第4章 第1节 被动运输-【金版新学案】2024-2025学年新教材高一生物必修1 分子与细胞同步课堂高效讲义配套课件（人教版2019 多选）

第1节 被动运输 　 第4章　细胞的物质输入和输出 学习目标 1．结合渗透装置分析渗透作用发生的条件。　 2．举例说明动物细胞和植物细胞的吸水和失水。　 3．探究植物细胞的质壁分离和复原。　 4．阐明被动运输的方式。 知识点一　渗透现象及原理分析 1 知识点二　水进出细胞的原理 2 知识点三　自由扩散和协助扩散 3 课时测评 6 学习小结 4 内容索引 随堂达标演练 5 渗透现象及原理分析 知识点一 返回 新知导学 1．渗透作用的概念 水分子(或其他溶剂分子)通过______的扩散，称为渗透作用。 半透膜 2．渗透作用具备的两个条件   (1)漏斗液面升高的原因是单位体积的清水中水分子数____蔗糖溶液中的水分子数，单位时间内由____进入________的水分子多于由________进入____的水分子。 大于 清水 蔗糖溶液 蔗糖溶液 清水 (2)如果用纱布代替玻璃纸，漏斗液面____(填“会”或“不会”)升高。原因是纱布是______的，水分子和蔗糖溶液____通过。 (3)如果烧杯内不是清水，而是同浓度的蔗糖溶液，漏斗液面_______(填“会”或“不会”)升高，原因是玻璃纸两侧溶液__________。 由(2)、(3)说明渗透作用发生的条件是：具有③______；膜两侧①②具有______。 不会　 全透性 都能　 不会 没有浓度差 半透膜 浓度差 特别提醒 1．两溶液间的水分子进行双向运动，实际观察到的只是水分子双向运动差异所导致的液面变化。 2．渗透作用是水等溶剂分子的跨膜扩散，溶质分子的跨膜运输不属于渗透作用。 精通教材 根据上述渗透现象示意图，继续思考： (1)漏斗液面______(填“会”或“不会”)一直升高，判断的理由是______ ______________________________________________________________________________________________________________。 (2)渗透装置中，当漏斗内液面不再上升时，半透膜两侧的溶液浓度______ (填“相等”或“不相等”)，判断的理由是___________________________ ________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________。 不会 当蔗糖溶液中的水分子数增多到一定程度，半透膜两侧的压力几乎相等时，水分子的运动达到动态平衡，漏斗内的液面便不再上升 不相等 渗透作用停止时，即漏斗内液面不再上升时，水分子通过半透膜的双向扩散速率相等，但漏斗内溶液浓度仍高于烧杯中溶液浓度。这是漏斗内液面升高产生的作用力加大，阻止烧杯中水分子向漏斗扩散的缘故 合作探究 任务　分析渗透装置中水分子的移动情况 1．如图U形管实验装置中，向a侧加入质量分数为5%的蔗糖溶液，向b侧加入质量分数为5%的葡萄糖溶液，初始状态如图。   请分析： (1)若半透膜只允许水分子透过，一段时间后液面是否变化？ 提示：变化。右侧升高，左侧降低。 (2)若半透膜允许水分子和单糖分子透过，二糖分子不能通过，则液面如何变化？ 提示：a先降后升，b先升后降，最终a侧液面高。 (3)上述实验中，当液面停止变化后，两侧微粒的物质的量浓度是否相等？ 提示：不相等。 2．如图所示，甲是渗透作用装置示意图，乙、丙两曲线图中的横坐标代表时间。据此分析：   (1)玻璃管内的液面与烧杯的液面高度的差的变化可用曲线___表示。 (2)水分子由半透膜外进入半透膜内的速率变化可用曲线___表示。 (3)若平衡后吸出漏斗内高出烧杯液面的溶液，再次平衡时内外液面差将______(填“增大”或“减小”)。 丙 乙 减小 应用1．如图为渗透作用实验，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 √ 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，B错误。 应用2.(2023·山东日照高一期中)如图为“U”型渗透装置，S1溶液是质量分数为15%的葡萄糖溶液，S2溶液是质量分数为15%的蔗糖溶液。葡萄糖可以通过半透膜，而蔗糖不能，起始时两侧液面高度相同。下列叙述正确的是(多选) A．起始时S1溶液中水的相对含量低于S2溶液 B．一段时间后可以在S2溶液中检测到葡萄糖 C．S1液面先上升后下降，平衡时两侧液面高度相同 D．实验过程中半透膜两侧的水分子始终进行双向扩散 √ √ √ S1溶液是质量分数为15%的葡萄糖溶液，S2溶液是质量分数 为15%的蔗糖溶液，一分子蔗糖是由一分子的葡萄糖和一 分子的果糖组成，蔗糖的分子质量大于葡萄糖的分子质量， 起始时两侧液面高度相同，故可推测起始时S1溶液中水的 相对含量低于S2溶液，A正确；葡萄糖可以通过半透膜，而 蔗糖不能，S1溶液中的葡萄糖可进入S2溶液中，故一段时间后可以在S2溶液中检测到葡萄糖，B正确；S1溶液是质量分数为15%的葡萄糖溶液，S2溶液是质量分数为15%的蔗糖溶液，则S1中的渗透压大于S2，S1液面会上升，之后因为葡萄糖会透过半透膜(而蔗糖不能透过半透膜)，所以S1液面会下降，最终平衡时S2液面高于S1液面，C错误；整个实验过程中，半透膜两侧的水分子始终双向移动，达到平衡时，水分子进出半透膜的速率相等，D正确。 易错提醒 有关渗透作用的2个误区 1．当液面高度不再变化时，半透膜两侧水分子进出速率相同。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，液面高的一侧，溶液浓度大。 2．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，如质量分数为10%的葡萄糖溶液和质量分数为10%的蔗糖溶液，质量浓度相同，但葡萄糖溶液的物质的量浓度大。 返回 水进出细胞的原理 知识点二 返回 新知导学 1．动物细胞的吸水和失水 (1)动物细胞的______相当于半透膜。 (2)条件及现象 过程 条件 现象 吸水 外界溶液的浓度__细胞质的浓度 失水 外界溶液的浓度__细胞质的浓度 平衡 外界溶液的浓度__细胞质的浓度 细胞膜 < > ＝ 2．探究植物细胞的吸水和失水 (1)成熟植物细胞的结构   (2)实验原理 ①________相当于一层半透膜；植物细胞内的液体环境主要是指液泡里面的______。 ②在较高浓度的蔗糖溶液中植物细胞会失水，中央液泡会________，发生________；用清水替换蔗糖溶液后，外界溶液中的水就会透过原生质层进入细胞液，发生______________。 细胞膜 细胞质 液泡膜 细胞液 原生质层 细胞液 变小 质壁分离 质壁分离的复原 (3)实验过程 细胞壁　 变小 变深 分离 变大 紧贴 (4)实验结果 　现象 试剂　　 中央液泡变化 原生质层位置变化 细胞大小 蔗糖溶液 ____ 脱离细胞壁 ________ 清水 逐渐恢复原来大小 恢复原位 ________ 变小 基本不变　 基本不变 精通教材 1．(教材P63“图4-1”)据下图思考回答有关问题。   (1)红细胞的细胞膜__(填“是”或“不是”)半透膜，红细胞发生失水或吸水取决于______________________。 (2)结合此图分析，医生常给脱水的病人注射0.9%的生理盐水，原因是___ _________________________________________________________________________________________________________________。 是 红细胞内外溶液的浓度差 生 理盐水(质量分数为0.9%的NaCl溶液)的浓度与人红细胞内的浓度相等， 不会使红细胞吸水或失水，可以维持红细胞的正常形态 2．(教材P63“图4-2”)如图表示正在进行质壁分离的紫色洋葱细胞，请分析： (1)b的体积和颜色发生变化是_____________________________。  (2)当质壁分离停止时，b与c的浓度____(填“相等”或“不相等”)。 b体积逐渐变小，颜色逐渐加深 相等 任务一　分析质壁分离及其复原实验过程 1．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)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)? 提示：包括②③④。 合作探究 (2)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。 (3)甲过程中，进入①和④的物质分别是什么液体？ 提示：细胞壁是全透性的，进入①的是蔗糖溶液，而进入④细胞质的只有水。 (4)有位同学错取了质量浓度为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？ 提示：蔗糖溶液浓度太高，细胞过度失水而死亡，不能再发生质壁分离复原。 (5)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。 任务二　分析植物细胞在不同溶液中吸水和失水 2．将成熟的植物细胞依次浸于蒸馏水、物质的量浓度为0.3 mol/L的蔗糖溶液和0.5 mol/L的尿素溶液中，原生质体(即植物细胞中细胞壁以内的部分)的体积随时间的变化如图， 请分析回答有关问题。  (1)曲线A、B、C分别表示植物细胞在哪类溶液中的变化曲线？ 提示：曲线A对应蒸馏水，曲线B对应0.5 mol/L的尿素溶液，曲线C对应物质的量浓度为0.3 mol/L的蔗糖溶液。 (2)请分析各曲线变化的原因。 提示：细胞在蒸馏水中吸水略膨胀，但是由于细胞壁的存在，原生质体的体积不能无限膨胀。细胞在0.5 mol/L的尿素溶液中先因渗透失水而发生质壁分离，后由于尿素能进入细胞，使得质壁分离后的细胞因吸水而自动复原。蔗糖不能进入细胞，因此细胞在0.3 mol/L的蔗糖溶液中质壁分离后不能发生自动复原。 归纳总结 1．质壁分离及复原发生的条件 归纳总结 2．“探究植物细胞的吸水和失水”实验的对照分析 该实验存在两组对照实验，均为自身对照。自身对照指对照组和实验组在同一研究对象上进行，是实验前后之间的对照。 应用1.(2023·江苏宿迁高一期中)如图为以紫色洋葱鳞片叶外表皮作为实验材料，观察植物细胞质壁分离和复原实验的主要步骤。下列有关叙述正确的是(多选) A．实验可以证明原生质层相当于一层半透膜 B．B步骤主要观察细胞中紫色液泡的大小以及原生质层的初始状态 C．C步骤中用吸水纸引流，使细胞浸润在蔗糖溶液中 D．实验设计不科学，没有设置对照实验 √ √ √ 原生质层相当于一层半透膜，这是本实验得以完成的理论依据，A正确；B步骤在低倍显微镜下主要观察洋葱鳞片叶外表皮细胞中紫色的中央液泡的大小，以及原生质层的位置，B正确；C步骤吸水纸的主要作用是加速外界溶液的更换速度，使细胞浸润在蔗糖溶液中，C正确；本实验没有另外单独设置其他组别，在实验组的前后自身对照，故仍然遵循对照原则，D错误。 应用2．(2023·河南高一月考)用2 mol·L－1的乙二醇溶液和2 mol·L－1的蔗糖溶液分别浸泡取自同一部位的植物表皮。每隔相同时间在显微镜下测量视野中若干个细胞的长度x和原生质体长度y(如图1)，并计算x/y的平均值，得到图2所示结果。对结果曲线分析中正确的是   A．2 mol·L－1的乙二醇溶液和2 mol·L－1的蔗糖溶液的吸水能力不同 B．a点之前比值不变说明表皮细胞水分子进出平衡 C．b点前表皮细胞的吸水能力逐渐增大 D．c点时乙二醇开始进入细胞，细胞开始发生质壁分离复原 √ 渗透压由单位体积内溶质微粒的含量决定，2 mol·L－1的乙二醇溶液和 2 mol·L－1的蔗糖溶液的渗透压相等，A错误；a点之前比值不变是因为失水较少，外界溶液浓度比细胞液高，水分子进出不平衡，B错误；b点前表皮细胞失水增加，渗透压增大，吸水能力逐渐增大，C正确；c点前乙二醇已经开始进入细胞，D错误。 返回 自由扩散和协助扩散 知识点三 返回 新知导学 1．被动运输 (1)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____。 扩散方式　 能量 (2)类型 比较项目 自由扩散(也叫简单扩散) 协助扩散(也叫易化扩散) 定义 物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式 借助膜上的________进出细胞的物质扩散方式 运输方向 __________ __________ 是否需要转运蛋白 不需要 _______ 是否消耗能量 ______ 不消耗 举例 ①气体：O2、CO2、NH3等； ②甘油、乙醇、苯等脂溶性的小分子有机物； ③少部分水 ①离子和一些小分子有机物，如葡萄糖进入红细胞； ②大部分水 转运蛋白 顺浓度梯度 顺浓度梯度 需要 不消耗 2．转运蛋白的种类和特点 分子或离子 自身构象 直径和 形状 大小和 电荷 不 需要 3．影响被动运输的因素 (1)膜内外________梯度的大小。 (2)某些物质运输的速率还与________的数量有关。 (3)____变化会影响物质运输速率。 物质浓度 转运蛋白 温度 精通教材 1．水分子进出细胞的方式是__________________。 2．(教材P66“旁栏思考”)甘油、乙醇分子以自由扩散方式进出细胞的原因是____________________________________________________。 自由扩散和协助扩散 甘油、乙醇是脂溶性物质，容易通过磷脂双分子层出入细胞 合作探究 任务一　分析被动运输的过程和特点 1．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)下列物质中，以方式a运输的是_________；以方式b、c运输的是____。 ①O2和CO2进出肺泡　②苯被鼻黏膜细胞吸收　③红细胞吸收血液中的葡萄糖　④水分进出根毛细胞　⑤胆固醇进入肝细胞　⑥甘油和乙醇被小肠上皮细胞吸收 ①②④⑤⑥ ③④ (2)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？ 提示：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)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有什么 区别？ 提示：载体蛋白需要与物质结合，通道蛋白不需要和物质结合。 任务二　分析影响被动运输的因素 2．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。 浓度差/(mmol·L－1) 0 1 3 5 7 9 运输速度/(分子·秒－1) 0 5 10 15 20 25 根据图表可知，影响物质自由扩散的因素是_____________。 提示：如上图所示 溶液的浓度差 3．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/(mmol·L－1) 1.5 3 4.5 6 7.5 9 运输速度/(分子·秒－1) 8 15 24 30 31 31 浓度差在7.5 mmol·L－1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___________________________。 受到转运蛋白数量 的限制 浓度差和转运蛋白数量 提示：如下图所示 归纳总结 1．载体蛋白的特性 (1)专一性：一种载体蛋白在对细胞内外物质进行运输时只能对应地运送唯一的一种或性质非常相近的一类物质。 (2)饱和性：细胞膜上的载体蛋白数量有限，在运输过程中当所有载体蛋白都已承担相应的运输任务时，运输的速度不再因其他条件而加快。 2．通道蛋白的特性 (1)具有极高的转运速率； (2)没有饱和值； (3)并非连续性开放。 应用1．(2023·广东中山高一期中)协助扩散需要细胞膜上载体蛋白或通道蛋白的协助。如图甲、乙分别表示载体蛋白介导和通道蛋白介导的两种协助扩散方式，其中通道蛋白介导的扩散速率比载体蛋白介导的快得多。下列有关叙述正确的是   A．该过程的运输速率与膜两侧浓度差完全呈正相关 B．载体蛋白和通道蛋白均具有一定的特异性 C．甲、乙两种方式均存在溶质分子与相应蛋白质的结合过程 D．该过程需要消耗能量 √ 协助扩散需要转运蛋白的协助，其运输速率既与膜两侧浓度差相关，又与转运蛋白的数量相关，因此并不是与膜两侧浓度差完全呈正相关，A错误；载体蛋白和通道蛋白均具有一定的特异性，B正确；载体蛋白在转运离子或分子时会与离子或分子结合，而离子或分子通过通道蛋白时，不需要与通道蛋白结合，C错误；该过程为协助扩散，不需要消耗能量，D错误。 应用2．下图表示与自由扩散、协助扩散有关的图例或曲线。下列选项中对应正确的是   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 √ 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，分别对应自由扩散、协助扩散。肺泡上皮细胞吸收氧气是自由扩散，对应①③；人的成熟红细胞吸收葡萄糖属于协助扩散，对应②④；甘油进出细胞属于自由扩散，对应①③；肌肉细胞吸收水有两种方式，一种是不需要转运蛋白的自由扩散，一种是需要转运蛋白的协助扩散，肌肉细胞通过通道蛋白吸收水时不能用②④表示。 返回 学　习　小　结 返回 思维导图 要语必背 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．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的跨膜运输。 4．自由扩散既不需要转运蛋白，也不需要能量，少部分水、气体及脂溶性物质以自由扩散方式运输。 5．协助扩散需要转运蛋白，但不需要能量，例如红细胞吸收葡萄糖，大部分水通过水通道蛋白进出细胞。 返回 随　堂 达 标　演　练 返回 1．(2023·江苏南京高一期中)下列关于渗透作用的叙述，正确的是 A．存在半透膜，膜两侧存在浓度差是发生渗透吸水或失水的必要条件 B．动物细胞在蒸馏水中不能发生渗透作用 C．发生渗透作用时，水分子只能单方向运动 D．在含有红墨水的0.3 g/mL的蔗糖溶液中，洋葱鳞片叶内表皮细胞的液泡显红色 √ 具有半透膜和半透膜两侧具有浓度差是发生渗透作用的必要条件，所以动植物细胞要能通过渗透作用吸水或失水，也要具备这两个条件，A正确；动物细胞的细胞膜相当于半透膜，细胞质的浓度和蒸馏水存在浓度差，故动物细胞在蒸馏水中能发生渗透作用，B错误；发生渗透作用时，膜两侧的水分子都能向对侧运动，只是水分子由低浓度一侧向高浓度一侧运动更快，C错误；红墨水中的色素分子不是洋葱鳞片叶内表皮细胞所需要的物质，会被细胞膜选择性阻挡在细胞外，洋葱鳞片叶内表皮细胞的液泡中不含色素，呈无色透明状，D错误。 2．(2023·江苏扬州高一期中)某兴趣小组设计的简易渗透吸水装置如图甲所示，图甲中蔗糖溶液液面上升的高度与时间的关系如图乙所示，渗透平衡时漏斗内外液面差为n。下列相关叙述错误的是   A．实验开始时，b侧液体的浓度大于a侧 B．由图乙可知图甲中漏斗里溶液的吸水速率在下降 C．如果将c换成纱布，则不会出现图乙所示的变化 D．液面差达到n时，半透膜两侧无水分子进出 √ 由图甲可知，b侧的液面上升，说明实验开始时b侧液体的浓度大于a侧，A正确；由图乙可知，液面上升的速率逐渐下降，说明b侧的吸水能力逐渐下降，吸水速率也逐渐下降，B正确；c为半透膜，水分子可以自由通过，蔗糖分子不能，若换成纱布，水和蔗糖分子都能自由通过，则无法发生渗透现象，漏斗内液面不会升高，不会出现图乙所示的变化，C正确；液面差达到n时，处于渗透平衡状态，该状态下，水分子在半透膜两侧的双向运动达到平衡，即从a侧进入b侧的水分子数等于从b侧进入a侧的水分子数，D错误。 3．(2023·江苏宿迁高一期中)如图是某同学用一定浓度的蔗糖溶液和洋葱紫色鳞片叶的外表皮做“探究植物细胞的吸水与失水”实验所观察到的细胞图，下列叙述错误的是   A．图中2、4、5组成了细胞的原生质层，6中充满了外界溶液 B．图中细胞此时细胞液浓度可能大于、小于或者等于外界溶液浓度 C．若实验材料换成白洋葱，为了实验现象便于观察，外界溶液中应加色素 D．图中7处的液体，在细胞发生质壁分离过程中，其颜色逐渐变浅 √ 图中2细胞膜、4液泡膜、5细胞膜和液泡膜之间的细胞质构 成原生质层，相当于半透膜，图中1是细胞壁，由纤维素和 果胶组成，具有全透性，则6中充满了外界溶液，A正确； 6处的浓度大于7处的浓度，细胞发生质壁分离，6处的浓度 小于7处的浓度，细胞发生质壁分离的复原，6处的浓度等于7处的浓度，细胞吸水和失水处于动态平衡，由于无法确定图中细胞是在质壁分离还是在质壁分离的复原或者是在动态平衡中，因此无法确定6、7处的浓度，B正确；本实验采用紫色鳞片叶的外表皮为材料，是因为其液泡中的颜色与细胞质的颜色形成对比，如果把实验材料换成白洋葱，颜色较浅，为了实验现象好观察，外界溶液中应该加色素，C正确；图中7是细胞液，在细胞发生质壁分离过程中，细胞失水，其颜色逐渐加深，D错误。 4．(2023·河北高一期中)研究表明，水分子可以较快地通过水通道蛋白出入细胞且不需消耗能量，而甘油分子难以通过水通道蛋白。下列相关叙述正确的是 A．水通道蛋白通过与水结合运输水分子 B．水通道蛋白结构改变后功能不会发生改变 C．甘油跨膜运输所需的能量主要来自线粒体 D．一种物质可能有多种跨膜运输方式 √ 水分子通过通道蛋白时，不需要与通道蛋白结合，A错误；蛋白质的结构决定功能，水通道蛋白结构改变后其功能也可能发生改变，B错误；甘油跨膜运输属于自由扩散，不需消耗能量，C错误；水分子的跨膜运输方式既可以是自由扩散，又可以是协助扩散，说明一种物质可能有多种跨膜运输方式，D正确。 5．(2023·云南昆明高一期中)如图中①②③表示物质出入细胞的方式，a、b为膜上的蛋白质。下列有关叙述错误的是   A．b对转运物质的大小、形状、电荷等没有选择性 B．②③的物质运输速率分别与a、b的数量有关 C．图中①②③代表的运输方式均为被动运输 D．a与运输的物质结合后，通过自身构象的改变来转运物质 √ b为通道蛋白，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，不需要与通道蛋白结合，A错误；②③为协助扩散，物质运输速率分别与a、b的数量有关，B正确；图中①表示自由扩散、②③表示协助扩散，均为被动运输，C正确；a为载体蛋白，与运输的物质结合后，通过自身构象的改变来转运物质，D正确。 6．(2023·山东聊城高一月考)肝细胞和细菌都能以协助扩散的方式吸收葡萄糖，其中细菌协助葡萄糖运输的载体蛋白为GLUT1，肝细胞协助葡萄糖运输的载体蛋白为GLUT2，其运输的速率和葡萄糖浓度的关系如图所示。下列推测正确的是(多选) A．协助扩散可以降低细胞内外葡萄糖的浓度差 B．a点与b点相比，制约葡萄糖转运速率的因素是GLUT1的数量 C．c点与a点相比，c点葡萄糖转运速率低的原因可能是肝细胞GLUT2少 D．载体蛋白的存在能显著提高细胞摄取葡萄糖的速率 √ √ √ 协助扩散是将物质顺浓度梯度的运输，运 输过程中，膜两侧的浓度差缩小，所以协 助扩散可以降低细胞内外葡萄糖的浓度差， A正确；a点与b点相比，载体蛋白GLUT1 的数量一样多，制约葡萄糖转运速率的主 要因素是葡萄糖的浓度，B错误；c点与a点相比，两点葡萄糖浓度一样，因载体蛋白数量不同而运输速率不同，C正确；与无蛋白质的磷脂双分子层相比，有载体蛋白时运输速率明显加快，所以载体蛋白的存在能显著提高细胞摄取葡萄糖的速率，D正确。 返回 课　时　测　评 返回 知识点一　水进出细胞的原理 1．(2023·四川成都高一期中)下列现象中，哪项是由于细胞液浓度高于外界溶液浓度而出现的现象 A．将红细胞置于清水中出现皱缩的现象 B．对农作物施肥过多，会造成“烧苗”现象 C．连续嗑带盐的瓜子，口腔和唇黏膜有干燥的感觉 D．萎蔫的蔬菜浸泡在清水中，一段时间后会恢复到原来的状态 √ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1 15 将红细胞置于清水中，红细胞因吸水而出现膨胀的现象，A错误；对农作物施肥过多，会导致土壤溶液浓度高于细胞液浓度，引起农作物的根细胞失水而造成“烧苗”现象，B错误；连续嗑带盐的瓜子，会导致外界溶液浓度高于口腔和唇黏膜细胞的细胞液的浓度，进而引起相应的细胞失水，产生干燥的感觉，C错误；萎蔫的蔬菜浸泡在清水中，因细胞液浓度高于外界溶液(清水)浓度，导致细胞吸水，所以一段时间后会恢复到原来的状态，D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1 15 2．(2023·山东菏泽高一期中)图1表示一个渗透作用装置，半透膜袋内部装有质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液，烧杯内为清水(半透膜允许单糖通过，但二糖不能通过)。图2为某同学在观察质壁分离与复原实验中绘制的一幅模式图。下列有关叙述正确的是   A．植物细胞的根系主要通过渗透作用吸水，其液泡膜就相当于是一层半透膜 B．图1中达到平衡后移走高出的液面，一段时间后h仍大于0 C．若在图1漏斗和烧杯中加入等量的蔗糖酶，达到平衡后h仍大于0 D．图2细胞正处于质壁分离状态，此时外界溶液浓度不可能等于细胞液浓度 √ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1 15 植物细胞的根系主要通过渗透作用吸水，其原生质层(细胞膜、液泡膜以及二者之间的细胞质)就相当于是一层半透膜，A错误；半透膜袋内部装有质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液，烧杯内为清水(半透膜允许单糖通过，但二糖不能通过)，图1中达到平衡后移走高出的液面，由于膜两侧存在浓度差，仍会发生渗透作用，一段时间后h仍大于0，只是比第一次达到渗透平衡时的h小，B正确； 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1 15 若在图1漏斗和烧杯中加入等量的蔗糖酶，蔗糖水解为单糖，单糖可以通过半透膜进入烧杯，最终漏斗和烧杯中酶和单糖的量都是相同的，不存在浓度差，达到平衡后h为0，C错误；图2细胞只是显示正处于质壁分离状态，此时外界溶液浓度可能等于，也可能大于或小于细胞液浓度，D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1 15 3．(2023·浙江绍兴高一期中)将不同家兔红细胞置于同一浓度的蔗糖溶液中，水分子的跨膜运输示意图如下(箭头方向表示水分子的进出，箭头粗细表示水分子进出的多少)。下列叙述正确的是   A．一段时间后，丙细胞吸水能力增加 B．乙细胞状态时没有水分子出入细胞 C．图中甲、乙、丙细胞都正在发生渗透作用 D．若洋葱表皮细胞出现如图甲所示现象，则会发生质壁分离现象 √ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1 15 丙细胞吸水大于失水，说明该细胞处于低渗溶液中，随着吸水量增加，其吸水能力逐渐下降，甚至会吸水涨破，A错误；乙细胞进出水量相等，该细胞处于等渗溶液中，此时该细胞水分子进出平衡，B错误；渗透作用的条件是半透膜和浓度差，正在发生渗透作用的是甲细胞和丙细胞，乙细胞两侧没有浓度差，细胞吸水和失水处于动态平衡，不能发生渗透作用，C错误；若洋葱表皮细胞出现如图甲所示现象，即发生渗透失水，则该细胞会发生质壁分离现象，D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1 15 4．(2023·江苏南京高一期中)制作紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的临时装片用于观察“植物细胞的吸水和失水”探究实验，用0.3 g/mL蔗糖溶液进行引流处理后，观察细胞变化。下列有关实验操作和结果的叙述，正确的是 A．该实验的结构基础是细胞膜、液泡膜及细胞核形成的原生质层 B．细胞发生质壁分离的过程中，细胞内的紫色区域逐渐变大 C．该实验还可以说明细胞膜与细胞壁在物质透过性上存在差异 D．细胞发生质壁分离的过程中，细胞内的紫色逐渐变浅 √ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1 15 细胞膜、液泡膜和两层膜之间的细胞质形成原生质层，相当于一层半透膜，A错误；发生细胞质壁分离现象时，细胞失水，细胞内的紫色区域逐渐变小，B错误；该实验发现蔗糖溶液位于细胞壁与细胞膜之间的空隙中，说明细胞壁通透性较大，蔗糖可以透过，细胞膜具有选择透过性，蔗糖不能进入细胞，因此，该实验可以说明细胞膜与细胞壁在物质透过性上存在差异，C正确；细胞发生质壁分离的过程中，细胞失水，细胞内的紫色逐渐变深，D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1 15 5．(2023·江苏徐州高一期中)在“观察植物细胞的质壁分离和复原”实验中，对紫色洋葱鳞片叶外表皮临时装片进行了如下图所示的三次观察，有关叙述正确的是   A．载玻片上滴加清水并放上材料后可直接观察 B．在低倍镜下找不到细胞可换高倍镜继续观察 C．第二次观察时可以发现质壁分离首先发生在细胞的角隅处 D．吸水纸的作用只是吸除滴管滴加的多余液体，以免污染镜头 √ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1 15 载玻片上滴加清水并放上材料后，需要盖盖玻片后才能观察，A错误；高倍镜的视野范围比低倍镜的小，所以在低倍镜下找不到细胞不能换高倍镜继续观察，B错误；紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞质壁分离首先发生在细胞的角隅处，C正确；吸水纸的主要作用是吸引液体在盖玻片下移动，使植物细胞完全浸润在液体中，D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1 15 知识点二　自由扩散和协助扩散 6．(2023·吉林长春期末)下列关于自由扩散和协助扩散的说法中，正确的是 ①都不需要能量　②都不需要载体　③自由扩散只能顺浓度梯度，而协助扩散既可以顺浓度梯度也可以逆浓度梯度　④都是被动运输　⑤离子和一些有机分子如葡萄糖，可以通过协助扩散顺浓度梯度运输 A．①②④　 B．①③④　 C．①④⑤　 D．①② √ 自由扩散和协助扩散都是顺浓度梯度的运输，都不需要能量，①正确；自由扩散不需要载体，协助扩散需要载体，②错误；自由扩散和协助扩散都是顺浓度梯度的运输，③错误；自由扩散和协助扩散都是被动运输，④正确；离子和一些有机分子如葡萄糖，可以通过协助扩散顺浓度梯度运输，如钠离子进入神经细胞、葡萄糖进入红细胞等，⑤正确，综上所述，正确的有①④⑤，C正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1 15 7．(2023·四川成都期中)下列关于被动运输的说法，不正确的是 A．被动运输过程都不需要消耗能量 B．水分子多以自由扩散的方式进出细胞 C．甘油、乙醇、苯等脂溶性小分子进出细胞的方式是自由扩散 D．通道蛋白运输的物质不需要与通道蛋白结合 √ 被动运输是顺浓度梯度的运输，不需要消耗能量，A正确；水分子更多是借助细胞膜上的水通道蛋白以协助扩散方式进出细胞的，B错误；根据相似相溶原理，甘油、乙醇、苯等脂溶性小分子进出细胞的方式为自由扩散，C正确；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通道蛋白结合，D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1 15 8．(2023·河南高一联考)下图中a、b表示物质跨膜运输的两种方式，下列叙述错误的是  A．a表示自由扩散　 B．b表示渗透作用 C．b可能是葡萄糖的跨膜运输方式　 D．温度会影响a、b的运输速率 a只与浓度有关，且与浓度呈正相关，属于自由扩散，A正确；b随着浓度差的增加，运输速率增加，达到一定量后不再改变，说明还与转运蛋白的数量有关，属于协助扩散，B错误；葡萄糖的跨膜运输可能是协助扩散，运输方式与b相同，C正确；温度会影响分子之间的运动，进而影响a自由扩散和b协助扩散两种运输方式，D正确。 √ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1 15 9．(2023·吉林高一期中)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  A．a＞b，细胞渗透吸水 B．a＝b，渗透系统保持动态平衡 C．a＜b，细胞渗透失水 D．上述三种情况都有可能 √ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1 15 由于如图状态细胞可能处于三种状态，细胞正在质壁分离或质壁分离复原或动态平衡。若此时a细胞液浓度>b细胞外液浓度，则表明细胞吸收的水分比失去的水分多，从而表现为细胞渗透吸水，植物发生质壁分离后的复原；若此时a细胞液浓度＝b细胞外液浓度，则表明细胞吸收的水分与失去的水分相当，渗透系统处于动态平衡状态；若此时a细胞液浓度<b细胞外液浓度，则表明细胞吸收的水分比失去的水分少，从而表现为细胞渗透失水，发生质壁分离现象。根据上述分析可知，上述三种情况都有可能，A、B、C不符合题意，D符合题意。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1 15 10．(2023·山东省实验中学期中)科研人员将A、B 两种植物的成熟叶片(细胞形态正常)置于不同浓度 的蔗糖溶液中，培养相同时间后检测其重量变化， 结果如图所示。下列相关描述错误的是  A．甲浓度下，A叶片细胞的吸水能力变大 B．五种溶液的浓度从高到低依次是：丙＞戊＞甲＞丁＞乙 C．丙浓度下培养一段时间后，A植物细胞液浓度可能依然与外界溶液浓度不相等 D．如果在甲溶液中添加蔗糖酶，A植物的重量可能会先下降后上升 √ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1 15 甲浓度条件下，A植物的成熟叶片细胞重量减小，细胞失水，则A叶片细胞液浓度升高，吸水能力变大，A正确；以B植物作为研究对象，丙浓度下细胞吸水最多，则丙的浓度最小，其次是戊，甲溶液中B植物既不吸水也不失水，与细胞液浓度相等，乙浓度下失水最多，则乙的浓度最大，因此五种蔗糖溶液浓度的大小关系为丙＜戊＜甲＜丁＜乙，B错误； 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1 15 由于细胞壁的限制，植物细胞不会无限吸水，丙浓度下培养一段时间后，A植物细胞液浓度可能依然大于外界溶液浓度，C正确；蔗糖酶可将一分子蔗糖分解为两分子单糖，溶液浓度增大，在最初一段时间，A植物细胞失水增加，A植物的重量可能会先下降，而后当单糖进入细胞中后，细胞液浓度上升，细胞吸水，A植物的重量会上升，D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1 15 11．(2023·河南驻马店高一期末)植物成熟叶肉细胞的细胞液浓度可以不同。现将a、b、c三种细胞液浓度不同的某种植物成熟叶肉细胞，分别放入三个装有相同浓度蔗糖溶液的试管中，当水分交换达到平衡时观察到：①细胞a未发生变化；②细胞b体积增大；③细胞c发生了质壁分离。若在水分交换期间细胞与蔗糖溶液没有溶质的交换，下列关于这一实验的叙述，不合理的是 A．水分交换前，细胞b的细胞液浓度大于外界蔗糖溶液的浓度 B．水分交换前，细胞液浓度大小关系为细胞b>细胞a>细胞c C．水分交换平衡时，细胞b的细胞液浓度大于细胞a的细胞液浓度 D．水分交换平衡时，细胞a、细胞c的外界蔗糖溶液的浓度相等 √ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1 15 由于细胞b在水分交换达到平衡时细胞的体积增大，说明细胞吸水，则水分交换前，细胞b的细胞液浓度大于外界蔗糖溶液的浓度，A正确。水分交换前，细胞a的细胞液浓度等于外界蔗糖溶液的浓度，细胞b的细胞液浓度大于外界蔗糖溶液的浓度，细胞c的细胞液浓度小于外界蔗糖溶液的浓度，因此水分交换前，细胞液浓度大小关系为细胞b＞细胞a＞细胞c，B正确。由题意可知，水分交换达到平衡时，细胞a未发生变化，说明其细胞液浓度与外界蔗糖溶液浓度相等；水分交换达到平衡时，细胞b体积增大，此时外界溶液浓度因为失水而变大，因此此时细胞b的细胞液浓度大于细胞a的细胞液浓度，C正确。水分交换达到平衡时，细胞a未发生变化，说明其细胞液浓度与外界蔗糖溶液浓度相等；细胞c发生了质壁分离说明蔗糖溶液中水分增加，因而浓度下降，因此细胞c所处的外界蔗糖溶液浓度小于细胞a所处的外界蔗糖溶液浓度，D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1 15 12．(2023·山东济南高一期中)将若 干生理状况相同、长度为4 cm的鲜 萝卜条均分为四组，分别置于清水、 浓度相同的尿素溶液、KNO3溶液 和蔗糖溶液中，测量每组萝卜条的 平均长度，结果如图。下列叙述不 正确的是(多选) A．40 min时，4组萝卜细胞都会出现质壁分离现象 B．KNO3溶液中的萝卜细胞在20～40 min期间吸水能力逐渐减弱 C．20 min后，K＋、NO 开始进入萝卜细胞 D．15 min后尿素溶液中的萝卜条长度变化的原因是尿素以主动运输的方式进入细胞 √ √ √ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1 15 由图可知，40 min时，只有蔗糖溶液组萝卜条长度失水变短，发生质壁分离现象，A错误；由图可知，KNO3溶液中的萝卜细胞在0～20 min期间发生质壁分离，20～40 min期间发生质壁分离复原，吸水能力逐渐减弱，B正确；20 min前，K＋、NO 已经进入萝卜细胞，20 min细胞开始吸水，C错误；尿素的运输方式是自由扩散，D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1 15 13．将某植物细胞用一定浓度的某外界溶液处理，下图表示实验过程中原生质体的相对体积与细胞吸水能力之间的关系。下列相关叙述正确的是(多选) A．甲→乙段细胞失水皱缩 B．乙→丙段细胞液浓度减小 C．该细胞可以是洋葱鳞片叶内表皮细胞 D．该外界溶液可能是蔗糖溶液 √ 甲→乙段细胞吸水逐渐发生质壁分离复原，A错误；乙→丙段细胞液浓度减小，B正确；洋葱鳞片叶内表皮细胞含有大液泡，该细胞可以是洋葱鳞片叶内表皮细胞，C正确；图中没有加清水也复原，说明该外界溶液不应该是蔗糖溶液，D错误。 √ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1 15 14．(15分)(2023·江西上饶高一期中)以紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞为材料进行相关实验，在显微镜下观察到图甲所示情况。请回答下列问题： 渗透系统需要有半透膜，膜两侧有浓度差，植物细胞中原生质层相当于一层半透膜。 (1)该细胞作为一个渗透系统是由于它的________相当于一层半透膜。 原生质层 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 (2)如果该细胞是放入含有少量蓝墨水的0.3 g/mL蔗糖溶液中所观察到的结果，则图中①、②处的颜色分别为蓝色、________。 图中①处是外界溶液(含有少量蓝墨水的蔗糖溶液)，表现为蓝色，②处是液泡，表现为紫色。 紫色　 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 (3)此时细胞液的浓度与外界溶液的浓度大小关系是________。 A．细胞液＞外界溶液　 B．细胞液＜外界溶液　 C．细胞液＝外界溶液　 D．都有可能 图甲中的细胞可能处于质壁分离状态、也可能处于质壁分离复原状态，也可能处于平衡状态，所以此时细胞液浓度与外界溶液浓度的关系有大于、等于或小于三种可能。 √ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 (4)植物细胞能够发生质壁分离的内因是______________________________ ___________________________________，将发生了质壁分离的细胞置于清水中，如果不能复原，则说明____________________________________ _______。 植物细胞能够发生质壁分离的外因：外界溶液浓度＞细胞液浓度；内因：原生质层相当于一层半透膜，细胞壁的伸缩性小于原生质层。将发生了质壁分离的细胞置于清水中，如果不能复原，则说明细胞已经死亡。 原生质层相当于一层半透膜，原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性　 外界溶液浓度过大，细胞失水较多，细 胞死亡 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 (5)若将该细胞分别放置在M、N两种溶液中，对细胞的失水量进行测量和统计，得到图乙所示结果。M溶液的浓度______(填“大于”、“等于”或“小于”)N溶液的浓度。在N溶液中，该细胞所发生的现象是________ _______________________________。 据图乙所示结果可知，M溶液中细胞失水快，所以M溶液的浓度大于N溶液的浓度；该细胞在N溶液中先失水后吸水，故该细胞所发生的现象是先发生质壁分离，后发生质壁分离的复原。 大于　 先发生质 壁分离，而后进行质壁分离的复原 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 15．(15分)(2023·湖南永州高一期中)研究发现，水分子存在两种跨膜运输机制：一种是自由扩散，另一种是通过水通道蛋白的协助扩散。某兴趣小组为探究肾小管上皮细胞的吸水方式，进行了如下实验。 步骤 相关操作 ① 实验分组：甲组：肾小管上皮细胞＋生理盐水配制的HgCl2溶液 乙组：肾小管上皮细胞＋X ② 将甲、乙两组制成装片，在盖玻片一侧滴清水，另一侧用吸水纸吸引，重复多次，显微镜观察 ③ 统计一段时间内的细胞破裂数目 (注：Hg2＋能显著抑制水通道蛋白的活性。) 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 (1)人的肾小管上皮细胞吸水或失水取决于细胞内外溶液的________。当外界溶液的浓度________(填“高于”或“低于”)细胞内溶液的浓度时，细胞会吸水膨胀甚至破裂。 人的肾小管上皮细胞吸水或失水取决于细胞内外溶液的浓度差。当外界溶液的浓度低于细胞内溶液的浓度时，细胞会吸水膨胀甚至破裂。 浓度差 低于 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 (2)自由扩散与协助扩散的共同点有__________________________________ ______________________________(答出其中一点)。 步骤①中“X”应为________________。 自由扩散和协助扩散的相同点有：都不需要能量，都是由高浓度向低浓度扩散，其中自由扩散不需要载体参与，协助扩散需要载体参与。由题意可知，HgCl2溶液中Hg2＋能显著抑制水通道蛋白的活性，所以甲组中水通过水通道蛋白的协助扩散被抑制，因此乙组不能抑制水通道蛋白的活性，所以乙组中X是等量的生理盐水。 都是顺浓度梯度进行跨膜运输(或不需 要消耗细胞化学反应产生的能量) 等量的生理盐水 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 (3)实验结果及结论分析： 若甲组和乙组破裂的细胞数目基本相同，说明水进入肾小管上皮细胞的主要方式是________；若_______________________________，说明水进入肾小管上皮细胞的主要方式是____________。 因为甲组中，Hg2＋能显著抑制水通道蛋白的活性，若甲组和乙组破裂的细胞数目基本相同，说明水跨膜不需要通道蛋白，进而可知水进入肾小管上皮细胞的主要方式是自由扩散；若甲组破裂的细胞数目少于乙组，说明水跨膜需要通道蛋白，进而水进入肾小管上皮细胞的主要方式是协助扩散。 自由扩散　 甲组破裂的细胞数目明显少于乙组 协助扩散 返回 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 谢 谢 观 看 ！ 第 4 章 细 胞 的 物 质 输 入 和 输 出 $$