資源簡介

4.1被動運輸學(xué)案
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
1.闡明滲透作用的條件及原理。
2.結(jié)合探究實驗，分析理解細(xì)胞吸水和失水的過程及應(yīng)用。
3.建構(gòu)被動運輸?shù)母拍睿容^自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散的異同點。
【學(xué)習(xí)重難點】
1．重點：掌握自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散的特點和實例。
2．難點：總結(jié)關(guān)于植物細(xì)胞吸水和失水的實驗設(shè)計和操作。
【預(yù)習(xí)新知】
水進(jìn)出細(xì)胞的原理
1．動物細(xì)胞的吸水和失水
(1)動物細(xì)胞的細(xì)胞膜相當(dāng)于半透膜。
(2)條件及現(xiàn)象
過程 條件 現(xiàn)象
吸水 外界溶液的濃度<細(xì)胞質(zhì)的濃度
失水 外界溶液的濃度>細(xì)胞質(zhì)的濃度
平衡 外界溶液的濃度＝細(xì)胞質(zhì)的濃度
2.植物細(xì)胞的吸水和失水
(1)成熟植物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)
(2)植物細(xì)胞內(nèi)的液體環(huán)境主要是指液泡里面的細(xì)胞液。
(3)植物細(xì)胞吸水和失水的實驗探究
①探究性實驗的一般過程：根據(jù)觀察到的現(xiàn)象，提出問題→作出假設(shè)→設(shè)計實驗→進(jìn)行實驗→分析結(jié)果，得出結(jié)論→總結(jié)交流→進(jìn)一步探究。
②實驗假設(shè)：原生質(zhì)層相當(dāng)于一層半透膜。
③預(yù)期結(jié)果：由于原生質(zhì)層相當(dāng)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(xì)胞的中央液泡會變小，發(fā)生質(zhì)壁分離；加入清水后，當(dāng)細(xì)胞液濃度大于外界溶液的濃度時，外界溶液中的水就會透過原生質(zhì)層進(jìn)入細(xì)胞液，發(fā)生質(zhì)壁分離的復(fù)原。
④設(shè)計實驗方案
自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散
自由擴(kuò)散(也叫簡單擴(kuò)散) 協(xié)助擴(kuò)散(也叫易化擴(kuò)散)
圖示 甲 乙
條件 不需要轉(zhuǎn)運蛋白，不消耗能量 需要轉(zhuǎn)運蛋白，不消耗能量
運輸方向 高濃度一側(cè)→低濃度一側(cè)
舉例 O2和CO2 葡萄糖、氨基酸的順濃度跨膜運輸
自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散
1．影響自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散的因素
方式 影響因素 影響趨勢 曲線
自由擴(kuò)散 膜兩側(cè)物質(zhì)的濃度差 與濃度差呈正相關(guān)
協(xié)助擴(kuò)散 ①膜兩側(cè)物質(zhì)的濃度差；②膜上轉(zhuǎn)運蛋白的種類和數(shù)量 當(dāng)轉(zhuǎn)運蛋白達(dá)到飽和時，物質(zhì)濃度增加，物質(zhì)的運輸速率也不再增加
2．膜上的兩種轉(zhuǎn)運蛋白
名稱 轉(zhuǎn)運對象 特點
載體蛋白 與自身結(jié)合部位相適應(yīng)的分子或離子 每次轉(zhuǎn)運時都會發(fā)生自身構(gòu)象的改變
通道蛋白 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 轉(zhuǎn)運分子不需要與通道蛋白結(jié)合
【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(xì)胞膜順濃度梯度擴(kuò)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(lián)系：無機(jī)鹽溶解在水中才能被吸收，無機(jī)鹽的吸收可以增加細(xì)胞液濃度，促進(jìn)對水分的吸收。
（1）達(dá)到滲透平衡時，半透膜兩側(cè)的水分子進(jìn)行的是雙向運動（ ）
（2）動物細(xì)胞和植物細(xì)胞放在蒸餾水中會吸水漲破（ ）
（3）植物細(xì)胞壁是全透性的，其作用是保護(hù)和支持細(xì)胞（ ）
（4）原生質(zhì)層由細(xì)胞壁、細(xì)胞膜、液泡膜及所有細(xì)胞質(zhì)組成（ ）
答案：（1）√（2）×（3）√（4）×
【鞏固訓(xùn)練】
1.某同學(xué)利用洋蔥外表皮在硝酸鉀溶液中進(jìn)行“觀察植物細(xì)胞質(zhì)壁分離及質(zhì)壁分離復(fù)原現(xiàn)象”實驗時，觀察到某時期實驗結(jié)果（如下圖）。下列敘述正確的是( )
A.該狀態(tài)細(xì)胞B區(qū)域顏色將逐漸變深
B.與實驗前相比，該狀態(tài)細(xì)胞吸水能力增強(qiáng)
C.實驗過程中，顯微鏡下可觀察到水分子進(jìn)出細(xì)胞
D.質(zhì)壁分離復(fù)原后，細(xì)胞液濃度與初始濃度相等
2.在“觀察植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原”實驗中，對紫色洋蔥鱗片葉外表皮臨時裝片進(jìn)行了三次觀察(如下圖所示)。下列有關(guān)敘述正確的是( )
A.第一次觀察時容易看到紫色大液泡和較大的無色細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)區(qū)域
B.第二次觀察時可以發(fā)現(xiàn)細(xì)胞質(zhì)壁分離首先發(fā)生在細(xì)胞的角隅處
C.吸水紙的主要作用是吸除滴管滴加的多余液體，以免污染鏡頭
D.為了節(jié)約實驗時間，通常可以省略第一次顯微觀察步驟
3.在觀察植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原實驗中，對紫色洋蔥鱗片葉外表皮臨時裝片進(jìn)行了三次觀察。下列有關(guān)敘述錯誤的是( )
A.第一次觀察時會看到紫色大液泡幾乎充滿整個細(xì)胞
B.必須要用高倍物鏡才能觀察到質(zhì)壁分離的現(xiàn)象
C.本實驗可不另設(shè)對照組，但不能省略第一次顯微觀察步驟
D.第二次觀察時可以發(fā)現(xiàn)液泡的紫色逐漸加深
4.下列與實驗相關(guān)的敘述，正確的是( )
A.卡爾文用同位素標(biāo)記法證明了CO2是光合作用的原料
B.利用吸水漲破的方法可以直接從細(xì)菌中提取到純凈的細(xì)胞膜
C.做植物細(xì)胞吸水和失水實驗時，不一定要以有顏色的細(xì)胞為實驗材料
D.成熟植物細(xì)胞體積大，便于觀察分裂中期細(xì)胞內(nèi)染色體的形態(tài)和數(shù)目
5.關(guān)于“探究植物細(xì)胞質(zhì)壁分離和復(fù)原實驗”的敘述，正確的是( )
A.在發(fā)生質(zhì)壁分離的過程中，細(xì)胞的吸水能力逐漸增強(qiáng)
B.該實驗只是觀察了質(zhì)壁分離和復(fù)原現(xiàn)象，沒有設(shè)計對照實驗
C.該實驗常選擇洋蔥鱗片葉的內(nèi)表皮細(xì)胞，是因為有紫色中央大液泡
D.質(zhì)壁分離中的“質(zhì)”指的是原生質(zhì)層，是植物細(xì)胞的細(xì)胞膜和液泡膜。
6.細(xì)胞是一個開放的系統(tǒng)，細(xì)胞膜不僅是將細(xì)胞內(nèi)外隔開的屏障，也是控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的門戶。下列關(guān)于物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的敘述，正確的是( )
A.水分子通過自由擴(kuò)散通過細(xì)胞膜的速率遠(yuǎn)大于協(xié)助擴(kuò)散
B.物質(zhì)通過載體蛋白運輸時不需要與其結(jié)合，通過通道蛋白運輸時需要與其結(jié)合
C.載體蛋白只容許與自身通道的直徑和形狀相匹配、大小和電荷相適宜的分子或離子通過
D.細(xì)胞通過主動運輸選擇吸收所需要的物質(zhì)、排出代謝廢物以維持細(xì)胞生命活動的需要
7.滲透作用是水分子或其它溶劑分子通過半透膜的擴(kuò)散現(xiàn)象。成熟植物細(xì)胞能通過滲透作用吸水或失水。下列有關(guān)敘述錯誤的是( )
A.成熟植物細(xì)胞的原生質(zhì)層相當(dāng)于一層半透膜
B.溫度會影響水分子通過成熟植物細(xì)胞膜的速率
C.達(dá)到滲透平衡時，半透膜兩側(cè)的溶液濃度不一定相等
D.成熟植物細(xì)胞發(fā)生滲透吸水時，水分子不會運出細(xì)胞
8.水分子可以通過自由擴(kuò)散的方式進(jìn)出細(xì)胞，也可以通過水通道蛋白實現(xiàn)快速運輸。下列說法錯誤的是( )
A.跨膜運輸時水分子不需要與水通道蛋白結(jié)合
B.水分子通過水通道蛋白進(jìn)入細(xì)胞的方式為協(xié)助擴(kuò)散
C.水分子進(jìn)出細(xì)胞更多情況下是通過自由擴(kuò)散實現(xiàn)的
D.水分子進(jìn)出細(xì)胞的兩種方式均不耗能，屬于被動運輸
9.CO2進(jìn)出細(xì)胞的方式是( )
A. 自由擴(kuò)散 B. 協(xié)助擴(kuò)散 C. 主動運輸 D. 胞吞、胞吐
10.如圖是高等動、植物與原生生物細(xì)胞避免滲透吸水膨脹的三種機(jī)制。下列敘述正確的是( )
A.動物細(xì)胞和植物細(xì)胞都能發(fā)生滲透作用與質(zhì)壁分離
B.植物細(xì)胞發(fā)生滲透吸水，以細(xì)胞膜充當(dāng)發(fā)生滲透所需的半透膜
C.若將原生生物置于低滲溶液中，其收縮泡的伸縮頻率減慢
D.動物細(xì)胞為避免滲透吸水膨脹需要細(xì)胞膜上轉(zhuǎn)運蛋白質(zhì)協(xié)助
參考答案
1.答案：B
解析：A、圖中B區(qū)域是原生質(zhì)層，但由于未知該細(xì)胞是正在發(fā)生質(zhì)壁分離還是正在復(fù)原，故無法判斷B區(qū)域的顏色變化，A錯誤;
B、圖示狀態(tài)的細(xì)胞原生質(zhì)層和細(xì)胞壁分離，細(xì)胞發(fā)生了失水，故與實驗前相比，該狀態(tài)細(xì)胞吸水能力增強(qiáng)，B正確;
C、質(zhì)壁分離過程中，水分子出細(xì)胞的速度大于進(jìn)細(xì)胞的速度，且顯微鏡下無法觀察到水分子進(jìn)出細(xì)胞，C錯誤;
D、質(zhì)壁分離復(fù)原過程中，由于K+和進(jìn)入細(xì)胞，故質(zhì)壁分離復(fù)原后，細(xì)胞液濃度大于初始濃度，D錯誤。
2.答案：B
解析：第一次觀察時由于未滴加蔗糖溶液，細(xì)胞還沒有發(fā)生質(zhì)壁分離，只能看到紫色大液泡，故A錯誤；第二次觀察時滴入少量的蔗糖溶液，細(xì)胞開始發(fā)生質(zhì)壁分離，可以發(fā)現(xiàn)細(xì)胞質(zhì)壁分離首先發(fā)生在細(xì)胞的角隅處，故B正確；吸水紙的主要作用是吸引蔗糖溶液從蓋玻片的一側(cè)流到另一側(cè)，使全部洋蔥鱗片葉浸潤在蔗糖溶液中，C錯誤；第一次顯微鏡觀察是為了獲得實驗前的現(xiàn)象，以便于和實驗中的現(xiàn)象變化作對比，因此不可省略，故D錯誤。
3.答案：B
解析：
4.答案：C
解析：A、運用紙層析法進(jìn)行了綠葉中色素的分離實驗，A錯誤；
B、由于酸性條件能促進(jìn)淀粉的水解，會對實驗結(jié)果造成干擾，所以探究pH對酶活性的影響實驗中，不能選用淀粉酶，B錯誤；
C、在比較過氧化氫在不同條件下的分解實驗中，自變量是不同條件，因變量是過氧化氫的分解速率，C正確；
D、觀察洋蔥根尖分生區(qū)有絲分裂制片流程為解離一漂洗一染色一制片，D錯誤。
故選：C。
5.答案：A
解析：在逐漸發(fā)生質(zhì)壁分離的過程中,細(xì)胞液的濃度增加,細(xì)胞液的滲透壓升高,細(xì)胞的吸水能力逐漸增強(qiáng),A正確。
6.答案：D
解析：A、水分子更多的是借助細(xì)胞膜上的水通道蛋白以協(xié)助擴(kuò)散的方式進(jìn)出細(xì)胞，速率遠(yuǎn)大于自由擴(kuò)散，A錯誤;
B、物質(zhì)通過載體蛋白運輸時需要與其結(jié)合，通過通道蛋白運輸時不需要與其結(jié)合，B錯誤;
C、載體蛋白只容許與自身結(jié)合部位相適應(yīng)的分子或離子通過，而且每次轉(zhuǎn)運時都會發(fā)生自身構(gòu)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，C錯誤;
D、主動運輸普遍存在于動植物和微生物細(xì)胞中，通過主動運輸選擇吸收所需要的物質(zhì)，排出代謝廢物和對細(xì)胞有害的物質(zhì)，從而保證細(xì)胞和個體生命活動的需要，D正確。
7.答案：D
解析：A、成熟植物細(xì)胞的原生質(zhì)層由細(xì)胞膜、液泡膜以及兩層膜之間的細(xì)胞質(zhì)構(gòu)成，原生質(zhì)層相當(dāng)于一層半透膜，A正確;B、溫度會改變細(xì)胞膜磷脂雙分子層的流動性，從而影響水分子通過成熟植物細(xì)胞膜的速率，B正確;C、滲透實驗中，達(dá)到滲透平衡時，水分子進(jìn)出半透膜的速率相同，半透膜兩側(cè)溶液濃度不一定相等，C正確;D、發(fā)生滲透吸水時，水分子的擴(kuò)散是雙向的，水主要向濃度低的部位滲透，同時也有少量水分子反方向滲透，D錯誤。
8.答案：C
解析：AB、水分子可以以協(xié)助擴(kuò)散的方式進(jìn)入細(xì)胞，該過程中主要是借助水通道蛋白進(jìn)行的，跨膜運輸時水分子與水通道蛋白不結(jié)合，AB正確;C、水分子進(jìn)出細(xì)胞更多情況下是通過協(xié)助擴(kuò)散實現(xiàn)的，以保證細(xì)胞水分代謝的需求，C錯誤;D、水分子進(jìn)出細(xì)胞的兩種方式為自由擴(kuò)散或協(xié)助擴(kuò)散，均不耗能，屬于被動運輸，D正確。
9.答案：A
解析：CO2出組織細(xì)胞的方式是自由擴(kuò)散，動力是濃度差，特點是不需要載體和能量。
故選：A。
10.答案：D
解析：動物細(xì)胞需要載體蛋白協(xié)助將離子轉(zhuǎn)運到細(xì)胞外,以減小細(xì)胞內(nèi)的溶液的滲透壓,避免滲透膨脹, D正確。

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