高中生物 第4章 第1节 被动运输教案 新人教版必修1

第1节被动运输

学习目标核心素养

1.掌握渗透作用发生的条件。（重点）1.通过对渗透作用和动植物细胞的吸水和失

2.描述质壁分离与复原的过程。（重点）水的学习，养成模型与建模的科学思维方式。

3.理解植物细胞的失水和吸水在实验中的应2.通过实验观察植物细胞的质壁分离和复原，

用。（难点）提高实验设计和实验结果分析的能力。

4.举例说明自由扩散和协助扩散及其特点。3.通过被动运输的学习，形成分析与归纳的科

（重点）学思维方式。

自主预习。拐新知

NINHUYUXtTAZX1ZNHI

一、水进出细胞的原理一一渗透作用

1.渗透作用的概念

水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散,称为渗透作用o

2.渗透作用具备的两个条件

（D具有③半透膜。

（2）膜两侧①②具有浓度差。

3.动物细胞的吸水和失水

（1）动物细胞的细胞膜相当于半透膜。

（2）条件及现象

过程条件现象

吸水外界溶液的浓度三细胞质的浓度g

失水外界溶液的浓度之细胞质的浓度*

平衡外界溶液的浓度三细胞质的浓度

4.植物细胞的吸水和失水

(1)成熟植物细胞的结构

细胞里:特性一①全透性，即水分子自由通过;

②伸缩性小

细胞腹

液泡膜原生质层:特性一①具有选择透过性,

相当于半透膜;

义加一细胞质

②｛中缩隹天一

鲤鲤:液泡内的液体

(2)原理和现象

①外界溶液浓度大王细胞液浓度时，发生质壁分离现象。

②外界溶液浓度小王细胞液浓度时，发生质壁分离复原现象。

二、植物细胞的质壁分离和复原

1.实验原理

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,能够渗透失水

和吸水。

2.实验步骤及现象

制作洋葱鳞片叶外表皮临时装片

口①有一个紫色的中央大液泡

低倍显微镜下瞬

②原生质层紧贴细胞壁

0.3g/mL——^口——,吸水纸吸引

蔗糖溶液___________

卜临时装片)(①中央液泡逐渐变小

低倍显微镜观察一|(紫色蟠)

I②原生质层与细胞壁逐豳迪

吸水纸

清水

吸引.

临时装片I①中央液泡逐渐变大,紫色变浅

低倍显微镜观察」

②原生质层逐渐贴紧细胞壁

3.发生质壁分离的原因

(1)外因：外界溶液浓度大于细胞液浓度。

(2)内因：原生质层比细胞壁的伸缩性大。

三、自由扩散和协助扩散

1.被动运输：物质以扩散方式进入细胞,不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量的跨

膜运输方式，包括自由扩散和协助扩散。

2.自由扩散和协助扩散

自由扩散（也叫简单扩散）协助扩散（也叫易化扩散）

图示里乙

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

举例和C02葡萄糖、氨基酸的顺浓度跨膜运输

匚方基础础诊断断Q二

1.动物细胞的细胞膜相当于半透膜。（）

2.当外界溶液与细胞质浓度相同时，水分不进不出。（）

3.植物细胞的原生质层指去掉细胞壁的部分。（）

4.物质跨膜运输都是顺相对含量梯度进行的。（）

5.细胞对于物质的输入和输出具有选择性。（）

6.相对分子质量小的物质或离子都可以通过自由扩散进入细胞内。

（）

7.葡萄糖进入红细胞的过程不需要载体蛋白的协助。（）

提示：1.V

2.X外界溶液与细胞质浓度相等时，水分进出达到平衡。

3.X植物细胞去掉细胞壁叫原生质体，原生质体包含细胞液。

4.X物质运输可以逆相对含量梯度进行。

5.V

6.X一些离子进入细胞的方式是主动运输。

7.X葡萄糖进入红细胞需要载体蛋白的协助。

合作探究。及重播

N究点］渗透现象及原理分析

［问题探究］

1.根据材料P62“问题探讨”，思考讨论下列问题:

漏斗内液面升高的原因是什么？漏斗内的液面会一直上升吗？为什么？

提示：单位体积的清水中水分子数大于蔗糖溶液中的水分子数，单位时间内由清水进入

蔗糖溶液的水分子多于由蔗糖溶液进入清水的水分子。但漏斗内的液面不会一直上升。因为

随着漏斗内液面的上升，漏斗内液面与烧杯内液面差产生的静水压会增大，由于静水压的作

用，漏斗内的水分子向烧杯扩散的速度会加快，当水分子由蔗糖溶液向清水扩散的速度与由

清水向蔗糖溶液扩散的速度相等时，扩散达到平衡状态，漏斗内的液面不再上升。

2.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？

提示：不同。渗透作用达到平衡时，水分子通过半透膜的双向扩散速率相等，漏斗内蔗

糖溶液的浓度仍高于烧杯中清水的浓度。

3.如果用纱布代替玻璃纸，漏斗液面还会升高吗？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？

提示：不会，因为纱布是全透性的，水分子和蔗糖溶液都能通过。如果烧杯内是同浓度

的蔗糖溶液则液面不会升高，因为半透膜两侧溶液没有浓度差。

4.根据以上的探讨，思考发生渗透作用需要具备哪些条件？

提示：半透膜和浓度差。

［归纳总结］

1.渗透现象的分析

(1)图示

(2)原理分析

A侧液面上升

(3)分析上图②可知：zl/7产生的压强与水和蔗糖溶液产生的渗透压达到平衡，使半透膜

两侧水分子的交换速率相等时，液面不再升高。

2.动植物细胞都是渗透系统

与外

界

液

溶

具

浓

度

有

差

动物细胞

3.渗透作用的应用

(1)比较不同溶液浓度的大小

漏斗内烧杯内

溶液浓度M

①若漏斗内液面上升，则粉W

现象及结论②若漏斗内液面不变，贝心/=川

③若漏斗内液面下降，则水N

(2)判断细胞质浓度或者细胞液浓度

将动植物细胞放在不同浓度的溶液中，观察细胞的吸水和失水状态，可以根据细胞的形

态判断细胞液或细胞质浓度的大小。

易错提醒：有关渗透现象的两点提醒

(D两溶液间的水分子进行双向运动，实际观察到的只是水分子双向运动差异所导致的液

面变化。

(2)当液面高度不再变化时，水分子仍进出半透膜，但进出达到平衡。

1.右图为渗透装置示意图，a、b分别为不同浓度的蔗糖溶液。据图判断，下列叙述错误

的是()

A.若c为一层纱布，则不会发生此现象

B.实验开始时，c两侧的溶液浓度大小是a>b

C.实验过程中漏斗管内的液面先上升后保持稳定

D.当漏斗管内的液面停止上升时，水分子进出漏斗达到动态平衡

B［纱布不能作为半透膜，则漏斗内的蔗糖会扩散到外界溶液中，浓度差无法维持，液

面不会上升，A项正确；由图知，b漏斗液面上升，故实验开始时溶液浓度大小是b>a,B项

错误；实验过程中漏斗管内的溶液浓度较大，水分子进入漏斗内的多于从漏斗出来的，液面

先上升，达到一定高度后液面不再上升，水分子进出漏斗达到动态平衡，C、D项正确。］

［深化探究］(1)漏斗管内的液面保持稳定后，若吸出漏斗中高出烧杯液面的溶液，则达

到平衡时，漏斗中液面上升的高度与原来相比有什么变化？

提示：吸出漏斗中高出烧杯液面的溶液，由于渗透作用液面会继续上升，上升的时候将

漏斗中的溶液稀释，因此上升的高度会下降。

(2)若向漏斗中滴入清水，漏斗中液面的高度有什么变化？

提示：向漏斗中滴入清水，漏斗内溶液的浓度降低，漏斗内的液面会降低。

(3)若向烧杯内加入适量的清水，漏斗内的液面有什么变化？

提示：向烧杯内加入清水，烧杯内溶液的浓度降低，漏斗内液面会上升。

2.图1表示两种物质扩散的图解，图2为甲、乙两个实验装置，则实验结果应是()

淀粉一

葡萄糖一一►

半透膜

图1图2

A.图2的甲中水柱a将持续上升

B.图2的甲中水柱a将先上升后下降

C.图2的乙中水柱b上升到一定高度后维持不变

D.图2的乙中水柱b将先上升后下降

D［由于图甲中的淀粉不能透过半透膜，所以图甲中的液面高度先上升，达到一定高度

后保持不变；图乙装置漏斗中葡萄糖溶液浓度大，导致液面上升，由于葡萄糖分子能够通过

半透膜，导致半透膜两侧浓度差降低，所以漏斗中液面又会降低，最后液面平衡。］

究点2植物细胞的质壁分离和复原实验

［问题探究］

1.为什么要用紫色洋葱外表皮作为实验材料？根尖分生区细胞会不会出现质壁分离？

提示：紫色洋葱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。根尖分生区细胞不会发生质壁分离，因为它无大液泡。

2.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表皮细胞的状态，以便与处理后的状态形成对照。

3.细胞质壁分离过程中，细胞液的浓度和细胞的吸水能力有什么变化？质壁分离复原过

程中，两者又有什么变化？

提示：质壁分离过程中，随着质壁分离程度增大，细胞液的浓度增大，植物细胞吸水能

力增强；质壁分离复原过程中，随着质壁分离复原的进行，细胞液的浓度变小，植物细胞吸

水能力减弱。

4.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，所以洋葱表皮细胞原生质层与细胞壁之间是蔗糖溶液。

5.本实验选用0.3g/mL的蔗糖溶液作试剂，若浓度过高或过低分别对实验有何影响？

提示：选用0.3g/mL的蔗糖溶液作试剂，既明显出现质壁分离，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。

6.若用合适浓度的KNO：,溶液进行实验，结果发现细胞质壁分离后，没有滴加清水，出现

了自动质壁分离复原现象。请分析原因是什么？

提不：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N0；后，随着细

胞液浓度增大，质壁分离又会自动复原。

［归纳总结］

1.质壁分离的原因及表现分析

厂原生质层具有选择透过性

T■内因一

(1)原因——原生质层比细胞壁的伸缩性大

一外因一外界溶液浓度>细胞液浓度

，宏观上：植物由坚挺一萎着

(2)表现(液泡(大一小)

，,微观上:质壁分离细胞液颜色(浅一深)

〔原生质层与细胞壁分离

2.实验需要注意的问题

(1)实验成功的关键之一是实验材料的选择。要选取成熟的、活的且液泡带有一定颜色的

植物组织进行实验，便于观察实验现象。

(2)滴加蔗糖溶液或清水时，应在载物台上操作。

(3)选用的蔗糖溶液浓度要适宜。过低，不足以引起质壁分离或质壁分离所需时间过长；

过高，可能造成植物细胞失水过多、过快而死亡。

(4)当以可吸收的物质作溶质时(如甘油、尿素、KN03、乙二醇等)，可出现质壁分离及自

动复原现象。

3.质壁分离实验的拓展应用

(1)判断细胞的生活情况：只有活的植物细胞才能发生质壁分离。

(2)防腐杀菌：在高浓度的溶液中，细菌等微生物将因失水过多而死亡，从而有效防止了

食品腐烂变质。

(3)比较不同植物细胞的细胞液浓度

镜检

不同植同一浓度的

—►发生质壁分离

物细胞蔗糖溶液

所需时间越短，细胞液浓度越小，反之细胞液浓度越大。

(4)测定细胞液浓度范围

镜检

一系列浓度梯

待测细胞+―►细胞液浓度

度的蔗糖溶液

介于未发生质壁分离和刚发生质壁分离的蔗糖溶液浓度之间。

1.紫色洋葱表皮细胞发生质壁分离后，在显微镜下可观察到（）

C［解此题的关键是观察图中细胞核的位置及液泡颜色深浅。紫色洋葱表皮细胞色素分

布在液泡中，细胞质无色；洋葱表皮细胞的细胞核在细胞质中，不在液泡内：发生质壁分离

的细胞，液泡紫色变深，故C正确。］

2.将同一成熟植物细胞依次浸入蒸镯水、0.3mol/L的蔗糖溶液和0.4mol/L的KNOa溶

液中，测得液泡的体积随时间的变化曲线如图所示，则曲线A、B、C分别代表细胞所处的溶

液是（）

A.蒸储水、蔗糖溶液、KN。，溶液

B.KNO：,溶液、蒸储水、蔗糖溶液

C.蒸储水、KNOs溶液、蔗糖溶液

D.蔗糖溶液、KNCM容液、蒸镯水

C［浸入蒸僧水，细胞吸水膨胀，一段时间达到平衡，为A曲线。浸入0.3mol/L的蔗

糖溶液，细胞失水发生质壁分离，细胞体积缩小，一段时间后达到平衡，为C曲线。浸入0.4

mol/L的KN03溶液，开始一段时间细胞失水发生质壁分离，细胞体积缩小，后来由于K+、NO；

离子进入细胞液，导致细胞液浓度增加，重新吸水，发生质壁分离复原，为B曲线。故C正

确。］

4次究点3自由扩散和协助扩散

［问题探究］

1.试从物质运输动力角度分析，为什么自由扩散和协助扩散被称为被动运输？

提示：自由扩散和协助扩散的物质运输动力都是物质浓度差，即都是顺浓度梯度进行的,

不需要消耗能量，所以统称为被动运输。

2.葡萄糖穿越细胞膜进入红细胞的运输速率存在一个饱和值，请结合红细胞吸收葡萄糖

的方式分析，出现饱和值的原因是什么？

提示：红细胞吸收葡萄糖的方式是协助扩散，需要载体蛋白协助，出现饱和值的原因是

受细胞膜上载体的数量的限制。

3.转运蛋白分为载体蛋白和通道蛋白两种类型，二者的区别是什么？

提示：载体蛋白只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过，而且每次转运时都会

发生自身构象的改变；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，分子或离子通过通道蛋白时，不需要与通道蛋白相结合。

［归纳总结］

1.影响自由扩散和协助扩散的因素

方

影响因素影响趋势曲线

式

运

自1/.

输

由速

膜两侧物质的浓度差与浓度差呈正相关率

扩

散

0物质浓度

运ab

协输

①膜两侧物质的浓度当转运蛋白达到饱和时，物质浓/

助速

差；②膜上转运蛋白的度增加，物质的运输速率也不再率

扩

种类和数量增加

散

0物质浓度

2.水分子进出细胞的方式

(1)通过自由扩散方式进出细胞。

(2)借助于水通道蛋白以协助扩散方式进出细胞。

易错提醒：(1)温度变化会影响分子通过细胞膜的速率。

⑵载体蛋白和通道蛋白的作用机制不同。

1.(2018•北京高考)细胞膜的选择透过性保证了细胞内相对稳定的微环境。下列物质中,

以（自由）扩散方式通过细胞膜的是（）

A.Na+B.二氧化碳

C.RNAD.胰岛素

B［一般Na+内流时属于协助扩散，Na,外流时属于主动运输，A项错误；二氧化碳的运

输属于自由扩散，B项正确；RNA不通过细胞膜，C项错误；胰岛素是通过胞吐的方式被分泌

出细胞的，D项错误。］

2.人体组织细胞从组织液中吸收甘油的量主要取决于（）

A.组织液中甘油的浓度

B.细胞膜上甘油载体的数量

C.细胞呼吸强度

D.细胞膜上载体的种类

A［组织细胞通过自由扩散的方式从组织液中吸收甘油，不需要载体和能量，吸收甘油

的量取决于组织液中甘油的浓度。］

［课堂小结］

知识网络构建核心语句背诵

1.渗透作用发生的两个条件：一是半透膜，

二是浓度差。

2.原生质层包括细胞膜和液泡膜以及两层膜

之间的细胞质。

3.植物细胞发生质壁分离的原因：

（1）外界溶液浓度大于细胞液浓度。

（2）原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性。

4.只有活的成熟植物细胞才可发生质壁分离，

动物细胞和根尖分生区细胞不能发生质壁分

离。

5.被动运输包括自由扩散和协助扩散，二者都

是顺浓度梯度进行跨膜运输的。

6.自由扩散既不需要转运蛋白，也不需要能

量，水、气体及脂溶性物质以自由扩散方式运

输。

7.协助扩散需要转运蛋白，但不需要能量，实

例是红细胞吸收葡萄糖。

当堂达标》固理基

DAZGTAZGDAH1AOGUSHUAZGJI

1.疟原虫可以寄生在红细胞内，使人患疟疾，要判断一个人是否患疟疾，应取血样放在

什么溶液中制片检查？（）

A.0.9%的盐水B.清水

C.浓盐水D.0.1%葡萄糖溶液

B［疟原虫寄生在红细胞内不易检查，因此要判断一个人是否患疟疾，应取血样放在清

水中，使红细胞吸水涨破，释放出疟原虫，B项正确，A、C、D三项均错误。］

2.U形管中装有两种不同的溶液R及S,并被一半透膜（X）隔开（如图a）。与S相比，R

为低渗溶液（浓度较低）。当图a中的U形管达到平衡时（图b）,U形管两侧溶液的高度及浓度

分别是怎样的（注：溶质不能透过半透膜）（）

X

图a图b

A.甲中右侧较高，两溶液等渗，即浓度相等

B.乙中右侧较高，且右侧为高渗，即浓度较高

C.丙中左侧较高，且右侧为低渗，即浓度较低

D.丁中两侧高度相等，且为等渗

B［达到平衡时，高浓度的一侧溶液的浓度仍较高，因为高度差会形成一定的静水压。］

3.人体正常红细胞是呈两面凹陷的圆饼状，现将人体的红细胞分别浸入下列a