【主干知識梳理】一、探究植物細(xì)胞吸水和失水1．實(shí)驗(yàn)原理(1)成熟的植物細(xì)胞的原生質(zhì)層相當(dāng)于___________。(2)原生質(zhì)層的內(nèi)側(cè)_______與外界溶液可形成濃度差。2．實(shí)驗(yàn)材料紫色的洋蔥鱗片葉。3．實(shí)驗(yàn)試劑質(zhì)量濃度為________的蔗糖溶液，清水。
5．實(shí)驗(yàn)結(jié)論(1)當(dāng)細(xì)胞液濃度______外界溶液濃度時(shí)，細(xì)胞失水，原生質(zhì)層和細(xì)胞壁分離，發(fā)生_________。(2)發(fā)生質(zhì)壁分離的細(xì)胞，當(dāng)細(xì)胞液濃度_____外界溶液濃度時(shí)，細(xì)胞吸水，發(fā)生______________。二、被動(dòng)運(yùn)輸1．概念物質(zhì)以擴(kuò)散方式進(jìn)出細(xì)胞，不需要消耗細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)所釋放的能量，這種物質(zhì)跨膜運(yùn)輸方式稱為被動(dòng)運(yùn)輸。
3．影響因素(1)被動(dòng)運(yùn)輸?shù)乃俾手苯邮苣?nèi)外物質(zhì)_________大小的影響。(2)協(xié)助擴(kuò)散的速率還與_________的數(shù)量有關(guān)。
【教材微點(diǎn)發(fā)掘】1．如圖表示正在進(jìn)行質(zhì)壁分離實(shí)驗(yàn)的紫色洋蔥細(xì)胞，請分析回答：
(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)一定要選擇紫色洋蔥鱗片葉外表皮細(xì)胞嗎？提示：不一定。但紫色洋蔥鱗片葉外表皮細(xì)胞的細(xì)胞液中含有色素，使液泡呈現(xiàn)紫色，便于觀察。(2)b的大小和顏色如何發(fā)生變化？提示：b逐漸變小，顏色逐漸加深。(3)當(dāng)停止質(zhì)壁分離時(shí)，b與c的濃度______。
2．物質(zhì)順濃度梯度擴(kuò)散進(jìn)出細(xì)胞的過程稱為被動(dòng)運(yùn)輸，分析教材第66頁圖4－4，回答下列問題：(1)圖中圓點(diǎn)及圓點(diǎn)多少表示什么含義？提示：表示細(xì)胞內(nèi)外兩種物質(zhì)的濃度大小。(2)圖中，物質(zhì)通過簡單的擴(kuò)散作用進(jìn)出細(xì)胞，叫作_________；進(jìn)出細(xì)胞的物質(zhì)借助__________ (可分為載體蛋白和________兩種類型)的擴(kuò)散，叫作_________。(3)由圖示分析，自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散是順濃度梯度還是逆濃度梯度運(yùn)輸?shù)?？需要消耗能量嗎？提示：二者都是順濃度梯度進(jìn)行的，都不需要消耗能量。
(4)寫出下列物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸方式①O2和CO2進(jìn)出肺泡：_________。②苯被鼻黏膜細(xì)胞吸收：_________。③紅細(xì)胞吸收血液中的葡萄糖：________。④水分子進(jìn)出根毛細(xì)胞：___________________。⑤膽固醇進(jìn)入肝細(xì)胞：________。⑥甘油和乙醇被小腸上皮細(xì)胞吸收：________。
教材問題提示(一)旁欄思考因?yàn)楦视?、乙醇等都是脂溶性物質(zhì)，與磷脂分子有較強(qiáng)的親和力，容易通過磷脂雙分子層出入細(xì)胞。(二)拓展應(yīng)用1．提示：可以配制出一系列濃度梯度的蔗糖溶液。將紫色洋蔥鱗片葉外表皮細(xì)胞置于配好的各種濃度的蔗糖溶液中，適當(dāng)時(shí)間后用顯微鏡觀察細(xì)胞質(zhì)壁分離情況。記錄剛好發(fā)生質(zhì)壁分離的細(xì)胞所用的蔗糖溶液濃度，以及剛好尚未發(fā)生質(zhì)壁分離的細(xì)胞所用的蔗糖溶液濃度，據(jù)此推算出細(xì)胞液濃度應(yīng)介于這兩個(gè)濃度之間。
2．假設(shè)：溫度變化會(huì)影響水分子通過半透膜的擴(kuò)散速率。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)提示：可以借用本節(jié)“問題·探討”中的滲透裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。將該滲透裝置置于不同溫度的環(huán)境中，通過比較不同溫度下漏斗管液面上升速度的快慢，判定溫度是否影響水分的擴(kuò)散速率。實(shí)驗(yàn)中要注意排除各種無關(guān)變量的干擾，如置于不同溫度中的漏斗內(nèi)的蔗糖溶液的量和濃度必須相等，以確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。
新知探究(一)　探究植物細(xì)胞的吸水和失水【探究·深化】[情境質(zhì)疑]下圖是將紫色洋蔥鱗片葉的外表皮細(xì)胞先放到0.3 g/mL的蔗糖溶液中(甲)，再放到清水中(乙)的實(shí)驗(yàn)過程的圖解。請分析回答下列問題：
(1)實(shí)驗(yàn)中共涉及三次顯微鏡觀察，其中第一次觀察的目的是什么？提示：觀察正常洋蔥鱗片葉外表皮細(xì)胞的狀態(tài)，以便與處理后的狀態(tài)形成對照。(2)為什么用紫色洋蔥鱗片葉外表皮作為實(shí)驗(yàn)材料？提示：紫色洋蔥鱗片葉外表皮細(xì)胞的細(xì)胞液中有花青素，使液泡中的細(xì)胞液呈紫色，有利于觀察。(3)如果沒有細(xì)胞壁，細(xì)胞會(huì)發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象嗎？提示：不會(huì)發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象，只發(fā)生滲透吸水或失水。
(4)本實(shí)驗(yàn)選用0.3 g/mL的蔗糖溶液作試劑，若濃度過高或過低對實(shí)驗(yàn)有何影響？提示：選用0.3 g/mL的蔗糖溶液作試劑，既明顯出現(xiàn)質(zhì)壁分離現(xiàn)象，又不會(huì)殺死細(xì)胞。若濃度過高，質(zhì)壁分離速度過快，細(xì)胞會(huì)因失水過多而死亡，不能再進(jìn)行質(zhì)壁分離復(fù)原；若濃度過低，不能引起質(zhì)壁分離或質(zhì)壁分離速度太慢。
(5)發(fā)生質(zhì)壁分離的洋蔥表皮細(xì)胞的原生質(zhì)層與細(xì)胞壁之間是何物質(zhì)？提示：因?yàn)榧?xì)胞壁是全透性的，所以洋蔥表皮細(xì)胞的原生質(zhì)層與細(xì)胞壁之間是蔗糖溶液。(6)若用適宜濃度的KNO3溶液進(jìn)行該實(shí)驗(yàn)，結(jié)果會(huì)發(fā)生質(zhì)壁分離與復(fù)原嗎？提示：開始外界溶液濃度較大，細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離；細(xì)胞主動(dòng)吸收K＋和NO后，隨著細(xì)胞液濃度增大，質(zhì)壁分離后又會(huì)自動(dòng)復(fù)原。
[重難點(diǎn)撥]1．質(zhì)壁分離實(shí)驗(yàn)中的兩組對照
2.質(zhì)壁分離的條件(1)從細(xì)胞角度分析：①死細(xì)胞、動(dòng)物細(xì)胞及未成熟的植物細(xì)胞(如根尖分生區(qū)細(xì)胞)不發(fā)生質(zhì)壁分離及復(fù)原現(xiàn)象。②具有中央大液泡的成熟植物細(xì)胞可發(fā)生質(zhì)壁分離及復(fù)原現(xiàn)象。(2)從溶液角度分析：①在一定濃度的溶液(溶質(zhì)不能透過膜)中只發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象，不能發(fā)生自動(dòng)復(fù)原現(xiàn)象(只有用清水或低滲溶液處理，方可復(fù)原)。
②在一定濃度的溶液(溶質(zhì)可透過膜)中發(fā)生質(zhì)壁分離后可自動(dòng)復(fù)原，如甘油、尿素、乙二醇、KNO3溶液等。③在高濃度溶液中質(zhì)壁分離現(xiàn)象明顯，但溶液濃度過高時(shí)不能發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原，因?yàn)槿芤簼舛冗^高，細(xì)胞會(huì)因過度失水而死亡。④鹽酸、酒精、醋酸等溶液能殺死細(xì)胞，不適于作質(zhì)壁分離實(shí)驗(yàn)的溶液。
【典題·例析】[典例1]　如圖為某同學(xué)利用紫色洋蔥鱗片葉作為實(shí)驗(yàn)材料，觀察植物細(xì)胞質(zhì)壁分離與復(fù)原的基本操作步驟。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(　　)
A．第二次觀察(d)和第一次觀察(b)形成對照，第三次觀察(f)和第二次觀察(d)形成對照B．該實(shí)驗(yàn)用顯微鏡主要觀察原生質(zhì)層和細(xì)胞壁的位置關(guān)系、液泡的顏色和大小等C．如果將蔗糖溶液換成濃度適宜的KNO3溶液，則可以省略e過程D．增大蔗糖溶液的濃度，實(shí)驗(yàn)效果會(huì)更明顯且不影響細(xì)胞的活性
[典例2]　將相同的植物根毛區(qū)細(xì)胞置于一定濃度的蔗糖溶液或KNO3溶液中后(溶液體積遠(yuǎn)大于細(xì)胞)，原生質(zhì)體的體積隨時(shí)間的變化如圖所示(最終不再變化)。下列分析正確的是(　　)A．①是蔗糖溶液中的變化，②是KNO3溶液中的變化B．原生質(zhì)體最終體積b與溶液初始濃度無關(guān)C．若用甘油溶液，原生質(zhì)體的體積變化可與①或②相似D．①曲線中的細(xì)胞，a時(shí)刻細(xì)胞液濃度最大
[答案]　C[解析]　分析可知，①是KNO3溶液中的變化，②是蔗糖溶液中的變化，A錯(cuò)誤；原生質(zhì)體最終體積b與溶液初始濃度有關(guān)，B錯(cuò)誤；若用甘油溶液，當(dāng)溶液濃度過高時(shí)，原生質(zhì)體的體積變化可能與②相似，當(dāng)甘油濃度相對較高時(shí)原生質(zhì)體的體積變化可能與①相似，C正確；①曲線中的細(xì)胞，a時(shí)刻之前的拐點(diǎn)時(shí)細(xì)胞液濃度最大，D錯(cuò)誤。
方法規(guī)律不同外界溶液中植物細(xì)胞的變化分析將成熟的植物細(xì)胞依次浸于蒸餾水、物質(zhì)的量濃度為0.3 ml/L的蔗糖溶液和0.5 ml/L的尿素溶液中，原生質(zhì)體(即植物細(xì)胞中細(xì)胞壁以內(nèi)的部分)的體積隨時(shí)間的變化如圖，分析如下：
(1)A曲線表示細(xì)胞在蒸餾水中：細(xì)胞略膨脹，但是由于細(xì)胞壁的存在，原生質(zhì)體的體積不能無限膨脹。(2)B曲線表示細(xì)胞在0.5 ml/L的尿素溶液中：細(xì)胞先因滲透失水而發(fā)生質(zhì)壁分離，后由于尿素能進(jìn)入細(xì)胞，使得質(zhì)壁分離后的細(xì)胞因吸水而自動(dòng)復(fù)原。KNO3、甘油、乙二醇等溶液中也可發(fā)生質(zhì)壁分離后自動(dòng)復(fù)原現(xiàn)象。(3)C曲線表示細(xì)胞在0.3 ml/L的蔗糖溶液中：蔗糖不能進(jìn)入細(xì)胞，因此質(zhì)壁分離后細(xì)胞不能發(fā)生自動(dòng)復(fù)原。
【應(yīng)用·體驗(yàn)】1．如圖1所示，將某種植物的成熟細(xì)胞放在一定濃度的蔗糖溶液中一段時(shí)間，s代表兩種結(jié)構(gòu)間的平均距離，記錄s與時(shí)間的關(guān)系，如圖2。下列分析錯(cuò)誤的是(　　)
A．由圖1可以看出原生質(zhì)層的伸縮性遠(yuǎn)大于細(xì)胞壁的伸縮性B．用黑藻葉片進(jìn)行該實(shí)驗(yàn)時(shí)，葉綠體的存在不會(huì)干擾實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察C．在O～t時(shí)間段內(nèi)，隨時(shí)間的延長細(xì)胞吸水能力逐漸減弱D．若s在逐漸減小，說明此時(shí)細(xì)胞液濃度大于蔗糖溶液的濃度
答案：C　解析：細(xì)胞能發(fā)生質(zhì)壁分離是由于原生質(zhì)層的伸縮性遠(yuǎn)大于細(xì)胞壁的伸縮性，A正確；觀察質(zhì)壁分離時(shí)，黑藻的葉綠體可以顯示原生質(zhì)層的位置，方便觀察質(zhì)壁分離，B正確；O～t階段，原生質(zhì)層與細(xì)胞壁的距離逐漸增大，表明細(xì)胞失水，原生質(zhì)層收縮，細(xì)胞的吸水能力逐漸增大，C錯(cuò)誤；s逐漸縮小，表明細(xì)胞吸水，質(zhì)壁分離復(fù)原，則此時(shí)細(xì)胞液濃度大于蔗糖溶液濃度，D正確。
2．撕取洋蔥外表皮分別放置在一定濃度的蔗糖和KNO3溶液中，細(xì)胞失水量的變化情況如圖所示。下列敘述正確的是(　　)A．曲線甲表示KNO3溶液組細(xì)胞的液泡體積的變化B．a(chǎn)點(diǎn)時(shí)，曲線乙中水分子進(jìn)出細(xì)胞達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)C．b點(diǎn)時(shí)，曲線乙中的細(xì)胞液滲透壓與實(shí)驗(yàn)初始時(shí)相等D．兩條曲線變化趨勢的差異是甲、乙溶液濃度不同導(dǎo)致的
新知探究(二)　被動(dòng)運(yùn)輸?shù)念愋秃吞攸c(diǎn)【探究·深化】[情境質(zhì)疑]物質(zhì)順濃度梯度擴(kuò)散進(jìn)出細(xì)胞的過程稱為被動(dòng)運(yùn)輸，結(jié)合下圖分析其特點(diǎn)。
1．兩種方式的比較：(1)方式a中，物質(zhì)通過簡單的擴(kuò)散作用進(jìn)出細(xì)胞，叫作_________。(2)方式b、c中，進(jìn)出細(xì)胞的物質(zhì)借助轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(載體蛋白或通道蛋白)的擴(kuò)散，叫作_________。
2．膜上的兩種轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白比較：
[重難點(diǎn)撥]影響被動(dòng)運(yùn)輸?shù)囊蛩?1)圖A表示的運(yùn)輸方式是自由擴(kuò)散，轉(zhuǎn)運(yùn)速率主要取決于膜兩側(cè)物質(zhì)的濃度差。(2)圖B表示的運(yùn)輸方式可能是協(xié)助擴(kuò)散，ab段主要受膜兩側(cè)濃度差的影響，bc段受到轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白數(shù)量的限制，運(yùn)輸速率不再上升。
【典題·例析】[典例1]　比較生物膜和人工膜(雙層磷脂)對多種物質(zhì)的通透性，結(jié)果如下圖。據(jù)此不能得出的推論是(　　)
A．H2O通過生物膜不需要蛋白質(zhì)的協(xié)助B．生物膜對K＋、Na＋、Cl－的通透具有選擇性C．甘油以自由擴(kuò)散方式通過人工膜D．分子的大小影響其通過人工膜的擴(kuò)散速率
[答案]　A[解析]　從圖中看出，生物膜對水分子的通透性大于人工膜，說明生物膜上存在協(xié)助H2O通過的物質(zhì)，A錯(cuò)誤；人工膜對K＋、Na＋、Cl－的通透性相同，并且均處于較低值，而生物膜對三種離子的通透性不同，說明生物膜對K＋、Na＋、Cl－的通透具有選擇性，B正確；由曲線可知，甘油運(yùn)輸不需要載體參與，以自由擴(kuò)散方式通過人工膜，C正確；圖中人工膜對不同分子的通透性不同，可見分子的大小影響其通過人工膜的擴(kuò)散速率，D正確。
[典例2]　下圖表示與自由擴(kuò)散、協(xié)助擴(kuò)散有關(guān)的圖例或曲線。下列選項(xiàng)中對應(yīng)正確的是(　　)A．肺泡上皮細(xì)胞吸收氧氣——①④B．人的成熟紅細(xì)胞吸收葡萄糖——②③C．甘油進(jìn)出細(xì)胞——①③D．肌肉細(xì)胞吸收水——②④
[答案]　C[解析]?、?、②表示兩種跨膜運(yùn)輸方式，分別是自由擴(kuò)散、協(xié)助擴(kuò)散，③、④表示兩種影響因素曲線，分別對應(yīng)自由擴(kuò)散、協(xié)助擴(kuò)散。肺泡上皮細(xì)胞吸收氧氣的方式是自由擴(kuò)散，對應(yīng)①③；人的成熟紅細(xì)胞吸收葡萄糖的過程屬于協(xié)助擴(kuò)散，對應(yīng)②④；甘油進(jìn)出細(xì)胞的過程屬于自由擴(kuò)散，對應(yīng)①③；肌肉細(xì)胞吸收水的方式是自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散，可對應(yīng)①②③④。
【應(yīng)用·體驗(yàn)】1．研究表明，水分子可以較快地通過水通道蛋白出入細(xì)胞且不需要消耗能量，而甘油分子難以通過水通道蛋白。下列選項(xiàng)中相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(　　)A．水通道蛋白對物質(zhì)具有選擇性B．一種物質(zhì)可能有多種跨膜運(yùn)輸方式C．水通道蛋白作用時(shí)所需的能量主要來自線粒體D．水通道蛋白結(jié)構(gòu)改變后功能也可能發(fā)生改變
答案：C　解析：水分子可以較快地通過水通道蛋白，而甘油分子難以通過水通道蛋白，說明水通道蛋白對物質(zhì)具有選擇性，A正確；水分子既可以通過自由擴(kuò)散跨膜運(yùn)輸，也可以借助水通道蛋白以協(xié)助擴(kuò)散的方式跨膜運(yùn)輸，說明一種物質(zhì)可能有多種跨膜運(yùn)輸方式，B正確；水分子可以較快地通過水通道蛋白出入細(xì)胞且不需消耗能量，C錯(cuò)誤；蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定功能，若水通道蛋白結(jié)構(gòu)改變，其功能也可能發(fā)生改變，D正確。
2.如圖表示一種物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸方式，下列敘述正確的是(　　)A．該膜中載體蛋白也能運(yùn)輸蔗糖B．碘以該方式進(jìn)入海帶細(xì)胞C．該方式不會(huì)出現(xiàn)飽和現(xiàn)象D．該方式發(fā)生在被運(yùn)輸物質(zhì)從高濃度到低濃度時(shí)
答案：D　解析：據(jù)圖可知，葡萄糖進(jìn)入細(xì)胞需要載體蛋白，而不需要能量，故該跨膜運(yùn)輸方式為協(xié)助擴(kuò)散，只能從高濃度一側(cè)運(yùn)輸?shù)降蜐舛纫粋?cè)；跨膜運(yùn)輸中的載體蛋白具有專一性，運(yùn)輸葡萄糖的載體蛋白不能運(yùn)輸蔗糖；碘進(jìn)入細(xì)胞的方式為主動(dòng)運(yùn)輸，而不是協(xié)助擴(kuò)散；由于膜上運(yùn)輸相應(yīng)物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白數(shù)量是有限的，故該運(yùn)輸方式會(huì)達(dá)到飽和。
科學(xué)探究——植物細(xì)胞質(zhì)壁分離實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用1．判斷成熟植物細(xì)胞是活細(xì)胞還是死細(xì)胞2．測定細(xì)胞液濃度范圍
3．比較不同成熟植物細(xì)胞的細(xì)胞液濃度4．鑒別不同種類的溶液(如KNO3溶液和蔗糖溶液)
【素養(yǎng)評價(jià)】1．下列有關(guān)質(zhì)壁分離及復(fù)原實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)材料及外界溶液的敘述，正確的是(　　)①實(shí)驗(yàn)材料必須是成熟的植物活組織細(xì)胞?、诩?xì)胞液必須有顏色　 ③細(xì)胞液最好有顏色 ④外界溶液必須對細(xì)胞無毒害作用?、萃饨缛芤簼舛冗m中，不能過高或過低?、尥饨缛芤旱臐舛葻o特殊要求，任何濃度均可A．①③④⑤　　　B．①②④⑤C．①③④⑥ D．①②④⑥
答案：A　解析：只有保持活細(xì)胞的生活狀態(tài)，才能保證原生質(zhì)層具有選擇透過性，使細(xì)胞失水而發(fā)生質(zhì)壁分離，再吸水復(fù)原，①正確；細(xì)胞液有顏色利于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察，但細(xì)胞液無顏色的植物細(xì)胞在相同的條件下也可以發(fā)生質(zhì)壁分離和復(fù)原，②錯(cuò)誤，③正確；外界溶液如果對細(xì)胞有毒害作用，可能會(huì)損傷或殺死細(xì)胞，使其原生質(zhì)層失去選擇透過性，即不能發(fā)生質(zhì)壁分離和復(fù)原，④正確；外界溶液濃度要適中，不能過高或過低，⑤正確，⑥錯(cuò)誤。
2．取生理狀態(tài)相同的某種植物新鮮葉片若干，去除主脈后剪成大小相同的小塊，隨機(jī)分成三等份，之后分別放入三種濃度的蔗糖溶液(甲、乙、丙)中，一定時(shí)間后測得甲的濃度變小，乙的濃度不變，丙的濃度變大。假設(shè)蔗糖分子不進(jìn)出細(xì)胞，則關(guān)于這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果，下列說法正確的是(　　)A．實(shí)驗(yàn)前，丙的濃度＞乙的濃度＞甲的濃度B．乙的濃度不變是因?yàn)榧?xì)胞內(nèi)蔗糖溶液濃度與乙的濃度相等C．實(shí)驗(yàn)中，細(xì)胞與蔗糖溶液間的水分移動(dòng)屬于協(xié)助擴(kuò)散D．甲、丙的濃度變化是由水分在細(xì)胞與蔗糖溶液間移動(dòng)引起的

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生物必修1《分子與細(xì)胞》第4章 細(xì)胞的物質(zhì)輸入和輸出第1節(jié) 被動(dòng)運(yùn)輸教學(xué)課件ppt

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生物人教版 (2019)第1節(jié) 被動(dòng)運(yùn)輸多媒體教學(xué)課件ppt

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高中生物人教版 (2019)必修1《分子與細(xì)胞》電子課本

第1節(jié) 被動(dòng)運(yùn)輸

版本： 人教版 (2019)

年級： 必修1《分子與細(xì)胞》

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