高中生物第4章 细胞的物质输入和输出第1节 被动运输精品ppt课件

这是一份高中生物第4章 细胞的物质输入和输出第1节 被动运输精品ppt课件，共56页。PPT课件主要包含了内容索引，课标要求，半透膜，细胞膜，细胞质，失水皱缩，全透性，浓度差，2实验步骤，细胞壁等内容，欢迎下载使用。

基础落实•必备知识全过关
重难探究•能力素养全提升
举例说明有些物质顺浓度梯度进出细胞,不需要额外提供能量。
知识点一 水进出细胞的原理1.渗透作用(1)概念:是指　　分子(或其他溶剂分子)通过　　　　　　的扩散。 (3)渗透的方向:水分子从水的相对含量　　的一侧向相对含量　　的一侧渗透。 
2.动物细胞的吸水和失水
3.探究植物细胞的吸水和失水(1)成熟的植物细胞相当于一个渗透系统
0.3 g/mL的蔗糖
旁栏边角 想一想1.为什么吃咸瓜子容易使人口干?2.临床上输液为什么要用生理盐水?
提示 吃咸瓜子后外界溶液浓度升高,导致口腔上皮细胞失水。
提示 医用生理盐水是质量浓度为0.9%的NaCl溶液,与人体细胞生存的液体环境的浓度基本相等,可以维持细胞的正常形态。
结论语句 辨一辨(1) (2020全国Ⅱ,T3B)探究人体红细胞因失水而发生的形态变化时,可用肉眼直接观察。(　　)(2)(2020全国Ⅰ,T4C改编)哺乳动物的红细胞可用于观察细胞的吸水和失水。(　　) (3)(2020全国Ⅰ,T4A改编)大蒜根尖分生区细胞可用于观察细胞的质壁分离与复原。(　　)
(4)(2020江苏, T25B改编)用质量浓度为0.3 g/ mL蔗糖溶液处理的紫色洋葱鳞片叶外表皮装片,紫色的液泡逐渐变小,颜色逐渐变深。(　　)(5)(2019海南,T7B)需在高倍镜下才能观察到洋葱鳞片叶外表皮细胞的质壁分离。(　　)(6)动物细胞和植物细胞放在蒸馏水中会吸水涨破。(　　)(7)植物细胞壁是全透性的,其作用是保护和支持细胞。(　　)(8)原生质层由细胞壁、细胞膜、液泡膜及所有细胞质组成。(　　)
知识点二 被动运输1.概念:物质以　　　　方式进出细胞,　　　　　　消耗细胞内化学反应所释放的能量,这种物质跨膜运输方式称为被动运输。 2.分类(1)自由扩散 也叫简单扩散①概念:物质通过简单的　　　　　　　　进出细胞的方式。 ②特点:　　浓度梯度扩散;　　　　能量;　　　　转运蛋白的协助。 ③实例:O2、CO2、甘油、乙醇、苯等通过自由扩散进出细胞。
(2)协助扩散 也叫易化扩散①概念:借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式。②特点:　　浓度梯度扩散;　　　　　能量;　　　　　转运蛋白的协助,物质运输速率与转运蛋白的　　　　有关。 ③实例:血液中　　　　　　进入红细胞;多数　　　　　　进出细胞。 ④转运蛋白分为　　　　　　　和　　　　　　　两种类型。 
3.人类对通道蛋白的探索历程
旁栏边角 想一想1.甘油、乙醇等分子为什么能以自由扩散的方式进出细胞?2.水分子进出细胞的主要方式是什么?
提示 因为甘油、乙醇都是脂溶性物质,与磷脂分子有较强的亲和力,容易通过磷脂双分子层出入细胞。
提示 水分子主要借助细胞膜上的水通道蛋白以协助扩散的方式进出细胞的。
结论语句 辨一辨(1)自由扩散和协助扩散都是被动运输,分子从高浓度一侧通过细胞膜进入低浓度一侧。(　　)(2)水分子和气体分子进出细胞的方式是自由扩散,脂肪酸进出细胞的方式是协助扩散。(　　)(3)自由扩散和协助扩散都不需要转运蛋白和能量。(　　)(4)随物质浓度的增大,协助扩散的速率与膜两侧的浓度差成正比。(　　)(5)同种物质在不同情况下的运输方式可能不同。(　　)(6)通过通道蛋白协助的一定是协助扩散。(　　)
【情境探究】下图是渗透现象示意图,请结合图示分析讨论相关问题。
(1)蔗糖溶液液面上升的原因是什么?(2)为什么当液面上升到一定程度时液面不再上升? 当液面不再上升时,半透膜两侧的浓度相等吗?
提示 水分子可以通过半透膜,而蔗糖分子不能通过,单位体积的清水中的水分子含量大于蔗糖溶液中的水分子含量,因此单位时间内由烧杯进入漏斗的水分子数大于由漏斗进入烧杯的水分子数,导致漏斗内液面上升。
提示 漏斗中的液面高于烧杯中的液面,液面差为ΔH。由于烧杯中与漏斗中的液体具有浓度差,即具有渗透压差,所以水分子有进入漏斗的趋势。当漏斗内高出烧杯液面的液体产生的压强与渗透压处于平衡状态时,半透膜两侧水分子的交换率(进出)相同,液面不再升高。当液面不再上升时,半透膜两侧仍存在浓度差。
(3)如果将处于渗透平衡状态的长颈漏斗中用吸管吸出一部分液体,ΔH如何变化?分析原因。
提示 如果用吸管吸出一部分液体,高度差ΔH对半透膜的压力减小,由烧杯进入漏斗的水分子数大于由漏斗进入烧杯的水分子数,但由于漏斗中的蔗糖溶液浓度低于起始状态,因此ΔH减小。
【视角应用】视角1渗透装置分析1.右图所示为渗透作用实验装置,实验开始时长颈漏斗内外液面平齐,记作零界面。实验开始后,长颈漏斗内部液面的变化趋势为(注:坐标原点处表示零界面,膀胱膜不变形)(　　)
答案 B解析 根据图示,烧杯中的液体为蒸馏水,长颈漏斗中的液体为蔗糖溶液。故在单位时间内,由烧杯中进入漏斗中的水分子数比由漏斗中进入烧杯中的水分子数多,故开始时液面快速升高;随着液面升高,漏斗内高出烧杯内液面的液体产生的压强会阻止水分子向漏斗内扩散;当单位时间内进出漏斗的水分子数相等时,液面不再升高。
答案 C解析 蔗糖不能透过半透膜,图中由于漏斗内的蔗糖溶液浓度高,因此烧杯中的水分子通过半透膜进入漏斗,使漏斗内液面升高,渗透平衡时Δh会产生压力,与半透膜两侧因溶液浓度差产生的压力的大小相等,因此,漏斗内的液体浓度仍然大于漏斗外,即S1和S2浓度的大小关系为S1>S2,A项正确;若半透膜不允许单糖通过,如图渗透平衡时向S1中加入少量蔗糖酶,蔗糖水解形成单糖,则S1溶液中溶质分子数目升高,渗透吸水,进入的水分子增多,因此S1液面将上升,B项正确;若将蔗糖溶液S1换成等量蔗糖溶液S3(S3浓度高于S1),其余不变,则平衡时S2蔗糖溶液中的水分子更多地进入S3,因此平衡时S2浓度换之后高于换之前,C项错误;若半透膜允许单糖通过,如向S1中加入少量蔗糖酶,蔗糖水解产生单糖,溶质分子数目增加,S1液面将先上升,随后随着部分单糖分子进入S2浓液,最终使S2溶液浓度高于S1,最终S1液面将低于S2,D项正确。
视角2利用渗透原理比较溶液浓度大小3.(2022四川广安高一阶段检测)下图是三个相邻的植物细胞之间水分流动方向示意图,图中三个细胞的细胞液浓度关系是(　　)A.甲<乙<丙B.甲>乙>丙C.甲>乙,且乙<丙D.甲<乙,且乙>丙
答案 A解析 水运输的方向就是由低浓度溶液到高浓度溶液。题图中水运输的方向有甲→乙,甲→丙,乙→丙。因此,图中三个细胞的细胞液浓度关系是甲<乙<丙,A项正确。
4.(2022四川遂宁月考)下图表示渗透作用装置图,其中半透膜为膀胱膜,甲、丙装置中A、B、a、b溶液浓度分别用MA、MB、Ma、Mb表示,乙、丁装置分别表示一段时间后甲、丙装置的状态,液面上升的高度分别为h1、h2。如果A、B、a、b均为蔗糖溶液,且MA>MB,Ma=Mb>MA,则达到平衡后(　　)A.h1MbB.h1h2、Mah2、Ma>Mb
答案 A解析 由于Ma=Mb>MA>MB,所以甲和丙装置中的水分子都会流向漏斗,使漏斗液面分别升高h1、h2,根据题设条件,(Ma-MA)与(Mb-MB)相比,后者更大,故乙中液面上升高度h1应小于丁中液面上升高度h2,由于丁中漏斗得到的水分子多于乙中漏斗得到的水分子,因而达到平衡后Ma>Mb。
【情境探究】萎蔫的叶片浸泡在清水中,很快变得硬挺;白菜剁馅放盐后很快有水分渗出;施肥过多会导致“烧苗”。这些现象都说明植物细胞也会发生渗透吸水或失水。植物细胞渗透吸水或失水的条件是什么?请结合教材探究实践,解决下列问题。(1)本实验为什么选择紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞?无色的洋葱鳞片叶内表皮细胞能否发生质壁分离?
提示 实验选择紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的原因是其细胞液中含有色素,使液泡呈现紫色,便于实验现象的观察。无色洋葱鳞片叶内表皮细胞也可以发生质壁分离,只不过实验现象不容易观察到。
(2)发生质壁分离的洋葱鳞片叶外表皮细胞的原生质层与细胞壁之间是什么物质?
提示 因为细胞壁是全透性的,所以发生质壁分离的洋葱鳞片叶外表皮细胞的原生质层与细胞壁之间是蔗糖溶液。
(3)植物细胞的吸水能力与细胞液浓度有什么关系?质壁分离过程中细胞的吸水力有什么变化?
提示 植物细胞的吸水能力与细胞液浓度呈正相关,细胞液浓度越大,说明细胞液中的溶质微粒越多,对水的吸引力越大。质壁分离过程中, 细胞失水→质壁分离→细胞液浓度变大→细胞吸水力变强。
(4)某同学观察到某细胞处于下图所示状态,能否确定正在发生质壁分离?
提示 不能确定此细胞一定正在发生质壁分离。因为此时细胞可能正在发生质壁分离,也可能正在发生质壁分离复原,也可能正处于水分子进出平衡状态。
【方法突破】1.质壁分离实验中的两组对照
2.质壁分离和复原实验的拓展应用(1)比较不同植物细胞的细胞液浓度不同的植物细胞+同一浓度的蔗糖溶液→观察细胞吸水后的状态和质壁分离程度大小→推断不同植物细胞细胞液浓度的大小。(2)判断植物细胞的死活只有活的植物细胞才有质壁分离与质壁分离复原现象。(3)测定细胞液的浓度将细胞放入一系列具有浓度梯度的蔗糖溶液中,观察细胞质壁分离的情况,即可测定该细胞液的浓度范围。(4)观察植物细胞的细胞膜光学显微镜下观察植物细胞,正常植物细胞的细胞膜很薄,又紧贴细胞壁,不容易看到,质壁分离后,原生质层的最外面即为细胞膜。
3.判断细胞能否发生质壁分离及复原的方法(1)从细胞角度分析①死细胞、动物细胞及未成熟的植物细胞不发生质壁分离。②生活状态下,具有中央大液泡的成熟植物细胞可发生质壁分离。(2)从溶液角度分析①在适宜浓度、溶质不能被吸收的溶液中发生质壁分离。②在适宜浓度、溶质可被吸收的溶液中先发生质壁分离,后发生质壁分离自动复原。③在高浓度溶液中可发生质壁分离,但因细胞失水过多而死亡,不会发生质壁分离复原。
【视角应用】视角1实验考查1.下列关于质壁分离及质壁分离复原实验的说法,正确的是(　　)A.洋葱表皮细胞在发生质壁分离的过程中,水分子不进入细胞内B.用黑藻叶片做材料观察质壁分离时,叶绿体的存在有利于观察实验现象C.用不同浓度的硝酸钾溶液处理细胞,均能观察到质壁分离及自动复原现象D.能否发生质壁分离复原可作为判断动物细胞是否为活细胞的依据
答案 B解析 洋葱鳞片叶表皮细胞发生质壁分离的过程中,单位时间内进入细胞的水分子数目小于出细胞的水分子数目,A项错误;用黑藻叶片做材料观察质壁分离实验时,利用叶绿体作参照物可更好地观察质壁分离现象,B项正确;若硝酸钾溶液浓度过低,不一定能发生质壁分离现象,若硝酸钾溶液浓度过高,细胞可能因失水过多而死亡,不一定能观察到质壁分离复原现象,C项错误;动物细胞没有细胞壁,不会发生质壁分离及复原现象,D项错误。
2.(2020海南合格考,14)如图为利用紫色洋葱鳞片叶进行“探究植物细胞的吸水和失水”实验的流程图。滴加质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液后,观察到鳞片叶外表皮细胞发生质壁分离,说明细胞失水。质壁分离过程中,外表皮细胞中央液泡大小的变化是(　　)A.逐渐变小B.逐渐变大C.大小不变D.先变大后变小
答案 A解析 滴加质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液后,观察到鳞片叶外表皮细胞发生质壁分离,说明细胞失水,在鳞片叶外表皮细胞质壁分离过程中,外表皮细胞中央液泡逐渐变小。
视角2拓展实例分析3.(2022广东,13)保卫细胞吸水膨胀使植物气孔张开。适宜条件下,制作紫鸭跖草叶片下表皮临时装片观察蔗糖溶液对气孔开闭的影响,下图为操作及观察结果示意图。下列叙述错误的是(　　)
A.比较保卫细胞细胞液浓度,③处理后>①处理后B.质壁分离现象最可能出现在滴加②后的观察视野中C.滴加③后有较多水分子进入保卫细胞D.推测3种蔗糖溶液浓度高低为②>①>③
答案 A解析 由题图可知,用蔗糖溶液①处理保卫细胞后,细胞的气孔开度变化不大,说明蔗糖溶液①的浓度与保卫细胞的细胞液浓度接近,保卫细胞由初始状态经过蔗糖溶液③处理后,气孔开度变大,说明细胞吸水,保卫细胞的细胞液浓度下降,因此③处理后保卫细胞细胞液浓度<①处理后保卫细胞细胞液浓度,A项错误,C项正确。用蔗糖溶液②处理细胞后,气孔开度变小,说明细胞失水,可观察到质壁分离现象,B项正确。由以上分析可知,蔗糖溶液①可以近似为保卫细胞的等渗溶液,蔗糖溶液②为保卫细胞的高渗溶液,蔗糖溶液③则为保卫细胞的低渗溶液,故三种蔗糖溶液的浓度高低为②>①>③,D项正确。
【情境探究】下图表示细胞膜亚显微结构模式图,a、b、c、d表示物质跨膜运输方式,A、B、C、D表示相应结构。请据图回答下列问题。
(1)图中a属于哪种运输方式?该种运输方式有何特点?
提示 a属于自由扩散。由高浓度一侧运输到低浓度一侧,不需要转运蛋白,也不需要消耗细胞内化学反应产生的能量。
(2)图中b、c、d属于哪种运输方式?该种运输方式有何特点?
提示 b、c、d属于协助扩散。由高浓度一侧运输到低浓度一侧,需要转运蛋白的协助,但不需要消耗细胞内化学反应产生的能量。
(3)图中A、B、D都属于转运蛋白,转运蛋白分为载体蛋白和通道蛋白两种类型,试比较它们的异同点。
提示 图中A是通道蛋白,B、D属于载体蛋白,三者均具有选择性;载体蛋白只能转运与自身结合部位相适应的分子或离子,转运时自身构象会发生改变;通道蛋白只容许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通过,且不与其结合。
(4)试从物质运输动力角度分析,为什么自由扩散和协助扩散被称为被动运输?(5)请举例说明同种物质进出细胞的方式一定相同吗?
提示 自由扩散和协助扩散的运输动力都是膜两侧物质的浓度差,即都是顺浓度梯进行的、不需要消耗细胞内化学反应产生的能量,所以二者统称为被动运输。
提示 不一定相同。如少数水分子以自由扩散方式进出细胞,更多的水分子借助细胞膜上的水通道蛋白以协助扩散方式进出细胞。
【视角应用】视角1自由扩散、协助扩散的特点1.(2022黑龙江大庆高一期中)下列关于自由扩散与协助扩散的说法,正确的是(　　)A.自由扩散是顺浓度梯度,协助扩散是逆浓度梯度进行,被称为被动运输B.都不需要消耗能量,所以膜内外物质浓度梯度的大小不会影响运输的速率C.协助扩散需要转运蛋白,因此运输速率还与转运蛋白的数量有关D.载体蛋白和通道蛋白在转运分子和离子时,作用机制相同
答案 C解析 协助扩散也是顺浓度梯度进行的,A项错误;自由扩散与协助扩散都不需要消耗能量,运输速率与膜内外物质浓度梯度的大小有关,B项错误;协助扩散需要转运蛋白,因此运输速率还与转运蛋白的数量有关,C项正确;载体蛋白转运分子和离子时要与分子和离子结合发生构象变化,通道蛋白在转运分子和离子时,不与其结合,二者作用机制不同,D项错误。
2.下图中甲、乙分别表示载体介导和通道介导的两种跨膜方式,其中通道介导的扩散速度比载体介导的快1 000倍。下列叙述正确的是(　　)A.载体蛋白和通道蛋白在细胞膜上是静止不动的
B.载体蛋白和通道蛋白均具有一定的专一性C.甲、乙两种方式中只有甲属于被动运输D.被动运输是细胞最重要的吸收和排出物质的方式
答案 B解析 载体蛋白和通道蛋白在细胞膜上不是静止不动的,A项错误;由图示可知,甲、乙两种方式都是将溶质分子从高浓度一侧运输到低浓度一侧,需要转运蛋白的协助,属于被动运输中的协助扩散,C项错误;被动运输无法保证细胞主动选择吸收所需物质,只能靠浓度梯度进行,因此被动运输不是细胞最重要的吸收和排出物质的方式,D项错误。
视角2模式图分析3.(2022黑龙江哈三中高一期中)依据模式图确认物质出入细胞的方式及影响因素。
(1)填写以下有关物质跨膜运输方式的名称:图①　　　　　　;图②　　　　　　;图③　　　　　　。 (2)上图中跨膜运输速度仅受“浓度差”制约的为　　　　　　(填序号),制约③的因素有　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)水分子多数以图　　所示模式进出细胞。 
答案 (1)自由扩散　协助扩散　协助扩散(2)①　浓度差和通道蛋白的数量(3)③解析 (1)图①中物质通过生物膜从高浓度一侧向低浓度一侧扩散,不需要转运蛋白,不需要能量,为自由扩散。图②中物质通过生物膜从高浓度一侧向低浓度一侧扩散,需要载体蛋白,不需要能量,为协助扩散。图③中物质通过生物膜从高浓度一侧向低浓度一侧扩散,需要通道蛋白,为协助扩散。(2)自由扩散仅受浓度差影响,协助扩散的运输速率还受到转运蛋白的数量的制约。(3)因为磷脂分子的尾部是疏水的,水分子多数以③协助扩散的方式进出细胞。