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人教版 (2019)必修1《分子与细胞》第1节 被动运输第1课时学案及答案
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这是一份人教版 (2019)必修1《分子与细胞》第1节 被动运输第1课时学案及答案，共9页。学案主要包含了渗透现象的原理及条件，细胞的吸水和失水等内容，欢迎下载使用。
第1节 被动运输
第1课时 细胞吸水和失水
一、渗透现象的原理及条件
渗透作用
(1)含义：水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散。
(2)方向：从水的相对含量高的一侧向相对含量低的一侧渗透。
(3)渗透作用具备的两个条件
(ⅰ)具有③半透膜。
(ⅱ)膜两侧①②具有浓度差。
二、细胞的吸水和失水
1．动物细胞的吸水和失水
(1)动物细胞的细胞膜相当于半透膜。
(2)条件及现象
2.植物细胞的吸水和失水
(1)成熟植物细胞的结构
(2)原理和现象
①外界溶液浓度大于细胞液浓度时，发生质壁分离现象。
②外界溶液浓度小于细胞液浓度时，发生质壁分离复原现象。
判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)
1．植物细胞的细胞液是指细胞内的液体。( )
2．渗透作用中膜两侧溶液的浓度指的是质量百分比浓度。( )
3．将动物细胞放入一定浓度的外界溶液中，不能发生渗透作用。( )
4．水分子通过细胞壁的扩散称为渗透作用。( )
提示：1.× 液泡中的液体才称为细胞液。
2．× 渗透作用中膜两侧溶液的浓度指的是物质的量浓度。
3．× 动物细胞的细胞膜相当于一层半透膜，能发生渗透作用。
4．× 细胞壁是全透的，不能相当于半透膜，水分子通过细胞壁的扩散，不能称为渗透作用。
渗透现象的原理及条件
1．渗透现象的分析
(1)图示
(2)原理分析
(3)分析上图②可知：Δh产生的压强与水和蔗糖溶液产生的渗透压达到平衡，使半透膜两侧水分子的交换速率相等时，液面不再升高。
2．半透膜、选择透过性膜以及生物膜的区别
深化探究：1.如果渗透实验中，烧杯内不是清水，而是同浓度的蔗糖溶液，漏斗管内液面还会升高吗？
提示：漏斗管内液面不会升高，因为半透膜两侧溶液没有浓度差。
2．渗透实验中，液面高度差H会不会一直升高，为什么？
提示：不会。漏斗管中的液面升高时，液体产生的静水压也随之变大，当静水压增大到和渗透压相等时(以半透膜为界，二者的方向相反，静水压向外、渗透压向内)，单位时间内透过半透膜进出长颈漏斗的水分子数相等。因此，液面高度差不会一直升高。
3．如果渗透实验中，半透膜的面积增大一倍，其他条件不变，液面高度差H会不会变化？达到H的时间会不会变化？
提示：半透膜两侧溶液的浓度差不变，液面高度差H不会变，但是由于半透膜面积增大，因此达到H的时间会变短。
1.右图为渗透装置示意图，a、b分别为不同浓度的蔗糖溶液。据图判断，下列叙述错误的是( )
A．若c为一层纱布，则不会发生此现象
B．实验开始时，c两侧的溶液浓度大小是a>b
C．实验过程中漏斗管内的液面先上升后保持稳定
D．当漏斗管内的液面停止上升时，水分子进出漏斗达到动态平衡
B [纱布不能作为半透膜，则漏斗内的蔗糖会扩散到外界溶液中，浓度差无法维持，液面不会上升，A项正确；由图知，b漏斗液面上升，故实验开始时溶液浓度大小是b>a，B项错误；实验过程中漏斗管内的溶液浓度较大，水分子进入漏斗内的多于从漏斗出来的，液面先上升，达到一定高度后液面不再上升，水分子进出漏斗达到动态平衡，C、D项正确。]
2．某同学设计了如图所示的渗透作用实验装置，实验开始时长颈漏斗内外液面平齐，记为零液面。实验开始后，长颈漏斗内部液面的变化趋势为 ( )
B [仔细观察题图，长颈漏斗内为蔗糖溶液，实验开始后长颈漏斗内部液面将上升，由于实验初始阶段半透膜内外溶液浓度差较大，所以液面上升速率较大。随着液面高度的增大，液柱抑制水分渗入的作用力逐渐增大，当与浓度差促进水分渗入的作用力达到平衡时，液面不再上升。此时，水分子通过半透膜的渗入与渗出达到平衡。]
有关渗透现象的两点提醒
(1)两溶液间的水分子进行双向运动，实际观察到的只是水分子双向运动差异所导致的液面变化。
(2)当液面高度不再变化时，水分子仍进出半透膜，但进出达到平衡。
细胞的吸水和失水
1．动植物细胞都是渗透系统
2．渗透作用的应用
(1)比较不同溶液浓度的大小
(2)判断细胞质浓度或者细胞液浓度
将动植物细胞放在不同浓度的溶液中，观察细胞的吸水和失水状态，可以根据细胞的形态判断细胞液或细胞质浓度的大小。
3．细胞吸水和失水原理在生产生活中的应用
(1)对农作物的合理灌溉，既满足了作物对水分的需要，同时也降低了土壤溶液的浓度，有利于水分的吸收。
(2)盐碱地中的植物不易存活或一次施肥过多造成“烧苗”现象，都是由土壤溶液浓度过高，甚至超过了根细胞液浓度，导致根细胞不易吸水甚至失水造成的。
(3)糖渍、盐渍食品不易变质的原因是高浓度的溶液使微生物(如细菌)不能生存和繁殖，从而能较长时间保存食物。
(4)医用生理盐水浓度为0.9%，其渗透压与人体细胞外液的渗透压相当，可以使人体细胞保持正常的形态和功能。
1．猫的红细胞置于质量分数为0.9%的NaCl溶液中，能维持细胞的正常形态，原因是( )
A．细胞被固定
B．细胞膜的选择透过性被改变
C．水分不再出入细胞
D．水分进出细胞达到平衡
D [红细胞置于生理盐水中，因细胞质的浓度等于外界溶液的浓度，水分进出细胞达到平衡，细胞形态维持正常。]
2．下列有关原生质层的叙述，不正确的是 ( )
A．植物细胞去掉细胞壁后的部分是原生质层
B．植物细胞的原生质层包括细胞膜、液泡膜及两者之间的细胞质
C．植物细胞原生质层的伸缩性比细胞壁的伸缩性大
D．植物细胞的原生质层相当于一层半透膜
A [植物细胞去掉细胞壁后的部分是原生质体，A错误；植物细胞的原生质层包括细胞膜、液泡膜及两者之间的细胞质，B正确；原生质层的伸缩性比细胞壁的伸缩性大，C正确；植物细胞的原生质层相当于一层半透膜，D正确。]
[课堂小结]
1．疟原虫可以寄生在红细胞内，使人患疟疾，要判断一个人是否患疟疾，应取血样放在什么溶液中制片检查( )
A．0.9%的盐水 B．清水
C．浓盐水 D．0.1%葡萄糖溶液
B [疟原虫寄生在红细胞内不易检查，因此要判断一个人是否患疟疾，应取血样放在清水中，使红细胞吸水涨破，释放出疟原虫，B项正确，A、C、D三项均错误。]
2．图1表示两种物质扩散的图解，图2为甲、乙两个实验装置，则实验结果应是( )
图1 图2
A．图2的甲中水柱a将持续上升
B．图2的甲中水柱a将先上升后下降
C．图2的乙中水柱b上升到一定高度后维持不变
D．图2的乙中水柱b将先上升后下降
D [由于图2中的甲中的淀粉不能透过半透膜，所以图2中的甲中的液面高度先上升，达到一定高度后保持不变；图2中的乙装置漏斗中葡萄糖溶液浓度大，导致液面上升，由于葡萄糖分子能够通过半透膜，导致半透膜两侧浓度差降低，所以漏斗中液面又会降低，最后液面平衡。]
3．将人的红细胞置于不同浓度的蔗糖溶液中，浸泡半小时之后的结果如图所示，依照红细胞外形的变化判断蔗糖溶液的浓度，由高到低排列，正确的是 ( )
A．甲>乙>丙>丁 B．丁>甲>乙>丙
C．丙>丁>甲>乙 D．丙>乙>丁>甲
D [水是从低浓度的一侧通过细胞膜到达高浓度的一侧。甲中的红细胞吸水破裂，说明其所处的蔗糖溶液的浓度最低；乙中的红细胞基本保持正常状态，说明水分子进出细胞处于动态平衡，其所处的蔗糖溶液的浓度与细胞质浓度相等；丙中红细胞失水而皱缩，说明其所处的蔗糖溶液的浓度最高；丁中的红细胞吸水膨胀但没有破裂，说明其所处的蔗糖溶液的浓度低于细胞质浓度，但高于甲的蔗糖溶液的浓度，即蔗糖溶液的浓度由高到低为丙>乙>丁>甲。综上所述，D正确。]
4．(2019·天津蓟州马伸桥中学高一上月考)植物体内有三个相邻的细胞a、b、c，已知它们的细胞液浓度大小关系是a>b>c，那么它们之间水分渗透的方向表示正确的是( )
C [a的细胞液浓度最大，所以b和c都失水，a吸水；b的细胞液浓度大于c，所以b又从c吸水，C正确。]
5．如图为一实验装置，各试管中装有一长度与体积均相同的新鲜马铃薯条，处理如下，约1小时后取出各马铃薯条，并观察它们的长度变化，实验室的温度和湿度在实验过程中保持不变。试分析：
(1)甲试管中马铃薯条长度的变化是________，原因是________。乙试管中马铃薯条长度的变化是________，原因是________。丙试管中马铃薯条长度的变化是__________，原因是________。
(2)丙试管中的马铃薯条，在实验中的作用是________。
(3)此实验的原理是______________________________。
[解析] 成熟的植物细胞相当于一个渗透系统。当细胞液与外界溶液之间存在浓度差时，水就会通过原生质层向浓度高的一侧渗透，造成细胞吸水或者失水。甲试管中蔗糖溶液的浓度大于细胞液的浓度，细胞将失水，使马铃薯条变短；乙试管中，由于蒸馏水的浓度小于细胞液的浓度，造成细胞吸水，使马铃薯条变长；丙试管中的马铃薯条的长度基本保持不变，因为细胞既不吸水也不失水，在实验中起对照作用。
[答案] (1)变短 细胞失水 变长 细胞吸水 不变 细胞中的水分基本不变
(2)对照
(3)渗透作用课标内容要求
核心素养对接
1.阐明质膜具有选择透过性。
2．实验：通过模拟实验探究膜的透性。
1.生命观念——结构与功能相适应，细胞的结构决定细胞通过渗透作用吸水或失水。
2．科学思维——分析与综合，对渗透作用现象进行分析，理解渗透作用原理。
过程
条件
现象
吸水
外界溶液的浓度＜细胞质的浓度
失水
外界溶液的浓度＞细胞质的浓度
平衡
外界溶液的浓度＝细胞质的浓度
概念范畴
特点
半透膜
物理学上的概念
物质能否通过半透膜取决于半透膜孔隙直径的大小
选择透过性膜
生物学上的概念
具有生物活性，即使是小分子，只要不是细胞选择吸收的，也不能通过。选择透过性膜可以看成是功能完善的一类半透膜
生物膜
活的生物膜属于选择透过性膜。当细胞死亡后，细胞膜等生物膜变为全透性
漏斗内
烧杯内
溶液浓度
M
N
现象及结论
①若漏斗内液面上升，则M>N
②若漏斗内液面不变，则M＝N
③若漏斗内液面下降，则M
核 心 语 句 归 纳
1.渗透作用发生的两个条件：一是半透膜，二是浓度差。
2.原生质层包括细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质。
3.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。
4.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。
第1节 被动运输
第1课时 细胞吸水和失水
一、渗透现象的原理及条件
渗透作用
(1)含义：水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散。
(2)方向：从水的相对含量高的一侧向相对含量低的一侧渗透。
(3)渗透作用具备的两个条件
(ⅰ)具有③半透膜。
(ⅱ)膜两侧①②具有浓度差。
二、细胞的吸水和失水
1．动物细胞的吸水和失水
(1)动物细胞的细胞膜相当于半透膜。
(2)条件及现象
2.植物细胞的吸水和失水
(1)成熟植物细胞的结构
(2)原理和现象
①外界溶液浓度大于细胞液浓度时，发生质壁分离现象。
②外界溶液浓度小于细胞液浓度时，发生质壁分离复原现象。
判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)
1．植物细胞的细胞液是指细胞内的液体。( )
2．渗透作用中膜两侧溶液的浓度指的是质量百分比浓度。( )
3．将动物细胞放入一定浓度的外界溶液中，不能发生渗透作用。( )
4．水分子通过细胞壁的扩散称为渗透作用。( )
提示：1.× 液泡中的液体才称为细胞液。
2．× 渗透作用中膜两侧溶液的浓度指的是物质的量浓度。
3．× 动物细胞的细胞膜相当于一层半透膜，能发生渗透作用。
4．× 细胞壁是全透的，不能相当于半透膜，水分子通过细胞壁的扩散，不能称为渗透作用。
渗透现象的原理及条件
1．渗透现象的分析
(1)图示
(2)原理分析
(3)分析上图②可知：Δh产生的压强与水和蔗糖溶液产生的渗透压达到平衡，使半透膜两侧水分子的交换速率相等时，液面不再升高。
2．半透膜、选择透过性膜以及生物膜的区别
深化探究：1.如果渗透实验中，烧杯内不是清水，而是同浓度的蔗糖溶液，漏斗管内液面还会升高吗？
提示：漏斗管内液面不会升高，因为半透膜两侧溶液没有浓度差。
2．渗透实验中，液面高度差H会不会一直升高，为什么？
提示：不会。漏斗管中的液面升高时，液体产生的静水压也随之变大，当静水压增大到和渗透压相等时(以半透膜为界，二者的方向相反，静水压向外、渗透压向内)，单位时间内透过半透膜进出长颈漏斗的水分子数相等。因此，液面高度差不会一直升高。
3．如果渗透实验中，半透膜的面积增大一倍，其他条件不变，液面高度差H会不会变化？达到H的时间会不会变化？
提示：半透膜两侧溶液的浓度差不变，液面高度差H不会变，但是由于半透膜面积增大，因此达到H的时间会变短。
1.右图为渗透装置示意图，a、b分别为不同浓度的蔗糖溶液。据图判断，下列叙述错误的是( )
A．若c为一层纱布，则不会发生此现象
B．实验开始时，c两侧的溶液浓度大小是a>b
C．实验过程中漏斗管内的液面先上升后保持稳定
D．当漏斗管内的液面停止上升时，水分子进出漏斗达到动态平衡
B [纱布不能作为半透膜，则漏斗内的蔗糖会扩散到外界溶液中，浓度差无法维持，液面不会上升，A项正确；由图知，b漏斗液面上升，故实验开始时溶液浓度大小是b>a，B项错误；实验过程中漏斗管内的溶液浓度较大，水分子进入漏斗内的多于从漏斗出来的，液面先上升，达到一定高度后液面不再上升，水分子进出漏斗达到动态平衡，C、D项正确。]
2．某同学设计了如图所示的渗透作用实验装置，实验开始时长颈漏斗内外液面平齐，记为零液面。实验开始后，长颈漏斗内部液面的变化趋势为 ( )
B [仔细观察题图，长颈漏斗内为蔗糖溶液，实验开始后长颈漏斗内部液面将上升，由于实验初始阶段半透膜内外溶液浓度差较大，所以液面上升速率较大。随着液面高度的增大，液柱抑制水分渗入的作用力逐渐增大，当与浓度差促进水分渗入的作用力达到平衡时，液面不再上升。此时，水分子通过半透膜的渗入与渗出达到平衡。]
有关渗透现象的两点提醒
(1)两溶液间的水分子进行双向运动，实际观察到的只是水分子双向运动差异所导致的液面变化。
(2)当液面高度不再变化时，水分子仍进出半透膜，但进出达到平衡。
细胞的吸水和失水
1．动植物细胞都是渗透系统
2．渗透作用的应用
(1)比较不同溶液浓度的大小
(2)判断细胞质浓度或者细胞液浓度
将动植物细胞放在不同浓度的溶液中，观察细胞的吸水和失水状态，可以根据细胞的形态判断细胞液或细胞质浓度的大小。
3．细胞吸水和失水原理在生产生活中的应用
(1)对农作物的合理灌溉，既满足了作物对水分的需要，同时也降低了土壤溶液的浓度，有利于水分的吸收。
(2)盐碱地中的植物不易存活或一次施肥过多造成“烧苗”现象，都是由土壤溶液浓度过高，甚至超过了根细胞液浓度，导致根细胞不易吸水甚至失水造成的。
(3)糖渍、盐渍食品不易变质的原因是高浓度的溶液使微生物(如细菌)不能生存和繁殖，从而能较长时间保存食物。
(4)医用生理盐水浓度为0.9%，其渗透压与人体细胞外液的渗透压相当，可以使人体细胞保持正常的形态和功能。
1．猫的红细胞置于质量分数为0.9%的NaCl溶液中，能维持细胞的正常形态，原因是( )
A．细胞被固定
B．细胞膜的选择透过性被改变
C．水分不再出入细胞
D．水分进出细胞达到平衡
D [红细胞置于生理盐水中，因细胞质的浓度等于外界溶液的浓度，水分进出细胞达到平衡，细胞形态维持正常。]
2．下列有关原生质层的叙述，不正确的是 ( )
A．植物细胞去掉细胞壁后的部分是原生质层
B．植物细胞的原生质层包括细胞膜、液泡膜及两者之间的细胞质
C．植物细胞原生质层的伸缩性比细胞壁的伸缩性大
D．植物细胞的原生质层相当于一层半透膜
A [植物细胞去掉细胞壁后的部分是原生质体，A错误；植物细胞的原生质层包括细胞膜、液泡膜及两者之间的细胞质，B正确；原生质层的伸缩性比细胞壁的伸缩性大，C正确；植物细胞的原生质层相当于一层半透膜，D正确。]
[课堂小结]
1．疟原虫可以寄生在红细胞内，使人患疟疾，要判断一个人是否患疟疾，应取血样放在什么溶液中制片检查( )
A．0.9%的盐水 B．清水
C．浓盐水 D．0.1%葡萄糖溶液
B [疟原虫寄生在红细胞内不易检查，因此要判断一个人是否患疟疾，应取血样放在清水中，使红细胞吸水涨破，释放出疟原虫，B项正确，A、C、D三项均错误。]
2．图1表示两种物质扩散的图解，图2为甲、乙两个实验装置，则实验结果应是( )
图1 图2
A．图2的甲中水柱a将持续上升
B．图2的甲中水柱a将先上升后下降
C．图2的乙中水柱b上升到一定高度后维持不变
D．图2的乙中水柱b将先上升后下降
D [由于图2中的甲中的淀粉不能透过半透膜，所以图2中的甲中的液面高度先上升，达到一定高度后保持不变；图2中的乙装置漏斗中葡萄糖溶液浓度大，导致液面上升，由于葡萄糖分子能够通过半透膜，导致半透膜两侧浓度差降低，所以漏斗中液面又会降低，最后液面平衡。]
3．将人的红细胞置于不同浓度的蔗糖溶液中，浸泡半小时之后的结果如图所示，依照红细胞外形的变化判断蔗糖溶液的浓度，由高到低排列，正确的是 ( )
A．甲>乙>丙>丁 B．丁>甲>乙>丙
C．丙>丁>甲>乙 D．丙>乙>丁>甲
D [水是从低浓度的一侧通过细胞膜到达高浓度的一侧。甲中的红细胞吸水破裂，说明其所处的蔗糖溶液的浓度最低；乙中的红细胞基本保持正常状态，说明水分子进出细胞处于动态平衡，其所处的蔗糖溶液的浓度与细胞质浓度相等；丙中红细胞失水而皱缩，说明其所处的蔗糖溶液的浓度最高；丁中的红细胞吸水膨胀但没有破裂，说明其所处的蔗糖溶液的浓度低于细胞质浓度，但高于甲的蔗糖溶液的浓度，即蔗糖溶液的浓度由高到低为丙>乙>丁>甲。综上所述，D正确。]
4．(2019·天津蓟州马伸桥中学高一上月考)植物体内有三个相邻的细胞a、b、c，已知它们的细胞液浓度大小关系是a>b>c，那么它们之间水分渗透的方向表示正确的是( )
C [a的细胞液浓度最大，所以b和c都失水，a吸水；b的细胞液浓度大于c，所以b又从c吸水，C正确。]
5．如图为一实验装置，各试管中装有一长度与体积均相同的新鲜马铃薯条，处理如下，约1小时后取出各马铃薯条，并观察它们的长度变化，实验室的温度和湿度在实验过程中保持不变。试分析：
(1)甲试管中马铃薯条长度的变化是________，原因是________。乙试管中马铃薯条长度的变化是________，原因是________。丙试管中马铃薯条长度的变化是__________，原因是________。
(2)丙试管中的马铃薯条，在实验中的作用是________。
(3)此实验的原理是______________________________。
[解析] 成熟的植物细胞相当于一个渗透系统。当细胞液与外界溶液之间存在浓度差时，水就会通过原生质层向浓度高的一侧渗透，造成细胞吸水或者失水。甲试管中蔗糖溶液的浓度大于细胞液的浓度，细胞将失水，使马铃薯条变短；乙试管中，由于蒸馏水的浓度小于细胞液的浓度，造成细胞吸水，使马铃薯条变长；丙试管中的马铃薯条的长度基本保持不变，因为细胞既不吸水也不失水，在实验中起对照作用。
[答案] (1)变短 细胞失水 变长 细胞吸水 不变 细胞中的水分基本不变
(2)对照
(3)渗透作用课标内容要求
核心素养对接
1.阐明质膜具有选择透过性。
2．实验：通过模拟实验探究膜的透性。
1.生命观念——结构与功能相适应，细胞的结构决定细胞通过渗透作用吸水或失水。
2．科学思维——分析与综合，对渗透作用现象进行分析，理解渗透作用原理。
过程
条件
现象
吸水
外界溶液的浓度＜细胞质的浓度
失水
外界溶液的浓度＞细胞质的浓度
平衡
外界溶液的浓度＝细胞质的浓度
概念范畴
特点
半透膜
物理学上的概念
物质能否通过半透膜取决于半透膜孔隙直径的大小
选择透过性膜
生物学上的概念
具有生物活性，即使是小分子，只要不是细胞选择吸收的，也不能通过。选择透过性膜可以看成是功能完善的一类半透膜
生物膜
活的生物膜属于选择透过性膜。当细胞死亡后，细胞膜等生物膜变为全透性
漏斗内
烧杯内
溶液浓度
M
N
现象及结论
①若漏斗内液面上升，则M>N
②若漏斗内液面不变，则M＝N
③若漏斗内液面下降，则M
核 心 语 句 归 纳
1.渗透作用发生的两个条件：一是半透膜，二是浓度差。
2.原生质层包括细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质。
3.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。
4.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。
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