第4章 第1节 被动运输(课件PPT)-【新课程学案】2024-2025学年高中生物必修1 分子与细胞（人教版2019 单选）

细胞的物质输入和输出 第4章 第1节 被动运输 学习目标 1.说明水分子进出植物细胞的原理，阐释原生质层的选择透过性与质壁分离及其复原的关系； 2.初步建构被动运输的概念，能比较自由扩散和协助扩散的异同点； 3.分析细胞膜的成分、结构与物质跨膜运输功能之间的关系，尝试运用物质跨膜运输的知识解决有关实际问题。 CONTENTS 目录 1 2 3 4 聚焦·学案一　水进出细胞的原理 聚焦·学案二　探究植物细胞的吸水和失水 随堂小结 ——即时回顾与评价 聚焦·学案三　自由扩散和协助扩散 5 课时跟踪检测 NO.1 聚焦·学案一　水进出细胞的原理 学案设计 (一)理解“原理”的关键——渗透作用 概念 _______(或其他溶剂分子)通过_______的扩散 发生的条件(如图) 方向 水分子从水的___________的一侧向___________的一侧渗透 水分子 半透膜 相对含量高 相对含量低 (二)渗透作用的原理分析 |探|究|学|习| 用半透膜封住长颈漏斗的口部，在长颈漏斗内注入蔗糖溶液，然后把漏斗放到清水中，使内外液面相平，一段时间后会出现液面上升的现象，这就是渗透现象。结合下图分析渗透现象发生的条件和原理。 1．漏斗管内的液面升高的原因分析 由于单位体积的清水中水分子数______蔗糖溶液中的水分子数，所以单位时间内由清水进入蔗糖溶液的水分子______由蔗糖溶液进入清水的水分子。 大于 多于 2．液面上升到一定程度时，液面不再升高的原因分析 漏斗中的液面高于水槽中的液面，液面差为ΔH，由于水槽中与漏斗中的液体具有_______，即具有渗透压差，所以水分子有进入漏斗的趋势；但当ΔH产生的压强与渗透压的平衡使半透膜两侧水分子的__________相同时，液面不再升高。 浓度差 交换速率 |认|知|生|成| 1．影响渗透作用中液面变化的因素分析 半透膜面积的大小 半透膜两侧的浓度差 在其他条件相同的情况下，半透膜的面积越大，单位时间内进出半透膜的水量越多，液面变化越明显结果：VB>VC，ΔhB＝ΔhC 在其他条件相同的情况下，半透膜两侧的浓度差越大，单位时间内进出半透膜的水量越多，液面变化越明显结果：VB>VC，ΔhB>ΔhC 注：V表示单位时间内进出半透膜的水量；Δh表示液面变化高度。 续表 2．有关渗透作用认识的三个误区 (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，观测到的现象是由水分子双向运动的差别导致的液面改变。 (2)当液面高度不再变化时，半透膜两侧仍有水分子进出，且进出速率相同。但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。 (三)动物细胞的吸水和失水 1．原理 半透膜 ________ 浓度差 _________与外界溶液间具有浓度差 细胞膜 细胞质 2．现象(如图) (四)植物细胞的吸水和失水 相关图示 半透膜 细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质，称为_________，其具有选择透过性，相当于一层半透膜 浓度差 成熟植物细胞内的液体环境主要是指液泡里面的_______，当它和外界溶液有浓度差时，细胞发生吸水或失水 原生质层 细胞液 1．概念理解判断 (1)植物通过渗透作用从溶液中吸收K＋。 ( ) (2)植物细胞的原生质层由细胞膜和液泡膜组成。 ( ) (3)红细胞吸水与失水的多少取决于红细胞内外溶液浓度的差值。( ) (4)植物细胞内的液体环境主要指的是细胞质基质中的细胞液。 ( ) 迁移训练 × × √ × 2．下列现象中，不属于渗透作用的是(　 ) A．水分子通过半透膜 B．水分子通过细胞壁 C．水分子通过原生质层 D．水进出哺乳动物红细胞 √ 解析：水分子通过半透膜，属于渗透作用，A不符合题意；细胞壁是全透的，所以水分子通过细胞壁不属于渗透作用，B符合题意；原生质层是由细胞膜和液泡膜以及两膜之间的细胞质构成，相当于半透膜，水分子通过原生质层属于渗透作用，C不符合题意；红细胞的细胞膜能控制物质的进出，相当于半透膜，水进出哺乳动物红细胞属于渗透作用，D不符合题意。 3．(教材P62“问题探讨”发掘训练)如图为渗透作用实验装置图，开始时如图1，a代表清水，b、c代表蔗糖溶液(蔗糖不能透过半透膜)，过一段时间后漏斗管内的液面不再发生变化，结果如图2，H1、H2表示漏斗管内液面与清水的高度差。下列说法错误的是(　 ) A．图1中b的浓度大于c的浓度 B．图2中b的浓度等于c的浓度 C．图1 a中水分子扩散到b的速率大于a中水分子扩散到c的速率 D．图2 a中水分子扩散到b的速率等于b中水分子扩散到a的速率 解析：图2漏斗中的液面不再变化，处于平衡状态，H1大于H2，所以图2中b的浓度大于c的浓度。 √ 4．如图为U型渗透装置，把质量分数相同的果糖溶液和蔗糖溶液用膀胱膜(允许水分子通过，不允许蔗糖和果糖分子通过)隔开，实验起始前液面高度相同。下列推测和判断错误的是(　 ) A．起始前两侧溶液质量分数相等，但物质的量浓度不相等 B．推测装置内溶液渗透平衡时，乙侧溶液液面高于甲侧 C．装置内溶液达到渗透平衡时，甲、乙两侧溶液的浓度相等 D．用纱布或滤纸取代膀胱膜不会出现相同的实验现象 √ 解析：甲、乙两侧分别是蔗糖溶液和果糖溶液，且质量分数相同，由于蔗糖是二糖，果糖是单糖，因此两侧溶液的物质的量浓度不相等，A正确；甲侧溶液中溶质分子数少，因而其渗透压低于乙侧溶液，水分子进入乙侧溶液更多，使甲侧溶液液面降低、乙侧溶液液面升高，B正确；渗透平衡时，乙侧溶液液面高于甲侧，两侧液面在膀胱膜处的压强和两侧溶液浓度共同作用使渗透达到平衡，故装置内溶液达到渗透平衡时，甲、乙两侧溶液浓度不相等，C错误；用纱布或滤纸取代膀胱膜不会出现相同的实验现象，因为纱布或滤纸不能阻挡蔗糖和果糖分子的跨膜移动，最终表现为甲、乙液面高度相同，D正确。 5．下图甲是渗透作用装置示意图，乙、丙两曲线图的横坐标代表时间，下列叙述错误的是(　 ) A．图甲所示装置中漏斗内溶液的浓度变化可用曲线丙表示 B．水分子由半透膜外进入半透膜内的速率变化可用曲线乙表示 C．漏斗管内的液面高度变化可用曲线丙表示 D．半透膜内外溶液的浓度差可用曲线乙表示 √ 解析：开始时，漏斗内溶液浓度高于漏斗外溶液浓度，水分子整体表现为由膜外进入膜内，蔗糖溶液浓度降低，直至水分子进出平衡，可用曲线乙表示，A错误；开始时，半透膜两侧浓度差大，水分子进入半透膜内的速率较大，随着水分子不断进入膜内，半透膜两侧的浓度差越来越小，漏斗内外液面的高度差越来越大，当高度差产生的压强等于膜两侧的渗透压时，半透膜两侧达到渗透平衡，该过程中水分子进入半透膜的速率和半透膜两侧的浓度差逐渐下降，直至渗透平衡，均可用曲线乙表示，B、D正确；随着水分子的进入，漏斗管内的液面逐渐上升，达到渗透平衡时停止，可用曲线丙表示，C正确。 6．如图为植物细胞(活性正常)渗透作用的图解，下列说法错误的是(　 ) 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、成熟的植物细胞可能发生渗透失水或吸水 C．当外界溶液甲的浓度>细胞液乙的浓度时，细胞发生渗透失水 D．当外界溶液甲的浓度＝细胞液乙的浓度时，水分子停止进出细胞 √ 解析：植物细胞的原生质层由细胞膜、液泡膜以及这两层膜之间的细胞质组成，它相当于一层半透膜，A正确；活的、成熟的植物细胞与外界溶液构成一个渗透系统，原生质层相当于半透膜，当细胞液与外界溶液存在浓度差时，细胞可发生渗透失水或吸水，B正确；当外界溶液甲的浓度>细胞液乙的浓度时，植物细胞会发生渗透失水，C正确；当外界溶液甲的浓度＝细胞液乙的浓度时，水分子进出细胞处于动态平衡，D错误。 NO.2 聚焦·学案二　探究植物细胞 的吸水和失水 [基本知能] 1．实验原理 内因 ①成熟植物细胞的原生质层相当于一层_______ ②原生质层比细胞壁的伸缩性_____ 外因 细胞液和外界溶液存在________，细胞能渗透吸水和失水 半透膜 大 浓度差 2．实验步骤 微点拨：因为细胞壁是全透性的，所以发生质壁分离的洋葱鳞片叶外表皮细胞的原生质层与细胞壁之间是蔗糖溶液。 3．实验现象 比较项目 加蔗糖溶液 加清水 中央液泡大小 _____ 恢复原状 液泡颜色 变深 变浅 原生质层的位置 ______________ 与细胞壁紧贴 细胞大小 基本不变 ___________ 变小 与细胞壁分离 基本不变 [探究问题] 如图是将紫色洋葱鳞片叶的外表皮细胞先放到质量浓度为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，请分析回答下列问题： (1)甲过程中，⑤的颜色如何变化？其吸水能力又如何变化？ 提示：颜色逐渐变深；吸水能力逐渐增强。 (2)有位同学错取了质量浓度较高的蔗糖溶液，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？ 提示：蔗糖溶液浓度太高，细胞过度失水死亡，不能再发生质壁分离复原。 (3)观察植物细胞质壁分离与复原实验的正确顺序是______________ (填序号)。 ①加清水　②制作装片　③观察质壁分离　④加质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液　⑤观察质壁分离复原　⑥观察正常细胞 (4)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？ 提示：观察正常紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的状态，以便与处理后的细胞状态形成对照。 ②⑥④③①⑤ [释解重难] 1．质壁分离及复原发生的条件 细胞角度 ①死细胞、动物细胞及未成熟的植物细胞(如根尖分生区细胞)不发生质壁分离与复原现象。 ②具有中央大液泡的成熟植物细胞可发生质壁分离与复原现象 溶液角度 ①在一定浓度(溶质不能透过膜)的溶液中只会发生质壁分离现象，不能发生自动复原现象(只有用清水或低渗溶液处理，才能复原)。 ②在一定浓度(溶质可透过膜)的溶液(如KNO3溶液、甘油等)中可发生质壁分离后自动复原现象。 ③在高浓度溶液中可发生质壁分离现象，但不一定会发生质壁分离复原现象 2．“探究植物细胞的吸水和失水”实验的对照分析 本实验存在的两组实验均为自身对照，自身对照指对照和实验在同一研究对象上进行，是实验前后之间的对照。 3．质壁分离在探究实验中的应用 (1)测定细胞液的浓度范围 (2)比较不同成熟植物细胞的细胞液浓度 (3)鉴别不同种类的溶液(如KNO3溶液和蔗糖溶液) [典例]　图甲为渗透装置，半透膜袋内有50 mL质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液。图乙为放置在某溶液中植物细胞失水量的变化情况，下列说法正确的是(　 ) A．图甲玻璃管内液面上升速率逐渐降低，最终半透膜两侧溶液浓度相等 B．若将图甲蔗糖溶液换为质量浓度为0.3 g/mL的淀粉溶液，则玻璃管液面与清水液面的高度差变大 C．图乙中a点植物细胞失水量最大，此时细胞的吸水能力最强 D．图乙中细胞在10 min内发生质壁分离，b点后开始质壁分离复原 √ [解析]　随着水进入半透膜袋，半透膜袋两侧的浓度差缩小，蔗糖溶液的吸水能力下降，另外，不断高出的液柱也会进一步阻止水进入半透膜袋，因此，图甲中玻璃管内液面上升速率逐渐降低，最终停止上升；当处于渗透平衡时，半透膜两侧溶液浓度仍不相等，A错误。蔗糖是二糖，淀粉是多糖，若将质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液换为质量浓度为0.3 g/mL的淀粉溶液，则物质的量浓度下降，会导致漏斗内溶液的渗透压下降，玻璃管内的液面高度会下降，即玻璃管液面与清水液面的高度差变小，B错误。图乙中a点植物细胞失水量最大，此时植物细胞的细胞液浓度最大，细胞的吸水能力最强，C正确。从图乙信息可知，a点后细胞失水量减少，即开始吸水，开始质壁分离复原，D错误。 [易错提醒] 植物细胞质壁分离与复原过程中的两个易错点 (1)细胞吸水能力变化的判定 细胞吸水能力的增大或减小与外界溶液浓度没有直接关系，与自身细胞液浓度变化有直接关系。细胞失水后细胞液浓度增大，细胞吸水能力增强；细胞吸水后细胞液浓度减小，细胞吸水能力减弱。 (2)细胞吸收溶质分子或离子的时间和方式 若细胞能吸收某种溶质分子或离子，则从将细胞置于外界溶液后就开始吸收了，而不是到达平衡状态时才开始；细胞吸收溶质分子或离子的方式可能不同,所以有的溶液可使植物细胞发生质壁分离复原，有的不能。　　 迁移训练 1．下列有关探究植物细胞的吸水和失水的实验，叙述正确的是(　 ) A．紫色洋葱根尖分生区的细胞不适于作为该实验的材料 B．实验所选材料的细胞液必须有颜色，否则不能发生质壁分离和复原 C．外界溶液的浓度无特殊要求，任何浓度均可以 D．外界溶液可以选质量分数为30%的盐酸 √ 解析：实验材料必须是具有中央大液泡的成熟的植物组织活细胞，而洋葱根尖分生区的细胞无中央大液泡，不适于作为该实验的材料，A正确；细胞液最好有颜色，便于观察和判断细胞质壁分离和复原的程度，并不是细胞液没有颜色就不能发生质壁分离和复原，B错误；外界溶液的浓度大于细胞液浓度才能出现质壁分离，C错误；外界溶液必须对细胞无毒害且浓度适宜，而质量分数为30%的盐酸会杀死细胞，D错误。 2．在“探究植物细胞的吸水和失水”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(如下图所示)。下列有关叙述错误的是(　 ) A．第二次使用吸水纸的作用是引导清水在盖玻片下流动，使植物细胞完全浸润在清水中 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0.8 g/mL的蔗糖溶液完成该实验，效果更好 √ 解析：第二次使用吸水纸的主要作用是吸引清水在盖玻片下流动，使植物细胞完全浸润在清水中，使细胞发生质壁分离复原，A正确；乙二醇可以进入细胞，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0.8 g/mL的蔗糖溶液有可能会使细胞因失水过多而死亡，D错误。 3．将新鲜的萝卜切成长度为6 cm、粗细相同的萝卜条，再将它们分别放入四组不同浓度的蔗糖溶液以及一组硝酸钾溶液中，一段时间后测得萝卜条长度如表所示。下列相关叙述错误的是(　 ) 组别 蔗糖溶液a 蔗糖溶液b 蔗糖溶液c 蔗糖溶液d 硝酸钾溶液 长度 6.1 cm 5.8 cm 5.5 cm 5.5 cm 6.1 cm A．该萝卜细胞液的浓度处于a与b之间 B．c溶液中边缘细胞质壁分离程度最大 C．d溶液中萝卜细胞可能因失水过多而死亡 D．实验开始时，硝酸钾溶液与a溶液的浓度一定相同 √ 解析：根据表格可知，萝卜条在a溶液与b溶液之间正好处于吸水(大于6 cm)与失水(小于6 cm)之间，因此该萝卜细胞液的浓度在a与b之间，A正确；c溶液中萝卜细胞发生了质壁分离，此过程中边缘细胞最先接触外界溶液而失水，导致外界溶液浓度下降，内部细胞质壁分离程度逐渐减小，B正确；根据表格d溶液中细胞质壁分离程度与c溶液中相同，d溶液中萝卜细胞可能失水过多而死亡，C正确；由于硝酸钾溶液的溶质可进入细胞液，可发生质壁分离后的自动复原，因此实验开始时，硝酸钾溶液与a溶液的浓度不一定相同，D错误。 NO.3 聚焦·学案三　自由扩散和 协助扩散 学案设计 (一)抓住“两点”深刻理解被动运输的概念 物质以)_________进出细胞，不需要消耗细胞内化学反应所释放的______，这种物质跨膜运输方式称为被动运输。 扩散方式 能量 (二)准确区分被动运输的两种方式——自由扩散和协助扩散 1．概念比较 自由扩散 (简单扩散) 物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式 协助扩散 (易化扩散) 借助膜上的_________进出细胞的物质扩散方式 转运蛋白 2．具体内容比较 |探|究|学|习| 下图为自由扩散和协助扩散示意图，据图回答下列问题。 (1)图中圆点及圆点多少表示细胞内外_____________________。 (2)从与转运物质的关系分析，载体蛋白和通道蛋白在运输物质时，载体蛋白______(填“需要”或“不需要”)与物质结合，而且每次转运时都会发生_______________；通道蛋白_______ (填“需要”或“不需要”)与物质结合。 (3)由图示分析，自由扩散和协助扩散的共同点是_______________ _________________________。 某种物质及其浓度 需要 自身构象的改变 不需要 都是顺浓度梯度 运输，都不需要消耗能量 |认|知|生|成| 1．被动运输两种方式的比较 项目 自由扩散 协助扩散 物质运输方向 高浓度一侧→低浓度一侧 特点 是否耗能 否   是否需 转运蛋白 否 是 图例 举例 ①水分子；②小分子物质，如氧、二氧化碳；③脂溶性小分子有机物，如甘油、乙醇、苯 ①水分子通过通道蛋白进出细胞；②葡萄糖进入红细胞 续表 2．被动运输的两种转运蛋白比较 种类 转运对象 特点 载体蛋白 与自身结合部位相适应的___________ 每次转运时都会发生_________的改变 通道蛋白 与自身通道的___________相适配、___________相适宜的分子或离子 分子或离子通过通道蛋白时，______与通道蛋白结合 分子或离子 自身构象 直径和形状 大小和电荷 不需要 微点拨：水分子的运输方式包括自由扩散和协助扩散。绝大多数水分子是通过水通道蛋白以协助扩散的方式进出细胞的。 (三)建模分析影响被动运输的因素 被动运输的速率直接受膜内外物质__________大小的影响(如图A)，协助扩散的速率还与________________有关(如图B)。ab段主要受膜两侧浓度差的影响，bc段受到转运蛋白数量的限制，运输速率不能继续上升。 浓度梯度 转运蛋白的数量 迁移训练 1．概念理解判断 (1)甘油是极性分子，所以不能以自由扩散的方式通过细胞膜。( ) (2)协助扩散的速率与膜两侧的浓度差呈正比。 ( ) (3)载体蛋白和通道蛋白在转运分子和离子时，其作用机理不一样。 ( ) × × √ 2．如图表示与自由扩散、协助扩散有关的图例或曲线。下列选项对应正确的是(　 ) A．肺泡上皮细胞吸收氧气——①④ B．人的成熟红细胞吸收葡萄糖——②③ C．甘油进出细胞——①③ D．肌肉细胞吸收水——②④ √ 解析：①②表示两种跨膜运输方式，分别是自由扩散、协助扩散，③④表示两种影响因素曲线，可分别对应自由扩散、协助扩散。肺泡上皮细胞吸收氧气的方式是自由扩散，对应①③，A错误；人的成熟红细胞吸收葡萄糖的过程属于协助扩散，对应②④，B错误；甘油进出细胞的过程属于自由扩散，对应①③，C正确；肌肉细胞吸收水的方式是自由扩散和协助扩散，可对应①②③④，D错误。 3．(教材P67“图4-5”发掘训练)钾离子通道模式如图所示，其由四个相同的亚基形成了一个倒圆锥体，在宽的一端外部有一个选择性的“过滤器”,下列关于钾离子通道的叙述,正确的是(　 ) A．K＋通过此通道蛋白时需要与其结合 B．Na＋可以通过此通道蛋白进入细胞内 C．此通道蛋白对K＋的运输可以双向进行 D．K＋通过此通道蛋白运输属于协助扩散 √ 解析：K＋通过通道蛋白时，不需要与通道蛋白结合，A错误；此通道蛋白对通过的离子具有选择性，Na＋不可以通过此通道蛋白进入细胞内，B错误；钾离子通道由四个相同的亚基形成了一个倒圆锥体，在宽的一端外部有一个选择性的“过滤器”，故此通道蛋白对K＋的运输只能单向进行，C错误；借助通道蛋白进出细胞的物质扩散方式都属于协助扩散，故K＋通过此通道蛋白运输属于协助扩散，D正确。 随堂小结 ——即时回顾与评价 NO.3 一、建构概念体系 二、融通科学思维 1.在一个长颈漏斗的漏斗口外密封上一层玻璃纸，与烧杯和不同溶液共同构造渗透装置，观察渗透现象。如果漏斗和烧杯中加入相同浓度的蔗糖溶液，一段时间后漏斗内液面______，原因是______________ ____________________________________。 2.成熟植物细胞发生质壁分离的原因是___________________________ _______________________________________。 不变 漏斗内外液体 没有浓度差，水分子进出达到动态平衡 外界溶液浓度大于细胞液浓度； 原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性 3．将质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液换成一定浓度的KNO3溶液，细胞发生质壁分离后能自动复原，原因是__________________________ ________________________________________________。 4．协助扩散和自由扩散的相同点是_____________________________ _______________；不同点是_____________________________。 使细胞液浓度升高，细胞渗透吸水而发生自动复原 都是顺物质浓度梯度运输， 都不消耗能量 协助扩散需要转运蛋白协助 三、综合检测反馈 1．图甲表示渗透作用装置，一段时间后液面上升的高度为h(h>0)。图乙是另一种渗透装置。这两个装置所用的半透膜都不能让蔗糖分子通过，但可以让葡萄糖分子和水分子通过。图丙是显微镜下观察到的某一时刻的植物细胞图像。下列叙述不正确的是(　 ) A．图甲装置中如果漏斗内的液面高度h不再变化，则漏斗内的溶液浓度仍高于烧杯内的溶液浓度 B．如果图乙装置中A、B处都是葡萄糖溶液且B侧浓度高于A侧，最终两侧液面齐平 C．丙视野中的植物细胞处于质壁分离状态，此时细胞可能正在吸水 D．丙视野中的植物细胞发生渗透作用时，细胞膜相当于半透膜 √ 解析：图甲中的渗透作用达到平衡时，漏斗内的液面不再升高，这是液体压强与半透膜两侧溶液的浓度差共同作用的结果，漏斗内的溶液浓度仍大于烧杯中的溶液浓度，A正确；由于葡萄糖分子可以通过半透膜，所以图乙装置中最终两侧液面应持平，B正确；丙视野中的植物细胞可能继续发生质壁分离，此时细胞处于正在失水状态，也可能正在发生质壁分离复原，此时细胞处于吸水状态，也可能达到渗透平衡，C正确；丙视野中的植物细胞发生渗透作用时，相当于半透膜的是原生质层，原生质层由细胞膜、液泡膜和两膜之间的细胞质组成，D错误。 2．生物膜上的转运蛋白分为载体蛋白和通道蛋白两种类型。下列关于载体蛋白和通道蛋白的叙述，正确的是(　 ) A．载体蛋白具有特异性，通道蛋白不具有特异性 B．通道蛋白在运输物质的过程中需要与该物质结合 C．发生协助扩散时，载体蛋白运输物质的速率只受载体蛋白数量的限制 D．有些无机盐离子可借助通道蛋白或载体蛋白进出细胞 √ 解析：载体蛋白和通道蛋白都具有特异性，A错误；分子或离子通过通道蛋白时，不需要与通道蛋白结合，B错误；发生协助扩散时，载体蛋白运输物质的速率受载体蛋白数量和膜内外物质浓度梯度大小的限制，C错误；有些无机盐离子可借助通道蛋白或载体蛋白进出细胞，如钠离子通过通道蛋白进入细胞，也可以通过载体蛋白出细胞，D正确。 3．中国科学家报道了葡萄糖转运蛋白家族(GLUTs)中GLUT1的三维结构，它主要负责葡萄糖进入红细胞和跨越血脑屏障进入脑细胞。下列描述正确的是(　 ) A .每种转运蛋白功能不同的原因是构成其的氨基酸的R基的不同 B. GLUT1转运葡萄糖进入红细胞需要消耗能量 C. GLUT1出现功能异常会引起脑细胞供能不足 D.红细胞膜内外葡萄糖浓度差越大，GLUT1转运葡萄糖的速率越大 √ 解析：转运蛋白功能不同的原因是构成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序以及肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构不同，A错误；葡萄糖进入红细胞属于协助扩散，故GLUT1转运葡萄糖进入红细胞不需要消耗能量，B错误；由题意可知，GLUT1可以转运葡萄糖进入脑细胞，葡萄糖是细胞中的主要的能源物质，故GLUT1出现功能异常会引起脑细胞供能不足，C正确；葡萄糖进入红细胞属于协助扩散，运输速率与红细胞内外葡萄糖浓度差和GLUT1数量有关，D错误。 4．利用紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞和不同浓度的蔗糖溶液进行质壁分离及复原实验，下列有关叙述正确的是(　 ) A．洋葱鳞片叶外表皮细胞在发生质壁分离的过程中，水分子不会进入细胞内 B．质壁分离过程中细胞吸水能力逐渐减弱，液泡的颜色逐渐加深 C．用不同浓度的蔗糖溶液处理细胞，均能看到质壁分离及自动复原现象 D．该实验可用来探究洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液浓度范围 √ 解析：洋葱鳞片叶外表皮细胞在发生质壁分离的过程中，水分子既能运进细胞，也能运出细胞，但运出细胞的水分子多，细胞表现为失水，A错误；在质壁分离的过程中，植物细胞不断失水，细胞液浓度不断增大，故吸水能力逐渐增强，液泡的颜色逐渐加深，B错误；蔗糖分子不能被植物细胞吸收，用不同浓度的蔗糖溶液处理细胞，均不能看到自动复原现象，且若蔗糖溶液浓度太小时不能引起细胞质壁分离，C错误；细胞在不同浓度的溶液中吸水情况不同，在高渗溶液中失水皱缩，在等渗溶液中保持原状，在低渗溶液中吸水膨胀，所以该实验可用来探究洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液浓度范围，D正确。 5.海鸥嗉囊位置有一层薄膜，海鸥正是利用了这层薄膜把海水过滤为可饮用的淡水，而含有杂质及高浓缩盐分的海水则吐出嘴外。这就是反渗透法的基本理论架构。如图为反渗透装置的原理图。请分析回答问题： (1)海鸥嗉囊中的薄膜相当于渗透装置中的________。 (2)反渗透装置中水分子扩散的方向是__________________，该过程______________(填“需要”或“不需要”)消耗能量。 (3)利用该原理生产的反渗透净水机可以获得较为纯净的水，使用过程中为什么要经常更换反渗透膜？ ____________________________________________________________ __________________________________________________________。 解析：(1)海鸥嗉囊中的薄膜具有过滤作用，相当于渗透装置中的半透膜。(2)水分子从浓溶液向稀溶液的方向扩散，该过程需要外界压力，因此需要消耗能量。(3)反渗透净水机利用压力使水分子逆浓度梯度运输，所以水分子能通过反渗透膜，而其他物质不能通过，使用过程中不能通过反渗透膜的物质会影响反渗透膜的过滤效果。 答案：(1)半透膜　(2)浓溶液向稀溶液　需要　(3)水分子能通过反渗透膜而其他物质不能通过，使用过程中不能通过反渗透膜的物质会影响反渗透膜的过滤效果 课时跟踪检测 NO.5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 A级　强基固本 1．下列有关细胞渗透吸水和失水的描述，正确的是(　 ) A．植物细胞在质壁分离复原过程中渗透吸水能力逐渐减弱 B．细胞发生渗透作用的必要条件是具有浓度差和大液泡 C．渗透作用过程中水分子从溶液浓度高的一侧向溶液浓度低的一侧运输 D．水分子通过植物细胞壁和细胞膜的扩散过程都可称为渗透作用 √ 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 解析：植物细胞在质壁分离复原过程中，植物细胞吸水，细胞液浓度变小，细胞的吸水能力逐渐减弱，A正确；细胞发生渗透作用的必要条件是具有浓度差和半透膜，植物细胞中相当于半透膜的是原生质层，动物细胞中相当于半透膜的是细胞膜，B错误；渗透作用过程中水分子从溶液浓度高的一侧向浓度低的一侧运输的速率慢于从浓度低的一侧向浓度高的一侧运输的速率，故整体上表现为水分子由溶液浓度低的一侧向溶液溶度高的一侧运输，C错误；水分子通过植物细胞的细胞壁时，因细胞壁是全透性的，水分子没有通过半透膜，不属于渗透作用，D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 2．将质量分数为3%的淀粉溶液装入透析袋，再放于装有清水的试管中，并在试管中滴加碘—碘化钾溶液，由半透膜制成的透析袋， √ 水分子、碘—碘化钾可以自由透过， 而淀粉分子则不能，碘—碘化钾溶液呈黄色，遇淀粉呈蓝色，实验装置如图所示。30 min后会发现(　 ) A．透析袋缩小，袋内呈浅黄色 B．透析袋胀大，袋内呈蓝色 C．试管液面降低，袋外呈蓝色 D．试管液面上升，袋外浅黄色 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 解析：根据渗透作用原理，由于试管内清水的浓度小于透析袋中质量分数为3%的淀粉溶液的浓度，表现为试管内水分子进入到透析袋中，故透析袋胀大，由于碘—碘化钾进入透析袋，与淀粉反应，透析袋内出现蓝色，A错误，B正确；由题图可知，透析袋位于试管中的清水中，30 min后试管液面不会变化，袋内呈蓝色，袋外浅黄色，C、D错误。 3．下列有关物质跨膜运输的叙述，正确的是(　 ) A．O2是脂溶性物质，能通过自由扩散的方式跨膜进入细胞 B．CO2可经渗透作用运出细胞 C．载体蛋白在每次转运相应的分子或离子时，都会发生自身构象改变 D．水分子可借助通道蛋白协助扩散逆浓度梯度进出细胞 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 √ 解析：O2不是脂溶性物质，能通过自由扩散的方式跨膜进入细胞，A错误；只有水分子等溶剂分子通过半透膜的扩散才叫渗透作用，B错误；载体蛋白只容许与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，C正确；水分子可借助通道蛋白以协助扩散的方式顺浓度梯度进出细胞，D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 √ 4．下列各项中，会显著降低细胞通过协助扩散的方式吸收葡萄糖的速率的是(　 ) A．细胞内能量不足 B．细胞外药物影响膜蛋白结构 C．细胞外葡萄糖的浓度上升 D．细胞内O2浓度下降 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 解析：氧气浓度可影响细胞呼吸，进而影响能量供应，而细胞通过协助扩散的方式吸收葡萄糖时，顺浓度梯度运输，不消耗能量，因此细胞内能量或O2不足不会显著降低细胞吸收葡萄糖的速率，A、D错误；细胞通过协助扩散的方式吸收葡萄糖时需要膜上的转运蛋白协助，因此细胞外药物影响膜蛋白结构会显著降低细胞吸收葡萄糖的速率，B正确；细胞通过协助扩散的方式吸收葡萄糖的速率与膜内外葡萄糖的浓度差和转运蛋白数量有关，在一定范围内，细胞外葡萄糖的浓度上升会导致细胞吸收葡萄糖的速率升高，若转运蛋白饱和时，细胞外葡萄糖的浓度上升，细胞通过协助扩散的方式吸收葡萄糖的速率不变，C错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 5．下列有关被动运输的说法，错误的是(　 ) A．水分子进入细胞，主要是通过协助扩散方式进行的 B．协助某些离子和小分子有机物顺浓度梯度跨膜运输的蛋白质，属于转运蛋白 C．载体蛋白和通道蛋白在转运分子和离子时，均需要与被运输物质相结合 D．影响协助扩散运输速率的因素包括细胞膜内外物质浓度差和转运蛋白的数量 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 解析：水分子主要是借助细胞膜上的通道蛋白以协助扩散的方式进出细胞，少量水分子进出细胞的方式是自由扩散，A正确；协助某些离子和小分子有机物顺浓度梯度跨膜运输的蛋白质属于转运蛋白，转运蛋白包括载体蛋白和通道蛋白，B正确；分子或离子通过通道蛋白时，不需要与通道蛋白结合，C错误；协助扩散是在转运蛋白的协助下，将物质由高浓度一侧运输到低浓度一侧，故膜内外物质浓度差、转运蛋白的数量都会影响协助扩散的运输速率，D正确。 6．用物质的量浓度为2 mol·L－1的乙二醇溶液和2 mol·L－1的蔗糖溶液分别处理某种植物细胞，观察细胞的质壁分离现象，原生质体(细胞膜以及细胞膜以内部分)相对体积变化情况如图所示。下列叙述错误的是(　 ) 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 A．甲曲线代表用乙二醇处理植物细胞时原生质体相对体积的变化 B．120 s后，乙二醇溶液中细胞细胞液的浓度大于外界溶液的浓度 C．该实验中，原生质体相对体积变化的基础是原生质层的选择透过性 D．60 s时，若将蔗糖溶液中的细胞置于清水中，原生质体无变化 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 解析：甲曲线出现质壁分离自动复原现象，故甲曲线代表用乙二醇处理植物细胞时原生质体相对体积的变化，A正确；120 s后，乙二醇溶液中细胞原生质体的相对体积增加，说明细胞发生了质壁分离的复原，细胞吸水，细胞液的浓度大于外界溶液的浓度，B正确；120 s后，乙二醇溶液中的细胞可发生质壁分离后的复原，而蔗糖溶液中的细胞没有发生质壁分离后的复原，是因为蔗糖分子不能进入细胞，而乙二醇能进入细胞，故该实验中，原生质体相对体积变化的基础是原生质层的选择透过性，C正确；60 s时，若将蔗糖溶液中的细胞置于清水中，由于细胞液的浓度大于外界清水的浓度，故原生质体相对体积增加，D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 7．某学生用紫色洋葱鳞片叶为实验材料，撕取外表皮制作临时装片，先在清水中观察(图甲)，然后用0.3 g/mL的蔗糖溶液取代清水并观察(图乙)。下列叙述错误的是(　 ) 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 A．图甲中洋葱外表皮细胞的原生质层紧贴细胞壁 B．从图甲到图乙是由于细胞周围溶液的浓度低于细胞液的浓度导致的 C．图乙所示细胞出现质壁分离，b处充满蔗糖溶液 D．图甲和图乙中，细胞的a、c中存在紫色物质 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 解析：图甲中细胞存在于清水中，此时细胞会渗透吸水，但存在细胞壁的限制，使得原生质层紧贴细胞壁，A正确；从图甲到图乙发生了细胞的渗透失水，是由于细胞液的浓度低于细胞周围溶液的浓度导致的，B错误；图乙表示细胞发生质壁分离，此时细胞壁以内，原生质层以外的部分充满了蔗糖溶液，C正确；图甲与图乙中，细胞的a和c都因含有色素而呈现紫色，D正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 8．现有三种无色液体的试剂瓶未贴标签，只知这三种液体为KNO3溶液、蔗糖溶液和蒸馏水，为确定液体种类，某同学设计实验用三组洋葱鳞片叶外表皮细胞为材料分别在三种液体中处理一段时间，在显微镜下观察细胞发生的变化来辨别液体种类，结果如下表。下列相关叙述错误的是(　 ) 组别 所用试剂 现象 甲组 a 细胞发生质壁分离，但没有发生质壁分离自动复原 乙组 b 细胞没有发生质壁分离，且细胞体积略微增大 丙组 c 细胞先发生质壁分离，然后发生质壁分离自动复原 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 A．初步判断，a、b、c对应的试剂分别是KNO3溶液、蒸馏水、蔗糖溶液 B．甲组现象可能是细胞液浓度小于试剂a的浓度，原生质层的伸缩性大于细胞壁所致 C．乙组结果是由于细胞吸水所致，但由于细胞壁的限制，细胞体积不能无限增大 D．丙组质壁分离复原是由于试剂c的溶质被细胞吸收使细胞液浓度大于外界溶液的浓度所致 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 解析：甲组发生质壁分离且不能自动复原，说明试剂a浓度大于细胞液的浓度，且a中溶质微粒不能进入细胞内；乙组细胞没有发生质壁分离且细胞体积略微增大，说明试剂b浓度小于细胞液浓度，细胞吸水膨胀；丙组发生质壁分离且自动复原，说明试剂c初始浓度大于细胞液浓度，且c中溶质微粒能进入细胞内使细胞液浓度增大，当细胞液浓度大于外界溶液浓度时，自动复原。根据分析可初步判断，a、b、c对应的试剂分别是蔗糖溶液、蒸馏水、KNO3溶液，A错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 甲组细胞发生质壁分离，原因是细胞液浓度小于试剂a的浓度，细胞失水，由于原生质层的伸缩性大于细胞壁，原生质层与细胞壁分开，发生质壁分离，B正确。乙组细胞体积略微增大，是由于试剂b浓度低，细胞吸水膨胀导致的，但由于细胞壁具有保护和支持细胞的作用，细胞体积不能无限增大，C正确。丙组细胞发生质壁分离复原是由于试剂c(KNO3溶液)的溶质被细胞吸收使细胞液浓度大于外界溶液的浓度所致，D正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 9．(16分)下图所示为物质跨膜运输的相关内容示意图，请据图回答下列问题： 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 (1)图甲是细胞膜的结构示意图，其中物质A表示________；B表示____________，是构成细胞膜的基本支架；细胞膜上的C具有识别及传递信息的作用，是细胞膜____________________功能的体现。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 (2)水分子进出细胞的方式可用图甲中的________表示。哺乳动物成熟的红细胞吸收葡萄糖的方式是____________________。 (3)图乙表示某一达到渗透平衡的实验装置，已知a和b为不同浓度的蔗糖溶液，c为半透膜(只允许水分子通过)，开始时烧杯和长颈漏斗的液面齐平。实验开始时，蔗糖溶液的浓度a________b，实验结束后，蔗糖溶液的浓度a________b。(填“大于”或“小于”) 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 (4)将某一成熟的植物细胞放在适宜浓度的蔗糖溶液中，某一时刻观察到植物细胞呈现如图丙所示的状态，此时： a．②处充满的是__________________。 b．细胞液的浓度________(填“一定”或“不一定”)小于外界溶液的浓度。 c．________构成的结构相当于图乙中的c(填序号)。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 解析：(1)图甲中A表示蛋白质(通道蛋白)；B表示磷脂双分子层，是构成细胞膜的基本支架；细胞膜上的C是糖蛋白，具有识别及传递信息的作用，是细胞膜进行细胞间的信息交流功能的体现。(2)水分子既可以通过自由扩散的方式进出细胞(用图甲中的b、c表示)，也可以通过水通道蛋白以协助扩散的方式进出细胞(用图甲中的a表示)。哺乳动物成熟的红细胞吸收葡萄糖的方式是协助扩散。(3)因为开始时烧杯和长颈漏斗的液面齐平，而达到渗透平衡后b中液面比a中液面高，故渗透作用发生时，水分子透过半透膜由b流向a的水分子数少于由a流向b的水分子数，即水分子整体表现为由a流向b，故实验开始时， 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 蔗糖溶液的浓度a小于b。实验结束后，由于b中液面高度更高，产生的静水压向下，而此时处于渗透平衡状态，故渗透压差应该向上，故蔗糖溶液的浓度a小于b。(4)a.植物细胞处在质壁分离状态时，细胞壁与原生质层之间充满的是外界溶液，即此实验中②处充满的是蔗糖溶液。b.图丙中的细胞可能继续进行质壁分离过程，即此时细胞液的浓度小于外界溶液的浓度，细胞还在持续失水，也可能处于动态平衡之中，即此时细胞液的浓度等于外界溶液的浓度，故细胞液的浓度不一定小于外界溶液浓度。c.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，即③④⑤。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 答案：(1)蛋白质(通道蛋白)　磷脂双分子层　进行细胞间的信息交流　(2)a、b、c　协助扩散　(3)小于　小于　(4)a.蔗糖溶液(或外界溶液)　b．不一定　c．③④⑤ 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 B级　发展提能 10．微塑料是指微粒直径小于5毫米的塑料纤维、颗粒或者薄膜，有些微塑料甚至达到微米或纳米的级别，即纳米塑料，纳米塑料或会导致人体脑部炎症和心脏问题等。某大学的研究人员使用分子建模方法来研究纳米塑料在膜结构中的运动，结果表明，对于某些纳米塑料，通过细胞膜的被动运输可能是进入细胞的重要途径。下列说法错误的是(　 ) 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 A．若纳米塑料进入细胞的运输速率只与其浓度有关，则其跨膜运输方式为自由扩散 B．若纳米塑料进入细胞需要通道蛋白参与，则其跨膜运输方式为协助扩散 C．若纳米塑料进入细胞需要载体蛋白参与，载体蛋白的自身构象会发生改变 D．纳米塑料在通过细胞膜结构的过程中，需要消耗能量 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 解析：根据题干信息，某些纳米塑料通过细胞膜的方式是被动运输，如果纳米塑料进入细胞的运输速率只与其浓度有关，则其跨膜运输方式为自由扩散，A正确；若纳米塑料进入细胞需要通道蛋白参与，通道蛋白属于转运蛋白的一种，说明其跨膜运输方式为协助扩散，B正确；物质通过载体蛋白进出细胞时，载体蛋白的自身构象会发生改变，C正确；根据题干信息，某些纳米塑料通过细胞膜的方式是被动运输，不消耗能量，D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 11．图1表示随着细胞外NaCl溶液浓度的增大，红细胞体积与初始体积比值的变化曲线；图2表示某植物细胞在一定浓度的KNO3溶液中细胞失水量随时间变化的曲线。据图分析，下列叙述正确的是(　 ) 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 本课结束 K＋、NO都可转运到细胞内， A.图1所示浓度为300 mmol·L－1的NaCl溶液中，没有水分子进出红细胞 B.图1所示浓度为150 mmol·L－1的NaCl溶液与红细胞细胞质的浓度相等,属于等渗溶液 C.图2的a点，植物细胞开始吸收K＋和NO，并发生质壁分离复原 D.若将图2的一定浓度的KNO3溶液换成等浓度的葡萄糖溶液重新实验,则a点一定上移 解析：图1所示浓度为300 mmol·L－1的NaCl溶液中，有水分子进出红细胞，出细胞的水分子多于进入细胞的水分子，表现为细胞失水皱缩，A错误；图1中NaCl溶液浓度为150 mmol·L－1时红细胞的体积没有发生变化，说明此时红细胞的吸水和失水达到动态平衡，该浓度的NaCl溶液属于等渗溶液，B正确；图2中植物细胞在a点之前就开始吸收K＋和NO，发生质壁分离复原是从a点开始的，C错误；若将图2的一定浓度的KNO3溶液换成等浓度的葡萄糖溶液重新实验，由于KNO3在溶液中主要以K＋和NO的形式存在，因此，等浓度的葡萄糖溶液与KNO3溶液相比，葡萄糖溶液溶质数量少，物质的量浓度低，则细胞失水量减少，a点下移，D错误。 $$