第4章 第1节 被动运输（教用Word）-【金榜题名】2025-2026学年高一生物必修第一册同步学案（人教版2019）

第4章　细胞的物质输入和输出 第1节　被动运输 课标要求 素养要求 1.通过模拟实验，观察渗透现象；分析动物细胞的渗透作用。 2.进行关于植物细胞吸水和失水的实验设计和操作，分析植物细胞的吸水和失水。 3.举例说明被动运输的两种方式及特点。 1.生命观念：感悟正常的物质进出对细胞代谢的重要意义，认同生物体的结构和功能相适应的特点。 2.科学探究：通过对探究植物细胞的吸水和失水实验的设计和操作，进一步掌握探究类实验的设计思路，提升实验操作能力。 一、水进出细胞的原理 1．渗透作用 (1)渗透作用发生的原理 ①原理：以半透膜为界面，单位体积清水中的水分子数多于蔗糖溶液中的水分子数，所以在单位时间内由清水进入蔗糖溶液的水分子数多于由蔗糖溶液进入清水的水分子数。因此，一段时间后，漏斗管内的液面会升高。 ②渗透的方向：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。 (2) (3)概念：是指水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散。 2．水分子进出动物细胞 半透膜 浓度差 细胞形态 细胞膜相当于一层半透膜 外界溶 液浓度 ＞ 细胞质 的浓度 失水皱缩 ＜ 吸水膨胀 ＝ 不变 3.植物细胞的渗透系统 【归纳总结】 　(1)渗透系统中水分子透过半透膜的移动是双向的，最终结果是由低浓度溶液流向高浓度溶液的水分子数较多。 (2)组成渗透系统的两种溶液，浓度差越大，最终形成的液面高度差越显著。 (3)相同质量浓度的两种溶液组成的渗透系统，水分子向溶质分子相对较小的溶液中流动较多。 (4) 活细胞内的生物膜只允许水分子自由透过，其所选择的离子及一些小分子物质也可以通过，而其他的离子、小分子和大分子物质均不能透过，是严格的半透膜。 【正误判断】 　(1)达到渗透平衡时，半透膜两侧的水分子进行的是双向运动(　　) (2)动物细胞和植物细胞放在蒸馏水中会吸水涨破(　　) (3)植物细胞壁是全透性的，其作用是保护和支持细胞(　　) (4)原生质层由细胞壁、细胞膜、液泡膜及所有细胞质组成(　　) 答案：(1)√　(2)×　(3)√　(4)× 【深化探究】 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？ 答：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 答案：漏斗管内液面不会升高，因为半透膜两侧溶液没有浓度差。 2．渗透实验中，液面高度差H会不会一直升高，为什么？ 答：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 答案：不会。漏斗管中的液面升高时，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(以半透膜为界，二者的方向相反，静水压向外、渗透压向内)，单位时间内透过半透膜进出长颈漏斗的水分子数相等。因此，液面高度差H不会一直升高。 【拓展提升】　渗透原理在生产、生活中的应用 (1)医用生理盐水的质量浓度为0.9%，与人体细胞生存的液体环境的浓度基本相等，可以维持细胞的正常形态。 (2)盐碱地中植物更易缺水或不易存活；一次施肥过多，会造成“烧苗”现象。这些都是因为土壤溶液浓度过高，根细胞不易吸水，甚至失水造成的。 (3)糖渍、盐渍食品(如盐渍新鲜鱼、肉)不易变质的原因是在食品的表面和内部形成了高浓度的糖、盐溶液，使微生物(如细菌)不能生存、繁殖。 二、探究植物细胞的吸水和失水 1．实验原理 (1)植物细胞的原生质层相当于一层半透膜，细胞壁与原生质层均具有一定的伸缩性，但原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性。 (2)外界溶液浓度>细胞液浓度→细胞失水，原生质层收缩程度比细胞壁大→发生质壁分离。 (3)外界溶液浓度<细胞液浓度→细胞吸水→已发生质壁分离的细胞发生质壁分离复原现象。 2．实验步骤 3．实验结论 (1)成熟植物细胞能与外界溶液进行渗透作用，当细胞外溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞失水，发生质壁分离。 (2)当细胞外溶液浓度小于发生质壁分离的细胞的细胞液浓度时，细胞吸水，发生质壁分离的复原。 4．注意事项 (1)实验成功的关键之一是实验材料的选择。要选取成熟的、液泡带有一定颜色的植物组织进行实验，便于观察实验现象。 (2)滴加蔗糖溶液或清水时，应在载物台上操作，通过前后对比观察某个细胞的吸水和失水情况。 (3)选用的蔗糖溶液浓度要适宜。过低，不足以引起质壁分离或质壁分离所需时间过长；过高，可能造成植物细胞失水过多、过快而死亡，不能发生质壁分离复原现象。 【正误判断】 　(1)植物细胞都能发生质壁分离现象(　　) (2)动物细胞不能发生质壁分离现象(　　) (3)质壁分离的过程中，细胞的失水速率逐渐加快(　　) (4)用0.5 g/mL的蔗糖溶液与用0.3 g/mL的蔗糖溶液进行实验，实验现象可能不同(　　) (5)用适宜浓度的蔗糖溶液与用适宜浓度的KNO3溶液处理成熟植物细胞，实验现象相同(　　) 答案：(1)×　(2)√　(3)×　(4)√　(5)× 【深化探究】 1．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？ 答：________________________________________________________________________ 答案：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。 2．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何物质？ 答：________________________________________________________________________ 答案：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。 【归纳总结】　判断细胞能否发生质壁分离及复原的方法 (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不发生质壁分离。②生活状态下，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：①在适宜浓度、溶质不能被吸收的溶液中发生质壁分离。②在适宜浓度、溶质可被吸收的溶液中先发生质壁分离，后发生质壁分离自动复原。③在高浓度溶液中可发生质壁分离，但因细胞失水过多而死亡，不会发生质壁分离复原。 三、被动运输 (一)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 自由扩散和协助扩散。 (二)根据教材和下图，回答相关问题 1．自由扩散(也叫简单扩散) (1)图A表示的方式是自由扩散，是指物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式。 (2)方向：从高浓度一侧到低浓度一侧。 (3)条件：不需要载体，也不需要消耗能量。 (4)举例：氧气、二氧化碳、水、甘油、乙醇、氮气、苯等进出细胞。 2．协助扩散(也叫易化扩散) (1)图B表示的方式是协助扩散，是指物质借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式。 (2)方向：从高浓度一侧到低浓度一侧。 (3)条件：需要转运蛋白的协助。 转运蛋白的种类：转运蛋白可以分为载体蛋白和通道蛋白两种类型。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；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。 (4)举例：葡萄糖进入人体红细胞，水分子通过水通道蛋白以协助扩散方式进出细胞。 【正误判断】 　(1)自由扩散和协助扩散都是被动运输，分子从高浓度一侧通过细胞膜进入低浓度一侧(　　) (2)水分子和气体分子进出细胞的方式是自由扩散，脂肪酸进出细胞的方式是协助扩散(　　) (3)自由扩散和协助扩散都不需要转运蛋白和能量(　　) (4)随物质浓度的增大，协助扩散的速率与膜两侧的浓度差成正比(　　) 答案：(1)√　(2)×　(3)×　(4)× 【深化探究】 　下图为不同的物质进出细胞的几种方式，请据图思考如下问题： 1．说出图2～3所对应的物质跨膜运输的方式及判断的理由？ 答：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 答案：图2是自由扩散，理由是物质由高浓度向低浓度运输，不需要载体也不需要消耗能量；图3是协助扩散，理由是由高浓度向低浓度运输，不需要消耗能量但需要载体的协助。 2．人的成熟红细胞吸收葡萄糖对应于图中的哪种运输方式？ 答：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 答案：人的成熟红细胞吸收葡萄糖对应于图3所示的运输方式。 3．图中所示的几种运输方式中，仅受物质浓度差影响的是哪几种？ 答：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 答案：仅受物质浓度差影响的是图1和图2所示的运输方式。 【学习小结】 1．图1为光学显微镜下观察到的某植物细胞质壁分离的实验结果图，图2为质壁分离及其复原实验流程图，下列说法正确的是(　　) A．图1细胞若继续发生质壁分离，则该细胞的吸水能力增强 B．图1所示结果只能在图2中C处观察到 C．图1若视野比较暗，则只能通过调节反光镜使视野变亮 D．图2实验没有设置对照 A　图1细胞若继续发生质壁分离，细胞失水，则该细胞的吸水能力不断增强，A正确；图1所示结果可能处于质壁分离过程中或者平衡状态，也可能处于质壁分离复原过程中，因此可能在C处或E处观察到，B错误；图1若视野比较暗，可以通过调节反光镜或者光圈使视野变亮，C错误；图2实验前后形成自身对照，D错误。 2．在物质跨膜运输的方式中，自由扩散与协助扩散的相似之处是(　　) A．低浓度→高浓度，不需要转运蛋白协助 B．高浓度→低浓度，需要转运蛋白协助 C．低浓度→高浓度，消耗能量 D．高浓度→低浓度，不消耗能量 答案：D 3．某科研小组设计如图所示的渗透装置，其中半透膜不能透过蔗糖，漏斗内溶液(S1)和漏斗外溶液(S2)为两种不同浓度的蔗糖溶液，液面不动(渗透平衡)时液面差为Δh。下列说法正确的是(　　) A．渗透平衡后S1和S2浓度的大小关系为S1＝S2 B．渗透平衡后无水分子通过半透膜 C．漏斗中溶液液面上升速率逐渐加快 D．向漏斗内加适量清水最终Δh将变小 D　漏斗内溶液(S1)和漏斗外溶液(S2)为两种不同浓度的蔗糖溶液，渗透平衡时液面差为Δh，此时S1和S2浓度的大小关系为S1＞S2，A错误；渗透平衡后水分子依然进出半透膜，只不过进出半透膜的水分子的量相等，B错误；S1溶液浓度大于S2，所以漏斗中溶液液面上升，但随着液面高度差的增大，液面上升速率逐渐下降，C错误；向漏斗内加适量清水，S1的浓度会变得更小，则两种蔗糖溶液的浓度差变小，达到渗透平衡后Δh将变小，D正确。 4．研究发现，水分子进入植物细胞的两种方式如图所示，下列相关叙述中错误的是(　　) A．水分子不需要水通道蛋白协助的跨膜运输方式为自由扩散 B．水分子通过水通道蛋白进入细胞是顺浓度梯度进行的 C．土壤溶液浓度过高时植物只通过水通道蛋白失水 D．根毛细胞吸水能力与其细胞液中水相对含量有关 C　土壤溶液浓度过高时，植物不一定只通过水通道蛋白失水，C错误。 5．下列关于自由扩散和协助扩散的说法，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 A．①②④　　　　　　 B．①③④ C．①④ D．①② C　自由扩散和协助扩散都不需要能量，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只能顺浓度梯度进行，③错误；自由扩散和协助扩散都是被动运输，动力是浓度差，④正确。 6．下列关于通道蛋白的叙述，错误的是(　　) A．通道蛋白是一类镶嵌在细胞膜磷脂双分子层表面的蛋白质 B．通道蛋白包括两大类：水通道蛋白和离子通道蛋白 C．肾小球的滤过作用和肾小管的重吸收作用都与水通道的结构和功能有直接关系 D．离子通道由蛋白质复合物构成，一种离子通道只允许一种离子通过 A　通道蛋白是一类贯穿细胞膜磷脂双分子层的蛋白质，包括水通道蛋白和离子通道蛋白两大类，A错误，B正确；肾小球的滤过作用和肾小管的重吸收作用都是通过水通道蛋白的协助扩散，C正确；通道蛋白具有专一性，一种离子通道一般只允许一种离子通过，D正确。 7．某校研究性学习小组利用如下实验材料做相关实验，请分析回答下列问题： (1)用上述材料进行质壁分离实验，应选择的最佳实验材料是________(填序号)。 (2)在观察质壁分离实验中，将同一材料平均分为三份，分别放在A、B、C三种不同浓度的蔗糖溶液中，实验结果分别如下图1、2、3所示(图中只分别表示出一个细胞)，这三种蔗糖溶液的浓度由大到小依次是__________＞________＞________。(用字母表示) (3)将图3所示细胞放入________中，细胞能由图3恢复成图1所示的状态，此过程称为________。 解析：(1)紫色洋葱鳞片叶的外表皮细胞具有紫色大液泡，便于观察，且材料易取，是进行质壁分离实验的最佳材料。(2)当蔗糖溶液浓度高于细胞液浓度时，细胞渗透失水，会发生质壁分离，而且蔗糖溶液浓度越高，细胞失水越多，质壁分离越明显；当蔗糖溶液浓度小于细胞液浓度时，细胞吸水膨胀；当蔗糖溶液浓度等于细胞液浓度时，细胞形态不变。据图可知，蔗糖溶液浓度的大小关系是C>B>A。(3)将发生质壁分离的活细胞放入清水中后，细胞会发生渗透吸水，最终完成质壁分离复原。 答案：(1)①　(2)C　B　A　(3)清水　质壁分离复原 学科网（北京）股份有限公司 $$