人教版 (2019)必修1《分子与细胞》第1节 被动运输导学案

这是一份人教版 (2019)必修1《分子与细胞》第1节 被动运输导学案，共6页。学案主要包含了学习目标，学习重难点，预习新知，易错提示，巩固训练等内容，欢迎下载使用。

【学习目标】
理解渗透作用的概念及发生的条件，理解动物细胞的细胞膜、植物细胞的原生质层都相当于一层半透膜
通过观察植物细胞质壁分离和复合实验，分析实验现象发生的条件、原因，阐明原生质层具有选择透过性
理解自由扩散和协助扩散都是顺浓度梯度运输，都不需要细胞提供能量，因此属于被动运输
【学习重难点】
1.水进出细胞的原理。
2.探究植物细胞的吸水和失水。
3.自由扩散和协助扩散。
【预习新知】
水进出细胞的原理
1.渗透作用
(1)含义：水分子(或其他溶剂分子)通过 的扩散。
(2)方向：从水相对含量高的一侧向相对含量 的一侧渗透。
2.水进出动物细胞(以哺乳动物红细胞为例)
(1)动物细胞所形成的“渗透装置”
①半透膜： 。
②浓度差： 与外界溶液之间的浓度差。
(2)现象
①当外界溶液浓度 细胞质的浓度时，细胞失水。
②当外界溶液浓度 细胞质的浓度时，水分子进出平衡。
③当外界溶液浓度 细胞质的浓度时，细胞吸水。
3.水进出植物细胞(以成熟植物细胞为例)
植物细胞所形成的“渗透装置”
(1)半透膜(原生质层)：细胞膜、 以及两层膜之间的细胞质。
(2)浓度差： 与外界溶液之间的浓度差。
①外界溶液浓度 细胞液浓度时，发生质壁分离现象。
②外界溶液浓度 细胞液浓度时，发生质壁分离复原现象。
4.植物细胞的质壁分离和复原
（1）实验原理
成熟的植物细胞的 相当于一层半透膜，细胞液具有一定的浓度，能够渗透失水和吸水。
（2）实验步骤及现象
制作装片：制作洋葱鳞片叶外表皮的临时装片
↓
低倍镜观察：有一个紫色的中央大液泡，原生质层紧贴细胞壁
↓
滴加蔗糖溶液：在盖玻片的一侧滴加蔗糖溶液，在另一侧用 吸引
↓
低倍镜观察：观察液泡大小和原生质层的位置
↓
滴加清水：在盖玻片的一侧滴加清水，在另一侧用吸水纸吸引
↓
低倍镜观察：观察液泡大小和原生质层的位置
（3）发生质壁分离的原因
①外因：外界溶液浓度 细胞液浓度。
②内因：原生质层比细胞壁的伸缩性 。
自由扩散和协助扩散
1．被动运输的概念：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，这种物质跨膜运输方式称为被动运输。
2．被动运输类型
3．转运蛋白的种类
4．影响被动运输的因素（构建数学模型）
(1)被动运输的速率直接受膜内外物质浓度梯度（浓度差）大小的影响。
(2)协助扩散的速率还与转运蛋白的数量有关。
(3)温度：温度影响生物膜的流动性，影响物质运输速率。
5.生物膜的结构特点是什么？
生物膜的结构特点是具有一定的流动性。
6.生物膜的功能特点是什么？
生物膜的功能特点是选择透过性。
【易错提示】
动植物细胞吸水和失水与渗透系统的关系
(1)植物根尖分生区细胞，无大液泡，不能发生质壁分离，但可看成是一个渗透系统，细胞膜相当于半透膜。
(2)动物细胞无细胞壁，不能发生质壁分离，但也可看成是一个渗透系统，细胞膜相当于半透膜。
(3)细胞壁具有全透性，所以在原生质层与细胞壁之间的液体与外界溶液相同。
【巩固训练】
1.下列各项无法通过质壁分离实验证明的是( )
A.成熟植物细胞的死活B.原生质层的伸缩性比细胞壁大
C.成熟植物细胞能进行渗透吸水D.水分子通过通道蛋白进入细胞
2.图表示物质进入细胞的方式是( )
A.自由扩散B.协助扩散C.主动运输D.胞吞作用
3.将某种植物的成熟细胞放入2ml·L-1的乙二醇溶液中，其原生质体的体积变化趋势如图所示。下列说法正确的是( )
A.若换成2ml·L-1的蔗糖溶液，也会发生与图中类似的变化
B.B点时植物细胞液的渗透压与2ml·L-1的乙二醇溶液相等
C.AB段植物细胞原生质体的吸水能力持续增强
D.A、C两点所在时刻植物细胞液的渗透压相等
4.水孔蛋白（AQP）也称为水通道蛋白，是一类介导水分子跨膜运输的膜蛋白。有科学家在研究中发现：哺乳动物成熟的红细胞在清水中会很快膨胀破裂，而爪蟾的卵母细胞在清水中不会发生这种变化。将控制红细胞膜上CHIP28蛋白合成的mRNA注入爪蟾的卵母细胞中，卵母细胞在清水中迅速膨胀，并于5分钟内破裂。请回答下列问题：
(1)哺乳动物成熟的红细胞适合于提取较纯净的细胞膜，原因是____________。
(2)爪蟾的卵母细胞CHIP28蛋白在加工、运输过程中，除线粒体外，还需要___________（填细胞器）参与。
(3)上述实验还不能肯定CHIP28蛋白就是水通道蛋白，也可能是CHIP28蛋白___________（填“激活”或“抑制”）了爪蟾卵母细胞膜上的水通道蛋白。请选择合适的实验材料，设计一简单实验，以验证CHIP28蛋白就是水通道蛋白。材料：具有生物学活性的CHIP28蛋白、人工脂质体（仅由磷脂双分子层构成的球形囊泡）、清水、生理盐水及其它必需药品等。
实验设计思路：______________；实验预期结果：若_____________，则表明CHIP28蛋白就是水通道蛋白。
5.下列关于细胞吸水和失水的叙述，错误的是( )
A.成熟动植物细胞都可通过渗透作用吸水和失水
B.液泡是植物细胞吸水和失水的必需结构
C.植物细胞原生质层比细胞壁的伸缩性大
D.一般选择哺乳动物红细胞来探究动物细胞的吸水和失水
参考答案
1.答案：D
解析：A.成熟植物细胞放到清水中，若不能发生质壁分离则说明是死细胞，反之是活细胞，A正确；B.质壁分离的内因是原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性，B正确；C.成熟的植物细胞进行质壁分离，会进行渗透失水，C正确；D.质壁分离实验无法证明水分子可以通过通道蛋白进入细胞，D错误。
故选：D。
2.答案：B
解析：根据图示分析，物质进入细胞时从高浓度一侧运输到低浓度一侧，需要载体协助，但不消耗能量，所以其方式是协助扩散。
故选：B。
3.答案：C
解析：A、图示原生质体相对体积先减小，然后逐渐增大并恢复原状，说明细胞先发生质壁分离，然后又自动复原，说明乙二醇能进入细胞，若换成蔗糖溶液，由于糖分子不能进入细胞，所以不能发生自动复原现象，A错误；
B.B点时为质壁分离的最大程度，此时植物细胞液渗透压最大，与外界溶液渗透压相等，但AB段细胞失水，同时乙二醇被细胞不断吸收。因此外界乙二醇溶液渗透压变小，小于2mI·L-1的乙二醇溶液，所以B点时植物细胞液的渗透压与2mI·L-1的乙二醇溶液不相等，B错误；
C、AB段植物细胞原生质体相对体积逐渐减小，说明细胞一直失水，细胞液渗透压不断增加，原生质体的吸水能力持续增强C正确；
D、BC段为细胞的自动复原过程，说明乙二醇能进入细胞，由于乙二醇进入了细胞，且细胞壁的伸缩性小于原生质层的伸缩性，使细胞不能无限吸水，所以A、C两点所在时刻植物细胞液的渗透压不一定相等，D错误。
故选C。
4.答案：(1)无细胞器膜和核膜，只有细胞膜
(2)内质网、高尔基体
(3)激活；将人工脂质体均分为两组，一组将具有生物学活性的CHIP28蛋白整合到脂质体膜上，作为实验组；另一组不整合，作为对照组；将两组脂质体放入清水中，观察它们的体积变化；实验组脂质体体积膨胀甚至破裂，对照组脂质体体积几乎没有变化
解析：(1)哺乳动物成熟的红细胞没有各种细胞器和细胞核，唯一的生物膜为细胞膜，适合于提取较纯净的细胞膜。
(2)水孔蛋白CHIP28位于细胞膜上，所以与该蛋白加工、运输有关的细胞器除线粒体外，还有内质网和高尔基体。
(3)CHIP28mRNA注入爪蟾的卵母细胞中，卵母细胞在清水中迅速膨胀，并于5分钟内破裂，可能的原因有:①CHIP28本身就是水孔蛋白;②CHIP28在爪蟾的卵母细胞中合成后，激活了细胞膜上处于抑制状态的水孔蛋白。所以可利用脂质体设计简单的验证实验，因为脂质体本身没有任何蛋白质。具体思路:①将人工脂质体均分为两组，一组将具有生物学活性的CHIP28蛋白整合到脂质体膜上，作为实验组;另一组不整合，作为对照组。②将两组脂质体放入清水中，观察它们的体积变化。若实验组脂质体体积膨胀甚至破裂，对照组脂质体体积几乎没有变化，则表明CHIP28蛋白就是水通道蛋白。
5.答案：B
解析：动物细胞膜相当于一层半透膜，成熟植物细胞的原生质层也相当于一层半透膜，动物细胞和成熟植物细胞的吸水和失水都可通过渗透作用完成，A正确；没有液泡的细胞也能完成细胞的吸水和失水过程，如分生区细胞，因此，液泡不是植物细胞吸水和失水的必需结构，B错误；质壁分离的内因是原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性，C正确；验证动物细胞通过渗透作用吸水和失水的实验中，选用哺乳动物红细胞作为实验材料，既便于取材又利于观察，D正确。
方式
自由扩散(也叫简单扩散)
协助扩散(也叫易化扩散)
特点
物质通过简单的扩散作用进出细胞
借助膜上的转运蛋白进出细胞的扩散
实例
O2、CO2、甘油、脂肪酸、乙醇、苯等
葡萄糖进入红细胞、水分子借助水通道蛋白进出细胞
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
转运分子或离子不需要与通道蛋白结合