資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
高一生物（2019人教版）必修1同步教案
4.1　被動運輸
學習目標 素養目標
1．說出滲透作用發生的條件。 2．分析質壁分離與復原的原理和過程。 3．說明兩種被動運輸方式的異同。 1．生命觀念——感悟正常的物質進出對細胞代謝的重要意義，認同生物體的結構和功能相適應的特點。 2．科學探究——通過對“探究植物細胞的吸水和失水”實驗的設計和操作，進一步掌握探究類實驗的設計思路，提升實驗操作能力。
分點突破(一)　水進出細胞的原理
基礎·
1．滲透作用
(1)含義：水分子(或其他溶劑分子)通過半透膜的擴散。
(2)方向：水分子從水相對含量高的一側向相對含量低的一側滲透。
2．水進出動物細胞(以哺乳動物紅細胞為例)
(1)動物細胞形成的“滲透裝置”
①半透膜：細胞膜。
②濃度差：細胞質與外界溶液之間的濃度差。
(2)現象(連線)
3．水進出植物細胞(以成熟植物細胞為例)
植物細胞所形成的“滲透裝置”
(1)半透膜(原生質層)：細胞膜、液泡膜以及兩層膜之間的細胞質。
(2)濃度差：細胞液與外界溶液之間的濃度差。
深化·
一、在“思考探究”中解惑
1．滲透作用與擴散作用有何區別？
提示：滲透作用必須有半透膜，擴散作用則不一定需要；擴散作用適于各種物質，滲透作用僅指溶劑分子。
2．如果在滲透實驗裝置中，燒杯內不是清水，而是同濃度的蔗糖溶液，漏斗液面還會升高嗎？為什么？
提示：不會。因為半透膜兩側溶液的濃度相等，單位時間內由燒杯進入漏斗內的水分子等于由漏斗進入燒杯內的水分子。
3．應用“動物細胞的吸水和失水”的原理解釋：為什么靜脈注射時要將藥物加到0.9%的NaCl溶液中？
提示：因為人體血漿的滲透壓與濃度為0.9%的NaCl溶液滲透壓相當，用這種濃度的注射液不會改變動物細胞的形態。
二、在“系統思維”中提能
1．滲透裝置圖解
2．當液面上升到一定程度時，液面不再升高的原因
分析如圖可知：漏斗中的液面高于水槽中的液面，液面差為H1，由于水槽中的液體與漏斗中的液體具有濃度差，即滲透壓差，所以水分子有進入漏斗的趨勢；但是H1 產生的壓強與滲透壓的平衡使半透膜兩側水分子的交換速率相同時，液面不再升高。
3．動、植物細胞都是滲透系統
易錯提醒
(1)水分子的運輸特點：無論細胞吸水還是失水，半透膜兩側水分子的移動都是雙向的。
(2)滲透平衡的實質：滲透平衡只意味著半透膜兩側水分子移動達到平衡狀態，既不可看作沒有水分子移動，也不可看作兩側溶液濃度絕對相等。
(3)濃度的實質：滲透系統中的溶液濃度指物質的量濃度，而非質量濃度。
應用·
1．(2021·江蘇淮安高一期中)如圖甲、乙為兩個滲透裝置。甲圖是發生滲透作用時的初始狀態，乙圖是較長時間之后的狀態。下列有關敘述錯誤的是(　　)
A．圖中③為半透膜，水分子能自由通過
B．圖乙中溶液①的濃度與溶液②的濃度相等
C．圖甲中溶液②的濃度大于溶液①的濃度
D．圖甲中溶液①和②濃度差越大，則圖乙中的水柱越高
解析：B　圖甲中③代表半透膜，水分子能自由通過，A正確；由于漏斗內液柱壓力的作用，當液面不再上升時，小分子進出達到平衡，但溶液②的濃度依然大于溶液①的濃度，B錯誤；圖甲和圖乙比較，漏斗內液面上升，說明圖甲中漏斗內溶液②濃度高于燒杯中溶液①濃度，C正確；圖甲中溶液①和②濃度差越大，則水分跨膜運輸的數量越多，則圖乙中的水柱上升得越高，D正確。
2．(2021·浙江杭州高一期末)如圖甲是滲透作用裝置示意圖，乙、丙兩曲線圖的橫坐標代表時間，下列敘述不正確的是(　　)
A．圖甲所示裝置中漏斗內溶液的濃度變化可用曲線丙表示
B．水分子由半透膜外進入半透膜內的速率變化可用曲線乙表示
C．漏斗管內的液面高度變化可用曲線丙表示
D．半透膜內外溶液的濃度差可用曲線乙表示
解析：A　開始時，漏斗內為質量分數為30%的蔗糖溶液，漏斗外為蒸餾水，漏斗內溶液濃度高于漏斗外溶液濃度，水分子整體表現為由膜外進入膜內，蔗糖溶液濃度降低，直至平衡，可用曲線乙表示，A錯誤。開始時，半透膜兩側濃度差大，水分子進入半透膜內的速率較大，隨著水分子不斷進入膜內，半透膜兩側的濃度差越來越小，半透膜內外液面的高度差越來越大，當高度差產生的壓強等于膜兩側的滲透壓之差時，半透膜兩側達到滲透平衡，該過程中水分子進入半透膜的速率和半透膜兩側的濃度差逐漸下降，直至平衡，均可用曲線乙表示，B、D正確。隨著水分子的進入，漏斗管內的液面逐漸上升，達到滲透平衡時停止，可用曲線丙表示，C正確。
分點突破(二)　探究植物細胞的吸水和失水
基礎·
1．實驗原理
2．實驗過程
3．實驗現象
加蔗糖溶液 加清水
中央液泡大小 變小 恢復原狀
液泡顏色 變深 變淺
原生質層的位置 與細胞壁分離 與細胞壁緊貼
細胞大小 基本不變 基本不變
深化·
一、在“思考探究”中解惑
1．如果一次性施肥過多或過濃，植物就會出現萎蔫現象，俗稱“燒苗”。探究回答下列問題：
(1)解釋“燒苗”現象出現的原因。
提示：一次性施肥過多或過濃，就會造成土壤溶液溶質的濃度大于根毛細胞液溶質的濃度，結果使根毛細胞液中的水分滲透到土壤溶液中去，這樣根毛細胞不但吸收不到水分，反而還要失去水分，就會出現植物葉片萎蔫等“燒苗”現象。
(2)如何預防“燒苗”現象？若出現“燒苗”現象有什么補救措施嗎？
提示：不能一次性施肥過多或過濃。應及時適量地澆水或換土，植物過度失水死亡后將無法補救。
2．細胞液中物質的濃度對于維持細胞的生命活動非常重要。現提供紫色洋蔥鱗片葉表皮細胞，請設計實驗，測定該細胞的細胞液濃度相當于多少質量分數的蔗糖溶液。寫出你的實驗思路，并分析其中的基本原理。
提示：實驗思路：
基本原理：遵循滲透作用的原理，即當細胞液的濃度小于外界溶液的濃度時，細胞發生質壁分離，當細胞液的濃度大于外界溶液的濃度時，細胞發生質壁分離的復原，當細胞液的濃度等于外界溶液的濃度時，細胞形態不變。
二、在“系統思維”中提能
1．質壁分離及復原發生的條件
(1)從細胞角度分析
①死細胞、動物細胞及未成熟的植物細胞(如根尖分生區細胞)不發生質壁分離及復原現象。
②具有中央大液泡的成熟植物細胞可發生質壁分離及復原現象。
(2)從溶液角度分析
①在一定濃度(溶質不能透過膜)的溶液中只會發生質壁分離現象，不能發生自動復原現象(只有用清水或低滲溶液處理，方可復原)。
②在一定濃度(溶質可透過膜)的溶液(如KNO3、甘油等)中可發生質壁分離后自動復原現象。
③在高濃度溶液中可發生質壁分離現象，但不會發生質壁分離復原現象。
2．質壁分離及復原實驗的應用
(1)判斷細胞的死活
待測細胞＋蔗糖溶液若發生質壁分離，則為活細胞；若不發生質壁分離，則為死細胞。
(2)測定細胞液濃度的范圍
待測細胞＋一系列濃度梯度的蔗糖溶液細胞液濃度介于未發生質壁分離和剛剛發生質壁分離的兩種外界溶液的濃度之間。
(3)比較不同植物細胞的細胞液濃度
不同植物細胞＋同一濃度的蔗糖溶液比較剛發生質壁分離時所需時間的長短→判斷細胞液濃度的大小(時間越短，細胞液濃度越小)。
(4)鑒別不同種類的溶液(如KNO3溶液和蔗糖溶液)
應用·
1．(2021·江蘇常州高一期中)如圖是用紫色洋蔥鱗片葉外表皮細胞做質壁分離及其復原實驗時得到的顯微照片，下列有關敘述錯誤的是(　　)
A．圖中細胞此時細胞液濃度可能大于、小于或者等于外界溶液濃度
B．該實驗中，需先后在顯微鏡下觀察三次，且細胞的大小基本不變
C．若將30%的蔗糖溶液改為一定濃度的氯化鈉溶液，則細胞可能發生先質壁分離，后自動復原的現象
D．圖中細胞呈現紫色的是細胞液，若改為洋蔥鱗片葉內表皮細胞，則不會發生質壁分離
解析：D　圖示細胞為質壁分離狀態，下一刻可能為繼續分離、也可能為復原，也可能保持該種狀態，故此時細胞液濃度可能大于、小于或者等于外界溶液濃度，A正確；質壁分離及復原實驗中先后用低倍觀察三次，第一次觀察正常細胞，第二次觀察質壁分離現象，第三次觀察質壁分離復原現象，形成自身前后對照，由于細胞壁的彈性較小，因此整個實驗過程中，細胞的大小基本不變，B正確；若將30%的蔗糖溶液改為一定濃度的氯化鈉溶液，由于初始的外界溶液濃度高于細胞液的濃度，故細胞會失水，發生質壁分離，隨后由于鈉離子和氯離子能進入細胞，當細胞液濃度大于外界溶液濃度時，細胞會吸水，會發生質壁分離后自動復原的現象，C正確；圖中細胞呈現紫色的是細胞液，若改為洋蔥鱗片葉內表皮細胞，也會發生質壁分離，只是細胞液沒有顏色，D錯誤。
2．(2022·北京高一月考)如圖是植物細胞某種生理過程的實驗圖解，下列說法正確的是(　　)
A．農民施肥后發現有“燒苗”現象與圖乙過程相似
B．2、3、4構成了該細胞的原生質層
C．該細胞的失水和吸水主要取決于細胞質與外界溶液的濃度差
D．蔗糖分子可進入1和3
解析：B　農民施肥后發現有“燒苗”現象，原因是植物根細胞在高濃度的土壤溶液中失水，與圖甲過程相似，A錯誤；原生質層包括細胞膜、液泡膜和兩層膜之間的細胞質，即圖中的2、3、4，B正確；該細胞的失水和吸水主要取決于細胞液與外界溶液的濃度差，C錯誤；由于細胞壁具有全透性，細胞膜具有選擇透過性，故蔗糖分子可進入1，但是不能進入3，D錯誤。
3．通過質壁分離實驗不可以鑒定(　　)
A．成熟植物細胞的死活
B．蛋白質、淀粉、纖維素的親水性依次遞減
C．植物細胞能否進行滲透吸水
D．植物細胞細胞液的大致濃度
解析：B　死亡的成熟植物細胞的細胞膜喪失了選擇透過性，不會發生質壁分離及其復原，即質壁分離實驗可鑒定植物細胞的死活，A不符合題意；質壁分離與復原實驗的原理是滲透作用，而蛋白質、淀粉、纖維素的親水性是通過吸脹吸水實現的，因此無法通過實驗鑒定其親水性，B符合題意；成熟的植物細胞進行質壁分離，會進行滲透失水，能進行質壁分離的復原，說明能進行滲透吸水，C不符合題意；質壁分離實驗可用于鑒定植物細胞細胞液的大致濃度，D不符合題意。
分點突破(三)　被動運輸
基礎·
1．概念：物質以擴散方式進出細胞，不需要消耗細胞內化學反應所釋放的能量。
2．類型
比較項目 自由擴散(也叫簡單擴散) 協助擴散(也叫易化擴散)
定義 物質通過簡單的擴散作用進出細胞的方式 借助膜上的轉運蛋白進出細胞的物質擴散方式
運輸方向 高濃度→低濃度 高濃度→低濃度
是否需要轉運蛋白 不需要 需要
是否消耗能量 不消耗 不消耗
舉例 ①氣體：O2、CO2、NH3等 ②固醇、甘油、脂肪酸等 ③乙醇、苯等 葡萄糖進入紅細胞
H2O
圖例
3．影響因素
(1)膜內外物質濃度梯度的大小。
(2)某些物質的運輸速率還與轉運蛋白的數量有關。
(3)溫度變化會影響物質運輸速率。
深化·
一、在“思考探究”中解惑
1．試從物質運輸動力角度分析，為什么自由擴散和協助擴散被稱為被動運輸？
提示：自由擴散和協助擴散的物質運輸動力都是物質濃度差，都是順濃度梯度進行的，不需要消耗能量，所以統稱為被動運輸。
2．自由擴散和協助擴散的速率和線粒體有直接關系嗎？為什么？
提示：沒有。線粒體是細胞的“動力車間”，為細胞提供能量，自由擴散和協助擴散不需要消耗細胞內化學反應釋放的能量。
二、在“系統思維”中提能
1．膜上的兩種轉運蛋白
名稱 轉運對象 特點
載體蛋白 與自身結合部位相適應的分子或離子 每次轉運時都會發生自身構象的改變
通道蛋白 與自身通道的直徑和形狀相適配、大小和電荷相適宜的分子或離子 轉運分子不需要與通道蛋白結合
2．轉運蛋白的特性
(1)專一性：一種轉運蛋白在對細胞內外物質進行運輸時只能對應地運送唯一的一種或性質非常相近的一類物質。
(2)飽和性：細胞膜上的轉運蛋白數量有限，在運輸過程中當所有轉運蛋白都已承擔相應的運輸任務時，運輸的速度不再因其他條件而加快。
應用·
1．(2021·江蘇揚州高一期末)下列有關物質跨膜運輸的說法，錯誤的是(　　)
A．紅細胞去除膜蛋白后水的運輸速率會降低
B．一種物質不會有多種跨膜運輸方式
C．通道蛋白介導的水分子的協助擴散速率比自由擴散快
D．通道蛋白只容許與自身通道大小和電荷相適宜的分子或離子通過
解析：B　水主要是通過通道蛋白以協助擴散的方式進入紅細胞的，故去除膜蛋白后水的運輸速率會降低，A正確；一種物質可以有多種跨膜運輸方式，比如水可以自由擴散，也可以借助水通道蛋白進行協助擴散，B錯誤；細胞膜上磷脂分子具有疏水的尾部，對水分子的跨膜運輸有一定的阻礙作用，故通道蛋白介導的水分子的協助擴散速率比自由擴散更快，C正確；通道蛋白只容許與自身通道的直徑和形狀相適配、大小和電荷相適宜的分子或離子通過，被轉運物質不需要與通道蛋白結合，D正確。
特別提醒
(1)相同的離子、水溶性有機小分子可能是協助擴散，也可能是主動運輸。
(2)水分子少數通過自由擴散方式進出細胞，多數借助細胞膜上的水通道蛋白以協助擴散方式進出細胞。
2．如圖表示與自由擴散、協助擴散有關的圖例或曲線。下列選項中對應正確的是(　　)
A．肺泡上皮細胞吸收氧氣——①④
B．人的成熟紅細胞吸收葡萄糖——②③
C．甘油進出細胞——①③
D．肌肉細胞吸收水——②④
解析：C　①②表示兩種跨膜運輸方式，分別是自由擴散、協助擴散，③④表示兩種影響因素曲線，分別對應自由擴散、協助擴散。肺泡上皮細胞吸收氧氣是自由擴散，對應①③；人的成熟紅細胞吸收葡萄糖屬于協助擴散，對應②④；甘油進出細胞屬于自由擴散，對應①③；肌肉細胞吸收水的方式是自由擴散和協助擴散，對應①②③④。
3．如圖，A、B是兩種被動運輸方式的轉運速率和細胞外濃度之間的關系曲線。據圖回答下列問題：
(1)圖A表示的轉運方式是________，其轉運速率主要取決于________。
(2)圖B表示的方式若是協助擴散，那么ab段的限制因素是________，bc段的限制因素是________________。
(3)請在C圖中畫出被動運輸的轉運速率和細胞能量供應的關系曲線。
(4)下列物質中，以方式A進行轉運的有________；以方式B進行轉運的有________。
①O2和CO2進出肺泡
②甘油和乙醇被小腸上皮細胞吸收
③紅細胞吸收血液中的葡萄糖
④膽固醇進入肝細胞
解析：(1)由題圖分析可知，圖A表示的轉運方式為自由擴散，其轉運速率主要取決于細胞內外物質的濃度差。(2)圖B表示的轉運方式若是協助擴散，那么ab段的限制因素是細胞內外物質的濃度差，bc段轉運速率不再增加，說明限制因素不再是濃度差，而是轉運蛋白的數量。(3)被動運輸不需要消耗能量，因此，物質轉運速率不會隨能量的增加而改變，圖見答案。(4)①O2和CO2進出肺泡為自由擴散。②甘油和乙醇被小腸上皮細胞吸收為自由擴散。③紅細胞吸收血液中的葡萄糖為協助擴散。④膽固醇進入肝細胞為自由擴散。故以方式A (自由擴散)轉運的有①②④；以方式B (協助擴散)轉運的有③。
答案：(1)自由擴散　濃度差　(2)濃度差　轉運蛋白的數量
(3)　(4)①②④　③
易錯提醒
不能正確判斷、區分物質跨膜運輸方式，沒有掌握不同的跨膜運輸方式的實例，是此類題的解題誤區。解答時應注意：不需要載體蛋白協助就能通過細胞膜進出細胞的運輸方式是自由擴散，水分子、氣體分子和脂溶性小分子有機物均可以通過自由擴散方式進出細胞。
網絡構建(一圖串盡主干知識)
[課時跟蹤檢測]
[基礎鞏固練]
知識點一　水進出細胞的原理
1．(2022·河北邢臺高一月考)植物體內有三個相鄰的細胞a、b、c，已知它們的細胞液濃度大小關系是a>b>c，那么它們三者之間水分滲透的方向表示正確的是(　　)
解析：C　a的細胞液濃度最大，所以b和c都失水，a吸水；細胞液濃度b>c，所以b又從c吸水，C正確。
2．如圖為滲透作用實驗，開始時如圖甲所示，A代表清水，B、C代表蔗糖溶液，過一段時間后結果如圖乙，漏斗管內液面不再變化，h1、h2表示漏斗內液面與清水的液面差。下列說法錯誤的是(　　)
A．圖甲中B的濃度一定大于C的濃度
B．圖乙中B的濃度一定等于C的濃度
C．圖甲A中的水分子擴散到B的速度大于A中水分子擴散到C的速度
D．圖乙A中水分子擴散到B的速度等于B中水分子擴散到A的速度
解析：B　由圖乙可知，B中吸水比C中多，所以圖甲中B的濃度比C的濃度高，A正確；圖乙中B和C的濃度大小比較還要考慮液體壓力的作用，當液體壓力的作用與濃度差的作用達到平衡狀態時，B與清水的濃度差要大于C與清水的濃度差，因此B的濃度一定大于C的濃度，B錯誤；圖甲中由于B的濃度大于C的濃度，所以水分子從A擴散到B的速度比從A擴散到C的速度快，C正確；圖乙中達到動態平衡時，水分子由A擴散到B的速度和由B擴散到A的速度相等，D正確。
知識點二　探究植物細胞的吸水和失水
3．直接鑒定洋蔥鱗片葉表皮細胞顏色的種類(紅、黃或白)及相對深淺，采用顯微鏡觀察表皮細胞法，制作鱗片葉表皮的臨時裝片，并分別進行下列操作：
組別 選材 操作方法
① 外表皮 不用蔗糖溶液處理
② 外表皮 在蓋玻片一側滴0.3 g/mL蔗糖溶液，用濾紙在另一側吸取液體，重復2～3次
③ 外表皮 在蓋玻片一側滴0.5 g/mL蔗糖溶液，用濾紙在另一側吸取液體，重復2～3次
④ 內表皮 在蓋玻片一側滴0.5 g/mL蔗糖溶液，用濾紙在另一側吸取液體，重復2～3次
然后，及時用顯微觀察四組裝片細胞的中央液泡顏色和深淺。下列對觀察效果優劣的敘述，錯誤的是(　　)
A．①優于④ B．②優于①
C．②優于③ D．③優于④
解析：C　分析表格可知，題述實驗中，①組不用蔗糖溶液處理，液泡顏色不發生變化；④組用洋蔥鱗片葉內表皮，因其液泡幾乎無色，觀察不到顏色變化；②③組用的均是紫色洋蔥葉外表皮，液泡呈紫色，③組用0.5 g/mL的蔗糖溶液處理，比②組用0.3 g/mL的蔗糖溶液處理，液泡顏色變化更明顯，C錯誤。
4．在觀察植物細胞的質壁分離和復原的過程中，某同學在視野中看到生活著的洋蔥外表皮細胞正處于如圖所示狀態，a、b表示兩處溶液的濃度，由此推測(　　)
A．此時a>b，細胞滲透吸水
B．此時a＝b，滲透系統保持動態平衡
C．此時aD．上述三種情況都可能存在
解析：D　若題圖表示質壁分離復原的過程，說明外界溶液濃度小于細胞液濃度；若題圖中的原生質層既不增大也不縮小，說明水分子進出達到平衡；若題圖表示質壁分離的過程，說明外界溶液濃度大于細胞液濃度。故A、B、C三種情況都可能發生，D正確。
5．(2021·江蘇蘇州高一期中)如圖表示高等動、植物細胞與原生生物細胞避免滲透膨脹的三種不同的機制。下列有關敘述不正確的是(　　)
A．這三種細胞均以原生質層充當發生滲透吸水時所需要的半透膜
B．動物細胞將離子排出細胞以降低細胞的滲透壓，避免過度吸水
C．液泡能調節植物細胞的滲透壓，細胞壁限制了細胞過度吸水
D．將原生生物置于低滲溶液中，其通過收縮泡向外排水的速率會加快
解析：A　原生質層是由植物細胞的細胞膜、液泡膜和兩者之間的細胞質構成，動物細胞和原生生物都是以細胞膜為半透膜完成滲透作用的，A錯誤；動物細胞避免膨脹，需要將離子轉運到細胞外，以減小細胞內液的滲透壓，避免過度吸水漲破，B正確；液泡通過吸水和失水，進而調節植物細胞的滲透壓；細胞壁具有支持和保護作用，限制了細胞過度吸水，也能避免細胞漲破，C正確；將原生生物置于低滲溶液中，會通過收縮泡將多余的水排到細胞外，而且速率會加快，D正確。
6．(2021·江蘇連云港高一檢測)取一紅色牡丹的2個大小相同、生理狀態相似的花瓣細胞。將它們分別置于Ⅰ和Ⅱ兩種溶液中，測得細胞中液泡直徑的變化如圖所示。下列相關敘述錯誤的是(　　)
A．前2 min溶液Ⅱ中的花瓣細胞失水速率大于溶液Ⅰ中的花瓣細胞失水速率
B．溶液Ⅰ中約6 min時液泡的顏色最深，細胞吸水能力最強
C．6 min后溶液Ⅰ中液泡直徑逐漸恢復是因為此時才有溶質分子進入細胞
D．若溶液Ⅱ中的花瓣細胞長期處于8 min時的狀態，細胞可能會死亡
解析：C　根據曲線圖可知，前2 min溶液Ⅱ中的花瓣細胞液泡直徑比溶液Ⅰ中下降得快，可見，前2 min溶液Ⅱ中的花瓣細胞失水速率大于溶液Ⅰ中的花瓣細胞失水速率，A正確；溶液Ⅰ中約6 min時，液泡直徑達到最小，說明此時失水程度最大，因此，該時刻液泡的顏色最深，細胞吸水能力最強，B正確；6 min后溶液Ⅰ中液泡直徑逐漸恢復是因為溶液中的溶質分子的濃度小于細胞質的濃度，C錯誤；若溶液Ⅱ中的花瓣細胞長期處于8 min時的質壁分離狀態，細胞可能會因為缺水死亡，D正確。
7．(2022·湖北武漢高一月考)在質壁分離和復原過程中，下列洋蔥鱗片葉表皮細胞的吸水能力變化示意圖，正確的是(　　)
解析：A　在植物細胞質壁分離過程中，細胞不斷失水，細胞液濃度不斷升高，則細胞吸水能力逐漸增強，失水能力逐漸減弱；而在質壁分離復原過程中，細胞不斷吸水，細胞液濃度逐漸降低，細胞的吸水能力減弱，失水能力增強，故選A。
知識點三　自由擴散和協助擴散
8．下列關于自由擴散與協助擴散的說法中，正確的是(　　)
①都不需要能量　②都不需要載體　③自由擴散只能順濃度梯度，而協助擴散既可以順濃度梯度也可以逆濃度梯度　④都是被動運輸　⑤一些較大的分子如葡萄糖，可以通過協助擴散順濃度梯度運輸
A．①②④ B．①③④
C．①④⑤ D．①②⑤
解析：C　自由擴散和協助擴散都屬于被動運輸，都是順濃度梯度進行的，都不需要消耗能量，協助擴散需要載體蛋白的協助，一些較大的分子如葡萄糖進入紅細胞的方式是協助擴散，故選C。
9．(2021·江蘇蘇州高一期中)如圖表示某細胞膜受到外界環境的刺激被激活時，膜上發生的一系列變化，已知未受刺激時膜外Na＋濃度遠高于膜內。據圖分析，下列有關敘述錯誤的是(　　)
A．物質①的合成場所為內質網，物質②的合成場所為核糖體
B．激活時物質②空間結構發生了變化，其功能也會發生變化
C．圖示Na＋進入細胞的方式為協助擴散，屬于被動運輸
D．圖示過程主要體現了細胞膜具有進行細胞間的信息交流的功能
解析：D　物質①是磷脂分子，屬于脂質，合成場所是內質網，物質②是蛋白質，合成場所是核糖體，A正確；據圖可知，未激活物質②不能運輸鈉離子，激活后，物質②的空間結構發生了變化，其功能也會發生變化，能夠運輸鈉離子，B正確；據圖可知，鈉離子運輸時需要通道蛋白的協助，屬于協助擴散，協助擴散屬于被動運輸，C正確；圖中顯示的是鈉離子的運輸，主要體現了細胞膜具有控制物質進出細胞的功能，圖示過程是發生在同一個細胞的細胞膜上的，不能體現細胞膜具有進行細胞間的信息交流的功能，D錯誤。
[素養提升練]
10．(多選)(2021·北京高一期末)如圖是一滲透裝置，漏斗內外的液面差最大值為H1，最終液面差為H2，且H1>H2。下列相關說法正確的是(　　)
A．狀態1時，溶液A的濃度大于溶液B的濃度
B．狀態2時，半透膜對水分子的通透性為零
C．狀態3時，半透膜兩側濃度大小相等
D．溶液A中的部分溶質微粒能透過半透膜
解析：AD　由于漏斗內液面上升，故狀態1時，溶液A的濃度大于溶液B的濃度，A正確；狀態2時，水分子進出半透膜的速率相等，并非水分子不能通過半透膜，B錯誤；狀態3時，依然有一定的液柱，說明漏斗內溶液濃度依然大于水槽內溶液的濃度，這樣液柱才能維持，C錯誤；H1>H2，說明狀態3時半透膜兩側的濃度差減小了，而減小的原因是溶液A中的部分溶質微粒透過了半透膜，D正確。
11．(多選)(2022·湖南長沙高一月考)如圖所示，甲是人的紅細胞長時間處在不同濃度的NaCl溶液中細胞的體積(V)與初始體積(V0)之比的變化曲線；圖乙是某植物細胞在一定濃度的NaCl溶液中細胞失水量的變化情況。下列分析錯誤的是(　　)
A．從圖甲可見，250 mmol·L－1 NaCl溶液不影響人紅細胞的代謝
B．圖乙中植物細胞體積的變化是先減小后增大
C．圖乙中a點細胞失水量最大，此時細胞吸水能力最小
D．人的紅細胞長時間處在300 mmol·L－1 NaCl溶液中可能死亡，圖乙中的處理時間內細胞一直有生物活性
解析：ABC　圖甲中，在250 mmol·L－1 NaCl溶液中，紅細胞體積與初始體積之比小于1，說明紅細胞失水皺縮了，會影響紅細胞的代謝，A錯誤；圖乙中植物細胞失水量先變大后變小，之后表現為吸水，故植物細胞原生質體體積先變小后變大，植物細胞由于有細胞壁的保護，細胞體積幾乎不變，B錯誤；圖乙中，a點植物細胞失水量最大，此時細胞吸水能力最強，C錯誤；人紅細胞長時間處于300 mmol·L－1 NaCl溶液中會使細胞失水過多而死亡，圖乙細胞在處理時間內細胞先失水后吸水，說明細胞原生質層始終具有選擇透過性，細胞一直具有生物活性，D正確。
12．(多選)(2021·北京高一期中)研究發現，水分子進入植物細胞的兩種方式如圖所示。下列敘述正確的是(　　)
A．根毛細胞吸水能力與其細胞中水的相對含量有關
B．土壤溶液濃度過高時，植物細胞吸水需要消耗能量
C．水分子通過水通道蛋白是順濃度梯度運輸的
D．水分子通過水通道蛋白的跨膜運輸方式為協助擴散
解析：ACD　根毛細胞吸水能力與其細胞液中水的相對含量有關，如細胞液中水的相對含量少，則根毛細胞吸水能力強，A正確；據題圖分析可知，土壤溶液濃度過高時，植物細胞吸水困難，但吸水不需要消耗能量，B錯誤；據題圖分析可知，水分子通過水通道蛋白是順濃度梯度進行的，C正確；據題圖分析可知，水分子通過水通道蛋白的跨膜運輸方式為協助擴散，D正確。
13．(2021·江蘇宿遷高一檢測)如圖表示一個洋蔥鱗片葉表皮細胞處于不同濃度蔗糖溶液中的生理狀態，請回答下列問題：
(1)圖中A細胞所處的生理狀態是_______________________________________________
_________________________________。
(2)圖中各細胞的細胞液濃度大小依次是_________________________________________
__________________________________________。
(3)如圖所示，這個洋蔥鱗片葉表皮細胞處于不同濃度的溶液中，則A細胞與B細胞所處的外界溶液濃度大小關系是______________。
(4)圖中①處充滿的是________________，三個狀態中最有可能先死亡的是________。
(5)假設將洋蔥鱗片葉表皮細胞制成裝片，并使之處于高濃度溶液中而發生質壁分離，用顯微鏡觀察一個細胞的質壁分離過程，發現該細胞形態的變化順序是________。(用圖中字母填寫)
(6)在實驗中，能使蓋玻片下的細胞從A細胞所處狀態變成B細胞所處狀態的操作是____
_____________________________________________________________________________________________________________________________。若該同學發現植物細胞在0.5g/mL的蔗糖溶液中質壁分離后不能復原，原因最可能是______________________________________。
解析：由圖可知，A和C細胞發生了原生質層和細胞壁分離，B細胞處于正常的狀態。(1)A細胞中原生質層和細胞壁分離，可能是正在失水，也可能是處于吸水的過程中，故其可能處于質壁分離或質壁分離后的復原過程中。(2)根據圖中各細胞失水量的多少可知，C失水最多，故C的細胞液濃度最大，B保持原狀，故細胞液濃度最小，圖中各細胞的細胞液濃度大小依次是C＞A＞B。(3)圖中A細胞發生了質壁分離，故A細胞所處的外界溶液的濃度大于B細胞所處的外界溶液的濃度。(4)由于細胞壁是全透的，故圖中①處充滿了外界溶液(蔗糖溶液)。圖中C質壁分離的程度最嚴重，故其最可能先死亡。(5)使洋蔥表皮細胞處于高濃度溶液中，細胞由正常狀態B首先失水變為狀態A，進一步失水會變成狀態C，故該細胞形態的變化順序是：B→A→C。(6)要讓細胞由A失水的狀態恢復為B狀態，可以在蓋玻片的一側滴入清水，在另一側用吸水紙吸引，重復幾次，讓細胞吸水，恢復原狀；0.5 g/mL的蔗糖溶液濃度過高，可能導致細胞失水過多而死亡，故其發生質壁分離后不能復原。
答案：(1)質壁分離或質壁分離復原　(2)C＞A＞B　(3)A＞B　(4)外界溶液(蔗糖溶液)　C　(5)B→A→C　(6)在蓋玻片的一側滴入清水，在另一側用吸水紙吸引，重復幾次　蔗糖溶液濃度過高，細胞失水過多而死亡
14．現有兩瓶質量分數均是30%的葡萄糖溶液和蔗糖溶液。已知水分子可以透過半透膜，葡萄糖、蔗糖分子均不能透過。請回答以下問題：
(1)A 同學把體積相同的葡萄糖溶液與蔗糖溶液用半透膜隔開(如圖 1 所示)，在一段時間內，甲液面的變化情況是________(填“升高”或“降低”)，滲透平衡狀態時水分子擴散速率________(填“相等”或“不相等”)，甲溶液濃度________(填“＞”“＜”或“＝”)乙溶液濃度。現分別往甲、乙溶液中加入等量的蔗糖酶，最后甲液面________(填“高于”“低于”或“等于”)乙液面。
(2)B同學采用紫色洋蔥鱗片葉的外表皮為材料，利用細胞質壁分離原理進行了鑒定葡萄糖和蔗糖溶液的實驗。請在圖 2 中繪出可能的實驗結果。
解析：(1)由題意可知，甲、乙兩側分別是葡萄糖溶液與蔗糖溶液，且質量濃度相同，由于蔗糖是二糖，葡萄糖是單糖，因此甲的物質的量濃度大于乙，甲滲透壓大于乙，因此甲液面升高，滲透平衡狀態時水分子擴散速率是相等的，此時甲溶液濃度>乙溶液濃度。如果向蔗糖溶液中加入適量的蔗糖酶，蔗糖將水解為葡萄糖和果糖，相同質量的蔗糖水解后產生的葡萄糖和果糖分子數大于相同質量的葡萄糖的分子數，因此形成的乙側溶液濃度大于左側的溶液濃度，導致甲側液面低于乙側。(2)以紫色洋蔥鱗片葉外表皮為材料，利用細胞質壁分離原理進行鑒定蔗糖溶液和葡萄糖溶液的實驗時，由于蔗糖分子不能透過原生質層，故細胞失水后，液泡體積不斷減小，最后保持穩定；而由于葡萄糖分子能透過原生質層，故細胞先發生質壁分離后自動復原，故液泡體積先減小后增大，最后保持穩定。具體曲線圖見答案。
答案：(1)升高　相等　>　低于
(2)
15．如圖為研究滲透作用的實驗裝置，請回答下列問題：
(1)漏斗內溶液(S1)和漏斗外溶液(S2)為兩種不同濃度的蔗糖溶液，漏斗內外起始液面一致。滲透平衡時的液面差為Δh，此時S1和S2濃度大小關系為________。
(2)圖中半透膜模擬的是成熟植物細胞中的________，兩者在物質透過功能上的差異是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(3)為進一步探究兩種膜的特性，某興趣小組做了以下實驗。
實驗材料：紫色洋蔥。
實驗器具：如圖所示的滲透裝置(不含溶液)，光學顯微鏡，載玻片，蓋玻片，鑷子，刀片，吸水紙，擦鏡紙，滴管，記號筆等。
實驗試劑：蒸餾水，0.3 g/mL的蔗糖溶液和與其等滲的KNO3溶液。
部分實驗步驟和結果如下：
①選兩套滲透裝置，分別標上代號X和Y。在兩個燒杯里均加入一定量的蒸餾水，分別在裝置X和Y的漏斗內加入適量的蔗糖溶液和KNO3溶液(K＋和NO可以通過半透膜)，均調節漏斗內外液面高度一致。滲透平衡時出現液面差的裝置有________(填代號)。
②選兩片潔凈的載玻片，________，在載玻片中央分別滴加________，制作洋蔥鱗片葉外表皮臨時裝片，并分別觀察裝片中細胞的初始狀態。
③觀察臨時裝片中浸潤在所提供的蔗糖溶液和KNO3溶液中的洋蔥鱗片葉外表皮細胞發生的變化，兩者都能出現的現象是________。
(4)上述實驗中最能體現兩種膜功能差異的實驗現象是_____________________________
________________________________。
解析：(1)在題圖狀態下，S1和S2的濃度大小關系應為S1>S2，這是由于半透膜兩側存在濃度差。此時水分子仍有由S2向S1流動的趨勢，這種趨勢對半透膜產生向上的靜水壓，而這個靜水壓恰好與Δh高的液柱對半透膜產生的壓強相等，此時進出半透膜的水分子數量相當。(2)滲透作用裝置中的半透膜相當于成熟植物細胞中的原生質層，原生質層相當于選擇透過性膜，能主動轉運某些物質，這個功能是半透膜不具備的。(3)①根據兩套滲透裝置的設置可知，滲透平衡時出現液面差的裝置為X，而Y中由于KNO3溶液中的K＋和NO都可通過半透膜，最終達到半透膜兩側溶液濃度相同的狀態，使漏斗內外液面高度一致。②制作兩個洋蔥鱗片葉外表皮臨時裝片的順序：選兩片潔凈的載玻片，標號1、2；在載玻片中央分別滴加蒸餾水；再在其中放置撕取的洋蔥鱗片葉外表皮；最后蓋上蓋玻片。③由于提供的蔗糖溶液和KNO3溶液的濃度均高于洋蔥鱗片葉外表皮細胞的細胞液濃度，所以浸潤在兩種溶液中的洋蔥鱗片葉外表皮細胞都能發生質壁分離現象。(4)K＋和NO能通過原生質層進入細胞液，故KNO3溶液中的洋蔥鱗片葉外表皮細胞質壁分離后又自動復原，上述現象充分驗證了細胞膜的功能特性——選擇透過性。
答案：(1)S1>S2　(2)原生質層　原生質層能主動轉運有關物質而半透膜不能　(3)①X　②標號1、2　蒸餾水　③質壁分離　(4)KNO3溶液中的細胞質壁分離后會自動復原

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