第1節被動運輸學習目標素養定位1.通過“探究植物細胞的吸水和失水”實驗，說明水分1.探究植物子進出植物細胞的原理,闡釋原生質層的選擇透過性細胞的吸水與質壁分離及其復原的關系。（科學思維、科學探究）和失水。2.通過水分子進出細胞方式的探究學習，初步建立被2.闡明被動動運輸的概念,能比較自由擴散和協助擴散的異同點。運輸的原理（科學思維）和特點。3.通過對被動運輸的具體實例的討論,分析細胞膜的3,闡明細胞成分、結構與物質跨膜運輸功能之間的關系，嘗試運用膜的選擇透物質跨膜運輸的知識解決有關實際問題。（科學思維、過性社會責任）一、水進出細胞的原理.滲透作用⑴概念水分子（或其他溶劑分子）通過一半透膜的擴散。⑵滲透作用發生的條件①具有半透膜。②膜兩側具有濃度差。.水進出動物細胞（1）動物細胞的細胞膜相當于一層半透膜。⑵條件及現象3.以紫色洋蔥鱗片葉外表皮為材料觀察植物細胞質壁分離現象，下列敘述錯誤的是（D）A.在發生質壁分離的細胞中能觀察到紫色中央液泡逐漸縮小B.滴加質量濃度為0.3g/mL的蔗糖溶液比滴加質量濃度為0.2g/mL的蔗糖溶液引起細胞質壁分離所需時間短C.發生質壁分離的細胞放入清水中又復原，說明細胞保持活性D.用高濃度的NaCl溶液代替蔗糖溶液不能引起細胞質壁分離解析:細胞在發生質壁分離時，由于細胞失水,原生質層收縮,故能觀察到紫色中央液泡逐漸縮小,顏色加深;外界溶液濃度越大,細胞失水速率越快,引起質壁分離所需時間越短,故滴加質量濃度為0.3g/mL的蔗糖溶液比滴加質量濃度為0.2g/mL的蔗糖溶液引起細胞質壁分離所需時間短;發生質壁分離的細胞放入清水后復原,說明細胞能通過吸水，使原生質層逐漸增大恢復,該過程能說明細胞保持活性;用一定濃度的NaCl溶液代替蔗糖溶液，若NaCl溶液濃度大于細胞液濃度,同樣可以引起細胞質壁分離。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表皮細胞正處于如圖所示狀態。a、b表示其所在部位的溶液濃度，由此可推測（D）a>b,細胞滲透吸水a=b,滲透系統保持動態平衡a<b,細胞滲透失水D.上述三種情況都有可能解析:若此時a細胞液濃度）b外界溶液濃度，則細胞吸收的水分子比失去的水分子多，從而表現為細胞滲透吸水;若此時a細胞液濃度二b外界溶液濃度,則細胞吸收的水分子與失去的水分子相當,滲透系統處于動態平衡狀態;若此時a細胞液濃度＜b外界溶液濃度，則細胞吸收的水分子比失去的水分子少，從而表現為細胞滲透失水，因此上述三種情況都有可能。探究三自由擴散和協助擴散.閱讀教材P66第1段及圖4-4,思考下列問題。⑴氧氣和二氧化碳等氣體分子為什么能以自由擴散的方式進出細胞？提示:氧氣和二氧化碳等氣體分子的相對分子質量較小，很容易穿過細胞膜的磷脂雙分子層。⑵甘油、乙醇、苯等脂溶性小分子有機物為什么能以自由擴散的方式進出細胞？提示:甘油、乙醇、苯等脂溶性小分子有機物容易與細胞膜的磷脂分子結合,通過磷脂分子間隙進出細胞。.閱讀下面的資料,分析并回答相關問題。人工膜（特定條件下人工合成的磷脂雙分子層,如圖）常被用于膜通透性的研究。科學家用人工膜實驗發現:I不能透過,如果在人工膜上加少量的繳氨霉素（一種短肽），?便可通過膜，由高濃度向低濃度擴散。⑶該實驗中t通過人工膜的運輸方向是什么？綴氨霉素分子在〈的跨膜運輸中起什么作用？提示：由高濃度向低濃度運輸;綴氨霉素起轉運K’的作用。（4）你能比較氧氣等氣體分子和K'通過細胞膜的相同點和不同點嗎？提示:相同點為兩者都是由高濃度向低濃度的擴散，不消耗細胞內化學反應所釋放的能量;不同點為后者需要繳氨霉素的協助，前者不需要。.閱讀教材P66第2段至P67,結合上述資料，回答下列問題。⑸分析載體蛋白和通道蛋白分別是如何轉運分子或離子的?這兩種轉運蛋白在轉運分子或離子時是否都有特異性?水分子進出細胞的方式是什么？提示:載體蛋白與特定（與自身結合部位相適應）的分子或離子結合，通過自身構象的改變完成轉運;通道蛋白容許特定（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,不需要與分子或離子結合。這兩種轉運蛋白均具有特異性。水分子進出細胞的方式是自由擴散和協助擴散。自由擴散和協助擴散的運輸速率與細胞內外物質濃度差的大小及能量的關系曲線（1）自由擴散:物質運輸速率主要取決于膜內外物質濃度梯度的大小。（如圖A）⑵協助擴散:物質運輸速率除了與膜內外物質濃度梯度的大小有關外,還與膜上轉運蛋白的數量有關。當轉運蛋白達到飽和時,細胞外物質濃度再增加,物質運輸速率也不再增加。（如圖B）(3)被動運輸不消耗能量，所以物質運輸速率和細胞能量供應無關。(如圖C)5.研究發現，水分子進入植物細胞的兩種方式如圖所示。下列敘述錯誤的是(B)A.根毛細胞吸水能力與其細胞液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:根毛細胞吸水能力與其細胞液中水的相對含量有關,如果細胞液中水的相對含量少，則根毛細胞吸水能力強;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;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;水分子通過水通道蛋白的跨膜運輸方式為協助擴散。6.圖中甲、乙分別表示載體介導和通道介導的兩種跨膜運輸方式，其中通道介導的擴散速度比載體介導快1000倍。下列敘述正確的是(A)A.甲、乙兩種方式均屬于被動運輸B.載體蛋白具有專一性,通道蛋白則沒有C.載體蛋白和通道蛋白在細胞膜上是靜止不動的D.載體蛋白在轉運物質時自身構象不會發生改變解析：甲、乙兩種方式都是將溶質分子從高濃度一側運輸到低濃度一側，需要轉運蛋白的協,助，均屬于被動運輸中的協助擴散;載體蛋白和通道蛋白均具有一定的專一性，只能運輸相應的物質；載體蛋白和通道蛋白在細胞膜上不是靜止不動的;載體蛋白在轉運離子或分子時，會與離子或分子結合，自身構象會發生改變。［情境］“九曲黃河萬里沙,浪淘風簸自天涯。”千百年來,萬里黃河在山東入海，填海造地在魯北地區形成了廣闊的平原，但同時也由于距離海洋較近,形成的近海土地鹽堿化嚴重。山東省一些臨海地區曾有大面積的鹽堿地。鹽堿地不適合絕大多數植物生存,其初步治理主要采取灌溉低鹽水，使水溶性鹽堿物質沉降等措施。探究：（1）鹽堿地不適合大多數植物生存的原因是什么？提示:鹽堿地中的土壤溶液濃度高于植物根系細胞液的濃度,植物根細胞難以從土壤溶液中吸收足夠的水分,甚至部分細胞會因失水而代謝緩慢甚至死亡。⑵如果土壤溶液中某種離子的濃度大于細胞液,試判斷該離子進入細胞的方式。細胞失水過程中水分子的跨膜運輸方式是什么？提示:離子由高濃度溶液經細胞膜進入細胞屬于協助擴散。細胞失水過程中水分子的跨膜運輸可能是自由擴散,也可能是協助擴散。課堂小結隨堂檢測.葡萄糖被人的紅細胞吸收時,是從高濃度到低濃度且要依靠細胞膜上的一種成分攜帶,但不消耗能量，該物質跨膜運輸的方式是（D）A.滲透作用B.自由擴散C.主動運輸D.協助擴散解析:通過題干可知,葡萄糖被人的紅細胞吸收時，是從高濃度到低濃度,需要轉運蛋白，不需要能量,該物質跨膜運輸方式是協助擴散。.下列有關物質跨膜運輸的說法，錯誤的是(B)A.紅細胞去除膜蛋白后水的運輸速率會降低B.--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:水進入紅細胞主要是通過通道蛋白以協助擴散的方式進入的，故去除膜蛋白后水的運輸速率會降低;一種物質可以有多種跨膜運輸方式，比如水分子的跨膜運輸可以是自由擴散,也可以是借助水通道蛋白進行的協助擴散;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;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,且被轉運物質不需要與通道蛋白結合。3.圖甲是人的紅細胞處在不同濃度的NaCl溶液中，紅細胞的體積(V)與初始體積(V。)之比的變化曲線；圖乙是某植物細胞在一定濃度的KNO3溶液中細胞失水量的變化情況。下列有關敘述不正確的是(D)A.圖甲中150mmol?L-1NaCl溶液不影響人紅細胞的功能B.圖甲中顯示可用濃度小于100mmol?L的NaCl溶液處理人紅細胞制備純凈細胞膜C.圖乙中0A段,細胞的吸水能力逐漸增強D.圖乙中細胞失水量變化過程中只有水分子滲出和進入細胞解析：圖甲中，150mmoi-L-1NaCl溶液中紅細胞體積與初始體積之比等于1,說明此時NaCl溶液與細胞內液的滲透壓相等,不影響紅細胞功能;圖甲中紅細胞在濃度小于100mmol?L的NaCl溶液中會吸水漲破，因此用小于該濃度的NaCl溶液處理人紅細胞可制備純凈細胞膜；圖乙中0A段細胞的失水量逐漸增大,則細胞液濃度會逐漸增大，因此細胞的吸水能力逐漸增強；圖乙中細胞失水量變化過程中，既有水分子滲出也有水分子、鉀離子和硝酸根離子進入細胞。4.細胞與環境進行物質交換,依賴于細胞的結構與功能。⑴將紫色洋蔥鱗片葉外表皮細胞浸潤在質量濃度為0.3g/mL的蔗糖溶液中，根據生理測定得知,細胞膜與細胞壁之間充盈的液體滲透壓和外界溶液的滲透壓大致相等，由此可說明。⑵氣孔是植物葉表皮組織上的小孔，由兩個保衛細胞圍繞而成,是氣體出入葉片的門戶。取植物葉表皮組織,浸潤在清水中,觀察到氣孔開放程度提高,保衛細胞體積也明顯增大,推測原因是。(3)日常生活中，果脯在糖漿腌制中慢慢變甜,原因是。解析：(1)將紫色洋蔥鱗片葉外表皮細胞浸潤在質量濃度為0.3g/mL的蔗糖溶液中，根據生理測定得知,細胞膜與細胞壁之間充盈的液體滲透壓和外界溶液的滲透壓大致相等，由此可說明細胞發生了質壁分離現象,外界溶液進入細胞壁和細胞膜之間，同時也能說明細胞壁是全透性的,水和蔗糖分子可自由通過。(2)氣孔是植物葉表皮組織上的小孔，由兩個保衛細胞圍繞而成,是氣體出入葉片的門戶。取植物葉表皮組織,浸潤在清水中,觀察到氣孔開放程度提高,原因是保衛細胞在清水中通過滲透作用吸水，體積變大，氣孔張開的程度加大。⑶日常生活中，果脯在糖漿腌制中慢慢變甜,是由于細胞在高濃度糖溶液中脫水死亡,生物膜失去選擇透過性,糖分子進入細胞。答案：(1)細胞壁是全透性的，水和蔗糖分子可自由通過⑵保衛細胞滲透吸水，細胞體積變大(膨脹變形)，氣孔開放程度提高(3)細胞在高濃度糖溶液中脫水死亡,生物膜失去選擇透過性,糖分子進入細胞①外界溶液的濃度〈細胞質的濃度,細胞吸水膨脹。②外界溶液的濃度＞細胞質的濃度,細胞失水皺縮。③外界溶液的濃度=細胞質的濃度,細胞形態不變。3.水進出植物細胞⑴成熟植物細胞的結構⑵探究植物細胞的吸水和失水①實驗材料的選擇a.選擇的材料必須是活細胞,因為活細胞的原生質層具有選擇透過性,是出現質壁分離及其復原現象的必要條件。b.要用含有大液泡的植物細胞。c.細胞液應有顏色,紫色的洋蔥鱗片葉外表皮細胞的細胞液為紫色，易于觀察。②實驗步驟及現象③實驗結論a,成熟的植物細胞的原生質層相當于一層半透膜,細胞液具有一定的濃度,能夠通過滲透作用失水和吸水。b.當外界溶液濃度大于細胞液濃度時，由于原生質層比細胞壁的幽|性大,會發生質壁分宣現象。c.當外界溶液濃度小土細胞液濃度時,質壁分離的細胞發生質壁分離復原現象。二、自由擴散和協助擴散.被動運輸概念

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,這種物質跨膜運輸方式稱為被動運輸,包括自由擴散和協助擴散。.自由擴散和協助擴散（1）被動運輸的類型物質進出細胞的方式自由擴散（也叫簡單擴散）協助擴散（也叫易化擴散）概念物質通過簡單的擴散作里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條件不需要轉運蛋白,不消耗能量需要轉運蛋白,不消耗能量運輸方向高濃度一側f低濃度一側舉例。2、C02>甘油、乙醇、苯離子、葡萄糖、氨基酸等的順濃度跨膜運輸⑵轉運蛋白①概念:鑲嵌在膜上的一些特殊的蛋白質，能夠協助物質順避度梯度跨膜運輸,這些蛋白質稱為轉運蛋白。②分類判斷正誤分類載體蛋白通道蛋白特只容許與自身結合部位相只容許與自身通道的直徑和形狀相I1!八、、適應的分子或離子通過；適配、大小和電荷相適宜的分子或離載體蛋白轉運物質時，自身構象會發生改變子通過;分子或離子通過通道蛋白時，丕霞要與通道蛋白結合舉例協助葡萄糖進入紅細胞的載體蛋白水通道蛋白、鉀禺子通道蛋白、鈣離子通道蛋白、鈉離子通道蛋白(1)在滲透作用中，當半透膜兩側溶液濃度相等時，水分子不再通過半透膜。(X)提示:在滲透作用中，當半透膜兩側溶液濃度相等時水分子通過半透膜的速率相等。⑵水分子的滲透方向是從水的相對含量高的一側向相對含量低的一側滲透。(V)⑶滲透實驗中，達到滲透平衡時,半透膜兩側溶液濃度相等。(X)提示:滲透實驗中，達到滲透平衡時.，水分子通過半透膜的速率相等，半透膜兩側溶液濃度不一定相等。⑷將動物細胞放入一定濃度的外界溶液中，不能發生滲透作用。(X)提示:將動物細胞放入一定濃度的外界溶液中，如果外界溶液的濃度與細胞質的濃度存在濃度差,也能發生滲透作用。(5)植物細胞的原生質層包括細胞膜、細胞質和細胞核。(X)提示:植物細胞的原生質層包括細胞膜、液泡膜以及兩層膜之間的細胞質。（6）甘油、乙醇等小分子有機物以自由擴散的方式進出細胞。（V）⑺自由擴散和協助擴散都是順濃度梯度進行的跨膜運輸,都不消耗能量。（V）（8）載體蛋白和通道蛋白在轉運分子或離子時，其作用機制是一樣的。（X）提示:載體蛋白轉運分子或離子時要與分子或離子結合，發生構象變化,而通道蛋白在轉運分子或離子時,不需要與轉運的分子或離子結合。探究一水進出細胞的原理.將一枚生雞蛋的鈍端輕輕敲碎部分蛋殼,用鑲子將蛋殼敲碎部位的殼膜撕下,將蛋清和蛋黃倒出。用清水仔細清洗蛋殼內外（注意不要損傷殼膜）。然后把蛋殼的尖端約0.5?1.0cm浸泡在食醋（或稀鹽酸）溶液中1?2ho待浸泡部位的蛋殼酥軟,用銀子輕輕取下蛋殼（注意不要損傷殼膜）。用吸水紙將蛋殼內外的水吸干后，向上述蛋殼內注入質量分數為30%的蔗糖溶液,觀察尖端是否有液體滴此用舌尖舔舐露出殼膜的蛋殼外表面,檢測是否有甜味。（1）如果蛋殼膜外表面滴出的液體沒有甜味,說明什么？提示:蛋殼膜是一種半透膜，水分子可以通過,蔗糖分子不能通過。⑵如果將蛋殼膜扎上小洞,滲出的液體是否有甜味？提示:有。因為小洞相比蔗糖分子太大,蔗糖分子可以通過。⑶如果將上述裝滿蔗糖溶液的蛋殼約1/2浸入裝有清水的燒杯中，可以觀察到什么現象?為什么？提示:蛋殼內的液體增多，液面上升甚至溢出。因為蛋殼膜是一種半透膜,燒杯內的水分子可以通過蛋殼膜進入蛋殼內，但是蔗糖分子不能通過蛋殼膜,兩側存在濃度差,會發生滲透作用，水分子從低濃度一側向高濃度一側滲透。.病理性細胞水腫，又稱“水樣變性”,是細胞可逆性損傷的一種形式,常是細胞損傷中最早出現的改變。其機制為線粒體受損,最終導致細胞內鈉離子和水過多積聚,細胞內液增多。(4)細胞水腫說明細胞內外的液體濃度不同，腫脹程度與何種因素有關？提示:腫脹程度取決于細胞膜內外溶液的濃度差大小,濃度差越大,水腫程度越高。(5)細胞水腫的發生與滲透裝置有哪些原理上的異同點？提示:細胞的吸水腫脹與滲透裝置都符合滲透作用的原理，都存在半透膜和濃度差。細胞水腫現象中水分子通過的半透膜為細胞膜,有生物活性；滲透裝置中的半透膜沒有生物活性。(6)臨床上輸液為什么要用生理鹽水？提示:生理鹽水與血漿是等滲溶液,可以維持細胞正常形態。關于水進出細胞的兩點易錯(1)無論細胞吸水還是失水，水分子通過半透膜的擴散都是雙向進行的。(2)滲透平衡只意味著半透膜兩側的水分子移動達到平衡狀態，既不可看作沒有水分子移動，也不可看作膜兩側溶液濃度絕對相等。1.圖甲是滲透裝置示意圖，乙、丙兩曲線圖的橫坐標代表時間，下列敘述中不正確的是（D）A.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B.玻璃管內的液面高度變化可用曲線丙表示C.半透膜內外濃度差的變化可用曲線乙表示D.半透膜內溶液A的濃度變化可用曲線丙表示解析：由題圖可知，圖甲中漏斗內A是濃度為30%的蔗糖溶液,大于B蒸鐳水的濃度，水分子從總體上表現為由圖上B處運輸到A處直至平衡。水分子運輸的速度與A、B濃度差呈正相關,隨著水分子不斷通過半透膜進入漏斗，漏斗內蔗糖溶液的濃度與漏斗外溶液的濃度差減小,水分子由半透膜外進入半透膜內的速率隨時間的變化曲線可用曲線乙表示;根據以上分析可知,水分子通過半透膜進入漏斗，則玻璃管內的液面越來越高直至平衡，其液面高度隨時間變化的曲線可以用他線丙表示;根據題意分析可知，隨水分子進入漏斗,半透膜內溶液A的濃度越來越低,所以半透膜內外濃度差越來越小,故半透膜內外濃度差隨時間變化的曲線可用曲線乙表示；圖甲中漏斗內蔗糖溶液濃度大于蒸儲水,所以水分子通過半透膜進入漏斗，則半透膜內溶液A的濃度越來越低,直至平衡,可用曲線乙表示。2.在中部裝有半透膜（允許葡萄糖通過，不允許蔗糖通過）的U形管（如圖）中進行的如下實驗，結果不正確的是（D）A.若a側為細胞色素（一種紅色蛋白質），b側為清水,開始時兩邊液面高度相同，一段時間后,a側液面高B.若a側為質量濃度為5%的蔗糖溶液,b側為質量濃度為10%的蔗糖溶液,開始兩邊液面高度相同，一段時間后,b側液面高C.若a側為質量濃度為10%的葡萄糖溶液,b側為質量濃度為10%的蔗糖溶液,開始兩邊液面高度相同,較長時間后,b側液面高D.若a側為質量濃度為5%的葡萄糖溶液,b側為質量濃度為10%的葡萄糖溶液,開始兩邊液面高度相同,較長時間后,b側液面高解析:A項中水分子可以通過半透膜，但是細胞色素不能,