1、高中生物 第三章 第11课时 物质的跨膜运输一课时作业 苏教版必修1第11课时 物质的跨膜运输(一)目标导读1.阅读教材P52内容，结合图329、330，阐明被动运输的方式和特点。2.结合教材P53图331，理解渗透作用的发生条件及机理。3.结合教材P5354的课题研究和P55的图333，探究植物细胞的吸水和失水。重难点击1.被动运输的方式和特点。2.渗透作用的发生条件和机理。3.探究植物细胞的吸水和失水。一被动运输1阅读教材P52第一自然段，思考回答：(1)物质进出细胞取决于哪些因素？答案取决于构成物质的基本微粒的大小、所带的电荷和细胞膜的结构。(2)什么是扩散？答案物质从高浓度区域向低浓度
2、区域迁移的过程，称为扩散。2扩散现象有两种方式，请结合教材P52，分析下图，思考下列问题：(1)方式1和方式2分别称何种扩散？答案方式1和方式2分别称自由扩散和协助扩散。(2)方式1和方式2各具何特点？请将比较的结果填入下表中方式转运方向是否需要载体蛋白是否消耗能量方式1高浓度低浓度不需要不消耗方式2高浓度低浓度需要不消耗方式1中，把不需要载体蛋白参与的简单扩散，称为自由扩散。方式2中，把需要载体蛋白参与的扩散，称为协助扩散。(3)下列物质中，以方式1运输的是a、b、d、e；以方式2运输的是c。aO2和CO2进出肺泡b苯被鼻黏膜细胞吸收c红细胞吸收血液中的葡萄糖d胆固醇进入肝细胞e甘油和乙醇被
3、小肠上皮细胞吸收3影响被动运输的因素有很多，下面A、B是两种被动运输方式的运输速率和被运输物质的浓度之间的关系曲线图：(1)图A表示的方式是自由扩散，运输速率主要取决于物质的浓度差。(2)图B表示的方式可能是协助扩散，ab段的限制因素是浓度差，bc段的限制因素是载体蛋白的数量。(3)请在图C中画出被动运输的运输速率和细胞能量供应的关系曲线。答案如图所示(4)被动运输的影响因素有哪些？答案自由扩散的影响因素：物质运输速率主要取决于浓度差，也与物质分子大小和脂溶性有关。协助扩散的影响因素：除了膜两侧物质的浓度差外，还与膜上载体蛋白的种类和数量有关。当载体蛋白达到饱和时，物质浓度再增加，物质的运输速
4、率也不再增加。知识拓展1.2载体蛋白具有饱和性：当细胞膜上的载体蛋白已达饱和时，细胞吸收该载体蛋白运载物质的速度不再随物质浓度增大而增大。活学活用1甲、乙两种物质分别以自由扩散和协助扩散方式进入细胞，如果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甲物质的运输被促进B乙物质的运输被促进C甲物质的运输被抑制D乙物质的运输被抑制问题导析(1)自由扩散不需要载体蛋白协助，因此膜上有无蛋白质不影响甲。(2)协助扩散需要载体蛋白协助，膜上无蛋白质时，会影响到乙。答案D解析是否需要载体蛋白是自由扩散与协助扩散的区别。由于人工合成的无蛋白磷脂双分子膜无蛋白质，也就没有载体蛋白，协助
5、扩散将受到抑制。二渗透及其作用原理在生物体内，水是细胞与外环境之间交换的物质之一，请阅读教材P5253内容，结合下图思考：1请举例说明什么是渗透现象。答案在一个长颈漏斗的漏斗口外密封上一层半透膜，往漏斗内注入质量分数为10%的蔗糖溶液，然后将漏斗浸入盛有质量分数为5%的蔗糖溶液的烧杯中。过一段时间后会出现漏斗管内液面上升的现象，这就是渗透现象。2什么是渗透？答案在细胞膜等结构的两侧，较多的水分子从溶质分子相对较少的区域向溶质分子相对较多的区域扩散，这一现象称为渗透。3渗透现象发生需要的条件：如果将半透膜换成纱布，渗透现象将不会(会、不会)发生；如果漏斗内也注入质量分数为5%的蔗糖溶液，渗透现象
6、将不会(会、不会)发生。这说明渗透现象发生需要两个条件：半透膜和浓度差。4发生渗透现象的原理：以半透膜为界面，单位体积烧杯中的水分子数多于漏斗内溶液中的水分子数，所以在单位时间内由烧杯进入漏斗内溶液的水分子数多于由漏斗内溶液进入烧杯的水分子数。因此，一段时间后，漏斗管内的液面会上升。5上图中漏斗管内的液面会不会一直升高，为什么？答案不会。长颈漏斗中的液面升高时，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(二者的方向相反，静水压向外、渗透压向内)，通过半透膜进出长颈漏斗的水分子数相等，因此，液面就不再升高了。6当液面不再升高时，长颈漏斗内外液体的浓度相等吗？答案不相等。当水分子进出
7、达到动态平衡时，长颈漏斗中溶液浓度仍高于烧杯中的液体浓度。7水分子可以自由通过细胞膜，细胞生命活动需要的一些离子和小分子也可以通过，而其他的离子和分子不能通过，像这种对进出的物质具有选择作用的膜，称为选择透过性膜。细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜。易混易错1半透膜、选择透过性膜的比较(1)区别：半透膜是无生命的物理性膜，是指某些物质可以透过而另一些物质不能透过的多孔性薄膜，物质能否通过取决于分子的大小。选择透过性膜是具有生命的生物膜，载体蛋白的存在决定了其对不同物质是否吸收的选择性。细胞死亡或膜载体蛋白失活后，其选择透过性丧失。(2)共性：都允许水分子自由通过，而不允许大分子物质通过。2扩散
8、作用和渗透作用的关系物质从高浓度区域向低浓度区域迁移的过程称为扩散。渗透作用是一种特殊方式的扩散，它是指水分子或其他溶剂分子通过半透膜(或选择透过性膜)进行的扩散。3渗透作用的原理活学活用2“人造细胞”是用羊皮纸或火棉胶等半透性膜材料做成的一个密闭的囊，囊里面装了等量的不同浓度的蔗糖溶液。假设有三个这样的“人造细胞”，分别用A、B、C表示，它们的蔗糖溶液浓度分别是10%、20%和30%。其中A、B细胞的外面套一金属网笼，C细胞的外面没有套金属网笼，如下图把三个“人造细胞”同时放在浓度为15%的蔗糖溶液的玻璃槽中，据图回答：(1)经过一段时间后，三个“细胞”的变化分别是()AA变大，B稍微变小，
9、C不变BA变小，B稍微变大，C不变CA变小，B稍微变大，C变大DA变大，B稍微变小，C变大(2)一段时间后，A、B的体积不再变化，此时A内蔗糖溶液的浓度和外界蔗糖溶液的浓度相比 (较高、较低、相等)。B内蔗糖溶液的浓度和外界蔗糖溶液的浓度相比 。(3)若将C浸入玻璃槽后，每隔半小时称量一次重量，下列坐标曲线中，能正确表示测试结果的是()问题导析(1)A细胞内的蔗糖溶液浓度为10%，而A细胞外的蔗糖溶液浓度为15%，所以A细胞会失水变小。当A的体积不再变化时，说明水分进出达到动态平衡。(2)B细胞内的蔗糖溶液浓度为20%，而B细胞外的蔗糖溶液浓度为15%，所以B细胞会吸水，但由于B细胞的外面套一
10、金属网笼，所以B细胞的体积稍微变大，从而限制水分进一步进入。(3)C细胞内的蔗糖溶液浓度为30%，而C细胞外的蔗糖溶液浓度为15%，所以C细胞会吸水，由于C细胞的外面没有套一金属网笼，所以C细胞的体积变大。当水分进出达到动态平衡时C的重量不再增加。答案(1)C(2)相等较高(3)B解析(1)由于水分能够通过半透膜由低浓度向高浓度溶液渗透，因此可以判断A失水体积缩小，B和C会吸水膨胀，但由于B的外面套有金属网笼，体积会被限制在金属网笼的大小范围内，只是稍微变大。(2)A体积不再变化时，说明此时A内蔗糖溶液的浓度和外界蔗糖溶液的浓度相等，水分进出平衡，而B的体积只能稍微增大，内部的蔗糖溶液浓度仍然
11、高。(3)开始时，水分进入C中的较多，C体积增加，重量也增加，当内外液体浓度相等时，水分进出平衡，C的重量不再增加。三渗透作用的应用示例细胞也具有类似于渗透装置的结构，也能发生渗透作用，但是动、植物细胞的渗透系统不同，结合教材P5354课题研究，思考下面的问题：1下图是哺乳动物红细胞在不同浓度溶液中的形态变化：(1)当把红细胞放在外界溶液中时，是否也能发生渗透作用？若能，则半透膜是什么？答案是。红细胞的细胞膜。(2)请思考下列问题，并将答案填写在横线上。在高渗溶液中，即当外界溶液浓度细胞质浓度时，细胞失水皱缩。在低渗溶液中，即当外界溶液浓度细胞质浓度时，细胞吸水膨胀，直至涨破。在等渗溶液中，即
12、当外界溶液浓度细胞质浓度时，水分进出细胞处于动态平衡，细胞形态基本不变。2下图是植物细胞的渗透系统构成，思考回答下列问题：(1)植物细胞的细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质，称为原生质层，具有选择透过性，相当于一层半透膜。(2)植物细胞内的液体环境主要是指液泡内部的细胞液。当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，植物细胞会失水。当外界溶液浓度小于细胞液浓度时，植物细胞会吸水。3植物细胞的吸水和失水实验质壁分离与复原是植物细胞失水和吸水的实验证据，请结合教材P54内容，完成实验过程并讨论提出的问题。(1)实验材料：紫色的洋葱鳞片叶。(2)实验原理成熟的植物细胞的原生质层相当于一层半透膜。原生质层的内侧
13、细胞液与外界溶液可形成浓度差。原生质层的伸缩性比细胞壁的伸缩性大。(3)实验试剂：质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液，蒸馏水。(4)实验过程(5)实验分析当细胞液浓度外界溶液浓度时，细胞吸水，发生质壁分离复原。植物细胞在清水中会不会和动物细胞一样发生涨破的现象？答案不会。植物细胞具有细胞壁，细胞壁伸缩性较小，所以植物细胞不能无限地吸水而涨破。实验中为什么选择成熟的活的植物细胞(如紫色的洋葱鳞片叶外表皮细胞)作为原料？能不能选择幼嫩的植物细胞或者动物细胞？答案成熟的植物细胞具有中央大液泡，质壁分离及复原现象明显；幼嫩的植物细胞无中央液泡，虽然也能发生质壁分离，但现象不明显；动物细胞由于没有细胞
14、壁，故不发生质壁分离现象。小贴士(1)质壁分离：“质”为原生质层，“壁”为细胞壁，即原生质层与细胞壁的分离。(2)实验成功的关键是实验材料的选择，必须选择有大液泡并有颜色的植物细胞，便于在显微镜下观察。(3)质壁分离和质壁分离复原中水分子的移动是双向的，结果是双向水分子运动的差别所导致的现象。(4)质壁分离后在细胞壁和细胞膜之间充满的是浓度降低的外界溶液，因为细胞壁是全透性的，且有水分子通过原生质层渗出来。(5)若用50%的蔗糖溶液做实验，能发生质壁分离但不能复原，因为细胞过度失水而死亡。(6)若用尿素、乙二醇、KNO3、NaCl做实验，会出现质壁分离自动复原现象，因外界物质会转移到细胞内，从
15、而引起细胞液浓度升高。归纳总结活学活用3在观察植物细胞的质壁分离和复原的过程中，某同学在视野中看到生活着的洋葱表皮细胞正处于如图所示的状态。a、b表示该部位的溶液浓度，由此可推测()Aab，细胞渗透吸水Bab，渗透系统保持动态平衡Cab，细胞渗透失水D上述三种情况都有可能问题导析(1)图中a为细胞液，b为外界溶液，二者之间为原生质层。(2)若细胞渗透失水，则ab。(4)若细胞水分子的进出处于动态平衡，则ab。答案D解析图示细胞正处于“质壁分离”状态，要注意此状态的下一步可以是液泡继续增大，也可以是液泡继续变小，也可以是液泡不发生变化。该细胞可能正处于质壁分离过程中，也可能处于质壁分离后的动态平
16、衡过程中，也可能正处于发生质壁分离复原的过程中，故答案D正确。当堂检测1自由扩散的特点是()A物质从高浓度一侧运输到低浓度一侧B需要载体蛋白的协助C需要消耗细胞代谢释放的能量D物质从低浓度一侧到高浓度一侧答案A解析自由扩散是物质从高浓度一侧运输到低浓度一侧。2最能证明植物细胞发生渗透作用原理的实验是()A将萎蔫的青菜放入清水中会变得硬挺B将根尖细胞放入清水中会吸水C将土豆放入盐水中会变软D观察洋葱表皮细胞的质壁分离和复原答案D3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abc，那么它们三者之间水分渗透的方向表示正确的是()答案C解析细胞液的浓度高，则吸水能力强，a细胞液
17、浓度最高，c细胞液浓度最低，b介于a、c之间，因此选C。4将一植物细胞放入KNO3溶液中，一段时间后发生了质壁分离，下列说法不正确的是()A此细胞是活细胞B原生质层具有选择透过性C发生质壁分离的细胞一段时间后可自动质壁分离复原D原生质层两侧的溶液存在浓度差，KNO3溶液浓度低于细胞液浓度答案D5成熟的植物细胞具有中央大液泡，可与外界溶液构成渗透系统进行渗透吸水或渗透失水。下图甲表示渗透装置吸水示意图，图乙表示图甲中液面上升的高度与时间的关系，图丙表示成熟植物细胞在某外界溶液中的一种状态(此时细胞有活性)。请据图回答下列问题：(1)由图甲漏斗液面上升可知，实验初始时c两侧浓度大小是a b。由图乙
18、可知漏斗中溶液吸水速率在 ，最终液面不再上升，当液面不再上升时，c两侧浓度大小是a b。(2)图丙中相当于图甲中c结构的是 (填序号)，结构中充满的液体是 。(3)把一个已经发生质壁分离的细胞浸入清水中，发现细胞液泡体积增大，说明细胞在渗透吸水，细胞能否无限吸水？ ，原因是 。(4)把一个已经发生质壁分离的细胞浸入低浓度的蔗糖溶液中，发现细胞液泡体积也在增大。当液泡体积不再增大时，细胞液浓度是否一定和外界溶液浓度相等？ 。答案(1)下降(2)外界溶液(3)不能细胞壁对原生质层有支持和保护的作用(4)不一定40分钟课时作业基础过关知识点一被动运输1人体组织细胞从组织液中吸收甘油的量主要取决于()
19、A组织液中甘油的浓度B细胞膜上甘油载体的数量C细胞呼吸强度D细胞膜上载体蛋白的种类答案A解析组织细胞通过自由扩散的方式从组织液中吸收甘油，不需要载体蛋白和能量，吸收甘油的量取决于组织液中甘油的浓度。2物质出入细胞的方式中，自由扩散区别于协助扩散的是()A由高浓度向低浓度扩散B需要载体蛋白C由低浓度向高浓度扩散D不需要载体蛋白答案D解析自由扩散与协助扩散的相同之处是顺浓度梯度(高浓度低浓度)，同时均不消耗能量；不同之处表现在自由扩散不需要载体蛋白，而协助扩散需要。知识点二渗透及其作用原理3图中所示实验装置，一段时间后，含液体3的半透膜袋皱缩，而含液体1的半透膜袋坚挺硬实。请推断实验开始时这3种液
20、体的浓度是(表中的“高”表示高浓度蔗糖溶液，“低”表示低浓度蔗糖溶液)()液体1液体2液体3A高低水B水高低C低水高D水低高答案A解析根据实验现象，液体2浓度应介于液体1和3之间，再根据选项分析，液体2应为低浓度蔗糖溶液，否则无法解释1、2、3浓度为什么会由高到低。4若下图表示植物细胞渗透作用的图解，下列说法中错误的是()A植物细胞的原生质层相当于一层半透膜B一定条件下，活的、成熟的植物细胞能发生渗透失水或吸水C当溶液浓度甲乙时，细胞处于动态平衡状态，不发生渗透作用D当溶液浓度甲乙时，细胞发生渗透失水，当溶液浓度乙甲时，细胞发生渗透吸水答案C解析当半透膜两侧的溶液浓度相同时，不是不发生渗透作用
21、，而是水分在两种溶液中的渗透达到平衡状态。知识点三渗透作用的应用示例5将人体口腔上皮细胞转移至不同浓度(，)的三种蔗糖溶液中，结果在中口腔上皮细胞形态不变，在中口腔上皮细胞皱缩，在中口腔上皮细胞破裂，则这三种蔗糖溶液的浓度是()A BC D答案B解析动物细胞在高浓度溶液中会失水皱缩，在低浓度溶液中会吸水涨破，在等渗溶液中形态不变，所以。6在浓蔗糖溶液中，能够发生质壁分离的细胞是()A人的口腔上皮细胞B蛙的红细胞C皮肤的角质层细胞D洋葱的表皮细胞答案D解析质壁分离中的“质”是指原生质层，而不是细胞质，“壁”是指细胞壁。由于A、B、C选项为人或动物细胞，既无液泡，又无细胞壁，所以不能发生质壁分离，
22、而选项D具备以上两个条件，则能发生。7质壁分离和复原实验可以说明或证明下列中的()植物细胞的死活原生质层的伸缩性比细胞壁的伸缩性大当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞渗透失水；反之，细胞则渗透吸水原生质层具有选择透过性细胞壁的主要成分是纤维素A BC D答案B解析质壁分离和复原实验可以证明、，说明原生质层具有选择透过性，从而可以判断细胞的死活，因死亡细胞的原生质层具有全透性，另外还可以测定细胞液浓度。能力提升8.用紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞做质壁分离的实验，若发生质壁分离前观察的细胞如右图，则发生质壁分离时所观察到的细胞是()答案A解析发生质壁分离时，液泡体积要缩小；液泡内含有紫色色素，细胞质是
23、无色的，只有A正确。9.在保持细胞存活的条件下，蔗糖溶液浓度与萝卜条质量变化的关系如图，若将处于b浓度溶液中的萝卜条移入a浓度溶液中，则该萝卜条的质量将()A不变 B增大C减小 D先增后减答案B解析在b浓度的溶液中，萝卜条的质量下降是细胞失水发生质壁分离，若将处于b浓度溶液中的萝卜条移入a浓度的溶液中，会发生质壁分离复原，质量将增加。10下列关于植物细胞质壁分离实验的叙述，错误的是()A与白色花瓣相比，采用红色花瓣有利于实验现象的观察B用黑藻叶片进行实验时，叶绿体的存在会干扰实验现象的观察C用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D紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的液泡中有色素，有利
24、于实验现象的观察答案B解析植物细胞的原生质层相当于一层半透膜，原生质层包括细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质，植物细胞的质壁分离指的是原生质层与细胞壁的分离。红色花瓣是由液泡内花青素的颜色呈红色导致的，所以用红色花瓣作为实验材料有利于实验现象的观察，A项正确。黑藻叶片中的叶绿体显绿色，液泡中细胞液的颜色接近无色，两者之间有颜色差异，因此叶绿体的存在不会干扰实验现象的观察，B项错误。紫色洋葱鳞片叶外表皮不同部位的细胞细胞液浓度可能不同，观察到的质壁分离程度可能不同，C项正确。通常做植物细胞质壁分离实验时用紫色洋葱的鳞片叶外表皮，因外表皮细胞的液泡中有较多色素，发生质壁分离时容易观察，D项正确。
25、11下图中，甲、乙两图是渗透装置示意图，丙图是根毛细胞示意图。请根据甲、乙、丙三图回答下列问题：(甲图是发生渗透作用的初始状态，乙图是发生了较长时间的渗透作用之后，使漏斗内外的水分子达到平衡时的状态。甲图中：为清水，为质量分数为30%的蔗糖溶液)(1)典型的渗透装置必须具备两个条件： (指明在甲图中的相应部位)、 。(2)比较甲图中和处溶液浓度的大小： 。(3)丙图中的名称为 ，甲图中的相当于丙图中的 ，它与丙图中相应结构的区别是 。(4)若把根毛细胞放入质量分数为30%的蔗糖溶液中，它将出现 现象，再放入清水中，它又出现 现象。(5)若把根毛细胞放入质量分数为90%的蔗糖溶液中，它会出现什么
26、变化？ 。过一段时间再放入清水中，此时的根毛细胞与上题清水中的变化一样吗？ 。为什么？ 。(6)盐碱地中的植物常出现萎蔫现象，其原因是 。答案(1)半透膜膜两侧溶液具有浓度差(2)(3)原生质层甲图中的属于半透膜，没有选择透过性，而丙图中的属于生物膜，具有选择透过性(4)质壁分离质壁分离复原(5)质壁分离不一样由于蔗糖溶液浓度过高，根毛细胞过度失水而死亡(6)土壤溶液浓度大于根毛细胞液的浓度，造成根毛细胞失水，出现萎蔫现象12将紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞分别浸入不同浓度的蔗糖溶液中，观察各叶片外表皮细胞质壁分离及质壁分离复原的情况，结果如下表。请回答下列问题：蔗糖溶液浓度/(gmL1)0.030
27、.040.050.100.300.50质壁分离时间/s不发生不发生240602212质壁分离复原情况能能能不能(1)紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液浓度约为 ；最适合本实验的蔗糖溶液浓度为 。(2)将紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞分别浸入浓度均为0.05 gmL1的蔗糖溶液、葡萄糖溶液、NaCl溶液中，短时间内 使植物细胞发生质壁分离的速度最快。原因是 。(3)在此实验中细胞的含水量对质壁分离速度影响较为明显。细胞含水量与质壁分离速度呈 相关，外界溶液浓度一定时，细胞含水量越高，质壁分离速度越 。答案(1)0.040.05 gmL10.30 gmL1(2)NaCl溶液质量浓度为0.05 gmL1的N
28、aCl溶液物质的量浓度最大，即在单位体积内的分子或离子数最多，水分子数最少，与细胞液浓度差最大，所以质壁分离速度最快(3)正快解析利用质壁分离现象分析紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液浓度时，应该确定细胞液在不发生质壁分离和刚发生质壁分离现象时的浓度范围内。最适合本实验的浓度应选择在可以发生质壁分离和质壁分离复原实验的浓度范围内，且时间最短。质壁分离现象发生快慢与细胞内外物质的量浓度(单位体积内的分子或离子数目)差有关，浓度差越大，分离速度越快。个性拓展13某同学进行实验，甲图为实验开始状态，乙图为实验结束状态。请在乙图所示实验结果的基础上继续实验，探究蔗糖的水解产物能否通过半透膜。增添的实验材
29、料：蔗糖酶溶液、斐林试剂、试管、滴管、水浴锅等。(1)设计出继续完成实验的简要步骤：向a、b两管分别加入 ，水浴加热(或隔水加热)U型管至适宜温度，观察a、b两管内液面的变化。 。(2)预测实验现象并作出结论。如果a、b两管液面高度差缩小且A、B试管内均有砖红色沉淀，则蔗糖的水解产物能通过半透膜。 。答案(1)等量蔗糖酶溶液吸取a、b两管内适量液体，分别加入A、B两试管中，并加入2 mL斐林试剂，水浴加热2 min，观察A、B试管内有无砖红色沉淀(2)如果a、b两管液面高度差增大且A试管内无砖红色沉淀，B试管内有砖红色沉淀，则蔗糖的水解产物不能通过半透膜解析为催化蔗糖水解，向a、b两管分别加入等量蔗糖酶溶液，并在适宜的条件下对U型管隔水加热。一段时间后，用斐林试剂检验a、b两管内是否有还原性糖产生。若b管内有还原性糖产生，说明蔗糖已经分解。若a管内有还原性糖，说明蔗糖水解的产物能透过半透膜。若蔗糖水解的产物能通过
