第4章 第1节 被动运输 (Word教参)-【精讲精练】2025-2026学年高中生物必修第一册(人教版 多选)
第1节 被动运输
学习目标 | 1.通过分析渗透装置中水分渗透扩散的实验,理解渗透作用发生的原理和条件。(科学思维) 2.通过分析探讨水分进出哺乳动物红细胞的实例,理解水进出动物细胞的原理。(科学思维) 3.通过“植物细胞的吸水和失水”的探究实验,理解植物细胞吸水、失水的条件和水分进出细胞的原理。(科学探究) |
一、水进出细胞的原理
1.渗透作用概念:水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散。
2.渗透作用发生的两个条件
(1)具有半透膜。
(2)膜两侧溶液具有浓度差。
3.动物细胞的吸水和失水
(1)动物细胞的细胞膜相当于一层半透膜。
(2)现象及条件
现象 | 条件 |
吸水 | 外界溶液溶质的浓度<细胞质的浓度 |
失水 | 外界溶液溶质的浓度>细胞质的浓度 |
渗透平衡 | 外界溶液溶质的浓度=细胞质的浓度 |
[微思考] 输液时为何要用浓度为0.9%的NaCl溶液?
提示:0.9%的NaCl溶液与细胞质的浓度相等,可以维持细胞的正常形态。
4.植物细胞的吸水和失水
(1)成熟植物细胞的结构
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(2)原理和现象
①外界溶液浓度大于细胞液浓度时,发生质壁分离现象。
②外界溶液浓度小于细胞液浓度时,失水的细胞发生质壁分离复原现象。
二、实验:探究植物细胞的吸水和失水
1.实验材料:紫色洋葱鳞片叶外表皮。
2.实验方法
(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→表达和交流→进一步探究。
(2)假设:原生质层相当于一层半透膜。
(3)原理:①当外界溶液浓度大于细胞液浓度时,细胞会失水。当外界溶液浓度小于细胞液浓度时,细胞会吸水。
②原生质层比细胞壁的伸缩性大。
(4)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,在较高浓度的蔗糖溶液中植物细胞的中央液泡会变小,原生质层与细胞壁分离,发生质壁分离。随后再将植物细胞浸润在清水中,植物细胞吸水,中央液泡会变大,原生质层又恢复到原来的状态,发生质壁分离的复原。
三、被动运输
1.被动运输的概念: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的物质跨膜运输方式,包括自由扩散和协助扩散。
2.自由扩散和协助扩散
(1)自由扩散和协助扩散的比较
| 自由扩散(也叫简单扩散) | 协助扩散(也叫易化扩散) |
条件 | 不需要转运蛋白,不消耗能量 | 需要转运蛋白,不消耗能量 |
运输方向 | 高浓度一侧→低浓度一侧 | |
举例 | O2和CO2 | 葡萄糖、氨基酸的顺浓度跨膜运输 |
(2)转运蛋白的种类和特点
名称 | 转运对象 | 特点 |
载体蛋白 | 与自身结合部位相适应的分子或离子 | 每次转运时都会发生自身构象的改变 |
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通道蛋白 | 与自身通道的直径和形状相适配、大小和电荷相适宜的分子或离子 | 转运分子不需要与通道蛋白结合 |
3.影响被动运输的因素
(1)被动运输的速率直接受膜内外物质浓度梯度大小的影响。
(2)协助扩散的速率还与转运蛋白的数量有关。
近年来,生物膜的研究成果在环保、医疗等领域有了广泛的应用,例如人工制成的血液透析膜,通过血液和透析液在透析膜内外两侧的相对流动,其溶质按照浓度梯度差从高浓度一侧向低浓度一侧转运,将代谢废物透析掉。结合所学知识判断:
(1)水会从溶质浓度高的一侧向浓度低的一侧转运。(×)
(2)透析膜是半透膜,也是生物膜。(×)
(3)透析膜也具有选择性。(√)
探究点一 水进出细胞的原理
用半透膜封住长颈漏斗的口部,在长颈漏斗内注入蔗糖溶液,然后把漏斗放到清水中,使内外液面相平,一段时间后会出现液面上升的现象,这就是渗透现象。结合下图分析渗透现象发生的条件和原理。
(1)漏斗管内的液面为什么会升高?
提示:单位体积的清水中水分子数大于蔗糖溶液中的水分子数。单位时间内由清水进入蔗糖溶液的水分子多于由蔗糖溶液进入清水的水分子。
(2)如果漏斗管足够长,管内的液面会无限升高吗?为什么?
提示:不会。由于烧杯中与漏斗中的液体具有浓度差,故存在渗透压,所以水分子有进入漏斗的趋势;但是液面差Δh会产生相应的压强,当Δh产生的压强与渗透压平衡时,半透膜两侧水分子的交换速率相同,液面将不再升高。
(3)如果用纱布代替玻璃纸(半透膜),漏斗管内液面还会升高吗?
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