資源簡介

4.1 被動運輸學案
【學習目標】
1．舉例說出細胞膜是選擇透過性膜。
2．掌握水進出細胞的原理。
3．總結關于植物細胞吸水和失水的實驗設計和操作。
4．掌握自由擴散和協助擴散的特點和實例
【學習重難點】
1．舉例說出細胞膜是選擇透過性膜；
2．植物細胞質壁分離及復原實驗和應用。
【預習新知】
（一）水進出細胞的原理
1．滲透作用
(1)含義：水分子(或其他溶劑分子)通過半透膜的擴散。
(2)方向：從水相對含量高的一側向相對含量低的一側滲透。
2．水進出動物細胞(以哺乳動物紅細胞為例)
(1)動物細胞所形成的“滲透裝置”
①半透膜：細胞膜。
②濃度差：細胞質與外界溶液之間的濃度差。
(2)現象
①當外界溶液濃度大于細胞質的濃度時，細胞失水。
②當外界溶液濃度等于細胞質的濃度時，水分子進出平衡。
③當外界溶液濃度小于細胞質的濃度時，細胞吸水。
3．水進出植物細胞(以成熟植物細胞為例)
植物細胞所形成的“滲透裝置”
(1)半透膜(原生質層)：細胞膜、液泡膜以及兩層膜之間的細胞質。
(2)濃度差：細胞液與外界溶液之間的濃度差。
（二）自由擴散和協助擴散
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。
2．類型
比較項目 自由擴散(也叫簡單擴散) 協助擴散(也叫易化擴散)
定義 物質通過簡單的擴散作用進出細胞的方式 借助膜上的轉運蛋白進出細胞的物質擴散方式
運輸方向 順濃度梯度 順濃度梯度
是否需要轉運蛋白 不需要 需要
是否消耗能量 不消耗 不消耗
舉例 ①氣體：O2、CO2、NH3等 ②甘油、乙醇、苯等脂溶性的小分子有機物 ③少部分水 ①離子和一些小分子有機物，如葡萄糖進入紅細胞 ②大部分水
圖例
3.影響因素
(1)膜內外物質濃度梯度的大小。
(2)某些物質的運輸速率還與轉運蛋白的數量有關。
(3)溫度變化會影響物質運輸速率。
【鞏固訓練】
1.在保持細胞存活的條件下，蔗糖溶液濃度與蘿卜條質量變化的關系如圖。若將處于b濃度溶液中的蘿卜條移入a濃度溶液中，則該蘿卜條細胞的狀態及細胞液濃度將( )
A.吸水、保持不變
B.吸水、逐漸減小
C.失水、逐漸增大
D.失水、先增后減小
2.長郡中學高三生物興趣小組為了檢測紫色洋蔥鱗片葉內表皮細胞的細胞液濃度，先配制了一系列濃度梯度的蔗糖溶液，然后按照濃度梯度從小到大依次進行質壁分離的觀察實驗。下列關于該實驗的敘述，錯誤的是( )
A.每個蔗糖濃度對應的觀察實驗都是一個自身對照實驗
B.配制蔗糖溶液時，濃度范圍可以任意設置，但梯度一定要小
C.當洋蔥內表皮細胞在某一蔗糖濃度下發生了質壁分離，剩余觀察實驗無需再做
D.若將實驗材料換成外表皮細胞，則視野的亮度應相對調亮
3.膜轉運蛋白是細胞膜上協助物質出入細胞的蛋白質。一般可將其分為“通道蛋白”和“載體蛋白”兩大類。下列關于這兩類膜轉運蛋白的敘述，正確的是( )
A.通道蛋白運輸物質沒有特異性，載體蛋白有特異性
B.分子或離子通過通道蛋白時，不需要和通道蛋白結合
C.水環境中的K＋能借助通道蛋白順濃度梯度運入輪藻細胞
D.水分子通過載體蛋白進行跨膜運輸的方式為協助擴散
4.將a、b、c三組紅細胞分別置于不同濃度的氯化鈉溶液中進行實驗,浸泡一段時間后其細胞形態如下圖所示。下列敘述錯誤的是( )
A.圖中所示細胞內液的滲透壓,a組的比b組的高
B.浸泡過程中a組細胞失水量小于c組細胞失水量
C.若向a組燒杯中加入少量葡萄糖,則其細胞可能會皺縮后恢復原狀
D.上述實驗中引起細胞形態的改變而消耗ATP的數量比較:c>b>a
5.如圖為常見的兩套滲透裝置，圖中S1為0.3 mol·L-1的蔗糖溶液、S2為蒸餾水、S3為0.3 mol·L-1的葡萄糖溶液；已知葡萄糖能通過半透膜，但蔗糖不能通過半透膜；兩裝置半透膜面積相同，初始時液面高度一致，A裝置一段時間后再加入蔗糖酶。下列有關敘述錯誤的是( )
A.實驗剛剛開始時，裝置A和裝置B中水分子從S2側進入另一側的速度一樣
B.裝置B的現象是S3溶液液面先上升后下降，最終S3和S2溶液液面持平
C.漏斗中液面先上升，加酶后繼續上升，然后開始下降
D.若不加入酶，裝置A、B達到滲透平衡時，S1溶液濃度小于S3溶液濃度
6.圖表示某滲透裝置，其中S1溶液和S2溶液為兩種不同濃度的淀粉溶液，初始時，兩液面持平；當滲透平衡時，兩液面差為△h。下列分析錯誤的是( )
A.滲透平衡時，淀粉和水分子都不會通過半透膜
B.滲透平衡時，兩溶液的濃度大小關系為S1>S2
C.若向燒杯內加適量清水，則滲透平衡時，△h將變大
D.若向漏斗內加適量清水，則滲透平衡時，△h將變小
7.圖中甲、丙表示正常的洋蔥鱗片葉外表皮細胞與洋蔥根尖分生區細胞,乙、丁表示在一定濃度的蔗糖溶液中一段時間后兩種細胞的狀態。根據圖中信息判斷,下列相關敘述正確的是( )
A.出現圖中乙、丁現象的細胞中一定具有大液泡
B.圖乙中原生質層部分隨著細胞的失水紫色逐漸加深
C.圖丁細胞中細胞質的濃度一定大于蔗糖溶液的濃度
D.圖中乙、丁細胞的細胞壁和細胞膜之間充滿的是蔗糖溶液
8.某同學用紫色洋蔥鱗片葉外表皮為材料進行實驗，探究蔗糖溶液處理外表皮后，外表皮細胞原生質體和液泡的體積變化。下列敘述正確的是( )
A.該實驗可借助光學顯微鏡觀察到液泡顏色加深
B.洋蔥鱗片葉外表皮的原生質體相當于一層半透膜
C.蔗糖溶液濃度越高，處理后的植物細胞吸水能力就越強
D.該圖示縱坐標可以改為細胞體積與原生質體體積比值
9.以下三個細胞來自同一種植物體內，其細胞液濃度相同，將其放在不同濃度的蔗糖溶液中，結果如下圖，則三個細胞所在蔗糖溶液的濃度關系是( )
A.①>②>③ B.②>①>③ C.③>①>② D.③>②>①
10.圖表示用洋蔥鱗莖葉內表皮細胞、紅色色素(水溶性大分子物質)、適宜濃度的蔗糖溶液、清水等做質壁分離及復原實驗時，依據視野中觀察到的一個細胞所畫的模式圖。下列敘述正確的是( )
A.④處的顏色先變深，然后隨質壁分離復原而恢復原狀
B.該細胞可能正發生質壁分離，也可能正在質壁分離復原
C.②和③及其之間的細胞液構成原生質層，具有選擇透過性
D.質壁分離復原以后，細胞吸水膨脹導致①會明顯變薄
參考答案
1.答案：B
解析：在a濃度溶液中的蘿卜條，質量不變，說明蔗糖溶液濃度與細胞液濃度相等；在b濃度溶液中的蘿卜條，質量減小，說明蔗糖溶液濃度大于細胞液濃度，細胞失水。因此，將處于b濃度溶液中的蘿卜條移入a濃度溶液中，則該蘿卜條吸水，導致同時導致細胞液濃度逐漸變小，ACD錯誤，B正確。
2.答案：B
解析：A、每個蔗糖濃度對應的觀察實驗中，蔗糖溶液處理前后的觀察可以構成一個自身對照實驗，A正確；
B、配制蔗糖溶液時，濃度范圍不能任意設置，濃度范圍太低時，紫色洋蔥鱗片葉內表皮細胞可能不發生質壁分離，濃度范圍太高時，紫色洋蔥鱗片葉內表皮細胞都發生質壁分離，B錯誤；
C、該實驗的目的是檢測紫色洋蔥鱗片葉內表皮細胞的細胞液濃度，按照蔗糖濃度梯度從小到大的順序做實驗，當某一蔗糖濃度下發生了質壁分離，說明紫色洋蔥鱗片葉內表皮細胞的細胞液濃度低于該蔗糖濃度，因此剩余觀察實驗無需再做，C正確；
D、實驗材料換成外表皮時，視野的亮度應相對調亮，觀察的現象就更明顯，D正確。
故選B。
3.答案：B
解析：A、通道蛋白和載體蛋白都屬于轉運蛋白，對于物質的運輸都具有特異性，A錯誤；
B、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，分子或離子通過通道蛋白時，不需要和通道蛋白結合，B正確；
C、輪藻吸收K+的方式為主動運輸，該過程是逆濃度梯度進行的，C錯誤；
D、水分子通過通道蛋白進行跨膜運輸，其方式為協助擴散，不會通過載體蛋白運輸水分子，D錯誤。
故選B。
4.答案：D
解析：本題考查物質出入細胞的方式,意在考查考生分析圖形獲取信息、理解判斷的能力:根據圖中信息,a組細胞基本可以維持原狀.b組細胞吸水膨脹,c組細胞皺縮.細胞失水較多;與a組相比,b組細胞吸水.細胞內液滲透壓較低;向a組燒杯中加入少許葡萄糖后,剛開始外界溶液滲透壓大于細胞內液滲透壓.細胞失水皺縮,后來葡萄糖通過協助擴散方式進入細胞內,造成細胞內液滲透壓大于外界溶液,細胞吸水恢復原狀;細胞形態的改變是細胞通過自由擴散方式失水或吸水造成的,不消耗ATP。
5.答案：D
解析：本題考查滲透作用。根據題意可知，實驗剛開始時S1與S3溶液的濃度相同，因此水分子從S2側進入另一側的速度一樣，A正確；剛開始，由于裝置B中S3溶液濃度大于S2，故S3側液面先上升，由于S3中的葡萄糖能夠通過半透膜進入S2中，故S3液面會下降，最終S3和S2液面持平，B正確；實驗起始時，由于裝置A中的S1溶液濃度大于S2，故漏斗中的液面會上升，加酶后，酶能催化蔗糖水解為葡萄糖和果糖，使S1溶液濃度增大，漏斗中液面繼續上升，由于葡萄糖能夠通過半透膜進入S2，使S1與S2溶液濃度差減小，漏斗中的液面會下降，C正確；若不加酶，裝置A達到滲透平衡時S1溶液濃度大于S2，裝置B中葡萄糖能通過半透膜，最后兩側的葡萄糖溶液濃度相等，所以最后漏斗中蔗糖溶液濃度大于U型管兩側的葡萄糖溶液濃度，即S1溶液濃度大于S3溶液濃度，D錯誤。
6.答案：A
解析：當從燒杯進入漏斗和從漏斗進入燒杯的水分子數相等時，達到滲透平衡，此時水分子仍會通過半透膜。
7.答案：D
解析：圖丁是分生區細胞,細胞中沒有液泡,但也會在蔗糖溶液中失水,A錯誤;圖乙中具有紫色的是液泡內的顏色.原生質層沒有顏色,B錯誤;不能確定圖丁細胞在吸水還是失水,因此不能確定細胞內外濃度的大小,C錯誤;由于細胞壁具有全透性,因此細胞外的蔗糖溶液可進入細胞壁和細胞膜之間,D正確。
8.答案：A
解析：液泡可以在光學顯微鏡下觀察到，故該實驗可借助光學顯微鏡觀察到液泡顏色加深，A正確；洋蔥鱗片葉外表皮的原生質層相當于一層半透膜，B錯誤；當蔗糖溶液濃度升高到一定程度時，細胞會因失水過度而死亡，C錯誤；該實驗的目的是探究蔗糖溶液處理外表皮后，外表皮細胞原生質體和液泡的體積變化，故圖示縱坐標不可以改為細胞體積與原生質體體積比值，不能體現液泡體積的變化，D錯誤。
9.答案：C
解析：如果①②③三圖是同種細胞置于不同濃度蔗糖溶液中，質壁分離的現象越明顯，說明外界溶液濃度越高，則三種蔗糖溶液濃度關系是③①②。
10.答案：B
解析：洋蔥鱗莖葉內表皮細胞液泡中沒有色素,A項錯誤;圖中細胞處于質壁分離的狀態,但該細胞可能正發生質壁分離，也可能正在質壁分離復原,B項正確；②和③及其之間的細胞質構成原生質層,細胞液是指液泡內的液體,C項錯誤;質壁分離復原以后，細胞會吸水膨脹，但細胞壁的伸縮性有限，不會明顯變薄,D項錯誤。

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