4.1.1被动运输——水进出细胞的原理导学案（2026—2027学年高一上学期人教版生物学必修1）

4.1.1 被动运输——水进出细胞的原理 导学案（2026—2027学年高一上学期） 生物（人教版）必修1《分子与细胞》· 第4章 细胞的物质输入和输出 · 4.1 被动运输（第1课时） 班级：________________ 姓名：________________ 学号：________________ 小组：________________ 日期：________________ 一、学习目标（核心素养导向） 素养维度 学习目标 生命观念 通过分析渗透作用及动植物细胞吸水和失水的过程，说明水进出细胞遵循渗透作用原理，认同细胞结构与功能相适应的生命观念。 科学思维 能基于渗透装置实验归纳渗透作用发生的条件与方向；能运用渗透作用原理解释和预测动植物细胞吸水、失水的现象与结果。 科学探究 能经历“提出问题—作出假设—设计实验—实施实验—分析结果—得出结论”的过程，完成植物细胞质壁分离及复原实验，学会显微观察与结果记录。 社会责任 能运用水进出细胞的原理，解释施肥过多引起作物“烧苗”、盐渍食品渗水等生产生活现象，形成科学施肥、健康生活的意识。 二、学习重难点 类型 内容 重点 渗透作用发生的条件与渗透方向；动物细胞、植物细胞吸水和失水的原理。 难点 渗透作用原理的迁移应用；质壁分离及复原实验的现象分析与原理归纳。 三、课前自主预习（知识梳理） 知识点 梳理内容（请在横线处填写） 1. 渗透作用 水分子（H2O，或其他溶剂分子）通过________的扩散，称为渗透作用。发生渗透作用需同时具备两个条件：①________；②________。渗透方向：水分子从水的相对含量________的一侧向相对含量________的一侧渗透，即顺相对含量梯度运输。 2. 动物细胞的吸水和失水 哺乳动物成熟红细胞的细胞膜相当于一层________。红细胞吸水或失水取决于________与________的浓度差：置于清水中→________；置于0.9% NaCl（生理盐水）中→________；置于浓盐水中→________。 3. 植物细胞的吸水和失水 原生质层由________、________以及两层膜之间的________组成，相当于一层________。当外界溶液浓度________细胞液浓度时，细胞失水，原生质层与细胞壁分离，发生________现象；当外界溶液浓度________细胞液浓度时，细胞吸水，发生________现象。 四、课中合作探究 探究一：渗透作用的发生（装置分析） 问题 分析要点 问题1：渗透装置中，长颈漏斗内盛蔗糖溶液，漏斗口扎半透膜，烧杯内盛清水。一段时间后，漏斗液面为什么会升高？液面会无限升高吗？ 漏斗内蔗糖溶液浓度大于烧杯内清水，膜两侧存在浓度差，单位时间内由清水进入漏斗的水分子数多于由漏斗进入清水的，液面升高。当漏斗液面升高产生的压强差与浓度差引起的渗透压差相平衡时，液面不再上升，达到渗透平衡。 问题2：若将半透膜换成纱布，漏斗液面还会升高吗？为什么？ 不会。纱布孔隙较大，蔗糖分子和水分子都能自由通过，膜两侧不能维持浓度差，不发生渗透作用。 问题3：若漏斗内外均盛等浓度的蔗糖溶液，液面会发生变化吗？为什么？ 不会。膜两侧溶液浓度相同，不存在浓度差，不发生渗透作用。 问题4：半透膜与细胞膜（选择透过性膜）有何不同？ 半透膜是物理性膜，物质能否透过主要取决于分子（或离子）的大小；细胞膜是选择透过性膜，物质能否通过与其上的载体蛋白等有关，具有选择性，如蔗糖分子不能通过细胞膜。 探究二：动物细胞的吸水和失水 问题 分析要点 问题1：红细胞的细胞膜能否看作半透膜？红细胞在清水、0.9% NaCl溶液、浓盐水中分别发生什么变化？说明了什么？ 能。细胞膜具有选择透过性，相当于半透膜。红细胞在清水中吸水膨胀甚至涨破，在0.9% NaCl溶液中形态基本不变，在浓盐水中失水皱缩。说明水进出红细胞取决于细胞内液与外界溶液的浓度差，遵循渗透作用原理。 问题2：临床输液时为什么要使用0.9%的NaCl（生理盐水）？ 0.9% NaCl溶液与人体血浆渗透压相近（等渗溶液），红细胞既不吸水也不失水，形态和功能保持稳定。 探究三：植物细胞的吸水和失水（质壁分离及复原实验） 环节 内容 实验流程 制作临时装片（撕取紫色洋葱鳞片叶外表皮→滴加清水→展平→盖上盖玻片）→低倍镜观察（记录液泡大小、原生质层位置）→在盖玻片一侧滴加0.3 g/mL蔗糖溶液、另一侧用吸水纸引流（重复数次）→观察质壁分离→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。 问题1：为什么要选用紫色洋葱鳞片叶外表皮？ 外表皮细胞成熟、有大液泡；液泡内含紫色色素，便于在显微镜下观察液泡大小及原生质层位置的变化。 问题2：质壁分离中“质”和“壁”分别指什么？两者之间是什么液体？ “质”指原生质层（细胞膜、液泡膜及两层膜之间的细胞质），“壁”指细胞壁；两者之间充满外界蔗糖溶液。 问题3：发生质壁分离的内因和外因分别是什么？ 内因：原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性；外因：外界溶液浓度大于细胞液浓度。 问题4：植物细胞会因吸水过多而涨破吗？为什么？ 一般不会。细胞壁对细胞有支持和保护作用，能限制细胞的过度膨胀。 问题5：质壁分离后滴加清水，细胞可复原；若再滴加较高浓度的蔗糖溶液，细胞会怎样变化？这说明什么？ 细胞会再次失水，重新发生质壁分离。说明细胞的吸水和失水是可逆的，均遵循渗透作用原理。 五、知识网络构建（归纳总结） 主题 要点归纳 渗透作用 概念：水分子（H2O，或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散。条件：①具有半透膜；②膜两侧溶液有浓度差。方向：水分子从水的相对含量高的一侧向低的一侧渗透。 动物细胞 细胞膜相当于半透膜。外界溶液浓度＜细胞质浓度→吸水膨胀甚至涨破；＝→形态基本不变；＞→失水皱缩。应用：0.9% NaCl（生理盐水）输液。 植物细胞 原生质层（细胞膜＋液泡膜＋两膜之间的细胞质）相当于半透膜。外界溶液浓度＞细胞液浓度→失水，发生质壁分离；＜→吸水，发生质壁分离复原。细胞壁起支持和保护作用。 联系与应用 动植物细胞吸水和失水遵循同一原理——渗透作用，区别在于起半透膜作用的结构不同；可用于解释“烧苗”、盐渍食品渗水等现象。 六、当堂检测 （一）选择题（每题2分，共12分） 1. 下列关于渗透作用的叙述，正确的是（　　） 　　A. 渗透作用是指水分子通过细胞膜向低浓度一侧的扩散 　　B. 发生渗透作用必须同时具备半透膜和膜两侧浓度差两个条件 　　C. 渗透作用中水分子只能从清水一侧向溶液一侧移动 　　D. 只要存在半透膜，膜两侧就一定能发生渗透作用 2. 下列关于半透膜的叙述，正确的是（　　） 　　A. 半透膜只允许水分子通过，不允许其他分子或离子通过 　　B. 半透膜对物质的通透性具有选择性，只允许细胞需要的物质通过 　　C. 纱布不能作为渗透装置的半透膜，因为蔗糖分子和水分子都能通过 　　D. 半透膜是细胞膜特有的结构，其他膜结构不具备这一特性 3. 将哺乳动物成熟红细胞分别放入蒸馏水、0.9% NaCl溶液和浓盐水中，一段时间后红细胞的形态依次为（　　） 　　A. 涨破、基本不变、皱缩 　　B. 基本不变、涨破、皱缩 　　C. 皱缩、基本不变、涨破 　　D. 基本不变、皱缩、涨破 4. 下列关于植物细胞吸水和失水的叙述，正确的是（　　） 　　A. 植物细胞的细胞壁相当于一层半透膜 　　B. 原生质层包括细胞壁、细胞膜和液泡膜 　　C. 质壁分离是指原生质层与细胞壁分离的现象 　　D. 外界溶液浓度小于细胞液浓度时，细胞失水 5. 在“探究植物细胞的吸水和失水”实验中，选用紫色洋葱鳞片叶外表皮和质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液，主要原因是（　　） 　　A. 外表皮细胞无色透明，便于观察原生质层 　　B. 液泡含紫色色素便于观察，该浓度蔗糖溶液既能引起质壁分离又不致细胞过快死亡 　　C. 该浓度蔗糖溶液浓度最低，细胞失水最快、现象最明显 　　D. 外表皮细胞不含细胞壁，便于观察质壁分离 6. 作物施肥过多出现“烧苗”现象，其原因是（　　） 　　A. 土壤溶液浓度过高，根细胞失水过多 　　B. 土壤溶液浓度过低，根细胞吸水过多 　　C. 肥料堵塞了根细胞的呼吸通道 　　D. 肥料中的化学物质直接杀死了根细胞 （二）非选择题（共16分） 7.（8分）某同学用长颈漏斗、半透膜和蔗糖溶液等材料组装渗透装置：漏斗口用半透膜封口，漏斗内盛蔗糖溶液，烧杯内盛清水。请回答： （1）该装置发生渗透作用需要满足的两个条件是________和________。 （2）一段时间后，漏斗液面________（填“升高”“降低”或“不变”），原因是________________________。 （3）若漏斗内外均盛等浓度的蔗糖溶液，液面________（填“会”或“不会”）发生变化，理由是________________________。 （4）达到渗透平衡后，若将烧杯中的清水换成质量浓度更大的蔗糖溶液，漏斗液面将________。 8.（8分）某同学用紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞进行“植物细胞的吸水和失水”实验，在盖玻片一侧滴加0.3 g/mL的蔗糖溶液，另一侧用吸水纸引流，观察到细胞发生质壁分离。请回答： （1）选用紫色洋葱鳞片叶外表皮的原因是________。 （2）发生质壁分离时，原生质层与________分离；原生质层包括________、________和________。 （3）发生质壁分离的内因是________，外因是________。 （4）随后在盖玻片一侧滴加清水、另一侧用吸水纸引流，观察到细胞发生________，说明细胞可以通过渗透作用________（填“吸水”或“失水”）。 七、课后巩固提升 （一）基础巩固 1. 判断下列说法正误，错误的请说明理由。 （1）渗透作用中，水分子只能从低浓度一侧移向高浓度一侧，不能反向移动。（　　） （2）达到渗透平衡时，半透膜两侧溶液的浓度一定相等。（　　） 2. 将同一植物细胞分别置于质量浓度为0.1 g/mL、0.3 g/mL、0.5 g/mL的蔗糖溶液中，哪种浓度下观察不到明显的质壁分离？为什么？ （二）能力提升 3. 甲装置漏斗内盛10%的蔗糖溶液，乙装置漏斗内盛10%的葡萄糖溶液（两者等体积），烧杯内均盛清水；半透膜允许水分子和葡萄糖分子通过，不允许蔗糖分子通过。一段时间后，两装置漏斗液面的变化情况是（　　） 　　A. 均升高，且最终高度相同 　　B. 均升高，甲高于乙 　　C. 甲升高；乙先升高，随后逐渐下降 　　D. 均不升高 4. 将发生质壁分离的洋葱鳞片叶外表皮细胞放回清水后可复原；若先将其置于较高浓度的蔗糖溶液中较长时间，再放回清水，细胞还能复原吗？请说明理由。 八、参考答案 （一）课前自主预习答案 1.（渗透作用）半透膜；①具有半透膜（存在半透膜）；②膜两侧溶液具有浓度差；高；低。 2.（动物细胞）半透膜；细胞内液；外界溶液；吸水膨胀甚至涨破；形态基本不变；失水皱缩。 3.（植物细胞）细胞膜；液泡膜；细胞质；半透膜；大于；质壁分离；小于；质壁分离复原。 （二）当堂检测答案 选择题：1.B　2.C　3.A　4.C　5.B　6.A 7.（1）具有半透膜；膜两侧溶液具有浓度差。 　（2）升高；漏斗内蔗糖溶液浓度大于清水浓度，单位时间内进入漏斗的水分子数多于流出漏斗的水分子数。 　（3）不会；膜两侧无浓度差，不发生渗透作用。 　（4）降低（漏斗失水）。 8.（1）液泡内含紫色色素，便于观察液泡大小及原生质层位置的变化（合理即可）。 　（2）细胞壁；细胞膜；液泡膜；两层膜之间的细胞质。 　（3）原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性；外界溶液浓度大于细胞液浓度。 　（4）质壁分离复原；吸水。 （三）课后巩固提升答案 1.（1）错误。水分子通过半透膜时是双向运动的，只是净移动方向为从水的相对含量高（浓度低）的一侧向相对含量低（浓度高）的一侧。 　（2）错误。渗透平衡时，单位时间内进出半透膜的水分子数相等，但膜两侧溶液的浓度不一定相等。 2. 0.1 g/mL的蔗糖溶液。该浓度可能低于或接近细胞液浓度，细胞不（明显）失水，不能观察到明显的质壁分离；0.3 g/mL和0.5 g/mL的蔗糖溶液浓度高于细胞液浓度，细胞失水发生质壁分离，且0.5 g/mL时失水更快、分离更明显。 3. C（甲装置中蔗糖不能透过半透膜，漏斗液面升高；乙装置中葡萄糖能透过半透膜，膜两侧浓度差逐渐减小并消失，漏斗液面先升高后下降）。 4. 不能（或难以）复原。细胞长时间处于高浓度蔗糖溶液中，过度失水甚至死亡，原生质层失去选择透过性（半透膜作用丧失），细胞失去渗透吸水能力。 学科网（北京）股份有限公司 $