第4章 第1节 被动运输-【创新教程】2025-2026学年高中生物必修1五维课堂同步Word教案（人教版2019）

第1节　 被动运输 课标内容要求 核心素养对接 1.阐明细胞膜的选择透过性 2．举例说出细胞吸水、失水的原理 3．实验：观察植物细胞的质壁分离和复原 生命观念：细胞的结构决定细胞通过渗透作用吸水或失水 科学探究：探究植物细胞的吸水与失水 一、渗透作用 1．概念：是指　水　分子(或其他溶剂分子)通过　半透膜　的扩散。 2．渗透作用发生的条件 3．渗透作用的方向 水分子从水的相对含量　高　的一侧向相对含量　低　的一侧渗透。 二、细胞的吸水和失水 1．动物细胞的吸水和失水 (1)原理 ①动物细胞的　细胞膜　相当于一层半透膜；当外界溶液与细胞质存在浓度差时，细胞会发生吸水或失水。 ②水是通过　渗透作用　进出动物细胞的。 (2)连线外界溶液溶质浓度与细胞质浓度不同时细胞的形态变化 2．植物细胞的吸水和失水 (1)原生质层：细胞膜、　液泡　膜以及两层膜之间的　细胞质　，称为　原生质层　。原生质层具有选择透过性，相当于一层　半透膜　。 (2)浓度差：细胞内的液体环境主要是指液泡内部的　细胞液　，当它和外界溶液有浓度差时，细胞发生吸水或失水。 (3)植物细胞也是通过　渗透作用　吸水和失水的。 三、探究植物细胞的吸水和失水 1．实验原理 (1)成熟的植物细胞的原生质层相当于　一层半透膜　。 (2)原生质层的内侧　细胞液　与外界溶液可形成浓度差。 2．实验材料：紫色洋葱鳞片叶。 3．实验试剂：质量浓度为　0.3 g/mL　的蔗糖溶液，清水。 4．实验流程 5．实验结论 (1)当细胞液浓度　小于　外界溶液浓度时，细胞失水，原生质层和细胞壁分离，发生　质壁分离　。 (2)发生质壁分离的细胞，当细胞液浓度　大于　外界溶液浓度时，细胞吸水，发生　质壁分离复原　。 四、被动运输 1．概念：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，这种物质跨膜运输方式称为被动运输。 2.类型 3．影响因素 (1)被动运输的速率直接受膜内外物质　浓度梯度　大小的影响。 (2)协助扩散的速率还与　转运蛋白　的数量有关。 [基础诊断] (1)植物细胞的原生质层由细胞膜和液泡膜组成( × ) (2)将动物细胞放入一定浓度的外界溶液中，不能发生渗透作用( × ) (3)植物细胞的原生质层包括细胞膜、细胞质和细胞核( × ) (4))协助扩散的速率与膜两侧的浓度差有关( √ ) (5)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( × ) (6)甘油是极性分子，所以不能以自由扩散的方式通过细胞膜( × ) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　 渗透作用与细胞吸水失水的原理 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 分析上图可知：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衡使半透膜两侧水分子的交换速率相同时，液面不再升高。 3．动植物细胞都是渗透系统 ◆[互动探究] 1．如果渗透实验中，烧杯内不是清水，而是同浓度的蔗糖溶液，漏斗管内液面还会升高吗？ 提示：不会。烧杯内溶液浓度和漏斗内的相同，半透膜两侧的溶液没有浓度差。 2．根据细胞吸水和失水的原理，解释为什么静脉注射时用0.9%的NaCl溶液？ 提示：因为人体血浆的渗透压和0.9%的NaCl溶液相当。用这种浓度的注射液不会改变细胞的形态。 ◆[对点训练] 1．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MA＞MB、Ma＝Mb＞MA，则达到平衡后(　　) A．h1＞h2，Ma＞Mb B．h1＞h2，Ma＜Mb C．h1＜h2，Ma＜Mb D．h1＜h2，Ma＞Mb 解析：D　[由于MA＞MB、Ma＝Mb＞MA，所以两个漏斗中的液面都会上升，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。] 2．将某种植物的成熟细胞放入一定浓度的物质A溶液中，发现其原生质体(即植物细胞中细胞壁以内的部分)的体积变化趋势如图所示。下列叙述正确的是(　　) A．0～4 h内物质A没有通过细胞膜进入细胞内 B．0～1 h内液泡中水没有通过细胞膜排出细胞外 C．2～3 h内物质A溶液的浓度小于细胞液的浓度 D．0～1 h内细胞体积与原生质体体积的变化量相等 解析：C　[由图可知，0～4 h该细胞中原生质体的相对体积先减小后增大，这说明该细胞先发生质壁分离后又发生质壁分离的自动复原，由此可推知物质A可通过细胞膜进入细胞，A错误；由题图知，0～1 h内发生质壁分离，说明该时段细胞失水，B错误；由图知，2～3 h内原生质体的相对体积逐渐增大，这说明细胞吸水(发生质壁分离的自动复原)，由此可推知该时间段内物质A溶液的浓度小于细胞液的浓度，C正确；由图知，0～1 h内原生质体的体积不断缩小，由于原生质体的伸缩性要远大于细胞壁，因此该时间段内细胞体积与原生质体体积的变化量不相等，D错误。] 关于渗透现象的两点提醒 (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的差异所导致的液面变化。 (2)当液面高度不再变化时，水分子仍进出半透膜，但进出达到平衡。 探究植物细胞的吸水和失水 1．质壁分离的条件 (1)从细胞角度分析 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)不发生质壁分离及复原现象。 ②具有中央大液泡的成熟植物细胞可发生质壁分离及复原现象。 (2)从溶液角度分析 ①在一定浓度的溶液(溶质不能透过膜)中只发生质壁分离现象，不能发生自动复原现象(只有用清水或低渗溶液处理，方可复原)。 ②在一定浓度的溶液(溶质可透过膜)中发生质壁分离后可自动复原，如甘油、尿素、乙二醇、KNO3溶液等。 ③在高浓度溶液中质壁分离现象明显，但溶液浓度过高时不能发生质壁分离复原，因为溶液浓度过高，细胞会因过度失水而死亡。 ④盐酸、酒精、醋酸等溶液能杀死细胞，不适于做质壁分离实验的溶液。 2．质壁分离及复原的应用 (1)判断细胞的死活 待测细胞 ＋蔗糖溶液 (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(时间越短，细胞液浓度越小)。 ◆[互动探究] 1．在质壁分离过程中，细胞液的浓度和细胞的吸水能力有什么变化？ 提示：质壁分离过程中，随着质壁分离程度增大，植物细胞吸水能力增强。 2．请用所学知识解释“肥大烧苗”的生物学原理。 提示：一次施肥过多(即“肥大”)，会使土壤溶液的浓度增大，植物细胞吸水困难甚至失水，造成植物萎蔫(即“烧苗”)。 ◆[对点训练] 1．下图为某同学利用紫色洋葱鳞片叶作为实验材料，观察植物细胞质壁分离与复原的基本操作步骤。下列相关叙述错误的是(　　) A．第二次观察(d)和第一次观察(b)形成对照，第三次观察(f)和第二次观察(d)形成对照 B．该实验用显微镜主要观察原生质层和细胞壁的位置关系、液泡的颜色和大小等 C．如果将蔗糖溶液换成浓度适宜的KNO3溶液，则可以省略e过程 D．增大蔗糖溶液的浓度，实验效果会更明显且不影响细胞的活性 解析：D　[题图中共有三次显微镜观察，观察的指标主要是原生质层和细胞壁的位置关系以及液泡的大小和颜色；第二次观察与第一次观察形成对照，第三次观察与第二次观察形成对照；如果将蔗糖溶液换成浓度适宜的KNO3溶液，由于在细胞失水的同时，不断以主动运输的方式获得K＋和NO，导致细胞液浓度升高，当其大于外界溶液浓度时，细胞开始吸水，从而出现质壁分离自动复原的现象；如果蔗糖溶液的浓度过高，会导致细胞过度失水而死亡。] 2．撕取洋葱外表皮分别放置在一定浓度的蔗糖和硝酸钾溶液中，细胞失水量的变化情况如图所示。下列叙述正确的是(　　) A．曲线甲表示硝酸钾溶液组细胞的液泡体积的变化 B．a点时，曲线乙中水分子进出细胞达到动态平衡状态 C．b点时，曲线乙中的细胞液渗透压与实验初始时相等 D．两条曲线变化趋势的差异是因甲、乙溶液浓度不同导致 解析：B　[由曲线分析可知，曲线乙表示硝酸钾溶液组细胞的液泡体积的变化，A错误；a点是个拐点，a点之前细胞失水，a点之后细胞又吸水，所以a点表示曲线乙中水分子进出细胞达到动态平衡状态，B正确；b点时由于钾离子和硝酸根离子大量进入细胞，细胞液渗透压应大于实验初始时渗透压，C错误；两条曲线变化趋势的差异是细胞能主动吸收钾离子和硝酸根离子，而不能吸收蔗糖分子，D错误。] 有关“质壁分离”的两点提醒 (1)并非所有细胞都可发生质壁分离，具有中央大液泡的成熟植物细胞可发生质壁分离及复原现象。 (2)并非所有溶液都使植物细胞发生质壁分离及复原，①一定浓度的溶质在不能透膜溶液中只发生质壁分离现象。②一定浓度的溶质在可透膜的溶液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，但不会发生质壁分离复原现象。 被动运输 1．被动运输两种方式的比较 项目 自由扩散(也叫简单扩散) 协助扩散(也叫易化扩散) 物质运 输方向 高浓度一侧→低浓度一侧 高浓度一侧→低浓度一侧 特点 是否耗能 否 否 是否需转 运蛋白 否 是 实例 O2、CO2、甘油、乙醇、苯等 葡萄糖进入红细胞、水分子借助水通道蛋白进出细胞 2.表示影响被动运输的因素 (1)图A表示的运输方式是自由扩散，转运速率主要取决于膜两侧物质的浓度差。 (2)图B表示的运输方式可能是协助扩散，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，运输速率不能再上升。 ◆[互动探究] 1．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都不需要消耗ATP，运输动力来自物质自身的浓度差。 2．转运蛋白和通道蛋白有什么区别？ 提示：转运蛋白只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通道，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，不需要与通道蛋白相结合。 ◆[对点训练] 1．下列关于O2进出红细胞的叙述，错误的是(　　) A．跨膜运输方式属于自由扩散 B．运输的方向取决于红细胞内外O2浓度的大小 C．运输的速率取决于红细胞内外O2浓度差的大小 D．运输的总量取决于红细胞内能量的多少 解析：D　[O2进出红细胞的方式为自由扩散，从高浓度的一侧扩散到低浓度的一侧，运输速率取决于红细胞内外浓度差的大小。运输的总量与红细胞内的能量无关。] 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 解析：C　[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；肌肉细胞吸收水的方式是自由扩散和协助扩散，对应①②③④。] 转运蛋白的特性 (1)专一性：一种转运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：细胞膜上的转运蛋白数量有限，在运输过程中当所有转运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。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1．下列现象中属于渗透作用的是(　　) A．水通过红细胞膜 B．蔗糖分子通过原生质层 C．水分子通过细胞壁渗出细胞 D．蔗糖溶液通过细胞壁 解析：A　[渗透作用指的是水分子或其他溶剂分子透过半透膜，从低浓度溶液一侧向高浓度溶液一侧扩散的现象。] 2．胆固醇、小分子脂肪酸、维生素D等物质可以以自由扩散的方式优先通过细胞膜，这是因为(　　) A．细胞膜具有一定的流动性 B．细胞膜是选择透过性膜 C．细胞膜的结构以磷脂双分子层为基本支架 D．细胞膜上镶嵌有各种形态的蛋白质分子 解析：C　[胆固醇、小分子脂肪酸、维生素D属于脂质小分子，一般能溶于磷脂双分子层中，以自由扩散方式穿过细胞膜。] 3．某同学为探究膜的通透性而设计了如图所示的渗透装置，开始时烧杯内的液面和长颈漏斗内的液面相平。在长颈漏斗内液面上升的过程中(　　) A．液面上升的速率先加快后减慢最终维持稳定 B．水分子通过半透膜从蔗糖溶液向清水扩散的速率逐渐减慢 C．当半透膜两侧液体浓度相等时，水分子不再通过半透膜扩散 D．当半透膜两侧水分子进出速率相等时，长颈漏斗内液面最高 解析：D　[实验开始时，由于单位体积清水中水分子数量多于蔗糖溶液，因此，水分子通过半透膜扩散进入蔗糖溶液的速率大于由蔗糖溶液扩散进入清水中的速率；随着水分子进入漏斗内量的增多，蔗糖溶液浓度下降，同时由于漏斗液面升高与烧杯中液体形成的压力差增加，水分子扩散进入漏斗内的速率下降，而反方向水分子扩散速率升高，当水分子在半透膜两侧进出速率相等时，漏斗内液面达到最高并停止上升，即最终液面上升的速率变为0。] 4．实验表明，K＋不能通过磷脂双分子层的人工膜，但如果在人工膜中加入少量缬氨霉素(含12个氨基酸的脂溶性抗菌素)时，则K＋能通过膜从高浓度处向低浓度处扩散，则它通过人工膜的方式是(　　) A．自由扩散　　　　 B．协助扩散 C．主动运输 D．渗透作用 解析：B　[由题意可知，K＋通过人工膜的运输需要缬氨霉素，所以不是自由扩散；K＋从高浓度处向低浓度处扩散，且缬氨霉素不能提供能量，所以也不是主动运输。综合分析，K＋通过人工膜的方式是协助扩散。] 5．某一洋葱鳞片叶放在某一浓度的蔗糖溶液中，制成装片，放在显微镜下观察，有3种状态的细胞，如图所示。请据图回答： (1)图B细胞处于何种生理状态？　____________　。 (2)这3个细胞在未发生上述情况之前吸水能力的大小关系是　____________　。 (3)图中标号①中的物质是　____________　。 (4)假设将洋葱鳞片叶表皮细胞制成装片并使之处于高渗溶液中而发生质壁分离，用显微镜观察一个细胞的质壁分离发生过程，发现该细胞形态的变化顺序是　____________　(用图中字母表示)。 (5)若上述3幅图是同一细胞在不同浓度的外界溶液中发生的现象，则这3种溶液浓度的大小关系是　____________　。 解析：(1)(2)由于A、B、C处于同一浓度的蔗糖溶液中，根据图示可以看出B、C均处于质壁分离状态，A可能吸水，也可能既不吸水也不失水，因此这3个细胞在未发生上述情况之前细胞液浓度大小关系是A>B>C，细胞吸水能力大小的关系是A>B>C。(3)由于细胞壁是全透性的，因此在①中的液体为蔗糖溶液。(4)植物细胞质壁分离过程的变化顺序是A→B→C。(5)由于细胞的质壁分离程度与外界溶液浓度呈正相关，因此可根据质壁分离程度的差异确定外界溶液浓度的大小为C>B>A。 答案：(1)质壁分离　(2)A>B>C　(3)蔗糖溶液 (4)A→B→C　(5)C>B>A 学科网（北京）股份有限公司 $$