1、第1节 被动运输 课前自主预习案一、水进出细胞的原理1渗透作用具备的两个条件2动物细胞的吸水和失水连线3植物细胞的吸水和失水填图(1)成熟植物细胞的结构：(2)探究植物细胞的吸水和失水：(3)发生质壁分离的原因：二、自由扩散和协助扩散1物质进出细胞，的扩散称为被动运输。分为自由扩散和协助扩散两种类型。2自由扩散(1)概念：物质通过简单的进出细胞的方式。(2)特点：浓度 浓度；载体；能量(ATP)。(3)条件(动力)：。(4)实例：等物质。顺浓度梯度扩散作用高低不需要不消耗浓度差H2O、O2、CO2、甘油、脂肪酸、乙醇、苯、尿素3协助扩散(1)概念：进出细胞的物质借助膜上的的扩散方式。(2)特点
2、：浓度 浓度；载体；能量(ATP)。(3)条件：需借助膜上的蛋白，可分为蛋白和蛋白两种类型。(4)实例：葡萄糖进入。转运蛋白高低需要不消耗转运载体通道红细胞1.判断下列叙述的正误(1)具有浓度差的溶液之间一定会发生渗透作用()(2)植物细胞放在 0.3 g/mL 的蔗糖溶液中，都能发生质壁分离现象()(3)细胞膜对膜两侧物质的进出具有选择性()(4)植物细胞的原生质层由细胞膜和液泡膜组成()(5)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()(6)葡萄糖进入红细胞需要载体蛋白的协助，但不需要消耗能量，属于协助扩散()(7)水分子进入细胞，是通过自由扩散方式进行的()(8)载体蛋白和
3、通道蛋白在转运分子和离子时，其作用机制是一样的()2将人的红细胞放入 4 蒸馏水中，一段时间后红细胞破裂，主要原因是()A红细胞膜具有水溶性B红细胞的液泡体积增大C蒸馏水大量进入红细胞D低温时红细胞膜流动性增大解析：将人的红细胞放入 4 蒸馏水中，红细胞会因大量蒸馏水进入而破裂；红细胞膜是脂溶性的；人的红细胞中没有液泡；因低温时分子运动减慢而导致细胞膜的流动性降低。答案：C3植物细胞的质壁分离过程中，与细胞壁分离的是()A细胞核 B原生质层C细胞质D液泡膜解析：植物细胞的质壁分离现象指的是原生质层与细胞壁的分离。答案：B4将成熟的植物细胞放在溶液中能构成一个渗透系统，主要原因是()A液泡膜内外
4、溶液有浓度差B原生质层相当于一层半透膜C细胞壁是全透性的D水分子可以自由出入细胞解析：植物细胞的原生质层包括细胞膜、液泡膜和这两层膜之间的细胞质，原生质层具有选择透过性，相当于半透膜。把成熟的植物细胞放在溶液中，原生质层两侧的溶液具有浓度差，但A 项说的是液泡膜内外溶液有浓度差，故错误。C、D 选项的说法虽然正确，但与题意不符。答案：B课堂互动探究案【课程标准】阐明质膜具有选择透过性观察植物细胞的质壁分离和复原【素养达成】1知道细胞吸水和失水的原理。(科学思维)2学会探究实验的基本步骤。(科学探究)3进行关于植物细胞吸水和失水的实验设计和操作。(科学探究)4举例说出细胞膜是选择透过性膜。(生命
5、观念)5通过列表比较，掌握被动运输方式的二种类型；掌握区分自由扩散和协助扩散的方法。(科学思维)糖醋蒜是大家比较喜欢的一种食品，但如果只用蔗糖来腌制大蒜，糖分很难进入内部，如果与醋酸共同使用，醋酸会杀死大蒜细胞，糖分就很容易进入大蒜内部了。据此可见，物质的进进出出都要经过细胞的边界细胞膜。细胞内外的许多物质并不能自由地出入细胞，细胞膜能够对进出细胞的物质进行选择。那么细胞内外的物质到底是怎样通过细胞膜的呢？探究点一 水进出细胞的原理【师问导学】请结合上图分析：1液面高度差 H 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(
6、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。2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。3溶液浓度指的是质量浓度吗？答案：溶液浓度指物质的量浓度而非质量浓度，如 10%葡萄糖溶液和 10%蔗糖溶液，质量浓度相同，但 10%葡萄糖溶液的物质的量浓度大。4如果增加蔗糖溶液的浓度，最终形成的液面高度差 H 会如何变化？答案：高度差 H 会增大。5如果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？答案：内外溶
7、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，达到 H 的时间会变短。【智涂笔记】易错警示 有关渗透作用的三个误区(1)半透膜两侧的水分子进行的是双向运动，而不是单向运动，观测到的现象是由双向水分子运动的差别所导致的液面改变。(2)当半透膜两侧的溶液达到平衡时，是指两侧的水分子运动达到平衡，而两侧溶液的浓度并不一定相同，两侧的液面高度也不一定相同。(3)水分子通过半透膜由低浓度溶液向高浓度溶液扩散。此处的浓度是指物质的量浓度，是单位体积中微粒的多少，不是质量分数。方法规律 判断渗透系统中液体变化的方法(1)液面变化的判断：若半透膜两侧，A 侧溶质可以通过半透膜，B 侧溶质不能
8、通过半透膜，则 B 侧液面升高。若半透膜两侧 A 侧和 B 侧溶质相同，且均不能通过半透膜，则浓度高的一侧液面升高。若半透膜两侧的溶质均能通过半透膜，则不存在高度差。(2)高度差的大小决定于浓度差的大小，浓度差越大，高度差越大。(3)浓度变化：渗透系统中，溶质不能通过半透膜时，实验刚开始浓度大的一侧达到平衡后的浓度仍大于另一侧。【师说核心】1渗透作用的原理(1)渗透装置图解：(2)当液面上升到一定程度时，液面不再升高的原因：分析下图可知：漏斗中的液面高于水槽中的液面，液面差为H1，由于水槽中与漏斗中的液体具有浓度差，即具有渗透压差，所以水分子有进入漏斗的趋势；但是 H1 产生的压强与渗透压的平
9、衡使半透膜两侧水分子的交换速率相同时，液面不再升高。2渗透作用的应用渗透作用发生条件的验证：【检测反馈】1(合格必考)如图，甲、乙为两个渗透装置。甲图是发生渗透作用时的初始状态，乙图是较长时间之后，根据漏斗内外的水分子达到动态平衡时的状态。判断下列有关叙述，错误的是()A图甲中为半透膜，水分子能自由通过B图甲中溶液的浓度大于溶液的浓度C图乙中溶液的浓度与溶液的浓度相等D图甲中溶液和浓度差越大，则图乙中的水柱越高解析：图中代表半透膜，水分子能自由通过，而大分子不能通过，A 正确；图甲和图乙比较，漏斗内液面上升，说明漏斗内溶液浓度高于烧杯中溶液，B 正确；因为漏斗内液柱压力的作用，当液面不再上升时
10、，溶液的浓度依然大于溶液的浓度，故 C 错误；图甲中溶液和浓度差越大，则水分跨膜运输的数量越多，则图乙中的水柱上升得越高，D 正确。答案：C2(等级选考)如图表示渗透作用装置图，其中半透膜为猪膀胱膜，图 1、3 表示初始状态，其装置内溶液 A、B、a、b 浓度分别用 MA、MB、Ma、Mb 表示，图 2、4 分别表示一段时间后的状态，液面上升的高度分别为 h1、h2。如果 A、B、a、b 均为蔗糖溶液，且 MAMB、MaMbMA，则达到平衡后()Ah1h2，MaMb Bh1h2，MaMbCh1h2，MaMb Dh1h2，MaMb解析：由于 MAMB、MaMbMA，所以两个漏斗中的液面都会上升，
11、由于 A 与 a 的浓度差要小于 B 与 b 的浓度差，所以 h2 的高度要大于 h1；同时由于图 2 中吸水相对要少，所以 a的溶液浓度相对较高。答案：D探究点二 细胞的吸水和失水【师问导学】如图是将紫色洋葱鳞片叶的外表皮细胞先放到 0.3 g/mL 的蔗糖溶液中(甲)，再放到清水中(乙)的实验过程的图解，请分析并回答下列问题：1该细胞的原生质层包括图中的哪些部分(请用图中数字回答)?答案：包括2、3、4。2甲过程中，5的颜色如何变化？其吸水能力又如何变化？答案：颜色变深，吸水能力逐渐增强。3甲过程中，进入1和4的物质分别是什么液体？答案：细胞壁是全透性的，进入1的有水和蔗糖，而进入4细胞质
12、的只有水。4有位同学错取了 3 g/mL 的蔗糖溶液，发现做完甲过程后，再做乙过程几乎没有观察到相关现象，分析原因可能是什么？答案：溶液浓度太高，细胞过度失水而死亡，不能再发生质壁分离复原。5回答与实验相关的问题：(1)为什么要用紫色洋葱外表皮作为实验材料？(2)实验中共涉及三次显微镜观察，其中第一次观察的目的是什么？(3)发生质壁分离的洋葱表皮细胞的原生质层与细胞壁之间是何物质？答案：(1)紫色洋葱外表皮细胞的细胞液中有花青素，使液泡中的细胞液呈紫色，有利于观察。(2)观察正常洋葱鳞片叶外表皮细胞的状态，以便与处理后的状态形成对照。(3)因为细胞壁是全透性的，所以洋葱表皮细胞的原生质层与细胞
13、壁之间是蔗糖溶液。【智涂笔记】知识整合(1)原生质层不包括全透性的细胞壁；在质壁分离的过程中，洋葱鳞片叶的外表皮细胞的细胞液浓度逐渐升高，颜色加深，吸水能力增强；若外界溶液浓度太高，会导致细胞过度失水而死亡。(2)质壁分离和质壁分离复原中水分子移动都是双向的；结果是双向水分子运动的差异所导致的现象。(3)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。(4)若用 50%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。(5)若用尿素、乙二醇、KNO3、NaCl 做实验会出现自动复原现象，因外界物质会转移到细胞内而引起
14、细胞液浓度升高。规律方法 判断细胞能否发生质壁分离及复原的规律(1)从细胞角度分析死细胞、动物细胞及未成熟的植物细胞不发生质壁分离。具有中央大液泡的成熟植物细胞可发生质壁分离。(2)从溶液角度分析在一定浓度、溶质(如蔗糖)不能穿膜的溶液中发生质壁分离。在一定浓度、溶质(如葡萄糖、KNO3、尿素、乙二醇)可穿膜的溶液中先发生质壁分离后自动复原。在高浓度溶液(如 0.5 g/mL 的蔗糖溶液)中可发生质壁分离，但不会发生复原。规律方法 细胞的状态与吸水和失水的判断(1)当处于质壁分离的过程中时，细胞失水量大于吸水量，此时外界溶液浓度高于细胞液的浓度。(2)当细胞处于质壁分离复原的过程中时，细胞失水
15、量小于吸水量，此时外界溶液浓度低于细胞液浓度。(3)当细胞处于平衡状态时，细胞失水量等于吸水量。【师说核心】1植物细胞与渗透装置的比较据图分析可知：(1)原生质层具有选择透过性，相当于半透膜。(2)浓度差细胞液与外界溶液之间具有浓度差。2质壁分离的原因及表现3实验操作步骤及现象4质壁分离及复原实验的应用(1)判断细胞的死活：(2)测定细胞液浓度的范围：待测细胞一系列浓度梯度的蔗糖溶液分别镜检，细胞液浓度介于未发生质壁分离和刚刚发生质壁分离的两种外界溶液的浓度之间。(3)比较不同植物细胞的细胞液浓度：不同植物细胞同一浓度的蔗糖溶液镜检，比较刚发生质壁分离时所需时间的长短判断细胞液浓度的大小(时间
16、越短，细胞液浓度越小)。5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)判断细胞壁和原生质层伸缩性的大小。(3)验证具有液泡的植物细胞能发生渗透作用，原生质层相当于半透膜。(4)观察植物细胞膜(光镜下)：发生质壁分离的细胞，其细胞膜与细胞壁之间发生不同程度的分离，此时则可用光学显微镜观察到细胞膜。(5)在生产生活中的应用对农作物合理灌溉，既满足了农作物对水分的需要，同时也降低了土壤溶液的浓度，有利于对水分的吸收。盐碱地中的植物不易存活或一次施肥过多造成“烧苗”现象，都是因为土壤溶液浓度过高，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。防腐
17、杀菌：糖渍、盐渍食品不易变质的原因是在食品外面和内部形成很高浓度的溶液，使微生物不能在其中生存和繁殖，所以能较长时间的保存。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。【检测反馈】1(合格必考)如图是某同学用紫色洋葱鳞片叶的外表皮做“探究植物细胞的吸水和失水”的实验中所观察到的细胞图。下列叙述正确的是()A图中组成了细胞的原生质层B图中细胞处于质壁分离状态，此时处的浓度一定大于处的浓度C图中是细胞壁，中充满了外界溶液D图中是细胞液，在细胞发生质壁分离过程中，其颜色逐渐变浅解析：图中为细胞壁，与以及两者之间的共同组成了原生质层。由于细胞壁
18、是全透性的，所以处充满了外界溶液。细胞处于质壁分离状态但细胞此时不一定正在失水，所以处的浓度不一定小于处的浓度。在质壁分离的过程中是失水的，所以的颜色应该是逐渐加深。答案：C2(合格必考)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 abc，那么它们三者之间水分渗透的方向表示正确的是()解析：细胞液的浓度越高，则吸水能力越强，a 细胞液浓度最高，c 细胞液浓度最低，b 介于 a、c 之间，因此选 C。答案：C3(等级选考)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
19、，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解析：图示细胞正处于“质壁分离”状态，要注意此状态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。因而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衡过程中，也可能正处在发生质壁分离复原的过程中，故 D 项正确。答案：D4(等级选考)2019石景山高一期末下列各项不可以通过质壁分离实验加以证明的是()A成熟植物细胞的死活B原生质层比细胞壁伸缩性大C成熟的植物细胞能进行渗透吸水D蛋白质、淀粉、纤维素的吸水性依次递减解析：质壁分离及复原实验能证明以下问题：细胞的死活；成熟的植物
20、细胞是一个渗透系统；原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性等。发生质壁分离后的细胞，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；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；成熟的植物细胞具有大液泡，能进行渗透吸水，C 正确；蛋白质、淀粉、纤维素的吸水性是吸胀吸水，未成熟的植物细胞中由于没有大液泡，采用吸胀吸水。质壁分离实验中的细胞发生的是渗透吸水，不能证明蛋白质、纤维素和淀粉的亲水性高低，D 错误。答案：D探究点三 自由扩散和协助扩散【师问导学】物质顺浓度梯度扩散进出细胞的过程称为被动运输，结合下图分析其特点。1对两种方式进行比较，完成下表方式转运方向是
21、否需要载体蛋白是否消耗能量方式 a_浓度_浓度_方式 b、c_浓度_浓度_(1)方式 a 中，物质通过简单的扩散作用进出细胞，叫做_。高低不需要不消耗高低需要不消耗自由扩散(2)方式 b、c 中，进出细胞的物质借助转运蛋白的扩散，叫做_。(3)下列物质中，以方式 a 运输的是_；以方式 b、c 运输的是_。O2 和 CO2 进出肺泡 苯被鼻黏膜细胞吸收 红细胞吸收血液中的葡萄糖 水分进出根毛细胞 胆固醇进入肝细胞 甘油和乙醇被小肠上皮细胞吸收(4)方式 b、c 有何异同？协助扩散b、c 都是协助扩散方式；不同点：b 由载体蛋白协助，c由通道蛋白协助。2仔细观察教材 P66 图 44，思考并回答
22、下列问题：(1)图示中绿色和红色的圆点多少表示什么意义？(2)由图示分析，自由扩散和协助扩散需要消耗能量吗？为什么？(3)试从物质运输动力角度分析，为什么自由扩散和协助扩散被称为被动运输？答案：(1)表示细胞内外两种物质的浓度大小。(2)都不需要消耗能量，因为二者都是顺浓度梯度进行的。(3)自由扩散和协助扩散的物质运输动力都是物质浓度差，即都是顺浓度梯度进行的，不需要消耗能量，所以统称为被动运输。3完成下列问题：(1)下表是乙醇分子进入细胞的运输速度与浓度差之间的关系，请在坐标中绘出曲线。根据图表可知，影响物质自由扩散的因素是_。浓度差(mmol/L)013579运输速度(分子/秒)05101
23、52025【智涂笔记】被动运输的影响因素(1)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。(2)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，物质的运输速率也不再增加。【师说核心】1自由扩散实例：(1)水分子进出细胞取决于细胞内外溶液的浓度差。(2)当肺泡内氧的浓度大于肺泡细胞内部的浓度时，氧便通过扩散作用进入肺泡细胞内部。(3)组织细胞内由于细胞呼吸使二氧化碳浓度升高时，二氧化碳便通过扩散作用排出细胞，进入细胞外液，经血液循环运送至肺泡，最终排出体外。2协助扩散实例：有一些物质不能自由
24、通过细胞膜，如葡萄糖进入红细胞需要特殊蛋白质的协助。3载体实质：蛋白质特点特异性分为载体蛋白和通道蛋白两类饱和性载体蛋白只容许自身结合部位相适应的分子或离子通过，而且每次转运时都会发生自身构象的改变；通道蛋白只容许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通过。分子或离子通过通道蛋白时，不需要与其结合。(2)下表是葡萄糖进入红细胞运输速度和浓度差的关系，请在坐标中绘出曲线。浓度差在 7.5 mmol/L 以后运输速度不再增加的原因是_。由此可知，影响物质协助扩散的因素是_。浓度差(mmol/L)1.534.567.59运输速度(离子/秒)81524303131答案：(1)如图
25、1 所示 溶液的浓度(2)如图 2 所示 受到载体蛋白数量的限制 浓度差和载体蛋白数量 图 1 图 24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：(1)A 表示的方式是_，转运速率主要取决于膜内外两侧物质的_。(2)B 表示的方式可能是_，ab 段主要受_的影响，bc 段受到_的限制，运输速率不能再上升。自由扩散浓度差协助扩散浓度差载体蛋白数量(3)请在 C 图中画出被动运输的运输速率和细胞能量供应的关系曲线。【检测反馈】1(合格必考)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C由低浓度向高
26、浓度扩散D不需要载体解析：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，而协助扩散需要载体。答案：D2(等级选考)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，协助扩散将受到抑制。答案：D【网络建构】【主干落实】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、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。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发生质壁分离。5细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜，选择透过性是活细胞的功能特性。6成熟植物细胞在一定浓度的 KNO3、尿素等溶液中会发生先质壁分离后自动复原的现象。7自由扩散既不需要载体，也不需要能量，水、气体及脂溶性物质以自由扩散方式运输。8协助扩散需要载体，但不需要能量，如红细胞吸收葡萄糖。
