2024年新教材高中生物第四章细胞的物质输入和输出第1节被动运输学案新人教版必修1

PAGE1-第1节被动运输学习目标核心素养1.阐述渗透现象的原理及条件。2.说出动物细胞吸水和失水的条件。3.探究植物细胞吸水和失水的条件。4.驾驭被动运输的种类、特点、影响因素。1.生命观念：细胞膜的结构与运输物质的功能相适应。2.科学思维：结合渗透装置分析渗透原理，结合物质运输实例归纳物质运输特点。3.科学探究：依据植物细胞的质壁分别与复原试验过程，分析试验原理、沟通试验结果。4.社会责任：依据渗透作用原理，指导农业生产和选择低盐饮食的健康生活方式。学问点一渗透的原理1．渗透作用：水分子(或其他溶剂分子)通过eq\o(□,\s\up4(01))半透膜的扩散。2．渗透作用的原理(1)漏斗管内液面上升的缘由：单位时间内由清水进入蔗糖溶液的水分子数eq\o(□,\s\up4(02))多于由蔗糖溶液进入清水的水分子数。(2)发生渗透作用的液面高度差H不会始终上升的缘由：长颈漏斗中的液面上升时，液体产生的eq\o(□,\s\up4(03))静水压也会随之变大，当静水压增大到和渗透压eq\o(□,\s\up4(04))相等时(二者的方向相反，静水压向外、渗透压向内)，通过半透膜进出长颈漏斗的水分子数eq\o(□,\s\up4(05))相等，因此，液面就不再上升了。(3)纱布代替玻璃纸，液面不会上升的缘由：纱布的孔隙很大，eq\o(□,\s\up4(06))蔗糖分子也可以自由通过。(4)清水换成同样浓度的蔗糖溶液，液面不会上升的缘由：半透膜两侧浓度相等时，单位时间内透过玻璃纸进入长颈漏斗的水分子数eq\o(□,\s\up4(07))等于渗出的水分子数。(5)渗透方向：水分子从水的相对含量eq\o(□,\s\up4(08))高的一侧向相对含量eq\o(□,\s\up4(09))低的一侧渗透。3．渗透作用发生的条件(1)具有eq\o(□,\s\up4(10))半透膜。(2)半透膜两侧溶液具有eq\o(□,\s\up4(11))浓度差。,eq\a\vs4\al(问题思索)当液面不再上升时，长颈漏斗内外液体的浓度相等吗？提示：不相等。当水分子进出达到动态平衡时，长颈漏斗中溶液浓度仍高于烧杯中的液体浓度。eq\a\vs4\al(问题思索)扩散和渗透的区分与联系？提示：扩散是指某物质从浓度高的地方向浓度低的地方移动的过程；渗透是水分子或其他溶剂分子通过半透膜的扩散。渗透须要半透膜，是扩散的一种特别形式。eq\a\vs4\al(问题思索)温度凹凸会提高或降低水分通过半透膜的扩散速率吗？请你提出假设，并设计检验该假设的试验方案。提示：温度凹凸会提高或降低水分通过半透膜的扩散速率，设计渗透装置三组，分别在烧杯外水浴加热、加冰、不作处理，记录相同时间内的液面变更状况(或相同液面变更所需时间)。题型一渗透作用原理分析[例1]某同学为探究膜的通透性而设计了如图所示的渗透装置，起先时烧杯内的液面和长颈漏斗内的液面相平。在长颈漏斗内液面上升的过程中()A．液面上升的速领先加快后减慢最终维持稳定B．水分子通过半透膜从蔗糖溶液向清水扩散的速率渐渐减慢C．当半透膜两侧液体浓度相等时，水分子不再通过半透膜扩散D．当半透膜两侧水分子进出速率相等时，长颈漏斗内液面最高解题分析试验起先时，由于单位体积清水中水分子数量多于蔗糖溶液，因此，水分子通过半透膜扩散进入蔗糖溶液的速率大于由蔗糖溶液扩散进入清水中的速率；随着水分子进入漏斗内量的增多，蔗糖溶液浓度下降，同时由于漏斗液面上升与烧杯中液体形成的压力差增加，水分子扩散进入漏斗内的速率下降，而反方向水分子扩散速率上升，当水分子在半透膜两侧进出速率相等时，漏斗内液面达到最高并停止上升，即最终液面上升的速率变为0。答案D易错警示有关渗透作用的三个易错点(1)水的运输特点：水分子通过半透膜的扩散都是双向进行的，但由低浓度向高浓度一侧扩散速度更快。(2)渗透平衡的实质：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，既不行看作没有水分子移动，也不行看作两侧溶液浓度肯定相等。(3)溶液浓度：指的是物质的量浓度(单位体积中微粒的多少)，不是质量分数。学问点二水进出动物细胞的原理1．试验材料：eq\o(□,\s\up4(01))哺乳动物的红细胞、不同浓度的氯化钠溶液。2．现象(1)当外界溶液的浓度<细胞质的浓度，细胞eq\o(□,\s\up4(02))吸水膨胀。(2)当外界溶液的浓度>细胞质的浓度，细胞eq\o(□,\s\up4(03))失水皱缩。(3)当外界溶液的浓度＝细胞质的浓度，细胞形态eq\o(□,\s\up4(04))不变。3．结论(1)水进出动物细胞的原理是eq\o(□,\s\up4(05))渗透作用。(2)动物细胞的细胞膜相当于一层eq\o(□,\s\up4(06))半透膜。,eq\a\vs4\al(问题思索)当外界溶液的浓度低时，红细胞肯定会由于吸水而涨破吗？提示：不肯定，若外界溶液只略高于细胞内溶液浓度，红细胞只汲取少量水不会涨破。eq\a\vs4\al(问题思索)输液时运用浓度为0.9%生理盐水的缘由？提示：浓度为0.9%生理盐水与细胞内溶液浓度相同、水进出细胞相同，可维持细胞形态。题型二动物细胞的吸水和失水[例2]如图为哺乳动物成熟红细胞在不同浓度溶液中的形态变更示意图，相关说法正确的是()A．将去除细胞壁的植物细胞放入蒸馏水中，不会出现图2所示结果B．提取血红蛋白时，可用图3中所对应的外界溶液处理红细胞C．用图2中所对应的外界溶液处理后即可得到纯净的细胞膜D．图1中外界溶液的浓度与细胞质的浓度大致相等解题分析植物细胞的外侧具有细胞壁，具有爱护和支持作用，将除去细胞壁的植物细胞放入清水中，也会出现类似图2所示结果，A错误；提取血红蛋白时使血红蛋白释放的方法是吸水涨破法，可将红细胞放入图2所对应的外界溶液中，使红细胞吸水而涨破，释放出血红蛋白，而图3中所对应的外界溶液使红细胞皱缩，不能释放血红蛋白，B错误；提取红细胞膜时将红细胞破裂的方法是吸水涨破法，可将红细胞放入图2所对应的外界溶液中，使红细胞吸水而涨破，假如在试管内，还须要离心处理，假如在载玻片上，还须要在盖玻片的一侧滴一滴蒸馏水，同时在另一侧用吸水纸当心吸引释放的内容物，C错误；图1中的红细胞维持原状，说明图1中外界溶液浓度与细胞质浓度相等，D正确。答案D学问点三水进出植物细胞的原理1．植物细胞结构与动物细胞的区分(1)植物细胞具有细胞壁：具有eq\o(□,\s\up4(01))全透性；伸缩性小。(2)细胞内的液体环境主要指的是液泡里面的eq\o(□,\s\up4(02))细胞液。(3)水进出植物细胞，主要是指水经过eq\o(□,\s\up4(03))原生质层进出液泡。原生质层指eq\o(□,\s\up4(04))细胞膜和eq\o(□,\s\up4(05))液泡膜以及两层膜之间的eq\o(□,\s\up4(06))细胞质称为原生质层。2．探究植物细胞的吸水和失水(1)提出问题：水分子进出植物细胞是通过渗透作用吗？原生质层是否相当于一层半透膜？(2)作出假设：原生质层相当于半透膜。(3)试验设计思路①若假设成立，则外界溶液浓度＞细胞液浓度——导致eq\o(□,\s\up4(07))渗透失水；外界溶液浓度<细胞液浓度——导致渗透吸水；②视察到细胞失水和吸水的状态需用仪器为eq\o(□,\s\up4(08))显微镜，材料为紫色洋葱鳞片叶的外表皮。缘由：eq\o(□,\s\up4(09))具有中心液泡且具有颜色好视察。质量浓度为eq\o(□,\s\up4(10))0.3_g/mL的蔗糖溶液、eq\o(□,\s\up4(11))清水。③预料结果细胞失水：中心液泡变小，紫色加深，原生质层与细胞壁渐渐分别；细胞吸水：中心液泡渐渐变大，紫色变浅，原生质层紧贴细胞壁。(4)试验过程及试验结果(5)试验结果(6)试验结论①植物细胞的eq\o(□,\s\up4(18))原生质层相当于半透膜。②植物细胞也是通过eq\o(□,\s\up4(19))渗透作用吸水和失水的。③当细胞液浓度<外界溶液浓度时，细胞eq\o(□,\s\up4(20))失水，由于原生质层伸缩性大于细胞壁，发生eq\o(□,\s\up4(21))质壁分别。④发生质壁分别的细胞，当细胞液浓度>外界溶液浓度时，细胞eq\o(□,\s\up4(22))吸水，发生eq\o(□,\s\up4(23))质壁分别的复原。,eq\a\vs4\al(问题思索)若为无色成熟植物细胞能否完成试验？提示：能，无色成熟植物细胞有细胞壁和大液泡，可进行该试验，可用带颜色的外界溶液便于试验视察。eq\a\vs4\al(问题思索)若用尿素、乙二醇、KNO3、NaCl做试验，会出现什么现象？缘由是什么？提示：若用尿素、乙二醇、KNO3、NaCl做试验，会出现先发生质壁分别再自动复原的现象，因为外界物质会转移到细胞内而引起细胞液浓度上升。eq\a\vs4\al(问题思索)(实践应用)利用细胞失水和吸水的原理能科学说明低浓度饮料可以补充体内水分，而高浓度饮料不能。提示：低浓度饮料的浓度低于细胞质的浓度，水分会进入细胞补充体内的水分，高浓度饮料的浓度高于细胞质的浓度，水分会从细胞中流失，从而使人体缺水。留意事项1试验胜利的关键之一是试验材料的选择。①选择的试验材料必需是活细胞，因为只有活细胞的原生质层才具有选择透过性，否则将不会出现质壁分别及复原现象。②要用含有大液泡的植物细胞。③细胞液应有颜色，紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液为紫色，易于视察。2滴加蔗糖溶液或清水时，应在载物台上操作，通过前后对比视察某个细胞的吸水和失水状况。3选用的蔗糖溶液浓度要相宜。过低，不足以引起质壁分别或质壁分别所需时间过长；过高，可能造成植物细胞失水过多、过快而死亡，不能发生质壁分别复原现象。

题型三植物细胞质壁分别和复原[例3]在视察植物细胞的质壁分别和复原的过程中，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表示该部位的溶液浓度，由此可推想()A．可能a>b，细胞渗透吸水B．a＝b，渗透系统保持动态平衡C．a<b，细胞渗透失水D．上述三种状况都有可能解题分析图中所示的状态可能正处于质壁分别过程中，也可能已达到渗透平衡，还可能正处于复原中，因此，a<b、a＝b或a>b均有可能。答案D[例4]洋葱内表皮细胞液浓度较高，液泡近为无色。取洋葱内表皮细胞制成临时装片，从盖玻片一边滴入添加了红墨水的浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液，另一侧用吸水纸吸引，重复几次后进行视察。试验结果及分析正确的是()A．细胞壁内红色部分渐渐缩小，且蔗糖溶液浓度大于0.3g/mLB．细胞发生质壁分别，染成红色部分的是原生质层C．细胞发生质壁分别，染成红色的是液泡内细胞液D．视野中无色的液泡渐渐缩小，细胞液浓度渐渐上升解题分析洋葱内表皮细胞在添加了红墨水的蔗糖溶液中失水，发生质壁分别，但红墨水的染料分子是大分子，不会穿过半透膜，所以细胞壁内红色部分渐渐增大，且蔗糖溶液浓度略小于0.3g/mL，但原生质层不会被染成红色，细胞液也不会被染成红色，A、B、C错误；液泡渐渐缩小，细胞液浓度渐渐上升，D正确。答案D技法提升推断细胞是否发生质壁分别和复原的方法(1)从细胞角度分析①死细胞、动物细胞不发生质壁分别。②具有中心大液泡的成熟植物细胞能发生质壁分别。(2)从溶液角度分析①若溶质分子不能穿膜，在肯定浓度的该种溶液中细胞只发生质壁分别，不能自动复原。②若溶质分子能穿膜，在肯定浓度的该种溶液中，细胞先发生质壁分别，后自动复原，如肯定浓度的KNO3溶液。③在高浓度溶液中细胞可发生质壁分别，但细胞会因过度失水而死亡，不再发生质壁分别复原。题型四质壁分别与复原试验的拓展应用[例5]为探究植物A能否移植到甲地生长，某生物探讨性学习小组通过试验测定了植物A细胞液的浓度，试验结果如下表。为保证植物A移植后能正常生存，则甲地土壤溶液的浓度应()浓度(mol/L)0.150.20.250.3质壁分别状态不分别刚分别显著分别显著分别A．≤0.15mol/L B．≤0.2mol/LC．≥0.15mol/L D．≥0.2mol/L解题分析据表格分析：植物A细胞液介于没有质壁分别和刚分别之间的浓度，为0.15～0.20，故为保证植物A移植后能正常生存，则甲地土壤溶液的浓度应≤0.15mol/L，植物才能正常吸水，A正确。答案A技法提升质壁分别与复原应用(1)推断植物细胞的死活待测细胞＋蔗糖溶液eq\o(→,\s\up17(镜检))eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(发生质壁分别和复原→活细胞,不发生质壁分别→死细胞))(2)测定细胞液浓度的范围待测细胞＋一系列浓度梯度的蔗糖溶液eq\o(→,\s\up17(分别镜检))细胞液浓度介于未发生质壁分别和刚刚发生质壁分别的两种外界溶液的浓度之间。(3)比较不同植物细胞的细胞液浓度不同植物细胞＋同一浓度的蔗糖溶液eq\o(→,\s\up17(镜检))比较刚发生质壁分别时所需时间的长短→推断细胞液浓度的大小(时间越短，细胞液浓度越小)。(4)鉴别不同种类的溶液(如KNO3和蔗糖溶液)eq\a\vs4\al\co1(成熟,植物,细胞)＋eq\a\vs4\al\co1(不同,种类,溶液)eq\o(→,\s\up17(镜检))eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(只发生质壁分别→蔗糖溶液,质壁分别后自动复原→KNO3溶液))学问点四自由扩散和帮助扩散1．被动运输(1)概念：物质以eq\o(□,\s\up4(01))扩散方式进出细胞，eq\o(□,\s\up4(02))不须要消耗细胞内eq\o(□,\s\up4(03))化学反应所释放的能量，这种物质eq\o(□,\s\up4(04))跨膜运输的方式称为被动运输。(2)类型：eq\o(□,\s\up4(05))自由扩散和eq\o(□,\s\up4(06))帮助扩散。2．自由扩散和帮助扩散(1)自由扩散①自由扩散用图中的eq\o(□,\s\up4(07))A表示，是指物质通过简洁的eq\o(□,\s\up4(08))扩散作用进出细胞的方式，也叫简洁扩散。②方向：从eq\o(□,\s\up4(09))高浓度一侧到eq\o(□,\s\up4(10))低浓度一侧(即顺浓度梯度)。③条件：不须要eq\o(□,\s\up4(11))转运蛋白，也不须要消耗细胞内化学反应所释放的eq\o(□,\s\up4(12))能量。④举例气体：eq\o(□,\s\up4(13))O2、CO2等；脂溶性小分子有机物：eq\o(□,\s\up4(14))甘油、eq\o(□,\s\up4(15))乙醇、苯等。(2)帮助扩散①帮助扩散用图中的eq\o(□,\s\up4(16))B表示，也叫eq\o(□,\s\up4(17))易化扩散，是指借助膜上的eq\o(□,\s\up4(18))转运蛋白进出细胞的物质扩散方式。②方向：从eq\o(□,\s\up4(19))高浓度一侧到eq\o(□,\s\up4(20))低浓度一侧。③条件：须要eq\o(□,\s\up4(21))转运蛋白的帮助不须要消耗细胞内化学以应所释放的能量。④举例：eq\o(□,\s\up4(22))离子和一些小分子有机物如葡萄糖、氨基酸等。3．转运蛋白(1)分类：eq\o(□,\s\up4(23))载体蛋白和eq\o(□,\s\up4(24))通道蛋白。(2)特点：具有eq\o(□,\s\up4(25))特异性。①载体蛋白：只容许与自身eq\o(□,\s\up4(26))结合部位相适应的分子或离子通过，且每次转运时都会发生eq\o(□,\s\up4(27))自身构象的变更。②通道蛋白：只容许与自身eq\o(□,\s\up4(28))通道的直径和形态相适配，eq\o(□,\s\up4(29))大小和电荷相相宜的分子或离子通过。分子或离子eq\o(□,\s\up4(30))不须要与eq\o(□,\s\up4(31))通道蛋白结合。(3)实例①水分子的运输更多的是借助细胞膜上的eq\o(□,\s\up4(32))水通道蛋白以帮助扩散方式进出细胞。还可以以eq\o(□,\s\up4(33))自由扩散方式进出细胞。②细胞膜上还存在一些无机盐离子的通道蛋白。(例如：Na＋通道、K＋通道)4．被动运输的影响因素(1)自由扩散与帮助扩散都是eq\o(□,\s\up4(34))顺浓度梯度进行跨膜运输的，因此eq\o(□,\s\up4(35))膜内外物质浓度梯度的大小会干脆影响物质运输的速率。(2)帮助扩散须要转运蛋白，因而其转运速率还与eq\o(□,\s\up4(36))转运蛋白的数量有关。,eq\a\vs4\al(问题思索)同一种物质进出不同细胞的方式相同吗？提示：不肯定相同。如水进出细胞的方式可以是自由扩散也可能是帮助扩散。eq\a\vs4\al(问题思索)视察影响被动运输因素的相关曲线，回答下列问题。(1)图甲代表哪种扩散方式？缘由？提示：图甲表示细胞外溶液浓度对自由扩散方式运输速率的影响，该方式只受膜内外物质浓度差的影响，浓度差越大，自由扩散的速率越快。(2)图乙代表哪种扩散方式？为什么？P点之前及之后，影响物质运输速率的因素是什么？提示：图乙表示细胞外溶液浓度对帮助扩散方式运输速率的影响，这种方式受细胞内外溶液浓度差和转运蛋白数量的影响。图中P点之前，运输速率主要受物质浓度的影响。图中P点之后，物质运输速率不再增加的缘由是转运蛋白达到饱和。eq\a\vs4\al(问题思索)除物质浓度差和转运蛋白的数量之外，还有没有其他影响被动运输速率的因素？提示：有，例如：温度通过影响生物膜的流淌性影响被动运输的速率。题型五被动运输方式的分析与推断[例6]下列有关被动运输说法正确的是()A．水分子进入细胞，是通过自由扩散方式进行的B．帮助某些离子和小分子有机物顺浓度梯度跨膜运输的蛋白质，称为载体蛋白C．载体蛋白和通道蛋白在转运分子和离子时，其作用机制是一样的D．影响帮助扩散的运输速率的因素，除膜内外物质浓度梯度外，还有转运蛋白数量答案D[例7]试验证明，钾离子不能透过人工脂类双层膜，但在人工脂类双层膜中，加入少量缬氨霉素，钾离子即可从高浓度一侧跨(穿)膜到达低浓度一侧，其他离子则不能通过。该试验说明()A．钾离子运输过程属于自由扩散B．缬氨霉素破坏了人工膜结构C．缬氨霉素为钾离子运输供应能量D．缬氨霉素可作为运输钾离子的载体解题分析在人工膜中加入少量缬氨霉素，钾离子可以通过该膜，而且从高浓度一侧到达低浓度一侧，所以缬氨霉素是钾离子的载体，钾离子可通过帮助扩散通过该膜。答案D题后归纳比较自由扩散与帮助扩散的异同点(1)相同点：①都不消耗能量；②都是由高浓度一侧到低浓度一侧。(2)不同点：自由扩散不须要转运蛋白帮助，帮助扩散须要。题型六影响被动运输的相关曲线分析[例8]如图中a、b表示物质被动运输的两种方式，下列表述正确的是()A．脂溶性小分子物质不能通过方式a运输B．与方式a有关的载体蛋白覆盖于细胞膜表面C．方式b的最大运输速率与载体蛋白数量有关D．抑制能量供应对方式a和b的运输速率均有影响解题分析由题图分析可知，a为自由扩散，b为帮助扩散。脂溶性小分子物质通过自由扩散(方式a)运输，A错误；方式a与载体蛋白无关，只与浓度有关，B错误；方式b的最大运输速率与载体蛋白的数量有关，C正确；被动运输不须要能量，抑制能量供应，对自由扩散和帮助扩散都无影响，D错误。答案C1．下列现象不属于渗透作用的是()A．水分子或其他溶剂分子通过原生质层B．水分子或其他溶剂分子通过细胞膜C．蔗糖分子通过细胞壁D．水分子或其他溶剂分子通过液泡膜答案C解析渗透作用是指水分子或其他溶剂分子通过半透膜的扩散。细胞膜、液泡膜和原生质层都具有选择透过性，均属于半透膜。细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，其结构通常呈网状，凡是溶解在水中的溶质分子都可以自由通过，具有全透性，不是半透膜，蔗糖分子也不是溶剂分子。2．取一个簇新马铃薯，将其块茎切成大小相同的四块，分别浸入Ⅰ～Ⅳ四种不同溶液中，表中为1小时后质量转变的百分率，由表可知四种溶液中浓度最低的是()溶液马铃薯质量变更百分率Ⅰ＋5%Ⅱ－5%Ⅲ－3%Ⅳ0A．溶液Ⅰ B．溶液ⅡC．溶液Ⅲ D．溶液Ⅳ答案A解析马铃薯块质量增加，说明细胞吸水，外界溶液浓度较小；马铃薯块质量减小，说明细胞失水，外界溶液浓度较大。且外界溶液浓度越大，质量削减越多，据表分析数据可知，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的溶液浓度关系为Ⅰ<Ⅳ<Ⅲ<Ⅱ，因此溶液Ⅰ浓度最低。3．下列关于自由扩散和帮助扩散的叙述，正确的是()①都不消耗能量②都不须要转运蛋白③自由扩散只能顺浓度梯度，而帮助扩散既可以顺浓度梯度也可以逆浓度梯度④都是被动运输⑤葡萄糖有时可以通过帮助扩散顺浓度梯度运输A．①②④B．①③④C．①④⑤D．①②⑤答案C解析自由扩散与帮助扩散的共同点是都顺浓度梯度，都不须要能量；区分是帮助扩散须要转运蛋白。红细胞汲取葡萄糖属于帮助扩散。4．在“视察植物细胞的质壁分别和复原”试验中，对紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的临时装片进行了三次视察和两次处理。下列有关叙述正确的是()A．第一次视察为低倍镜视察，后两次为高倍镜视察B．第一次处理滴加的液体为清水，其