4.1被动运输知识清单(4知识+8易错易混+3拓展)生物人教版必修1

4.1被动运输知识清单目录 一、基础知识 1. 水进出细胞的原理 2. 探究植物细胞的吸水和失水 3. 被动运输的概念与类型 4. 自由扩散 5. 协助扩散 6. 影响被动运输速率的因素 二、易错易混知识 （表格形式呈现） 三、拓展知识 1. 水通道蛋白的发现 2. 渗透作用与质壁分离 3. 被动运输与人体健康 典型实例辨析 4.1被动运输知识清单 六大必备知识梳理+八大易错易混辨析+四大常考拓展知识 一、基础知识 1.水进出细胞的原理 （1）渗透作用的概念：指水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散。 （2）渗透作用发生的条件： （1）具有半透膜。 （2）膜两侧溶液具有浓度差。 （3）水分子的运输方向：水分子从低浓度溶液（水分子相对含量高）一侧向高浓度溶液（水分子相对含量低）一侧运输，即顺水分子相对含量的梯度运输。 （4）动物细胞的吸水与失水： （1）当外界溶液浓度＜细胞质浓度时，细胞吸水膨胀，甚至涨破。 （2）当外界溶液浓度＞细胞质浓度时，细胞失水皱缩。 （3）当外界溶液浓度=细胞质浓度时，细胞水分进出平衡，形态不变。 （5）植物细胞的吸水与失水：植物细胞由于有细胞壁的支持，吸水时不会涨破，失水时会出现质壁分离现象。 2.探究植物细胞的吸水和失水 （1）实验原理： （1）成熟的植物细胞含有大液泡，细胞液具有一定的浓度，原生质层相当于一层半透膜。 （2）当外界溶液浓度＞细胞液浓度时，细胞失水，发生质壁分离。 （3）当外界溶液浓度＜细胞液浓度时，细胞吸水，质壁分离复原。 （2）实验材料：紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞（液泡呈紫色，便于观察）。 （3）试剂：0.3g/mL蔗糖溶液、清水。 （4）实验步骤： （1）制作洋葱鳞片叶外表皮的临时装片。 （2）在低倍镜下观察细胞中液泡的大小和原生质层的位置。 （3）在盖玻片一侧滴加0.3g/mL蔗糖溶液，另一侧用吸水纸引流，观察质壁分离现象。 （4）在盖玻片一侧滴加清水，另一侧用吸水纸引流，观察质壁分离复原现象。 （5）实验结论： （1）成熟植物细胞的原生质层相当于一层半透膜。 （2）细胞液与外界溶液之间存在浓度差时，细胞会发生吸水或失水。 （3）水分子进出细胞的方式是被动运输。 （6）质壁分离的原因： （1）外因：外界溶液浓度大于细胞液浓度。 （2）内因：原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性。 3.被动运输的概念与类型 （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叫作被动运输。 （2）运输方向：物质从高浓度一侧运输到低浓度一侧（顺浓度梯度）。 （3）类型：根据是否需要转运蛋白协助，被动运输分为自由扩散和协助扩散两种类型。 4.自由扩散 （1）概念：物质通过简单的扩散作用进出细胞，叫作自由扩散。 （2）特点：不需要转运蛋白协助，不需要消耗能量，运输速率与浓度差成正比。 （3）实例：O₂、CO₂、N₂等气体分子；甘油、乙醇、苯等脂溶性小分子；水（部分通过自由扩散）。 5.协助扩散 （1）概念：借助膜上的转运蛋白，物质顺浓度梯度进出细胞，不消耗能量的扩散方式。 （2）特点：需要转运蛋白协助，不需要消耗能量，运输速率受转运蛋白数量限制。 （3）转运蛋白类型： （1）载体蛋白：与被运输物质结合，构象改变，将物质转运到膜另一侧。 （2）通道蛋白：形成亲水通道，不与被运输物质结合，物质直接通过通道。 （4）实例：葡萄糖进入红细胞（载体蛋白）；水通过水通道蛋白（通道蛋白）；离子通过离子通道（通道蛋白）。 6.影响被动运输速率的因素 （1）浓度差：浓度差越大，扩散速率越快。在一定范围内，自由扩散速率与浓度差成正比。 （2）温度：温度升高，分子运动加快，扩散速率加快；但温度过高会导致蛋白质变性，影响协助扩散。 （3）转运蛋白数量：协助扩散速率受膜上转运蛋白数量的限制，当转运蛋白饱和时，运输速率不再增加。 （4）膜的通透性：细胞膜的通透性影响物质跨膜运输的速率。 二、易错易混知识 易混点/常见错误 正确辨析 “半透膜”＝“选择透过性膜” 半透膜是指小分子物质能通过、大分子物质不能通过的膜（如玻璃纸）；选择透过性膜是生物膜，具有选择性，能主动吸收或排出某些物质。 “质壁分离”是细胞壁与细胞膜分离 质壁分离是原生质层与细胞壁分离，其中原生质层包括细胞膜、液泡膜及两层膜之间的细胞质。 “自由扩散”与“协助扩散”不需要转运蛋白 自由扩散不需要转运蛋白，但协助扩散需要转运蛋白（载体蛋白或通道蛋白）协助。 “被动运输”需要消耗能量 被动运输（自由扩散和协助扩散）都不消耗细胞内化学反应释放的能量。 “载体蛋白”与“通道蛋白”功能相同 载体蛋白与被运输物质结合，构象改变；通道蛋白形成亲水通道，不结合被运输物质。 “水分子”只能通过自由扩散跨膜运输 水分子既能通过自由扩散跨膜运输，也能通过水通道蛋白（协助扩散）快速跨膜运输。 “协助扩散”速率与浓度差始终成正比 协助扩散速率受转运蛋白数量限制。当浓度差增大到一定程度，转运蛋白饱和后，运输速率不再增加。 “葡萄糖”进入所有细胞都是协助扩散 葡萄糖进入红细胞是协助扩散；但进入小肠上皮细胞等则是主动运输（消耗能量）。 “质壁分离”实验只需要蔗糖溶液 质壁分离实验需要蔗糖溶液（引起失水）和清水（引起复原）两种试剂，才能观察到质壁分离及复原现象。 “质壁分离”实验可用任何植物细胞 质壁分离实验应选择成熟的植物细胞（含大液泡），如紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞，便于观察。 ⚠️特别提醒：①自由扩散和协助扩散都属于被动运输，都不消耗能量；②协助扩散需要转运蛋白，运输速率受转运蛋白数量限制；③水通道蛋白的发现使人们认识到水分子跨膜运输的特殊性；④理解被动运输是学习物质跨膜运输的基础。 三、拓展知识 1.水通道蛋白的发现 （1）发现历程：科学家在研究红细胞膜时发现，水分子跨膜运输速率远高于自由扩散的预期，推测存在水通道蛋白。后来，阿格雷（Agre）成功分离出水通道蛋白，获得2003年诺贝尔化学奖。 （2）生理意义：水通道蛋白使水分子能够快速跨膜运输，对维持细胞内外水分平衡、肾脏浓缩尿液等具有重要意义。 （3）分布：水通道蛋白广泛分布于肾脏、神经系统、分泌腺等组织中。 2.渗透作用与质壁分离 （1）渗透作用：指水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散。渗透作用的发生需要两个条件：一是具有半透膜，二是膜两侧溶液具有浓度差。 （2）质壁分离：当植物细胞处于高浓度溶液中时，细胞液中的水分透过原生质层进入外界溶液，导致原生质层与细胞壁分离，出现质壁分离现象。 （3）应用：质壁分离及复原实验可用于判断细胞的死活、测定细胞液的浓度等。 3.被动运输与人体健康 （1）脱水与补水：人体大量出汗后，细胞外液渗透压升高，水分子通过被动运输从细胞内流向细胞外，导致细胞脱水。及时补充水分可恢复渗透压平衡。 （2）药物吸收：许多药物通过被动运输方式被人体吸收，如脂溶性药物可通过自由扩散进入细胞。 （3）肾脏功能：肾脏通过水通道蛋白对水进行重吸收，维持体液平衡。水通道蛋白异常可导致尿崩症等疾病。 🧬典型实例辨析：红细胞置于清水中会吸水涨破，置于高浓度盐水中会失水皱缩。这说明水分子的跨膜运输是顺浓度梯度的被动运输。水分子既可以通过自由扩散缓慢跨膜，也可以通过水通道蛋白（协助扩散）快速跨膜。这一现象也体现了细胞膜的选择透过性。 学科网（北京）股份有限公司 $