4.1 被动运输-【赢在课堂】2021-2022学年高一生物同步教学精品课程（人教版2019必修1）

第1节 被动运输 学习目标 1.理解渗透作用的条件及原理。 2.结合探究实验，分析理解细胞吸水和失水的过程及应用。 3.进行关于植物细胞吸水和失水的实验操作，分析植物细胞的吸水和失水。 4.建构被动运输的概念，比较自由扩散和协助扩散的异同点。 梳理教材 一、渗透现象及原理分析 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。 2．渗透作用具备的两个条件 (1)具有③半透膜。 (2)膜两侧①②具有浓度差。 二、水进出细胞的原理 1．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<细胞质的浓度 失水 外界溶液的浓度>细胞质的浓度 平衡 外界溶液的浓度＝细胞质的浓度 2.植物细胞的吸水和失水 (1)成熟植物细胞的结构 (2)植物细胞内的液体环境主要是指液泡里面的细胞液。 (3)植物细胞吸水和失水的实验探究 ①探究性实验的一般过程：根据观察到的现象，提出问题→作出假设→设计实验→进行实验→分析结果，得出结论→总结交流→进一步探究。 ②实验假设：原生质层相当于一层半透膜。 ③预期结果：由于原生质层相当于一层半透膜，水分子可以自由透过，而蔗糖分子不能透过。因此，在蔗糖溶液中植物细胞的中央液泡会变小，发生质壁分离；加入清水后，当细胞液浓度大于外界溶液的浓度时，外界溶液中的水就会透过原生质层进入细胞液，发生质壁分离的复原。 ④设计实验方案 三、探究植物细胞的吸水和失水的实验操作 1．实验流程 2．实验结果 现象 试剂 中央液泡变化 原生质层位置变化 细胞大小 蔗糖溶液 变小 脱离细胞壁 基本不变 清水 逐渐恢复原来大小 恢复原位 基本不变 3.实验结论 实验结果与预期结果相同，说明“原生质层相当于一层半透膜”的假设是成立的。 四、自由扩散和协助扩散 1．概念：物质以扩散方式进出细胞，不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量。 2．类型 比较项目 自由扩散(也叫简单扩散) 协助扩散(也叫易化扩散) 定义 物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式 借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式 运输方向 顺浓度梯度 顺浓度梯度 是否需要转运蛋白 不需要 需要 是否消耗能量 不消耗 不消耗 举例 ①气体：O2、CO2、NH3等 ②甘油、乙醇、苯等脂溶性的小分子有机物 ③少部分水 ①离子和一些小分子有机物，如葡萄糖进入红细胞 ②大部分水 图例 3.影响因素 (1)膜内外物质浓度梯度的大小。 (2)某些物质的运输速率还与转运蛋白的数量有关。 (3)温度变化会影响物质运输速率。 要点背诵 1．原生质层包括细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质。 2．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。 3．只有活的、具有中央大液泡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。 4．探究植物细胞的吸水和失水实验 (1)要选取成熟的、液泡带有一定颜色的植物组织，便于观察实验现象。 (2)选用的蔗糖溶液浓度要适宜。 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的跨膜运输。 6．自由扩散既不需要转运蛋白，也不需要能量，少部分水、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，例如红细胞吸收葡萄糖，大部分水通过水通道蛋白进出细胞。 跟踪训练 1．下图是某个细胞渗透过程中的放大图示，a、b表示该部位的溶液浓度，由此可以推断（ ） A．可能a>b，细胞渗透吸水 B．可能a=b，渗透系统保持动态平衡 C．可能a<b，细胞渗透失水 D．上述三种情况都有可能 【答案】D 【分析】 1、当细胞液的浓度小于外界溶液的浓度时，细胞液中的水分就透过原生质层进入到外界溶液中，由于原生质层比细胞壁的伸缩性大，当细胞不断失水时，液泡逐渐缩小，原生质层就会与细胞壁逐渐分离开来，既发生了质壁分离。 2、当细胞液的浓度大于外界溶液的浓度时，外界溶液中的水分就透过原生质层进入到细胞液中，液泡逐渐变大，整个原生质层就会慢慢地恢复成原来的状态，既发生了质壁分离复原。 【详解】 分析图解可知，图中细胞正处于质壁分离状态，但是无法确定细胞吸水或失水的情况。如果b＜a，则细胞正在发生渗透吸水；如果b=a，则细胞的渗透体系正保持动态平衡；如果b＞a，则细胞正在渗透失水。故图示细胞状态存在上述三种可能。 故选D。 2．在“观察植物细胞的质壁分离和质壁分离复原现象”实验中，选用紫色洋葱外表皮作实验材料，是因为其细胞具有（ ） A．紫色大液泡 B．能够进行