高一生物（2019人教版）必修1同步学案：4.1 被动运输（含答案）

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高一生物（2019人教版）必修1同步教案
4.1　被动运输
学习目标 素养目标
1．说出渗透作用发生的条件。 2．分析质壁分离与复原的原理和过程。 3．说明两种被动运输方式的异同。 1．生命观念——感悟正常的物质进出对细胞代谢的重要意义，认同生物体的结构和功能相适应的特点。 2．科学探究——通过对“探究植物细胞的吸水和失水”实验的设计和操作，进一步掌握探究类实验的设计思路，提升实验操作能力。
分点突破(一)　水进出细胞的原理
基础·
1．渗透作用
(1)含义：水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散。
(2)方向：水分子从水相对含量高的一侧向相对含量低的一侧渗透。
2．水进出动物细胞(以哺乳动物红细胞为例)
(1)动物细胞形成的“渗透装置”
①半透膜：细胞膜。
②浓度差：细胞质与外界溶液之间的浓度差。
(2)现象(连线)
3．水进出植物细胞(以成熟植物细胞为例)
植物细胞所形成的“渗透装置”
(1)半透膜(原生质层)：细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质。
(2)浓度差：细胞液与外界溶液之间的浓度差。
深化·
一、在“思考探究”中解惑
1．渗透作用与扩散作用有何区别？
提示：渗透作用必须有半透膜，扩散作用则不一定需要；扩散作用适于各种物质，渗透作用仅指溶剂分子。
2．如果在渗透实验装置中，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？为什么？
提示：不会。因为半透膜两侧溶液的浓度相等，单位时间内由烧杯进入漏斗内的水分子等于由漏斗进入烧杯内的水分子。
3．应用“动物细胞的吸水和失水”的原理解释：为什么静脉注射时要将药物加到0.9%的NaCl溶液中？
提示：因为人体血浆的渗透压与浓度为0.9%的NaCl溶液渗透压相当，用这种浓度的注射液不会改变动物细胞的形态。
二、在“系统思维”中提能
1．渗透装置图解
2．当液面上升到一定程度时，液面不再升高的原因
分析如图可知：漏斗中的液面高于水槽中的液面，液面差为H1，由于水槽中的液体与漏斗中的液体具有浓度差，即渗透压差，所以水分子有进入漏斗的趋势；但是H1 产生的压强与渗透压的平衡使半透膜两侧水分子的交换速率相同时，液面不再升高。
3．动、植物细胞都是渗透系统
易错提醒
(1)水分子的运输特点：无论细胞吸水还是失水，半透膜两侧水分子的移动都是双向的。
(2)渗透平衡的实质：渗透平衡只意味着半透膜两侧水分子移动达到平衡状态，既不可看作没有水分子移动，也不可看作两侧溶液浓度绝对相等。
(3)浓度的实质：渗透系统中的溶液浓度指物质的量浓度，而非质量浓度。
应用·
1．(2021·江苏淮安高一期中)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的状态。下列有关叙述错误的是(　　)
A．图中③为半透膜，水分子能自由通过
B．图乙中溶液①的浓度与溶液②的浓度相等
C．图甲中溶液②的浓度大于溶液①的浓度
D．图甲中溶液①和②浓度差越大，则图乙中的水柱越高
解析：B　图甲中③代表半透膜，水分子能自由通过，A正确；由于漏斗内液柱压力的作用，当液面不再上升时，小分子进出达到平衡，但溶液②的浓度依然大于溶液①的浓度，B错误；图甲和图乙比较，漏斗内液面上升，说明图甲中漏斗内溶液②浓度高于烧杯中溶液①浓度，C正确；图甲中溶液①和②浓度差越大，则水分跨膜运输的数量越多，则图乙中的水柱上升得越高，D正确。
2．(2021·浙江杭州高一期末)如图甲是渗透作用装置示意图，乙、丙两曲线图的横坐标代表时间，下列叙述不正确的是(　　)
A．图甲所示装置中漏斗内溶液的浓度变化可用曲线丙表示
B．水分子由半透膜外进入半透膜内的速率变化可用曲线乙表示
C．漏斗管内的液面高度变化可用曲线丙表示
D．半透膜内外溶液的浓度差可用曲线乙表示
解析：A　开始时，漏斗内为质量分数为30%的蔗糖溶液，漏斗外为蒸馏水，漏斗内溶液浓度高于漏斗外溶液浓度，水分子整体表现为由膜外进入膜内，蔗糖溶液浓度降低，直至平衡，可用曲线乙表示，A错误。开始时，半透膜两侧浓度差大，水分子进入半透膜内的速率较大，随着水分子不断进入膜内，半透膜两侧的浓度差越来越小，半透膜内外液面的高度差越来越大，当高度差产生的压强等于膜两侧的渗透压之差时，半透膜两侧达到渗透平衡，该过程中水分子进入半透膜的速率和半透膜两侧的浓度差逐渐下降，直至平衡，均可用曲线乙表示，B、D正确。随着水分子的进入，漏斗管内的液面逐渐上升，达到渗透平衡时停止，可用曲线丙表示，C正确。
分点突破(二)　探究植物细胞的吸水和失水
基础·
1．实验原理
2．实验过程
3．实验现象
加蔗糖溶液 加清水
中央液泡大小 变小 恢复原状
液泡颜色 变深 变浅
原生质层的位置 与细胞壁分离 与细胞壁紧贴
细胞大小 基本不变 基本不变
深化·
一、在“思考探究”中解惑
1．如果一次性施肥过多或过浓，植物就会出现萎蔫现象，俗称“烧苗”。探究回答下列问题：
(1)解释“烧苗”现象出现的原因。
提示：一次性施肥过多或过浓，就会造成土壤溶液溶质的浓度大于根毛细胞液溶质的浓度，结果使根毛细胞液中的水分渗透到土壤溶液中去，这样根毛细胞不但吸收不到水分，反而还要失去水分，就会出现植物叶片萎蔫等“烧苗”现象。
(2)如何预防“烧苗”现象？若出现“烧苗”现象有什么补救措施吗？
提示：不能一次性施肥过多或过浓。应及时适量地浇水或换土，植物过度失水死亡后将无法补救。
2．细胞液中物质的浓度对于维持细胞的生命活动非常重要。现提供紫色洋葱鳞片叶表皮细胞，请设计实验，测定该细胞的细胞液浓度相当于多少质量分数的蔗糖溶液。写出你的实验思路，并分析其中的基本原理。
提示：实验思路：
基本原理：遵循渗透作用的原理，即当细胞液的浓度小于外界溶液的浓度时，细胞发生质壁分离，当细胞液的浓度大于外界溶液的浓度时，细胞发生质壁分离的复原，当细胞液的浓度等于外界溶液的浓度时，细胞形态不变。
二、在“系统思维”中提能
1．质壁分离及复原发生的条件
(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(如根尖分生区细胞)不发生质壁分离及复原现象。
②具有中央大液泡的成熟植物细胞可发生质壁分离及复原现象。
(2)从溶液角度分析
①在一定浓度(溶质不能透过膜)的溶液中只会发生质壁分离现象，不能发生自动复原现象(只有用清水或低渗溶液处理，方可复原)。
②在一定浓度(溶质可透过膜)的溶液(如KNO3、甘油等)中可发生质壁分离后自动复原现象。
③在高浓度溶液中可发生质壁分离现象，但不会发生质壁分离复原现象。
2．质壁分离及复原实验的应用
(1)判断细胞的死活
待测细胞＋蔗糖溶液若发生质壁分离，则为活细胞；若不发生质壁分离，则为死细胞。
(2)测定细胞液浓度的范围
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刚发生质壁分离的两种外界溶液的浓度之间。
(3)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)。
(4)鉴别不同种类的溶液(如KNO3溶液和蔗糖溶液)
应用·
1．(2021·江苏常州高一期中)如图是用紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞做质壁分离及其复原实验时得到的显微照片，下列有关叙述错误的是(　　)
A．图中细胞此时细胞液浓度可能大于、小于或者等于外界溶液浓度
B．该实验中，需先后在显微镜下观察三次，且细胞的大小基本不变
C．若将30%的蔗糖溶液改为一定浓度的氯化钠溶液，则细胞可能发生先质壁分离，后自动复原的现象
D．图中细胞呈现紫色的是细胞液，若改为洋葱鳞片叶内表皮细胞，则不会发生质壁分离
解析：D　图示细胞为质壁分离状态，下一刻可能为继续分离、也可能为复原，也可能保持该种状态，故此时细胞液浓度可能大于、小于或者等于外界溶液浓度，A正确；质壁分离及复原实验中先后用低倍观察三次，第一次观察正常细胞，第二次观察质壁分离现象，第三次观察质壁分离复原现象，形成自身前后对照，由于细胞壁的弹性较小，因此整个实验过程中，细胞的大小基本不变，B正确；若将30%的蔗糖溶液改为一定浓度的氯化钠溶液，由于初始的外界溶液浓度高于细胞液的浓度，故细胞会失水，发生质壁分离，随后由于钠离子和氯离子能进入细胞，当细胞液浓度大于外界溶液浓度时，细胞会吸水，会发生质壁分离后自动复原的现象，C正确；图中细胞呈现紫色的是细胞液，若改为洋葱鳞片叶内表皮细胞，也会发生质壁分离，只是细胞液没有颜色，D错误。
2．(2022·北京高一月考)如图是植物细胞某种生理过程的实验图解，下列说法正确的是(　　)
A．农民施肥后发现有“烧苗”现象与图乙过程相似
B．2、3、4构成了该细胞的原生质层
C．该细胞的失水和吸水主要取决于细胞质与外界溶液的浓度差
D．蔗糖分子可进入1和3
解析：B　农民施肥后发现有“烧苗”现象，原因是植物根细胞在高浓度的土壤溶液中失水，与图甲过程相似，A错误；原生质层包括细胞膜、液泡膜和两层膜之间的细胞质，即图中的2、3、4，B正确；该细胞的失水和吸水主要取决于细胞液与外界溶液的浓度差，C错误；由于细胞壁具有全透性，细胞膜具有选择透过性，故蔗糖分子可进入1，但是不能进入3，D错误。
3．通过质壁分离实验不可以鉴定(　　)
A．成熟植物细胞的死活
B．蛋白质、淀粉、纤维素的亲水性依次递减
C．植物细胞能否进行渗透吸水
D．植物细胞细胞液的大致浓度
解析：B　死亡的成熟植物细胞的细胞膜丧失了选择透过性，不会发生质壁分离及其复原，即质壁分离实验可鉴定植物细胞的死活，A不符合题意；质壁分离与复原实验的原理是渗透作用，而蛋白质、淀粉、纤维素的亲水性是通过吸胀吸水实现的，因此无法通过实验鉴定其亲水性，B符合题意；成熟的植物细胞进行质壁分离，会进行渗透失水，能进行质壁分离的复原，说明能进行渗透吸水，C不符合题意；质壁分离实验可用于鉴定植物细胞细胞液的大致浓度，D不符合题意。
分点突破(三)　被动运输
基础·
1．概念：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。
2．类型
比较项目 自由扩散(也叫简单扩散) 协助扩散(也叫易化扩散)
定义 物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式 借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式
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
举例 ①气体：O2、CO2、NH3等 ②固醇、甘油、脂肪酸等 ③乙醇、苯等 葡萄糖进入红细胞
H2O
图例
3．影响因素
(1)膜内外物质浓度梯度的大小。
(2)某些物质的运输速率还与转运蛋白的数量有关。
(3)温度变化会影响物质运输速率。
深化·
一、在“思考探究”中解惑
1．试从物质运输动力角度分析，为什么自由扩散和协助扩散被称为被动运输？
提示：自由扩散和协助扩散的物质运输动力都是物质浓度差，都是顺浓度梯度进行的，不需要消耗能量，所以统称为被动运输。
2．自由扩散和协助扩散的速率和线粒体有直接关系吗？为什么？
提示：没有。线粒体是细胞的“动力车间”，为细胞提供能量，自由扩散和协助扩散不需要消耗细胞内化学反应释放的能量。
二、在“系统思维”中提能
1．膜上的两种转运蛋白
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
2．转运蛋白的特性
(1)专一性：一种转运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：细胞膜上的转运蛋白数量有限，在运输过程中当所有转运蛋白都已承担相应的运输任务时，运输的速度不再因其他条件而加快。
应用·
1．(2021·江苏扬州高一期末)下列有关物质跨膜运输的说法，错误的是(　　)
A．红细胞去除膜蛋白后水的运输速率会降低
B．一种物质不会有多种跨膜运输方式
C．通道蛋白介导的水分子的协助扩散速率比自由扩散快
D．通道蛋白只容许与自身通道大小和电荷相适宜的分子或离子通过
解析：B　水主要是通过通道蛋白以协助扩散的方式进入红细胞的，故去除膜蛋白后水的运输速率会降低，A正确；一种物质可以有多种跨膜运输方式，比如水可以自由扩散，也可以借助水通道蛋白进行协助扩散，B错误；细胞膜上磷脂分子具有疏水的尾部，对水分子的跨膜运输有一定的阻碍作用，故通道蛋白介导的水分子的协助扩散速率比自由扩散更快，C正确；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，被转运物质不需要与通道蛋白结合，D正确。
特别提醒
(1)相同的离子、水溶性有机小分子可能是协助扩散，也可能是主动运输。
(2)水分子少数通过自由扩散方式进出细胞，多数借助细胞膜上的水通道蛋白以协助扩散方式进出细胞。
2．如图表示与自由扩散、协助扩散有关的图例或曲线。下列选项中对应正确的是(　　)
A．肺泡上皮细胞吸收氧气——①④
B．人的成熟红细胞吸收葡萄糖——②③
C．甘油进出细胞——①③
D．肌肉细胞吸收水——②④
解析：C　①②表示两种跨膜运输方式，分别是自由扩散、协助扩散，③④表示两种影响因素曲线，分别对应自由扩散、协助扩散。肺泡上皮细胞吸收氧气是自由扩散，对应①③；人的成熟红细胞吸收葡萄糖属于协助扩散，对应②④；甘油进出细胞属于自由扩散，对应①③；肌肉细胞吸收水的方式是自由扩散和协助扩散，对应①②③④。
3．如图，A、B是两种被动运输方式的转运速率和细胞外浓度之间的关系曲线。据图回答下列问题：
(1)图A表示的转运方式是________，其转运速率主要取决于________。
(2)图B表示的方式若是协助扩散，那么ab段的限制因素是________，bc段的限制因素是________________。
(3)请在C图中画出被动运输的转运速率和细胞能量供应的关系曲线。
(4)下列物质中，以方式A进行转运的有________；以方式B进行转运的有________。
①O2和CO2进出肺泡
②甘油和乙醇被小肠上皮细胞吸收
③红细胞吸收血液中的葡萄糖
④胆固醇进入肝细胞
解析：(1)由题图分析可知，图A表示的转运方式为自由扩散，其转运速率主要取决于细胞内外物质的浓度差。(2)图B表示的转运方式若是协助扩散，那么ab段的限制因素是细胞内外物质的浓度差，bc段转运速率不再增加，说明限制因素不再是浓度差，而是转运蛋白的数量。(3)被动运输不需要消耗能量，因此，物质转运速率不会随能量的增加而改变，图见答案。(4)①O2和CO2进出肺泡为自由扩散。②甘油和乙醇被小肠上皮细胞吸收为自由扩散。③红细胞吸收血液中的葡萄糖为协助扩散。④胆固醇进入肝细胞为自由扩散。故以方式A (自由扩散)转运的有①②④；以方式B (协助扩散)转运的有③。
答案：(1)自由扩散　浓度差　(2)浓度差　转运蛋白的数量
(3)　(4)①②④　③
易错提醒
不能正确判断、区分物质跨膜运输方式，没有掌握不同的跨膜运输方式的实例，是此类题的解题误区。解答时应注意：不需要载体蛋白协助就能通过细胞膜进出细胞的运输方式是自由扩散，水分子、气体分子和脂溶性小分子有机物均可以通过自由扩散方式进出细胞。
网络构建(一图串尽主干知识)
[课时跟踪检测]
[基础巩固练]
知识点一　水进出细胞的原理
1．(2022·河北邢台高一月考)植物体内有三个相邻的细胞a、b、c，已知它们的细胞液浓度大小关系是a>b>c，那么它们三者之间水分渗透的方向表示正确的是(　　)
解析：C　a的细胞液浓度最大，所以b和c都失水，a吸水；细胞液浓度b>c，所以b又从c吸水，C正确。
2．如图为渗透作用实验，开始时如图甲所示，A代表清水，B、C代表蔗糖溶液，过一段时间后结果如图乙，漏斗管内液面不再变化，h1、h2表示漏斗内液面与清水的液面差。下列说法错误的是(　　)
A．图甲中B的浓度一定大于C的浓度
B．图乙中B的浓度一定等于C的浓度
C．图甲A中的水分子扩散到B的速度大于A中水分子扩散到C的速度
D．图乙A中水分子扩散到B的速度等于B中水分子扩散到A的速度
解析：B　由图乙可知，B中吸水比C中多，所以图甲中B的浓度比C的浓度高，A正确；图乙中B和C的浓度大小比较还要考虑液体压力的作用，当液体压力的作用与浓度差的作用达到平衡状态时，B与清水的浓度差要大于C与清水的浓度差，因此B的浓度一定大于C的浓度，B错误；图甲中由于B的浓度大于C的浓度，所以水分子从A扩散到B的速度比从A扩散到C的速度快，C正确；图乙中达到动态平衡时，水分子由A扩散到B的速度和由B扩散到A的速度相等，D正确。
知识点二　探究植物细胞的吸水和失水
3．直接鉴定洋葱鳞片叶表皮细胞颜色的种类(红、黄或白)及相对深浅，采用显微镜观察表皮细胞法，制作鳞片叶表皮的临时装片，并分别进行下列操作：
组别 选材 操作方法
① 外表皮 不用蔗糖溶液处理
② 外表皮 在盖玻片一侧滴0.3 g/mL蔗糖溶液，用滤纸在另一侧吸取液体，重复2～3次
③ 外表皮 在盖玻片一侧滴0.5 g/mL蔗糖溶液，用滤纸在另一侧吸取液体，重复2～3次
④ 内表皮 在盖玻片一侧滴0.5 g/mL蔗糖溶液，用滤纸在另一侧吸取液体，重复2～3次
然后，及时用显微观察四组装片细胞的中央液泡颜色和深浅。下列对观察效果优劣的叙述，错误的是(　　)
A．①优于④ B．②优于①
C．②优于③ D．③优于④
解析：C　分析表格可知，题述实验中，①组不用蔗糖溶液处理，液泡颜色不发生变化；④组用洋葱鳞片叶内表皮，因其液泡几乎无色，观察不到颜色变化；②③组用的均是紫色洋葱叶外表皮，液泡呈紫色，③组用0.5 g/mL的蔗糖溶液处理，比②组用0.3 g/mL的蔗糖溶液处理，液泡颜色变化更明显，C错误。
4．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生活着的洋葱外表皮细胞正处于如图所示状态，a、b表示两处溶液的浓度，由此推测(　　)
A．此时a>b，细胞渗透吸水
B．此时a＝b，渗透系统保持动态平衡
C．此时aD．上述三种情况都可能存在
解析：D　若题图表示质壁分离复原的过程，说明外界溶液浓度小于细胞液浓度；若题图中的原生质层既不增大也不缩小，说明水分子进出达到平衡；若题图表示质壁分离的过程，说明外界溶液浓度大于细胞液浓度。故A、B、C三种情况都可能发生，D正确。
5．(2021·江苏苏州高一期中)如图表示高等动、植物细胞与原生生物细胞避免渗透膨胀的三种不同的机制。下列有关叙述不正确的是(　　)
A．这三种细胞均以原生质层充当发生渗透吸水时所需要的半透膜
B．动物细胞将离子排出细胞以降低细胞的渗透压，避免过度吸水
C．液泡能调节植物细胞的渗透压，细胞壁限制了细胞过度吸水
D．将原生生物置于低渗溶液中，其通过收缩泡向外排水的速率会加快
解析：A　原生质层是由植物细胞的细胞膜、液泡膜和两者之间的细胞质构成，动物细胞和原生生物都是以细胞膜为半透膜完成渗透作用的，A错误；动物细胞避免膨胀，需要将离子转运到细胞外，以减小细胞内液的渗透压，避免过度吸水涨破，B正确；液泡通过吸水和失水，进而调节植物细胞的渗透压；细胞壁具有支持和保护作用，限制了细胞过度吸水，也能避免细胞涨破，C正确；将原生生物置于低渗溶液中，会通过收缩泡将多余的水排到细胞外，而且速率会加快，D正确。
6．(2021·江苏连云港高一检测)取一红色牡丹的2个大小相同、生理状态相似的花瓣细胞。将它们分别置于Ⅰ和Ⅱ两种溶液中，测得细胞中液泡直径的变化如图所示。下列相关叙述错误的是(　　)
A．前2 min溶液Ⅱ中的花瓣细胞失水速率大于溶液Ⅰ中的花瓣细胞失水速率
B．溶液Ⅰ中约6 min时液泡的颜色最深，细胞吸水能力最强
C．6 min后溶液Ⅰ中液泡直径逐渐恢复是因为此时才有溶质分子进入细胞
D．若溶液Ⅱ中的花瓣细胞长期处于8 min时的状态，细胞可能会死亡
解析：C　根据曲线图可知，前2 min溶液Ⅱ中的花瓣细胞液泡直径比溶液Ⅰ中下降得快，可见，前2 min溶液Ⅱ中的花瓣细胞失水速率大于溶液Ⅰ中的花瓣细胞失水速率，A正确；溶液Ⅰ中约6 min时，液泡直径达到最小，说明此时失水程度最大，因此，该时刻液泡的颜色最深，细胞吸水能力最强，B正确；6 min后溶液Ⅰ中液泡直径逐渐恢复是因为溶液中的溶质分子的浓度小于细胞质的浓度，C错误；若溶液Ⅱ中的花瓣细胞长期处于8 min时的质壁分离状态，细胞可能会因为缺水死亡，D正确。
7．(2022·湖北武汉高一月考)在质壁分离和复原过程中，下列洋葱鳞片叶表皮细胞的吸水能力变化示意图，正确的是(　　)
解析：A　在植物细胞质壁分离过程中，细胞不断失水，细胞液浓度不断升高，则细胞吸水能力逐渐增强，失水能力逐渐减弱；而在质壁分离复原过程中，细胞不断吸水，细胞液浓度逐渐降低，细胞的吸水能力减弱，失水能力增强，故选A。
知识点三　自由扩散和协助扩散
8．下列关于自由扩散与协助扩散的说法中，正确的是(　　)
①都不需要能量　②都不需要载体　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　⑤一些较大的分子如葡萄糖，可以通过协助扩散顺浓度梯度运输
A．①②④ B．①③④
C．①④⑤ D．①②⑤
解析：C　自由扩散和协助扩散都属于被动运输，都是顺浓度梯度进行的，都不需要消耗能量，协助扩散需要载体蛋白的协助，一些较大的分子如葡萄糖进入红细胞的方式是协助扩散，故选C。
9．(2021·江苏苏州高一期中)如图表示某细胞膜受到外界环境的刺激被激活时，膜上发生的一系列变化，已知未受刺激时膜外Na＋浓度远高于膜内。据图分析，下列有关叙述错误的是(　　)
A．物质①的合成场所为内质网，物质②的合成场所为核糖体
B．激活时物质②空间结构发生了变化，其功能也会发生变化
C．图示Na＋进入细胞的方式为协助扩散，属于被动运输
D．图示过程主要体现了细胞膜具有进行细胞间的信息交流的功能
解析：D　物质①是磷脂分子，属于脂质，合成场所是内质网，物质②是蛋白质，合成场所是核糖体，A正确；据图可知，未激活物质②不能运输钠离子，激活后，物质②的空间结构发生了变化，其功能也会发生变化，能够运输钠离子，B正确；据图可知，钠离子运输时需要通道蛋白的协助，属于协助扩散，协助扩散属于被动运输，C正确；图中显示的是钠离子的运输，主要体现了细胞膜具有控制物质进出细胞的功能，图示过程是发生在同一个细胞的细胞膜上的，不能体现细胞膜具有进行细胞间的信息交流的功能，D错误。
[素养提升练]
10．(多选)(2021·北京高一期末)如图是一渗透装置，漏斗内外的液面差最大值为H1，最终液面差为H2，且H1>H2。下列相关说法正确的是(　　)
A．状态1时，溶液A的浓度大于溶液B的浓度
B．状态2时，半透膜对水分子的通透性为零
C．状态3时，半透膜两侧浓度大小相等
D．溶液A中的部分溶质微粒能透过半透膜
解析：AD　由于漏斗内液面上升，故状态1时，溶液A的浓度大于溶液B的浓度，A正确；状态2时，水分子进出半透膜的速率相等，并非水分子不能通过半透膜，B错误；状态3时，依然有一定的液柱，说明漏斗内溶液浓度依然大于水槽内溶液的浓度，这样液柱才能维持，C错误；H1>H2，说明状态3时半透膜两侧的浓度差减小了，而减小的原因是溶液A中的部分溶质微粒透过了半透膜，D正确。
11．(多选)(2022·湖南长沙高一月考)如图所示，甲是人的红细胞长时间处在不同浓度的NaCl溶液中细胞的体积(V)与初始体积(V0)之比的变化曲线；图乙是某植物细胞在一定浓度的NaCl溶液中细胞失水量的变化情况。下列分析错误的是(　　)
A．从图甲可见，250 mmol·L－1 NaCl溶液不影响人红细胞的代谢
B．图乙中植物细胞体积的变化是先减小后增大
C．图乙中a点细胞失水量最大，此时细胞吸水能力最小
D．人的红细胞长时间处在300 mmol·L－1 NaCl溶液中可能死亡，图乙中的处理时间内细胞一直有生物活性
解析：ABC　图甲中，在250 mmol·L－1 NaCl溶液中，红细胞体积与初始体积之比小于1，说明红细胞失水皱缩了，会影响红细胞的代谢，A错误；图乙中植物细胞失水量先变大后变小，之后表现为吸水，故植物细胞原生质体体积先变小后变大，植物细胞由于有细胞壁的保护，细胞体积几乎不变，B错误；图乙中，a点植物细胞失水量最大，此时细胞吸水能力最强，C错误；人红细胞长时间处于300 mmol·L－1 NaCl溶液中会使细胞失水过多而死亡，图乙细胞在处理时间内细胞先失水后吸水，说明细胞原生质层始终具有选择透过性，细胞一直具有生物活性，D正确。
12．(多选)(2021·北京高一期中)研究发现，水分子进入植物细胞的两种方式如图所示。下列叙述正确的是(　　)
A．根毛细胞吸水能力与其细胞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
解析：ACD　根毛细胞吸水能力与其细胞液中水的相对含量有关，如细胞液中水的相对含量少，则根毛细胞吸水能力强，A正确；据题图分析可知，土壤溶液浓度过高时，植物细胞吸水困难，但吸水不需要消耗能量，B错误；据题图分析可知，水分子通过水通道蛋白是顺浓度梯度进行的，C正确；据题图分析可知，水分子通过水通道蛋白的跨膜运输方式为协助扩散，D正确。
13．(2021·江苏宿迁高一检测)如图表示一个洋葱鳞片叶表皮细胞处于不同浓度蔗糖溶液中的生理状态，请回答下列问题：
(1)图中A细胞所处的生理状态是_______________________________________________
_________________________________。
(2)图中各细胞的细胞液浓度大小依次是_________________________________________
__________________________________________。
(3)如图所示，这个洋葱鳞片叶表皮细胞处于不同浓度的溶液中，则A细胞与B细胞所处的外界溶液浓度大小关系是______________。
(4)图中①处充满的是________________，三个状态中最有可能先死亡的是________。
(5)假设将洋葱鳞片叶表皮细胞制成装片，并使之处于高浓度溶液中而发生质壁分离，用显微镜观察一个细胞的质壁分离过程，发现该细胞形态的变化顺序是________。(用图中字母填写)
(6)在实验中，能使盖玻片下的细胞从A细胞所处状态变成B细胞所处状态的操作是____
_____________________________________________________________________________________________________________________________。若该同学发现植物细胞在0.5g/mL的蔗糖溶液中质壁分离后不能复原，原因最可能是______________________________________。
解析：由图可知，A和C细胞发生了原生质层和细胞壁分离，B细胞处于正常的状态。(1)A细胞中原生质层和细胞壁分离，可能是正在失水，也可能是处于吸水的过程中，故其可能处于质壁分离或质壁分离后的复原过程中。(2)根据图中各细胞失水量的多少可知，C失水最多，故C的细胞液浓度最大，B保持原状，故细胞液浓度最小，图中各细胞的细胞液浓度大小依次是C＞A＞B。(3)图中A细胞发生了质壁分离，故A细胞所处的外界溶液的浓度大于B细胞所处的外界溶液的浓度。(4)由于细胞壁是全透的，故图中①处充满了外界溶液(蔗糖溶液)。图中C质壁分离的程度最严重，故其最可能先死亡。(5)使洋葱表皮细胞处于高浓度溶液中，细胞由正常状态B首先失水变为状态A，进一步失水会变成状态C，故该细胞形态的变化顺序是：B→A→C。(6)要让细胞由A失水的状态恢复为B状态，可以在盖玻片的一侧滴入清水，在另一侧用吸水纸吸引，重复几次，让细胞吸水，恢复原状；0.5 g/mL的蔗糖溶液浓度过高，可能导致细胞失水过多而死亡，故其发生质壁分离后不能复原。
答案：(1)质壁分离或质壁分离复原　(2)C＞A＞B　(3)A＞B　(4)外界溶液(蔗糖溶液)　C　(5)B→A→C　(6)在盖玻片的一侧滴入清水，在另一侧用吸水纸吸引，重复几次　蔗糖溶液浓度过高，细胞失水过多而死亡
14．现有两瓶质量分数均是30%的葡萄糖溶液和蔗糖溶液。已知水分子可以透过半透膜，葡萄糖、蔗糖分子均不能透过。请回答以下问题：
(1)A 同学把体积相同的葡萄糖溶液与蔗糖溶液用半透膜隔开(如图 1 所示)，在一段时间内，甲液面的变化情况是________(填“升高”或“降低”)，渗透平衡状态时水分子扩散速率________(填“相等”或“不相等”)，甲溶液浓度________(填“＞”“＜”或“＝”)乙溶液浓度。现分别往甲、乙溶液中加入等量的蔗糖酶，最后甲液面________(填“高于”“低于”或“等于”)乙液面。
(2)B同学采用紫色洋葱鳞片叶的外表皮为材料，利用细胞质壁分离原理进行了鉴定葡萄糖和蔗糖溶液的实验。请在图 2 中绘出可能的实验结果。
解析：(1)由题意可知，甲、乙两侧分别是葡萄糖溶液与蔗糖溶液，且质量浓度相同，由于蔗糖是二糖，葡萄糖是单糖，因此甲的物质的量浓度大于乙，甲渗透压大于乙，因此甲液面升高，渗透平衡状态时水分子扩散速率是相等的，此时甲溶液浓度>乙溶液浓度。如果向蔗糖溶液中加入适量的蔗糖酶，蔗糖将水解为葡萄糖和果糖，相同质量的蔗糖水解后产生的葡萄糖和果糖分子数大于相同质量的葡萄糖的分子数，因此形成的乙侧溶液浓度大于左侧的溶液浓度，导致甲侧液面低于乙侧。(2)以紫色洋葱鳞片叶外表皮为材料，利用细胞质壁分离原理进行鉴定蔗糖溶液和葡萄糖溶液的实验时，由于蔗糖分子不能透过原生质层，故细胞失水后，液泡体积不断减小，最后保持稳定；而由于葡萄糖分子能透过原生质层，故细胞先发生质壁分离后自动复原，故液泡体积先减小后增大，最后保持稳定。具体曲线图见答案。
答案：(1)升高　相等　>　低于
(2)
15．如图为研究渗透作用的实验装置，请回答下列问题：
(1)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，漏斗内外起始液面一致。渗透平衡时的液面差为Δh，此时S1和S2浓度大小关系为________。
(2)图中半透膜模拟的是成熟植物细胞中的________，两者在物质透过功能上的差异是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(3)为进一步探究两种膜的特性，某兴趣小组做了以下实验。
实验材料：紫色洋葱。
实验器具：如图所示的渗透装置(不含溶液)，光学显微镜，载玻片，盖玻片，镊子，刀片，吸水纸，擦镜纸，滴管，记号笔等。
实验试剂：蒸馏水，0.3 g/mL的蔗糖溶液和与其等渗的KNO3溶液。
部分实验步骤和结果如下：
①选两套渗透装置，分别标上代号X和Y。在两个烧杯里均加入一定量的蒸馏水，分别在装置X和Y的漏斗内加入适量的蔗糖溶液和KNO3溶液(K＋和NO可以通过半透膜)，均调节漏斗内外液面高度一致。渗透平衡时出现液面差的装置有________(填代号)。
②选两片洁净的载玻片，________，在载玻片中央分别滴加________，制作洋葱鳞片叶外表皮临时装片，并分别观察装片中细胞的初始状态。
③观察临时装片中浸润在所提供的蔗糖溶液和KNO3溶液中的洋葱鳞片叶外表皮细胞发生的变化，两者都能出现的现象是________。
(4)上述实验中最能体现两种膜功能差异的实验现象是_____________________________
________________________________。
解析：(1)在题图状态下，S1和S2的浓度大小关系应为S1>S2，这是由于半透膜两侧存在浓度差。此时水分子仍有由S2向S1流动的趋势，这种趋势对半透膜产生向上的静水压，而这个静水压恰好与Δh高的液柱对半透膜产生的压强相等，此时进出半透膜的水分子数量相当。(2)渗透作用装置中的半透膜相当于成熟植物细胞中的原生质层，原生质层相当于选择透过性膜，能主动转运某些物质，这个功能是半透膜不具备的。(3)①根据两套渗透装置的设置可知，渗透平衡时出现液面差的装置为X，而Y中由于KNO3溶液中的K＋和NO都可通过半透膜，最终达到半透膜两侧溶液浓度相同的状态，使漏斗内外液面高度一致。②制作两个洋葱鳞片叶外表皮临时装片的顺序：选两片洁净的载玻片，标号1、2；在载玻片中央分别滴加蒸馏水；再在其中放置撕取的洋葱鳞片叶外表皮；最后盖上盖玻片。③由于提供的蔗糖溶液和KNO3溶液的浓度均高于洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液浓度，所以浸润在两种溶液中的洋葱鳞片叶外表皮细胞都能发生质壁分离现象。(4)K＋和NO能通过原生质层进入细胞液，故KNO3溶液中的洋葱鳞片叶外表皮细胞质壁分离后又自动复原，上述现象充分验证了细胞膜的功能特性——选择透过性。
答案：(1)S1>S2　(2)原生质层　原生质层能主动转运有关物质而半透膜不能　(3)①X　②标号1、2　蒸馏水　③质壁分离　(4)KNO3溶液中的细胞质壁分离后会自动复原