第4章 第1节 第2课时 自由扩散和协助扩散-【成才之路•学案】2025-2026学年高中生物必修1 分子与细胞同步新课程学习指导(人教版)

082 (1)由图甲漏斗液面上升可知，实验初始时c两侧 溶液浓度大小是a b。由图乙可知 漏斗中溶液吸水速率会 ,最终液面 不再上升，当液面不再上升时，c两侧溶液浓度 时间 大小是a bo 乙 (2)图丙中相当于图甲中c结构的是 (填 ① 序号)，结构②中充满的液体是 0 (3)把一个已经发生质壁分离的细胞浸入清水当 ④ 中，发现细胞中液泡体积增大，说明细胞在渗 透吸水，细胞能否无限吸水？ 。原 因是 课时小结 实例：红细胞 动物细胞 细胞膜 半透膜 渗透装置 渗透作用 细胞质 渗透作用 原理 原生质层 浓度差 植物钿胞 细胞液 实例：洋葱细胞 夯基提能作业 请同学们认真完成练案[13] 第2课时 自由扩散和协助扩散 课标要求 核心素养 1.闸明被动运输的原理和 1.生命观念：通过被动运输的原理和特点，形成结构与功能观。 特点。 2.科学思维：用建构模型、比较与归纳的方法理解自由扩散和协助扩散的 2.说出转运蛋白的种类和 机理。 作用。 3.社会责任：关注被动运输方面的科学进展，解决生活生产中的实际问题。 必备知识自主梳理 1.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。 2.被动运输的类型 扩散：物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式，如：氧、二氧化碳、甘油、乙醇、苯等。 扩散：借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式，如：水分子、葡萄糖、氨基酸等。 3.转运蛋白：分为 和 两种类型。 名称 载体蛋白 通道蛋白 ofe e 图示 巡子分w 还 0oob● 083 与自身通道的直径和形状相适配、大小和电 转运对象 与自身 部位相适应的分子或离子 荷相适宜的分子或离子 特点 每次转运时都会发生自身 的改变 转运分子不需要与通道蛋白 4.影响被动运输的因素 (1)膜内外 梯度的大小。 (2)某些物质的运输速率还与 的数量有关。 (3) 变化会影响物质运输速率。 】自我检测 (1)甘油出入细胞取决于细胞内外的浓度差和转运蛋白的数量。 (2)乙醇和甘油穿过细胞膜时，不消耗能量。 ( (3)通过被动运输进入细胞的物质可能是有害物质。 ( (4)水分子借助细胞膜上水通道蛋白进出细胞需要消耗能量。 ( ) (5)温度变化会影响分子通过细胞膜的速率。 ( ) (6)相对分子质量比较小的物质都可以通过自由扩散进入细胞。 (7)同种物质在不同情况下的运输方式可能不同。 ( 合作探究能力提升 任务一：分析自由扩散 ●情境解读 科研之路： 资料1科研人员对同种物质在人工膜（只含有磷脂双分子层）和生物膜中的通透性做了比较，结果如图 所示。 10 H,O 02 10 C02 104 10 K Na' 甘油 108 10-10 101010-610-210→ 人工膜的通透性/cms) 资料2科学家阿格雷在红细胞膜上发现了一种疏水性跨膜蛋白AQPI。他将这种蛋白镶嵌在人工合成 的脂质体上，并将镶嵌有AQPI的脂质体和普通脂质体同时放入蒸馏水中，每隔一段时间观察，结果如图 所示。 0.5 min 1.5 min 2.5 min 3.5 min 镶嵌有AQP】 的脂质体 普通脂质体 不同脂质体吸水实验 084 ●问题探究 1.请根据资料1分析，气体和甘油是如何进出细胞的？ 2.甘油、乙醇等分子为什么能以自由扩散的方式进出细胞？ 3.由“生物膜和人工膜对同种物质的通透性差异”的实验结果，推测水分子是如何通过细胞膜的？ 4.根据资料2的实验结果，能得出什么推论？ ●典例剖析 例 自由扩散的特点是 .物质从高浓度一侧运输到低浓度一侧 B.需要转运蛋白的协助 C.需要消耗细胞代谢释放的能量 D.物质从低浓度一侧运输到高浓度一侧 〉变式训练 1.细胞膜的选择透过性使细胞内微环境相对稳定，下列能以自由扩散方式通过细胞膜的是 ①蔗糖②H,0③葡萄糖④甘油⑤性激素⑥氨基酸⑦DNA A.②③④⑤ B.②④5 C.②④⑤6 D.①②③④⑦ ○归纳提升 1.水分子进出细胞的方式 (1)一部分通过自由扩散方式进出细胞。 (2)更多的是借助于水通道蛋白以协助扩散方式进出细胞。 2.自由扩散的影响因素 物质运输速率主要取决于膜内外物质浓度梯度的大小，也与物质分子大小和脂溶性有关。 细胞外浓度 任务二：分析协助扩散 ●情境解读 图形情境： 葡萄糖分子 ●● ●状态A←→状态B 葡萄糖转运蛋白家族包括GLUT1~GLUT14,均参与葡萄糖的运输。●●。 膜外侧 ,磷脂双 GLUT2是肝细胞的葡萄糖转运蛋白，其作用过程如右图所示. 浓度 梯度 了分于层 膜内侧 GLUT2 085 ●问题探究 1.据图可知，载体蛋白的状态A和状态B出现的原因是什么？ 2.图中葡萄糖进入肝细胞的方式是什么？请写出判断的理由？ 3.影响肝细胞吸收葡萄糖的速率的因素有哪些？ ●典例剖析 例如图为物质进入细胞的示意图（图中“。”表示物质）。据图判断下列叙述错误的是 A.X与a结合后不会发生自身构象的改变 ●● B.物质a进入细胞的方式是协助扩散 C.a的运输速率受细胞膜上X数量的限制 D.X表示载体蛋白 〉变式训练 2.如图表示被转运的溶质以协助扩散方式排出细胞的过程。下列有关分析错误的是 A.人体成熟红细胞以该方式吸收葡萄糖 载体蛋白莲多构象A 构象B B.载体结合位点与被转运的溶质之间具有专一性 0Q→ C.载体蛋白构象发生改变的过程中需要消耗能量 故转运的溶心建终费 D.被转运的溶质从高浓度到低浓度，且具有载体饱和效应 ●归纳提升 1.被动运输的两种方式分析 （1)物理模型 0诚G① (2)模型解读 编号 方式 特点 A 自由扩散 不需要转运蛋白 B 协助扩散 顺浓度梯度运输，不消耗能量 需通道蛋白协助 C 协助扩散 需载体蛋白协助 2.协助扩散的影响因素 (1)除了膜内外物质浓度梯度的大小外，还与膜上转运蛋白的数量有关。当转运蛋白达到运输速率 b c 饱和时，物质浓度再增加，物质运输速率也不再增加。 细胞外浓度产 086 (2)被动运输不消耗能量，所以物质运输速率和细胞能量供应无关。 ◆运输速率 细胞能量供应 课堂达标巩固训练 1.如图表示与自由扩散、协助扩散有关的图像或曲 曲线和模式图，回答下列问题： 线。下列选项对应正确的有 细胞膜 内细胞膜 外 内 0三0外 0细胞内外浓度差 0细胞内外浓度差 ■■ 甲 0三0 88 ① ② (1)图甲代表的物质运输方式为 ,图乙 0 细胞外浓度 细胞外浓度 代表的物质运输方式为 图丙代表 ③ ④ 的物质运输方式为 A.肺泡上皮细胞吸收氧气—①④ (2)图甲运输方式与图乙对比，其相同点是 B.人的成熟红细胞吸收葡萄糖一②④ 氧气、甘油、 C.甘油进入细胞—②③ 氨基酸中，通过图甲方式进出细胞的是 D.肌肉细胞吸收水——②④ 图乙运输方式体现了细胞膜具有 2.甲、乙两种物质分别依赖自由扩散和协助扩散进 的结构特点。 入细胞，如果以人工合成的无蛋白磷脂双分子膜 (3)水分子进入细胞 (填“一定”“一定 代替细胞膜，并维持其他条件不变，则( 不”或“不一定”)通过图丙运输方式，原因是 A.甲运输被促进 B.乙运输被促进 C.甲运输被抑制 D.乙运输被抑制 3.如图表示物质通过被动运输方式进出细胞的相关 课时小结 自由 扩散 穿过)磷脂双分于层 被动 包括 运输 协助借助、 转运包括 载体蛋白 扩散 蛋白 通道蛋白（如：水通道蛋白） 夯基提能作业 请同学们认真完成练案[14]微思考 观察实验现象 提示：0.9%的NaCl溶液与细胞质的渗透压相等，可以维持细 3.提示：若浓度过高，质壁分离速度过快，细胞会因失水过多而 胞的正常形态。 死亡，不能再进行质壁分离复原：若浓度过低，不能引起质壁 2.(1)伸缩性细胞膜细胞质液泡膜细胞液液泡 分离或质壁分离速度太慢。 (2)原生质层渗透作用(3)半透膜大浓度差 4.提示：会。开始外界溶液浓度较大，细胞发生质壁分离；细胞 3.(1)外表皮中央大液泡紫色(2)细胞壁变小变深 吸收K+和NO,后，随着细胞液浓度增大，质壁分离后又会自 分离变大紧贴(3)半透膜 动复原。 微思考 5.提示：有。本实验的对照方法是自身对照 提示：外因是外界溶液浓度高于细胞液的浓度，内因是原生！ 典例剖析 质层的伸缩性大于细胞壁。 例：C观察植物细胞质壁分离与复原的实验，只使用低倍镜即 自我检测 可以观察到实验现象，A正确：黑藻叶肉细胞为成熟的植物 (1)×(2)V(3)V(4)×(5)×(6)V(7)× 细胞，含有叶绿体，细胞质为绿色，可用于观察植物细胞的吸 (8)× 水和失水，B正确：质壁分离过程中，由于细胞壁的伸缩性 【解析】(1)发生渗透作用需要具备两个条件：半透膜和 小，所以细胞的体积不会明显变小，C错误：质壁分离复原过 浓度差。(4)当外界溶液浓度小于植物细胞液浓度时，植物细 程中，由于细胞吸水，细胞液的浓度减小，因此细胞吸水能力 胞不一定正在发生吸水，因为植物细胞有细胞壁。(5)植物细 变弱，D正确。故选C。 胞有细胞壁起支持和保护作用，不会涨破。(7)只有成熟的植变式训练 物细胞在外界溶液浓度高时，细胞渗透作用失水，才发生质壁 :2.D图中显示细胞处于质壁分离的状态，但由于不清楚水分 分离。(8)黑藻叶肉细胞的大液泡虽然没有颜色，但是其细胞 的流动方向，所以可能此时a细胞液浓度>b外界溶液浓度！ 质因为含大量叶绿体呈绿色，所以发生质壁分离现象时在光学 从而表现为细胞渗透吸水，发生质壁分离复原：也可能a细胞 显微镜下可观察到明显的实验现象。 液浓度=b外界溶液浓度，渗透系统保持动态平衡，也可能a 合作探究能力提升 细胞液浓度<b外界溶液浓度，细胞正在失水。故选D。 任务一 课堂达标巩固训练 问题探究 1.A 据图可知，烧杯是蔗糖溶液，漏斗中是清水，因此水分子 1.提示：单位体积的清水中水分子数大于蔗糖溶液中的水分子 从漏斗进入烧杯的速度比水分子从烧杯进入漏斗的速度快 数。单位时间内由清水进入蔗糖溶液的水分子多于由蔗糖溶 因此漏斗内的液面下降，当水分子进出平衡时，漏斗内的液面 液进入清水的水分子。不会。由于烧杯中与漏斗中的液体具 不再变化，故A正确。 有浓度差，即渗透压，所以水分子有进入漏斗的趋势：但是液 2.D口腔上皮细胞没有细胞壁，不能发生质壁分离，A错误： 面差△H会产生相应的压强，当△H产生的压强与渗透压平 当外界溶液的浓度比细胞内的浓度低时，哺乳动物的红细胞 衡时，半透膜两侧水分子的交换速率相同，液面将不再升高。 会因持续吸水而涨破，B错误：植物细胞有细胞壁的保护，不 2.提示：不会，因为纱布是全透性的，水分子和蔗糖溶液都能 会吸水涨破，C错误：水分子进出细胞取决于细胞内外溶液的 通过。 浓度差，当外界溶液浓度高于细胞液浓度时，细胞失水；当外 3.提示：液面不会升高，因为半透膜两侧溶液的浓度相等。 界溶液浓度低于细胞液浓度时，细胞吸水，水分子进出细胞 4.提示：不同。漏斗内液面不再上升时，水分子通过半透膜的双 般为自由扩散，细胞吸水和失水都是水分子顺浓度梯度跨膜 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。 运输的结果，D正确。故选D。 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 3.(1)小于下降小于 漏斗扩散的缘故 (2)③④⑤外界溶液 5.提示：渗透作用发生的条件是：具有半透膜和浓度差。 (3)不能细胞壁的弹性有限，当细胞因吸水体积增大到细 典例剖析 胞壁所能膨大的最大限度时，细胞将不再吸水 例：B由于甲玻璃管内注入3mL清水，清水与萝卜细胞的细 【解析】由题意可知，a为半透膜外液、b为半透膜内液、c为 胞液相比，细胞液的浓度高，所以甲玻璃管的水分向萝卜的 半透膜，当b溶液浓度高于a溶液时，装置会发生“渗透吸水” 细胞内运输，导致甲试管中的水分减少；由于浓盐水的浓度 而呈现液面上升现象，如图乙所示，最终随着两者浓度差的减 高于萝卜的细胞液的浓度，所以在开始的一段时间内，导致 小及液体重力的影响下，水面上升速率减小直到不再上升；图 细胞液的水分向乙试管运输，导致乙试管液面上升：由于萝 丙中的①为细胞壁、②为外界溶液、③为细胞膜、④为细胞质 卜细胞可以通过主动运输将氯化钠吸收到细胞内，当细胞 ⑤为液泡膜，其中③④⑤统称为原生质层，另外植物细胞壁的 液的浓度高于盐水的浓度时细胞开始吸水，又会导致乙试 伸缩性小于原生质层。(1)据图甲分析，漏斗液面上升，水分 管的液面下降，故选B。 是从低浓度溶液流向高浓度溶液，故a小于b。据图乙曲线 变式训练 分析，漏斗液面上升高度随时间推移越来越小，故漏斗中溶液 1.D据图可知，甲中小袋吸水，说明甲中溶液浓度小于2%；乙 吸水的速率在下降。(2)细胞的原生质层（③细胞膜④细胞 中小袋失水，说明乙中溶液浓度大于2%：丙中小袋形状基本 质⑤液泡膜)相当于半透膜。结构②是细胞壁和原生质层的 不变，说明丙中溶液浓度约等于2%。甲、乙、丙溶液浓度的 空隙，充满外界溶液。(3)由于细胞壁对原生质层有支持和 高低顺序为乙>丙>甲。故选D。 保护的作用，其收缩性较小，不会使原生质层无限膨胀，故细 任务二 胞不会无限吸水。 问题探究 第2课时自由扩散和协助扩散 1.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 的状态形成自身对照。 必备知识自主梳理 2.提示：紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液中有花青素，使液1.扩散方式能量 泡中的细胞液呈紫色，有利于观察。内表皮无色透明，不利于2.自由协助 -266 3.载体蛋白通道蛋白结合构象结合 2.D甲物质的运输方式是自由扩散，特点是从高浓度运输到 4.(1)物质浓度(2)转运蛋白(3)温度 低浓度，不需要转运蛋白和能量，则以人工合成的无蛋白磷脂 自我检测 双分子膜代替细胞膜，甲运输不受影响。乙物质的运输方式 (1)×(2)V(3)V(4)×(5)V(6)×(7)V 是协助扩散，特点是从高浓度运输到低浓度，需要转运蛋白， 【解析】(1)甘油进出细胞的方式为自由扩散，不需转运 不需要能量，则以人工合成的无蛋白磷脂双分子膜代替细胞 蛋白转运。(4)水分子借助细胞膜上水通道蛋白进出细胞属于 膜，膜上没有转运蛋白，乙运输被抑制。D符合题意。 协助扩散，不消耗能量。(6)相对分子质量较小的离子不能通 3.(1)自由扩散协助扩散协助扩散 过自由扩散进入细胞。 (2)物质顺浓度梯度运输、不消耗能量氧气、甘油流动性 合作探究能力提升 (3)一定不图丙方式为通过载体蛋白（构象改变）运输的协 任务 助扩散，水分子进人细胞的方式可能为通过通道蛋白（构象 问题探究 不改变)的协助扩散或自由扩散 1.提示：人工膜和生物膜对气体和甘油的通透性相同，因此它们 【解析】本题结合图形考查物质的被动运输方式。(1)图甲 中细胞内外浓度差与物质运输速率成正比例关系，说明甲所 是通过自由扩散进出细胞的。 2.提示：甘油、乙醇等都是脂溶性物质，与磷脂分子有较强的亲 代表的物质运输方式为自由扩散；图乙曲线图中，在一定浓度 和力，容易通过磷脂双分子层进出细胞。 范围内，随着物质浓度差增加，物质运输速率增加，但达到一 3.提示：水分子通过细胞膜时的速率高于自由扩散的速率，由此 定浓度后不再增加，原因是受到转运蛋白数量的限制，其运输 方式属于协助扩散：图丙所代表的物质需要载体蛋白的协助， 推断细胞膜上可能存在特殊的水的跨膜运输方式。 4.提示：疏水性跨膜蛋白AQPI能够加快水分子进入细胞的 不消耗能量，其运输方式为协助扩散。(2)图甲运输方式为 自由扩散，图乙运输方式为协助扩散，自由扩散与协助扩散相 速率。 典例剖析 比，其共同点是物质顺浓度梯度运输、不消耗能量。氧气和甘 例：A自由扩散是指物质通过简单的扩散作用进出细胞，其物 油通过自由扩散进出细胞，氨基酸不通过被动运输方式进出 细胞，通过图甲方式（自由扩散）进出细胞的是氧气、甘油。 质运输方向是从高浓度一侧运输到低浓度一侧，不需要载 图乙运输方式体现了细胞膜具有流动性的结构特点。(3)图 体蛋白的协助，也不需要消耗细胞代谢释放的能量，A正确， B、C、D均错误。故选A。 丙方式为通过载体蛋白（构象改变）运输的协助扩散，水分子 变式训练 进入细胞的方式可能为通过通道蛋白（构象不改变）的协助 1.B蔗糖为二糖，一般需要水解为单糖才能进入细胞，①错 扩散或自由扩散，故水分子进入细胞一定不通过图丙运输 方式。 误：H,O进出细胞的方式为自由扩散或者协助扩散，②正确； 葡萄糖进出细胞方式为协助扩散和主动运输，③错误：甘油属 第2节 主动运输与胞吞、胞吐 于脂质，进出细胞的方式为自由扩散，④正确：性激素属于脂 必备知识 自主梳理 质，进出细胞的方式为自由扩散，⑤正确；氨基酸进出细胞 般为主动运输，⑥错误；DNA一般不会出细胞核，更不会出细1.逆浓度梯度 载体蛋白细胞内化学反应所释放的能量 胞外，⑦错误。综上所述，以自由扩散方式通过细胞膜的是② 2.离子或分子空间结构释放出来恢复原状同种物质 ④⑤，B正确，A、C、D错误。故选B。 3.氨基酸葡萄糖 任务二 4.代谢废物 问题探究 微思考 1.提示：蛋白质的自身构象发生玫变。 提示：不参与。通道蛋白参与的只是被动运输，在运输过程中 2.提示：协助扩散：葡萄糖是从高浓度一侧运输到低浓度一侧， 并不与被运输的分子结合，也不会移动，并且是从高浓度向低 且需要转运（载体）蛋白协助。 浓度运输，所以运输时不消耗能量。 3.提示：细胞内外葡萄糖的浓度差、细胞膜上葡萄糖转运蛋白的 数量。 1.(1)小囊囊泡(2)囊泡细胞膜(3)需要 典例剖析 ；2.种类和数量转运蛋白空间结构选择透过性 例：A据图可知，图中X与物质a结合后可协助物质运输，且3.蛋白质磷脂双分子层的流动性 自身结构会发生变化，属于载体蛋白，A错误，D正确：图中！自我检测 物质进入细胞需要载体蛋白的协助，且是顺浓度梯度运：(1)×(2)V(3)V(4)×(5)V(6)V(7)× 输，不消耗能量，属于协助扩散，B正确：由于载体蛋白数量 :(8)× 有限，a的运输速率与X的数量有关，即a的运输速率受细 【解析】(1)固醇类激素的化学本质是脂质，脂溶性物质 胞膜上X数量的限制，C正确。故选A。 以自由扩散的方式进入靶细胞。(4)病原体属于颗粒性物质， 变式训练 颗粒性物质或大分子物质进出细胞的方式为胞吞和胞吐，因此 2.C题图表示被转运的溶质以协助扩散的方式排出细胞的过： 巨噬细胞摄入病原体的过程属于胞吞。(7)氨基酸、葡萄糖、核 程，该过程不消耗能量，所以载体蛋白构象发生改变的过程中 苷酸等小分子跨膜运输需要载体蛋白的协助，不能通过无蛋白 不需要消耗能量，C错误。 质的磷脂双分子层膜。(8)大分子有机物要通过胞吞方式进入 课堂达标巩固训练 细胞内，该过程不需要载体蛋白，但需要膜上蛋白的识别，并且 1.B①②表示两种跨膜运输方式，分别是自由扩散、协助扩 要消耗能量。 散，③④分别表示自由扩散、协助扩散。肺泡上皮细胞吸收氧 合作探究能力提升 气的方式是自由扩散，对应①③；人的成熟红细胞吸收葡萄糖任务一 的方式属于协助扩散，对应②④；甘油进入细胞的方式属于自！问题探究 由扩散，对应①③；肌肉细胞吸收水的方式是自由扩散和协助：1.提示：载体蛋白。组1葡萄糖载体受到抑制后，葡萄糖转运速 扩散，对应①②③④。故选B。 率下降，培养液中葡萄糖的剩余量增加。 267