4.第1节 第2课时 探究植物细胞的吸水和失水实验与被动运输-（配套教参）【学霸笔记·同步精讲】2025-2026学年高中生物必修第一册（人教版）

本讲义聚焦高中生物学“探究植物细胞的吸水和失水”实验与“被动运输”核心知识点，系统梳理质壁分离及复原的原理、流程与拓展应用，衔接自由扩散和协助扩散的异同点及影响因素，构建“实验现象观察-原理深度阐释-跨膜运输模型构建”的递进式学习支架。 资料以科学探究为核心，通过质壁分离实验的自身对照设计、拓展应用（判断细胞死活、测定细胞液浓度）培养探究实践能力，对比分析被动运输类型构建模型强化科学思维，结合教材改编题与情境分析题，课中辅助教师引导深度探究，课后助力学生梳理概念、查漏补缺，有效落实生命观念与科学素养。

第2课时　探究植物细胞的吸水和失水实验与被动运输 学习目标 1.通过分析比较自由扩散和协助扩散的异同点，强化物质与能量观。 2.通过构建被动运输的相关模型，强化科学思维。 3.通过“探究植物细胞的吸水和失水”的实验，强化科学探究。 知识点一　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。 （3）原生质层比细胞壁的伸缩性　大　。 2.实验流程 （教材P64“探究·实践”）选择紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞作为观察材料的原因是　具有中央大液泡，细胞液呈紫色，便于观察　。 【微思考】　发生质壁分离的洋葱表皮细胞的原生质层与细胞壁之间是什么液体？为什么？ 提示：外界溶液，因为细胞壁具有全透性。 （1）当外界溶液浓度高于细胞液浓度时，可能发生细胞质与细胞壁分离。 （×） 提示：质壁分离是原生质层与细胞壁分离。 （2）质壁分离过程中水分子运动只能单向进行。（×） 提示：质壁分离过程中水分子运动是双向进行的。 （3）质壁分离过程中，洋葱鳞片叶外表皮细胞的紫色区域逐渐变小。 （√） （4）大蒜根尖分生区细胞可用于观察细胞的质壁分离与复原。 （×） 提示：大蒜根尖分生区细胞没有中央大液泡，因此不能用于观察细胞的质壁分离与复原。 探究｜探究植物细胞的吸水和失水 1.洋葱是绿色开花植物，其鳞茎粗大，近球形，贮藏着大量的营养物质，是我国主要栽培的蔬菜品种。某同学进行“植物细胞的吸水与失水”实验。所用材料为紫色的洋葱鳞片叶外表皮，试剂是蔗糖溶液和清水。实验步骤如图1所示，图2是在蔗糖溶液中观察到的洋葱鳞片叶外表皮细胞的结构示意图。 （1）实验时一定要选择紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞吗？为什么选此细胞？ 提示：不一定。紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液中含有色素，使液泡呈现紫色，便于观察。 （2）图1 B步骤主要观察洋葱鳞片叶外表皮细胞中　（紫色）大液泡　的大小以及原生质层的位置，原生质层对应图2中的　2、4、5　（填数字）。图1 F步骤观察时发现质壁分离不能复原，原因可能是　蔗糖溶液浓度过高，细胞失水过多而死亡　。 （3）若外界溶液浓度相同，用紫色洋葱鳞片叶外表皮的不同部位观察到的质壁分离程度可能不同，原因是　紫色洋葱鳞片叶外表皮不同部位细胞的细胞液浓度不一定相同　。 （4）若图2表示洋葱鳞片叶外表皮细胞正处于质壁分离过程中，在显微镜下可观察到的现象是　7的紫色变深（中央液泡变小），原生质层变小，逐渐与细胞壁分离　。 （5）该实验无独立的对照组，为什么还叫对照实验？ 提示：该实验中，实验组和对照组在同一装片中先后进行，属于自身对照。 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对应物质的量浓度为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。 1.本实验存在的两组对照实验 本实验存在的两组实验均为自身对照，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。 2.质壁分离及复原发生的条件 （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（溶质不能透过半透膜）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，才可复原）。 ②在一定浓度（溶质可透过半透膜）的溶液（如甘油、尿素、乙二醇等）中可发生质壁分离，并能自动复原，因为尿素、乙二醇等可转运到细胞内，使细胞液浓度升高，细胞渗透吸水而发生自动复原。 ③在高浓度溶液中可发生质壁分离现象，但不会发生质壁分离复原现象。 ④盐酸、酒精、醋酸等溶液能杀死细胞，不适合做质壁分离实验的溶液。 3.植物细胞质壁分离及复原的拓展应用 （1）判断成熟植物细胞是活细胞还是死细胞 （2）测定细胞液浓度范围 （3）比较不同植物成熟细胞的细胞液浓度 （4）鉴别不同种类的溶液（如乙二醇溶液和蔗糖溶液） 1.（教材P65“图4－3”改编）某学生用紫色洋葱鳞片叶外表皮为实验材料，制成临时装片后，利用0.3 g/mL蔗糖溶液进行植物细胞渗透实验。下列相关叙述不正确的是（　　） A.a、c处为细胞液，b处为蔗糖溶液 B.水分子向细胞外渗透形成图乙，图乙细胞的吸水能力变强 C.若图乙已达到稳定状态，则细胞内外浓度相等，水分子不再移动 D.图甲与图乙应观察同一个视野 解析：C　a、c处为液泡内的液体，为细胞液，图乙是细胞的质壁分离现象，b处充满蔗糖溶液，A正确；与图甲相比，图乙在发生质壁分离的过程中，细胞不断失水导致细胞液浓度逐渐增大，细胞吸水能力逐渐增强，B正确；若图乙已达到稳定状态，则细胞内外浓度相等，水分子进出细胞达到平衡，C错误；该实验未另设对照组，但存在自身前后对照，因此图甲与图乙应观察同一个视野，保证观察到的是同一组织细胞加入蔗糖溶液前后的现象，D正确。 2.（教材P74“非选择题T3”改编）用物质的量浓度为2 mol·L－1的乙二醇溶液和同物质的量浓度的蔗糖溶液分别浸泡某种植物细胞，观察细胞的质壁分离现象，得到其原生质体（植物细胞除去细胞壁后剩余的部分）体积变化情况，如图所示。下列相关叙述正确的是（　　） A.在蔗糖溶液中，植物细胞体积明显逐渐减小 B.在d点时，仍有水分子进出植物细胞 C.在0～240 s内，乙二醇没有通过细胞膜进入细胞内 D.在c点与a点代表体积相等时，推测植物细胞液浓度相同 解析：B　在蔗糖溶液中，由于细胞失水，原生质体的体积明显缩小，但细胞壁伸缩性较小，细胞体积没有明显变化，A错误；d点时仍有水分子进出细胞，且达到平衡，B正确；0～240 s内，乙二醇通过细胞膜进入细胞内，导致细胞液浓度增大，细胞吸水，质壁分离自动复原，C错误；c点相比a点，有部分乙二醇进入了细胞，c点的原生质体体积和a点的体积相等，c点的细胞浓度大于a点，D错误。 知识点二　被动运输 1.被动运输的概念 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.被动运输的两种类型 （1）自由扩散：物质通过　简单的扩散作用　进出细胞的方式，如少量水分子、氧、二氧化碳、甘油、乙醇、苯等。 （2）协助扩散：借助膜上的　转运蛋白　进出细胞的物质扩散方式，如更多水分子、葡萄糖、氨基酸等。 （教材P66“旁栏思考”）甘油、乙醇等分子能以自由扩散的方式进出细胞的原因是　甘油、乙醇等都是脂溶性物质，与磷脂分子有较强的亲和力，容易通过磷脂双分子层出入细胞　。 3.转运蛋白的两种类型 名称 载体蛋白 通道蛋白 图示 转运 对象 与自身　结合部位　相适应的分子或离子 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 特点 每次转运时都会发生自身　构象　的改变 转运分子不需要与　通道蛋白　结合 4.影响被动运输的因素 （1）膜内外　物质浓度　梯度的大小。 （2）某些物质的运输速率还与　转运蛋白　的数量有关。 （3）　温度　变化会影响物质运输速率。 （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。 （×） 提示：甘油是脂溶性物质，可以以自由扩散的方式通过细胞膜。 （2）同种物质在不同情况下的运输方式可能不同。 （√） （3）自由扩散和协助扩散都不需要转运蛋白和能量。 （×） 提示：协助扩散需要借助膜上的转运蛋白。 （4）协助扩散的速率与膜两侧的浓度差成正比。（×） 提示：协助扩散的速率还与膜上转运蛋白的数量有关。 （5）相对分子质量小的物质或离子都可以通过自由扩散进入细胞内。 （×） 提示：一些离子不能通过自由扩散的方式进入细胞。 探究｜自由扩散与协助扩散的判断 1.观察气体分子、脂溶性小分子和水通过人工膜和生物膜的情况，思考回答： 图1　人工脂双层膜对不同分子的通透性 图2　生物膜和人工膜对多种物质的通透性 （1）观察图1发现了什么？ 提示：气体分子、脂溶性小分子和水这三类分子可以自由通过脂双层。 （2）观察图2发现了什么？ 提示：气体分子、脂溶性小分子通过人工膜与生物膜透过性一致，说明气体分子、脂溶性小分子通过生物膜的方式是自由扩散；水分子通过人工膜与生物膜透过性不一致，说明水分子通过生物膜可能还有其他方式。 2.如图表示细胞膜亚显微结构模式图，a、b、c、d表示物质跨膜运输方式，A、B、C、D表示相应结构。请据图回答下列问题。 （1）图中a属于哪种运输方式？该种运输方式有何特点？ 提示：a属于自由扩散。由高浓度一侧运输到低浓度一侧，不需要转运蛋白，也不需要消耗细胞内化学反应产生的能量。 （2）图中b、c、d属于哪种运输方式？该种运输方式有何特点？ 提示：b、c、d属于协助扩散。由高浓度一侧运输到低浓度一侧，需要转运蛋白的协助，但不需要消耗细胞内化学反应产生的能量。 （3）图中A、B、D都属于转运蛋白，转运蛋白分为载体蛋白和通道蛋白两种类型，试比较它们的异同点。 提示：图中A是通道蛋白，B、D属于载体蛋白，三者均具有选择性；载体蛋白只能转运与自身结合部位相适应的分子或离子，转运时自身构象会发生改变；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，且不与其结合。 （4）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运输动力都是膜两侧物质的浓度差，即都是顺浓度梯度进行的，不需要消耗细胞内化学反应产生的能量，所以二者统称为被动运输。 1.检索法区分自由扩散和协助扩散 2.被动运输的影响因素 （1）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（如图A）。 （2）协助扩散的影响因素：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。当转运蛋白达到饱和时，即使物质浓度再增加，物质运输速率也不再增加（如图B）。 （3）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（如图C）。 3.（教材P66“图4－4”改编）图中①②③表示物质进入细胞的不同方式，下列叙述正确的是（　　） A.图中①③代表两种被动运输 B.图中②③进入细胞的速率只与转运蛋白数量有关 C.物质经③运输需要与该通道蛋白结合 D.多数情况下，水分子会通过①的方式进入细胞 解析：A　①的运输是从高浓度运输到低浓度，不需要载体和能量，属于自由扩散；②和③是从高浓度运输到低浓度，需要转运蛋白（载体蛋白或者通道蛋白），不需要消耗能量，属于协助扩散，A正确。②和③属于协助扩散，影响②③物质运输速率除了转运蛋白数量外，也与膜两侧的物质浓度差有关，B错误。物质经③运输需要通道蛋白的协助，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，且不与物质结合，C错误。过去人们普遍认为，水分子都是通过自由扩散进出细胞的，但后来的研究表明，水分子更多的是借助细胞膜上的水通道蛋白以③协助扩散方式进出细胞的，D错误。 4.如图是在停止能量供应的条件下得出的曲线，曲线a、b表示物质跨膜运输的两种方式，下列叙述正确的是（　　） A.方式a和b的转运速率均与温度无关 B.与方式a有关的载体蛋白覆盖于细胞膜表面 C.甘油、乙醇通过方式b运输 D.方式b的最大转运速率与转运蛋白数量有关 解析：D　由图示可知，a中物质运输速率与物质的浓度呈正相关，则a为自由扩散，b中物质运输速率随物质浓度的增大而增大，达到一定数值后，因受转运蛋白数量的限制而保持稳定，则b为协助扩散，温度可影响膜的流动性，故方式a和b的运输速率均与温度有关，A错误；a为自由扩散，不需要载体蛋白，B错误；甘油、乙醇等通过自由扩散（即方式a）运输，C错误；b为协助扩散，最大转运速率与转运蛋白数量有关，D正确。 课堂小结 1.（教材P67“概念检测T2”变式）基于对植物细胞质壁分离原理的判断理解，下列各项无法通过质壁分离实验证明的是（　　） A.植物细胞是否成熟 B.成熟植物细胞的存活状态 C.水分子进出细胞是否需要能量 D.原生质层具有一定的伸缩性 解析：C　活的成熟的植物细胞有大液泡，有原生质层，能够发生质壁分离；未成熟的植物细胞没有大液泡，没有原生质层，不能发生质壁分离，所以质壁分离实验能证明植物细胞是否成熟，A正确。死亡的成熟植物细胞的原生质层失去了选择透过性，不能发生质壁分离，所以质壁分离实验能证明成熟植物细胞的存活状态，B正确。本实验不能证明水分子进出细胞是否需要能量，C错误。植物细胞失水，原生质层收缩，体积变小，而发生质壁分离，说明原生质层具有一定的伸缩性，D正确。 2.物质跨膜运输的方式与物质的特点和细胞膜的结构有关，如图a～c表示不同物质进入细胞的方式。已知人体中，Na＋在细胞外的含量高于细胞内的。下列有关叙述错误的是（　　） A.细胞通过a方式运输的物质可能是乙醇 B.Na＋可通过a、c两种运输方式进入人体细胞 C.物质通过c方式进入细胞时不需要与通道蛋白结合 D.图示运输方式会降低细胞膜两侧的物质浓度差 解析：B　由图可知，a方式运输物质是由高浓度向低浓度运输，不需要载体，不消耗能量，为自由扩散，b方式运输物质时需要载体蛋白，由高浓度向低浓度运输，为协助扩散，c方式运输物质时通过通道蛋白，为协助扩散，乙醇可通过图中a方式（自由扩散）进出细胞，A正确；人体中，Na＋在细胞外的含量高于细胞内的，故Na＋可借助细胞膜上的通道蛋白进入人体细胞，Na＋不能通过图中a方式（自由扩散）进入细胞，B错误；分子或离子通过通道蛋白时，不需要与通道蛋白结合，C正确；图示运输方式都属于被动运输，被动运输是顺浓度梯度进行的，可降低细胞膜两侧的物质浓度差，D正确。 3.撕取生理状态相同的紫色洋葱鳞片叶外表皮，分别放入甲、乙溶液一段时间后，观察到甲溶液中细胞状态如图1所示，测得甲、乙两溶液中细胞总失水量变化如图2所示。 （1）观察洋葱鳞片叶外表皮细胞质壁分离实验时用　低　倍镜观察。水分子进出细胞的方式有　自由扩散　和　协助扩散　。 （2）图1中由　2、4、5　（填数字）构成的原生质层相当于半透膜，此外，发生渗透作用还需要的条件是　半透膜两侧溶液存在浓度差　。 （3）图2中，4 min时甲组细胞的细胞液浓度　＞　（填“＞”“＝”或“＜”）乙组细胞的细胞液浓度。6 min后乙组细胞总失水量发生变化的原因是　细胞吸收溶质，细胞液浓度不断升高，发生质壁分离复原　　。 解析：（1）观察质壁分离以及复原的实验中，需用低倍镜观察。水可以通过自由扩散的方式进出细胞，也可以利用水通道蛋白通过协助扩散的方式进出细胞。 （2）细胞中的结构2细胞膜、4液泡膜和5细胞质合起来称为原生质层。原生质层相当于半透膜，半透膜两侧溶液存在浓度差是发生渗透作用的条件。 （3）据图2分析可知，4 min时甲组细胞失水量大于乙，所以4 min时甲组细胞的细胞液浓度＞乙组细胞的细胞液浓度。6 min后细胞发生质壁分离复原，发生的原因是细胞吸收溶质，细胞液浓度不断升高。 一、概念梳理必记 1.当细胞液浓度小于外界溶液浓度时，细胞失水，原生质层和细胞壁逐渐分离，也就是逐渐发生质壁分离。 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。 3.被动运输是指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的物质跨膜运输方式。 4.自由扩散（简单扩散）是指物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式。 5.协助扩散（易化扩散）是指物质借助膜上的转运蛋白进出细胞的扩散方式。 6.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。 7.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。 二、长句表达必明 1.在观察植物细胞质壁分离及复原实验中，常选用质量分数为30％的蔗糖溶液。若选用50％的蔗糖溶液，质壁分离一段时间后，再浸泡在清水中，往往不能发生质壁分离的复原，原因是细胞过度失水死亡；若改为质量分数为30％的硝酸钾溶液，质壁分离一段时间后，往往会发生质壁分离自动复原现象是由K＋和N进入液泡，使细胞液浓度增大，细胞吸水所致。 2.O2、甘油等物质通过脂质体（由无蛋白质的脂双层膜构成）与生物膜的通透性相同，说明这些分子的跨膜运输特点有顺浓度梯度，不需要转运蛋白协助，不消耗能量。 知识点一　探究植物细胞的吸水和失水 1.（2025·江苏盐城高一期末）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图所示的三次观察，有关叙述正确的是（　　） A.若以洋葱鳞片叶内表皮为材料则不发生质壁分离 B.在低倍镜下找不到细胞可换高倍镜继续观察 C.第一次用显微镜观察没有必要，可直接减少为观察两次 D.在滴入不同溶液时，在盖玻片一侧加入溶液，另一侧用吸水纸吸引 解析：D　洋葱鳞片叶内表皮有大液泡，可以发生质壁分离，A错误；利用显微镜观察细胞时，必须先在低倍镜下找到细胞再换高倍镜进行观察，若在低倍镜下找不到细胞，换高倍镜也无法观察到细胞，B错误；通过第一次观察正常的植物细胞的形态，才能更加明确质壁分离现象，本实验是自身前后对照实验，所以第一次用显微镜观察可作为后续观察的对照，因此不可减少第一次观察，C错误；在滴入不同溶液时，在盖玻片一侧加入溶液，需要在另一侧用吸水纸吸引，D正确。 2.下列关于细胞质壁分离的叙述，正确的是（　　） A.植物细胞在一定条件下都能观察到明显的质壁分离现象 B.动物细胞不能发生质壁分离的根本原因是不具有半透膜 C.一定浓度的甘油溶液可以使紫色洋葱表皮细胞发生质壁分离 D.质壁分离过程中，细胞液的浓度逐渐减小 解析：C　只有具有大液泡的活的成熟植物细胞才能发生质壁分离，A错误；质壁分离指的是细胞壁与原生质层的分离，而动物细胞没有细胞壁和原生质层，B错误；紫色洋葱表皮细胞在一定浓度的甘油溶液中先发生质壁分离后又自动复原，C正确；质壁分离过程中，细胞液的浓度逐渐增大，D错误。 3.（2025·湖北黄石市高一期末）假如将甲、乙两个植物细胞分别放入蔗糖溶液和甘油溶液中，两种溶液的浓度均比细胞液的浓度高，在显微镜下连续观察，可以预测甲、乙两细胞的变化是（　　） A.甲、乙两细胞都发生质壁分离，但乙细胞很快发生质壁分离复原 B.甲、乙两细胞发生质壁分离后，不发生质壁分离复原 C.只有乙细胞发生质壁分离，但不会发生质壁分离复原 D.甲、乙两细胞发生质壁分离，随后都很快发生质壁分离复原 解析：A　由于蔗糖溶液和甘油溶液浓度均比细胞液的浓度高，所以甲、乙两细胞都能发生质壁分离，又由于蔗糖分子不能透过细胞膜，甘油分子可以通过自由扩散较快地透过细胞膜，所以放入蔗糖溶液中的细胞不发生质壁分离后的复原现象，而放入甘油溶液中的细胞质壁分离后又发生质壁分离复原现象，A正确。 4.（2025·北京朝阳高一期末）将紫色洋葱内表皮放在含红墨水的蔗糖溶液中，观察到原生质层为无色，原生质层与细胞壁之间为红色，根据该结果无法判断的是（　　） A.该洋葱内表皮细胞是活细胞 B.原生质层的伸缩性大于细胞壁 C.洋葱细胞液浓度低于蔗糖溶液浓度 D.此细胞会发生质壁分离的自动复原 解析：D　如果细胞是死细胞，原生质层失去选择透过性，红墨水会进入原生质层使其变红，而现在原生质层为无色，说明细胞是活细胞，A正确；因为原生质层与细胞壁之间为红色，说明原生质层收缩与细胞壁分离，从而可以推断出原生质层的伸缩性大于细胞壁，B正确；原生质层与细胞壁分离，说明细胞失水，根据渗透作用原理，可判断洋葱细胞液浓度低于蔗糖溶液浓度，C正确；仅根据原生质层为无色，原生质层与细胞壁之间为红色这一结果，无法判断此细胞是否会发生质壁分离的自动复原，D错误。 知识点二　被动运输 5.（2025·湖南长沙期末）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，一般都能溶于磷脂双分子层中，以自由扩散的方式穿过细胞膜。 6.在物质进出细胞的方式中，自由扩散区别于协助扩散的是（　　） A.由高浓度向低浓度扩散 B.需要转运蛋白 C.由低浓度向高浓度扩散 D.不需要转运蛋白 解析：D　自由扩散与协助扩散的相同之处是物质顺浓度梯度（高浓度→低浓度）跨膜运输，同时均不需要消耗能量；不同之处表现在自由扩散不需要转运蛋白，而协助扩散需要转运蛋白。 7.（2025·安徽合肥高一期中）许多物质的跨膜运输都离不开转运蛋白的参与。下列有关转运蛋白的叙述，正确的是（　　） A.转运蛋白先在游离的核糖体上合成，然后转移到内质网和高尔基体加工 B.通道蛋白参与自由扩散和协助扩散 C.水分子可以通过通道蛋白进出细胞，此过程中水不需要与通道蛋白结合 D.载体蛋白运输时自身构象会发生变化，此过程中运输的物质不需要与载体蛋白结合 解析：C　细胞膜上的转运蛋白需在内质网和高尔基体加工，而细胞器膜上的转运蛋白为胞内蛋白，有的不需要内质网和高尔基体的加工，A错误；通道蛋白只参与协助扩散，B错误；水分子可以通过通道蛋白进出细胞，分子或离子通过通道蛋白时，不需要与通道蛋白结合，C正确；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变化，此过程中运输的物质需要与载体蛋白结合，D错误。 8.（2025·广东深圳高一期末）图中①②③表示物质出入细胞的不同方式，下列叙述错误的是（　　） A.②中的物质运输速率与载体蛋白的数量有关 B.②中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 C.①是自由扩散，影响其物质运输速率的因素只有细胞内外的物质浓度 D.③中离子或分子通过通道蛋白时，不需要与通道蛋白结合 解析：C　②是协助扩散，运输速率与载体蛋白的数量有关，不需要消耗能量，A正确；②是协助扩散，载体蛋白与物质结合后，通过改变自身构象来转运物质，B正确；①运输方向是从高浓度一侧到低浓度一侧，不需要载体和能量，表示自由扩散，影响其物质运输速率的因素除了有细胞内外的物质浓度，还有温度等，C错误；③是协助扩散，③中离子或分子通过通道蛋白时，不需要与通道蛋白结合，D正确。 9.（2025·云南昆明高一期中）将某种植物的成熟细胞放在一定浓度的蔗糖溶液中一段时间后发生了如图甲所示的变化；S代表两种结构间的平均距离，S与时间的关系如图乙所示。下列叙述错误的是（　　） A.t点以后，细胞与外界溶液仍有水分子的交换 B.用黑藻叶片进行该实验时，叶绿体的存在会干扰实验现象的观察 C.图乙中在O～t时间段内，随时间的延长细胞吸水能力逐渐增强 D.若S在逐渐减小，说明此时细胞液浓度大于蔗糖溶液的浓度 解析：B　t点以后，细胞与外界溶液仍有水分子的交换，进出的水分子达到动态平衡，A正确；观察质壁分离时，黑藻的叶绿体可以显示原生质层的位置，方便观察，B错误；O～t阶段，原生质层与细胞壁的距离逐渐增大，表明细胞失水，原生质层收缩，细胞液的浓度在逐渐增大，细胞的吸水能力逐渐增强，C正确；S逐渐缩小，表明细胞吸水，质壁分离复原，则此时细胞液浓度大于蔗糖溶液浓度，D正确。 10.（2025·河北衡水期末）将萝卜A和B的幼根切成大小和形状相同的萝卜条若干，均分为5组，分别放入不同浓度的蔗糖溶液中，记为甲～戊组。浸泡相同时间后，对各组萝卜条称重，结果如图。假如蔗糖溶液与萝卜细胞之间只有水分交换。下列叙述正确的是（　　） A.萝卜A、B的细胞液浓度分别与甲和戊溶液浓度相当 B.甲～戊组中，蔗糖溶液浓度最大的是丙组 C.萝卜A和B均未发生质壁分离的是乙组和丁组 D.在丙溶液中达到渗透平衡后，萝卜A、B细胞液浓度相等 解析：A　放入蔗糖溶液中的萝卜条质量变化为0时，细胞内外液体浓度相等，即萝卜A细胞液浓度与甲溶液浓度相等，萝卜B细胞液浓度与戊溶液浓度相等，A正确；图中，以萝卜A为例，在丙中的吸水量最大，在戊中的吸水量稍小，在甲中既不吸水也不失水，在乙中的失水量最多，由此推测五种蔗糖溶液的浓度大小依次是乙＞丁＞甲＞戊＞丙，B错误；图中，乙和丁组萝卜条质量均减小，说明萝卜条失水，均发生了质壁分离，C错误；如果萝卜A、B在丙溶液中达到渗透平衡，说明两者细胞液浓度与外界溶液浓度相等，但它们的吸水量不同，因此并不能保证A和B的细胞液浓度在平衡后相等，D错误。 11.（2025·山东青岛高一期末）在生产实践中将引起50％左右细胞发生初始质壁分离的浓度称之为细胞液的等渗浓度。为研究甲地某植物能否移植到乙地生长，某生物科技小组设计了一个测定该地植物细胞液浓度的实验方案，实验结果如下表所示。回答下列问题： 培养皿 1 2 3 4 5 6 7 蔗糖溶液/ （mol/L） 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 发生初始质壁分离细胞占观察细胞数目的比/％ 无 无 15 40 80 99 100 （1）当细胞液的浓度　小于　外界溶液的浓度时，细胞液中的水就透过　原生质层　进入外界环境中，细胞就会发生质壁分离。 （2）该植物细胞细胞液的等渗浓度为　0.5～0.6 mol/L　。 （3）通过测定，该小组认为乙地适合该植物生长，则乙地土壤溶液浓度的范围大致为　小于0.4 mol/L　。 （4）若有4组实验材料，请设计可以更精确地测定出细胞液等渗浓度的方法：　分别配制浓度为0.52 mol/L、0.54 mol/L、0.56 mol/L、0.58 mol/L的4组外界溶液进行重复实验　。 解析：（1）若细胞液中的浓度小于外界溶液，液泡（细胞液）中的水透过原生质层进入外界环境，即细胞失水，发生质壁分离。 （2）引起50％左右细胞发生初始质壁分离的浓度称之为细胞液的等渗浓度，根据表格数据可知，该植物细胞的细胞液的等渗浓度为0.5～0.6 mol/L。 （3）由表可知，蔗糖浓度为0.4 mol/L时，该植物细胞会发生少量（15％）质壁分离，而浓度为0.3 mol/L时，则不会，而乙地适合该植物生长，故乙地土壤溶液浓度应小于0.4 mol/L。 （4）由（2）分析可知，该植物细胞的细胞液的等渗浓度为0.5～0.6 mol/L，为更精确地测定出细胞液的等渗浓度，则需在此范围内设置浓度梯度进行实验，以缩小细胞液等渗浓度的范围，故可分别配制浓度为0.52 mol/L、0.54 mol/L、0.56 mol/L、0.58 mol/L的4组外界溶液进行重复实验。 12.（2025·广东潮州高一期中）我国研究团队揭示了调控水通道蛋白闭合和打开的分子机制。请结合所学知识，回答下列问题： （1）水分子进出细胞的方式有　自由扩散和协助扩散　。水分子通过水通道蛋白进出细胞的速率与　细胞膜上水通道蛋白的数量、细胞两侧溶液的浓度差　（答1点即可）有关，相对于载体蛋白而言，通道蛋白的作用特点是　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　。 （2）初步研究发现，红细胞能快速吸水并涨破与其细胞膜上的水通道蛋白CHIP28有关，以人工脂质体（可插入膜蛋白且人工脂质体均已注入适宜浓度的溶液）为材料设计实验验证CHIP28蛋白的功能，请完成以下实验内容： 实验思路：取适量的人工脂质体均分成甲、乙两组，甲组人工脂质体不作处理，乙组人工脂质体　插入水通道蛋白CHIP28　，再将两组脂质体分别置于清水中，观察两组脂质体是否吸水涨破。 预期结果：若　乙组脂质体快速吸水涨破而甲组不涨破　，则红细胞能快速吸水并涨破与其细胞膜上的CHIP28水通道蛋白有关。 解析：（1）水分子直接穿过膜磷脂双分子层（不需要借助转运蛋白）进入细胞的运输方式是自由扩散；自由扩散的运输特点是顺浓度梯度运输、不消耗能量与不借助转运蛋白；水分子还可以借助水分子通道蛋白进入细胞，为协助扩散，这种运输方式需要借助于转运蛋白，为顺浓度梯度运输，不消耗能量，运输速率比自由扩散更快，水分子通过水通道蛋白进出细胞的速率与细胞膜上水通道蛋白的数量、细胞两侧溶液的浓度差有关，通道蛋白的作用特点是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。 （2）实验思路：为了探究红细胞能快速吸水并涨破是否与其细胞膜上的水通道蛋白CHIP28有关，自变量为是否插入水通道蛋白CHIP28，则对照组（甲组）需要制作不含CHIP28的等体积脂质体，实验组（乙组）为人工脂质体插入水通道蛋白CHIP28，再将两组脂质体分别置于清水中，观察两组脂质体是否吸水涨破。预期结果：若乙组脂质体快速吸水涨破而甲组不涨破，则红细胞能快速吸水并涨破与其细胞膜上的CHIP28水通道蛋白有关。 13 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $