做质壁分离实验的溶液。二、有关渗透作用的三个误区(1)半透膜两侧的水分子进行的是双向运动，而不是单向运动，观测到的现象是由双向水分子运动的差别所导致的液面改变。(2)当半透膜两侧的溶液达到平衡时，是指两侧的水分子运动达到平衡，而两侧溶液的浓度并不一定相同，两侧的液面高度也不一定相同。(3)水分子通过半透膜由低浓度溶液向高浓度溶液扩散。此处的浓度是指物质的量浓度，是单位体积中微粒的多少，不是质量分数。三、半透膜两侧的水分子进行的是双向运动，而不是单向运动，观测到的现象是由双向分子运动差别导致的液面改变。四、当半透膜两侧的溶液达到平衡时，是指两侧的水分子运动达到平衡，而两侧溶液的浓度并不一定相同，两侧的液面高度也不一定相同。深化探究五、水分子通过半透膜由低溶液浓度向高浓度溶液扩散，此处的浓度是指物质的量的浓度，是单位体积微粒的多少，不是质量分数。深化探究1.如果渗透实验中，烧杯内不是清水，而是同浓度的蔗糖溶液，漏斗管内液面还会升高吗？提示：漏斗管内液面不会升高，因为半透膜两侧溶液没有浓度差。2.渗透实验中，液面高度差H会不会一直升高，为什么？提示：不会。漏斗管中的液面升高时，液体产生的静水压也随之变大，当静水压增大到和渗透压相等时（以半透膜为界，二者的方向相反，静水压向外、渗透压向内），单位时间内透过半透膜进出长颈漏斗的水分子数相等。因此，液面高度差不会一直升高。3.如果渗透实验中，半透膜的面积增大一倍，其他条件不变，液面高度差H会不会变化？达到H的时间会不会变化？提示：半透膜两侧溶液的浓度差不变，液面高度差H不会变，但是由于半透膜面积增大，因此达到H的时间会变短。4.红细胞内的血红蛋白等有机物能够透过细胞膜吗？不可以，因为血红蛋白是大分子，不能透过细胞膜。5.当外界溶液浓度过低时，红细胞会发生什么变化，为什么？吸水涨破，因为外界溶液浓度过低，细胞不断吸水，而细胞膜的伸缩性是一定的，超过了这个限度，细胞就会破裂。6.红细胞吸水或失水的多少与什么有关系？红细胞吸水或失水的多少主要取决于细胞内外浓度差，一般差值越大，吸水或失水越多。7.与经典渗透装置相比：动物红细胞的细胞膜相当于半透膜。8.与生活的联系：吃比较咸的食物，口腔和唇的黏膜有什么感觉，为什么？课后作业口干，因为外界浓度高，口腔和唇黏膜细胞失水。课后作业1．下列关于植物细胞质壁分离与复原实验的叙述，错误的是（）A．该实验已存在自身前后对照，不需要另外增设一组对照组B．用菠菜叶肉细胞做该实验时，叶绿体的存在有利于实验现象的观察C．在该实验中，操作步骤为：制片、低倍镜观察、滴加蔗糖溶液、高倍镜观察D．实验材料的不同部位其细胞质壁分离程度并不完全一致2．下图是在不同情况下，成熟植物细胞的细胞液浓度随时间变化而变化的曲线图。下列关于甲、乙、丙、丁四图的叙述，错误的是（

）

A．图丙中B点之后，细胞液浓度下降速度减慢可能与细胞壁有关B．图丁中C点时细胞膜以内部分体积最小，但吸水能力最强C．图乙中MN时间段，细胞吸水能力逐渐减弱D．图甲中C点时，细胞液浓度最低3．将一个从清水中取出的紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞放入某种溶液中，其原生质层对细胞壁的压力随时间变化的关系如图所示。下列说法错误的是（

）

A．t1~t2时间内细胞处于质壁分离状态B．t0~t1时期细胞壁与原生质层都出现一定程度的收缩C．t2~t3时期显微镜下观察到原生质层颜色逐渐变深D．t3时刻与t0时刻相比细胞液浓度提高4．海水稻是一种在海边滩涂等地生长的、耐盐碱的水稻品种。研究发现，海水稻根部细胞的细胞液浓度比生长在普通土壤中的水稻（淡水稻）根部细胞的高。某兴趣小组欲验证上述结论，利用不同浓度的NaCl溶液分别处理海水稻和淡水稻的根部细胞，实验结果如下图所示。假设实验开始时两种水稻根部细胞原生质体体积大小相同，其他条件均相同且适宜。下列说法错误的是（

）A．该实验的自变量是水稻类型和NaCl溶液的浓度B．A、B两组分别为海水稻、淡水稻的根部细胞C．海水稻根部细胞的细胞液浓度介于6～8g/LNaCl溶液浓度之间D．经不同浓度的NaCl溶液处理，海水稻根部细胞都会发生质壁分离现象5．如果将植物培养在只含一种盐分的溶液中，植物不久将会呈现不正常状态，最后死亡，这种现象即单盐毒害。下表是利用0．12mol/LNaCl、0．12mol/LCaCl2、0．12mol/LKCl溶液进行实验时，小麦根的生长情况：溶液NaClCaCl2NaCl＋CaCl2NaCl＋CaCl2＋KCl根的总长度/cm5970254324下列说法错误的是（

）A．单盐毒害现象可能与缺乏生长发育的必需元素有关B．单盐毒害现象可能与外界盐溶液浓度太高导致植物细胞失水无关C．据表分析，在发生单盐毒害的溶液中加入含其他盐分的溶液时，会减弱或消除毒害现象D．将海藻放在和海水NaCl浓度相同的NaCl溶液中培养，不会发生单盐毒害6．下图是与渗透压有关的两个实验装置图，假设v1代表水分子进入半透膜的速度，v2代表水分子从半透膜出来的速度，图甲和图乙中半透膜类型相同。图甲中a，b、c为同一个装置在进行实验时依次出现的三种不同的情况，a为实验的初始状态，b、c为不同方法处理下的渗透平衡状态；图乙为渗透平衡状态，其中S1，S2代表两种溶液，漏斗内外起始液面一致，达到平衡时液面差为m。下列叙述正确的是（）

A．半透膜允许水分子通过，图甲中a到b的过程中v1逐渐减小到零，b到c的过程v2由零慢慢变快B．若图乙中S1、S2是两种不同浓度的蔗糖溶液，则渗透平衡时S1和S2的溶液浓度相等C．若将图乙中漏斗管内m以内的液体吸出，漏斗内液面重新稳定时的m和之前相比减小D．植物细胞的质壁分离和复原的实验中，处于平衡状态时细胞液浓度都等于外界溶液浓度7．如图是在不同浓度溶液中成熟植物细胞的细胞液浓度随时间变化而变化的曲线。下列关于甲、乙、丙、丁四图的叙述正确的是（

）A．甲图中A～B时间内植物细胞逐渐发生质壁分离，c点时细胞液浓度等于外界溶液的浓度B．乙图中b点之后细胞液浓度下降速度减慢的原因可能是细胞壁的限制C．丙图中A～B时间内细胞液浓度大于外界溶液浓度D．丁图可表示植物细胞质壁分离自动复原的过程，c点后细胞开始从外界溶液吸收水8．将紫色水萝卜的块根切成小块放入清水中，水的颜色无明显变化，若进行加温，随着水温的增高，水的颜色逐渐变红，其原因是（

）A．细胞壁在加温中受到破坏B．水温增高，花青素的溶解度加大C．加温使生物膜失去了选择透过性D．加温使水中化学物质发生了反应9．物质的量浓度为2mol·L1的乙二醇溶液和2mol·L1的蔗糖溶液分别处理某种植物细胞，观察细胞的质壁分离现象，原生质体体积变化情况如下图所示。下列叙述错误的是（

）

A．a→b段，细胞液浓度逐渐增大，细胞吸水能力逐渐增强B．120s后，乙二醇溶液中细胞细胞液的渗透压逐渐变小C．该实验中，原生质体体积变化的基础是原生质层的选择透过性等D．60s时，若将蔗糖溶液中的细胞置于清水中，原生质体无变化10．某同学进行“探究洋葱表皮细胞的吸水和失水”实验时，将观察到的某个细胞大小（注：细胞的初始大小相对值记为1）变化情况绘制成了曲线（如图）。下列叙述正确的是（）A．b～c段，由于失水过多，细胞可能已经死亡B．c～d段，水分子的运动方向只是从细胞外进入细胞内C．d～e段，细胞液浓度等于外界溶液浓度D．e时液泡的颜色比a时浅11．用同一打孔器在一白萝卜上打出若干萝卜条，切成相同长度，均分为三组，分别置于等体积的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三种溶液中一段时间，b点时将三组实验的萝卜条同时放回相应溶液的低浓度溶液中一段时间。实验期间持续观察萝卜条体积的变化，并计算相对体积，实验结果如图所示。下列相关叙述错误的是（

）

A．实验的自变量包括溶液的种类和浓度，观测指标是萝卜条的体积变化B．随着萝卜条体积减小的同时，萝卜细胞的原生质层逐渐与细胞壁分离C．初始Ⅰ溶液浓度小于Ⅱ溶液，Ⅰ溶液和Ⅱ溶液中的溶质都能进入细胞D．b点时Ⅱ溶液的浓度等于细胞液的浓度，Ⅲ溶液中的细胞已死亡12．在“观察植物细胞的质壁分离和复原实验中，对紫色洋葱鳞片叶外表皮临时装片进行了三次观察（如下图所示）。下列有关叙述正确的是（

）

A．本实验中不选用洋葱鳞片叶内表皮细胞是因为该细胞不能发生质壁分离现象B．在实验操作中，共涉及三次显微镜观察，第一次用低倍镜观察，第二、三次用高倍镜观察C．第二次观察时可以发现细胞质壁分离首先发生在细胞的角隅处D．当质壁分离复原后，细胞液浓度等于外界溶液浓度13．选取同一显微镜视野中洋葱外表皮细胞，测量其细胞长度（l1）和原生质体（脱去细胞壁的植物细胞）长度（l2），通过引流法将其置于3%KNO3，溶液中。此后在几个时间点得到该细胞的l2/l1比值，记录结果如下表所示。下列叙述错误的是（

）时间（分钟）012345678l2/l110085.887.388.692.493.394.397.199A．细胞对相关物质的被动运输和主动运输导致l2/l1比值变化B．推测3分钟内细胞壁和原生质层都出现收缩C．实验中KNO3溶液浓度先降低后升高，在8分钟时基本恢复初值D．依据表中的数据无法判断该细胞在8分钟时达到水分交换平衡14．为研究成熟植物细胞的渗透现象，设计简易渗透装置如图甲所示。将洋葱表皮细胞浸入某种浓度的蔗糖溶液或清水中所发生的变化如图乙所示。下列相关叙述中错误的是（

）

A．图甲中，达到渗透平衡时，S1和S2溶液浓度的大小关系是S1>S2B．图乙中左侧细胞的吸水能力比右侧细胞弱C．图乙中相当于图甲中半透膜的是③④⑤D．图乙所示细胞中②处的液体是清水15．下图为植物光合作用同化物蔗糖在不同细胞间运输、转化过程的示意图。下列相关叙述正确的是（）A．蔗糖的水解有利于蔗糖顺浓度梯度运输B．单糖一定是逆浓度梯度转运至薄壁细胞C．ATP生成抑制剂会直接抑制图中蔗糖的运输D．蔗糖可通过单糖转运载体转运至薄壁细胞16．用半透膜封住长颈漏斗的口部，在长颈漏斗内注入蔗糖溶液，然后把漏斗放到清水中，使内外液面相平，一段时间后会出现液面上升的现象，这就是渗透现象。结合下图分析渗透现象发生的条件和原理。(1)漏斗管内的液面为什么会升高？(2)如果漏斗管足够长，管内的液面会无限升高吗？为什么？(3)如果用纱布代替玻璃纸(半透膜)，漏斗管内液面还会升高吗？(4)如果烧杯内不是清水，而是同浓度的蔗糖溶液，漏斗液面还会升高吗？(5)渗透装置中，当漏斗内溶液不再上升时，半透膜两侧的溶液浓度相同吗？17．如图是将紫色洋葱鳞片叶的外表皮细胞先放到质量浓度为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)该细胞的原生质层包括图中的哪些部分(请用图中数字回答)?(2)甲过程中，⑤的颜色如何变化？其吸水能力又如何变化？(3)甲过程中，进入①和④的物质分别是什么液体？(4)有位同学错取了质量浓度为3g/mL的蔗糖溶液，发现做完甲过程后，再做乙过程几乎没有观察到相关现象，分析原因可能是什么？(5)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？18．用2mol/L的乙二醇溶液和2mol/L的蔗糖溶液分别浸浴某种植物细胞，观察质壁分离现象，得到其原生质体体积的变化情况如图所示(1)原生质体体积在A→B段的变化说明：在该段时间内水分从原生质体，细胞液浓度。(2)在60s后，处于2mol/L蔗糖溶液中的细胞，其细胞液浓度将，此时，在细胞壁与原生质层之间充满了。要使该细胞复原，应将其置于中。(3)在100s后，处于2mol/L乙二醇溶液中的细胞，其原生质体体积的变化是由于逐渐进入细胞中，引起细胞液浓度引起的。(4)并不是该植物的所有活细胞均可发生质壁分离，能发生质壁分离的细胞必须具有。19．成