江蘇專版2023-2024學(xué)年新教材高中生物第4章細胞的物質(zhì)輸入和輸出第1節(jié)被動運輸課件新人教版必修1

第4章

細胞的物質(zhì)輸入和輸出第1節(jié)

被動運輸1基礎(chǔ)落實·必備知識全過關(guān)2重難探究·能力素養(yǎng)全提升3素養(yǎng)升級·情境命題強突破學(xué)習目標1.

借助滲透裝置，探究細胞膜的選擇透過性。2.

通過“探究植物細胞的吸水和失水”的實驗,理解植物細胞吸水、失水的條件和水進出植物細胞的原理。3.

舉例說明被動運輸?shù)念愋秃吞攸c,比較自由擴散和協(xié)助擴散的異同。01基礎(chǔ)落實·必備知識全過關(guān)知識點一

水進出細胞的原理

1.

滲透作用

（1）概念：是指____分子（或其他溶劑分子）通過________的擴散。

（2）&1&

（3）滲透的方向：水分子從水的相對含量____的一側(cè)向相對含量____的一側(cè)滲透。水半透膜高低

2.

動物細胞的吸水和失水半透膜濃度差細胞形態(tài)________相當于一層半透膜外界溶液濃度________的濃度__________吸水膨脹______細胞膜細胞質(zhì)失水皺縮不變

3.

植物細胞的吸水和失水

（1）成熟的植物細胞相當于一個滲透系統(tǒng)

（2）植物細胞內(nèi)的液體環(huán)境主要是指液泡里面的________。細胞液知識點二

被動運輸

1.

自由擴散和協(xié)助擴散的比較比較項目自由擴散協(xié)助擴散圖例運輸方向_

________________能量否轉(zhuǎn)運蛋白不需要需要______蛋白或______蛋白

載體通道比較項目自由擴散協(xié)助擴散影響因素膜兩側(cè)濃度差膜兩側(cè)濃度差；轉(zhuǎn)運蛋白數(shù)量實例人的紅細胞吸收葡萄糖；水分子通過通道蛋白進出細胞

2.

人類對通道蛋白的探索歷程時間/科學(xué)家觀點或成果1950年發(fā)現(xiàn)水分子在通過細胞膜時的速率______通過人工膜1988年,阿格雷成功分離出____________20世紀60年代提出植物細胞中存在鉀離子通道1998年,麥金農(nóng)解析了鉀離子通道蛋白的立體結(jié)構(gòu)高于水通道蛋白續(xù)表知識點三

探究植物細胞的吸水和失水實驗旁欄邊角

想一想（1）

［教材P62問題探討］舉例說明什么是半透膜?提示：半透膜是指一些物質(zhì)可以通過,另一些物質(zhì)不能通過的多孔性薄膜。物質(zhì)能否通過半透膜取決于物質(zhì)分子的大小。常見的半透膜還有雞蛋的殼膜、魚鰾、動物膀胱膜、腸衣等。半透膜種類不同,其孔徑直徑大小不同。如葡萄糖分子在有的半透膜中能透過,在有的半透膜中不能透過。（2）

［教材P66旁欄思考］甘油、乙醇等為什么能以自由擴散的方式出入細胞？提示：甘油、乙醇等都是脂溶性物質(zhì)，與磷脂分子有較強的親和力，容易通過磷脂雙分子層出入細胞。（3）

［教材P63思考·討論］臨床上輸液為什么要用生理鹽水？提示：因為生理鹽水的滲透壓與血漿的滲透壓基本一致，血細胞不會因為過度吸水或失水而出現(xiàn)形態(tài)和功能上的異常。結(jié)論語句

辨一辨（1）

滲透作用是擴散的一種特殊形式。(

)

√（2）

動物細胞和植物細胞放在蒸餾水中會吸水漲破。(

)

×（3）

植物細胞的原生質(zhì)層由細胞膜和液泡膜組成。(

)

×（4）

在實驗操作中，共涉及三次顯微鏡觀察，第一次用低倍鏡觀察，第二、三次用高倍鏡觀察。(

)

×（5）

當質(zhì)壁分離復(fù)原后，細胞液的濃度等于外界溶液濃度。(

)

×（6）

質(zhì)壁分離過程中，洋蔥鱗片葉外表皮細胞的紫色區(qū)域逐漸變小。(

)

√（7）

同種物質(zhì)在不同情況下的運輸方式可能不同。(

)

√（8）

載體蛋白和通道蛋白在轉(zhuǎn)運分子和離子時，其作用機理是一樣的。(

)

×（9）

溫度變化會影響分子通過細胞膜的速率。(

)

√02重難探究·能力素養(yǎng)全提升主題一

滲透作用情境探究

下圖是滲透現(xiàn)象示意圖，請結(jié)合圖示分析討論相關(guān)問題。（1）

蔗糖溶液液面上升的原因是什么？提示：水分子可以通過半透膜,而蔗糖分子不能通過,單位體積的清水中的水分子含量大于蔗糖溶液中的水分子含量,因此單位時間內(nèi)由燒杯進入漏斗的水分子數(shù)多于由漏斗進入燒杯的水分子數(shù),導(dǎo)致漏斗內(nèi)液面上升。（2）

為什么當液面上升到一定程度時液面不再上升?

當液面不再上升時，半透膜兩側(cè)的濃度相等嗎?

方法突破

滲透作用與擴散的比較項目滲透作用擴散不同點概念水分子或其他溶劑分子通過半透膜的擴散物質(zhì)從相對含量高的地方向相對含量低的地方運動條件①半透膜；②半透膜兩側(cè)具有濃度差濃度差聯(lián)系滲透作用是擴散的一種特殊形式【名師提醒】

有關(guān)滲透作用的四個誤區(qū)

（1）水分子的運輸特點:無論細胞吸水還是失水,半透膜兩側(cè)水分子的移動都是雙向的。

（2）滲透平衡的實質(zhì):滲透平衡只意味著半透膜兩側(cè)水分子的移動達到平衡狀態(tài),既不可看作沒有水分子移動,也不可看作兩側(cè)溶液濃度絕對相等。

（3）濃度的實質(zhì):滲透壓的高低取決于溶液中溶質(zhì)微粒的數(shù)目，因此滲透系統(tǒng)中的溶液濃度指物質(zhì)的量濃度，而非質(zhì)量濃度。

（4）原生質(zhì)層由細胞膜、液泡膜以及兩層膜之間的細胞質(zhì)組成,不包括細胞核和液泡內(nèi)的細胞液兩部分,且僅存在于成熟的植物細胞中。續(xù)表視角應(yīng)用視角1

考查滲透現(xiàn)象與半透膜1.

下列現(xiàn)象屬于滲透作用的是(

)

C①水分子通過植物細胞的細胞壁

②水分子或其他溶劑分子通過細胞膜

③蔗糖分子通過細胞壁

④水分子或其他溶劑分子通過液泡膜

⑤水分子或其他溶劑分子通過原生質(zhì)層

⑥新鮮蔬菜在空氣中萎蔫A.②④⑥

B.②⑤⑥

C.②④⑤

D.①③⑤[解析]

植物細胞的細胞壁屬于全透性的，不屬于半透膜，則水分子通過擴散進入細胞壁，①錯誤；細胞膜相當于半透膜，水分子或其他溶劑分子通過細胞膜屬于滲透作用，②正確；蔗糖分子不屬于溶劑分子，細胞壁也不屬于半透膜，③錯誤；液泡膜相當于半透膜，水分子或其他溶劑分子通過液泡膜屬于滲透作用，④正確；原生質(zhì)層相當于半透膜，水分子或其他溶劑分子通過原生質(zhì)層屬于滲透作用，⑤正確；新鮮蔬菜在空氣中萎蔫是由于水分蒸發(fā)，⑥錯誤。2.

[2023江蘇興化高一期中]下列關(guān)于選擇透過性膜的敘述，錯誤的是(

)

BA.生物膜的選擇透過性是判斷活細胞的重要依據(jù)B.細胞膜是選擇透過性膜，液泡膜不具有選擇透過性C.人工脂雙層膜屬于半透膜但是不具有選擇透過性D.具有選擇透過性的膜必然具有半透性[解析]

生物膜的選擇透過性是判斷活細胞的重要依據(jù)，A項正確；細胞膜能控制物質(zhì)進出細胞，是選擇透過性膜，其選擇透過性主要由膜上的蛋白質(zhì)分子決定，液泡膜也具有選擇透過性，B項錯誤；由于人工脂雙層膜上沒有轉(zhuǎn)運蛋白，且沒有活性，不能體現(xiàn)膜的選擇透過性，C項正確；具有選擇透過性的膜必然具有半透性，而具有半透性的膜不一定具有選擇透過性,有活性的生物膜才具有選擇透過性，D項正確?！绢}后歸納】

半透膜、生物膜和選擇透過性膜

（1）半透膜是指一些物質(zhì)可以通過，另一些物質(zhì)不能通過的多孔性薄膜。根據(jù)半透膜是否具有生命現(xiàn)象，可將其分為生物膜和非生物膜。

（2）生物學(xué)上，選擇透過性膜是指具有活性的生物膜，它對物質(zhì)的通過既具有半透膜的物理性質(zhì)，還具有主動的選擇性，如細胞膜。視角2

分析滲透裝置3.

右圖所示為滲透作用實驗裝置,實驗開始時長頸漏斗內(nèi)外液面平齊,記作零界面。實驗開始后,長頸漏斗內(nèi)部液面的變化趨勢為（注:坐標原點處表示零界面,膀胱膜不變形）(

)

BA.&2&

B.&3&

C.&4&

D.&5&

[解析]

根據(jù)圖示,燒杯中的液體為蒸餾水,長頸漏斗中的液體為蔗糖溶液。故在單位時間內(nèi),由燒杯中進入漏斗中的水分子數(shù)比由漏斗中進入燒杯中的水分子數(shù)多,故開始時液面快速升高;隨著液面升高,漏斗內(nèi)高出燒杯內(nèi)液面的液體產(chǎn)生的壓強會阻止水分子向漏斗內(nèi)擴散;當單位時間內(nèi)進出漏斗的水分子數(shù)相等時,液面不再升高。

C

A

主題二

被動運輸情境探究

（3）

圖中A、B、D都屬于轉(zhuǎn)運蛋白，轉(zhuǎn)運蛋白分為載體蛋白和通道蛋白兩種類型，試比較它們的異同點。提示：

圖中A是通道蛋白，B、D屬于載體蛋白，三者均具有選擇性；載體蛋白只能轉(zhuǎn)運與自身結(jié)合部位相適應(yīng)的分子或離子，轉(zhuǎn)運時自身構(gòu)象會發(fā)生改變;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,且不與其結(jié)合。（4）

試從物質(zhì)運輸動力角度分析，為什么自由擴散和協(xié)助擴散被稱為被動運輸？提示：

自由擴散和協(xié)助擴散的運輸動力都是膜兩側(cè)物質(zhì)的濃度差，即都是順濃度梯度進行的，不需要消耗細胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的能量，所以二者統(tǒng)稱為被動運輸。（5）

請舉例說明同種物質(zhì)進出細胞的方式一定相同嗎？提示：不一定相同。如少數(shù)水分子以自由擴散方式進出細胞，更多的水分子借助細胞膜上的水通道蛋白以協(xié)助擴散方式進出細胞。方法突破

1.

載體蛋白和通道蛋白的特性

（1）載體蛋白

①特異性：一種載體蛋白在對細胞內(nèi)外物質(zhì)進行運輸時，只能對應(yīng)地運送唯一的一種或性質(zhì)非常相近的一類物質(zhì)。

②飽和性：細胞膜上的載體蛋白數(shù)量有限，在運輸過程中當所有載體蛋白都已承擔相應(yīng)的運輸任務(wù)時，運輸?shù)乃俾什辉僖蚱渌麠l件而加快。

（2）通道蛋白的特性

①特異性；

②沒有飽和值；

③具有極高的轉(zhuǎn)運速率。

2.

自由擴散和協(xié)助擴散的影響因素模型視角應(yīng)用1.

水分子比較小，人們曾經(jīng)認為它們可以自由通過細胞膜的分子間隙而進出細胞。后來，有科學(xué)家發(fā)現(xiàn)動物腎臟內(nèi)，水分子的跨膜運輸速率遠大于自由擴散的速率。經(jīng)證實，水分子可以通過水通道進行快速運輸。下列有關(guān)水分子運輸?shù)臄⑹?，正確的有幾項?(

)

A.6項

B.5項

C.4項

D.3項√

2.

如圖表示被動運輸中溶質(zhì)濃度與擴散速度的關(guān)系，下列敘述不正確的是(

)

BA.自由擴散中溶質(zhì)擴散的速度隨溶質(zhì)濃度增加而增加B.協(xié)助擴散中溶質(zhì)擴散的速度隨溶質(zhì)濃度增加而增加C.協(xié)助擴散的速度受到膜上轉(zhuǎn)運蛋白數(shù)量的限制D.相同溶質(zhì)濃度時，協(xié)助擴散的速度遠大于自由擴散[解析]

在一定的范圍內(nèi)，協(xié)助擴散中溶質(zhì)擴散的速度隨溶質(zhì)濃度的增加而增加，而超過一定的濃度后，溶質(zhì)擴散的速度不再隨著溶質(zhì)濃度的增加而增加，B項錯誤。主題三

探究植物細胞的吸水和失水情境探究萎蔫的葉片浸泡在清水中,很快變得硬挺;白菜剁餡放鹽后很快有水分滲出;施肥過多會導(dǎo)致“燒苗”。這些現(xiàn)象都說明植物細胞也會發(fā)生滲透吸水或失水。植物細胞滲透吸水或失水的條件是什么？請結(jié)合教材探究實踐，解決下列問題。（1）

水分子進出植物細胞是通過滲透作用嗎？請結(jié)合下圖辨析植物細胞的結(jié)構(gòu)并填空。（字母代表細胞結(jié)構(gòu)，數(shù)字序號代表區(qū)域）圖中_

_________（用字母表示）結(jié)構(gòu)可以構(gòu)成原生質(zhì)層，原生質(zhì)層相當于一層_______。若該細胞代表紫色洋蔥鱗片葉外表皮細胞，則有色區(qū)域在____（用數(shù)字表示）；若是黑藻葉肉細胞，則有色區(qū)域在____（用數(shù)字表示）；若用洋蔥鱗片葉內(nèi)表皮細胞作為實驗材料，為使實驗結(jié)果方便觀察，外界溶液中滴加了紅墨水，則有色區(qū)域在____（用數(shù)字表示）。

半透膜①②③（2）

某同學(xué)采集到的下列幾種細胞，能發(fā)生質(zhì)壁分離的是___。CA.大蒜根尖分生區(qū)細胞

B.人的口腔上皮細胞C.菠菜葉肉細胞

D.蛙的紅細胞（3）

植物細胞失水或吸水后可能出現(xiàn)哪些可觀察的變化？提示：

植物細胞失水后，中央液泡會變小，發(fā)生質(zhì)壁分離；吸水（加入清水）后，當細胞液濃度大于外界溶液的濃度時，外界溶液中的水就會透過原生質(zhì)層進入細胞液，發(fā)生質(zhì)壁分離的復(fù)原。（4）

植物細胞的吸水能力與細胞液濃度有什么關(guān)系？質(zhì)壁分離過程中細胞的吸水力有什么變化？

（5）

某同學(xué)觀察到某細胞處于下圖所示狀態(tài)，能否確定該細胞正在發(fā)生質(zhì)壁分離？提示：不能確定此細胞一定正在發(fā)生質(zhì)壁分離。因為此時細胞可能正在發(fā)生質(zhì)壁分離,也可能正在發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原,也可能正處于水分子進出平衡的狀態(tài)。方法突破

1.

質(zhì)壁分離和質(zhì)壁分離復(fù)原實驗的拓展應(yīng)用

（2）判斷植物細胞的死活

只有活的植物細胞才有質(zhì)壁分離與質(zhì)壁分離復(fù)原現(xiàn)象。

（3）測定細胞液的濃度

將細胞放入一系列具有濃度梯度的蔗糖溶液中,觀察細胞質(zhì)壁分離的情況,即可測定該細胞液的濃度范圍。

（4）觀察植物細胞的細胞膜

光學(xué)顯微鏡下觀察植物細胞,正常植物細胞的細胞膜很薄,又緊貼細胞壁,不容易看到,質(zhì)壁分離后,原生質(zhì)層的最外面即為細胞膜。

2.

判斷細胞能否發(fā)生質(zhì)壁分離及復(fù)原的方法

（1）從細胞角度分析

①死細胞、動物細胞及未成熟的植物細胞不發(fā)生質(zhì)壁分離。

②生活狀態(tài)下，具有中央大液泡的成熟植物細胞可發(fā)生質(zhì)壁分離。

（2）從溶液角度分析

①在適宜濃度、溶質(zhì)不能被吸收的溶液中發(fā)生質(zhì)壁分離。

②在適宜濃度、溶質(zhì)可被吸收的溶液中先發(fā)生質(zhì)壁分離，后發(fā)生質(zhì)壁分離自動復(fù)原。

③在高濃度溶液中可發(fā)生質(zhì)壁分離，但細胞因失水過多而死亡，不會發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原。視角應(yīng)用視角1

質(zhì)壁分離和質(zhì)壁分離復(fù)原的現(xiàn)象和原理1.

某研究小組用5種植物材料進行質(zhì)壁分離實驗。在相同的放大倍數(shù)下，記錄視野中的細胞數(shù)目，然后滴加蔗糖溶液，記錄從滴加蔗糖溶液到發(fā)生“初始質(zhì)壁分離”的平均時間，繪制成下圖。下列說法不正確的是(

)

A.據(jù)圖分析可知，5種植物材料中山茶細胞體積最大B.該實驗在觀察質(zhì)壁分離現(xiàn)象時，不需要單獨設(shè)計對照實驗C.若在發(fā)生質(zhì)壁分離后滴加清水，則5種材料的復(fù)原時間都不同D.5種材料中，紅花檀木發(fā)生質(zhì)壁分離的速度最快[解析]

根據(jù)實驗數(shù)據(jù)可知，相同視野中記錄到的山茶細胞平均數(shù)最少，由此推知其細胞體積最大，A項正確；該實驗在觀察質(zhì)壁分離現(xiàn)象時進行前后對照，不需要單獨設(shè)計對照實驗，B項正確；由于不同細胞質(zhì)壁分離的程度未知，在發(fā)生質(zhì)壁分離后滴加清水，5種材料的復(fù)原時間可能相同，C項錯誤；各組實驗中紅花檀木質(zhì)壁分離的平均時間最短，故其發(fā)生質(zhì)壁分離的速度最快，D項正確?！?.

[2022浙江6月選考]“觀察洋蔥表皮細胞的質(zhì)壁分離及質(zhì)壁分離復(fù)原”實驗中，用顯微鏡觀察到的結(jié)果如圖所示。下列敘述正確的是(

)

AA.由實驗結(jié)果推知，甲細胞是有活性的B.與甲細胞相比，乙細胞的細胞液濃度較低C.丙細胞的體積將持續(xù)增大，最終漲破D.若選用根尖分生區(qū)細胞作為材料，質(zhì)壁分離現(xiàn)象更明顯[解析]

能發(fā)生質(zhì)壁分離的細胞應(yīng)為活的植物細胞，據(jù)圖分析，從甲到乙發(fā)生了質(zhì)壁分離現(xiàn)象，說明甲細胞是活細胞，A項正確;乙細胞發(fā)生質(zhì)壁分離，該過程中細胞失水，故與甲細胞相比，乙細胞的細胞液濃度較高，B項錯誤;由于有細胞壁的限制，丙細胞體積不會持續(xù)增大，且不會漲破，C項錯誤;根尖分生區(qū)細胞無中央大液泡，不能發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象，D項錯誤。3.

[2023江蘇蘇州高一調(diào)研]在“觀察植物細胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原”實驗中，對紫色洋蔥鱗片葉外表皮臨時裝片進行了三次觀察（如下圖所示）。下列有關(guān)敘述正確的是(

)

BA.第一次觀察時容易看到紫色大液泡和較大的無色細胞質(zhì)基質(zhì)區(qū)域B.第二次觀察時可以發(fā)現(xiàn)細胞質(zhì)壁分離首先發(fā)生在細胞的角隅處C.吸水紙的主要作用是吸除滴管滴加的多余液體，以免污染鏡頭D.為了節(jié)約實驗時間，通?？梢允÷缘谝淮物@微觀察步驟[解析]

第一次觀察不能觀察到較大的細胞質(zhì)基質(zhì)區(qū)域，可觀察到紫色大液泡；第二次觀察時發(fā)生質(zhì)壁分離，質(zhì)壁分離首先發(fā)生在細胞的角隅處；吸水紙的作用是使蔗糖溶液或清水通過洋蔥鱗片葉，使其發(fā)生質(zhì)壁分離或質(zhì)壁分離復(fù)原；第一次顯微鏡觀察是為了對照，不能省略?！绢}后歸納】

質(zhì)壁分離實驗中的兩組對照______________________