4.1被动运输知识清单2026-2027学年高一上学期生物人教版必修1

该高中生物学知识清单聚焦第4章细胞的物质输入和输出中4.1被动运输。从渗透装置问题探讨切入，系统梳理渗透作用的概念、条件和方向，进而分析动物细胞和植物细胞的吸水失水原理及质壁分离实验，最终归纳自由扩散和协助扩散的特点与实例，构建完整知识支架。 知识链路以“现象-原理-应用-分类”逻辑展开，通过问题链引导科学思维，实验部分详细说明材料选择、步骤及现象分析，强化探究实践能力。突出结构与功能观（如原生质层的选择透过性），易错点标注清晰，助力学生建立生命观念和科学探究方法。

第4章 细胞的物质输入和输出 4.1 被动运输 一、问题探讨（渗透装置） 1.漏斗内的液面为什么会升高？ 半透膜两侧溶液有浓度差。 单位时间内进入漏斗的水分子数量大于从漏斗渗出的水分子数量。 2.如果漏斗管足够长，管内的液面会无限升高吗？ 不会，因为管内的水柱产生的压力会加快漏斗中的水分向外扩散的速度，最终膜两侧水分扩散的速度达到平衡，液面不再上升。 3.当液面不再上升时，漏斗内外的溶液浓度如何？ 漏斗内蔗糖溶液浓度>烧杯中清水的浓度， 即浓度高的一侧液面也高。 （由于清水与漏斗中的液体具有浓度差，即具有渗透压差，所以水分子有进入漏斗的趋势；但是H1产生的压强（静水压）与蔗糖溶液产生的渗透压达到平衡，使半透膜两侧水分子的交换率相同时，液面不再升高。F∆h=F∆C） 4.如果用纱布或不透水的塑料布代替玻璃纸，漏斗管内的液面会升高吗？ 不会。纱布不是半透膜，孔隙很大，水分子和蔗糖分子都可以通过。不透水的塑料布，孔隙很微小，水分子和蔗糖分子都不能通过。 5.如果将烧杯中的清水换成与漏斗中等浓度的蔗糖溶液，结果会怎样？ 液面将保持不变。膜两侧浓度相同，水分子进出平衡。 二、水分进出细胞的原理 1.渗透作用 ①★概念：水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散。 半透膜：一类可以让小分子物质通过而大分子物质不能通过的薄膜的总称。 扩散：是指物质分子从高浓度区域向低浓度区域转移直到均匀分布的现象。 注意：制作蜜饯时蔗糖进入细胞不是渗透作用，因为蔗糖不是溶剂分子。 ②方向是：水分子从水的相对含量高的一侧向水的相对含量低的一侧移动；从低浓度溶液一侧向高浓度溶液一侧移动 ③★条件：具有半透膜；膜两侧要有浓度差[指物质的量浓度] ④半透膜与选择透过性膜在物质透过功能上的差异是：选择透过性膜能主动转运有关物质，而半透膜不能。[半透膜包括生物膜和非生物膜] 2.动物细胞的吸水和失水原理：渗透作用。 (1) ①充当半透膜的是细胞膜 ②浓度差：外界溶液浓度与细胞质之间有浓度差 (2)外界溶液浓度>细胞质浓度：细胞失水皱缩 （失水大于吸水） 外界溶液浓度=细胞质浓度：细胞形态不变，水分子进出处于动态平衡。(吸水、失水动态平衡） ★注意：当水分子进出处于动态平衡时，细胞质中的NaCl的浓度低于外界溶液NaCl的浓度。 外界溶液浓度<细胞质浓度：细胞吸水膨胀 （吸水大于失水） 注意：人红细胞内的血红蛋白等有机物不能够透过细胞膜。 当外界溶液的浓度低时，红细胞不一定会由于吸水而涨破。 红细胞吸水或失水的多少取决于红细胞细胞质与外界溶液的的浓度差 ⑶临床上输液要用生理盐水的原因：生理盐水的浓度与血浆的浓度基本一致，血细胞不会因为过度吸水或失水而出现形态和功能上的异常。 3.植物细胞吸水和失水原理：渗透作用 (1) ①原生质层充当半透膜 ②细胞液与外界溶液间有浓度差 .★原生质层：细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质。（干种子细胞、分生区细胞依靠亲水性物质，吸胀吸水） 原生质层有选择透过性原因：细胞膜和液泡膜具有选择透过性。 注意：水进出植物细胞，主要是指水经过原生质层进出液泡。 (2)植物细胞不能无限吸水原因：植物细胞壁起到支持和保护作用，限制了细胞的无限吸水。 4.探究植物细胞的吸水和失水 ⑴实验目的：探究植物细胞吸水失水 ⑵最佳材料：洋葱鳞片叶外表皮，原因：含紫色大液泡，易观察实验现象. 若选用洋葱鳞片叶内表皮，方法一：换用小光圈、平面镜；方法二：用滴有红墨水的外界溶。 ⑶实验步骤： 实验中共涉及三次显微镜（均为低倍镜）观察，形成自身前后对照。 使用两次吸水纸，作用是引流，使洋葱鳞片叶外表皮细胞浸润在蔗糖溶液(或清水)中【答全给分】 观测指标：中央大液泡大小、颜色变化、原生质层位置、细胞大小。 ⑷实验结果： 当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，植物细胞失水，发生质壁分离。 当外界溶液浓度小于细胞液浓度时，植物细胞吸水，发生质壁分离复原。 注意： ①质壁分离：壁：指细胞壁；质：指“原生质层” ②★质壁分离的内因(或植物细胞应具备的结构条件) :原生质层比细胞壁的伸缩性大。 外因(或所需的外界条件) :外界溶液浓度大于细胞液浓度。 ③★能发生质壁分离的条件：活的成熟的植物细胞；外界溶液浓度大于细胞液浓度 ④质壁分离复原的原因：细胞液浓度大于外界溶液浓度。 ⑤质壁分离过程中：液泡体积减小、颜色变深、吸水能力增强、细胞液浓度增大，细胞大小基本不变或略微缩小。 ⑥质壁分离复原过程中液泡体积增大、颜色变浅、吸水能力减弱、细胞液浓度减小，细胞大小基本不变或略微增大。 ⑦质壁分离过程中水分依次经过的结构：液泡膜、细胞质、细胞膜、细胞壁。 ⑧滴加清水和蔗糖溶液时间间隔不能过长的原因是避免细胞因长时间处于失水状态而死亡，影响复原现象的观察。 ⑨若将细胞置于一定浓度的KNO3溶液中现象：质壁分离后自动复原，原因：K+、NO3-可会进入细胞内，使外界溶液浓度低于细胞液浓度，细胞吸水【一定浓度的NaC1溶液、尿素、甘油、乙二醇等相同道理】 ⑩若为醋酸溶液，则细胞不会发生质壁分离，因为：原生质层遭到破坏。 ⑪使用浓度过高蔗糖溶液，有质壁分离现象，但不能复原，因为外界溶液浓度过高，细胞会因为过度失水而死亡。 ⑫植物细胞质壁分离后不能复原，可能的原因有：质壁分离时间过长、外界溶液浓度过高，导致细胞过度失水而死亡 。 ⑸图像分析 ①图中6为外界溶液。原生质层包括图中2、4、5。 ②★图所示的细胞正处于质壁分离状态，细胞液浓度与外界溶液溶度大小关系为大于、小于或等于。 ③若将洋葱鳞片叶外表皮放入蔗糖溶液：7-紫色、6-无色、5-无色。 ④若将洋葱鳞片叶内表皮放入红墨水中：7-无色、5-无色、6-红色。 ⑤若将黑藻叶片(叶肉细胞)放入蔗糖溶液：7-无色、5-绿色、6-无色。 ⑥设细胞壁的长度为X，液泡的长度为Y，（蔗糖溶液浓度大于细胞液浓度） 若同一细胞用不同浓度蔗糖溶液处理，蔗糖溶液浓度越低，则X/Y值越小； 若不同细胞用相同浓度蔗糖溶液处理，细胞的正常细胞液溶度越低，则X/Y值越大； 5总结： ①动物细胞失水达到水分子进出平衡时，C细胞质＝C外界溶液。 ②动物细胞吸水达到水分子进出平衡时，C细胞质＝C外界溶液。 ③★植物细胞失水达到水分子进出平衡时，C细胞液＝C外界溶液。 ④★植物细胞吸水达到水分子进出平衡时，C细胞液＞或＝C外界溶液。(由于细胞壁的束缚，细胞还有吸水的趋势，但也无法吸水) ⑤★在植物细胞失水和吸水实验中，当植物细胞处于质壁分离的最终状态时，外界蔗糖溶液的浓度＞细胞液中蔗糖的浓度。 三、自由扩散和协助扩散 1.被动运输：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.自由扩散 ⑴自由扩散(简单扩散)：物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式。 ⑵★实例： a水溶性小分子：水、尿素等。 b气体：02 、 CO2等 。 c脂溶性物质：甘油、乙醇、苯、性激素、维生素D等（脂溶性物质易通过细胞膜，与细胞膜含磷脂分子有关）。 苏丹III能进入花生子叶细胞说明苏丹III是脂溶性物质，进入方式是自由扩散。 ⑶特点：顺浓度梯度，不需要转运蛋白，不需要能量。 ⑷影响因素：细胞膜两侧物质的浓度差。 3.协助扩散 ⑴ 协助扩散(易化扩散)：借助膜上的转运蛋白（通道蛋白或载体蛋白）进出细胞的物质扩散方式。 ⑵★实例：葡萄糖进入红细胞，肾小管对水的重吸收。 ⑶特点：顺浓度梯度，需要转运蛋白，不需要能量。 ⑷影响因素：细胞膜两侧物质的浓度差和转运蛋白的数量。 ⑸转运蛋白 ①分类：载体蛋白和通道蛋白两种类型。 ②载体蛋白转运物质时自身构象改变。载体蛋白需与转运物质结合。 ③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，不与转运物质结合。分子或离子通过通道蛋白转运时，自身构象不变，当通道蛋白开放或关闭时，自身构象发生改变。 注意：蛋白质变性其空间结构一定改变，蛋白质空间结构改变不一定是蛋白质变性。 ④协助扩散可能是借助于通道蛋白或载体蛋白，而主动运输一定是借助于载体蛋白 载体蛋白的特点：具有专一性、饱和性。 通道蛋白的特点：具有专一性、无饱和性、具有极高的运输速度、并非连续开放。 4.★水分子进出细胞的方式 ①水进出细胞的方式有自由扩散和协助扩散两种方式。 水分子更多的是借助膜上的 水通道蛋白以协助扩散方式进出细胞的。 ②从细胞膜的结构组成特点分析，由于磷脂双分子层内部具有疏水性，水分子自由扩散通过细胞膜时会受到一定的阻碍。 5.识图：如图所示，a、b、 c、 d 表示物质运输方式，A 、B、 C 、D 表示物质和结构。 属于自由扩散的是：b、c，此运输方式的特点是：不需要转运蛋白、不消耗能量、顺浓度梯度。 属于协助扩散的是：a、d，此方式的特点是：需要载体蛋白、不消耗能量、顺浓度梯度。 B为磷脂双分子层，C为糖被，D为糖蛋白。 学科网（北京）股份有限公司 $