第4章 第1节 第2课时 被动运输（配套教参Word）-【步步高】2025-2026学年高一生物必修1 分子与细胞学习笔记（人教版 鲁湘辽黑吉专版）

本讲义聚焦高中生物学“被动运输”核心知识点，系统梳理被动运输的概念（扩散方式、不耗能），对比自由扩散（如氧、甘油）和协助扩散（如葡萄糖、离子）的异同，解析载体蛋白（构象改变）与通道蛋白（不结合物质）的特点，明确浓度梯度及转运蛋白数量对运输速率的影响，搭建完整知识支架。 该资料通过构建转运蛋白模型强化科学思维，设计人工膜与生物膜通透性比较等探究任务培养探究实践能力，结合判断正误、课时对点练等环节，课中助教师引导学生分析实例，课后帮学生巩固结构与功能观，有效弥补知识盲点。

第2课时　被动运输 [学习目标]　1.通过构建被动运输的相关模型，强化科学思维。2.通过理解被动运输的概念，比较自由扩散和协助扩散的异同点。3.主动关注被动运输方面的科学进展，尝试解决合理灌溉等社会生产中的相关问题。 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．被动运输的类型 (1)自由扩散(简单扩散) ①概念：物质经过简单的扩散作用进出细胞的方式。 ②实例：氧、二氧化碳；甘油、乙醇、苯等脂溶性的小分子有机物。 (2)协助扩散(易化扩散) ①概念：借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式。 ②实例：离子和一些小分子有机物如葡萄糖、氨基酸等。 3．转运蛋白的种类和特点 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 分子或离子通过通道蛋白时，不需要与通道蛋白结合 4.影响被动运输的因素 (1)被动运输的速率直接受膜内外物质浓度梯度大小的影响。 (2)协助扩散的速率还与转运蛋白的数量有关。 判断正误 (1)相对分子质量小的物质都可以通过自由扩散进出细胞(　　) (2)同种物质在不同情况下的运输方式可能不同(　　) (3)温度变化会影响分子通过细胞膜的速率(　　) (4)水分子进入细胞，都是通过自由扩散方式进行的(　　) (5)载体蛋白和通道蛋白在转运分子和离子时，其作用机制是一样的(　　) 答案　(1)×　(2)√　(3)√　(4)×　(5)× 提示　(1)相对分子质量小的物质的运输方式可能是自由扩散，也可能是协助扩散等其他方式。(2)(4)水分子可以通过协助扩散和自由扩散进出细胞。 任务一：探究气体和甘油等分子进出细胞的方式 资料：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。 1．请据图分析，气体和甘油是如何进出细胞的？ 提示　人工膜和生物膜对气体和甘油的通透性相同，因此它们是通过扩散作用进出细胞的。 2．据图所示，水分子通过生物膜和人工膜时存在差异，请推测导致这种差异的原因是什么？ 提示　生物膜上可能存在协助水分子通过的转运蛋白。 任务二：自由扩散和协助扩散的比较 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。据图回答下列问题： 1．图中的a属于哪种运输方式？该运输方式有何特点？ 提示　a属于自由扩散。利用该运输方式的物质由高浓度一侧运输到低浓度一侧，不需要转运蛋白的协助，也不需要消耗能量。 2．图中的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。利用该运输方式的物质由高浓度一侧运输到低浓度一侧，需要转运蛋白的协助，但不需要消耗能量。 3．A是通道蛋白，运输物质时不需要(填“需要”或“不需要”)与被运输的物质结合；B是载体蛋白，运输物质时需要(填“需要”或“不需要”)与被运输的物质结合，并发生自身构象的改变。 核心归纳　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，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)。 1．二氧化碳分子可以通过自由扩散作用从肺泡细胞排出，葡萄糖分子可以通过协助扩散的方式被红细胞吸收，这两种物质运输过程的共同点是(　　) A．从低浓度到高浓度运输 B．需要载体蛋白 C．需要能量 D．顺浓度梯度运输 答案　D 2．(不定项)(2025·本溪高一检测)协助扩散需要细胞膜上载体蛋白或通道蛋白的协助。如图甲、乙分别表示载体介导和通道介导的两种协助扩散方式，其中通道介导的扩散速率比载体介导的快得多。下列有关叙述正确的是(　　) A．该过程的运输速率与膜两侧浓度差完全呈正相关 B．载体蛋白和通道蛋白均具有一定的特异性 C．甲、乙两种方式均存在溶质分子与相应蛋白质的结合过程 D．该过程不需要消耗能量 答案　BD 解析　协助扩散需要转运蛋白的协助，其运输速率既与膜两侧浓度差相关，又与转运蛋白的数量相关，因此并不是与膜两侧浓度差完全呈正相关，A错误；载体蛋白在转运离子或分子时会与离子或分子结合，而离子或分子通过通道蛋白时，不需要与通道蛋白结合，C错误；该过程为协助扩散，协助扩散不需要消耗能量，D正确。 课时对点练 [分值：100分] 第1～11题，每题6分；第12～13题，每题7分，共80分。 题组一　自由扩散和协助扩散 1．(2024·哈尔滨高一月考)细胞膜是细胞的重要结构。下列关于细胞膜的叙述，错误的是(　　) A．乙醇通过细胞膜需要消耗能量 B．水分子可以借助细胞膜上的通道蛋白通过细胞膜 C．性激素、甘油等小分子物质跨膜方式是自由扩散 D．动物细胞能通过渗透作用吸收水分 答案　A 解析　乙醇通过细胞膜的方式为自由扩散，不需要消耗能量，A错误。 题点　自由扩散与协助扩散 2．下列物质进出细胞的方式中，必须依赖于细胞膜上转运蛋白才能完成的是(　　) A．O2 进入肺泡细胞 B．H2O进入根毛细胞 C．葡萄糖进入红细胞 D．酒精进入胃上皮细胞 答案　C 解析　O2、酒精进入细胞的方式是自由扩散，水进出细胞的方式可以是协助扩散，也可以是自由扩散，自由扩散不需要转运蛋白的协助，A、B、D不符合题意；葡萄糖进入红细胞，属于协助扩散，需要转运蛋白的协助，C符合题意。 题点　自由扩散与协助扩散 3．(2025·齐齐哈尔高一期中)下列有关被动运输的叙述，正确的是(　　) A．被动运输都是物质顺浓度梯度的跨膜运输 B．相对分子质量小的物质和离子都通过自由扩散进出细胞 C．载体蛋白介导协助扩散时，不发生自身构象的改变 D．自由扩散不消耗能量，协助扩散消耗能量 答案　A 解析　离子和一些小分子有机物如葡萄糖、氨基酸等，不能通过自由扩散进出细胞，B错误；载体蛋白每次转运时都会发生自身构象的改变，C错误；自由扩散和协助扩散都是顺浓度梯度运输，均不消耗能量，D错误。 题点　自由扩散与协助扩散 4．(2024·青岛高一质检)细胞膜上存在水通道蛋白，为了探究它在水分子进出细胞中的作用，研究人员分别取细胞膜上含水通道蛋白(甲组)和除去水通道蛋白(乙组)的同种细胞，置于低渗溶液中，定时测量细胞体积。结果发现，与乙组相比，甲组细胞体积明显增大。下列关于水分子进出细胞的叙述，错误的是(　　) A．甲组细胞体积达到最大后水分子不再进入细胞 B．水分子进出细胞的主要方式为协助扩散 C．水分子通过自由扩散和协助扩散的方式进出细胞时不消耗能量 D．水分子通过通道蛋白进出细胞时，不需要与通道蛋白结合 答案　A 解析　甲组细胞体积达到最大后，水分子仍然能进入细胞，只不过进出细胞达到平衡，A错误；与乙组相比，甲组细胞体积明显增大，说明水分子进出细胞的主要方式是协助扩散，B正确；水分子通过自由扩散和协助扩散进出细胞的方式都属于被动运输，不消耗能量，C正确；水分子通过通道蛋白进出细胞时，不需要与通道蛋白结合，D正确。 题点　水的被动运输 题组二　转运蛋白的种类和作用 5．(2025·哈尔滨高一期中)下列关于转运蛋白的叙述，错误的是(　　) A．转运蛋白可分为载体蛋白和通道蛋白两种类型 B．载体蛋白具有专一性，通道蛋白不具有专一性 C．分子或离子经通道蛋白时，不需要与通道蛋白结合 D．运输不同物质的转运蛋白种类和数量一般不相同 答案　B 解析　转运蛋白具有专一性，转运蛋白包括载体蛋白和通道蛋白，一般而言，运输不同物质的转运蛋白种类和数量不相同，所以载体蛋白和通道蛋白均具有专一性，B错误。 题点　转运蛋白 6．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 B．载体结合位点与被转运的溶质之间具有专一性 C．载体蛋白构象发生改变的过程中需要消耗能量 D．被转运的溶质从高浓度到低浓度，且具有载体饱和效应 答案　C 解析　题图表示被转运的溶质以协助扩散的方式排出细胞的过程，该过程不消耗能量，所以载体蛋白构象发生改变的过程中不需要消耗能量，C错误。 题点　转运蛋白 7．科学家从蚕豆保卫细胞中检测到K＋的通道。1998年，美国科学家麦金农解析了K＋通道蛋白的立体结构。下列叙述错误的是(　　) A．K＋通道蛋白的空间构象决定了其功能 B．K＋借助通道蛋白可以进行逆浓度梯度运输 C．K＋通道开启或关闭过程会发生自身构象可逆性的改变 D．K＋通道蛋白具有专一性，只运输K＋ 答案　B 解析　根据示意图可确定，K＋通道的开启或关闭取决于其自身构象的改变，K＋通道蛋白的化学本质是蛋白质，蛋白质的功能与其结构有关，A正确；K＋借助通道蛋白进行跨膜运输不消耗能量，属于协助扩散，都是顺浓度梯度运输，B错误；从题图上可以看出，K＋通道开启或关闭过程会发生自身构象的改变，该改变具有可逆性，C正确；通道蛋白只能运输特定的物质，有一定的专一性，K＋通道蛋白只运输K＋，D正确。 题点　转运蛋白 题组三　协助扩散运输速率的影响因素 8．(2025·岳阳高一期中)如图甲、乙表示两种与被动运输方式有关的曲线。下列相关叙述错误的是(　　) A．图甲代表自由扩散，图乙代表协助扩散 B．图甲代表的跨膜运输方式不需要转运蛋白 C．图乙中限制P点转运速率的主要因素是转运蛋白的数量 D．温度对图甲所示运输方式的转运速率没有影响，对图乙所示运输方式的转运速率有影响 答案　D 解析　温度升高会使膜上的物质分子运动加快，有利于物质的运输，因此温度对图甲和图乙所示运输方式的转运速率均有影响，D错误。 题点　影响自由扩散和协助扩散的因素 9．维生素D属于脂质的一种，人体组织细胞吸收维生素D的量主要取决于(　　) A．环境温度和氧气的含量 B．细胞膜上维生素D含量及其转运蛋白数量 C．细胞膜上维生素D转运蛋白的数量 D．细胞外溶液与细胞质中维生素D的浓度差 答案　D 解析　维生素D属于脂溶性物质，以自由扩散的方式通过细胞膜，不消耗能量，不需要转运蛋白协助，其运输速率主要取决于膜两侧浓度差，故组织细胞吸收维生素D的量主要取决于细胞外溶液与细胞质中维生素D的浓度差，D正确。 题点　影响自由扩散和协助扩散的因素 10．某兴趣小组为探究肾小管上皮细胞的吸水方式是自由扩散还是协助扩散，进行了如表实验，其中Hg2＋能显著抑制水通道蛋白的活性。下列对该实验的分析，错误的是(　　) 步骤 相关操作 ① 甲组：肾小管上皮细胞＋生理盐水配制的适宜浓度的 HgCl2溶液 乙组：________？________ ② 将甲、乙两组中处理过的肾小管上皮细胞制成装片，在盖玻片一侧滴清水，另一侧用吸水纸吸引，重复多次，在显微镜下观察 ③ 统计一段时间内的细胞破裂数目 A.自由扩散与协助扩散都是顺浓度梯度进行跨膜运输的 B．表中“？”处为肾小管上皮细胞＋等量的生理盐水 C．若甲组和乙组的细胞破裂数目基本相同，则吸水方式为自由扩散 D．若吸水方式为协助扩散，则甲组的细胞破裂数目明显多于乙组的 答案　D 解析　若吸水方式为协助扩散，则甲组的细胞破裂数目明显少于乙组的，D错误。 题点　水的被动运输 11．(不定项)肝糖原的分解和合成对人体血糖的稳定具有重要意义。葡萄糖通过载体蛋白GLUT2以被动运输的方式进出肝细胞。下列说法错误的是(　　) A．GLUT2对运输的物质具有高度选择性 B．饥饿时，通过GLUT2将葡萄糖运出肝细胞消耗能量 C．葡萄糖需与GLUT2结合才能被运进或者运出肝细胞 D．葡萄糖的运输方向取决于浓度梯度而与GLUT2无关 答案　B 解析　GLUT2是一种载体蛋白，具有特异性，故GLUT2对运输的物质具有高度选择性，A正确；葡萄糖通过载体蛋白GLUT2以被动运输的方式进出肝细胞，故饥饿时，通过GLUT2将葡萄糖运出肝细胞不消耗能量，B错误；葡萄糖进出肝细胞是协助扩散， 协助扩散的方向取决于物质浓度梯度，D正确。 题点　自由扩散与协助扩散 12．(不定项)科学家阿格雷和麦金农分别研究发现了水通道蛋白和钾离子通道蛋白，因此共同荣获2003年诺贝尔化学奖。下列说法正确的是(　　) A．磷脂双分子层内部是疏水的，故水分子都要通过水通道蛋白进出细胞 B．甘油和酒精的运输与依靠通道蛋白的运输方式不同，需要消耗能量 C．通道蛋白贯穿于细胞膜，分子或离子通过通道蛋白时不需要与其结合 D．人的肾脏中肾小管细胞水通道蛋白发达，与水分的重吸收直接相关 答案　CD 解析　磷脂双分子层内部是疏水的，故水分子主要通过水通道蛋白进出细胞，也可通过自由扩散进出细胞，A错误；甘油和酒精的运输属于自由扩散，不需要消耗能量，B错误。 题点　自由扩散与协助扩散 13．(不定项)如图为植物光合作用同化物蔗糖在不同细胞间运输、转化过程的示意图。下列相关叙述正确的是(　　) A．蔗糖的水解有利于蔗糖顺浓度梯度运输 B．单糖逆浓度梯度转运至薄壁细胞 C．能量生成抑制剂不会直接抑制图中蔗糖的运输 D．蔗糖可通过单糖转运载体转运至薄壁细胞 答案　AC 解析　蔗糖分子通过胞间连丝进行运输，水解后形成单糖，通过单糖转运载体顺浓度梯度运输，速率加快，A正确；图示单糖通过单糖转运载体顺浓度梯度转运至薄壁细胞，B错误；图中蔗糖运输不消耗能量，单糖顺浓度梯度运输也不消耗能量，故能量生成抑制剂不会直接抑制图中蔗糖的运输，C正确；蔗糖属于二糖，不能通过单糖转运载体转运至薄壁细胞，D错误。 题点　影响自由扩散和协助扩散的因素 14．(10分)通道蛋白位于部分细胞的细胞膜中，参与水分子和离子的运输。回答下列问题： (1)红细胞膜上有水通道蛋白。通常猪成熟的红细胞是提取细胞膜的良好材料，原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 猪成熟的红细胞能通过水通道吸收水分子，这与水通道的____________有直接关系。 (2)某些细胞的细胞膜上存在着离子通道，在其受到特定刺激时，离子通道会开放。这类细胞的细胞膜上存在离子通道的意义是_________________________________________ ________________________________________________________________________。 载体蛋白和通道蛋白统称为转运蛋白，借助膜上转运蛋白的物质扩散方式叫协助扩散。在动物体内，决定协助扩散速率的因素有_______________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)将除去膜上蛋白质的猪成熟的红细胞置于水溶性物质中，发现红细胞几乎不吸收水溶性物质，原因是_____________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)哺乳动物成熟的红细胞中无细胞核和众多的细胞器　结构和功能　(2)有利于控制离子的进出　转运蛋白的数量和膜内外物质浓度梯度的大小　(3)磷脂双分子层几乎阻碍所有的水溶性分子的通过 解析　(1)哺乳动物成熟的红细胞中无细胞核和众多的细胞器，因此猪成熟的红细胞是提取细胞膜的良好材料。猪成熟的红细胞能通过水通道吸收水分子，这与水通道的结构和功能有直接关系。(2)离子通道具有特异性，一种离子通道只允许一种离子通过，这有利于控制离子的进出。在动物体内，决定协助扩散速率的因素有转运蛋白的数量和膜内外物质浓度梯度的大小。 题点　影响自由扩散和协助扩散的因素 15．(10分)水通道蛋白位于部分细胞的细胞膜上，能介导水分子跨膜运输，提高水分子的运输速率。将哺乳动物成熟红细胞放入渗透压较低的溶液中，可使其逐渐吸水涨破，此时光线更容易透过红细胞悬浮液，液体由不透明的红色溶液逐渐变澄清，肉眼即可观察到，这种现象称为溶血，溶血时间与水分进入红细胞的速度有关。如图是猪的红细胞在不同浓度的NaCl溶液中，红细胞体积和初始体积之比的变化曲线图，O点对应的浓度为红细胞吸水涨破时的NaCl浓度。回答下列问题： (1)动物细胞能否发生渗透失水？____________(填“能”或“不能”)。 (2)分析图示，将相同的猪的红细胞甲、乙分别放置在A点和B点对应的NaCl溶液中，一段时间后，甲、乙细胞均保持活性，乙细胞的吸水能力________(填“大于”“小于”或“等于”)红细胞甲。 (3)将猪的红细胞和肝细胞置于蒸馏水中，发现红细胞吸水涨破所需时间少于肝细胞，结合以上信息分析，其原因可能是_______________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)有观点认为：低温会使水分子通过细胞膜的速率减慢。请以猪的成熟红细胞为材料，以溶血现象作为观察实验指标，设计实验验证这一观点。(要求：写出实验思路并预期结果)________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)能　(2)大于　(3)与肝细胞细胞膜上存在的水通道蛋白相比，红细胞细胞膜上存在的水通道蛋白更多，吸水速率更快　(4)实验思路：将生理状态相同的猪的成熟红细胞均分为甲、乙两组，甲组处于室温条件，乙组做低温处理，然后将两组细胞同时置于等量的蒸馏水中，观察两组红细胞溶血时间。预期实验结果：甲组溶血所需时间小于乙组 解析　(4)该实验的目的是验证低温会使水分子通过细胞膜的速率减慢，则该实验的自变量是温度，因此实验应该设计甲、乙两组(含有同种等量的相同生理状态的哺乳动物成熟的红细胞)，分别在正常温度和低温下进行实验，将两组实验的红细胞同时放入相同的等量蒸馏水中，观察甲、乙两组红细胞溶血所需的时间；由于该实验是验证性实验，而低温会使水分子通过细胞膜的速率减慢，因此低温组溶血所需时间更长，该实验的结果是甲组溶血所需时间小于乙组。 题点　水的被动运输 学科网（北京）股份有限公司 $