人教版（2019）必修一备考期末-《细胞的物质输入与输出》-“被动运输”章节重点归纳&典例示范学案（含答案）

《细胞的物质输入与输出》
“被动运输”章节重点归纳&典例示范
【基础归纳】
【渗透作用】
半透膜
半透膜是指允许一些小分子物质通过，而不允许大分子物质通过的多孔性薄膜。
渗透现象
在下图所示的渗透系统中，由于单位时间内由清水进入蔗糖溶液的水分子数多于由蔗糖溶液进入清水的水分子数，漏斗内液面上升。
渗透作用
概念：水分子或其他溶剂分子通过半透膜，从低浓度溶液向高浓度溶液扩散的现象。
【易错提醒】
有关渗透作用的三个易错点
（1）渗透系统的溶液浓度指物质的量浓度，而非质量分数，其实质是单位体积内溶质分子数的“多少”。
（2）渗透平衡意味着半透膜两侧水分子移动达到平衡状态，这种平衡是动态平衡。
（3）图4-1-1 所示的渗透系统达到渗透平衡时，漏斗内溶液的浓度仍高于漏斗外。
细胞的吸水和失水
植物细胞的吸水和失水
1. 成熟的植物细胞是一个渗透系统，如下图所示。
（1）半透膜——原生质层（包括细胞膜、液泡膜以及
两层膜之间的细胞质），相当于一层半透膜。
（2）浓度差——外界溶液与细胞液之间具有一定的浓度差。
2. 植物细胞的吸水和失水
（1）当外界溶液浓度> 细胞液浓度时，细胞失水，发生质壁分离。
（2）当外界溶液浓度< 细胞液浓度时，细胞吸水，液泡体积变大，细胞坚挺。
（3）当外界溶液浓度= 细胞液浓度时，细胞吸水和失水达到动态平衡。
动物细胞的吸水和失水
1. 细胞膜相当于半透膜，外界溶液的浓度与细胞质的浓度存在浓度差，共同构成一个渗透系统。
2. 细胞吸水或失水的多少取决于细胞膜两侧溶液的浓度差。
（1）当外界溶液的浓度< 细胞质的浓度时→细胞吸水膨胀。
（2）当外界溶液的浓度> 细胞质的浓度时→细胞失水皱缩。
（3）当外界溶液的浓度= 细胞质的浓度时→水分子进出细胞处于动态平衡。
【特别提示】
（1）细胞吸水和失水速率的大小和多少，取决于细胞膜（或原生质层）内外两侧的溶液浓度差。浓度差越大，细胞吸水和失水的速率越大；反之，越小。
（2）满足动植物细胞渗透吸水的两个条件：半透膜（ 动 物细胞膜、植物原生质层）、浓度差（动物细胞质和外界溶液的浓度差、植物的细胞液和外界溶液的浓度差）。
典例示范
下图表示扩散作用实验装置，甲、乙两管的口径相同（初始液面高度相等），半透膜允许水分子和葡萄糖分子通过，淀粉分子无法通过，当达到扩散平衡时 （　　）
A. 甲、乙两管中的液面高度相等　　
B. 甲、乙两管中的葡萄糖溶液的浓度几乎相等
C. 甲、乙两管中的淀粉溶液的浓度相等　　
D. 两管中葡萄糖溶液的质量分数皆为8%，淀粉溶液的质量分数皆为4%
【答案】B
下图为渗透作用装置图，其中半透膜为膀胱膜，图1、3 装置溶液A、B、a、b 浓度分别用MA、MB、Ma、Mb 表示，图2、4 表示一段时间后，图1、3 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>Mb 　　 B. h1

Mb
C. h1

h2 　Ma【答案】B
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，漏斗内外起始液面高度一致，渗透平衡时的液面差为Δh。下列叙述错误的是 （　　）
A. 用纱布代替半透膜，蔗糖分子可自由通过
B. 达到渗透平衡时，水分子不会通过半透膜
C. 如果将S2 的浓度适当降低，则渗透平衡时△ h 会更大
D. 实验开始时S1 浓度大于S2 浓度，渗透平衡时S1 浓度仍大于S2 浓度
【答案】B
下图中甲表示物质扩散的图解，乙和丙是设计证明甲中物质扩散成立的实验装置。下列有关叙述正确的是（　　）
A. 乙中液柱a 将持续上升
B. 乙中液柱a 将先上升后下降
C. 丙中液柱b 将持续上升
D. 丙中液柱b 将先上升后下降，最后保持不变
【答案】D
如图所示的渗透装置，开始时的液面高度为a，停止上升时的液面高度为b，若每次停止上升后都将玻璃管中高出烧杯液面的部分吸出，则a、b 间的差值与吸出蔗糖溶液的次数之间的关系是图中的（　　）
【答案】B
下图表示一中间隔以半透膜（只允许水分子通过）的水槽，两侧分别加入等物质的量浓度的葡萄糖溶液和麦芽糖溶液。然后在半透膜两侧加入等质量的麦芽糖酶（麦芽糖酶只能分解麦芽糖）。在加入麦芽糖酶前后A、B 两侧液面的变化理论上是（　　）
A. 加酶前A 侧液面上升，加酶后B 侧液面上升并高于A 侧液面高度
B. 加酶前A 侧液面上升，加酶后B 侧液面上升并等于A 侧液面高度
C. 加酶前后A、B 两侧液面高度不变
D. 加酶前A、B 两侧液面高度不变，加酶后B 侧液面上升并高于A 侧液面高度
【答案】D
【植物细胞的吸水和失水】
实验原理
成熟的植物细胞与外界溶液共同构成渗透系统，可发生渗透吸水或渗透失水。
实验材料的选择标准
一是成熟的活的植物细胞，保证细胞具有中央大液泡和细胞壁。
二是细胞液最好有颜色，易于观察。紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞是理想的实验材料。
实验步骤
结论
植物细胞的原生质层相当于一层半透膜，当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞失水，发生质壁分离；当外界溶液浓度小于细胞液浓度时，细胞吸水，发生质壁分离复原。
【易错提醒】
（1）质壁分离中的“质”指的是原生质层，而不是细胞质；“壁”指的是细胞壁。
（2）发生质壁分离后，细胞膜与细胞壁的间隙内充满了外界溶液（因为细胞壁具有全透性）。
（3）本实验是自身对照，用显微镜观察三次，第二次（质壁分离状态）与第一次（正常植物细胞）对照， 第三次（质壁分离复原）与第二次（质壁分离状态） 对照。
典例示范
将某植物花冠切成大小和形状相同的细条，分为a、b、c、d、e 和f 组（每组的细条数相等），取上述6 组细条分别置于不同浓度的蔗糖溶液中，浸泡相同时间后测量各组花冠细条的长度，结果如下图所示。假如蔗糖溶液与花冠细胞之间只有水分交换，则 （　　）
A. 实验后，a 组液泡中的溶质浓度比b 组的高
B. 浸泡导致f 组细胞中液泡的失水量小于b 组的
C. a 组细胞在蔗糖溶液中失水或吸水所需细胞提供的能量多于b 组
D. 使细条在浸泡前后长度不变的蔗糖浓度在0.4 ～ 0.5 mol·L-1 范围内
【答案】D
将家兔红细胞甲、乙、丙分别置于三种不同浓度（a、b、c）的溶液中，水分子的跨膜运输示意图如下图所示（箭头方向表示水分子的进出方向，箭头粗细表示水分子出入的多少，已知实验前甲、乙、丙细胞内部溶液浓度相等）。下列叙述正确的是 （　　）
A. 据图可知，三种溶液浓度的大小关系为 aB. 当甲细胞水分子的进出达到动态平衡后，细胞内部液体浓度甲> 乙
C. 若丙换成洋葱表皮细胞，则其会涨破
D. 光学显微镜下可观察到乙细胞有水分子的进出
【答案】B
将a、b、c 三组红细胞分别置于不同浓度的氯化钠溶液中进行实验，浸泡一段时间后其细胞形态如下图所示。下列叙述错误的是 （　　）
　　 　　
A. 图中所示细胞内液的渗透压，a 组的比b 组的高
B. 浸泡过程中a 组细胞失水量小于c 组细胞失水量
C. 若向a 组烧杯中加入少量葡萄糖，则其细胞可能会皱缩后恢复原状
D. 上述实验中引起细胞形态的改变而消耗细胞提供的能量的比较是c>b>a
【答案】D
下图为某同学利用紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞作为实验材料，观察植物细胞质壁分离与质壁分离复原的基本操作步骤。下列相关叙述中，错误的是（ 　　）
A. 第二次观察（D）和第一次观察（B）形成对照，第三次观察（F）和第二次观察（D）形成对照
B. 该实验用显微镜主要观察原生质层和细胞壁的位置关系、液泡的颜色和大小等
C. 如果将蔗糖溶液换成浓度适宜的KNO3 溶液，则可以省略E 过程
D. 增大蔗糖溶液的浓度，实验效果会更明显且不影响细胞的活性
【答案】D
【自由扩散与协助扩散】
两者比较
比较项目 自由扩散 协助扩散
运输方向 高浓度→低浓度 高浓度→低浓度
是否需要转运蛋白 不需要 需要
是否消耗能量 不消耗 不消耗
图例
举例 ①气体：O2、CO2、NH3 ；②小分子脂质：固醇、甘油、脂肪酸等；③ 乙醇、苯等 葡萄糖进入红细胞
【易错提醒】
（1）转运蛋白的特异性：协助扩散需要转运蛋白的协助，一种转运蛋白一般只能协助运输一种类型的物质，不能运输其他物质，其作用具有特异性。
（2）不同细胞膜上载体蛋白的种类和数量不同。
（3）载体蛋白和通道蛋白的区别
项目 载体蛋白 通道蛋白
转运特点 只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过 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
自身构象 改变 不改变
是否与转运的分子结合 结合 不结合
是否具有特异性 具有 具有
实例 葡萄糖通过载体蛋白进入红细胞 水分子通过水通道蛋白进出细胞
典例示范
下图①→③表示葡萄糖跨膜运输的过程，据图分析正确的是 （　　）
A. 该膜中的转运蛋白也能运输氨基酸
B. 该膜可能是哺乳动物的红细胞膜
C. 该方式发生在葡萄糖以被动运输的方式从低浓度到高浓度运输时
D. 影响该过程进行的细胞器有线粒体和核糖体
【答案】B
研究发现，水分子进入植物细胞的两种方式如下图所示。下列叙述错误的是 （　　）
A. 根毛细胞吸水能力与其细胞液中水的相对含量有关
B. 土壤溶液浓度过高时，植物细胞吸水需要消耗能量
C. 水分子通过水通道蛋白是顺浓度梯度运输的
D. 水分子通过水通道蛋白的跨膜运输方式为协助扩散
【答案】B
【知识拓展】
【质壁分离】
质壁分离的原因分析（下图）
植物细胞在 KNO3、甘油等试剂中发生质壁分离后自动复原的原因分析
实验开始时，外界KNO3 溶液浓度大于细胞液浓度，植物细胞因失水而出现质壁分离现象。由于K+ 和NO3- 能被植物细胞吸收，细胞液的浓度增大，当细胞液的浓度大于外界溶液浓度时，细胞又因吸水而出现质壁分离自动复原现象。
用一定浓度的甘油、尿素和乙二醇做质壁分离实验时也会发生类似的现象。
质壁分离实验的拓展应用
比较未知浓度溶液的浓度大小
同一植物的成熟细胞+ 未知浓度的溶液刚刚发生质壁分离所需时间→比较所用时间长短→判断溶液浓度的大小（时间越短，未知溶液的浓度越大）。
判断成熟植物细胞是否有生物活性
比较不同植物细胞的细胞液浓度
不同植物细胞+ 同一浓度的蔗糖溶液发生质壁分离所需时间越短，细胞液浓度越小；反之，细胞液浓度越大。
测定细胞液浓度范围
待测细胞+ 一系列浓度梯度的蔗糖溶液细胞液浓度介于未发生质壁分离和刚发生质壁分离的蔗糖溶液浓度之间
典例示范
为探究茉莉酸（植物生长调节剂）对离体培养的成熟胡杨细胞质壁分离的影响，将细胞分别移至不同的培养液中继续培养3 天，结果如下表所示。下列叙述错误的是（　　）
注：“+”表示有添加，添加后NaCl 的物质的量浓度为 100 mmol/L， 茉莉酸的质量浓度为10-3 mg/L ；“-”表示无添加。
A. 胡杨细胞通过渗透作用吸水和失水
B. 质壁分离的胡杨细胞液泡体积变小
C. NaCl 为自变量，茉莉酸为因变量
D. 茉莉酸对NaCl 引起的胡杨细胞质壁分离有抑制作用
【答案】C
将某种植物的成熟细胞放入一定浓度的物质A 溶液中，发现其原生质体（即植物细胞中细胞壁以内的部分）的体积变化趋势如下图所示。下列叙述正确的是（　　）
A. 0 ～ 4 h 内物质A 没有通过细胞膜进入细胞内
B. 0 ～ 1 h 内细胞体积与原生质体体积的变化量相等
C. 2 ～ 3 h 内物质A 溶液的渗透压小于细胞液的渗透压
D. 0 ～ 1 h 内液泡中液体的渗透压大于细胞质基质的渗透压
【答案】C
为研究植物细胞质壁分离现象，某同学将某植物的叶表皮放入一定浓度的甲物质溶液中，一段时间后观察到叶表皮细胞发生了质壁分离现象。下列说法错误的是（　　）
A. 该植物的叶表皮细胞是具有液泡的活细胞
B. 细胞内甲物质的浓度高于细胞外甲物质的浓度
C. 细胞液中的H2O 可以经扩散进入甲物质溶液中
D. 甲物质和H2O 能自由通过该叶表皮细胞的细胞壁
【答案】B
假设将标号为甲、乙、丙的同一种植物的细胞（细胞液浓度相同）分别放在a、b、c 三种不同浓度的蔗糖溶液中，一段时间后得到如下图所示状态（原生质层不再变化）。据图分析下列说法不正确的是（　　）
A. 实验前蔗糖溶液浓度：c>b>a
B. 实验后蔗糖溶液浓度：c=b ≥ a
C. 实验后细胞的吸水能力：丙> 乙> 甲
D. 实验后细胞液浓度：丙> 乙> 甲
【答案】B