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人教版 (2019)必修1《分子与细胞》第1节 被动运输导学案
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这是一份人教版 (2019)必修1《分子与细胞》第1节 被动运输导学案，共23页。
素养达成
设疑激趣
糖醋蒜是大家比较喜欢的一种食品，但如果只用蔗糖来腌制大蒜，糖分很难进入内部，如果与醋酸共同使用，醋酸会杀死大蒜细胞，糖分就很容易进入大蒜内部了。据此可见，物质的进进出出都要经过细胞的边界——细胞膜。
那么细胞内外的物质到底是怎样通过细胞膜的呢？
夯基提能·分层突破——互动·探究·智涂
探究点一 水进出细胞的原理
用半透膜封住长颈漏斗的口部，在长颈漏斗内注入蔗糖溶液，然后把漏斗放到清水中，使内外液面相平，一段时间后会出现液面上升的现象，这就是渗透现象。结合下图分析渗透现象发生的条件和原理。
1．漏斗管内的液面为什么会升高？
2．如果漏斗管足够长，管内的液面会无限升高吗？为什么？
3．如果用纱布代替玻璃纸 (半透膜)，漏斗管内液面还会升高吗？
4．如果烧杯内不是清水，而是同浓度的蔗糖溶液，漏斗液面还会升高吗？
5．渗透装置中，当漏斗内溶液不再上升时，半透膜两侧的溶液浓度相同吗？
6．由以上分析确定渗透作用发生需要什么样的条件？
[易错警示] 有关渗透作用的四个误区
(1)半透膜两侧的水分子进行的是双向运动，而不是单向运动，观测到的现象是由双向水分子运动的差别所导致的液面改变。
(2)当半透膜两侧的溶液达到平衡时，是指两侧的水分子运动达到平衡，而两侧溶液的浓度并不一定相同，两侧的液面高度也不一定相同。
(3)若溶质分子能通过半透膜，则先是浓度高的一侧液面升高，随后另一侧液面上升，最后达到渗透平衡。
(4)水分子通过半透膜由低浓度溶液向高浓度溶液扩散。此处的浓度是指物质的量浓度，是单位体积中微粒的多少，不是质量分数。
[方法规律] 判断渗透系统中液体变化的方法
(1)液面变化的判断：
①若半透膜两侧，A侧溶质可以通过半透膜，B侧溶质不能通过半透膜，则B侧液面升高。
②若半透膜两侧A侧和B侧溶质相同，且均不能通过半透膜，则浓度高的一侧液面升高。
③若半透膜两侧的溶质均能通过半透膜，则不存在高度差。
(2)高度差的大小决定于浓度差的大小，浓度差越大，高度差越大。
(3)浓度变化：渗透系统中，溶质不能通过半透膜时，实验刚开始浓度大的一侧达到平衡后的浓度仍大于另一侧。
1.渗透作用的原理
(1)渗透装置图解：
(2)原理分析
(3)当液面上升到一定高度时，液面不再升高的原因：
分析下图可知：漏斗中的液面高于水槽中的液面，液面差为H1，由于水槽中与漏斗中的液体具有浓度差，即具有渗透压，所以水分子进入漏斗，使漏斗中的液面高于烧杯中的液面，但是当H1产生的静水压等于膜两侧的渗透压差时，达到平衡，漏斗液面不再升高。
2．水进出哺乳动物红细胞的原理
(1)当外界溶液浓度＜细胞质的浓度时，细胞吸水。
(2)当外界溶液浓度＞细胞质的浓度时，细胞失水。
(3)当外界溶液浓度＝细胞质浓度时，水分子出入平衡。
1．(合格考)下列现象中属于渗透作用的是( )
A．水分子通过细胞壁
B．葡萄糖分子通过细胞膜
C．K＋通过细胞膜
D．水分子通过细胞膜
2．(合格考)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，根据漏斗内外的水分子达到动态平衡时的状态。判断下列有关叙述，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的浓度高于溶液①的浓度
C．图乙中溶液①的浓度与溶液②的浓度相等
D．图甲中溶液①和②浓度差越大，则图乙中的水柱越高
3．(等级考)透析袋通常是由半透膜制成的袋状容器。现将3%的淀粉溶液装入透析袋，再放于清水中，实验装置如图所示。30min后，会发现( )
A．透析袋胀大B．试管内液体浓度减小
C．透析袋缩小D．试管内液体浓度增大
4．(等级考)如图表示渗透作用装置图，其中半透膜为猪膀胱膜，图1、3表示初始状态，其装置内溶液A、B、a、b浓度分别用MA、MB、Ma、Mb表示，图2、4分别表示一段时间后的状态，液面上升的高度分别为h1、h2。如果A、B、a、b均为蔗糖溶液，且MA＞MB、Ma＝Mb＞MA，则达到平衡后( )
A．h1＞h2，Ma＞MbB．h1＞h2，Ma＜Mb
C．h1＜h2，Ma＜MbD．h1＜h2，Ma＞Mb
探究点二 植物细胞的吸水和失水
如图是将紫色洋葱鳞片叶的外表皮细胞先放到0.3g/mL的蔗糖溶液中(甲)，再放到清水中(乙)的实验过程的图解，请分析并回答下列问题：
1．实验中共涉及三次显微镜观察，其中第一次观察的目的是什么？
2．为什么用紫色洋葱鳞片叶外表皮作为实验材料？
3．如果没有细胞壁，细胞会发生质壁分离现象吗？
4．本实验选用0.3g/mL的蔗糖溶液作试剂，若浓度过高或过低对实验有何影响？
5．发生质壁分离的洋葱表皮细胞的原生质层与细胞壁之间是何物质？
6．若用合适浓度的KNO3溶液进行该实验，结果会发生质壁分离与复原吗？
[知识整合]
(1)原生质层不包括全透性的细胞壁；在质壁分离的过程中，洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液浓度逐渐升高，颜色加深，吸水能力增强。
(2)质壁分离和质壁分离复原中水分子移动都是双向的；结果是双向水分子运动的差异所导致的现象。
(3)质壁分离后在细胞壁和细胞膜之间充满的是浓度降低的外界溶液，因为细胞壁是全透性的，且有水分子通过原生质层渗出来。
[规律方法] 判断细胞能否发生质壁分离及复原的规律
(1)从细胞角度分析
①死细胞、动物细胞及未成熟的植物细胞不发生质壁分离。
②活的具有中央大液泡的成熟植物细胞可发生质壁分离。
(2)从溶液角度分析
①在适当浓度、溶质(如蔗糖)不能穿膜的溶液中发生质壁分离。
②在适当浓度、溶质(如葡萄糖、KNO3、尿素、乙二醇)可穿膜的溶液中可发生质壁分离后自动复原。
③在高浓度溶液(如0.5g/mL的蔗糖溶液)中可发生质壁分离，但不会发生复原。
[规律方法] 细胞的状态与吸水和失水的判断
(1)当处于质壁分离的过程中时，细胞失水量大于吸水量，此时外界溶液浓度高于细胞液的浓度。
(2)当细胞处于质壁分离复原的过程中时，细胞失水量小于吸水量，此时外界溶液浓度低于细胞液浓度。
(3)当细胞处于平衡状态时，细胞失水量等于吸水量。
1.植物细胞与渗透装置的比较
据图分析可知：
(1)原生质层——具有选择透过性，相当于半透膜。
(2)浓度差——细胞液与外界溶液之间具有浓度差。
2．质壁分离的原因及表现
3．质壁分离及复原实验的应用
(1)判断细胞的死活：
(2)判断细胞壁和原生质层伸缩性的大小。
(3)验证具有液泡的植物细胞能发生渗透作用，原生质层相当于半透膜。
(4)观察植物细胞膜：发生质壁分离的细胞，其细胞膜与细胞壁之间发生不同程度的分离，此时则可用光学显微镜观察到细胞膜。
(5)测定细胞液浓度的范围：
待测细胞与一系列浓度梯度的蔗糖溶液分别镜检，细胞液浓度介于未发生质壁分离和刚刚发生质壁分离的两种外界溶液的浓度之间。
(6)比较不同植物细胞的细胞液浓度：
不同植物细胞与同一浓度的蔗糖溶液镜检，比较刚发生质壁分离时所需时间的长短→判断细胞液浓度的大小(时间越短，细胞液浓度越小)。
(7)在生产生活中的应用：
①对农作物合理灌溉，既满足了农作物对水分的需要，同时也降低了土壤溶液的浓度，有利于对水分的吸收。
②盐碱地中的植物不易存活或一次施肥过多造成“烧苗”现象，都是因为土壤溶液浓度过高，甚至超过了根细胞液浓度，导致根细胞不易吸水甚至失水造成的。
③防腐杀菌：糖渍、盐渍食品不易变质的原因是在食品外面和内部形成很高浓度的溶液，使微生物不能在其中生存和繁殖，所以能较长时间地保存。
④医用生理盐水浓度为0.9%，其渗透压与人体细胞外液的渗透压相当，可以使人体细胞保持正常的形态和功能。
4．不同外界溶液中植物细胞的变化分析
将成熟的植物细胞依次浸于蒸馏水、物质的量浓度为0.3ml/L的蔗糖溶液和0.5ml/L的尿素溶液中，原生质体(即植物细胞中细胞壁以内的部分)的体积随时间变化如图，分析如下：
(1)A曲线表示细胞在蒸馏水中：细胞略膨胀，但是由于细胞壁的存在，原生质体的体积不能无限膨胀。
(2)B曲线表示细胞在0.5ml/L的尿素溶液中：细胞先因渗透失水而发生质壁分离，后由于尿素能进入细胞，使得质壁分离后的细胞因吸水而自动复原。
(3)C曲线表示细胞在0.3ml/L的蔗糖溶液中：蔗糖不能进入细胞，因此质壁分离后细胞不能发生自动复原。
1．(合格考)如图为三个洋葱鳞片叶外表皮细胞分别放在同一种外界溶液浓度中的状态，据图判断，三个洋葱表皮细胞原细胞液浓度( )
A．c＞a＞bB．b＞a＞c
C．a＞b＞cD．c＞b＞a
2．(合格考)某学生用紫色洋葱鳞片叶为实验材料，撕取外表皮制作临时装片，先在清水中观察(图像甲)，然后用0.3g/mL蔗糖溶液取代清水并观察(图像乙)。下列叙述错误的是( )
A．图像甲中洋葱外表皮细胞的原生质层紧贴细胞壁
B．图像从甲到乙是由于细胞周围溶液浓度低于细胞液浓度
C．图像乙所示细胞出现质壁分离，b处充满蔗糖溶液
D．图像甲和乙，细胞的a，c中存在紫色物质
3.
(等级考)在观察植物细胞的质壁分离和复原的过程中，某同学在视野中看到活着的洋葱表皮细胞正处于如图所示的状态。a、b表示该部位的溶液浓度。由此可推测( )
A．a>b，细胞渗透吸水
B．a＝b，渗透系统保持动态平衡
C．aD．上述三种情况都有可能
4．(等级考)保卫细胞吸水膨胀使植物气孔张开。适宜条件下，制作紫鸭跖草叶片下表皮临时装片，观察蔗糖溶液对气孔开闭的影响，如图为操作及观察结果示意图。下列叙述错误的是( )
A．比较保卫细胞细胞液浓度，③处理后>①处理后
B．质壁分离现象最可能出现在滴加②后的观察视野中
C．滴加③后有较多水分子进入保卫细胞
D．推测3种蔗糖溶液浓度高低为②>①>③
探究点三 自由扩散和协助扩散
1.对两种方式进行比较，完成下列问题
(1)方式a中，物质通过简单的扩散作用进出细胞，叫做____________。
(2)方式b、c中，进出细胞的物质借助转运蛋白的扩散，叫做________。
(3)下列物质中，以方式a运输的是____________；以方式b、c运输的是________。
①O2和CO2进出肺泡 ②苯被鼻黏膜细胞吸收 ③红细胞吸收血液中的葡萄糖 ④氨基酸进入小肠上皮细胞 ⑤胆固醇进入肝细胞 ⑥甘油和乙醇被小肠上皮细胞吸收
(4)方式b、c有何异同？
2．完成下列问题：
(1)下表是乙醇分子进入细胞的运输速率与浓度差之间的关系，请在坐标中绘出曲线。根据图表可知，影响物质自由扩散的因素是________。
(2)下表是葡萄糖进入红细胞运输速率和浓度差的关系，请在坐标中绘出曲线。浓度差在7.5mml/L以后运输速率不再增加的原因是__________________________。由此可知，影响物质协助扩散的因素是__________________________。
解答有关被动运输的题目应掌握以下四点：
(1)被动运输是物质以扩散方式进出细胞，不消耗能量。
(2)自由扩散不需要转运蛋白的协助，协助扩散需要转运蛋白的协助。转运蛋白具有特异性，不同细胞膜上转运蛋白的种类和数量也不同。
(3)转运蛋白分为载体蛋白和通道蛋白。转运蛋白具有饱和现象，当细胞膜上的转运蛋白全部参与物质运输时，物质运输速率不再随细胞外物质浓度的增大而增大。
(4)小分子脂溶性物质如甘油、乙醇、苯等以自由扩散的方式进出细胞，水分子则主要通过通道蛋白以协助扩散的方式进出细胞。
1.影响自由扩散和协助扩散的因素
2.水分子进出细胞的方式
(1)一部分通过自由扩散方式进出细胞。
(2)更多的是借助于水通道蛋白以协助扩散方式进出细胞。
3．膜上的两种转运蛋白
4.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改变而加快。
1．(合格考)物质出入细胞的方式中，自由扩散区别于协助扩散的是( )
A．由高浓度向低浓度扩散
B．需要转运蛋白
C．由低浓度向高浓度扩散
D．不需要转运蛋白
2．(等级考)甲、乙两种物质分别以自由扩散和协助扩散方式进入细胞，如果以人工合成的无蛋白磷脂双分子膜代替细胞膜，并维持其他条件不变，则( )
A．甲物质的运输被促进
B．乙物质的运输被促进
C．甲物质的运输被抑制
D．乙物质的运输被抑制
3.(等级考)下图表示葡萄糖跨膜运输的过程，据图分析正确的是( )
A．该膜中的载体蛋白也能运输氨基酸
B．该方式发生在被转运物质逆浓度梯度跨膜运输时
C．该膜可能是哺乳动物的红细胞膜
D．与该过程有关的细胞器是线粒体和核糖体
4．(等级考)(不定项)比较生物膜和人工膜(双层磷脂)对多种物质的通透性，结果如图。据此能得出的推论是( )
A．H2O通过生物膜不需要蛋白质的协助
B．生物膜对K＋、Na＋、Cl－的通透具有选择性
C．甘油以自由扩散的方式通过人工膜
D．分子的大小影响其通过人工膜的扩散速率
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1．下列现象不属于渗透作用的是( )
A．水分子或其他溶剂分子通过原生质层
B．水分子或其他溶剂分子通过细胞膜
C．蔗糖分子通过细胞壁
D．水分子或其他溶剂分子通过液泡膜
2．取一个新鲜马铃薯，将其块茎切成大小相同的四块，分别浸入Ⅰ～Ⅳ四种不同溶液中，表中为1小时后质量转变的百分率，由表可知四种溶液中浓度最低的是( )
A.溶液ⅠB．溶液Ⅱ
C．溶液ⅢD．溶液Ⅳ
3．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，而协助扩散既可以顺浓度梯度也可以逆浓度梯度 ④都是被动运输 ⑤葡萄糖可以通过协助扩散顺浓度梯度运输
A．①②④B．①③④
C．①④⑤D．①②⑤
4．将人的红细胞放入4℃蒸馏水中，一段时间后红细胞破裂，主要原因是( )
A．红细胞膜具有水溶性
B．红细胞的液泡体积增大
C．蒸馏水大量进入红细胞
D．低温时红细胞膜流动性增大
5．在紫色洋葱外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________。
(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
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问题探讨
1．提示：由于单位时间内透过玻璃纸进入长颈漏斗的水分子数量多于从长颈漏斗渗出的水分子数量，使得管内液面升高。如果漏斗管足够长，管内液面也不会无限升高，因为当水分子进出玻璃纸的数量相等时，液面就不会再升高。
2．提示：用纱布替代玻璃纸时，因纱布的孔隙很大，蔗糖分子也可以自由通过，因而液面不会升高。
3．提示：半透膜两侧溶液的浓度相等时，单位时间内透过玻璃纸进入长颈漏斗的水分子数量等于渗出的水分子数量，液面不会升高。
练习与应用
一、概念检测
1．(1)√ (2)× (3)× 2.D 3.B
二、拓展应用
1．提示：实验设计思路：将细胞液浓度相同的紫色洋葱鳞片叶表皮细胞分别置于不同浓度的蔗糖溶液中，然后制成装片放在显微镜下观察细胞的状态。细胞液的浓度处于未发生质壁分离和刚刚质壁分离的相邻两蔗糖溶液之间。原理为植物细胞能够通过渗透作用吸水和失水。
2．提示：温度高低会提高或降低水分子通过半透膜的扩散速率。在一定温度范围内，提高温度会加快水分子通过半透膜的速率；而降低温度则减缓水分子通过半透膜的速率。实验方案设计如下：
按本章第1节渗透现象示意图组装好三组装置。在第一组的烧杯外用酒精灯或水浴锅加热升温；第二组烧杯外加冰块降温；第三组留作对照。三组装置同时开始实验，并记录液面变化及液面上升到最大高度时所需的时间。
第1节 被动运输
夯基提能·分层突破
探究点一
【师问导学】
1．单位体积的清水中水分子数大于蔗糖溶液中的水分子数。单位时间内由清水进入蔗糖溶液的水分子多于由蔗糖溶液进入清水的水分子。
2．不会。由于烧杯中与漏斗中的液体具有浓度差，即渗透压，所以水分子有进入漏斗的趋势；但是液面差ΔH会产生相应的压强，当ΔH产生的压强与渗透压平衡时，半透膜两侧水分子的交换速率相同，液面将不再升高。
3．不会，因为纱布是全透性的，水分子和蔗糖溶液都能通过。
4．液面不会升高，因为半透膜两侧溶液的浓度相等，单位时间内由清水进入蔗糖溶液的水分子数等于由蔗糖溶液进入清水的水分子数。
5．不同。渗透作用停止时，漏斗内液面不再上升，水分子通过半透膜的双向扩散速率相等，但漏斗内溶液浓度仍高于烧杯中溶液浓度。这是漏斗内液面升高产生的作用力加大阻止烧杯中水分子向漏斗扩散的缘故。
6．渗透作用发生的条件是：具有半透膜和浓度差。
【随堂检测】
1．解析：细胞壁主要由纤维素和果胶组成，具有全透性，不属于半透膜，A错误；葡萄糖分子不是溶剂分子，所以不属于渗透作用，B错误；K＋不是溶剂分子，所以不属于渗透作用，C错误；细胞膜相当于半透膜，另外水分子是溶剂分子，所以水分子通过细胞膜是渗透作用，D正确。
答案：D
2．解析：图中③代表半透膜，水分子能自由通过，而大分子不能通过，A正确；图甲和图乙比较，漏斗内液面上升，说明漏斗内溶液②的浓度高于烧杯中溶液①的浓度，B正确；因为漏斗内液柱压力的作用，当液面不再上升时，溶液②的浓度依然大于溶液①的浓度，C错误；图甲中溶液①和②浓度差越大，则水分子跨膜运输的数量越多，则图乙中的水柱上升得越高，D正确。
答案：C
3．解析：透析袋是由半透膜制成的袋状容器，并且在半透膜的两侧有浓度差，水分子从低浓度流向高浓度，所以水分会进入透析袋内，导致袋内水分增多，透析袋胀大，而淀粉不会从袋内出来，所以试管内依然是清水，浓度不变。
答案：A
4．解析：由于MA＞MB、Ma＝Mb＞MA，所以两个漏斗中的液面都会上升，由于A与a的浓度差要小于B与b的浓度差，所以h2的高度要大于h1；同时由于图2中吸水相对要少，所以a的溶液浓度相对较高。
答案：D
探究点二
【师问导学】
1．观察正常洋葱鳞片叶外表皮细胞的状态，以便与处理后的状态形成自身对照。
2．紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液中有花青素，使液泡中的细胞液呈紫色，有利于观察。
3．不会发生质壁分离现象，只发生渗透吸水或失水。
4．选用0.3g/mL的蔗糖溶液作试剂，出现质壁分离的现象既明显，又不会杀死细胞。若浓度过高，质壁分离速度过快，细胞会因失水过多而死亡，不能再进行质壁分离复原；若浓度过低，不能引起质壁分离或质壁分离速度太慢。
5．因为细胞壁是全透性的，所以洋葱表皮细胞的原生质层与细胞壁之间是蔗糖溶液。
6．会。开始外界溶液浓度较大，细胞发生质壁分离；细胞主动吸收K＋和NO eq \\al(\s\up11(－),\s\d4(3)) 后，随着细胞液浓度增大，质壁分离后又会自动复原。
【随堂检测】
1．解析：图中c细胞质壁分离程度最大，细胞失水最多，说明c的细胞液浓度最小；b没有发生质壁分离，说明细胞液浓度大于或等于细胞外液浓度；而a失水较少，说明细胞外溶液浓度比a细胞液稍大。综上所述，三种细胞原细胞液的浓度关系为b＞a＞c。
答案：B
2．解析：图甲中细胞存在于清水中，此时细胞会渗透吸水，但存在细胞壁的限制，使得原生质层紧贴细胞壁，A正确；图像从甲到乙发生了细胞的渗透失水，是由于细胞液浓度低于细胞周围溶液浓度导致的，B错误；图像乙是细胞的质壁分离现象，此时细胞壁以内，原生质层以外的部分充满了蔗糖溶液，C正确；图像甲与乙中，a和c都因含有色素而呈现紫色，D正确。
答案：B
3．解析：图示细胞正处于“质壁分离”状态，要注意此状态下一步可以是液泡继续增大，也可以是液泡继续变小，也可以是液泡不发生变化，D正确。
答案：D
4．解析：由题图分析，滴加蔗糖溶液①后一段时间，保卫细胞气孔张开一定程度，说明保卫细胞在蔗糖溶液①中吸收一定水分；滴加蔗糖溶液②后一段时间，保卫细胞气孔关闭，说明保卫细胞在蔗糖溶液②中失去一定水分；滴加蔗糖溶液③后一段时间，保卫细胞气孔张开程度较大，说明保卫细胞在蔗糖溶液③中吸收较多水分，且多于蔗糖溶液①，由此推断3种蔗糖溶液浓度大小为②>①>③。由分析可知，①处细胞吸水量少于③处细胞，说明保卫细胞细胞液浓度①处理后>③处理后，A错误；②处细胞失水，故质壁分离现象最可能出现在滴加②后的观察视野中，B正确；滴加③后细胞大量吸水，故滴加③后有较多水分子进入保卫细胞，C正确；由分析可知，3种蔗糖溶液浓度高低为②>①>③，D正确。
答案：A
探究点三
【师问导学】
1．(1)自由扩散 (2)协助扩散 (3)①②⑤⑥ ③④
(4)相同点：b、c都需要转运蛋白协助、都是顺浓度梯度跨膜运输；不同点：b是由载体蛋白协助，c是由通道蛋白协助。
2．(1)如图1所示 溶液的浓度差
(2)如图2所示 受到转运蛋白数量的限制 溶液的浓度差和转运蛋白的数量
图1 图2
【随堂检测】
1．解析：自由扩散与协助扩散的相同之处都是顺浓度梯度(高浓度→低浓度)，同时均不消耗能量；不同之处表现在自由扩散不需要转运蛋白，而协助扩散需要转运蛋白。
答案：D
2．解析：是否需要转运蛋白协助是自由扩散与协助扩散的区别。由于人工合成的无蛋白磷脂双分子膜上无蛋白质，也就没有转运蛋白，协助扩散将受到抑制。
答案：D
3．解析：细胞膜上的载体蛋白具有专一性，运输葡萄糖的转运蛋白不能运输氨基酸；该图表示协助扩散，发生在被转运物质顺浓度梯度跨膜运输时；哺乳动物红细胞吸收葡萄糖的方式是协助扩散，该膜可能是哺乳动物的红细胞膜；协助扩散不消耗能量，与协助扩散有关的细胞器不包括线粒体。
答案：C
4．解析：由图中看出，生物膜对水分子的通透性大于人工膜，说明生物膜上存在着协助H2O通过的物质，A错误；由图中看出，人工膜对三种离子的通透性相同，并且均处于较低值，而生物膜对三种离子的通透性不同，说明生物膜对K＋、Na＋、Cl－的通透具有选择性，B正确；由曲线可知，甘油运输不需要转运蛋白参与，以自由扩散的方式通过人工膜，C正确；图中人工膜对不同分子的通透性不同，可见分子的大小影响其通过人工膜的扩散速率，D正确。
答案：BCD
高效课堂·实践运用
1．解析：渗透作用是指水分子或其他溶剂分子通过半透膜的扩散；细胞膜、液泡膜和原生质层都具有选择透过性，均相当于半透膜；细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，其结构通常呈网状，溶解在水中的溶质分子大都可以自由通过，具有全透性，不是半透膜。
答案：C
2．解析：马铃薯块质量增加，说明细胞吸水，外界溶液浓度较低；马铃薯块质量减小，说明细胞失水，外界溶液浓度较高。外界溶液浓度越高，马铃薯块质量减少越多，据表分析数据可知，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的溶液浓度关系为Ⅰ<Ⅳ<Ⅲ<Ⅱ，因此溶液Ⅰ浓度最低。
答案：A
3．解析：自由扩散与协助扩散的共同点都是顺浓度梯度运输，都不需要能量；区别是协助扩散需要转运蛋白。红细胞吸收葡萄糖属于协助扩散。
答案：C
4．解析：将人的红细胞放入4℃蒸馏水中，红细胞会因大量蒸馏水进入而破裂；红细胞膜是脂溶性的；人的红细胞中没有液泡；因低温时分子运动减慢而导致细胞膜的流动性降低。
答案：C
5．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。(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，细胞核位于原生质层内，不会看到液泡颜色变浅。
答案：(1)质壁分离 渗透失水 (2)细胞膜 原生质层 (3)蔗糖溶液 略小于0.3g/mL (4)变大 渗透吸水 (5)C浓度差(mml/L)
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1
3
5
7
9
运输速率(分子/秒)
0
5
10
15
20
25
浓度差(mml/L)
1.5
3
4.5
6
7.5
9
运输速率(离子/秒)
8
15
24
30
31
31
方式
影响因素
影响趋势
曲线
自由扩散
膜两侧物质的浓度差
与浓度差呈正相关
协助扩散
①膜两侧物质的浓度差；②膜上转运蛋白的种类和数量
当转运蛋白达到饱和时，物质的浓度差增加，物质的运输速率也不再增加
名称
转运对象
特点
载体蛋白
与自身结合部位相适应的分子或离子
每次转运时都会发生自身构象的改变
通道蛋白
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
转运分子不需要与通道蛋白结合
网
络
建
构
eq \a\vs4\al()
主
干
落
实
1.渗透作用发生的两个条件：一是半透膜，二是浓度差。
2．原生质层包括细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质。
3．植物细胞发生质壁分离的原因：
(1)外界溶液浓度大于细胞液浓度；
(2)原生质层的伸缩性大于细胞壁。
4．只有活的成熟植物细胞才可发生质壁分离，动物细胞和根尖分生区细胞不发生质壁分离。
5．成熟植物细胞在一定浓度的KNO3、尿素等溶液中会先发生质壁分离后自动复原的现象。
6．自由扩散既不需要转运蛋白，也不需要能量，气体及脂溶性物质以自由扩散方式运输。
7．协助扩散需要转运蛋白，但不需要能量，如哺乳动物成熟红细胞吸收葡萄糖。
溶液
马铃薯质量变化百分率
Ⅰ
＋5%
Ⅱ
－5%
Ⅲ
－3%
Ⅳ
0
素养达成
设疑激趣
糖醋蒜是大家比较喜欢的一种食品，但如果只用蔗糖来腌制大蒜，糖分很难进入内部，如果与醋酸共同使用，醋酸会杀死大蒜细胞，糖分就很容易进入大蒜内部了。据此可见，物质的进进出出都要经过细胞的边界——细胞膜。
那么细胞内外的物质到底是怎样通过细胞膜的呢？
夯基提能·分层突破——互动·探究·智涂
探究点一 水进出细胞的原理
用半透膜封住长颈漏斗的口部，在长颈漏斗内注入蔗糖溶液，然后把漏斗放到清水中，使内外液面相平，一段时间后会出现液面上升的现象，这就是渗透现象。结合下图分析渗透现象发生的条件和原理。
1．漏斗管内的液面为什么会升高？
2．如果漏斗管足够长，管内的液面会无限升高吗？为什么？
3．如果用纱布代替玻璃纸 (半透膜)，漏斗管内液面还会升高吗？
4．如果烧杯内不是清水，而是同浓度的蔗糖溶液，漏斗液面还会升高吗？
5．渗透装置中，当漏斗内溶液不再上升时，半透膜两侧的溶液浓度相同吗？
6．由以上分析确定渗透作用发生需要什么样的条件？
[易错警示] 有关渗透作用的四个误区
(1)半透膜两侧的水分子进行的是双向运动，而不是单向运动，观测到的现象是由双向水分子运动的差别所导致的液面改变。
(2)当半透膜两侧的溶液达到平衡时，是指两侧的水分子运动达到平衡，而两侧溶液的浓度并不一定相同，两侧的液面高度也不一定相同。
(3)若溶质分子能通过半透膜，则先是浓度高的一侧液面升高，随后另一侧液面上升，最后达到渗透平衡。
(4)水分子通过半透膜由低浓度溶液向高浓度溶液扩散。此处的浓度是指物质的量浓度，是单位体积中微粒的多少，不是质量分数。
[方法规律] 判断渗透系统中液体变化的方法
(1)液面变化的判断：
①若半透膜两侧，A侧溶质可以通过半透膜，B侧溶质不能通过半透膜，则B侧液面升高。
②若半透膜两侧A侧和B侧溶质相同，且均不能通过半透膜，则浓度高的一侧液面升高。
③若半透膜两侧的溶质均能通过半透膜，则不存在高度差。
(2)高度差的大小决定于浓度差的大小，浓度差越大，高度差越大。
(3)浓度变化：渗透系统中，溶质不能通过半透膜时，实验刚开始浓度大的一侧达到平衡后的浓度仍大于另一侧。
1.渗透作用的原理
(1)渗透装置图解：
(2)原理分析
(3)当液面上升到一定高度时，液面不再升高的原因：
分析下图可知：漏斗中的液面高于水槽中的液面，液面差为H1，由于水槽中与漏斗中的液体具有浓度差，即具有渗透压，所以水分子进入漏斗，使漏斗中的液面高于烧杯中的液面，但是当H1产生的静水压等于膜两侧的渗透压差时，达到平衡，漏斗液面不再升高。
2．水进出哺乳动物红细胞的原理
(1)当外界溶液浓度＜细胞质的浓度时，细胞吸水。
(2)当外界溶液浓度＞细胞质的浓度时，细胞失水。
(3)当外界溶液浓度＝细胞质浓度时，水分子出入平衡。
1．(合格考)下列现象中属于渗透作用的是( )
A．水分子通过细胞壁
B．葡萄糖分子通过细胞膜
C．K＋通过细胞膜
D．水分子通过细胞膜
2．(合格考)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，根据漏斗内外的水分子达到动态平衡时的状态。判断下列有关叙述，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的浓度高于溶液①的浓度
C．图乙中溶液①的浓度与溶液②的浓度相等
D．图甲中溶液①和②浓度差越大，则图乙中的水柱越高
3．(等级考)透析袋通常是由半透膜制成的袋状容器。现将3%的淀粉溶液装入透析袋，再放于清水中，实验装置如图所示。30min后，会发现( )
A．透析袋胀大B．试管内液体浓度减小
C．透析袋缩小D．试管内液体浓度增大
4．(等级考)如图表示渗透作用装置图，其中半透膜为猪膀胱膜，图1、3表示初始状态，其装置内溶液A、B、a、b浓度分别用MA、MB、Ma、Mb表示，图2、4分别表示一段时间后的状态，液面上升的高度分别为h1、h2。如果A、B、a、b均为蔗糖溶液，且MA＞MB、Ma＝Mb＞MA，则达到平衡后( )
A．h1＞h2，Ma＞MbB．h1＞h2，Ma＜Mb
C．h1＜h2，Ma＜MbD．h1＜h2，Ma＞Mb
探究点二 植物细胞的吸水和失水
如图是将紫色洋葱鳞片叶的外表皮细胞先放到0.3g/mL的蔗糖溶液中(甲)，再放到清水中(乙)的实验过程的图解，请分析并回答下列问题：
1．实验中共涉及三次显微镜观察，其中第一次观察的目的是什么？
2．为什么用紫色洋葱鳞片叶外表皮作为实验材料？
3．如果没有细胞壁，细胞会发生质壁分离现象吗？
4．本实验选用0.3g/mL的蔗糖溶液作试剂，若浓度过高或过低对实验有何影响？
5．发生质壁分离的洋葱表皮细胞的原生质层与细胞壁之间是何物质？
6．若用合适浓度的KNO3溶液进行该实验，结果会发生质壁分离与复原吗？
[知识整合]
(1)原生质层不包括全透性的细胞壁；在质壁分离的过程中，洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液浓度逐渐升高，颜色加深，吸水能力增强。
(2)质壁分离和质壁分离复原中水分子移动都是双向的；结果是双向水分子运动的差异所导致的现象。
(3)质壁分离后在细胞壁和细胞膜之间充满的是浓度降低的外界溶液，因为细胞壁是全透性的，且有水分子通过原生质层渗出来。
[规律方法] 判断细胞能否发生质壁分离及复原的规律
(1)从细胞角度分析
①死细胞、动物细胞及未成熟的植物细胞不发生质壁分离。
②活的具有中央大液泡的成熟植物细胞可发生质壁分离。
(2)从溶液角度分析
①在适当浓度、溶质(如蔗糖)不能穿膜的溶液中发生质壁分离。
②在适当浓度、溶质(如葡萄糖、KNO3、尿素、乙二醇)可穿膜的溶液中可发生质壁分离后自动复原。
③在高浓度溶液(如0.5g/mL的蔗糖溶液)中可发生质壁分离，但不会发生复原。
[规律方法] 细胞的状态与吸水和失水的判断
(1)当处于质壁分离的过程中时，细胞失水量大于吸水量，此时外界溶液浓度高于细胞液的浓度。
(2)当细胞处于质壁分离复原的过程中时，细胞失水量小于吸水量，此时外界溶液浓度低于细胞液浓度。
(3)当细胞处于平衡状态时，细胞失水量等于吸水量。
1.植物细胞与渗透装置的比较
据图分析可知：
(1)原生质层——具有选择透过性，相当于半透膜。
(2)浓度差——细胞液与外界溶液之间具有浓度差。
2．质壁分离的原因及表现
3．质壁分离及复原实验的应用
(1)判断细胞的死活：
(2)判断细胞壁和原生质层伸缩性的大小。
(3)验证具有液泡的植物细胞能发生渗透作用，原生质层相当于半透膜。
(4)观察植物细胞膜：发生质壁分离的细胞，其细胞膜与细胞壁之间发生不同程度的分离，此时则可用光学显微镜观察到细胞膜。
(5)测定细胞液浓度的范围：
待测细胞与一系列浓度梯度的蔗糖溶液分别镜检，细胞液浓度介于未发生质壁分离和刚刚发生质壁分离的两种外界溶液的浓度之间。
(6)比较不同植物细胞的细胞液浓度：
不同植物细胞与同一浓度的蔗糖溶液镜检，比较刚发生质壁分离时所需时间的长短→判断细胞液浓度的大小(时间越短，细胞液浓度越小)。
(7)在生产生活中的应用：
①对农作物合理灌溉，既满足了农作物对水分的需要，同时也降低了土壤溶液的浓度，有利于对水分的吸收。
②盐碱地中的植物不易存活或一次施肥过多造成“烧苗”现象，都是因为土壤溶液浓度过高，甚至超过了根细胞液浓度，导致根细胞不易吸水甚至失水造成的。
③防腐杀菌：糖渍、盐渍食品不易变质的原因是在食品外面和内部形成很高浓度的溶液，使微生物不能在其中生存和繁殖，所以能较长时间地保存。
④医用生理盐水浓度为0.9%，其渗透压与人体细胞外液的渗透压相当，可以使人体细胞保持正常的形态和功能。
4．不同外界溶液中植物细胞的变化分析
将成熟的植物细胞依次浸于蒸馏水、物质的量浓度为0.3ml/L的蔗糖溶液和0.5ml/L的尿素溶液中，原生质体(即植物细胞中细胞壁以内的部分)的体积随时间变化如图，分析如下：
(1)A曲线表示细胞在蒸馏水中：细胞略膨胀，但是由于细胞壁的存在，原生质体的体积不能无限膨胀。
(2)B曲线表示细胞在0.5ml/L的尿素溶液中：细胞先因渗透失水而发生质壁分离，后由于尿素能进入细胞，使得质壁分离后的细胞因吸水而自动复原。
(3)C曲线表示细胞在0.3ml/L的蔗糖溶液中：蔗糖不能进入细胞，因此质壁分离后细胞不能发生自动复原。
1．(合格考)如图为三个洋葱鳞片叶外表皮细胞分别放在同一种外界溶液浓度中的状态，据图判断，三个洋葱表皮细胞原细胞液浓度( )
A．c＞a＞bB．b＞a＞c
C．a＞b＞cD．c＞b＞a
2．(合格考)某学生用紫色洋葱鳞片叶为实验材料，撕取外表皮制作临时装片，先在清水中观察(图像甲)，然后用0.3g/mL蔗糖溶液取代清水并观察(图像乙)。下列叙述错误的是( )
A．图像甲中洋葱外表皮细胞的原生质层紧贴细胞壁
B．图像从甲到乙是由于细胞周围溶液浓度低于细胞液浓度
C．图像乙所示细胞出现质壁分离，b处充满蔗糖溶液
D．图像甲和乙，细胞的a，c中存在紫色物质
3.
(等级考)在观察植物细胞的质壁分离和复原的过程中，某同学在视野中看到活着的洋葱表皮细胞正处于如图所示的状态。a、b表示该部位的溶液浓度。由此可推测( )
A．a>b，细胞渗透吸水
B．a＝b，渗透系统保持动态平衡
C．a
4．(等级考)保卫细胞吸水膨胀使植物气孔张开。适宜条件下，制作紫鸭跖草叶片下表皮临时装片，观察蔗糖溶液对气孔开闭的影响，如图为操作及观察结果示意图。下列叙述错误的是( )
A．比较保卫细胞细胞液浓度，③处理后>①处理后
B．质壁分离现象最可能出现在滴加②后的观察视野中
C．滴加③后有较多水分子进入保卫细胞
D．推测3种蔗糖溶液浓度高低为②>①>③
探究点三 自由扩散和协助扩散
1.对两种方式进行比较，完成下列问题
(1)方式a中，物质通过简单的扩散作用进出细胞，叫做____________。
(2)方式b、c中，进出细胞的物质借助转运蛋白的扩散，叫做________。
(3)下列物质中，以方式a运输的是____________；以方式b、c运输的是________。
①O2和CO2进出肺泡 ②苯被鼻黏膜细胞吸收 ③红细胞吸收血液中的葡萄糖 ④氨基酸进入小肠上皮细胞 ⑤胆固醇进入肝细胞 ⑥甘油和乙醇被小肠上皮细胞吸收
(4)方式b、c有何异同？
2．完成下列问题：
(1)下表是乙醇分子进入细胞的运输速率与浓度差之间的关系，请在坐标中绘出曲线。根据图表可知，影响物质自由扩散的因素是________。
(2)下表是葡萄糖进入红细胞运输速率和浓度差的关系，请在坐标中绘出曲线。浓度差在7.5mml/L以后运输速率不再增加的原因是__________________________。由此可知，影响物质协助扩散的因素是__________________________。
解答有关被动运输的题目应掌握以下四点：
(1)被动运输是物质以扩散方式进出细胞，不消耗能量。
(2)自由扩散不需要转运蛋白的协助，协助扩散需要转运蛋白的协助。转运蛋白具有特异性，不同细胞膜上转运蛋白的种类和数量也不同。
(3)转运蛋白分为载体蛋白和通道蛋白。转运蛋白具有饱和现象，当细胞膜上的转运蛋白全部参与物质运输时，物质运输速率不再随细胞外物质浓度的增大而增大。
(4)小分子脂溶性物质如甘油、乙醇、苯等以自由扩散的方式进出细胞，水分子则主要通过通道蛋白以协助扩散的方式进出细胞。
1.影响自由扩散和协助扩散的因素
2.水分子进出细胞的方式
(1)一部分通过自由扩散方式进出细胞。
(2)更多的是借助于水通道蛋白以协助扩散方式进出细胞。
3．膜上的两种转运蛋白
4.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改变而加快。
1．(合格考)物质出入细胞的方式中，自由扩散区别于协助扩散的是( )
A．由高浓度向低浓度扩散
B．需要转运蛋白
C．由低浓度向高浓度扩散
D．不需要转运蛋白
2．(等级考)甲、乙两种物质分别以自由扩散和协助扩散方式进入细胞，如果以人工合成的无蛋白磷脂双分子膜代替细胞膜，并维持其他条件不变，则( )
A．甲物质的运输被促进
B．乙物质的运输被促进
C．甲物质的运输被抑制
D．乙物质的运输被抑制
3.(等级考)下图表示葡萄糖跨膜运输的过程，据图分析正确的是( )
A．该膜中的载体蛋白也能运输氨基酸
B．该方式发生在被转运物质逆浓度梯度跨膜运输时
C．该膜可能是哺乳动物的红细胞膜
D．与该过程有关的细胞器是线粒体和核糖体
4．(等级考)(不定项)比较生物膜和人工膜(双层磷脂)对多种物质的通透性，结果如图。据此能得出的推论是( )
A．H2O通过生物膜不需要蛋白质的协助
B．生物膜对K＋、Na＋、Cl－的通透具有选择性
C．甘油以自由扩散的方式通过人工膜
D．分子的大小影响其通过人工膜的扩散速率
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1．下列现象不属于渗透作用的是( )
A．水分子或其他溶剂分子通过原生质层
B．水分子或其他溶剂分子通过细胞膜
C．蔗糖分子通过细胞壁
D．水分子或其他溶剂分子通过液泡膜
2．取一个新鲜马铃薯，将其块茎切成大小相同的四块，分别浸入Ⅰ～Ⅳ四种不同溶液中，表中为1小时后质量转变的百分率，由表可知四种溶液中浓度最低的是( )
A.溶液ⅠB．溶液Ⅱ
C．溶液ⅢD．溶液Ⅳ
3．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，而协助扩散既可以顺浓度梯度也可以逆浓度梯度 ④都是被动运输 ⑤葡萄糖可以通过协助扩散顺浓度梯度运输
A．①②④B．①③④
C．①④⑤D．①②⑤
4．将人的红细胞放入4℃蒸馏水中，一段时间后红细胞破裂，主要原因是( )
A．红细胞膜具有水溶性
B．红细胞的液泡体积增大
C．蒸馏水大量进入红细胞
D．低温时红细胞膜流动性增大
5．在紫色洋葱外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________。
(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
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问题探讨
1．提示：由于单位时间内透过玻璃纸进入长颈漏斗的水分子数量多于从长颈漏斗渗出的水分子数量，使得管内液面升高。如果漏斗管足够长，管内液面也不会无限升高，因为当水分子进出玻璃纸的数量相等时，液面就不会再升高。
2．提示：用纱布替代玻璃纸时，因纱布的孔隙很大，蔗糖分子也可以自由通过，因而液面不会升高。
3．提示：半透膜两侧溶液的浓度相等时，单位时间内透过玻璃纸进入长颈漏斗的水分子数量等于渗出的水分子数量，液面不会升高。
练习与应用
一、概念检测
1．(1)√ (2)× (3)× 2.D 3.B
二、拓展应用
1．提示：实验设计思路：将细胞液浓度相同的紫色洋葱鳞片叶表皮细胞分别置于不同浓度的蔗糖溶液中，然后制成装片放在显微镜下观察细胞的状态。细胞液的浓度处于未发生质壁分离和刚刚质壁分离的相邻两蔗糖溶液之间。原理为植物细胞能够通过渗透作用吸水和失水。
2．提示：温度高低会提高或降低水分子通过半透膜的扩散速率。在一定温度范围内，提高温度会加快水分子通过半透膜的速率；而降低温度则减缓水分子通过半透膜的速率。实验方案设计如下：
按本章第1节渗透现象示意图组装好三组装置。在第一组的烧杯外用酒精灯或水浴锅加热升温；第二组烧杯外加冰块降温；第三组留作对照。三组装置同时开始实验，并记录液面变化及液面上升到最大高度时所需的时间。
第1节 被动运输
夯基提能·分层突破
探究点一
【师问导学】
1．单位体积的清水中水分子数大于蔗糖溶液中的水分子数。单位时间内由清水进入蔗糖溶液的水分子多于由蔗糖溶液进入清水的水分子。
2．不会。由于烧杯中与漏斗中的液体具有浓度差，即渗透压，所以水分子有进入漏斗的趋势；但是液面差ΔH会产生相应的压强，当ΔH产生的压强与渗透压平衡时，半透膜两侧水分子的交换速率相同，液面将不再升高。
3．不会，因为纱布是全透性的，水分子和蔗糖溶液都能通过。
4．液面不会升高，因为半透膜两侧溶液的浓度相等，单位时间内由清水进入蔗糖溶液的水分子数等于由蔗糖溶液进入清水的水分子数。
5．不同。渗透作用停止时，漏斗内液面不再上升，水分子通过半透膜的双向扩散速率相等，但漏斗内溶液浓度仍高于烧杯中溶液浓度。这是漏斗内液面升高产生的作用力加大阻止烧杯中水分子向漏斗扩散的缘故。
6．渗透作用发生的条件是：具有半透膜和浓度差。
【随堂检测】
1．解析：细胞壁主要由纤维素和果胶组成，具有全透性，不属于半透膜，A错误；葡萄糖分子不是溶剂分子，所以不属于渗透作用，B错误；K＋不是溶剂分子，所以不属于渗透作用，C错误；细胞膜相当于半透膜，另外水分子是溶剂分子，所以水分子通过细胞膜是渗透作用，D正确。
答案：D
2．解析：图中③代表半透膜，水分子能自由通过，而大分子不能通过，A正确；图甲和图乙比较，漏斗内液面上升，说明漏斗内溶液②的浓度高于烧杯中溶液①的浓度，B正确；因为漏斗内液柱压力的作用，当液面不再上升时，溶液②的浓度依然大于溶液①的浓度，C错误；图甲中溶液①和②浓度差越大，则水分子跨膜运输的数量越多，则图乙中的水柱上升得越高，D正确。
答案：C
3．解析：透析袋是由半透膜制成的袋状容器，并且在半透膜的两侧有浓度差，水分子从低浓度流向高浓度，所以水分会进入透析袋内，导致袋内水分增多，透析袋胀大，而淀粉不会从袋内出来，所以试管内依然是清水，浓度不变。
答案：A
4．解析：由于MA＞MB、Ma＝Mb＞MA，所以两个漏斗中的液面都会上升，由于A与a的浓度差要小于B与b的浓度差，所以h2的高度要大于h1；同时由于图2中吸水相对要少，所以a的溶液浓度相对较高。
答案：D
探究点二
【师问导学】
1．观察正常洋葱鳞片叶外表皮细胞的状态，以便与处理后的状态形成自身对照。
2．紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液中有花青素，使液泡中的细胞液呈紫色，有利于观察。
3．不会发生质壁分离现象，只发生渗透吸水或失水。
4．选用0.3g/mL的蔗糖溶液作试剂，出现质壁分离的现象既明显，又不会杀死细胞。若浓度过高，质壁分离速度过快，细胞会因失水过多而死亡，不能再进行质壁分离复原；若浓度过低，不能引起质壁分离或质壁分离速度太慢。
5．因为细胞壁是全透性的，所以洋葱表皮细胞的原生质层与细胞壁之间是蔗糖溶液。
6．会。开始外界溶液浓度较大，细胞发生质壁分离；细胞主动吸收K＋和NO eq \\al(\s\up11(－),\s\d4(3)) 后，随着细胞液浓度增大，质壁分离后又会自动复原。
【随堂检测】
1．解析：图中c细胞质壁分离程度最大，细胞失水最多，说明c的细胞液浓度最小；b没有发生质壁分离，说明细胞液浓度大于或等于细胞外液浓度；而a失水较少，说明细胞外溶液浓度比a细胞液稍大。综上所述，三种细胞原细胞液的浓度关系为b＞a＞c。
答案：B
2．解析：图甲中细胞存在于清水中，此时细胞会渗透吸水，但存在细胞壁的限制，使得原生质层紧贴细胞壁，A正确；图像从甲到乙发生了细胞的渗透失水，是由于细胞液浓度低于细胞周围溶液浓度导致的，B错误；图像乙是细胞的质壁分离现象，此时细胞壁以内，原生质层以外的部分充满了蔗糖溶液，C正确；图像甲与乙中，a和c都因含有色素而呈现紫色，D正确。
答案：B
3．解析：图示细胞正处于“质壁分离”状态，要注意此状态下一步可以是液泡继续增大，也可以是液泡继续变小，也可以是液泡不发生变化，D正确。
答案：D
4．解析：由题图分析，滴加蔗糖溶液①后一段时间，保卫细胞气孔张开一定程度，说明保卫细胞在蔗糖溶液①中吸收一定水分；滴加蔗糖溶液②后一段时间，保卫细胞气孔关闭，说明保卫细胞在蔗糖溶液②中失去一定水分；滴加蔗糖溶液③后一段时间，保卫细胞气孔张开程度较大，说明保卫细胞在蔗糖溶液③中吸收较多水分，且多于蔗糖溶液①，由此推断3种蔗糖溶液浓度大小为②>①>③。由分析可知，①处细胞吸水量少于③处细胞，说明保卫细胞细胞液浓度①处理后>③处理后，A错误；②处细胞失水，故质壁分离现象最可能出现在滴加②后的观察视野中，B正确；滴加③后细胞大量吸水，故滴加③后有较多水分子进入保卫细胞，C正确；由分析可知，3种蔗糖溶液浓度高低为②>①>③，D正确。
答案：A
探究点三
【师问导学】
1．(1)自由扩散 (2)协助扩散 (3)①②⑤⑥ ③④
(4)相同点：b、c都需要转运蛋白协助、都是顺浓度梯度跨膜运输；不同点：b是由载体蛋白协助，c是由通道蛋白协助。
2．(1)如图1所示 溶液的浓度差
(2)如图2所示 受到转运蛋白数量的限制 溶液的浓度差和转运蛋白的数量
图1 图2
【随堂检测】
1．解析：自由扩散与协助扩散的相同之处都是顺浓度梯度(高浓度→低浓度)，同时均不消耗能量；不同之处表现在自由扩散不需要转运蛋白，而协助扩散需要转运蛋白。
答案：D
2．解析：是否需要转运蛋白协助是自由扩散与协助扩散的区别。由于人工合成的无蛋白磷脂双分子膜上无蛋白质，也就没有转运蛋白，协助扩散将受到抑制。
答案：D
3．解析：细胞膜上的载体蛋白具有专一性，运输葡萄糖的转运蛋白不能运输氨基酸；该图表示协助扩散，发生在被转运物质顺浓度梯度跨膜运输时；哺乳动物红细胞吸收葡萄糖的方式是协助扩散，该膜可能是哺乳动物的红细胞膜；协助扩散不消耗能量，与协助扩散有关的细胞器不包括线粒体。
答案：C
4．解析：由图中看出，生物膜对水分子的通透性大于人工膜，说明生物膜上存在着协助H2O通过的物质，A错误；由图中看出，人工膜对三种离子的通透性相同，并且均处于较低值，而生物膜对三种离子的通透性不同，说明生物膜对K＋、Na＋、Cl－的通透具有选择性，B正确；由曲线可知，甘油运输不需要转运蛋白参与，以自由扩散的方式通过人工膜，C正确；图中人工膜对不同分子的通透性不同，可见分子的大小影响其通过人工膜的扩散速率，D正确。
答案：BCD
高效课堂·实践运用
1．解析：渗透作用是指水分子或其他溶剂分子通过半透膜的扩散；细胞膜、液泡膜和原生质层都具有选择透过性，均相当于半透膜；细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，其结构通常呈网状，溶解在水中的溶质分子大都可以自由通过，具有全透性，不是半透膜。
答案：C
2．解析：马铃薯块质量增加，说明细胞吸水，外界溶液浓度较低；马铃薯块质量减小，说明细胞失水，外界溶液浓度较高。外界溶液浓度越高，马铃薯块质量减少越多，据表分析数据可知，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的溶液浓度关系为Ⅰ<Ⅳ<Ⅲ<Ⅱ，因此溶液Ⅰ浓度最低。
答案：A
3．解析：自由扩散与协助扩散的共同点都是顺浓度梯度运输，都不需要能量；区别是协助扩散需要转运蛋白。红细胞吸收葡萄糖属于协助扩散。
答案：C
4．解析：将人的红细胞放入4℃蒸馏水中，红细胞会因大量蒸馏水进入而破裂；红细胞膜是脂溶性的；人的红细胞中没有液泡；因低温时分子运动减慢而导致细胞膜的流动性降低。
答案：C
5．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。(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，细胞核位于原生质层内，不会看到液泡颜色变浅。
答案：(1)质壁分离 渗透失水 (2)细胞膜 原生质层 (3)蔗糖溶液 略小于0.3g/mL (4)变大 渗透吸水 (5)C浓度差(mml/L)
0
1
3
5
7
9
运输速率(分子/秒)
0
5
10
15
20
25
浓度差(mml/L)
1.5
3
4.5
6
7.5
9
运输速率(离子/秒)
8
15
24
30
31
31
方式
影响因素
影响趋势
曲线
自由扩散
膜两侧物质的浓度差
与浓度差呈正相关
协助扩散
①膜两侧物质的浓度差；②膜上转运蛋白的种类和数量
当转运蛋白达到饱和时，物质的浓度差增加，物质的运输速率也不再增加
名称
转运对象
特点
载体蛋白
与自身结合部位相适应的分子或离子
每次转运时都会发生自身构象的改变
通道蛋白
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
转运分子不需要与通道蛋白结合
网
络
建
构
eq \a\vs4\al()
主
干
落
实
1.渗透作用发生的两个条件：一是半透膜，二是浓度差。
2．原生质层包括细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质。
3．植物细胞发生质壁分离的原因：
(1)外界溶液浓度大于细胞液浓度；
(2)原生质层的伸缩性大于细胞壁。
4．只有活的成熟植物细胞才可发生质壁分离，动物细胞和根尖分生区细胞不发生质壁分离。
5．成熟植物细胞在一定浓度的KNO3、尿素等溶液中会先发生质壁分离后自动复原的现象。
6．自由扩散既不需要转运蛋白，也不需要能量，气体及脂溶性物质以自由扩散方式运输。
7．协助扩散需要转运蛋白，但不需要能量，如哺乳动物成熟红细胞吸收葡萄糖。
溶液
马铃薯质量变化百分率
Ⅰ
＋5%
Ⅱ
－5%
Ⅲ
－3%
Ⅳ
0
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