2024-2025學(xué)年高一生物學(xué)必修1（人教版）上課課件 第4章- 第1節(jié) 被動運輸

第節(jié)1被動運輸?shù)?

章高中生物學(xué)必修11.闡明細胞膜的選擇透過性。2.進行關(guān)于植物細胞吸水和失水的實驗探究。3.闡明被動運輸?shù)脑砗吞攸c。學(xué)習(xí)目標(biāo)重點1.植物細胞質(zhì)壁分離和復(fù)原。2.被動運輸?shù)奶攸c。難點1.滲透作用。2.觀察植物細胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原。重點難點一細胞的吸水和失水 以哺乳動物細胞為例：當(dāng)外界溶液的濃度比細胞質(zhì)的濃度[1]

時，細胞吸水膨脹；當(dāng)外界溶液的濃度比細胞質(zhì)的濃度[2]

時，細胞失水皺縮；當(dāng)外界溶液的濃度與細胞質(zhì)的濃度[3]

時，水分進出細胞處于動態(tài)平衡。在“水進出哺乳動物紅細胞”的實驗中，紅細胞的細胞膜相當(dāng)于一層[4]

。當(dāng)外界溶液的濃度低時，紅細胞將會發(fā)生[5]

；當(dāng)紅細胞內(nèi)外溶液濃度的差值較大時，細胞[6]

或[7]

較多。二植物細胞質(zhì)壁分離與復(fù)原植物細胞的原生質(zhì)層相當(dāng)于一層[8]

。當(dāng)[9]

的濃度小于外界溶液的濃度時，細胞通過[10]

失水，細胞壁和原生質(zhì)層發(fā)生分離，此現(xiàn)象稱為[11]

。發(fā)生質(zhì)壁分離的細胞，當(dāng)[12]

的濃度大于外界溶液的濃度時，細胞通過[13]

吸水，細胞壁和原生質(zhì)層慢慢恢復(fù)成原來的狀態(tài)，此現(xiàn)象稱為[14]

。

課前預(yù)習(xí)低高相同半透膜持續(xù)吸水膨脹吸水失水半透膜細胞液滲透作用質(zhì)壁分離細胞液滲透作用質(zhì)壁分離復(fù)原判斷題1.紅細胞在低濃度的溶液中會因吸水而漲破，在高濃度的溶液中會因失水而皺縮（）2.滲透作用的發(fā)生必須依靠半透膜和膜兩側(cè)的濃度差（）3.“質(zhì)壁分離”中的“質(zhì)”是指細胞質(zhì)，“壁”是指細胞壁（）4.細胞膜和液泡膜都是選擇透過性膜（） 5.當(dāng)外界溶液的濃度高于細胞液的濃度時，植物細胞就會發(fā)生質(zhì)壁分離（）6.當(dāng)外界溶液的濃度高于細胞內(nèi)液體的濃度時，顯微鏡下的細胞沒有發(fā)生質(zhì)壁分離，則該細胞一定是死細胞（） ×√√√××內(nèi)容精解一

滲透作用的原理及應(yīng)用分析

半透膜半透膜是指允許一些小分子物質(zhì)通過，而不允許大分子物質(zhì)通過的多孔性薄膜。滲透現(xiàn)象在下圖所示的滲透系統(tǒng)中，由于單位時間內(nèi)由清水進入蔗糖溶液的水分子數(shù)多于由蔗糖溶液進入清水的水分子數(shù)，漏斗內(nèi)液面上升。

滲透作用概念：水分子或其他溶劑分子通過半透膜，從低濃度溶液向高濃度溶液擴散的現(xiàn)象。

【易錯提醒】有關(guān)滲透作用的三個易錯點（1）滲透系統(tǒng)的溶液濃度指物質(zhì)的量濃度，而非質(zhì)量分數(shù)，其實質(zhì)是單位體積內(nèi)溶質(zhì)分子數(shù)的“多少”。（2）滲透平衡意味著半透膜兩側(cè)水分子移動達到平衡狀態(tài)，這種平衡是動態(tài)平衡。（3）上頁圖所示的滲透系統(tǒng)達到滲透平衡時，漏斗內(nèi)溶液的濃度仍高于漏斗外。細胞的吸水和失水動物細胞的吸水和失水1.細胞膜相當(dāng)于半透膜，外界溶液的濃度與細胞質(zhì)的濃度存在濃度差，共同構(gòu)成一個滲透系統(tǒng)。2.細胞吸水或失水的多少取決于細胞膜兩側(cè)溶液的濃度差。（1）當(dāng)外界溶液的濃度<細胞質(zhì)的濃度時→細胞吸水膨脹。（2）當(dāng)外界溶液的濃度>細胞質(zhì)的濃度時→細胞失水皺縮。（3）當(dāng)外界溶液的濃度=細胞質(zhì)的濃度時→水分子進出細胞處于動態(tài)平衡。植物細胞的吸水和失水1.成熟的植物細胞是一個滲透系統(tǒng)，如右圖所示。（1）半透膜——原生質(zhì)層（包括細胞膜、液泡膜以及兩層膜之間的細胞質(zhì)），相當(dāng)于一層半透膜。（2）濃度差——外界溶液與細胞液之間具有一定的濃度差。

2.植物細胞的吸水和失水（1）當(dāng)外界溶液濃度>細胞液濃度時，細胞失水，發(fā)生質(zhì)壁分離。（2）當(dāng)外界溶液濃度<細胞液濃度時，細胞吸水，液泡體積變大，細胞堅挺。（3）當(dāng)外界溶液濃度=細胞液濃度時，細胞吸水和失水達到動態(tài)平衡?！咎貏e提示】（1）滿足動植物細胞滲透吸水的兩個條件：半透膜（動物細胞膜、植物原生質(zhì)層）、濃度差（動物細胞質(zhì)和外界溶液的濃度差、植物的細胞液和外界溶液的濃度差）。（2）細胞吸水和失水速率的大小和多少，取決于細胞膜（或原生質(zhì)層）內(nèi)外兩側(cè)的溶液濃度差。濃度差越大，細胞吸水和失水的速率越大；反之，越小。 例1 難度★★★典型★★☆某同學(xué)設(shè)計的實驗如下圖所示，實驗開始時，U形管兩側(cè)液面等高，圖中半透膜允許單糖通過。據(jù)圖分析，下列說法錯誤的是（）A.若U形管中加入兩種濃度不等的蔗糖溶液，當(dāng)液面停止上升時，半透膜兩側(cè)溶液濃度一定是相等的B.若U形管中加入兩種濃度不等的蔗糖溶液，則實驗現(xiàn)象為高濃度溶液一側(cè)的液面上升C.若U形管中加入兩種濃度不等的葡萄糖溶液，則實驗現(xiàn)象為高濃度溶液一側(cè)液面先上升，隨后另一側(cè)液面上升，最后兩側(cè)液面持平D.若U形管中加入兩種濃度不等的蔗糖溶液，當(dāng)液面停止上升時，半透膜兩側(cè)水分子移動達到平衡狀態(tài)【解析】由題意可知，實驗開始時，U形管兩側(cè)液面等高，當(dāng)U形管中加入兩種濃度不等的蔗糖溶液時，水分子從低濃度溶液一側(cè)流向高濃度溶液一側(cè)的速度相對更快，即高濃度溶液一側(cè)的液面上升，低濃度溶液一側(cè)的液面下降，直至液面不再變化，此時半透膜兩側(cè)濃度差產(chǎn)生的滲透壓差與液面高度差產(chǎn)生的壓力達到平衡，所以半透膜兩側(cè)溶液濃度不相等，A項錯誤，B項正確；若U形管中加入兩種濃度不等的葡萄糖溶液，開始時水分子總體表現(xiàn)為由低濃度溶液一側(cè)向高濃度溶液一側(cè)滲透，因此高濃度溶液一側(cè)液面先上升，但隨著葡萄糖分子通過半透膜進入低濃度溶液一側(cè)，低濃度溶液一側(cè)液面會上升，最后兩側(cè)液面會持平，C項正確；若U形管中加入兩種濃度不等的蔗糖溶液，當(dāng)液面停止上升時，半透膜兩側(cè)水分子移動達到平衡狀態(tài)，D項正確。【答案】A例2漏斗內(nèi)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(nèi)外起始液面高度一致，滲透平衡時的液面差為Δh。下列敘述錯誤的是（）A.用紗布代替半透膜，蔗糖分子可自由通過B.達到滲透平衡時，水分子不會通過半透膜C.如果將S2

的濃度適當(dāng)降低，則滲透平衡時△h會更大D.實驗開始時S1

濃度大于S2

濃度，滲透平衡時S1

濃度仍大于S2

濃度

【解析】由于紗布的孔徑較大，蔗糖分子可自由通過，A項正確；滲透平衡時，水分子仍然能夠通過半透膜進出，并且達到動態(tài)平衡，B項錯誤；如果將S2濃度適當(dāng)降低，則半透膜兩側(cè)溶液的濃度差更大，滲透平衡時△h更大，C項正確；分析圖解可知，漏斗內(nèi)溶液（S1）液面上升，說明水分子由低濃度一側(cè)向高濃度一側(cè)進行了滲透，因此實驗開始時S1

濃度大于S2

濃度，滲透平衡時，由于升高的水柱產(chǎn)生了壓力，S1

濃度仍然大于S2

濃度，D項正確。【答案】B二探究：植物細胞的吸水和失水實驗原理成熟的植物細胞與外界溶液共同構(gòu)成滲透系統(tǒng)，可發(fā)生滲透吸水或滲透失水。實驗材料的選擇標(biāo)準(zhǔn)一是成熟的活的植物細胞，保證細胞具有中央大液泡和細胞壁。二是細胞液最好有顏色，易于觀察。紫色洋蔥鱗片葉外表皮細胞是理想的實驗材料。

實驗步驟

結(jié)論植物細胞的原生質(zhì)層相當(dāng)于一層半透膜，當(dāng)外界溶液濃度大于細胞液濃度時，細胞失水，發(fā)生質(zhì)壁分離；當(dāng)外界溶液濃度小于細胞液濃度時，細胞吸水，發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原。【易錯提醒】（1）質(zhì)壁分離中的“質(zhì)”指的是原生質(zhì)層，而不是細胞質(zhì)；“壁”指的是細胞壁。（2）發(fā)生質(zhì)壁分離后，細胞膜與細胞壁的間隙內(nèi)充滿了外界溶液（因為細胞壁具有全透性）。（3）本實驗是自身對照，用顯微鏡觀察三次，第二次（質(zhì)壁分離狀態(tài)）與第一次（正常植物細胞）對照，第三次（質(zhì)壁分離復(fù)原）與第二次（質(zhì)壁分離狀態(tài)）對照。

例

難度★★☆典型★★★下圖為某同學(xué)利用紫色洋蔥鱗片葉外表皮細胞作為實驗材料，觀察植物細胞質(zhì)壁分離與質(zhì)壁分離復(fù)原的基本操作步驟。下列相關(guān)敘述中，錯誤的是（） A.第二次觀察（D）和第一次觀察（B）形成對照，第三次觀察（F）和第二次觀察（D）形成對照B.該實驗用顯微鏡主要觀察原生質(zhì)層和細胞壁的位置關(guān)系、液泡的顏色和大小等C.如果將蔗糖溶液換成濃度適宜的KNO3

溶液，則可以省略E過程D.增大蔗糖溶液的濃度，實驗效果會更明顯且不影響細胞的活性 【解析】圖中共有三次利用顯微鏡進行的觀察，觀察的指標(biāo)主要是原生質(zhì)層和細胞壁的位置關(guān)系以及液泡的顏色和大小。三次觀察形成對照，以確定是否發(fā)生了質(zhì)壁分離或質(zhì)壁分離復(fù)原，A、B兩項正確。如果將蔗糖溶液換成濃度適宜的KNO3

溶液，由于細胞在失水的同時，會不斷地吸收K+

和NO3-，所以細胞液濃度升高，當(dāng)細胞液濃度大于外界溶液濃度時，細胞開始吸水，從而出現(xiàn)質(zhì)壁分離自動復(fù)原現(xiàn)象，C項正確。如果蔗糖溶液濃度過大，會導(dǎo)致細胞因過度失水而死亡，D項錯誤?！敬鸢浮緿【點撥】本實驗雖然只設(shè)計了一組實驗，但是也遵循了實驗的對照原則，對照方法為自身對照，即質(zhì)壁分離前和質(zhì)壁分離后的細胞進行了對照。 三

自由擴散和協(xié)助擴散比較項目自由擴散協(xié)助擴散運輸方向高濃度→低濃度高濃度→低濃度是否需要轉(zhuǎn)運蛋白不需要需要是否消耗能量不消耗不消耗圖例舉例①氣體：O2、CO2、NH3

；②小分子脂質(zhì)：固醇、甘油、脂肪酸等；③乙醇、苯等葡萄糖進入紅細胞兩者比較

【易錯提醒】（1）轉(zhuǎn)運蛋白的特異性：協(xié)助擴散需要轉(zhuǎn)運蛋白的協(xié)助，一種轉(zhuǎn)運蛋白一般只能協(xié)助運輸一種類型的物質(zhì)，不能運輸其他物質(zhì)，其作用具有特異性。（2）不同細胞膜上載體蛋白的種類和數(shù)量不同。（3）載體蛋白和通道蛋白的區(qū)別

項目載體蛋白通道蛋白轉(zhuǎn)運特點只容許與自身結(jié)合部位相適應(yīng)的分子或離子通過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自身構(gòu)象改變不改變是否與轉(zhuǎn)運的分子結(jié)合結(jié)合不結(jié)合是否具有特異性具有具有實例葡萄糖通過載體蛋白進入紅細胞水分子通過水通道蛋白進出細胞例1下圖表示在一定范圍內(nèi)細胞膜外某物質(zhì)濃度變化與該物質(zhì)進入細胞膜內(nèi)速率的關(guān)系。據(jù)圖分析，下列說法正確的是（）A.該物質(zhì)進入細胞的方式是自由擴散B.該物質(zhì)通過細胞膜時需要轉(zhuǎn)運蛋白的協(xié)助C.該物質(zhì)可能是水或甘油D.該物質(zhì)只能從濃度低的一側(cè)向濃度高的一側(cè)移動【解析】由圖可知，該物質(zhì)的跨膜速率剛開始時與膜外該物質(zhì)濃度呈正相關(guān)，說明是順濃度梯度運輸?shù)?。最后跨膜速率達到飽和，說明該物質(zhì)運輸還與膜上轉(zhuǎn)運蛋白的數(shù)量有關(guān)。水主要通過協(xié)助擴散的方式進出細胞，甘油通過自由擴散的方式進出細胞?！敬鸢浮緽

例2

下圖①→③表示葡萄糖跨膜運輸?shù)倪^程，據(jù)圖分析正確的是（）

A.該膜中的轉(zhuǎn)運蛋白也能運輸氨基酸B.該膜可能是哺乳動物的紅細胞膜C.該方式發(fā)生在葡萄糖以被動運輸?shù)姆绞綇牡蜐舛鹊礁邼舛冗\輸時D.影響該過程進行的細胞器有線粒體和核糖體【解析】由題圖可知，膜外葡萄糖濃度高，膜內(nèi)葡萄糖濃度低，葡萄糖跨膜運輸?shù)姆绞绞菂f(xié)助擴散，需要轉(zhuǎn)運蛋白，但不消耗能量。轉(zhuǎn)運蛋白具有特異性，A項錯誤；紅細胞運輸葡萄糖的方式為協(xié)助擴散，B項正確。葡萄糖以被動運輸?shù)姆绞綇母邼舛纫粋?cè)向低濃度一側(cè)運輸，C項錯誤。協(xié)助擴散不消耗能量，故該過程與線粒體無關(guān)，轉(zhuǎn)運蛋白的合成與核糖體有關(guān)，D項錯誤。【答案】B

深度拓展一

質(zhì)壁分離和質(zhì)壁分離復(fù)原實驗的深化拓展質(zhì)壁分離的原因分析（下圖）

植物細胞在KNO3、甘油等試劑中發(fā)生質(zhì)壁分離后自動復(fù)原的原因分析實驗開始時，外界KNO3

溶液濃度大于細胞液濃度，植物細胞因失水而出現(xiàn)質(zhì)壁分離現(xiàn)象。由于K+

和NO3-

能被植物細胞吸收，細胞液的濃度增大，當(dāng)細胞液的濃度大于外界溶液濃度時，細胞又因吸水而出現(xiàn)質(zhì)壁分離自動復(fù)原現(xiàn)象。用一定濃度的甘油、尿素和乙二醇做質(zhì)壁分離實驗時也會發(fā)生類似的現(xiàn)象。質(zhì)壁分離實驗的拓展應(yīng)用判斷成熟植物細胞是否有生物活性測定細胞液濃度范圍待測細胞+一系列濃度梯度的蔗糖溶液細胞液濃度介于未發(fā)生質(zhì)壁分離和剛發(fā)生質(zhì)壁分離的蔗糖溶液濃度之間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發(fā)生質(zhì)壁分離所需時間越短，細胞液濃度越小；反之，細胞液濃度越大。比較未知濃度溶液的濃度大小同一植物的成熟細胞+未知濃度的溶液剛剛發(fā)生質(zhì)壁分離所需時間→比較所用時間長短→判斷溶液濃度的大?。〞r間越短，未知溶液的濃度越大）。例

難度★★☆典型★★☆假設(shè)將標(biāo)號為甲、乙、丙的同一種植物的細胞（細胞液濃度相同）分別放在a、b、c三種不同濃度的蔗糖溶液中，一段時間后得到如下圖所示狀態(tài)（原生質(zhì)層不再變化）。據(jù)圖分析下列說法不正確的是（）A.實驗前蔗糖溶液濃度：c>b>aB.實驗后蔗糖溶液濃度：c=b≥aC.實驗后細胞的吸水能力：丙>乙>甲D.實驗后細胞液濃度：丙>乙>甲【解析】實驗后a、b、c溶液中的細胞的吸水與失水均已處于動態(tài)平衡狀態(tài)，由于此時細胞液濃度為丙>乙>甲，所以外界溶液的濃度也是不相同的，應(yīng)為c>b>a?！敬鸢浮緽走向高考一

細胞的吸水和失水例1［2021·廣東卷］保衛(wèi)細胞吸水膨脹使植物氣孔張開。適宜條件下，制作紫鴨跖草葉片下表皮臨時裝片，觀察蔗糖溶液對氣孔開閉的影響，下圖為操作及觀察結(jié)果示意圖。下列敘述錯誤的是（）A.比較保衛(wèi)細胞細胞液濃度，③處理后>①處理后B.質(zhì)壁分離現(xiàn)象最可能出現(xiàn)在滴加②后的觀察視野中C.滴加③后有較多水分子進入保衛(wèi)細胞D.推測3種蔗糖溶液濃度高低為②>①>③【解析】觀察題圖可知，用蔗糖溶液①處理后，氣孔變化不明顯，保衛(wèi)細胞細胞液濃度變化不大；用蔗糖溶液②處理后，保衛(wèi)細胞失水，氣孔變小，此時保衛(wèi)細胞細胞液濃度變大；用蔗糖溶液③處理后，保衛(wèi)細胞吸水，氣孔張開，此時保衛(wèi)細胞細胞液濃度變小。結(jié)合以上分析可知，比較保衛(wèi)細胞細胞液濃度，③處理后<①處理后，A項錯誤；質(zhì)壁分離現(xiàn)象最可能出現(xiàn)在失水的細胞中，即滴加②后的觀察視野中，B項正確；滴加③后，有較多水分子進入保衛(wèi)細胞，C項正確；①的濃度與保衛(wèi)細胞細胞液濃度相差不大，②導(dǎo)致細胞失水，其濃度大于保衛(wèi)細胞細胞液濃度，③導(dǎo)致細胞吸水，其濃度小于保衛(wèi)細胞細胞液濃度，故3種蔗糖溶液濃度高低為②>①>③，D項正確。【答案】A二

植物細胞質(zhì)壁分離與復(fù)原例2［2021·湖南卷·第3題改編］質(zhì)壁分離和質(zhì)壁分離復(fù)原是某些生物細胞響應(yīng)外界水分變化而發(fā)生的滲透調(diào)節(jié)過程。下列敘述錯誤的是（）A.施肥過多引起的“燒苗”現(xiàn)象與質(zhì)壁分離有關(guān)B.質(zhì)壁分離過程中，細胞膜可局部或全部脫離細胞壁C.質(zhì)壁分離復(fù)原過程中，細胞的吸水能力逐漸降低D.質(zhì)壁分離復(fù)原過程中，植物細胞大量吸水會漲破細胞【解析】植物細胞存在細胞壁，大量吸水時細胞不會漲破，D項錯誤。【答案】D例3［2017·全國高考Ⅱ］ 難度★★★ 典型★★☆將某種植物的成熟細胞放入一定濃度的物質(zhì)A溶液中，發(fā)現(xiàn)其原生質(zhì)體（即植物細胞中細胞壁以內(nèi)的部分）的體積變化趨勢如下圖所示。下列敘述正確的是（）A.0～4h內(nèi)物質(zhì)A沒有通過細胞膜進入細胞內(nèi)B.0～1h內(nèi)細胞體積與原生質(zhì)體體積的變化量相等C.2～3h內(nèi)物質(zhì)A溶液的滲透壓小于細胞液的滲透壓D.0～1h內(nèi)液泡中