4.1.2 探究植物细胞的吸水和失水实验与被动运输 （Word学生用书）-【学霸笔记·同步精讲】2026-2027学年高中生物必修一（人教版）

本讲义聚焦“探究植物细胞的吸水和失水实验”与“被动运输”核心知识点，先通过实验原理（原生质层伸缩性、浓度差作用）和流程（含自身对照设计）构建感性认知，再系统梳理被动运输的自由扩散与协助扩散类型，归纳异同点及影响因素，形成从实验到理论的学习支架。 该资料以实验探究为特色，通过质壁分离复原条件分析、转运蛋白类型对比等培养科学思维，结合教材改编题和情境案例（如乙二醇与蔗糖溶液对细胞影响）提升探究实践能力，课中辅助教师引导学生建立结构与功能观等生命观念，课后帮助学生巩固知识、查漏补缺，强化知识应用。

第2课时　探究植物细胞的吸水和失水实验与被动运输 知识点一 主干梳理 1.（1）①大　②细胞壁　选择透过　（2）①失水　②吸水 2.􀀁紫色　􀀂细胞壁　􀀃吸水纸　􀀄变小　􀀅变深　􀀆清水　􀀇变浅　􀀈贴近 概念辨析 （1）×　提示：质壁分离是原生质层与细胞壁分离。 （2）×　提示：质壁分离过程中水分子运动是双向进行的。 （3）√ （4）×　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。 重难探究 （1）提示：颜色逐渐变深，吸水能力逐渐增强。 （2）提示：蔗糖溶液浓度太高，细胞过度失水死亡，不能发生质壁分离复原。 （3）提示：因为细胞壁是全透性的，所以发生质壁分离的洋葱鳞片叶外表皮细胞的原生质层与细胞壁之间是蔗糖溶液。 （4）提示：紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞有大液泡且细胞液呈紫色，便于观察；内表皮细胞的细胞液无色，不便于观察。 （5）提示：不能确定此细胞一定正在发生质壁分离。此时细胞可能正在发生质壁分离，也可能正在发生质壁分离复原，也可能正处于水分子进出平衡状态。 即学即练 1.B　题表是用不同浓度的蔗糖溶液处理花瓣的结果，从表中的处理方法可知，本实验的自变量是蔗糖溶液的质量浓度，A正确；由于质量浓度相同的蔗糖溶液和葡萄糖溶液的物质的量浓度不同，所以将蔗糖溶液换为相同质量浓度的葡萄糖溶液，实验的结果和表中不相同，B错误；图中的甲处是细胞膜与细胞壁的间隙，细胞壁具有全透性，因此，发生质壁分离的细胞在此处的液体为外界溶液——蔗糖溶液，C正确；0.40 g·mL－1的蔗糖溶液组中，滴入清水不复原是因为细胞失水过多而死亡，D正确。 2.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 主干梳理 1.扩散方式　能量 2.（1）简单的扩散作用　（2）转运蛋白 3.结合部位　直径和形状　构象　通道蛋白 4.（1）物质浓度　（2）转运蛋白　（3）温度 边角叩问 1.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 2.协助扩散 概念辨析 （1）√ （2）×　提示：协助扩散需要借助膜上的转运蛋白。 （3）×　提示：协助扩散的速率还与膜上转运蛋白的数量有关。 （4）×　提示：一些离子不能通过自由扩散的方式进入细胞。 重难探究 （1）通道　不需要　载体　需要　自身构象 （2）提示：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。 （3）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。 （4）提示：细胞内外物质的浓度差、细胞膜上相应转运蛋白的数量。 即学即练 1.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。 2.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。 【随堂热练】 1.A　将发生质壁分离的紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞置于清水中，细胞吸水，细胞液的浓度变小，液泡的颜色逐渐变浅，A正确；紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞具有细胞壁，不会吸水涨破，B错误；将发生质壁分离的紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞置于清水中，细胞吸水，原生质层舒张，逐渐变薄，C错误；紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞具有细胞壁，质壁分离复原时细胞的体积变化不大，D错误。 2.C　图中1是细胞壁，细胞壁是全透性的，不具有选择透过性，细胞膜是图中的2，具有选择透过性，A错误；图中细胞无法确定是处于质壁分离、质壁分离复原还是动态平衡。若正在质壁分离，6（外界溶液）浓度大于7（细胞液）浓度；若正在质壁分离复原，6浓度小于7浓度；若动态平衡，两者浓度相等，所以不能判断此时6的浓度一定大于7的浓度，B错误；若外界溶液为加入红色墨水的0.3 g/mL的蔗糖溶液，由于细胞壁是全透性的，红色墨水可进入6（细胞壁与细胞膜之间的间隙），所以图中6呈红色，C正确；图中7是细胞液，在细胞发生质壁分离过程中，细胞失水，细胞液浓度增大，其颜色逐渐变深，而不是变浅，D错误。 3.A　方式1（自由扩散）、方式2（协助扩散）均为被动运输，运输方向为浓度高向浓度低运输，速率受细胞内外溶液的浓度差影响（浓度差越大，运输速率越快），A正确；结构a是磷脂双分子层的间隙，水分子通过该间隙的自由扩散（方式1）速率较慢；而通过水通道蛋白的协助扩散（方式2）速率更快，因此水分子更多通过方式2进出细胞，并非方式1，B错误；水通道蛋白属于通道蛋白，其作用是形成通道让水分子通过，不需要与水分子结合，也不会发生自身构象的改变（载体蛋白转运物质时才需要结合并改变构象），C错误；水通道蛋白是专门转运水分子的通道蛋白，离子和小分子有机物需通过对应的载体蛋白或离子通道等转运，无法借助水通道蛋白通过细胞膜，D错误。 4.（1）原生质层　质壁分离　（2）无色　紫色　D　（3）KNO3　A　K＋和N通过主动运输进入细胞，使细胞液浓度增大，细胞吸水 解析：（2）图甲中①处为外界溶液，颜色为无色；②处为细胞液，因含有色素，颜色为紫色。此时细胞可能处于质壁分离状态、质壁分离复原状态或动态平衡状态，所以细胞液浓度与外界溶液浓度的大小关系不确定。（3）图乙中A溶液中液泡体积先变小后恢复，说明细胞先发生质壁分离后自动复原，代表一定浓度的KNO3溶液。t1时，A溶液中液泡体积更小，细胞失水更多，所以A溶液中细胞的吸水能力更强。t1后A溶液对应曲线上升的主要原因是K＋和N通过主动运输进入细胞，使细胞液浓度增大，细胞吸水。 学科网（北京）股份有限公司 $ 第2课时　探究植物细胞的吸水和失水实验与被动运输 1.举例说明有些物质顺浓度梯度进出细胞，不需要额外提供能量。 2.归纳总结分析自由扩散和协助扩散的异同点。 3.通过“探究植物细胞的吸水和失水”的实验，培养科学探究能力。 知识点一　探究植物细胞的吸水和失水 1.实验原理 （1）原生质层与细胞壁的特点 ①原生质层的伸缩性比细胞壁　　　。 ②　　　　　　是全透性的，原生质层具有　　　　　　性。 （2）溶液浓度对细胞的影响 ①当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞将　　　　。 ②当外界溶液浓度小于细胞液浓度时，细胞将　　　　。 2.实验流程 （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。（　　） （2）质壁分离过程中水分子运动只能单向进行。（　　） （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。（　　） 探究　植物细胞的吸水和失水 如图是将紫色洋葱鳞片叶的外表皮细胞先放到质量浓度为0.3 g·mL－1的蔗糖溶液中（甲），再放到清水中（乙）的实验过程的图解，请分析回答下列问题： （1）甲过程中，⑤的颜色如何变化？其吸水能力又如何变化？ （2）有位同学错取了质量浓度较高的蔗糖溶液，发现做完甲过程后，再做乙过程几乎没有观察到相关现象，分析原因可能是什么？ （3）发生质壁分离的洋葱鳞片叶外表皮细胞的原生质层与细胞壁之间是什么物质？ （4）为什么选择紫色洋葱鳞片叶外表皮而不选择内表皮细胞作实验材料？ （5）某同学观察到某细胞处于如图所示状态，能否确定正在发生质壁分离？ 归纳总结 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.（2025·湖南雅礼中学期中）某同学选择红色山茶花的花瓣观察植物细胞的吸水与失水，下表是用不同浓度的蔗糖溶液处理花瓣的结果，如图是观察到的某一质量浓度蔗糖溶液处理后的花瓣细胞。下列相关叙述错误的是（　　） 蔗糖溶液质量浓度/（g·mL－1） 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 是否发生质壁分离现象 － － ＋ ＋＋＋ ＋＋＋＋ 滴入清水后是否复原 － － 是 是 否 注：“－”表示不发生现象；“＋”表示发生现象，且“＋”数量越多现象越明显。 A.本实验的自变量是蔗糖溶液的质量浓度 B.将蔗糖溶液换为相同质量浓度的葡萄糖溶液，实验的结果和表中相同 C.图中甲处的溶液为蔗糖溶液 D.0.40 g·mL－1的蔗糖溶液组中，滴入清水不复原是因为细胞已经死亡 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 知识点二　被动运输 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.被动运输的两种类型 （1）自由扩散：物质通过　　　　　　　　　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　　　　　　进出细胞的物质扩散方式，如更多水分子、葡萄糖、氨基酸等。 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　　　　　相适应的分子或离子 与自身通道的　　　　　　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　　　　的改变 转运分子不需要与　　　　　　结合 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。 1.（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　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　。 2.（教材P68“生物科学史话”）水通道蛋白是一种允许水分子通过的通道蛋白。 在细菌、酵母菌、植物、动物的细胞中均存在。水分子通过水通道蛋白的运输方式是　　　　　　　。 （1）同种物质在不同情况下的运输方式可能不同。（　　） （2）自由扩散和协助扩散都不需要转运蛋白和能量。（　　） （3）协助扩散的速率与膜两侧的浓度差成正比。（　　） （4）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。（　　） 探究　被动运输的类型及影响因素 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）A是　　　　蛋白，运输物质时　　　　（填“需要”或“不需要”）与被运输的物质结合；B是　　　　蛋白，运输物质时　　　　（填“需要”或“不需要”）与被运输的物质结合，并发生　　　　　　的改变。 （2）图中的a属于哪种运输方式？该运输方式有何特点？ （3）图中的b、c、d属于哪种运输方式？该种运输方式有何特点？ （4）影响b、c、d运输速率的因素有哪些？ 归纳总结 1.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）。 1.（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 2.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 1.将发生质壁分离的紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞置于清水中，发生的变化是（　　） A.液泡的颜色逐渐变浅 B.细胞吸水直至涨破 C.原生质层逐渐增厚 D.细胞体积明显增大 2.如图是某同学用紫色洋葱鳞片叶的外表皮做“植物细胞的吸水与失水”实验中所观察到的细胞图，下列叙述正确的是（　　） A.图中1是细胞膜，具有选择透过性 B.根据图中细胞的状态可判断此时6的浓度一定大于7的浓度 C.若外界溶液为加入红色墨水的0.3 g/mL的蔗糖溶液，则图中6呈红色 D.图中7是细胞液，在细胞发生质壁分离过程中，其颜色逐渐变浅 3.如图为水分子跨膜运输的两种方式示意图。下列有关叙述正确的是（　　） A.方式1、2的运输方向和速率均与细胞内外溶液的浓度差大小有关 B.水分子很小，容易通过结构a，因此水分子更多是通过方式1进出细胞 C.水通道蛋白转运水分子时需要与之结合，转运时会发生自身构象的改变 D.溶于水中的离子和一些小分子有机物也可以借助水通道蛋白通过细胞膜 4.为探究植物细胞的吸水和失水，某生物小组利用显微镜、紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞、一定浓度的KNO3溶液和蔗糖溶液等进行相关实验。实验过程中，该小组同学观察到图甲所示的实验现象，定时测量的液泡体积变化如图乙所示。回答下列问题： （1）紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞作为一个渗透系统，它的　　　　 　相当于一层半透膜。当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，可观察到　　　　 　现象，说明植物细胞可通过渗透作用失水。 （2）图甲中①、②处的颜色分别为　　　　　、　　　　 　。此时细胞液浓度与外界溶液浓度的大小关系是　　　　 　。 A.细胞液浓度＞外界溶液浓度 B.细胞液浓度＜外界溶液浓度 C.细胞液浓度＝外界溶液浓度 D.不确定 （3）图乙中A溶液代表　　　　　 　溶液。t1时，　　　　 　（填“A”或“B”）溶液中细胞的吸水能力更强；t1后A溶液对应曲线上升的主要原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　。 完成课后作业　第4章　第1节　第2课时 6 / 6 学科网（北京）股份有限公司 $