4.1被动运输导学案（有答案）2023-2024学年高一上学期生物人教版必修1

第1节　被动运输
【学习目标】
1. 通过对渗透现象的分析，归纳概括渗透作用的概念及发生的条件。
2. 运用类比推理的科学思维方法，分析水分子进出细胞的原理。
【教学重难点】
1. 掌握渗透作用的概念及发生的条件。
2. 理解水分子进出细胞的原理。
【教学过程】
一、渗透现象的原理及条件
1. 速读教材P62，找出并识记渗透作用的概念。
渗透作用： 。
如果半透膜两侧存在浓度差，渗透的方向是什么 。
【思考讨论】根据实验演示和PPT的展示，思考并讨论以下问题：
(1)漏斗管内的液面为什么会升高？
(2)如果用一层纱布代替玻璃纸，漏斗管内的液面还会升高吗？
(3)如果烧杯中不是清水，而是同样浓度的蔗糖溶液，结果会怎样？
【归纳总结】根据上述讨论结果总结出发生渗透作用的条件
【典例分析1】 如图为渗透装置示意图，a、b分别为不同浓度的蔗糖溶液。据图判断，下列叙述错误的是(　　)
A．若c为一层纱布，则不会发生此现象
B．实验开始时，c两侧的溶液浓度大小是a>b
C．实验过程中漏斗管内的液面先上升后保持稳定
D．当漏斗管内的液面停止上升时，水分子进出漏斗达到动态平衡
二、水进出细胞的原理
1. 动物细胞的吸水和失水（以哺乳动物红细胞为例）
半透膜 浓度差（填 >, <, =） 细胞状态
（ ）相当于一层半透膜 外界溶液浓度 细胞质的浓度
植物细胞的吸水和失水
阅读教材P63，填写下列内容：
(1)成熟植物细胞的结构：
(2)发生质壁分离的原理和现象
外界溶液浓度 细胞液浓度时，植物细胞失水，发生质壁 。
外界溶液浓度 细胞液浓度时，植物细胞吸水，发生质壁 。
(3)发生质壁分离的原因
发生质壁分离的内因：原生质层比细胞壁的 大。
发生质壁分离的外因：外界溶液浓度 细胞液浓度。
【典例分析2】将一张洋葱鳞片叶放在某一浓度的蔗糖溶液中，制成装片，放在显微镜下观察，有3种状态的细胞，如图A－C，你认为这3个细胞在未发生上述情况之前，其细胞液的浓度依次是( )
A．A>B>C B．AA>C D．B三、课堂小结
1. 渗透作用发生的条件
(1)具有 (2)半透膜两侧的 不同
2. 细胞的吸水与失水
动物细胞 植物细胞 渗透作用
半透膜
浓度差
四、课堂作业
1. a、b、c是三个相邻的细胞，已知a细胞液浓度> b细胞液浓度> c细胞液浓度，如图所示，能正确表示水分在三者之间关系的是（ C ）
2. 田间一次施肥过多，作物变得枯萎发黄，俗称“烧苗”。其原因是（ B ）
A.根细胞从土壤中吸收的养分过多 B.根细胞不能从土壤中吸水
C.根系不能将水向上运输 D.根系被肥料分解释放的热能烧毁
五、复习巩固
完成课时作业对应练习。
三. 被动运输
(1)特点：① 能量。
②顺浓度梯度运输。
(2)运输动力：来自细胞内外物质的 。
(3)种类： 扩散和 扩散
自由扩散和协助扩散
1．离子和小分子物质的跨膜运输[连线]
①不需要载体蛋白和能量 a.协助扩散 Ⅰ.水、二氧化碳、甘油、乙醇
②只需载体蛋白，不需要能量 b. 自由扩散 Ⅱ.红细胞吸收葡萄糖
|自查自纠|
1．渗透作用的发生必须依赖半透膜和膜两侧的浓度差。(　　)
2．“质壁分离”中“质”是指细胞质，“壁”是指细胞壁。(　　)
3．细胞膜和液泡膜都是选择透过性膜。(　　)
4．当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，植物细胞就会发生质壁分离。(　　)
5．紫色洋葱的外表皮细胞能在一定浓度的蔗糖溶液中发生质壁分离的必要条件是细胞壁的伸缩性比原生质层的小。(　　)
6．同一种物质进出不同细胞时，运输方式可能不同。(　　)
7．抑制细胞呼吸对自由扩散和协助扩散的转运速率均有影响。(　　)
【合作学习】
探究点一　 渗透作用
1．渗透作用发生的条件
如图甲所示，刚开始时烧杯和漏斗内的两液面是持平的，达到渗透平衡后形成了如图乙所示的情况，两液面形成的高度差为△h，请据图思考下列几个问题：
(1)在由图甲到图乙的过程中，S1溶液与S2溶液的浓度发生了怎样的变化？
(2)在图乙所示的情况下，水分子是否不再通过半透膜进行跨膜运输？
(3)达到渗透平衡后(即高度差△h不再改变时)，比较这时S1与 S2溶液浓度的大小。
2．动物细胞的吸水和失水
根据水分进出哺乳动物红细胞的状况，分析下列问题：
(1)红细胞内的血红蛋白等大分子有机物能透过细胞膜吗？细胞膜是不是相当于半透膜？
(2)判断水分进出哺乳动物红细胞的现象是否属于渗透现象并说明理由。
判断：________。理由：____________________________________________________________________。
渗透作用的原理：
【典例1】 (2016·长春高一检测)如图为渗透装置示意图，a、b分别为不同浓度的蔗糖溶液。据图判断，下列叙述错误的是(　　)
A．若c为一层纱布，则不会发生此现象
B．实验开始时，c两侧的溶液浓度大小是a>b
C．实验过程中漏斗管内的液面先上升后保持稳定
D．当漏斗管内的液面停止上升时，水分子进出漏斗达到动态平衡
判断渗透系统中液体变化的方法
(1)液面变化的判断：
①若半透膜两侧，A侧溶质可以通过半透膜，B侧溶质不能通过半透膜，则B侧液面升高。
②若半透膜两侧A侧和B侧溶质相同，且均不能通过半透膜，则浓度高的一侧液面升高。
③若半透膜两侧的溶质均能通过半透膜，则不存在高度差。
(2)高度差的大小决定于浓度差的大小，浓度差越大，高度差越大。
(3)浓度变化：渗透系统中，溶质不能通过半透膜时，实验刚开始浓度大的一侧达到平衡后的浓度仍大于另一侧。
【跟踪训练】
1.如图为渗透装置示意图，已知淀粉溶A的浓度大于淀粉溶液B的浓度，水分子可以通过半透膜，淀粉分子不能通过，开始时漏斗内外液面相平。下列关于该装置达到平衡时的叙述正确的是(　　)
A．水分子不再通过半透膜
B．溶液A和溶液B浓度相同
C．漏斗内液面高于烧杯液面
D．漏斗内液面低于烧杯液面
探究点二　植物细胞的吸水和失水
1．如图是观察植物细胞吸水和失水的操作步骤
(1)步骤D的观察与步骤B观察到的结果相比，发生了________的现象。这种现象的发生有两个方面的原因：内因是________________，外因是_____________________________。
(2)通过步骤E处理后，步骤F中的观察结果相比D中的观察，发生了________的现象，该现象发生的外因是____________________________________________________________。
(3)该实验以紫色洋葱外表皮细胞为材料，优点是________________________________。
(4)该实验是否违反了生物实验中的对照原则？
________________________________________________________________________。
【典例2】．如图是将紫色洋葱外表皮细胞置于不同溶液(溶液种类及其浓度见图)中，原生质体相对体积随着时间而发生的变化。
(1)坐标曲线中，由曲线的起点到最低点属于质壁分离过程，原因是植物细胞失水且原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性。
(2)蔗糖溶液的一组不能自动复原，原因是蔗糖分子不能通过原生质层进入细胞液，用清水处理后才能发生质壁分离复原。
(3)乙二醇溶液的一组可以发生质壁分离自动复原，原因是乙二醇可以通过原生质层进入细胞液，使细胞液的浓度升高，当细胞液浓度大于外界溶液浓度时细胞开始吸水，从而发生质壁分离复原。
细胞能否发生质壁分离及复原的判断方法
1.从细胞角度分析
(1)死细胞、动物细胞不发生质壁分离现象。
(2)成熟且具有中央大液泡的植物细胞易发生质壁分离现象，而未成熟的植物细胞(如根尖分生区细胞等)不具有大液泡，则不易发生。
(3)细菌细胞能发生质壁分离现象，但现象不明显。
2.从溶液角度分析
(1)在一定浓度的溶液(溶质不能穿膜)中只发生质壁分离现象。
(2)在一定浓度的溶液(溶质可穿膜)中发生质壁分离后可自动复原，如甘油、尿素、乙二醇、KNO3溶液等。
(3)在高浓度溶液中质壁分离现象明显，但溶液浓度过高时不能发生质壁分离复原，因为溶液浓度过高，细胞会因过度失水而死亡。
(4)盐酸、酒精、醋酸等溶液能杀死细胞，不适于作质壁分离实验的溶液。
【跟踪训练】
2.将同一新鲜马铃薯块茎切成4根粗细相同、长为5 cm的条，再将这4根马铃薯条分别放在不同浓度的KNO3，溶液中，依次在30 min和4 h后测量每一根的长度，结果如图所示。下列结论错误的是(　　)
A．a马铃薯条细胞通过渗透作用吸水
B．b马铃薯条细胞质壁分离逐渐复原
C．c马铃薯条细胞发生质壁分离
D．d马铃薯条细胞所处的KNO3溶液浓度增加
探究点三　 物质运输方式
下图为不同的物质进出细胞的几种方式，请据图思考如下问题：
说出图2－ 3所对应的物质跨膜运输的方式及判断的理由，图3中的a表示什么？
图中所示的几种运输方式中，仅受物质浓度差影响的是哪几种？
自由扩散与协助扩散的比较
物质跨膜运输的方式 被动运输
自由扩散 协助扩散
是否消耗能量 不消耗 不消耗
动力 浓度差 浓度差
图例
探究点四　影响物质运输速率的曲线分析
下图为物质浓度和氧气浓度对物质跨膜运输速率的影响曲线，分析这四条曲线回答下列问题：
1．A曲线可以代表哪种运输方式，理由是什么？B曲线呢？
根据曲线判断跨膜运输方式
(1)随物质浓度的增加，有饱和点的曲线表示协助扩散或主动运输(如图甲)。
(2)成正比关系的曲线表示自由扩散(如图乙)。
【典例3】 如图表示与自由扩散、协助扩散有关的图例或曲线。下列选项中对应正确的是(　　)
A．肺泡上皮细胞吸收氧气——①、⑤
B．红细胞吸收葡萄糖——②、⑤
C．根尖细胞吸收矿质离子——①、⑤
D．肌肉细胞吸收水——②、④
【跟踪训练】
3．(2016·河北石家庄一中高一期末)甲、乙两种物质分别依赖自由扩散和协助扩散进入细胞，如果以人工合成的无蛋白磷脂双分子膜代替细胞膜，并维持其他条件不变，则(　　)　　　　　　　　　　　　　　　　　
A．甲运输被促进 B．乙运输被促进
C．甲运输被抑制 D．乙运输被抑制
【网络构建】
知识脉络 要点晨背
1.渗透作用发生需要两个条件：有半透膜且半透膜两侧的溶液具有浓度差。 2.当动物细胞的细胞质浓度大于外界溶液浓度时，细胞吸水，反之则就失水。 3.植物细胞的原生质层相当于渗透装置中的半透膜，由细胞膜、液泡膜及两膜之间的细胞质组成。 4.植物细胞发生质壁分离的内因是原生质层的伸缩性大于细胞壁，外因是细胞液浓度小于外界溶液浓度。 5.当植物细胞失水过度死亡，就不会发生质壁分离复原