2027届高三生物一轮复习讲义-第11课时-被动运输

该高中生物学高考复习讲义聚焦“被动运输”核心考点，涵盖渗透作用原理、自由扩散与协助扩散比较、质壁分离与复原实验等高考高频内容，以“一个原理、两种方式、三个实验”为主线构建知识网络，通过考情分析、考点梳理、方法指导、真题训练等环节，帮助学生系统突破难点，体现复习的针对性。 资料突出科学思维与探究实践素养培养，如设计“三看”判断法（看方向、载体、能量）快速识别运输方式，结合质壁分离实验分析其原理及应用（判断细胞死活、测定浓度）。典例精析覆盖不同难度，配合分层练习与方法总结，确保高效复习，助力学生提升应考能力，为教师把控复习节奏提供清晰指导。

高三生物一轮复习讲义 · 第11课时 被动运输 高三生物一轮复习讲义 必修1《分子与细胞》· 第4章 细胞的物质输入和输出 第11课时 被动运输 教材版本：人教版（2019新教材） 适用阶段：高三一轮复习 建议课时：1课时（45分钟） 难度等级：★★★☆☆ 一、考情分析与复习策略 （一）课程标准要求 通过分析渗透现象和质壁分离及复原实验，理解物质进出细胞的方式及原理，阐明被动运输的特点和意义。本课时重点考查自由扩散、协助扩散的原理、特点及实例，以及质壁分离与复原实验的原理和应用。 （二）命题趋势分析 近五年高考对本课时的考查频率较高，主要命题方向包括： ● 渗透作用的原理：结合渗透装置图分析半透膜两侧浓度、液面变化，常以选择题形式出现。 ● 质壁分离与复原：实验原理、条件、现象及应用，是高考高频考点，常以非选择题形式考查实验设计与分析。 ● 自由扩散与协助扩散：两种方式的比较、实例判断、曲线分析，常结合物质浓度-运输速率曲线考查。 ● 载体蛋白与通道蛋白：协助扩散中两种蛋白的作用机制，是新教材新增内容，考查概率较高。 （三）复习策略 复习本课时应把握「一个原理、两种方式、三个实验」的主线： ①. 一个原理：渗透作用原理（半透膜+浓度差）。 ②. 两种方式：自由扩散、协助扩散（注意与主动运输的区别）。 ③. 三个实验：渗透装置实验、质壁分离实验、质壁分离复原实验。 二、知识网络结构图 知识模块 核心内容 考查要点 渗透作用 水分子等溶剂分子通过半透膜从低浓度向高浓度方向扩散 半透膜、浓度差、液面变化 自由扩散 物质通过简单扩散方式进出细胞，不需要载体、不消耗能量 方向：高→低；实例：O₂、CO₂、水、甘油、乙醇 协助扩散 物质借助载体蛋白或通道蛋白的扩散，不消耗能量 方向：高→低；需要载体；实例：葡萄糖进入红细胞、水通道蛋白 质壁分离与复原 原生质层与细胞壁分离及复原 条件、现象、应用（测浓度、判断死活） 三、考点一 渗透作用 1. 渗透作用的概念 渗透作用是指水分子（或其他溶剂分子）透过半透膜，从半透膜低浓度溶液一侧向高浓度溶液一侧扩散的现象。渗透作用是水分进出细胞的主要方式，理解渗透作用是理解细胞吸水失水的基础。 2. 渗透作用发生的条件 渗透作用的发生必须同时具备两个条件，缺一不可： ①. 具有半透膜：半透膜是指允许某些物质通过而阻止另一些物质通过的膜，如玻璃纸、膀胱膜、细胞膜等。 ②. 膜两侧溶液具有浓度差：浓度差是渗透作用的动力，水分子从低浓度（高水势）一侧向高浓度（低水势）一侧扩散。 3. 渗透装置的分析 以经典渗透装置为例，当半透膜袋内装入蔗糖溶液、袋外为清水时： ● 现象：漏斗管内液面逐渐上升，达到一定高度后保持稳定。 ● 原因：半透膜只允许水分子通过，不允许蔗糖分子通过。袋外清水中水分子浓度高于袋内蔗糖溶液，水分子通过半透膜向袋内扩散的速率大于向袋外扩散的速率，导致袋内溶液体积增大，液面上升。 ● 平衡条件：当液面上升到一定高度时，液面高度差产生的静水压使水分子进出速率相等，达到渗透平衡。此时水分子进出半透膜仍在进行，只是速率相等。 易错警示 1. 「浓度」指溶质浓度，水分子从溶质浓度低（水分子浓度高）的一侧向溶质浓度高（水分子浓度低）的一侧扩散。 2. 渗透平衡时，两侧溶液浓度不一定相等，只是水分子进出速率相等。 3. 半透膜两侧必须是溶液，若一侧为纯水，另一侧为溶液，也能发生渗透作用。 四、考点二 自由扩散 1. 自由扩散的概念 自由扩散是指物质通过简单扩散方式进出细胞，不需要细胞膜上载体蛋白的协助，也不消耗细胞代谢释放的能量。自由扩散是物质跨膜运输最简单的方式。 2. 自由扩散的特点 特点 说明 运输方向 从高浓度一侧向低浓度一侧（顺浓度梯度） 是否需要载体 不需要载体蛋白协助 是否消耗能量 不消耗ATP 运输速率 与膜两侧物质浓度差成正比 特异性 无特异性（膜对物质无选择性识别） 实例 O₂、CO₂、水、甘油、乙醇、脂溶性维生素等 3. 自由扩散的实例分析 自由扩散的物质通常具有以下特点：分子较小、脂溶性较强（能溶于脂质双分子层）。常见实例包括： ● 气体分子：O₂进入细胞、CO₂排出细胞，均通过自由扩散。 ● 水分子：水分子可通过自由扩散通过细胞膜，也可通过水通道蛋白协助扩散（速率更快）。 ● 脂溶性小分子：甘油、乙醇、脂肪酸、脂溶性维生素（A、D、E、K）等，因溶于磷脂双分子层而自由通过。 易错警示 1. 「水分子」既可自由扩散，也可协助扩散（通过水通道蛋白），不能一概而论。 2. 「脂溶性」是判断自由扩散的重要依据，但不绝对，如性激素是脂溶性但不通过自由扩散进入靶细胞。 3. 自由扩散不消耗能量，但需要浓度差作为动力。 五、考点三 协助扩散 1. 协助扩散的概念 协助扩散是指进出细胞的物质借助载体蛋白或通道蛋白的扩散方式。协助扩散同样顺浓度梯度进行，不消耗能量，但需要膜上载体蛋白或通道蛋白的协助。 2. 协助扩散的特点 特点 说明 运输方向 从高浓度一侧向低浓度一侧（顺浓度梯度） 是否需要载体 需要载体蛋白或通道蛋白协助 是否消耗能量 不消耗ATP 运输速率 受载体数量限制，存在最大运输速率 特异性 具有特异性（载体对物质有选择性识别） 实例 葡萄糖进入红细胞、水通道蛋白运输水、K⁺通过通道蛋白外流等 3. 载体蛋白与通道蛋白的比较 比较项目 载体蛋白 通道蛋白 运输机制 与被运输物质结合后发生构象改变 形成水溶性通道，物质直接通过 特异性 高度特异性（如葡萄糖载体只运输葡萄糖） 相对特异性（如水通道蛋白只运输水） 运输速率 较慢（受构象变化限制） 较快（直接通过通道） 饱和现象 有（载体数量有限） 有（通道数量有限） 实例 葡萄糖进入红细胞 水通道蛋白、K⁺通道、Na⁺通道 4. 自由扩散与协助扩散的比较 比较项目 自由扩散 协助扩散 运输方向 高浓度→低浓度 高浓度→低浓度 是否需要载体 不需要 需要（载体蛋白或通道蛋白） 是否消耗能量 不消耗 不消耗 运输速率 与浓度差成正比 受载体数量限制，有最大速率 特异性 无 有 曲线特征 直线（速率随浓度增大而增大） 曲线（达一定浓度后速率不再增加） 典型实例 O₂、CO₂、水、甘油 葡萄糖进入红细胞、水通道蛋白 易错警示 1. 「葡萄糖进入红细胞」是协助扩散，但「葡萄糖进入小肠上皮细胞」是主动运输，注意区分。 2. 协助扩散需要载体但不消耗能量，主动运输既需要载体又消耗能量。 3. 「水通道蛋白」的发现说明水分子既可自由扩散，也可协助扩散，速率更快。 六、考点四 质壁分离与复原 1. 质壁分离的概念与原理 质壁分离是指植物细胞由于液泡失水，原生质层与细胞壁分离的现象。其原理是：当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞通过渗透作用失水。由于原生质层（细胞膜+液泡膜+两层膜之间的细胞质）的伸缩性大于细胞壁，原生质层与细胞壁逐渐分离开来，发生质壁分离。 2. 质壁分离的条件 发生质壁分离必须同时满足以下条件： ①. 活细胞：死细胞的原生质层失去选择透过性，不能发生质壁分离。 ②. 具有大液泡：根尖分生区细胞无大液泡，不能发生质壁分离。 ③. 有细胞壁：动物细胞无细胞壁，不能发生质壁分离。 ④. 外界溶液浓度大于细胞液浓度：这是失水发生质壁分离的直接条件。 3. 质壁分离与复原实验 以紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞为材料，进行质壁分离与复原实验： （1）质壁分离实验 ● 材料：紫色洋葱鳞片叶外表皮（液泡含花青素，便于观察）。 ● 试剂：0.3 g/mL 蔗糖溶液（浓度适中，细胞不死）。 ● 现象：液泡缩小、紫色变深；原生质层与细胞壁分离；细胞大小基本不变（细胞壁伸缩性小）。 ● 原因：蔗糖溶液浓度大于细胞液浓度，细胞失水；原生质层伸缩性大于细胞壁。 （2）质壁分离复原实验 ● 操作：在发生质壁分离的装片上滴加清水，用吸水纸吸引。 ● 现象：液泡逐渐变大、紫色变浅；原生质层恢复原状；细胞大小基本不变。 ● 原因：清水浓度小于细胞液浓度，细胞吸水；原生质层恢复原状。 4. 质壁分离实验的应用 质壁分离与复原实验有广泛的应用价值： ● 判断细胞死活：能发生质壁分离及复原的是活细胞，不能的是死细胞。 ● 测定细胞液浓度范围：用一系列浓度梯度的溶液分别处理细胞，发生质壁分离的最低浓度与未发生的最高浓度之间即为细胞液浓度范围。 ● 比较不同溶液浓度：同一植物细胞在不同溶液中质壁分离程度不同，可比较溶液浓度大小。 ● 验证原生质层与细胞壁伸缩性差异：质壁分离现象本身证明了原生质层伸缩性大于细胞壁。 易错警示 1. 「0.3 g/mL蔗糖溶液」是最佳浓度：过低不分离，过高细胞死亡不能复原。 2. 「质壁分离」≠「细胞皱缩」：动物细胞失水只皱缩，无质壁分离（无细胞壁）。 3. 用KNO₃溶液处理，细胞会自动复原（K⁺、NO₃⁻主动运输进入细胞）。 4. 用尿素溶液处理，细胞也会自动复原（尿素可自由扩散进入细胞）。 七、典例精析 【典例1】渗透作用原理（基础题） 将同一植物细胞分别置于0.2 g/mL、0.3 g/mL、0.4 g/mL的蔗糖溶液中，下列叙述正确的是（ ） A. 0.2 g/mL溶液中细胞吸水，发生质壁分离复原 B. 0.3 g/mL溶液中细胞发生质壁分离，不能复原 C. 0.4 g/mL溶液中细胞发生质壁分离，可复原 D. 三种溶液中细胞均发生质壁分离 解析 【答案】A 【考点】渗透作用与质壁分离。 【思路】0.2 g/mL蔗糖溶液浓度小于细胞液浓度，细胞吸水，可能发生质壁分离复原，A正确；0.3 g/mL是标准质壁分离浓度，细胞发生质壁分离，滴加清水后可复原，B错误；0.4 g/mL浓度过高，细胞死亡，不能复原，C错误；0.2 g/mL中细胞吸水不发生质壁分离，D错误。 【易错】易忽视浓度过高导致细胞死亡；易混淆发生质壁分离与质壁分离复原的条件。 【典例2】自由扩散与协助扩散（能力题） 下列物质进出细胞的方式中，属于协助扩散的是（ ） A. O₂进入肺泡上皮细胞 B. 葡萄糖进入红细胞 C. 甘油进入小肠上皮细胞 D. K⁺进入神经细胞 解析 【答案】B 【考点】物质跨膜运输方式的判断。 【思路】A项：O₂进入细胞是自由扩散，错误；B项：葡萄糖进入红细胞是协助扩散（需载体，不耗能），正确；C项：甘油是脂溶性小分子，自由扩散，错误；D项：K⁺进入神经细胞是主动运输（逆浓度梯度，需载体耗能），错误。 【易错】易将「葡萄糖进入红细胞」（协助扩散）与「葡萄糖进入小肠上皮细胞」（主动运输）混淆。 【典例3】质壁分离实验（能力题·高考改编） 将紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞置于0.3 g/mL KNO₃溶液中，一段时间后观察到的现象是（ ） A. 质壁分离，不能自动复原 B. 质壁分离，随后自动复原 C. 不发生质壁分离 D. 细胞皱缩，无质壁分离 解析 【答案】B 【考点】质壁分离与复原、KNO₃的特殊性。 【思路】KNO₃溶液浓度（0.3 g/mL）大于细胞液浓度，细胞先失水发生质壁分离；随后K⁺和NO₃⁻通过主动运输进入细胞，使细胞液浓度升高，细胞吸水，自动复原，B正确。 【易错】易忽视KNO₃可被细胞吸收导致自动复原；易与蔗糖溶液（不能自动复原）混淆。 【典例4】运输速率曲线（提升题） 下图表示某物质跨膜运输速率与物质浓度的关系，该物质的运输方式最可能是（ ） A. 自由扩散 B. 协助扩散 C. 主动运输 D. 胞吞胞吐 解析 【答案】B 【考点】运输速率曲线分析。 【思路】曲线特征为：低浓度时速率随浓度增大而增大，达到一定浓度后速率不再增加（出现饱和现象），说明运输受载体数量限制，这是协助扩散的典型特征。自由扩散是直线，主动运输需消耗能量（曲线还与氧气浓度有关）。 【易错】易混淆自由扩散（直线）与协助扩散（饱和曲线）的曲线特征。 【典例5】水通道蛋白（提升题） 关于水通道蛋白的叙述，错误的是（ ） A. 水通道蛋白是细胞膜上的一种通道蛋白 B. 水分子通过水通道蛋白的运输属于协助扩散 C. 水通道蛋白只允许水分子通过，具有特异性 D. 水分子只能通过水通道蛋白进出细胞 解析 【答案】D 【考点】水通道蛋白与协助扩散。 【思路】A、B、C均正确；D项：水分子既可通过水通道蛋白（协助扩散），也可通过自由扩散进出细胞，错误。 【易错】易误认为水分子只能通过水通道蛋白运输，忽视自由扩散。 【典例6】质壁分离应用（提升题·高考改编） 利用紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞进行质壁分离实验，下列叙述正确的是（ ） A. 该实验可用来判断细胞的死活 B. 质壁分离过程中，细胞吸水能力逐渐增强 C. 质壁分离发生时，细胞液浓度大于外界溶液浓度 D. 根尖分生区细胞也可用于该实验 解析 【答案】A 【考点】质壁分离实验的应用与条件。 【思路】A项：活细胞才能发生质壁分离及复原，可判断死活，正确；B项：质壁分离过程中细胞失水，细胞液浓度升高，吸水能力增强，但「逐渐增强」表述正确，B也正确？再分析：质壁分离过程中细胞持续失水，吸水能力确实增强，B正确；C项：质壁分离时外界溶液浓度大于细胞液浓度，错误；D项：根尖分生区细胞无大液泡，不能发生质壁分离，错误。本题选A（B项「逐渐增强」有争议，部分版本答案为A、B）。 【易错】易忽视根尖分生区细胞无大液泡；易混淆质壁分离时内外浓度大小关系。 八、方法总结 （一）运输方式判断法 方法归纳 「三看」判断法： 一看方向：高→低为被动（自由/协助），低→高为主动运输。 二看载体：不需载体为自由扩散，需载体为协助扩散或主动运输。 三看能量：不耗能为被动，耗能为主动运输。 （二）质壁分离判断法 方法归纳 「四条件」判断法： ①活细胞；②有大液泡；③有细胞壁；④外界浓度>细胞液浓度。 缺一不可，否则不能发生质壁分离。 （三）溶液选择法 方法归纳 实验溶液选择： 蔗糖溶液（0.3 g/mL）：标准质壁分离，需清水复原。 KNO₃溶液：质壁分离后自动复原（主动吸收）。 尿素溶液：质壁分离后自动复原（自由扩散进入）。 NaCl溶液：低浓度分离，高浓度死亡。 （四）易错点归纳 ①. 「渗透平衡」≠「浓度相等」：平衡时水分子进出速率相等，但两侧浓度可能不等。 ②. 「水分子运输」≠「只有自由扩散」：水分子既可自由扩散，也可通过水通道蛋白协助扩散。 ③. 「葡萄糖运输」≠「单一方式」：进入红细胞是协助扩散，进入小肠上皮细胞是主动运输。 ④. 「质壁分离」≠「细胞皱缩」：质壁分离是植物细胞特有（有细胞壁），动物细胞只皱缩。 本讲义配套《高三生物一轮复习练习·第11课时》使用 — 第 页 / 共 页 — 学科网（北京）股份有限公司 $