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 1.科学探究——探究植物细胞的吸水 出细胞，不需要额外提供能量。 与失水。 2．实验：观察植物细胞的质壁分离 2．科学思维——归纳比较两种被动 和复原。 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 图示 条件 运输 自由扩散(也叫简单扩散) 甲 不需要转运蛋白，不消耗能量 高浓度一侧→低浓度一侧 方向 举例 协助扩散(也叫易化扩散) 乙 需要转运蛋白，不消耗能量 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 自由 扩散 协助 扩散 影响因素 影响趋势 膜两侧物质的浓度差 与浓度差呈正相关 ① 膜两侧物质的浓度 当转运蛋白达到饱和时 差；②膜上转运蛋白 物质浓度 增加，物质的 的种类和数量 运输速率也不再增加 2.水分子进出细胞的方式 曲线 (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 载体 转运对象 特点 与 自 身 结 合 部 位 相 适 应 的 分 子 或 每次转运时都会发生自身构象 蛋白 通道 离子 的改变 与 自 身 通 道 的 直 径 和 形 状 相 适 配 、转运分子不需要与通道蛋白结 蛋白 大小和电荷相适宜的分子或离子 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