【高中生物】2023-2024学年人教版 必修一 被动运输 课件

第1节被动运输第4章细胞的物质输入和输出1.阐明细胞膜的选择透过性2.阐明被动运输的原理和特点1.生命观念：细胞膜的成分、结构与运输物质的功能相适应2.科学思维：利用物质跨膜运输的相关原理，对其他成分物质出入细胞方式进行推理和判断3.科学探究：根据植物细胞的质壁分离与复原实验过程，分析实验原理、交流实验结果4.社会责任：依据渗透作用原理，指导农业生产和选择低盐饮食的健康生活方式学习目标核心素养目录CONTENTS01知识梳理归纳总结ZHISHISHULIGUINAZONGJIE02学习目标

自主检测XUEXIMUBIAOZIZHUJIANCE03重难突破易错攻克ZHONGNANTUPOYICUOGONGKE04课后课时作业KEHOUKESHIZUOYE01知识梳理归纳总结ZHISHISHULIGUINAZONGJIE半透膜多于相等相等高低半透膜浓度差1．渗透平衡≠浓度相等渗透平衡只意味着半透膜两侧水分子移动达到平衡状态，既不可看作没有水分子移动，也不可看作两侧溶液浓度绝对相等。渗透平衡后，溶液浓度高的一侧液面高(同样的液面高的一侧溶液浓度也高)；浓度差越大，液面高度差也越大。2．渗透系统的溶液浓度研究渗透作用时溶液浓度是指物质的量浓度而非质量浓度：如质量分数为10%的葡萄糖溶液和质量分数为10%的蔗糖溶液，质量浓度相同，但葡萄糖溶液的物质的量浓度大，即单位体积中溶质分子的数目多，溶剂分子的数目少，故水分子由蔗糖溶液向葡萄糖溶液移动。3．水的运输特点水分子通过半透膜的扩散都是双向进行的，但由低浓度向高浓度一侧扩散速率更快。哺乳动物的红细胞吸水膨胀失水皱缩不变渗透作用半透膜伸缩性细胞膜细胞质液泡膜细胞液液泡半透膜大显微镜0.3g/mL的蔗糖溶液清水紫色的中央大液泡原生质层(3)实验过程逐渐变小加深逐渐变大逐渐变小与细胞壁逐渐分离逐渐变大基本不变原生质层渗透作用失水质壁分离吸水质壁分离的复原发生质壁分离的细胞壁内侧的溶液是什么？请说出判断依据。提示：植物细胞壁是全透性的，发生质壁分离的细胞壁内侧的溶液是外界溶液。提示新鲜大液泡有前后对比扩散不需要化学反应自由扩散和协助扩散扩散A甘油、乙醇、苯高低不需要不需要B葡萄糖、氨基酸高低需要不需要1．载体蛋白的特性(1)专一性：一种载体蛋白在对细胞内外物质进行运输时只能对应地运送唯一的一种或性质非常相近的一类物质。(2)饱和性：细胞膜上的载体蛋白数量有限，在运输过程中当所有载体蛋白都已承担相应的运输任务时，运输的速率不再因其他条件而加快。2．通道蛋白的特性(1)具有极高的转运速率。(2)并非连续性开放。顺浓度梯度膜内外物质浓度梯度的大小转运蛋白的数量影响被动运输速率的其他因素(1)温度可以通过影响细胞膜的流动性，进而对自由扩散速率产生一定的影响。(2)高温、强酸、强碱、重金属盐、紫外线等可以引起蛋白质变性的因素，可以通过影响膜转运蛋白的结构和功能，进而影响协助扩散的速率。1．细胞在什么情况下吸水或失水？2．植物细胞的质壁分离与复原现象说明什么？答案外界溶液浓度>细胞内的液体浓度时，细胞失水；外界溶液浓度<细胞内的液体浓度时，细胞吸水。答案(1)植物细胞的原生质层相当于半透膜，植物细胞也是通过渗透作用吸水和失水的。(2)原生质层的伸缩性大于细胞壁。(3)该细胞是活的成熟的植物细胞。答案3．两种被动运输的方式有什么异同？答案相同点：都是顺浓度梯度进行跨膜运输，都不需要能量。不同点：自由扩散不需要转运蛋白协助，影响因素只有膜内外物质浓度梯度的大小；协助扩散需要转运蛋白协助，其影响因素还有转运蛋白的数量。答案学习目标自主检测02XUEXIMUBIAOZIZHUJIANCE1．(目标1)某兴趣小组设计的简易渗透吸水装置如图甲所示，图甲中蔗糖溶液液面上升的高度与时间的关系如图乙所示，渗透平衡时漏斗内外液面差为n。下列相关叙述错误的是(

)A．实验开始时，b侧液体的浓度大于a侧B．由图乙可知图甲中漏斗里溶液的吸水速率逐渐下降直至降为零C．c处的半透膜不允许蔗糖分子通过D．液面差达到n时，半透膜两侧无水分子进出答案解析由图甲中漏斗液面上升可知，实验开始b侧液体的浓度大于a侧的，水分子进入漏斗的多，A正确；如图乙所示，最终随着两者浓度差的减小及液体产生的静水压的影响，水面上升速率减小直到不再上升，B正确；由图乙中漏斗内液面一直上升直到维持一定高度不再变化可知，c处的半透膜不允许蔗糖分子通过，否则漏斗内的液面会先上升后下降，C正确；液面差达到n时渗透达到平衡，此时水分子进出半透膜的量相等，达到动态平衡，D错误。解析2．(目标1)在某植物细胞的质壁分离及质壁分离复原实验中，观察到的结果如图所示，其中①②指细胞的相关结构。下列叙述正确的是(

)A．甲状态时，不存在水分子跨膜运输B．在蔗糖溶液中，会自动发生乙→丙的变化C．当细胞处于丙状态且不再变化时，细胞液浓度等于外界溶液浓度D．同一细胞处于乙状态时的吸水能力大于其处于甲状态时答案解析甲状态时存在水分子跨膜运输进出细胞的现象，A错误；在蔗糖溶液中，由乙→丙说明发生了质壁分离复原，必须满足外界蔗糖溶液的浓度＜细胞液的浓度，B错误；当细胞处于丙状态且不再变化时细胞液浓度大于外界溶液浓度，C错误；同一细胞处于乙状态时的细胞液浓度大于处于甲状态时的细胞液浓度，则乙状态时的吸水能力大于其处于甲状态时，D正确。解析3.(目标2)如图所示为物质跨膜运输的一种方式，下列相关叙述正确的是(

)A．O2以该方式进入红细胞B．该运输方式是通过通道蛋白协助C．运输该物质的蛋白质难以运输其他物质D．该过程的运输速率与膜两侧浓度差完全成正比答案解析O2的运输方式为自由扩散，A错误；从图中看出，该运输方式是通过载体蛋白的协助，B错误；载体蛋白有专一性的特点，故运输该物质的蛋白质难以运输其他物质，C正确；协助扩散的运输速率不仅受膜两侧浓度差的影响，还与转运蛋白的数量有关，D错误。解析4．(目标2)下列有关转运蛋白的叙述不正确的是(

)A．转运蛋白包含载体蛋白和通道蛋白，两种转运蛋白都属于膜蛋白B．载体蛋白和通道蛋白都有控制特定物质跨膜运输的功能C．在物质运输过程中，载体蛋白会与被运输的物质特异性结合D．载体蛋白和通道蛋白在细胞膜上是静止不动的答案5.(目标1)在紫色洋葱表皮细胞临时装片的盖玻片一侧滴加质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液后，出现了如图所示的情形，请回答：(1)此细胞发生了______________现象，是细胞___________的结果。(2)图中②的结构名称是________，②④⑤共同构成了__________。(3)图中⑦充满了___________，其浓度___________________。答案质壁分离渗透失水细胞膜原生质层蔗糖溶液略小于0.3g/mL

(4)将此细胞置于清水中，⑥的体积会________，是由于细胞____________的结果。(5)在滴加质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液后的过程中，显微镜下不可能观察到的现象是(

)A．液泡缩小 B．细胞壁与原生质层分离C．液泡颜色变浅 D．细胞核位于原生质层内答案变大渗透吸水C解析(1)由图示可知，图中原生质层与细胞壁发生了分离，这是由于细胞发生渗透失水的结果。(2)图中②是细胞膜，④是细胞质，⑤是液泡膜，三者共同构成了原生质层。(3)图中⑦是原生质层与细胞壁分离后形成的空间，充满了外界的蔗糖溶液，由于细胞失水，水分子进入蔗糖溶液，导致蔗糖溶液浓度会略有减小，此处的溶液浓度稍低于原来的蔗糖溶液。解析

(4)将已发生质壁分离的植物细胞置于清水中，由于细胞液浓度高于外界的清水浓度，细胞渗透吸水，液泡体积变大。(5)用显微镜观察植物细胞的质壁分离过程中，由于细胞渗透失水，可以看到液泡体积逐渐变小，液泡颜色变深，细胞壁与原生质层分离，细胞核位于原生质层内，不会看到液泡颜色变浅。解析学习目标自主检测02XUEXIMUBIAOZIZHUJIANCE重难突破易错攻克03ZHONGDANTUPOYICUOGONGKE[例1]如图A、B为两套渗透装置图(图中S1为30%蔗糖溶液、S2为蒸馏水、S3为30%葡萄糖溶液)；已知葡萄糖能通过半透膜，但蔗糖不能通过半透膜，下列叙述正确的是(

)A．装置A渗透过程中水分子通过半透膜的方向是S2→S1B．装置A达到渗透平衡后，S1溶液浓度与S2溶液浓度相等C．装置A漏斗中溶液液面上升速率逐渐加快D．装置B的现象是S3溶液液面先上升后下降，最终S3和S2溶液液面持平答案解题分析装置A渗透过程中水分子通过半透膜的方向是双向的，但水分子从S2到S1的数目明显多于从S1到S2的数目，漏斗内液面上升，A错误；装置A达到渗透平衡后，由于漏斗中液面上升而存在高度差势能，所以S1溶液浓度仍大于S2溶液浓度，B错误；S1为30%蔗糖溶液浓度大于S2蒸馏水，所以漏斗中溶液液面上升，但随着液面高度差的增大，液面上升速率逐渐下降直至降为0，C错误；由于葡萄糖能通过半透膜，所以装置B的现象是S3溶液液面先上升后下降，最终S3和S2溶液液面持平，D正确。解题分析渗透现象中液面变化的判断方法半透膜两侧分别为浓度不同的A、B溶液，有以下三种情况：(1)若A侧溶质(如葡萄糖等)可以通过半透膜，B侧溶质不能通过半透膜，则最终B侧液面升高。(2)若A侧和B侧溶质是同种物质且均不能通过半透膜，则最终浓度高的一侧液面升高。(3)若A、B两侧溶液的溶质均能通过半透膜，则最终两侧不存在高度差。[例2]撕取新鲜的紫色洋葱鳞片叶外表皮，置于质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液中，显微镜下观察的结果如图。下列相关叙述，不正确的是(

)A．图②中细胞发生了质壁分离现象B．将溶液换为清水后，可发生②到①的变化C．图②中细胞壁与原生质层之间的液体是蔗糖溶液D．图中从①到②的变化是水分单向流出细胞造成的答案解题分析质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液浓度大于细胞液浓度，将细胞置于质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液中，紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞会发生质壁分离，因此②中细胞发生了质壁分离现象，A正确；将溶液换为清水后，细胞会发生渗透吸水，可发生②到①的变化，B正确；因为细胞壁是全透性的，因此将细胞置于质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液中，图②中细胞壁与原生质层之间的液体是蔗糖溶液，C正确；水分子进出细胞是双向的，不是单向的，D错误。解题分析A．经甲过程处理后，显微镜下可见有的液泡紫红色变深，细胞发生质壁分离B．至乙过程处理后，发生质壁分离的细胞其液泡由紫红色到浅蓝色再到深蓝色，发生质壁分离复原C．若甲过程改用0.9g/mL的蔗糖，重复上述实验，也可以看到质壁分离复原现象D．乙过程中钼是植物细胞必需的微量元素，进入液泡会提高细胞液的渗透压，从而促进了细胞吸水复原答案解题分析判断细胞是否发生质壁分离和复原的方法(1)从细胞角度分析①死细胞、动物细胞、未成熟植物细胞不发生质壁分离。②具有中央大液泡的成熟植物细胞能发生质壁分离。

(2)从溶液角度分析①若溶质分子不能穿膜，在一定浓度的该种溶液中细胞只发生质壁分离，不能自动复原。②若溶质分子能穿膜，在一定浓度的该种溶液中，细胞先发生质壁分离，后自动复原，如一定浓度的KNO3溶液。③在高浓度溶液中细胞可发生质壁分离，但细胞会因过度失水而死亡，不再发生质壁分离复原。④盐酸、酒精、醋酸等能杀死细胞，不会发生质壁分离及复原现象。[例4]为探究植物A能否移植到甲地生长，某生物研究性学习小组通过实验测定了植物A细胞液的浓度，实验结果如下表。为保证植物A移植后能正常生存，则甲地土壤溶液的浓度应(

)A.≤0.15mol/L B．≤0.2mol/LC．≥0.15mol/L D．≥0.2mol/L答案浓度(mol/L)0.150.20.250.3质壁分离状态不分离刚分离显著分离显著分离解题分析据表格分析：植物A细胞液介于没有质壁分离和刚分离之间的浓度，为0.15～0.2mol/L，故为保证植物A移植后能正常生存，则甲地土壤溶液的浓度应≤0.15mol/L，植物才能正常吸水，A正确。解题分析

[例5]如图表示物质出入细胞的方式，下列有关叙述正确的是(

)A.图中①③代表自由扩散B.①与②③的区别是②③需要转运蛋白的协助，故②③物质运输速率只与转运蛋白数量有关C.通道蛋白对物质的大小、形状、电荷等没有选择性D.载体蛋白与运输的物质结合后，通过自身构象的改变来转运物质，离子或分子通过通道蛋白时，不需要与通道蛋白结合答案解题分析图中①代表的物质运输方式为自由扩散，②③代表的物质运输方式为协助扩散，A错误；影响协助扩散物质运输速率的因素为膜内外物质浓度梯度的大小和转运蛋白的数量，B错误；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，C错误。解题分析课后课时作业04KEHOUKESHIZUOYE

知识点一渗透作用1.如图甲、乙为两个渗透装置。甲图是发生渗透作用时的初始状态，乙图是较长时间之后通过漏斗内外的水分子达到动态平衡时的状态。下列有关叙述错误的是(

)A.图甲中③为半透膜，水分子能自由通过B.图甲中溶液②的浓度大于溶液①的浓度C.图乙中溶液①的浓度与溶液②的浓度相等D.图乙时，水分子进出漏斗的速率相等答案[基础对点]解析在图乙中，高出液面的水柱所产生的压力应与渗透压平衡，水柱产生的压力向下，而渗透压的方向应向上，漏斗内液体浓度仍高于烧杯中液体浓度。解析

知识点二水进出细胞的原理2.蔗糖不能透过红细胞的细胞膜。将红细胞分别浸入高浓度的蔗糖溶液和蒸馏水中，一段时间后细胞形态发生的变化是(

)A.皱缩、涨破 B.涨破、皱缩C.皱缩、皱缩 D.膨胀、膨胀答案3.下列有关观察植物细胞质壁分离及复原实验的实验材料及外界溶液的叙述，正确的是(

)①实验材料必须是成熟的植物活组织细胞②细胞液必须有颜色③细胞液最好有颜色④外界溶液必须对细胞无毒害作用⑤外界溶液浓度适中，不能过高或过低⑥外界溶液的浓度无特殊要求，任何浓度均可A.①③④⑤ B.①②④⑤C.①③④⑥ D.①②④⑥答案4.下列关于“观察植物细胞的质壁分离和复原”的实验有关叙述正确的是(

)A.该实验中共进行了三次观察，第一次观察为低倍镜观察，后两次为高倍镜观察B.该实验中共进行了两次处理，第一次处理滴加的液体为清水，第二次滴加的液体为质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液C.若将紫色洋葱鳞片叶的外表皮换成内表皮，则不会发生质壁分离D.紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞中不属于原生质层的有细胞壁、细胞核和细胞液答案解析“观察植物细胞的质壁分离和复原”实验中，一般需要进行三次显微观察，第一次是正常细胞的观察，第二次是质壁分离细胞的观察，第三次是质壁分离复原细胞的观察，三次观察均为低倍镜观察，A错误；第一次处理滴加的液体是质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液，观察质壁分离现象，第二次滴加的液体为清水，观察质壁分离复原现象，B错误；紫色洋葱鳞片叶的内表皮也会发生质壁分离，但不含色素，现象不明显，C错误；原生质层是指细胞膜、液泡膜及两层膜之间的细胞质，所以不属于原生质层的有细胞壁、细胞核和细胞液，D正确。解析5.如图是某同学用紫色洋葱鳞片叶外表皮做“植物细胞的吸水和失水”的实验时，所观察到的细胞图，下列叙述正确的是(

)A.图中1、2、6组成了细胞的原生质层B.图中细胞处于质壁分离状态，6处溶液浓度大于7处C.图中1是细胞壁，6中充满了蔗糖溶液D.图中7是细胞液，在细胞发生质壁分离过程中，其颜色逐渐变深答案解析图中2、4、5组成了细胞的原生质层，A错误；图中细胞处于质壁分离状态，但不能判断细胞处于质壁分离过程中还是质壁分离后的复原过程中，或是处于渗透平衡状态，因此无法判断6处和7处溶液浓度的大小，B错误；如果该细胞处于质壁分离后的复原过程，则6处为清水，C错误；图中7是细胞液，在细胞发生质壁分离过程中，其颜色逐渐变深，D正确。解析6.向装有相同体积、不同浓度NaCl溶液的各试管(①～⑤)中分别加入等量的小鼠肝细胞悬液，放置适宜的一段时间后，通过相关技术测得各试管中肝细胞的体积(平均体积)和数量，统计结果如图。下列分析错误的是(

)A.试管①中细胞数量较少是由细胞吸水破裂造成的B.试管③中吸水涨破的细胞较②的少C.试管⑤中的细胞表现为失水皱缩D.本实验证明了NaCl可促进细胞的增殖答案解析分析题图可知，试管①中NaCl溶液浓度较小，大多数细胞吸水涨破，导致试管①中细胞数量较少，A正确；试管③中细胞数量比②的多，说明试管③中吸水涨破的细胞较②的少，B正确；试管⑤较试管④细胞数量不变，说明未发生吸水涨破，而细胞体积减小，表现为失水皱缩，C正确；在试管③以后，随着NaCl溶液浓度的增加，细胞数量几乎不变，故本实验不能证明NaCl可促进细胞的增殖，D错误。解析

知识点三自由扩散和协助扩散7.下列关于自由扩散和协助扩散的叙述，正确的是(

)①都不消耗能量②都不需要转运蛋白③自由扩散只能顺浓度梯度进行，而协助扩散既可以顺浓度梯度进行，也可以逆浓度梯度进行④都是被动运输⑤葡萄糖有时可以通过协助扩散顺浓度梯度运输A.①②④ B.①③④C.①④⑤ D.①②⑤答案8.下列一定属于自由扩散的是(

)A.动物肺泡细胞释放CO2B.血液中葡萄糖进入红细胞C.K＋通过离子通道进行的运输D.水分子通过水通道蛋白进入细胞答案9.如图表示被动运输中溶质浓度与扩散速度的关系，下列叙述不正确的是(

)A.自由扩散中溶质扩散的速度随溶质浓度的增加而增加B.协助扩散中溶质扩散的速度随溶质浓度的增加而增加C.协助扩散的速度受到膜上转运蛋白数量的限制D.在一定范围内，相同溶质浓度时，协助扩散的速度大于自由扩散答案解析在一定的范围内，协助扩散中溶质扩散的速度随溶质浓度的增加而增加，而超过一定的浓度后，溶质扩散的速度不再随着溶质浓度的增加而增加，B错误；协助扩散需要转运蛋白的协助，其扩散速度受膜上转运蛋白数量的限制，C正确。解析10.水分子除通过自由扩散进出细胞外，更多的是借助细胞膜上的水通道蛋白以协助扩散的方式进出细胞。下列相关说法错误的是(

)A.水分子通过水通道蛋白转运时不需要消耗能量B.水分子通过水通道蛋白时需要与通道蛋白结合C.水通道蛋白的数量会影响水分子的转运速率D.温度会影响水通道蛋白对水分子的转运速率答案解析水分子通过水通道蛋白转运时以协助扩散的方式进出细胞，需要转运蛋白，不需要消耗能量，A正确；温度会影响水通道蛋白的构象，从而影响对水分子的转运速率，D正确。解析11.将相同的两个植物细胞分别放置在A、B两种溶液中，对细胞失水量进行统计后绘制出如下曲线。下列叙述正确的是(

)A.A、B两溶液的溶质相同，只是浓度不同B.a点之前，B溶液中的溶质已经开始进入细胞C.在0～4min内两条曲线有差异，说明A溶液浓度大于B溶液D.处理到10min时，两溶液中的细胞液浓度都等于外界溶液浓度答案[能力提升]解析分析题图可知，植物细胞放在A溶液中，植物细胞的失水量逐渐增加，A溶液是高渗溶液；放在B溶液中，植物细胞失水量随时间延长而逐渐增加，达到一定时间后，细胞的失水量逐渐减少，说明B溶液中溶质可进入细胞，如硝酸钾溶液等。结合分析可知，在B溶液中可以发生质壁分离复原过程，A溶液只有质壁分离，故两者的溶质不同，而两者的浓度可能相同，A错误；a点时细胞失水量开始减少，说明a点之前，B溶液中的溶质已经开始进入细胞，B正确；分析题图可知，在0～4min内两条曲线有差异，A溶液浓度可能大于B溶液，也可能等于，C错误；处理到10min以后，A溶液中细胞继续失水，10min时细胞液浓度小于外界溶液浓度，10min前B溶液中细胞已开始吸水，则10min时细胞液浓度大于外界溶液浓度，D错误。解析12.如图甲、乙表示溶质分子a、b进入细胞的运输方式。下列分析错误的是(

)A.溶质分子a、b进入细胞的方式都是协助扩散B.溶质分子a进入细胞时，蛋白质1的构象会发生变化C.蛋白质1属于载体蛋白，蛋白质2属于通道蛋白D.蛋白质1具有选择性，蛋白质2不具有选择性答案13.把同一植物相同的细胞分别放入蒸馏水、质量浓度为0.3g/mL蔗糖溶液和质量浓度为0.5g/mL甘油溶液中，记录原生质体的体积随时间的变化关系，结果如图1曲线A、B、C所示，试回答下列问题：(1)图1表示细胞在蔗糖溶液中的是曲线

，表示细胞在甘油溶液中的是曲线

。(2)曲线B出现bc段的原因是__________________________________

。(3)若图2A、B、C表示的是同一材料不同区域的细胞放在同一浓度的蔗糖溶液中的最终实验结果，此时三个细胞的细胞液浓度关系是

。答案CB

甘油分子可以(通过自由扩散)进入细胞液，使细胞液浓度增大，细胞由失水变为吸水，直至平衡A＞B＞C解析(3)图2中A细胞未发生质壁分离，则A细胞细胞液浓度≥初始外界蔗糖溶液浓度，B、C细胞发生质壁分离且此时处于平衡状态，则B、C细胞细胞液浓度＝此时外界蔗糖溶液浓度，又由于B细胞失水量少于C细胞，所以B细胞所处外界蔗糖溶液浓度＞C细胞所处外界蔗糖溶液浓度，因此三个细胞的细胞液浓度关系是A＞B＞C。解析14.科学工作者为了研究细胞膜上水通道蛋白(AQP)的功能，选用AQP缺失的非洲爪蟾卵母细胞进行实验，相关处理及结果如表所示。已知等渗溶液的浓度与细胞内液体的浓度相当，低渗溶液的浓