生物必修1《分子与细胞》第4章 细胞的物质输入和输出第1节 被动运输教学课件ppt

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第2课时　探究植物细胞的吸水和失水与被动运输 课标内容要求核心素养对接1.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。2．实验：观察植物细胞的质壁分离和复原。1.科学探究——探究植物细胞的吸水与失水。2．科学思维——归纳比较两种被动运输方式的异同。一、探究植物细胞的吸水和失水1．探究过程提出问题→作出假设→实验设计思路→进行实验→记录结果→分析结果，得出结论→表达和交流→进一步探究。2．实验原理3．材料分析(1)选择材料必须是活细胞，因为____________________________________________________________________________。(2)要用含有________的成熟植物细胞。(3)洋葱鳞片叶外表皮细胞的液泡为________，易于观察。答案：(1)只有活细胞的原生质层才具有选择透过性，否则将不会出现质壁分离及质壁分离复原现象(2)中央液泡(3)紫色4．实验步骤及现象5．发生质壁分离的原因(1)外因：外界溶液浓度大于细胞液浓度。(2)内因：原生质层比细胞壁的伸缩性大。二、自由扩散和协助扩散1．被动运输：物质以扩散方式进出细胞，不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量的跨膜运输方式，包括自由扩散和协助扩散。2．自由扩散和协助扩散 自由扩散(也叫简单扩散)协助扩散(也叫易化扩散)图示甲乙条件不需要转运蛋白，不消耗能量需要转运蛋白，不消耗能量运输方向高浓度一侧→低浓度一侧举例O2和CO2葡萄糖、氨基酸的顺浓度跨膜运输 判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)1．物质跨膜运输都是顺相对含量梯度进行的。 (　　)2．细胞对于物质的输入和输出具有选择性。 (　　)3．相对分子质量小的物质或离子都可以通过自由扩散进入细胞内。  (　　)4．葡萄糖进入红细胞的过程不需要载体蛋白的协助。 (　　)提示：1.×　物质运输可以逆相对含量梯度进行。2．√3．×　一些离子进入细胞的方式是主动运输。4．×　葡萄糖进入红细胞需要载体蛋白的协助。　探究植物细胞的吸水和失水1．质壁分离的原因及表现分析 (2)2．实验需要注意的问题(1)实验成功的关键之一是实验材料的选择。要选取成熟的、活的且液泡带有一定颜色的植物组织进行实验，便于观察实验现象。(2)滴加蔗糖溶液或清水时，应在载物台上操作。(3)选用的蔗糖溶液浓度要适宜。过低，不足以引起质壁分离或质壁分离所需时间过长；过高，可能造成植物细胞失水过多、过快而死亡。(4)当以可吸收的物质作溶质时(如甘油、尿素、KNO3、乙二醇等)，可出现质壁分离及自动复原现象。3．质壁分离实验的拓展应用(1)判断细胞的生活情况：只有活的植物细胞才能发生质壁分离。(2)比较不同植物细胞的细胞液浓度＋发生质壁分离所需时间越短，细胞液浓度越小，反之细胞液浓度越大。(3)测定细胞液浓度范围＋细胞液浓度介于未发生质壁分离和刚发生质壁分离的蔗糖溶液浓度之间。深化探究：1.细胞质壁分离过程中，细胞液的浓度和细胞的吸水能力有什么变化？质壁分离复原过程中，两者又有什么变化？提示：质壁分离过程中，随着质壁分离程度增大，细胞液的浓度增大，植物细胞吸水能力增强。质壁分离复原过程中，随着质壁分离复原的进行，细胞液的浓度变小，植物细胞吸水能力减弱。2．本实验选用0.3 g/mL的蔗糖溶液作试剂，若浓度过高或过低分别对实验有何影响？提示：选用0.3 g/mL的蔗糖溶液作试剂，既明显出现质壁分离，又不会杀死细胞。若浓度过高，质壁分离速度过快，细胞会因失水过多而死亡，不能再进行质壁分离复原；若浓度过低，不能引起质壁分离或质壁分离速度太慢。3．若用合适浓度的KNO3溶液进行实验，结果发现细胞质壁分离后，没有滴加清水，出现了自动质壁分离复原现象。请分析原因是什么。 提示：开始外界溶液浓度较大，细胞发生质壁分离；细胞主动吸收K＋和NO后，随着细胞液浓度增大，质壁分离又会自动复原。1．紫色洋葱表皮细胞发生质壁分离后，在显微镜下可观察到(　　)C　[解此题的关键是观察图中细胞核的位置及液泡颜色深浅。紫色洋葱表皮细胞色素分布在液泡中，细胞质无色；洋葱表皮细胞的细胞核在细胞质中，不在液泡内；发生质壁分离的细胞，液泡紫色变深，故C正确。]2．(2019·天津一中高一上期中)在“观察植物细胞的质壁分离和复原”的实验中，对紫色洋葱鳞片叶外表皮临时装片进行了三次观察(如图所示)。下列有关叙述错误的是  (　　)A．第二次吸水纸的作用是引导蒸馏水在盖玻片下流动，使植物细胞完全浸润在蒸馏水中B．若第一次滴加的液体是适宜浓度的乙二醇，不用滴加清水也能观察到质壁分离的复原C．第一次显微镜观察，主要是观察紫色液泡的大小以及原生质层的位置D．用质量浓度为0.5 g/mL的蔗糖溶液完成该实验效果更好D　[第二次吸水纸的主要作用是吸引蒸馏水在盖玻片下流动，使植物细胞完全浸润在蒸馏水中，使细胞发生质壁分离复原，A正确；乙二醇可以通过自由扩散的方式进入细胞，若第一次滴加适宜浓度的乙二醇，则细胞发生质壁分离后可自动复原，B正确；第一次显微镜观察植物细胞的正常形态，主要是观察紫色液泡的大小以及原生质层的位置，C正确；质量浓度为0.5 g/mL的蔗糖溶液会使细胞失水过多而死亡，D错误。]　自由扩散和协助扩散1．影响自由扩散和协助扩散的因素方式影响因素影响趋势曲线自由扩散膜两侧物质的浓度差与浓度差呈正相关协助扩散①膜两侧物质的浓度差；②膜上转运蛋白的种类和数量当转运蛋白达到饱和时，物质浓度增加，物质的运输速率也不再增加2.水分子进出细胞的方式(1)通过自由扩散方式进出细胞。(2)借助于水通道蛋白以协助扩散方式进出细胞。3．膜上的两种转运蛋白名称转运对象特点载体蛋白与自身结合部位相适应的分子或离子每次转运时都会发生自身构象的改变通道蛋白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转运分子不需要与通道蛋白结合1．研究发现，水分子进出细胞膜需要一种称为“水通道”的蛋白质。若设法专一性地关闭离体肾小管管壁细胞的水通道蛋白，则将导致细胞(　　)A．在浓溶液中皱缩B．在蒸馏水中涨破C．形态基本不变D．在生理盐水中迅速死亡C　[由题意可知，水通道蛋白能够专一性地控制水分子进出细胞。因此，若设法专一性地关闭离体肾小管管壁细胞的水通道蛋白，则水分子不能进出细胞，故细胞形态基本不变。]2．下图表示葡萄糖跨膜运输的过程，据图分析正确的是(　　)A．该膜中的转运蛋白也能运输氨基酸B．该方式发生在被转运物质从低浓度到高浓度时C．该膜可能是哺乳动物的红细胞膜D．与该过程有关的细胞器是线粒体和核糖体C　[细胞膜上的转运蛋白具有专一性，运输葡萄糖的转运蛋白不能运输氨基酸；需要转运蛋白协助而不消耗能量的运输方式为协助扩散，它是被动运输的一种，其运输方向为顺浓度梯度；哺乳动物红细胞吸收葡萄糖的方式就是协助扩散；协助扩散不消耗能量，与协助扩散有关的细胞器不包括线粒体。]解答有关被动运输的题目应掌握以下四点：(1)被动运输是物质顺浓度梯度的扩散，不耗能。(2)自由扩散不需转运蛋白的协助，协助扩散则需转运蛋白的协助。转运蛋白具有特异性，不同细胞膜上转运蛋白的种类和数目也不同。(3)转运蛋白分为载体蛋白和通道蛋白。转运蛋白具有饱和现象，当细胞膜上的转运蛋白全部参与物质运输时，物质运输速率不再随细胞外物质浓度的增大而增大。(4)小分子脂溶性物质如甘油、苯、乙醇等以自由扩散的方式进出细胞，水分子则主要通过通道蛋白以协助扩散的方式进出细胞。[课堂小结]知 识 网 络 构 建核 心 语 句 归 纳1.原生质层包括细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质。2.植物细胞发生质壁分离的原因：(1)外界溶液浓度大于细胞液浓度。(2)原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性。3.只有活的成熟植物细胞才可发生质壁分离，动物细胞和根尖分生区细胞不能发生质壁分离。4.被动运输包括自由扩散和协助扩散，二者都是顺浓度梯度进行跨膜运输的。5.自由扩散既不需要转运蛋白，也不需要能量，气体及脂溶性物质以自由扩散方式运输，水以自由扩散和协助扩散方式运输。6.协助扩散需要转运蛋白，但不需要能量，实例是红细胞吸收葡萄糖。1．以紫色洋葱鳞片叶外表皮为材料观察植物细胞质壁分离现象，下列叙述错误的是  (　　)A．实验时要观察细胞的大小、中央液泡的大小和原生质层的位置B．从盖玻片的一侧滴加蔗糖溶液，在盖玻片另一侧用吸水纸吸引C．用高浓度的乙醇代替蔗糖溶液，细胞质壁分离后会发生自动复原D．紫色洋葱鳞片叶外表皮不同部位观察到的质壁分离程度可能不同C　[质壁分离指的是原生质层与细胞壁的分离，实验过程中需要观察细胞的大小、中央液泡的大小和原生质层的位置，A正确；从盖玻片的一侧滴加蔗糖溶液，在盖玻片另一侧用吸水纸吸引，重复几次后植物细胞浸润在蔗糖溶液中，进而失水发生质壁分离，B正确；高浓度的乙醇对植物细胞有毒害作用，会杀死植物细胞，因此用高浓度的乙醇代替蔗糖溶液不能观察到质壁分离及复原现象，C错误；紫色洋葱鳞片叶外表皮不同部位细胞液的浓度可能不同，因此观察到的质壁分离程度可能不同，D正确。]2．以紫色洋葱鳞茎表皮为材料观察植物细胞质壁分离现象，下列叙述错误的是(　　)A．在发生质壁分离的细胞中能观察到紫色中央液泡逐渐缩小B.滴加30%的蔗糖溶液比10%的蔗糖溶液引起细胞质壁分离所需时间短C．发生质壁分离的细胞放入清水中又复原，说明细胞保持活性D．用高浓度的NaCl溶液代替蔗糖溶液不能引起细胞质壁分离D　[植物细胞发生质壁分离的外因：外界溶液浓度大于细胞液浓度，细胞失水，液泡变小，颜色加深，A正确；浓度差越大，细胞失水速度越快，B正确；发生质壁分离的细胞放入清水中又复原，说明是活细胞，C正确；用高浓度的NaCl溶液代替蔗糖溶液一样可以引起细胞质壁分离，还可能发生质壁分离的自动复原，D错误。]3．(2018·北京高考)细胞膜的选择透过性保证了细胞内相对稳定的微环境。下列物质中，以(自由)扩散方式通过细胞膜的是(　　)A．Na＋　　　 B．二氧化碳C．RNA     D．胰岛素B　[一般Na＋内流时属于协助扩散，Na＋外流时属于主动运输，A项错误；二氧化碳的运输属于自由扩散，B项正确；RNA不通过细胞膜，C项错误；胰岛素是通过胞吐的方式被分泌出细胞的，D项错误。]4．甲、乙两种物质分别依赖自由扩散和协助扩散进入细胞，若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D　[协助扩散必须有转运蛋白参与才能进行，否则将被抑制。]5．某学生用紫色洋葱鳞片叶表皮作实验材料，观察到甲、乙两个图像。请回答问题：(1)撕取洋葱________(填“内”或“外”)表皮，置于滴加清水的载玻片上制成临时装片，用显微镜可观察到的是图________。(2)在盖玻片的一侧滴加0.3 g/mL蔗糖溶液，用吸水纸从另一侧吸引，重复几次后，可观察到的是图________，图示细胞发生了________现象。该现象是指________和________发生分离。(3)甲、乙两图所示细胞的细胞液分别存在于________(填“a”“b”或“c”)中。[解析]　(1)观察植物细胞的质壁分离现象，适宜使用紫色洋葱鳞片叶的外表皮，由于细胞内具有紫色的大液泡，便于观察。将撕取的洋葱外表皮置于滴加清水的载玻片上，由于清水的浓度小于细胞液的浓度，细胞吸水，液泡变大，即图甲所示细胞。(2)滴加0.3 g/mL蔗糖溶液后，由于蔗糖溶液的浓度大于细胞液的浓度，细胞失水，发生质壁分离，即细胞壁与原生质层分离，同时液泡变小，即图乙所示细胞。(3)细胞液存在于液泡内，图甲中a表示液泡，图乙中b表示原生质层与细胞壁之间的空隙，c表示液泡。[答案]　(1)外　甲(2)乙　质壁分离　原生质层　细胞壁(3)a、c