資源簡介

4.1被動運輸學案
【學習目標】
掌握半透膜的特征及其發生滲透作用的條件。
理解細胞在什么條件下會吸水，什么條件下會失水。
理解植物細胞發生質壁分離及復原的條件和所說明的問題。
理解細胞膜和其他生物膜是具有選擇透過性的膜。
【學習重難點】
教學重點
1、能夠說出探究實驗的方法和過程。
2、理解滲透系統
3、舉例說出細胞膜是選擇透過性膜。
教學難點
1、提出問題，作出假設。
2、理解細胞膜不僅是半透膜，還是選擇透過性膜。
3、理解半透膜和選擇透過性膜的區別
【預習新知】
水進出細胞的原理
　請仔細閱讀教材第62～65頁，完成下面的問題。
1．滲透作用的原理
用半透膜封住長頸漏斗的口部。在長頸漏斗內注入蔗糖溶液，然后把漏斗倒置于清水中，使內外液面相平，一段時間后會出現液面上升的現象，這就是滲透現象。結合下圖分析滲透現象的發生條件和原理。
(1)發生條件
如果將半透膜換成紗布，滲透現象將不會(會、不會)發生；如果漏斗內也注入清水，滲透現象將不會(會、不會)發生。這說明滲透現象發生需要兩個條件：半透膜和膜兩側存在濃度差。
(2)滲透現象的原理
以半透膜為界面，可以看到漏斗內蔗糖溶液中單位體積內的水分子數比清水中單位體積內的水分子數少，所以在單位時間內由清水進入蔗糖溶液的水分子數比由蔗糖溶液進入清水的水分子數多。因此，一段時間后，漏斗管內的液面會升高。
(3)概念：水分子(或其他溶劑分子)通過半透膜的擴散，稱為滲透作用。
2．水進出動物紅細胞的原理
(1)紅細胞內的血紅蛋白等有機物不能(能、不能)透過細胞膜，這些有機物相當于“問題探討”所示裝置中的蔗糖物質。
(2)動物細胞沒有細胞壁，也沒有大液泡，動物細胞的細胞膜相當于半透膜。
(3)①當外界溶液濃度高于細胞質濃度時，細胞失水皺縮。
②當外界溶液濃度低于細胞質濃度時，細胞吸水膨脹，直到漲破。
③當外界溶液濃度相當于(或等于)細胞質濃度時，水分進出平衡，細胞形態基本不變。
由此可見，紅細胞吸水或失水取決于紅細胞內外濃度的差值。
3．探究植物細胞的吸水和失水
(1)成熟的植物細胞
①植物細胞的細胞膜外面有一層細胞壁。細胞壁是全透性的，伸縮性比較小。
②植物細胞的細胞膜、液泡膜以及兩層膜之間的細胞質，稱為原生質層。
③植物細胞內的液體環境主要是指液泡里面的細胞液。
(2)植物細胞吸水和失水的實驗探究
①探究性實驗的一般過程：根據觀察到的現象，提出問題→作出假設→設計實驗→進行實驗→分析結果，得出結論→總結交流→進一步探究。
②假設：原生質層相當于一層半透膜。
③預期結果：由于原生質層相當于一層半透膜，水分子可以自由透過，而蔗糖分子不能透過。因此，在蔗糖溶液中植物細胞的中央液泡會變小，發生質壁分離。
④實驗流程及結果
⑤實驗結果
⑥結論：實驗結果與預期結果相同，說明“原生質層相當于一層半透膜”的假設是成立的。
(3)植物細胞吸水和失水的條件
①當細胞液濃度小于外界溶液濃度時，細胞失水，原生質層和細胞壁分離，發生質壁分離。
②發生質壁分離的細胞，當細胞液濃度大于外界溶液濃度時，細胞吸水，發生質壁分離復原。
4．被動運輸及其種類
(1)概念：物質以擴散方式進出細胞，不需要消耗細胞內化學反應所釋放的能量，這種物質跨膜運輸方式稱為被動運輸。
(2)種類：分為自由擴散和協助擴散兩類。
自由擴散和協助擴散
像水分子這樣，物質以擴散方式進出細胞，不需要消耗細胞內化學反應所釋放的能量，這種物質跨膜運輸方式稱為被動運輸。
被動運輸又分為自由擴散和協助擴散兩類。
自由擴散：物質通過簡單的擴散方式進出細胞。
協助擴散：進出細胞的物質需借助細胞膜上的轉運蛋白的擴散方式。
轉運蛋白的類型
載體蛋白：只容許與自身結合部位相適應的分子或離子通過，而且每次轉運時都發生自身構象的改變。
通道蛋白：只容許與自身通道的直徑和形狀相適配、大小和電荷相適宜的分子或離子通過。
【易錯提示】
植物對水分和離子吸收的三點提醒
(1)兩個不同的過程：水分子通過細胞膜順濃度梯度擴散，離子一般逆濃度梯度被吸收。
(2)吸收離子時不一定吸水：在外界溶液濃度較大的情況下，植物吸收離子的同時會失水。
(3)二者聯系：無機鹽溶解在水中才能被吸收，無機鹽的吸收可以增加細胞液濃度，促進對水分的吸收。
【鞏固訓練】
1.成熟的植物細胞在較高濃度的外界溶液中，會發生質壁分離現象，如圖a是發生質壁分離的洋蔥鱗片葉外表皮細胞。請回答下列問題：
（1）圖a中細胞的質壁分離指的是細胞壁和_____的分離，后者的結構包括_____（填編號）、液泡膜以及二者之間的細胞質。
（2）若將正常的洋蔥鱗片葉外表皮細胞置于0．3g/mL的蔗糖溶液中，一段時間后發生的現象是_____；若將其置于1mol/L的KNO3溶液中，發生的現象是_____。
（3）如圖b是某同學在觀察植物細胞質壁分離與復原實驗時拍下的顯微照片，此時細胞液濃度與外界溶液濃度的關系是_____。
（4）將形狀、大小相同的紅心蘿卜A和紅心蘿卜B幼根各5段，分別放在不同濃度的蔗糖溶液（甲~戊）中，一段時間后，取出紅心蘿卜的幼根稱重，結果如圖c所示，據圖分析：
①紅心蘿卜A比紅心蘿卜B的細胞液濃度_____（填“高”或“低”）。
②在甲蔗糖溶液中加入適量的清水，一段時間后紅心蘿卜A的細胞液濃度會_____（填“升高”或“降低”）。
③甲~戊蔗糖溶液中，濃度最大的是_____。
2.下圖①~④是葡萄糖分子進入紅細胞的過程示意圖,其中A側表示紅細胞外側,B側表示紅細胞內側。按葡萄糖分子進入紅細胞的順序排序,正確的是( )
A.①→②→③→④ B.①→③→②→④
C.④→②→③→① D.④→③→②→①
3.如圖為U型滲透裝置，S1和S2是兩種不同的溶質，起始時兩側液面高度相同，只有水和S1能透過半透膜，經過一段時間達到滲透平衡，下列說法錯誤的是( )
A. 若開始時S1的物質的量濃度大于S2的，平衡時右側高于左側
B. 若開始時S1的物質的量濃度小于S2的，平衡時右側低于左側
C. 不論開始時S1和S2哪側物質的量濃度高，平衡時都是右側低于左側
D. 達到滲透平衡時水分子依舊移動，且左側的物質的量濃度大于右側
4.下列關于自由擴散和協助擴散的說法中，正確的是( )
①都不需要能量
②都不需要載體
③自由擴散只能順濃度梯度，而協助擴散既可以順濃度梯度也可以逆濃度梯度
④都是被動運輸
⑤離子和一些有機分子如葡萄糖，可以通過協助擴散順濃度梯度運輸
A.①②④ B.①③④ C.①④⑤ D.①②⑤
5.“觀察洋蔥表皮細胞的質壁分離及質壁分離復原”實驗中，用顯微鏡觀察到的結果如圖所示。
下列敘述正確的是( )
A.由實驗結果推知，甲圖細胞是有活性的
B.與甲圖細胞相比，乙圖細胞的細胞液濃度較低
C.丙圖細胞的體積將持續增大，最終脹破
D.若選用根尖分生區細胞為材料，質壁分離現象更明顯
參考答案
1.答案：（1）原生質層；2
（2）細胞發生質壁分離；細胞發生質壁分離后又自動復原
（3）細胞液的濃度可能大于、等于或小于外界溶液的濃度
（4）高；降低；乙
解析：（1）圖a中細胞的質壁分離指的是細胞壁和原生質層的分離；原生質層包括[2]細胞膜、[4]液泡膜及兩者之間的細胞質。
（2）若將正常的洋蔥鱗片葉外表皮細胞置于0.3g/mL的蔗糖溶液中，由于外界溶液濃度大于細胞液濃度，細胞因滲透失水會發生質壁分離現象；若將其放入1mol/L的KNO3溶液中，細胞先發生質壁分離，因植物細胞能主動吸收K+和，一段時間后隨著細胞液濃度增大，細胞滲透吸水，可看到細胞質壁分離的自動復原。
（3）根據題意和圖示分析可知，圖b中的細胞可能處于正在發生質壁分離的狀態，也可能處于質壁分離平衡的狀態，還可能處于質壁分離復原的狀態，所以此時細胞液濃度與外界溶液濃度的關系有小于、等于或大于三種可能。
（4）①根據柱狀圖數據可知，在甲蔗糖溶液中，紅心蘿卜A的質量沒有變化，甲溶液是紅心蘿卜A細胞液的等滲溶液，而紅心蘿卜B的質量減小，說明紅心蘿卜B細胞失水，所以紅心蘿卜A的細胞液濃度大于紅心蘿卜B的細胞液濃度。
②在甲蔗糖溶液中加入適量的清水，一段時間后紅心蘿卜A吸水，其細胞液濃度降低。
③據圖可知，紅心蘿卜A和B在乙蔗糖溶液中質量減少均最多，說明在此蔗糖溶液中兩者失水均最多，可推測乙蔗糖溶液的濃度最高。
2.答案：D
解析：圖中說明細胞外的葡萄糖分子先與開口朝外的載體蛋白結合，然后載體蛋白開口向內, 將葡萄糖分子釋放出來。正確的是④→③→②→①。
3.答案：A
解析：根據題干信息，只有水和S1能透過半透膜，水分子始終可以通過半透膜進行運動。達到滲透平衡時，S1會均勻分布在溶液中，半透膜兩側S1的濃度相同，但S2不能透過半透膜，只能分布在U形管的左側。故不論開始時S1與S2的濃度關系如何，達到滲透平衡時，U形管左側的溶液物質的量濃度大于右側，左側液面高于右側液面。A錯誤，BCD正確。
故選：A。
4.答案：C
解析：①都不需要能量；②自由擴散不需要載體，協助擴散需要載體；③自由擴散和協助擴散都只能順濃度梯度；④都是被動運輸，動力是濃度差；⑤離子和一些有機小分子可以通過協助擴散順濃度梯度運輸，如神經細胞鈉離子進入細胞、葡萄糖進入紅細胞等。
5.答案：A
解析：本題考查植物細胞質壁分離和復原實驗。題圖甲中洋蔥表皮細胞發生了質壁分離，只有活細胞才能發生質壁分離，A項正確；題圖乙中細胞發生質壁分離是細胞失水造成的，細胞失水后細胞液濃度升高，B項錯誤；由于植物細胞壁的伸縮性有限，題圖丙中細胞的體積不會持續增大，更不會脹破，C項錯誤；根尖分生區細胞沒有中央大液泡，不能作為植物細胞質壁分離和復原實驗的材料，D項錯誤。

展開更多......

收起↑