資源簡介

第二章 細胞的結構和生命活動
第三節 物質進出細胞的運輸方式
第 1 課時 被動運輸
一、 教學目標
1.說明物質進出細胞的方式。
2.進行圖表數據的解讀。
二、教學重點
物質進出細胞的方式
三、教學難點
被動運輸。
四、教學方法
探究法、講述法、演示法
五、課時安排
2
六、教學過程
【問題引入】以“問題探討”引入，學生思考回答，教師提示。
【提示】 1.由于單位時間內透過玻璃紙進入長頸漏斗的水分子數量多于從長頸漏斗滲
出的水分子數量，使得管內液面升高。
2.用紗布替代玻璃紙時， 因紗布的孔隙很大， 蔗糖分子也可以自由通透， 因而液面不會
升高。
3.半透膜兩側溶液的濃度相等時， 單位時間內透過玻璃紙進入長頸漏斗的水分子數量等
于滲出的水分子數量，液面也不會升高。
【問題】以“本節聚焦”再次引起學生的思考與注意。
【板書】 一、細胞的吸水和失水
【思考與討論】學生閱讀思考討論回答，教師提示。
【提示】 1.紅細胞內的血紅蛋白等有機物一般不能透過細胞膜。
2.紅細胞的細胞膜相當于“ 問題探討 ”中的半透膜。
3.當外界溶液的濃度低于紅細胞內部的濃度時，紅細胞一般會因持續吸水而漲破。
4.紅細胞吸水或失水的多少主要取決于紅細胞內外濃度的差值。一般情況下， 差值較大
時吸水或失水較多
【板書】㈠動物細胞的吸水和失水
吸水：細胞外液的濃度＞細胞內液的濃度（膨脹甚至漲破）
失水：細胞外液的濃度＜細胞內液的濃度（皺縮）
㈡成熟植物細胞（有大液泡）的吸水和失水
原生質層：細胞膜＋液泡膜＋兩層膜之間的細胞質。
【探究】植物細胞的吸水和失水。學生閱讀思考交流回答，教師提示。
【提示】
中央液泡大小 原生質層的位置 細胞大小
蔗糖溶液 變小 原生質層脫離細胞壁 基本不變
清水 逐漸恢復原來大小 原生質層恢復原來位置 基本不變
【板書】
失水：細胞外液的濃度＜細胞內液的濃度（質壁分離）
吸水：細胞外液的濃度＞細胞內液的濃度（質壁分離復原）
【板書】二、物質跨膜運輸的其他實例
【提示】1.在培養過程中，水稻吸收水分及其他離子較多，吸收 Ca2+、Mg2+較少，結果
導致水稻培養液里的 Ca2+、Mg2+濃度增高。
2.不同作物對無機鹽的吸收是有差異的。
3.水分子跨膜運輸是順相對含量梯度的， 其他物質的跨膜運輸并不都是這樣， 這取決于
細胞生命活動的需要。
4.細胞對物質的吸收是有選擇的。這種選擇性具有普遍性。
【板書】細胞膜和其他生物膜都是選擇透過性膜。
【技能訓練】學生思考討論回答，教師提示。
【提示】
1.尿素分子、酒精分子、甘油分子和水分子都是通過被動運輸進入細胞的。
2.因為以上四種離子細胞膜內外的濃度差較大， 細胞只有通過被動運輸才能維持這種狀
況。
【課堂小結】見上表。
【作業布置】練習一二。第二章 細胞的結構和生命活動 第三節 物質進出細胞的運輸方式
第 1 課時 被動運輸
學習目標
（1）闡明被動運輸的方式和特點。
（2）理解滲透作用的發生條件及機理。
（3）探究植物細胞的吸水和失水。
[重難點擊]
（4）被動運輸的方式和特點。
（5）滲透作用的發生條件和機理。
（6）探究植物細胞的吸水和失水。
前課梳理
1.預習質壁分離實驗，分析下列問題：
( 1質壁分離： “質 ”為原生質層，“壁 ”為細胞壁，即 原生質層與細胞壁的分離。
(2實驗成功的關鍵是實驗材料的選擇，必須選擇有大液泡并有顏色的植物細胞，便于在顯 微鏡下觀察。
(3質壁分離后在細胞壁和細胞膜之間充滿的是濃度降低的外界溶液，因為細胞壁是 全透性 的，且有水分子通過原生質層滲出來。
(4若用 50%的蔗糖溶液做實驗，能發生質壁分離但不能復原，因為細胞過度失水而死亡。 (5若用尿素、乙二醇、KNO3、NaCl 做實驗， 會出現質壁分離自動復原現象， 因外界物質會 轉移到細胞內，從而引起細胞液濃度升高。
2.什么是擴散？
答案 物質從高濃度區域向低濃度區域遷移的過程，稱為擴散。
3.物質進出細胞取決于哪些因素？
答案 取決于構成物質的基本微粒的大小、所帶的電荷和細胞膜的結構。
學習探究
探究點一 被動運輸
1 ．閱讀教材，分析下圖，思考下列問題：
(1)方式 1 和方式 2 分別稱何種擴散？
答案 方式 1 和方式 2 分別稱自由擴散和協助擴散。
(2)方式 1 和方式 2 各具何特點？請將比較的結果填入下表中
方式 轉運方向 是否需要 載體蛋白 是否消 耗能量
方式 1 高濃度→低濃度 不需要 不消耗
方式 2 高濃度→低濃度 需要 不消耗
①方式 1 中，把不需要載體蛋白參與的簡單擴散，稱為自由擴散。
②方式 2 中，把需要載體蛋白參與的擴散，稱為協助擴散。
(3)下列物質中，以方式 1 運輸的是 a 、b 、d 、e ；以方式 2 運輸的是 c。
a ．O2 和 CO2 進出肺泡 b ．苯被鼻黏膜細胞吸收 c ．紅細胞吸收血液中的葡萄糖 d ．膽
固醇進入肝細胞 e ．甘油和乙醇被小腸上皮細胞吸收
2 ．影響被動運輸的因素有很多，下面 A 、B 是兩種被動運輸方式的運輸速率和被運輸物質 的濃度之間的關系曲線圖：
(1)圖 A 表示的方式是自由擴散，運輸速率主要取決于物質的 濃度差。
(2)圖 B 表示的方式可能是協助擴散，ab 段的限制因素是濃度差，bc 段的限制因素是載體蛋 白的數量。
(3)請在圖 C 中畫出被動運輸的運輸速率和細胞能量供應的關系曲線。
答案 如圖所示
(4)被動運輸的影響因素有哪些？
答案 ①自由擴散的影響因素：物質運輸速率主要取決于濃度差，也與物質分子大小和脂溶 性有關。
②協助擴散的影響因素：除了膜兩側物質的濃度差外， 還與膜上載體蛋白的種類和數量有關。 當載體蛋白達到飽和時，物質濃度再增加，物質的運輸速率也不再增加。
注意：載體蛋白具有飽和性：當細胞膜上的載體蛋白已達飽和時，細胞吸收該載體蛋白運載 物質的速度不再隨物質濃度增大而增大。
探究點二 滲透及其作用原理
在生物體內， 水是細胞與外環境之間交換的物質之一，請閱讀教材 P52 53 內容， 結合下圖思
考：
1 ．什么是滲透？
答案 在細胞膜等結構的兩側， 較多的水分子從溶質分子相對較少的區域向溶質分子相對較 多的區域擴散，這一現象稱為滲透。
2 ．請舉例說明什么是滲透現象。
答案 在一個長頸漏斗的漏斗口外密封上一層半透膜，往漏斗內注入質量分數為 10%的蔗
糖溶液， 然后將漏斗浸入盛有質量分數為 5%的蔗糖溶液的燒杯中。過一段時間后會出現漏 斗管內液面上升的現象，這就是滲透現象。
3 ．滲透現象發生需要的條件：如果將半透膜換成紗布，滲透現象將不會(會、不會)發生； 如果漏斗內也注入質量分數為 5%的蔗糖溶液，滲透現象將不會(會、不會)發生。這說明滲 透現象發生需要兩個條件：半透膜和濃度差。
4 ．發生滲透現象的原理：以半透膜為界面，單位體積燒杯中的水分子數多于漏斗內溶液中 的水分子數， 所以在單位時間內由燒杯進入漏斗內溶液的水分子數多于由漏斗內溶液進入燒 杯的水分子數。因此， 一段時間后，漏斗管內的液面會上升。
5 ．上圖中漏斗管內的液面會不會一直升高，為什么？
答案 不會。長頸漏斗中的液面升高時， 液體產生的靜水壓也隨之變大， 當靜水壓增大到和 滲透壓相等時(二者的方向相反， 靜水壓向外、滲透壓向內)，通過半透膜進出長頸漏斗的水 分子數相等，因此，液面就不再升高了。
6 ．當液面不再升高時，長頸漏斗內外液體的濃度相等嗎？
答案 不相等。當水分子進出達到動態平衡時， 長頸漏斗中溶液濃度仍高于燒杯中的液體濃
度。
7 ．水分子可以 自由通過細胞膜，細胞生命活動需要的一些離子和小分子也可以通過，而其 他的離子和分子不能通過，像這種對進出的物質具有選擇作用的膜， 稱為選擇透過性膜。細 胞膜和其他生物膜都是選擇透過性膜。
探究點三 滲透作用的應用示例
結合教材，思考下面的問題：
1 ．下圖是哺乳動物紅細胞在不同濃度溶液中的形態變化：
(1)當把紅細胞放在外界溶液中時，是否也能發生滲透作用？若能，則半透膜是什么？ 答案 是。紅細胞的細胞膜。
(2)請思考下列問題，并將答案填寫在橫線上。
①在高滲溶液中，即當外界溶液濃度>細胞質濃度時，細胞失水皺縮。
②在低滲溶液中，即當外界溶液濃度<細胞質濃度時，細胞吸水膨脹，直至漲破。
③在等滲溶液中， 即當外界溶液濃度＝細胞質濃度時， 水分進出細胞處于動態平衡， 細胞形 態基本不變。
2 ．下圖是植物細胞的滲透系統構成，思考回答下列問題：
(1)植物細胞的細胞膜、 液泡膜以及兩層膜之間的細胞質，稱為 原生質層，具有選擇透過性， 相當于一層半透膜。
(2)植物細胞內的液體環境主要是指液泡內部的細胞液。
①當外界溶液濃度大于細胞液濃度時，植物細胞會失水。
②當外界溶液濃度小于細胞液濃度時，植物細胞會吸水。
3 ．植物細胞的吸水和失水實驗
質壁分離與復原是植物細胞失水和吸水的實驗證據， 請結合教材 P54 內容， 完成實驗過程并
討論提出的問題。
(1)實驗材料： 紫色的洋蔥鱗片葉。
(2)實驗原理：①成熟的植物細胞的原生質層相當于一層半透膜。
②原生質層的內側細胞液與外界溶液可形成濃度差。③原生質層的伸縮性比細胞壁的伸縮性 大。
(3)實驗試劑：質量濃度為 0.3g/mL 的蔗糖溶液，蒸餾水。
(4)實驗分析
①當細胞液濃度<外界溶液濃度時，細胞失水， 原生質層和細胞壁分離，發生質壁分離；發 生質壁分離的細胞，當細胞液濃度>外界溶液濃度時，細胞吸水，發生質壁分離復原。
②植物細胞在清水中會不會和動物細胞一樣發生漲破的現象？
答案 不會。植物細胞具有細胞壁， 細胞壁伸縮性較小， 所以植物細胞不能無限地吸水而漲
破。
③實驗中為什么選擇成熟的活的植物細胞(如紫色的洋蔥鱗片葉外表皮細胞)作為原料？能 不能選擇幼嫩的植物細胞或者動物細胞？
答案 成熟的植物細胞具有中央大液泡，質壁分離及復原現象明顯；幼嫩的植物細胞無中央 液泡，雖然也能發生質壁分離，但現象不明顯；動物細胞由于沒有細胞壁，故不發生質壁分 離現象。
真題回眸
例 1．在觀察植物細胞的質壁分離和復原的過程中， 某同學在視野中看到生活著的洋蔥表皮 細胞正處于如圖所示的狀態。 a 、b 表示該部位的溶液濃度，由此可推測( )
A ．a>b，細胞滲透吸水 B ．a ＝b，滲透系統保持動態平衡
C ．a達標訓練
1 ．甲、乙兩種物質分別以自由擴散和協助擴散方式進入細胞，如果以人工合成的無蛋白磷 脂雙分子膜代替細胞膜，并維持其他條件不變，則( )
A ．甲物質的運輸被促進 B ．乙物質的運輸被促進
C ．甲物質的運輸被抑制 D ．乙物質的運輸被抑制
2 ．最能證明植物細胞發生滲透作用原理的實驗是( )
A ．將萎蔫的青菜放入清水中會變得硬挺
B ．將根尖細胞放入清水中會吸水
C ．將土豆放入鹽水中會變軟
D ．觀察洋蔥表皮細胞的質壁分離和復原
3 ．植物體內有三個相鄰的細胞 a、b 、c ，已知它們的細胞液濃度大小關系是 a＞b＞c ，那么 它們三者之間水分滲透的方向表示正確的是( )
4．將一植物細胞放入 KNO3 溶液中，一段時間后發生了質壁分離， 下列說法不正確的是( )
A ．此細胞是活細胞
B ．原生質層具有選擇透過性
C ．發生質壁分離的細胞一段時間后可自動質壁分離復原
D ．原生質層兩側的溶液存在濃度差， KNO3 溶液濃度低于細胞液濃度
5．成熟的植物細胞具有中央大液泡， 可與外界溶液構成滲透系統進行滲透吸水或滲透失水。 下圖甲表示滲透裝置吸水示意圖， 圖乙表示圖甲中液面上升的高度與時間的關系， 圖丙表示 成熟植物細胞在某外界溶液中的一種狀態(此時細胞有活性)。請據圖回答下列問題：
(1)由圖甲漏斗液面上升可知，實驗初始時 c 兩側濃度大小是 a b。由圖乙可知漏 斗中溶液吸水速率在 ，最終液面不再上升，當液面不再上升時， c 兩側濃度大小 是 a b。
(2)圖丙中相當于圖甲中 c 結構的是 (填序號)，結構②中充滿的液體是 。
(3)把一個已經發生質壁分離的細胞浸入清水中，發現細胞液泡體積增大，說明細胞在滲透 吸水，細胞能否無限吸水？ ，原因是 。
(4)把一個已經發生質壁分離的細胞浸入低濃度的蔗糖溶液中， 發現細胞液泡體積也在增大。
當液泡體積不再增大時，細胞液濃度是否一定和外界溶液濃度相等？ 。
沖 A 提升
6．“人造細胞 ”是用羊皮紙或火棉膠等半透性膜材料做成的一個密閉的囊， 囊里面裝了等量 的不同濃度的蔗糖溶液。假設有三個這樣的“人造細胞 ”，分別用 A 、B 、C 表示，它們的 蔗糖溶液濃度分別是 10%、20%和 30%。其中 A、B 細胞的外面套一金屬網籠， C 細胞的外 面沒有套金屬網籠，如下圖把三個“人造細胞 ”同時放在濃度為 15%的蔗糖溶液的玻璃槽 中，據圖回答：
(1)經過一段時間后，三個“細胞”的變化分別是( )
A ．A 變大， B 稍微變小， C 不變 B ．A 變小， B 稍微變大， C 不變
C ．A 變小， B 稍微變大， C 變大 D ．A 變大， B 稍微變小， C 變大
(2)一段時間后， A、B 的體積不再變化， 此時 A 內蔗糖溶液的濃度和外界蔗糖溶液的濃度相 比(較高、較低、相等) 。B 內蔗糖溶液的濃度和外界蔗糖溶液的濃度相比。
(3)若將 C 浸入玻璃槽后，每隔半小時稱量一次重量，下列坐標曲線中，能正確表示測試結
果的是( )
選修拓展
1 ．半透膜、選擇透過性膜的比較
(1)區別：①半透膜是無生命的物理性膜，是指某些物質可以透過而另一些物質不能透過的 多孔性薄膜，物質能否通過取決于分子的大小。
②選擇透過性膜是具有生命的生物膜， 載體蛋白的存在決定了其對不同物質是否吸收的選擇
性。細胞死亡或膜載體蛋白失活后，其選擇透過性喪失。
(2)共性：都允許水分子自由通過，而不允許大分子物質通過。
2 ．擴散作用和滲透作用的關系
物質從高濃度區域向低濃度區域遷移的過程稱為擴散。滲透作用是一種特殊方式的擴散， 它 是指水分子或其他溶劑分子通過半透膜(或選擇透過性膜)進行的擴散。
3 ．滲透作用的原理

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