第4章細胞的物質輸入和輸出①說出細胞吸水和失水的條件。②進行關于植物細胞吸水和失水的實驗設計和操作。③分析植物細胞質壁分離與復原現象說明什么。④比較自由擴散和協助擴散的異同。⑤簡述主動運輸的特點和對細胞生活的意義。⑥比較主動運輸與被動運輸的區別。⑦簡述胞吞、胞吐的特點和意義。⑧舉例說明細胞膜是選擇透過性膜，認識物質跨膜運輸方式與細胞結構的關系。⑨進行圖表和數據的解讀。3個重點：①植物細胞質壁分離和復原；②被動運輸的特點；③主動運輸的特點和意義。3個難點：①滲透作用；②觀察植物細胞的質壁分離和復原；③區分被動運輸和主動運輸。3個考點：①滲透作用；②觀察植物細胞的質壁分離和復原；③物質出入細胞的方式。第1節被動運輸課標要點學法指導1．闡明質膜具有選擇透過性2．舉例說明有些物質順濃度梯度進出細胞，不需要額外提供能量1．生命觀念：細胞膜的結構與運輸物質的功能相適應2．科學思維：結合滲透裝置分析滲透原理，結合物質運輸實例歸納物質運輸特點3．科學探究：根據植物細胞的質壁分離與復原實驗過程，分析實驗原理、交流實驗結果4．社會責任：依據滲透作用原理，指導農業生產和選擇低鹽飲食的健康生活方式知識導圖課前·

新知導學1．滲透作用的概念水分子(或其他溶劑分子)通過________的擴散，稱為滲透作用。2．滲透作用具備的兩個條件(1)具有③________。(2)膜兩側①②具有________。水進出細胞的原理——滲透作用半透膜半透膜濃度差3．滲透原理分析(1)長頸漏斗中的水分子________進入燒杯。(2)漏斗管內的液面升高的原因是_____________________________________________________。(3)用一層紗布代替玻璃紙，漏斗管內的液面不會升高，原因是缺少________。能水分子從水的相對含量高的一側半透膜向相對含量低的一側滲透滲透裝置中，當漏斗內液面不再上升時，半透膜兩側的溶液濃度相同嗎？____________________________________________。微思考提示：不同。滲透作用停止時即漏斗內液面不再上升時，水分子通過半透膜的雙向擴散速率相等，但漏斗內溶液濃度仍高于燒杯中溶液濃度。這是漏斗內液面升高產生的作用力增大了燒杯中水分子向漏斗擴散阻力的緣故下圖為滲透裝置示意圖，一段時間后出現的現象不包括

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)A．漏斗內的液面升高B．有些水分子由蔗糖溶液通過半透膜進入清水C．有些水分子由清水通過半透膜進入蔗糖溶液D．半透膜兩側的溶液濃度相等【答案】D【解析】蔗糖溶液的濃度大于清水，通過滲透作用由清水進入蔗糖溶液的水分子數較多，從而導致液面升高。由于蔗糖分子不能通過半透膜，所以清水的濃度始終低于蔗糖溶液。1．動物細胞的吸水和失水(以哺乳動物成熟的紅細胞為例)(1)動物細胞的細胞膜相當于________。(2)條件及現象：水進出細胞的原理半透膜＜＞＝2．植物細胞的吸水和失水(1)成熟植物細胞的結構：【答案】(1)細胞壁①全透性②小液泡膜原生質層③選擇透過性半透膜④大細胞液(2)原理和現象：①外界溶液濃度______細胞液濃度時，發生__________現象。②外界溶液濃度______細胞液濃度時，發生______________現象。大于質壁分離小于質壁分離復原當連續吃咸菜時，你會覺得口腔黏膜有干澀的感覺。其原因是

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)A．口腔黏膜細胞質濃度大于外界溶液濃度，細胞失水B．口腔黏膜細胞質濃度小于外界溶液濃度，細胞失水C．口腔黏膜細胞質濃度大于外界溶液濃度，細胞吸水D．口腔黏膜細胞質濃度小于外界溶液濃度，細胞吸水【答案】B【解析】連續吃咸菜，口腔黏膜細胞質的濃度小于外界溶液的濃度，導致細胞失水，使口腔黏膜出現干澀感。1．被動運輸(1)概念：物質以__________進出細胞，________消耗細胞內__________所釋放的能量，這種物質____________方式稱為被動運輸。(2)類型：____________和____________。被動運輸(自由擴散和協助擴散)擴散方式不需要化學反應跨膜運輸自由擴散協助擴散2．自由擴散和協助擴散(1)自由擴散：①自由擴散用圖中的______表示，是指物質通過簡單的________作用進出細胞的方式，也叫簡單擴散。A擴散②方向：從______濃度一側到______濃度一側(即順濃度梯度)。③條件：不需要__________，也不需要消耗細胞內化學反應所釋放的________。④舉例：氣體，如________、CO2等；脂溶性小分子有機物，如__________、__________、苯等。(2)協助擴散：①協助擴散用圖中的______表示，也叫__________，是指借助膜上的__________進出細胞的物質擴散方式。②方向：從______濃度一側到______濃度一側。高低轉運蛋白能量O2甘油乙醇B易化擴散轉運蛋白高低③條件：需要__________的協助，不需要消耗細胞內化學反應所釋放的能量。④舉例：________和一些小分子有機物(如________、________等)。3．轉運蛋白(1)分類：__________和__________。(2)特點：具有________。①載體蛋白：只容許與自身__________相適應的分子或離子通過，且每次轉運時都會發生__________的改變。轉運蛋白離子葡萄糖氨基酸載體蛋白通道蛋白特異性結合部位自身構象②通道蛋白：只容許與自身______________和________相適配，________和________相適宜的分子或離子通過。分子或離子通過通道蛋白時，________與___________結合。(3)實例：①水分子的運輸更多的是借助細胞膜上的____________以協助擴散方式進出細胞。還可以以__________方式進出細胞。②細胞膜上還存在一些無機鹽離子的通道蛋白(如Na＋通道、K＋通道)。通道的直徑形狀大小電荷不需要通道蛋白水通道蛋白自由擴散下列物質中，通過自由擴散方式進入小腸絨毛上皮細胞的是

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)A．氨基酸 B．膽固醇C．Na＋ D．葡萄糖【答案】B【解析】膽固醇屬于脂溶性物質，進出細胞的方式是自由擴散，B正確。1．實驗原理成熟的植物細胞的_________相當于一層半透膜，________具有一定的濃度，能夠滲透失水和吸水。2．實驗步驟及現象植物細胞的質壁分離和復原實驗原生質層細胞液【答案】紫色蔗糖溶液逐漸變小加深逐漸變大變淺細胞壁植物細胞的質壁分離過程中，與細胞壁分離的是 (

)A．細胞核 B．原生質層C．細胞質 D．液泡膜【答案】B【解析】植物細胞的質壁分離現象指的是原生質層與細胞壁的分離。課堂·

重難探究[知識歸納]1．滲透作用現象及分析(1)滲透裝置圖：滲透作用(2)蔗糖溶液液面上升的原因：(3)當液面上升到一定程度時，液面不再上升的原因：漏斗中的液面高于水槽中的液面，液面差為ΔH，由于水槽中與漏斗中的液體具有濃度差，即具有滲透壓差，所以水分子有進入漏斗的趨勢；但是ΔH產生的壓強與滲透壓的平衡使半透膜兩側水分子的交換速率相同時，液面不再升高。2．成熟植物細胞符合滲透系統[對點精練]1．下圖為某滲透裝置在兩個不同時間的狀態。圖甲是發生滲透作用時的初始狀態，圖乙是較長時間之后達到動態平衡的狀態。下列有關敘述錯誤的是

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)A．圖中③為半透膜，水分子能自由通過B．圖甲中溶液②的濃度大于溶液①的濃度C．圖乙中溶液①的濃度與溶液②的濃度相等D．圖甲中溶液①和溶液②的濃度差越大，圖乙中的水柱越高【答案】C【解析】圖中③代表半透膜，水分子能自由通過，而大分子不能通過，A正確；圖甲和圖乙比較，圖乙中漏斗內液面上升，說明漏斗內溶液②的濃度大于燒杯中溶液①的濃度，B正確；由于漏斗內液柱壓力的作用，當液面不再上升時，溶液②的濃度依然大于溶液①的濃度，C錯誤；圖甲中溶液①和②的濃度差越大，則圖乙中的水柱越高，D正確。2．(2023·重慶九龍坡期末)如圖為常見的兩套滲透裝置圖(圖中S1為0.3mol/L的蔗糖溶液、S2為蒸餾水、S3為0.3mol/L葡萄糖溶液；已知水和單糖能通過半透膜，但蔗糖不能通過半透膜)，兩裝置半透膜面積相同，初始時液面高度一致，一段時間后向甲裝置的長頸漏斗中加入蔗糖酶(不考慮酶對于滲透壓的影響)。有關敘述錯誤的是(

)A．實驗開始時，裝置甲中漏斗液面會上升B．漏斗中加酶后液面會上升，然后開始下降C．裝置乙的現象是S3溶液液面先上升后下降，最終S3和S2溶液液面持平D．若不加入酶，裝置甲、乙達到滲透平衡時，二者溶液濃度關系分別是S1＝S2、S2＝S3【答案】D【解析】裝置甲中S1為0.3mol/L的蔗糖溶液、S2為蒸餾水，所以實驗開始時，漏斗內液面會上升，A正確；裝置甲因滲透作用，水分子進入漏斗使液面上升，加酶后，漏斗中溶液濃度繼續增大，液面會繼續上升，但是由于蔗糖被蔗糖酶催化分解為葡萄糖和果糖，由于葡萄糖能透過半透膜，所以漏斗內溶液濃度減小，而燒杯中溶液濃度增大，故漏斗中液面會先上升后下降，B正確；圖乙中S2為蒸餾水、S3為0.3mol/L葡萄糖溶液，而葡萄糖能通過半透膜，所以S3溶液液面先上升，后下降，最終S3和S2溶液液面持平，C正確；裝置甲達到滲透平衡后，由于漏斗中溶液存在勢能，所以S1溶液濃度仍大于S2，D錯誤。【易錯點撥】

有關滲透作用的兩個易錯點(1)水的運輸特點：水分子通過半透膜的擴散都是雙向進行的，但由低濃度向高濃度一側擴散速度更快。(2)滲透平衡的實質：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，也不可看作兩側溶液濃度絕對相等。[知識歸納]1．質壁分離的原因及表現分析植物細胞的質壁分離和復原實驗2．質壁分離實驗的拓展應用(1)判斷細胞的生活情況：只有活的植物細胞才能發生質壁分離。(2)防腐殺菌：在高濃度的溶液中，細菌等微生物將因失水過多而死亡，從而有效防止了食品腐爛變質。(3)比較不同植物細胞的細胞液濃度：(4)測定細胞液濃度范圍：[對點精練]1．下圖表示質壁分離及復原實驗過程。針對該實驗過程的分析，錯誤的是

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)A．甲、乙之間形成對照時，甲為對照組B．乙、丙之間形成對照時，乙為對照組C．實驗中常用引流法使細胞處于蔗糖溶液或清水中D．若用質量濃度為0.5g/mL的蔗糖溶液，實驗效果將更加明顯【答案】D【解析】甲、乙、丙三組是在同一對象上進行操作，前后之間形成對照，屬于自身對照，其中實驗前的對象組為對照組，實驗后的對象組為實驗組。若用質量濃度為0.5g/mL的蔗糖溶液，則質壁分離更明顯，但由于過度失水，細胞不能再發生質壁分離的復原。2．將某植物細胞分為兩組，分別浸于濃度為0.3g/mL的(Ⅰ)蔗糖溶液與(Ⅱ)尿素溶液中，然后每5min用顯微鏡觀察一次，并測量原生質體(即僅由細胞膜包住原生質的細胞部分，不含細胞壁)的相對表面積，其結果如下圖所示。下列敘述中錯誤的是

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)A．實驗開始后20min，(Ⅰ)和(Ⅱ)兩組細胞均發生質壁分離B．實驗開始后30min，(Ⅰ)的細胞中必含蔗糖C．實驗開始后30min，(Ⅱ)的細胞中必含尿素D．此圖體現了尿素可通過細胞膜，而蔗糖卻不能通過細胞膜【答案】B【解析】蔗糖溶液和尿素溶液均可使細胞發生質壁分離，使細胞原生質體的相對表面積縮小；20min后放入蔗糖溶液的細胞相對表面積不再變化，說明失水達到了最大程度，此時蔗糖沒有進入細胞；20min后放入尿素溶液中的細胞開始吸水，處于復原過程，是由于細胞吸收尿素，使細胞液濃度上升所致。[知識歸納]1．被動運輸兩種方式的比較影響自由擴散和協助擴散的因素2．膜上的兩種轉運蛋白項目載體蛋白通道蛋白特點只容許與自身結合部位相適應的分子或離子通過，而且每次轉運時都會發生自身構象的改變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，分子或離子通過通道蛋白時，不需要與通道蛋白結合物質順濃度梯度擴散進出細胞的過程稱為被動運輸，結合下圖分析其特點。1．圖中圓點及圓點多少表示什么？2．甲、乙兩圖中物質的運輸方式：①圖甲中，物質通過簡單的擴散作用進出細胞，叫作

。②圖乙中，進出細胞的物質借助轉運蛋白的擴散，叫作

。③由圖示分析，自由擴散和協助擴散需要消耗能量嗎？為什么？④試從物質運輸動力角度分析，為什么自由擴散和協助擴散被稱為被動運輸？1．提示：表示細胞內外兩種物質及其濃度大小。2．提示：①自由擴散②協助擴散③都不需要消耗能量，因為二者都是順濃度梯度進行的。④自由擴散和協助擴散的運輸動力都是膜兩側物質的濃度差，即都是順濃度梯度進行的，不需要消耗能量，所以統稱為被動運輸。[對點精練]1．如圖中a、b表示物質被動運輸的兩種方式，下列表述正確的是

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)A．脂溶性小分子物質不能通過方式a運輸B．與方式a有關的轉運蛋白覆蓋于細胞膜表面C．方式b的最大運輸速率與轉運蛋白數量有關D．抑制能量提供對方式a和b的運輸速率均有影響【答案】C【解析】由題圖分析可知，a為自由擴散，b為協助擴散。脂溶性小分子物質通過自由擴散(方式a)運輸，A錯誤；方式a與轉運蛋白無關，只與濃度差有關，B錯誤；方式b的最大運輸速率與轉運蛋白的數量有關，C正確；被動運輸不需要能量，抑制能量供應對自由擴散和協助擴散都無影響，D錯誤。2．（2023·四川涼山期末）下圖分別表示載體蛋白和通道蛋白介導的兩種物質運輸方式，其中由通道蛋白介導的運輸方式的運輸速率比由載體蛋白介導的運輸方式的運輸速率快1000倍以上。下列敘述錯誤的是

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)A．兩種膜蛋白的基本組成單位都是氨基酸B．載體蛋白在細胞膜上具有一定的流動性C．通道蛋白介導的運輸方式的運輸速率較快可能是因為消耗的能量較少D．載體蛋白介導的運輸方式的運輸速率會受到載體蛋白數量的限制【答案】C【解析】蛋白質是由氨基酸脫水縮合形成的，所以蛋白質（包括膜蛋白、載體蛋白等）的基本組成單位都是氨基酸，A正確；組成細胞膜的蛋白質，大多數都是可以運動的，所以載體蛋白在細胞膜上具有一定的流動性，B正確；通道蛋白介導的運輸方式屬于協助擴散，不需要消耗能量，C錯誤；載體蛋白介導的運輸方式屬于協助擴散，其運輸速率會受到載體蛋白的限制，D正確。課堂·

延伸提分(1)兩溶液間的水分子進行雙向運動，實際觀察到的只是水分子雙向運動差異所導致的液面變化。(2)當液面高度不再變化時，水分子仍進出半透膜，但進出達到平衡。平衡后兩側溶液濃度不同。(3)溫度變化會影響分子通過細胞膜的速率。(4)載體蛋白和通道蛋白的作用機制不同。易錯易混：滲透作用與物質運輸的4個易錯提醒例1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活的洋蔥表皮細胞正處于如圖所示的狀態。a、b表示該部位的溶液濃度，由此可推測

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)A．a>b，細胞滲透吸水B．a＝b，滲透系統保持動態平衡C．a<b，細胞滲透失水D．上述三種情況都有可能【答案】D【解析】該細胞可能正處于質壁分離過程中，也可能處于質壁分離后的動態平衡過程中，還可能正處在質壁分離復原的過程中。此狀態下一步可以是液泡繼續增大，也可以是液泡繼續變小，也可以是液泡不發生變化。錯因分析：不理解細胞的動態生理過程和靜態細胞圖像間的聯系。例2在觀察某植物細胞的質壁分離及質壁分離復原實驗中，某同學依次觀察到的結果示意圖如下，其中①、②指細胞結構。下列敘述正確的是

(

)解題技巧：實驗分析題的答題方法A．甲狀態時不存在水分子跨膜運輸進出細胞的現象B．甲→乙變化的原因之一是結構①的伸縮性比②要大C．乙→丙的變化是由于外界溶液濃度小于細胞液濃度D．細胞發生滲透作用至丙狀態，一段時間后該細胞會破裂【答案】C【解析】甲維持細胞正常形態，進入細胞的水分子和從細胞中出去的水分子一樣多，處于動態平衡狀態，A錯誤；甲→乙發生了滲透失水，細胞質壁分離，原因之一是結構①細胞壁的伸縮性比結構②細胞膜的伸縮性要小，B錯誤；乙→丙發生了滲透吸水，此時外界溶液濃度比細胞液濃度小，C正確；丙細胞可能發生滲透吸水，但植物細胞滲透吸水只會膨脹不會脹破，D錯誤。審題流程：第一步解讀實驗者的實驗目的和過程，厘清實驗思路，讀懂實驗。根據題干和圖像的信息，可看出實驗者用某植物細胞探究植物細胞吸水和失水的條件；質壁分離及質壁分離復原實驗中，依次觀察到的結果示意圖顯示甲到乙細胞失水，原生質層與細胞壁分離，①是細胞壁，②是原生質層；其隱含的信息是細胞膜兩側水分子進出都有，出去的水分子數量多于進入的，外界溶液濃度大于細胞液濃度。由乙到丙，細胞吸水，質壁分離復原；其隱含的信息是細胞膜兩側水分子進出都有，進入的水分子數量多于出去的，外界溶液濃度小于細胞液濃度；甲和丙相比，丙細胞體積更大，但丙有細胞壁的保護，不會破裂。第二步對接教材，遷移知識，分析實驗結果得出實驗結論或作出判斷。根據題干和圖像的信息，與教材中第4章第1節“被動運輸”密切相關。植物細胞的吸水和失水：(1)成熟植物細胞的結構：(2)原理和現象：①外界溶液濃度大于細胞液濃度時，發生質壁分離現象。②外界溶液濃度小于細胞液濃度時，發生質壁分離復原現象。第三步各項擊破，正確解答。逐個分析選項，結合教材知識判斷正誤。小練·素養達成1．新鮮魚、肉用鹽腌漬后不易變質，其作用原理是 (

)A．滲透作用使魚、肉失水死亡B．濃鹽水中含水少，細菌無法生存C．食鹽破壞了新鮮魚、肉的營養成分D．由于滲透作用，細菌失水死亡【答案】D【解析】用鹽腌漬有殺菌作用的原因是在高濃度的鹽水中，細菌會失水死亡，因此高濃度鹽水能防止變質，A錯誤；濃鹽水能使細菌大量失水而無法生存，B錯誤；食鹽沒有破壞新鮮魚、肉的營養成分，C錯誤；濃鹽水因其濃度明顯大于細菌細胞內的溶液濃度，細菌因滲透作用失水過多而死亡，D正確。2．將人的紅細胞置于不同濃度的蔗糖溶液中，浸泡半小時之后的結果如圖所示，依照細胞外形的變化判斷蔗糖溶液的濃度。下列排序正確的是

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)A．甲>乙>丙>丁 B．丁>甲>乙>丙C．丙>丁>甲>乙 D．丙>乙>丁>甲【答案】D【解析】已知人類的紅細胞是圓餅狀的，觀察圖中的4個裝置發現乙燒杯中的紅細胞是圓餅狀的，說明紅細胞既沒有吸水也沒有失水，則乙燒杯中蔗糖溶液的濃度與紅細胞內細胞質濃度相等；丙燒杯中紅細胞皺縮，說明細胞失水，則丙燒杯中蔗糖溶液的濃度大于紅細胞內細胞質濃度；丁燒杯中細胞由圓餅狀變成了球狀，說明細胞吸水，則丁燒杯中蔗糖溶液濃度低于紅細胞內細胞質濃度；甲燒杯中細胞破裂，說明細胞吸水最多，則甲燒杯中蔗糖溶液濃度最低。根據以上分析，四個燒杯中蔗糖溶液濃度的大小關系是：丙>乙>丁>甲。綜上所述，A、B