第11讲-被动运输(人教版2019必修1)(解析版).docx

第11讲 被动运输
【学习目标】
1.通过对问题探讨的分析，理解渗透作用的条件及原理。
2.进行关于植物细胞吸水和失水的实验操作，分析植物细胞的吸水和失水，理解细胞吸水和失水的过程及应用。
3.比较自由扩散和协助扩散的异同点，建构被动运输的概念。
【问题探讨】
1.在一个长颈漏斗的漏斗口外密封一层玻璃纸，往漏斗内注入蔗糖溶液，然后将漏斗浸入盛有清水的烧杯中，使漏斗内外的液面高度相等。过一段时间后，会出现如右图所示现象。
玻璃纸（又叫赛璐玢）是一种半透膜，水分子可以自由透过它，而蔗糖分子不能。请思考讨论下面的问题：
①漏斗管内的液面为什么会升高？如果漏斗管足够长，管内的液面会无限升高吗？为什么？
如果漏斗管足够长，当管内的液面上升到一定高度之后，管中的水柱产生的压力将加快漏斗中水分子向外扩散的速度，最终达到平衡，液面将不再上升。
②如果用一层纱布代替玻璃纸，还会出现原来的现象吗？
不会，因为纱布不是半透膜，孔隙很大，可溶于水的物质都可以自由通过，包括水分子和蔗糖分子都可以通过。
③如果烧杯中的水不是清水，而是同样浓度的蔗糖溶液，结果会怎样？
漏斗管的液面将保持不变。
2.将哺乳动物的红细胞放入不同浓度的氯化钠溶液中，一段时间后，红细胞会发生以下变化。思考讨论下面的问题：

①红细胞内的血红蛋白等有机物能够透过半透膜吗？这些有机物相当于“问题探讨”所示装置中的什么物质？
不能。相当于装置中的蔗糖分子。
②红细胞的细胞膜是否相当于一层半透膜？
是
③当外界溶液浓度低时，红细胞一定会由于吸水涨破吗？
不一定。
④红细胞吸水或失水的多少取决于什么条件？
主要取决于红细胞内外浓度的差值，一般情况下，浓度差越大，
细胞吸水或失水越多
⑤临床输液为什么用生理盐水？
生理盐水浓度与血浆的物质的量的浓度基本一致，可以维持血细胞正常形态。
【课前预习】
一、水进出细胞的原理
1.动物细胞吸水、失水与外界溶液溶液浓度的关系
细胞外溶液浓度与细胞质溶液浓度的大小关系
细胞形态变化
水分进出细胞状况
细胞外溶液浓度大于细胞质溶液浓度

细胞外溶液浓度等于细胞质溶液浓度

细胞外溶液浓度小于细胞质溶液浓度

细胞外溶液浓度与细胞质溶液浓度的大小关系
细胞形态变化
水分进出细胞状况
细胞外溶液浓度大于细胞质溶液浓度
皱缩
细胞失水多于细胞吸水
细胞外溶液浓度等于细胞质溶液浓度
不变
细胞失水等于细胞吸水
细胞外溶液浓度小于细胞质溶液浓度
膨胀
细胞失水少于细胞吸水
2.渗透作用
分子（或 分子）从 的地方向 的地方通过 扩散的过程。
水 其他溶剂 相对含量高 相对含量低 半透膜
3.渗透作用产生的条件：
具有 ; 。
半透膜 半透膜两侧的溶液存在浓度差
4.水分子进出植物细胞

图中①是 、②是 、③是 ，三者共同组成的结构④ 。④[ ]具有 性、相当于 ，伸缩性比较大，通常所说的水进出细胞，主要指水经过 进出 。⑤是 ，对于水分子而言，是 性的，主要作用是 细胞，其伸缩性 。
细胞膜 细胞质 液泡膜 原生质层 原生质层 选择透过 半透膜 原生质层 细胞 细胞壁 全透 保护和支持 比较小
二、探究植物细胞的吸水和失水
项目
内容
提出问题

↓

作出假设

↓

设计实验

↓

实施实验

↓

分析结果

↓

表达交流

项目
内容
提出问题
水分进出植物细胞是通过渗透作用吗？原生质层是否相当于一层半透膜？
↓

作出假设
原生质层相当于一层半透膜。
↓

设计实验
设计思路：如果原生质层相当于一层半透膜，当外界溶液的溶度高于细胞液的浓度时，细胞就会失水；当外界溶液的浓度低于细胞液的溶度时，细胞就会吸水。
↓

实施实验
实验方案：制作紫色洋葱鳞片叶临时装片，用低倍镜观察洋葱鳞片叶原始状态。将植物细胞浸润在较高浓度的蔗糖溶液中，观察液泡、原生质层及细胞大小的变化；再浸润在清水中，观察其大小的变化。
↓

分析结果
1.植物细胞的原生质层相当于一层半透膜。
2.植物细胞也是通过渗透作用吸水和失水的。
↓

表达交流
质壁分离的外因：外界溶液浓度大于细胞液浓度；内因：由于原生质层比细胞壁的伸缩性大，当细胞不断失水时，原生质层就会与细胞壁逐渐分开，从而发生质壁分离。
质壁分离复原：外因：外界溶液浓度小于细胞液浓度；内因：外界溶液浓度小于细胞液浓度时，质壁分离的细胞不断吸水，液泡增大，原生质层慢慢恢复成原来的状态，从而发生质壁分离复原。

三、被动运输
1.像水分子这样，物质以 方式进出细胞， 消耗细胞内化学反应所释放的能量，这种物质的跨膜运输方式称为被动运输。被动运输又分为 和 两类。
扩散 不需要 自由扩散 协助扩散
2.自由扩散和协助扩散比较

自由扩散
协助扩散
物质运输方向

是否消耗能量

转运蛋白的种类

影响运输速率的因素

举例

自由扩散
协助扩散
物质运输方向
顺浓度梯度
顺浓度梯度
是否消耗能量
不消耗
不消耗
转运蛋白的种类
无
载体蛋白和通道蛋白
影响运输速率的因素
膜内外物质浓度梯度
膜内外物质浓度梯度和膜上转运蛋白的数量
举例
氧气、二氧化碳、水，甘油、乙醇、苯等脂溶性小分子
离子和一些小分子有机物如葡萄糖、氨基酸等
3.转运蛋白
项目
图例
特点
载体蛋白

通道蛋白

项目
图例
特点
载体蛋白

只允许与自身结合部位相适应的分子或离子通过；
每次转运时都会发生自身构象的改变。
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；
分子或离子通过通道蛋白时，不需要与通道蛋白结合。
水分子可以通过 进出细胞，水分子更多的是借助细胞膜上的 以 方式进出细胞的。
自由扩散 水通道蛋白 协助扩散
【预习检测】
一、单选题
1．（2021·高一课时练习）如图甲、乙表示小肠绒毛上皮细胞中的细胞膜对不同物质的转运（每种物质转运的方向由箭头表明，黑点的数量代表每种物质的浓度）。下列叙述正确的是（　　）

A．a物质可能是氧气，b物质可能是葡萄糖
B．a物质可能是水，b物质可能是甘油
C．a物质可能是胆固醇，b物质可能是氧气
D．a物质可能是葡萄糖，b物质可能是氨基酸
1.【答案】A
【解析】氧气进入细胞的方式是自由扩散，葡萄糖进入小肠绒毛上皮细胞的方式是主动运输，所以a物质可能是氧气，b物质可能是葡萄糖，A正确；b的运输方式是主动运输，甘油进入细胞的方式是自由扩散，B错误；胆固醇和氧气都是通过自由扩散进入细胞，C错误；葡萄糖进入小肠上皮细胞的方式是主动运输，D错误。
2．（2021秋·高一课时练习）协助扩散需要细胞质膜上载体蛋白或通道蛋白的协助。图甲、乙分别表示载体介导和通道介导的两种协助扩散方式，其中通道介导的扩散速度比载体介导的快得多。下列有关叙述正确的是（　　）

A．载体蛋白和通道蛋白在细胞质膜上是静止不动的
B．载体蛋白和通道蛋白均具有一定的特异性
C．甲、乙两种方式均存在溶质分子与相应蛋白质的结合过程
D．水分子可以通过这两种方式进出细胞
2.【答案】B
【解析】载体蛋白和通道蛋白在细胞质膜上都不是静止不动的，A错误；载体蛋白会与某种或某类溶质结合和分离，而通道蛋白只容许与自身通道的直径和形状相匹配、大小和电荷相适宜的分子或离子通过，故载体蛋白和通道蛋白均具有一定的特异性，B正确；图乙所示通道蛋白参与的协助扩散过程，不需要溶质分子与相应蛋白质结合，C错误；水分子可以通过自由扩散和需要水通道蛋白介导的协助扩散两种方式进出细胞，D错误。
3．（2022秋·高一校考课时练习）如图a、b、c表示的是物质跨膜转运的三种方式，以下说法错误的是（　　）

A．图a表示的是扩散
B．图b所示转运方式的转运速率的限制因素是能量
C．图c表示的是主动转运
D．图c中细胞内物质浓度在高于细胞外物质浓度后仍可以升高，说明该物质存在逆浓度梯度转运
3.【答案】B
【解析】a运输方式只与细胞外液浓度有关，与细胞外液浓度呈正相关，故表示扩散，A正确；图b可表示主动转运或易化扩散，限制运输速率的限制因素可能是能量或载体数量，B错误；主动转运可逆浓度运输，图c细胞内浓度高于细胞外浓度时，细胞仍然吸收物质，因此为主动转运，C正确；图c细胞内物质浓度不断升高，当细胞内的浓度高于细胞外的时候，细胞内的物质浓度还能增加，说明该物质进行逆浓度运输进细胞，为主动转运，D正确。
4．（2021·高一课时练习）从红色苋菜根部取最适宜做质壁分离与复原实验的细胞，将其浸润在质量浓度为0．3g·m-1的KN03溶液中制成临时装片，用显微镜观察到如图甲所示图像，图乙表示实验过程中相关物质跨膜运输的两种方式。下列叙述错误的是（    ）

A．该实验所取细胞不可以是苋菜根尖分生区细胞
B．图甲中细胞的状态表明，细胞正在发生质壁分离
C．由于图甲中的O具有全透性，Q处充满了KNO3溶液
D．图乙中曲线①可表示K+进入苋菜细胞的方式，曲线②可表示水进出苋菜细胞的方式
4.【答案】B
【解析】苋菜根尖分生区细胞没有液泡，图甲所示细胞发生了质壁分离，说明是具有中央液泡的成熟细胞，因此该实验所取细胞不可以是苋菜根尖分生区细胞，A正确；图甲中细胞处于质壁分离状态，可能正在发生质壁分离，也可能正在发生质壁分离复原或已经达到渗透平衡，B错误；由于图甲中的O为细胞壁，具有全透性，Q处为原生质层与细胞壁的间隙，充满了KNO3溶液，C正确；K+和水分子跨膜运输的方式依次是主动运输和自由扩散，曲线①所示物质的运输速率在一定范围内，随O2浓度的增加而增加，超过该范围，不再随O2浓度的增加而增加，说明受到能量的限制，可判断为主动运输，曲线②所示物质的运输速率不随O2浓度的增加而增加，说明不需要能量，可判断为自由扩散或协助扩散，因此图乙中曲线①可表示K+进入苋菜细胞的方式，曲线②可表示水进出苋菜细胞的，D正确。
5．（2022秋·高一课时练习）下列关于图甲、图乙、图丙的叙述，正确的是（    ）

A．成熟的植物细胞能发生质壁分离的原因之一是其原生质层相当于图甲中的③
B．图乙三种物质进入细胞的方式中，氨基酸、葡萄糖的运输是被动运输
C．图乙中，转运葡萄糖和钠离子的载体相同，可见载体不具有特异性
D．图丙中，限制b点和c点的物质运输速率的因素分别是载体数量和能量
5.【答案】A
【解析】题图甲中，③指的是半透膜，而成熟的植物细胞内相当于半透膜的是原生质层，A正确；题图乙中，氨基酸和葡萄糖都是逆浓度梯度进入细胞的，故两者都以主动运输的方式进入细胞，B错误；虽然运输葡萄糖的载体也能运输钠离子，但载体依然具有特异性，C错误；题图丙中，限制b点物质运输速率的因素应为能量，而限制c点的因素可能是载体数量，D错误。
6．（2021·高一课时练习）如图所示，甲、乙分别表示物质通过载体蛋白和通道蛋白运输的过程，其中通过通道蛋白运输的速率比载体蛋白的快。下列叙述正确的是（    ）

A．载体蛋白和通道蛋白均具有专一性
B．载体蛋白在细胞质膜上是静止不动的
C．甲、乙两种方式中只有甲属于被动运输
D．通道蛋白的运输速率更快，推测其转运物质耗能更多
6.【答案】A
【解析】甲、乙两图物质跨膜运输特点是由高浓度一侧向低浓度一侧运输，需要载体蛋白和通道蛋白，不消耗能量，所以都属于协助扩散。载体蛋白和通道蛋白均具有专一性，A正确；载体蛋白在细胞质膜上是能够运动的，B错误；甲、乙两种方式都不消耗能量，都属于被动运输，C错误；甲、乙两种方式均为被动运输，通过通道蛋白转运物质的过程中不消耗能量，D错误。
7．（2021秋·高一课时练习）如图为物质进出细胞的两种方式，对该图的理解正确的是（    ）

A．Ⅰ和Ⅱ分别表示协助扩散和主动运输
B．Ⅰ和Ⅱ分别表示胞吞和胞吐
C．葡萄糖、性激素以Ⅱ方式进入细胞
D．水、二氧化碳是以Ⅰ方式进出细胞的
7.【答案】D
【解析】图中Ⅰ表示物质从高浓度向低浓度运输，不需要载体和能量，属于自由扩散；Ⅱ表示物质从低浓度向高浓度运输，需要载体，消耗能量，属于主动运输，A错误；胞吐和胞吞是大分子依赖生物膜的流动性进出细胞，没有直接通过细胞膜，B错误；葡萄糖进入不同组织细胞的方式不同，性激素属于脂质类小分子物质，以Ⅰ方式进入细胞，C错误；水、二氧化碳是以Ⅰ方式进出细胞的，D正确。
8．（2021·高一课时练习）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．脂肪酸以该方式进入细胞
B．该过程需要消耗能量
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呈正相关
8.【答案】C
【解析】图中物质的运输是由高浓度向低浓度运输，并且需要转运蛋白，不需要能量，为协助扩散，而脂肪酸通过简单（自由）扩散方式进入细胞，A错误；协助扩散是顺浓度梯度进行的，不需要消耗能量，B错误；协助扩散中的载体蛋白或通道蛋白具有特异性，因此运输该物质的蛋白质难以运输其他物质，C正确；在一定的浓度范围内，随着膜两侧浓度差的增大，题图所示物质运输速率逐渐增大，当达到一定浓度时，受到载体蛋白或通道蛋白的限制，物质运输速率不再随物质浓度差的增大而增大，D错误。
9．（2021·高一课时练习）图甲、乙分别表示载体介导和通道介导的两种易化扩散方式，其中通道介导的易化扩散比载体介导的快1 000倍。下列叙述正确的是    （    ）

A．载体蛋白和通道蛋白在细胞膜上是静止不动的
B．载体蛋白和通道蛋白均具有一定的专一性
C．甲、乙两种方式中只有甲属于被动转运
D．易化扩散是细胞最重要的吸收或排出物质的方式
9.【答案】B
【解析】根据题意，甲、乙分别表示载体介导和通道介导的两种易化扩散方式，故两者都属于被动转运，都不消耗能量。由此分析，载体蛋白和通道蛋白在细胞膜上是可以移动的，A错误；载体蛋白和通道蛋白均具有一定的专一性，只能转运特定的物质，B正确；甲、乙两种方式都不消耗能量，属于被动转运，C错误；主动转运是细胞最重要的吸收或排出物质的方式，因此物质主要以载体介导的方式进出细胞，D错误。
10．（2022秋·高一校考课时练习）下列关于O2进出红细胞的叙述，错误的是（　　）
A．跨膜转运方式属于自由扩散
B．转运的方向取决于红细胞内外O2浓度的大小
C．转运的速率取决于红细胞内外O2浓度差的大小
D．转运的总量取决于红细胞内能量的多少
10.【答案】D
【解析】氧气分子进出红细胞方式属于自由扩散，A正确；氧分子运输的方向取决于红细胞内外氧气浓度的大小，B正确；氧分子运输的速率取决于红细胞内外氧气浓度差的大小，C正确；氧分子运输的总量取决于红细胞内外氧气浓度差的大小，不消耗能量，D错误。
11．（2022秋·高一校考课时练习）下列有关易化扩散的叙述，正确的是（　　）
A．细胞最重要的吸收或排出物质的方式
B．载体蛋白形状改变需要由ATP提供能量
C．一般转运物质的速率比扩散要快
D．可实现物质逆浓度梯度的跨膜转运
11.【答案】C
【解析】主动运输能够保证细胞按照生命活动的需要，主动地选择吸收所需要的物质，排出代谢所产生的废物和对细胞有害的物质，对生命活动来说是最重要的物质运输方式，A错误；易化扩散过程不需要消耗ATP，因此载体蛋白形状改变不需要由ATP提供能量，B错误；易化扩散是一种由载体蛋白协助的扩散作用，其转运物质的速率比普通的扩散要大，C正确；易化扩散的方向是从高浓度一侧向低浓度一侧运输，D错误。
二、非选择题
12．（2023·高一课时练习）水通道蛋白位于部分细胞的细胞膜上，能介导水分子跨膜运输，提高水分子的运输效率。如图是猪的红细胞在不同浓度的NaCl溶液中，红细胞体积和初始体积之比的变化曲线（0点对应的浓度为红细胞吸水涨破时的NaCl浓度）。请回答下列问题:

(1)哺乳动物成熟的红细胞是提取细胞膜的良好材料，原因是其不含___。根据图示可知，稀释猪的红细胞时应选用浓度为___mmol/L的NaCl溶液。在低渗溶液中，红细胞吸水涨破并释放内容物后，剩余的部分称为“血影”，则“血影”的主要成分是___。
(2)分析上图，将相同的猪的红细胞甲、乙分别放置在A点和B点对应浓度的NaCl溶液中，一段时间后，红细胞甲的吸水能力___（填“大于”“小于”或“等于”）红细胞乙。
(3)将猪的红细胞和肝细胞置于蒸馏水中，发现红细胞吸水涨破所需的时间少于肝细胞，结合以上信息分析，其原因可能是红细胞膜上存在___（结构名称），而肝细胞膜上不存在。
12.【答案】(1)细胞核和众多的细胞器 150 蛋白质和磷脂
(2)小于
(3)水通道蛋白
【解析】（1）哺乳动物成熟的红细胞中无细胞核和众多的细胞器，因此该红细胞是提取细胞膜的良好材料。在低渗透溶液中，红细胞吸水涨破释放内容物后，剩余的部分称为“血影”，根据红细胞的结构可知，“血影“主要是细胞膜，因此其主要成分是蛋白质和磷脂。图中显示，猪的红细胞在浓度为150mmol/L的NaCl溶液中能保持正常形态，因此，稀释猪的红细胞时应选用浓度为150mmol/L的NaCl溶液。
（2）由曲线可知，将相同的猪的红细胞甲、乙分别放置在A点和B点对应浓度的NaCl溶液中，一段时间后，二者的体积和初始体积之比均小于1，且乙的比值更小，说明红细胞乙的失水量多于红细胞甲，则红细胞乙的细胞内液渗透压较高，因此红细胞甲的吸水能力小于红细胞乙。
（3）水分子通过细胞膜的方式有自由扩散和经过水通道蛋白的协助扩散，将猪的红细胞和肝细胞置于蒸馏水中，发现红细胞吸水涨破所需的时间少于肝细胞，其原因可能是红细胞细胞膜上存在水通道蛋白，吸水速率更快，肝细胞细胞膜上无水通道蛋白，所以红细胞吸水涨破所需的时间少于肝细胞。
13．（2023·高一课时练习）下图为物质a、b、c、d通过细胞膜的运输方式示意图，甲、乙代表细胞膜的组成成分，回答下列问题：

(1)细胞膜的基本支架是[    ]__________。
(2)图中可表示被动运输的是__________（填数字序号），离子或分子与载体蛋白结合后，在细胞内化学反应释放的能量推动下，载体蛋白的__________发生变化，将它所结合的离子或分子从细胞膜的一侧转运到另一侧并释放，此种转运方式为__________。
(3)下列运输方式可以用图中④表示的是__________（填序号）。
①红细胞吸收葡萄糖        ②小肠绒毛上皮细胞吸收葡萄糖
③氧气进入肺泡细胞        ④乙醇进入细胞
13.【答案】(1)[甲]磷脂双分子层
(2) ①②③ 空间结构 主动运输
(3)②
【解析】（1）磷脂双分子层构成了细胞膜的基本支架，蛋白质覆盖、嵌入或贯穿在其中。
（2）被动运输包括自由扩散和协助扩散，都不需要消耗能量，且从高浓度到低浓度，故①②③可表示被动运输。需要能量，且需要载体协助的跨膜运输方式是主动运输，载体蛋白在发生主动运输时空间结构会发生变化。
（3）④过程即需要能量也需要载体，属于主动运输；
①红细胞吸收葡萄糖的方式是协助扩散；
②小肠绒毛上皮细胞吸收葡萄糖的方式是主动运输；
③氧气进入肺泡细胞是自由扩散；
④乙醇进入细胞是自由扩散。
故②可用图中④的方式。
14．（2023·高一课时练习）水分子可以自由扩散通过内部高度疏水的磷脂双分子层，一方面是因为磷脂分子可以侧向扩散或旋转运动等，在膜上造成许多微孔；另一方面是因为磷脂分子还可以组装成管状，中间形成通道。水分子的自由扩散在细胞膜上随时随地进行着，维持细胞对水的基础转运量。水通道蛋白通过大小限制、静电排斥和水偶极取向（水分子通过氢键与通道中央的两个天冬氨酸残基结合，降低了跨越强疏水通路的能量障碍）保证水分子的通过。水通道蛋白保证了机体在细胞内和细胞间对水分需求的调节。请回答下列相关问题：
(1)磷脂分子具有亲水的头部和疏水的尾部，推测磷脂分子是____________排列，组装成了水分子可通过的管状通道。磷脂分子可以侧向扩散、旋转运动等，体现了细胞膜具有____________性的特点。
(2)转运蛋白可分为通道蛋白和____________两种类型，通道蛋白只允许____________的分子或离子通过。水分子通过水通道蛋白的转运____________（填“需要”或“不需要”）消耗ATP。水通道蛋白在不同细胞膜上的含量有所不同，例如在植物的根部细胞膜上水通道蛋白的含量要____________（填“高于”或“低于”）叶片细胞膜。
14.【答案】(1) 头部朝向充满水的管腔，尾部朝外 流动
(2)载体蛋白 与自身通道的直径和形状相适配、大小和电荷相适宜 不需要 高于
【解析】（1）磷脂分子具有亲水的头部和疏水的尾部，水分子可通过的管状通道是由磷脂分子头部朝向充满水的管腔而尾部朝外组成的。磷脂分子可以侧向扩散、旋转运动等，体现了细胞膜具有流动性。
（2）转运蛋白可分为通道蛋白和载体蛋白两种类型，通道蛋白只允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。水分子通过水通道蛋白的转运不需要消耗ATP。植物的根部需要从土壤中吸收大量水分运至植物体各处，因此根细胞膜上水通道蛋白的含量高于叶片细胞膜。

【基础知识】
一、水进出细胞的原理
1.动物细胞吸水、失水与外界溶液溶液浓度的关系
细胞外溶液浓度与细胞质溶液浓度的大小关系
细胞形态变化
水分进出细胞状况
细胞外溶液浓度大于细胞质溶液浓度
皱缩
细胞失水多于细胞吸水
细胞外溶液浓度等于细胞质溶液浓度
不变
细胞失水等于细胞吸水
细胞外溶液浓度小于细胞质溶液浓度
膨胀
细胞失水少于细胞吸水
2.渗透作用
（1）概念：水分子（或其他溶剂分子）从相对含量高的地方向相对含量低的地方通过半透膜扩散的过程。
（2）渗透作用装置与渗透作用现象

（3）渗透作用产生的条件：具有半透膜 ;半透膜两侧存在浓度差。
（4）渗透压指溶液中溶质微粒对水的吸引力。渗透压的大小取决于溶液中溶质微粒的数目，溶质微粒越多,即溶液浓度越高,对水的吸引力越大,溶液渗透压越高;反之, 溶液渗透压越低。
（5）“问题探讨”所展示的漏斗管内的液面之所以会上升，是水分子通过半透膜向漏斗内扩散的结果。水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散，称为渗透作用。渗透的方向是水分子从水的相对含量高的一侧向相对含量低的一侧渗透。
归纳总结
水分子都是从相对含量多的到相对含量少的方向净扩散；水分子都是从渗透压低的地方净流向渗透压高的地方。
液面上升的原因：单位时间内通过半透膜进入漏斗内的水分子数大于通过半透膜进入烧杯内的水分子数。
达到平衡时，通过半透膜进出的水分子数是相等的，液面高度不变。（液面上升到一定高度就会产生一个静水压，当这个压力和漏斗内的渗透压对水分子的作用效果相等时，即通过半透膜进出的水分子数是相等的，液面高度不变。 ）
蔗糖分子不能透过半透膜，达到平衡时，漏斗内的渗透压还是大于烧杯内的渗透压 。
【易错警示】
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当液面高度不再变化时，半透膜两侧仍有水分子进出，且进出速率相同。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。
二、探究植物细胞的吸水和失水
1.实验假设：原生质层相当于一层半透膜。
2.预期结果：由于原生质层相当于一层半透膜，水分子可以自由透过，而蔗糖分子不能透过。因此，在蔗糖溶液中植物细胞的中央液泡会变小，发生质壁分离；加入清水后，当细胞液浓度大于外界溶液的浓度时，外界溶液中的水就会透过原生质层进入细胞液，发生质壁分离的复原。
3.探究植物细胞的吸水和失水
（1）成熟植物细胞内的液体环境是指液泡里面的细胞液，细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质称为原生质层，相当于半透膜。细胞液、原生质层和外界溶液共同构成一个渗透系统。当外界溶液的浓度低于细胞液的浓度时，细胞就会吸水；当外界溶液的浓度高于细胞液的浓度时，细胞就会失水。
（2）观察植物细胞质壁分离和质壁分离复原的实验步骤：制作洋葱鳞片叶外表皮临时装片→用低倍镜观察洋葱鳞片叶中央液泡大小，原生质层位置→从盖玻片一侧滴入蔗糖溶液，在盖玻片另一侧用吸水纸引流，重复几次→用低倍显微镜观察中央液泡大小和原生质层位置的变化→在盖玻片的一侧滴入清水，在盖玻片的另一侧用吸水纸引流，重复几次→用低倍显微镜观察中央液泡大小和原生质层位置的变化。
（3）植物细胞的原生质层相当于一层半透膜，植物细胞通过渗透作用吸水和失水。当细胞液的浓度小于外界溶液的浓度时，细胞失水，使细胞壁和原生质层都出现一定程度的收缩，由于原生质层比细胞壁的伸缩性大，原生质层就会与细胞壁逐渐分离开来，也就是逐渐发生了质壁分离。当细胞液的浓度大于外界溶液的浓度时，细胞吸水，原生质层就会慢慢恢复成原来的状态，逐渐发生质壁分离的复原。如下图所示：
归纳总结
成熟的植物细胞由于中央大液泡占据了细胞的大部分空间，将细胞质挤成一薄层，所以细胞内的液体环境主要指的是液泡里面的细胞液。细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质称为原生质层（原生质层≠原生质体）。水进出细胞，主要是指水通过原生质层进出液泡。
【拓展应用】
①判断成熟植物细胞是活细胞还是死细胞。
②测定细胞液浓度范围。
③比较不同植物成熟细胞的细胞液浓度。
④鉴别不同种类的溶液。
三、被动运输
1.物质以扩散方式进出细胞，不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，这种物质跨膜运输方式称为被动运输。被动运输又分为自由扩散和协助扩散两类。
2.自由扩散和协助扩散比较

自由扩散
协助扩散
物质运输方向
顺浓度梯度
顺浓度梯度
是否消耗能量
不消耗
不消耗
转运蛋白的种类
无
载体蛋白和通道蛋白
影响运输速率的因素
膜内外物质浓度梯度
膜内外物质浓度梯度和膜上转运蛋白的数量
举例
氧气、二氧化碳、水，甘油、乙醇、苯等脂溶性小分子
离子和一些小分子有机物如葡萄糖、氨基酸等
【易错提醒】
①哺乳动物成熟的红细胞吸收葡萄糖时需要转运蛋白协助，可以逆浓度梯度进行（ × ）
提示：哺乳动物成熟的红细胞吸收葡萄糖为协助扩散，顺浓度梯度。
②甘油是极性分子，所以不能以自由扩散的方式通过细胞膜（ × ）
提示：甘油是脂溶性的小分子，进入细胞的方式是自由扩散。
③自由扩散和协助扩散都不需要转运蛋白和能量（ × ）
提示：协助扩散需要转运蛋白。
④协助扩散的速率与膜两侧的浓度差成正比（ × ）
提示：协助扩散的速率还受转运蛋白质数量的限制。

【考点剖析】
考点一：渗透作用和渗透装置
例1．下图为研究渗透作用的实验装置，漏斗内溶液(S1)和漏斗外溶液(S2)为两种不同浓度的蔗糖溶液，水分子可以透过半透膜，而蔗糖分子则不能。当渗透达到平衡时，液面差为m。下列有关叙述正确的是(　　)

A.渗透平衡时S1溶液的浓度等于S2溶液的浓度
B.若向漏斗中加入蔗糖分子，则平衡时m变小
C.当漏斗内外的高度差达到平衡时，没有水分子进出半透膜
D.若吸出漏斗中高出烧杯液面的溶液，再次平衡时m将变小
【答案】D
【解析】渗透平衡时S1液面比S2液面高，S1溶液的浓度大于S2溶液的浓度，A错误；向漏斗中加入蔗糖分子，漏斗中蔗糖溶液浓度增大，通过渗透作用进入漏斗中的水分子增加，m增大，B错误；漏斗内外的高度差达到平衡，说明进出半透膜的水分子达到动态平衡，C错误；吸出漏斗中高出烧杯液面的溶液，由于存在浓度差，水分子还会进入漏斗，水分将漏斗中的溶液稀释，渗透压下降，再次平衡时m将变小，D正确。
渗透装置变式分析：
（1）半透膜只允许水分子通过
①当半透膜两侧溶液的物质的量的浓度相等时，达到渗透平衡。如
两侧液面高度不变
②当半透膜两侧溶液的物质的量的浓度不相等时，水分从水浓度高的一侧向浓度低的一侧渗透，直到达到平衡。如图

10%葡萄糖溶液的物质的量浓度大，因此水分子由10%蔗糖溶液→10%葡萄糖溶液较多，右侧液面升高。
考点二：探究植物细胞的吸水和失水
例2．在“探究植物细胞的吸水和失水”实验中，对紫色洋葱鳞片叶外表皮临时装片进行了三次观察和两次处理，下列叙述正确的是(　　)
A．第一次观察为低倍镜观察，后两次为高倍镜观察
B．第一次处理滴加的液体为清水，第二次滴加的液体为0.3 g/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结构有细胞壁、细胞核和细胞液
【答案】 D
【解析】　三次观察均为低倍镜观察，A错误；第一次处理滴加的液体为0.3 g/mL的蔗糖溶液，第二次滴加的液体为清水，B错误；若将紫色洋葱鳞片叶的外表皮换成内表皮，因内表皮细胞也是成熟的植物细胞，所以也会发生质壁分离，C错误；原生质层是指细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质，据此可推知紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞中不属于原生质层的结构有细胞壁、细胞核和细胞液，D正确。
【拓展提升】
1.操作步骤分析：
①选择紫色洋葱鳞片叶外表皮做实验材料的原因是紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞有大型紫色液泡，便于观察中央液泡的大小变化和原生质层的位置变化。
②本实验遵循对照原则，所进行的对照是自身对照。第一次对照是新制洋葱鳞片叶上皮细胞和浸润在质量浓度0.3g/mL蔗糖溶液中洋葱鳞片叶上皮细胞的对照；第二次对照是浸润在质量浓度0.3g/mL蔗糖溶液中洋葱鳞片叶上皮细胞和浸润在清水中洋葱鳞片叶上皮细胞的对照；两次对照的自变量都是浸润洋葱鳞片叶上皮细胞溶液浓度。
③此实验选择的换浸润洋葱表皮细胞液体环境的方法是引流法。
④此实验没有使用高倍镜观察，是教材中唯一一个只在低倍镜下观察的实验。
2.质壁分离后自动复原和不能自动复原的问题
①如果溶液的溶质不能进入细胞，在高浓度溶液中成熟植物只会发生质壁分离现象，不能发生自动复原现象。只有把分离的细胞转移到清水或低浓度溶液才能复原，如果因细胞失水过度而死亡，即使把分离的细胞转移到清水或低浓度溶液也不能复原。
②如果溶液的溶质能进入细胞，在一定浓度的溶液(如KNO3、甘油、尿素、乙二醇等)中可发生质壁分离，并能自动复原，原因是K＋、NO、尿素、乙二醇等可转运到细胞内，使细胞液浓度升高，导致细胞进行渗透吸水而发生自动复原。如：将成熟植物的细胞依次浸于蒸馏水、物质的量浓度为0.3 mol/L的蔗糖溶液和0.5 mol/L的尿素溶液中，原生质体(即植物细胞中细胞壁以内部分)的体积随时间变化如图。

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。
B曲线表示细胞在0.5 mol/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；细胞在KNO3、甘油、乙二醇等溶液中也可发生质壁分离后自动复原现象。
C曲线表示细胞在0.3 mol/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。
考点三：被动运输
例3．如图甲、乙分别表示由载体蛋白和通道蛋白介导的两种物质运输方式，其中通道介导的运输速率比载体介导的快一千倍。下列叙述错误的是（ ）

A．细胞膜上的大多数蛋白质具有一定的流动性
B．这两种蛋白对运输的物质可能均具有专一性
C．通道介导的运输速率较快可能是因为其消耗的能量较多
D．载体介导的运输速率会受到载体蛋白数量的限制
【答案】C
【解析】根据细胞膜的流动镶嵌结构模型可知，细胞膜上的大多数蛋白质具有一定的流动性，载体蛋白和通道蛋白也不例外，A正确；载体蛋白和通道蛋白均具有专一性，B正确；通道介导的运输速率较快与其结构特点有关，但通道蛋白转运物质都是顺浓度梯度进行的，不消耗能量，C错误；载体介导和通道蛋白转运的物质运输速率都受到载体蛋白数量的限制，D正确。
归纳提升
1. 被动运输的类型
方式
自由扩散（也叫简单扩散）
协助扩散（也叫易化扩散）
图示

特点
物质通过简单的扩散作用进出细胞
借助膜上的转运蛋白（分为载体蛋白和通道蛋白）进出细胞的扩散
实例
O2、CO2、甘油、乙醇、苯等
葡萄糖进入红细胞、水分子借助水通道蛋白进出细胞
2. 被动运输的影响因素
（1）被动运输的速率直接受膜内外物质浓度梯度大小的影响。
（2）协助扩散的速率还与转运蛋白的数量有关。

【过关检测】
一、单选题
1．（2021·重庆·高考真题）在相同条件下，分别用不同浓度的蔗糖溶液处理洋葱鳞片叶表皮细胞，观察其质壁分离，再用清水处理后观察其质壁分离复原，实验结果见图。下列叙述错误的是（    ）

A．T1组经蔗糖溶液处理后，有52%的细胞原生质层的收缩程度大于细胞壁
B．各组蔗糖溶液中，水分子不能从蔗糖溶液进入细胞液
C．T1和T2组经清水处理后，发生质壁分离的细胞均复原
D．T3和T4组若持续用清水处理，质壁分离的细胞比例可能下降
1.【答案】B
【解析】由柱形图可知，T1组经蔗糖溶液处理后，有52%的细胞发生质壁分离，即有52%的细胞原生质层的收缩程度大于细胞壁，A正确；各组蔗糖溶液中，水分子可以从蔗糖溶液进入细胞液，只是少于水分子从细胞液进入蔗糖溶液，B错误；T1和T2组部分细胞能发生质壁分离，说明质壁分离的细胞是活细胞，若经清水处理后发生质壁分离的细胞均复原，C正确；T3和T4组若持续用清水处理，质壁分离复原的细胞逐渐增多，使质壁分离的细胞比例可能下降，D正确。
2．（2022·湖北·统考高考真题）哺乳动物成熟红细胞的细胞膜含有丰富的水通道蛋白，硝酸银（AgNO3）可使水通道蛋白失去活性。下列叙述错误的是（　　）
A．经AgNO3处理的红细胞在低渗蔗糖溶液中会膨胀
B．经AgNO3处理的红细胞在高渗蔗糖溶液中不会变小
C．未经AgNO3处理的红细胞在低渗蔗糖溶液中会迅速膨胀
D．未经AgNO3处理的红细胞在高渗蔗糖溶液中会迅速变小
2.【答案】B
【解析】经AgNO3处理的红细胞，水通道蛋白失去活性，但水可以