4.1被动运输（知识清单）（word版3知识+3拓展）生物人教版必修1

该高中生物学知识清单系统梳理了被动运输的知识体系。从渗透作用的概念、条件和方向出发，涵盖动物细胞吸水失水原理，植物细胞质壁分离与复原的实验分析，进而阐述自由扩散和协助扩散的特点及转运蛋白的功能，构建“原理-实例-应用”的学习支架。 知识链路按“漫画图谱概览-必备知识速记-关键能力拓展”递进，通过概念辨析（如渗透作用与扩散作用）、归纳总结（半透膜与选择透过性膜）培养科学思维，结合质壁分离实验流程及拓展应用（判断细胞死活等）落实探究实践，突出结构与功能观的生命观念，助力学生建立完整认知框架。

第四章 细胞的物质输入和输出 第1节 被动运输 漫画图谱·概览→必备知识·速记→关键能力·拓展 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，称为渗透作用。 2． 条件：具有半透膜;半透膜两侧具有浓度差。（溶液浓度指的是物质的量浓度,而不是质量浓度） 3． 方向：水分子从水的相对含量高的一侧向相对含量低的一侧渗透。 4． 渗透现象： 实验装置、发生条件及现象 实验前：漏斗管内外液面高度相等； 实验后：漏斗管内液面升高。 (1)漏斗管内的液面升高的原因：由于单位体积的清水中水分子数多于蔗糖溶液中的水分子数，因此单位时间内由清水进入蔗糖溶液的水分子数多于由蔗糖溶液进入清水的水分子数。 (2)漏斗管内的液面不会一直升高的原因：管内的水柱产生的压力会加快漏斗中的水分子向外扩散的速度，最终膜两侧水分子扩散的速度达到平衡，液面不再上升。 (3)渗透装置中，当漏斗内的溶液不再上升时，半透膜两侧的溶液浓度不相同(填“相同”或“不相同”)；此时，漏斗内溶液浓度高于(填“低于”“等于”或“高于”)烧杯中清水的浓度。 (4)如果用纱布代替玻璃纸，漏斗管内的液面会不会升高？为什么？ 提示　不会。原因是纱布是全透性的，水分子和蔗糖分子都能通过。 (5)如果烧杯内不是清水，而是同等浓度的蔗糖溶液，漏斗管内的液面会不会升高？为什么？ 提示　不会。半透膜两侧溶液的浓度相等时，单位时间内透过半透膜进入长颈漏斗的水分子数量等于渗出的水分子数量。 水进出细胞的原理 1.动物细胞的吸水和失水 （1）原理：动物细胞的细胞膜相当于一层半透膜;当外界溶液与细胞质存在浓度差时，细胞会发生吸水或失水 （2）条件及现象 过程 条件 现象 吸水 外界溶液的浓度＜细胞质的浓度 失水 外界溶液的浓度＞细胞质的浓度 平衡 外界溶液的浓度＝细胞质的浓度 2.植物细胞的吸水和失水 (1)成熟植物细胞的结构 ①原生质层具有选择透过性，相当于一层半透膜。 ②浓度差：成熟植物细胞内的液体环境主要是指液泡里面的细胞液，当它和外界溶液有浓度差时，细胞发生吸水或失水。 (2)植物细胞通过渗透作用吸水和失水。 (3)植物细胞发生质壁分离与复原的原因 (4)质壁分离及复原现象发生的条件 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)不能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。 从溶液角度分析 ①在一定浓度的溶液(溶质不能透过膜)中只发生质壁分离现象，不能发生自动复原现象(只有用清水或低渗溶液处理，方可复原)。 ②在一定浓度的溶液(溶质可透过膜)中发生质壁分离后可自动复原，如甘油、尿素、乙二醇、KNO3溶液等。 ③在高浓度溶液中质壁分离现象明显，但溶液浓度过高时不能发生质壁分离复原现象，因为溶液浓度过高，细胞会因过度失水而死亡。 ④盐酸、酒精、醋酸等溶液能杀死细胞，不适于做质壁分离实验的溶液。 3．探究植物细胞的吸水和失水实验 (1)实验材料：紫色的洋葱鳞片叶外表皮细胞，具有中央大液泡，细胞液呈紫色，便于观察。 (2)实验流程 被动运输——自由扩散和协助扩散 1.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：物质通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)图例 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 提醒　水分子的运输方式包括自由扩散和协助扩散。绝大多数水分子是通过水通道蛋白以协助扩散的方式进出细胞的。 4．影响被动运输的因素 (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)。 辨析 渗透作用≠扩散作用 1.扩散作用是物质从相对含量多的地方向相对含量少的地方的自由运动。 2.渗透作用是扩散作用的一种特殊形式。 例如水的运输特点:水分子的扩散是双向的，但最终呈现的结果是水从单位体积内水分子数多(低浓度)的溶液流向单位体积内水分子数少(高浓度)的溶液。 知识拓展 渗透压大小的判断:渗透压取决于单位体积溶液中溶质微粒的数目，溶质微粒越多，溶液渗 归纳总结 半透膜与选择透过性膜 1.不同点 （1）半透膜指某些物质可以透过而另一些物质不能透过的薄膜，物质能否透过取决于分子的大小。 （2）选择透过性膜是具有生物活性的生物膜，转运蛋白决定了生物膜对不同物质是否吸收，具有选择性。细胞死亡后，生物膜的选择透过性丧失。 2.联系:选择透过性膜是一种半透膜。 注意 细胞壁和细胞膜之间的溶液是外界溶液，这是因为植物细胞壁具有全透性。 归纳总结 实验材料的选择 1.一般选择具有中央液泡且液泡带有颜色的细胞(如紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞)作为实验材料，以便于观察。 2.可选择叶肉细胞(原生质层为绿色，细胞液一般为无色透明)作为实验材料，在质壁分离过程中，可以看到绿色的原生质层包围着的无色的细胞液逐渐变小。 易混易错 被动运输的易错点 1.自由扩散和协助扩散的动力均来自细胞内外的物质浓 度差。 2.运输的速率还与被运输物质的分子大小及其脂溶性程度等有关。一般分子越小、脂溶性越强，运输速率越快。 教材深挖 水的跨膜运输方式水分子主要通过协助扩散进出细胞，也可以通过自由扩散方式进出细胞。 渗透装置的变式分析：渗透平衡时液面高度分析 1.半透膜只允许水分子通过 2. S1和S2是两种不同的溶质且只有水和S1能通过半透膜 质壁分离及复原现象的拓展应用 1. 判断成熟植物细胞的死活 待测细胞＋蔗糖溶液 2. 测定细胞液浓度的范围 待测细胞＋一系列浓度梯度的蔗糖溶液分别镜检，细胞液浓度介于未发生质壁分离和刚刚发生质壁分离的两种外界溶液的浓度之间。 3. 比较不同植物细胞的细胞液浓度 不同植物细胞＋同一浓度的蔗糖溶液镜检，比较刚发生质壁分离时所需时间的长短→判断细胞液浓度的大小(时间越短，细胞液浓度越小)。 4. 鉴别不同种类的溶液(如KNO3和蔗糖溶液) 成熟植物细胞＋不同种类溶液 载体蛋白和通道蛋白深度解读 1.载体蛋白 载体蛋白是跨膜蛋白质分子，能够与特定的分子如葡萄糖、氨基酸、核苷酸或离子等结合，通过自身构象的变化，将与它结合的分子或离子转移到膜的另一侧。 载体蛋白以两种构象状态存在(如图),状态A和状态B的转变随机发生，而不依赖于是否有溶质结合和是否完全可逆。若膜外侧溶质浓度高，则与状态A载体蛋白结合的溶质就比与状态B载体蛋白结合的多，净效果表现为溶质顺浓度梯度进入细胞。 2.通道蛋白 （1）水通道蛋白 水通道蛋白又称为“水孔蛋白”，广泛存在于所有细胞的细胞膜上，是一种高度特异性的亲水通道，一般只允许水而不允许离子或其他小分子溶质通过。水分子通过水通道蛋白从水势较高的地方向水势较低的地方扩散。如肾小球的滤过作用和肾小管的重吸收作用都与水通道蛋白有关系。 （2）离子通道 离子通道对离子的选择性取决于通道的直径、形状以及通道内带电荷氨基酸残基的分布，所以离子通道介导协助扩散时不需要与溶质结合，只有大小和电荷适宜的离子才能通过。 ①门控通道:离子通道上有控制物质进出的“门”，依据激活方式，可分为以下三种类型。 电压门控通道(A):带电荷的蛋白质结构域会随跨膜电位梯度的改变而发生相应的移 动，从而使离子通道开启或关闭。 配体门控通道(B、C):细胞内外的某些小分子配体与通道蛋白结合继而引起通道蛋白构象改变，从而使离子通道开启或关闭。 应力激活通道(D):通道蛋白感受应力而改变构象，从而开启通道形成离子流，产生电信号。内耳听觉毛细胞是依赖于这类通道的典型例子。 ②非门控通道 一直处于开启状态，不会发生自身构象的改变。如神经细胞膜上某种非门控K通道一直处于开启状态，K+不断地顺浓度梯度外流。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 第四章 细胞的物质输入和输出 第1节 被动运输 漫画图谱·概览→必备知识·速记→关键能力·拓展 渗透作用 1． 概念：水分子(或其他溶剂分子)通过 的扩散，称为渗透作用。 2． 条件：具有半透膜;半透膜两侧具有浓度差。（溶液浓度指的是物质的量浓度,而不是质量浓度） 3． 方向：水分子从水的相对含量 的一侧向相对含量 的一侧渗透。 4． 渗透现象： 实验装置、发生条件及现象 实验前：漏斗管内外液面高度相等； 实验后：漏斗管内液面 。 (1)漏斗管内的液面升高的原因：由于单位体积的清水中水分子数 蔗糖溶液中的水分子数，因此单位时间内由 进入 的水分子数多于由 进入 的水分子数。 (2)漏斗管内的液面不会一直升高的原因：管内的水柱产生的压力会加快漏斗中的水分子向 扩散的速度，最终膜两侧水分子扩散的速度达到 ，液面不再上升。 (3)渗透装置中，当漏斗内的溶液不再上升时，半透膜两侧的溶液浓度 (填“相同”或“不相同”)；此时，漏斗内溶液浓度 (填“低于”“等于”或“高于”)烧杯中清水的浓度。 (4)如果用纱布代替玻璃纸，漏斗管内的液面会不会升高？为什么？ 提示　不会。原因是纱布是全透性的，水分子和蔗糖分子都能通过。 (5)如果烧杯内不是清水，而是同等浓度的蔗糖溶液，漏斗管内的液面会不会升高？为什么？ 提示　不会。半透膜两侧溶液的浓度相等时，单位时间内透过半透膜进入长颈漏斗的水分子数量等于渗出的水分子数量。 水进出细胞的原理 1.动物细胞的吸水和失水 （1）原理：动物细胞的细胞膜相当于一层半透膜;当外界溶液与细胞质存在浓度差时，细胞会发生吸水或失水 （2）条件及现象 过程 条件 现象 吸水 外界溶液的浓度 细胞质的浓度 失水 外界溶液的浓度 细胞质的浓度 平衡 外界溶液的浓度 细胞质的浓度 2.植物细胞的吸水和失水 (1)成熟植物细胞的结构 ①原生质层具有选择透过性，相当于一层 。 ②浓度差：成熟植物细胞内的液体环境主要是指液泡里面的 ，当它和外界溶液有浓度差时，细胞发生吸水或失水。 (2)植物细胞通过 作用吸水和失水。 (3)植物细胞发生质壁分离与复原的原因 (4)质壁分离及复原现象发生的条件 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)不能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。 从溶液角度分析 ①在一定浓度的溶液(溶质不能透过膜)中只发生质壁分离现象，不能发生自动复原现象(只有用清水或低渗溶液处理，方可复原)。 ②在一定浓度的溶液(溶质可透过膜)中发生质壁分离后可自动复原，如甘油、尿素、乙二醇、KNO3溶液等。 ③在高浓度溶液中质壁分离现象明显，但溶液浓度过高时不能发生质壁分离复原现象，因为溶液浓度过高，细胞会因过度失水而死亡。 ④盐酸、酒精、醋酸等溶液能杀死细胞，不适于做质壁分离实验的溶液。 3．探究植物细胞的吸水和失水实验 (1)实验材料：紫色的洋葱鳞片叶 细胞，具有 ，细胞液呈 ，便于观察。 (2)实验流程 被动运输——自由扩散和协助扩散 1.概念 物质以 方式进出细胞，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．被动运输的类型 (1)自由扩散(简单扩散) ①概念：物质通过 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 的小分子有机物。 (2)协助扩散(易化扩散) ①概念：借助膜上的 进出细胞的物质扩散方式。 ②实例： 和一些小分子有机物如 、 等。 (3)图例 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 部位相适应的分子或离子 与自身通道的 相适配、 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 分子或离子通过通道蛋白时， 与通道蛋白结合 提醒　水分子的运输方式包括自由扩散和协助扩散。绝大多数水分子是通过水通道蛋白以协助扩散的方式进出细胞的。 4．影响被动运输的因素 (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)。 辨析 渗透作用≠扩散作用 1.扩散作用是物质从相对含量多的地方向相对含量少的地方的自由运动。 2.渗透作用是扩散作用的一种特殊形式。 例如水的运输特点:水分子的扩散是双向的，但最终呈现的结果是水从单位体积内水分子数多(低浓度)的溶液流向单位体积内水分子数少(高浓度)的溶液。 知识拓展 渗透压大小的判断:渗透压取决于单位体积溶液中溶质微粒的数目，溶质微粒越多，溶液渗 归纳总结 半透膜与选择透过性膜 1.不同点 （1）半透膜指某些物质可以透过而另一些物质不能透过的薄膜，物质能否透过取决于分子的大小。 （2）选择透过性膜是具有生物活性的生物膜，转运蛋白决定了生物膜对不同物质是否吸收，具有选择性。细胞死亡后，生物膜的选择透过性丧失。 2.联系:选择透过性膜是一种半透膜。 注意 细胞壁和细胞膜之间的溶液是外界溶液，这是因为植物细胞壁具有全透性。 归纳总结 实验材料的选择 1.一般选择具有中央液泡且液泡带有颜色的细胞(如紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞)作为实验材料，以便于观察。 2.可选择叶肉细胞(原生质层为绿色，细胞液一般为无色透明)作为实验材料，在质壁分离过程中，可以看到绿色的原生质层包围着的无色的细胞液逐渐变小。 易混易错 被动运输的易错点 1.自由扩散和协助扩散的动力均来自细胞内外的物质浓 度差。 2.运输的速率还与被运输物质的分子大小及其脂溶性程度等有关。一般分子越小、脂溶性越强，运输速率越快。 教材深挖 水的跨膜运输方式水分子主要通过协助扩散进出细胞，也可以通过自由扩散方式进出细胞。 渗透装置的变式分析：渗透平衡时液面高度分析 1.半透膜只允许水分子通过 2. S1和S2是两种不同的溶质且只有水和S1能通过半透膜 质壁分离及复原现象的拓展应用 1. 判断成熟植物细胞的死活 待测细胞＋蔗糖溶液 2. 测定细胞液浓度的范围 待测细胞＋一系列浓度梯度的蔗糖溶液分别镜检，细胞液浓度介于未发生质壁分离和刚刚发生质壁分离的两种外界溶液的浓度之间。 3. 比较不同植物细胞的细胞液浓度 不同植物细胞＋同一浓度的蔗糖溶液镜检，比较刚发生质壁分离时所需时间的长短→判断细胞液浓度的大小(时间越短，细胞液浓度越小)。 4. 鉴别不同种类的溶液(如KNO3和蔗糖溶液) 成熟植物细胞＋不同种类溶液 载体蛋白和通道蛋白深度解读 1. 载体蛋白是跨膜蛋白质分子，能够与特定的分子如葡萄糖、氨基酸、核苷酸或离子等结合，通过自身构象的变化，将与它结合的分子或离子转移到膜的另一侧。 载体蛋白以两种构象状态存在(如图),状态A和状态B的转变随机发生，而不依赖于是否有溶质结合和是否完全可逆。若膜外侧溶质浓度高，则与状态A载体蛋白结合的溶质就比与状态B载体蛋白结合的多，净效果表现为溶质顺浓度梯度进入细胞。 2.通道蛋白 （1） 水通道蛋白又称为“水孔蛋白”，广泛存在于所有细胞的细胞膜上，是一种高度特异性的亲水通道，一般只允许水而不允许离子或其他小分子溶质通过。水分子通过水通道蛋白从水势较高的地方向水势较低的地方扩散。如肾小球的滤过作用和肾小管的重吸收作用都与水通道蛋白有关系。 （2） 离子通道对离子的选择性取决于 ，所以离子通道介导协助扩散时不需要与溶质结合，只有大小和电荷适宜的离子才能通过。 ①门控通道:离子通道上有控制物质进出的“门”，依据激活方式，可分为以下三种类型。 电压门控通道(A):带电荷的蛋白质结构域会随跨膜电位梯度的改变而发生相应的移 动，从而使离子通道开启或关闭。 配体门控通道(B、C):细胞内外的某些小分子配体与通道蛋白结合继而引起通道蛋白构象改变，从而使离子通道开启或关闭。 应力激活通道(D):通道蛋白感受应力而改变构象，从而开启通道形成离子流，产生电信号。内耳听觉毛细胞是依赖于这类通道的典型例子。 ②非门控通道 一直处于开启状态，不会发生自身构象的改变。如神经细胞膜上某种非门控K通道一直处于开启状态，K+不断地顺浓度梯度外流。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $