2020-2021学年生物新教材人教必修1学案：第4章第1节 第2课时探究植物细胞的吸水和失水与被动运输（教师备课版）

2020-2021学年生物新教材人教必修1学案：第4章第1节 第2课时探究植物细胞的吸水和失水与被动运输（教师备课版）

www.ks5u.com 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