第二章 细胞的结构和生命活动
第三节 物质进出细胞的运输方式
第 1 课时 被动运输
一、 教学目标
1.说明物质进出细胞的方式。
2.进行图表数据的解读。
二、教学重点
物质进出细胞的方式
三、教学难点
被动运输。
四、教学方法
探究法、讲述法、演示法
五、课时安排
2
六、教学过程
【问题引入】以“问题探讨”引入，学生思考回答，教师提示。
【提示】 1.由于单位时间内透过玻璃纸进入长颈漏斗的水分子数量多于从长颈漏斗渗
出的水分子数量，使得管内液面升高。
2.用纱布替代玻璃纸时， 因纱布的孔隙很大， 蔗糖分子也可以自由通透， 因而液面不会
升高。
3.半透膜两侧溶液的浓度相等时， 单位时间内透过玻璃纸进入长颈漏斗的水分子数量等
于渗出的水分子数量，液面也不会升高。
【问题】以“本节聚焦”再次引起学生的思考与注意。
【板书】 一、细胞的吸水和失水
【思考与讨论】学生阅读思考讨论回答，教师提示。
【提示】 1.红细胞内的血红蛋白等有机物一般不能透过细胞膜。
2.红细胞的细胞膜相当于“ 问题探讨 ”中的半透膜。
3.当外界溶液的浓度低于红细胞内部的浓度时，红细胞一般会因持续吸水而涨破。
4.红细胞吸水或失水的多少主要取决于红细胞内外浓度的差值。一般情况下， 差值较大
时吸水或失水较多
【板书】㈠动物细胞的吸水和失水
吸水：细胞外液的浓度＞细胞内液的浓度（膨胀甚至涨破）
失水：细胞外液的浓度＜细胞内液的浓度（皱缩）
㈡成熟植物细胞（有大液泡）的吸水和失水
原生质层：细胞膜＋液泡膜＋两层膜之间的细胞质。
【探究】植物细胞的吸水和失水。学生阅读思考交流回答，教师提示。
【提示】
中央液泡大小 原生质层的位置 细胞大小
蔗糖溶液 变小 原生质层脱离细胞壁 基本不变
清水 逐渐恢复原来大小 原生质层恢复原来位置 基本不变
【板书】
失水：细胞外液的浓度＜细胞内液的浓度（质壁分离）
吸水：细胞外液的浓度＞细胞内液的浓度（质壁分离复原）
【板书】二、物质跨膜运输的其他实例
【提示】1.在培养过程中，水稻吸收水分及其他离子较多，吸收 Ca2+、Mg2+较少，结果
导致水稻培养液里的 Ca2+、Mg2+浓度增高。
2.不同作物对无机盐的吸收是有差异的。
3.水分子跨膜运输是顺相对含量梯度的， 其他物质的跨膜运输并不都是这样， 这取决于
细胞生命活动的需要。
4.细胞对物质的吸收是有选择的。这种选择性具有普遍性。
【板书】细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜。
【技能训练】学生思考讨论回答，教师提示。
【提示】
1.尿素分子、酒精分子、甘油分子和水分子都是通过被动运输进入细胞的。
2.因为以上四种离子细胞膜内外的浓度差较大， 细胞只有通过被动运输才能维持这种状
况。
【课堂小结】见上表。
【作业布置】练习一二。第二章 细胞的结构和生命活动 第三节 物质进出细胞的运输方式
第 1 课时 被动运输
学习目标
（1）阐明被动运输的方式和特点。
（2）理解渗透作用的发生条件及机理。
（3）探究植物细胞的吸水和失水。
[重难点击]
（4）被动运输的方式和特点。
（5）渗透作用的发生条件和机理。
（6）探究植物细胞的吸水和失水。
前课梳理
1.预习质壁分离实验，分析下列问题：
( 1质壁分离： “质 ”为原生质层，“壁 ”为细胞壁，即 原生质层与细胞壁的分离。
(2实验成功的关键是实验材料的选择，必须选择有大液泡并有颜色的植物细胞，便于在显 微镜下观察。
(3质壁分离后在细胞壁和细胞膜之间充满的是浓度降低的外界溶液，因为细胞壁是 全透性 的，且有水分子通过原生质层渗出来。
(4若用 50%的蔗糖溶液做实验，能发生质壁分离但不能复原，因为细胞过度失水而死亡。 (5若用尿素、乙二醇、KNO3、NaCl 做实验， 会出现质壁分离自动复原现象， 因外界物质会 转移到细胞内，从而引起细胞液浓度升高。
2.什么是扩散？
答案 物质从高浓度区域向低浓度区域迁移的过程，称为扩散。
3.物质进出细胞取决于哪些因素？
答案 取决于构成物质的基本微粒的大小、所带的电荷和细胞膜的结构。
学习探究
探究点一 被动运输
1 ．阅读教材，分析下图，思考下列问题：
(1)方式 1 和方式 2 分别称何种扩散？
答案 方式 1 和方式 2 分别称自由扩散和协助扩散。
(2)方式 1 和方式 2 各具何特点？请将比较的结果填入下表中
方式 转运方向 是否需要 载体蛋白 是否消 耗能量
方式 1 高浓度→低浓度 不需要 不消耗
方式 2 高浓度→低浓度 需要 不消耗
①方式 1 中，把不需要载体蛋白参与的简单扩散，称为自由扩散。
②方式 2 中，把需要载体蛋白参与的扩散，称为协助扩散。
(3)下列物质中，以方式 1 运输的是 a 、b 、d 、e ；以方式 2 运输的是 c。
a ．O2 和 CO2 进出肺泡 b ．苯被鼻黏膜细胞吸收 c ．红细胞吸收血液中的葡萄糖 d ．胆
固醇进入肝细胞 e ．甘油和乙醇被小肠上皮细胞吸收
2 ．影响被动运输的因素有很多，下面 A 、B 是两种被动运输方式的运输速率和被运输物质 的浓度之间的关系曲线图：
(1)图 A 表示的方式是自由扩散，运输速率主要取决于物质的 浓度差。
(2)图 B 表示的方式可能是协助扩散，ab 段的限制因素是浓度差，bc 段的限制因素是载体蛋 白的数量。
(3)请在图 C 中画出被动运输的运输速率和细胞能量供应的关系曲线。
答案 如图所示
(4)被动运输的影响因素有哪些？
答案 ①自由扩散的影响因素：物质运输速率主要取决于浓度差，也与物质分子大小和脂溶 性有关。
②协助扩散的影响因素：除了膜两侧物质的浓度差外， 还与膜上载体蛋白的种类和数量有关。 当载体蛋白达到饱和时，物质浓度再增加，物质的运输速率也不再增加。
注意：载体蛋白具有饱和性：当细胞膜上的载体蛋白已达饱和时，细胞吸收该载体蛋白运载 物质的速度不再随物质浓度增大而增大。
探究点二 渗透及其作用原理
在生物体内， 水是细胞与外环境之间交换的物质之一，请阅读教材 P52 53 内容， 结合下图思
考：
1 ．什么是渗透？
答案 在细胞膜等结构的两侧， 较多的水分子从溶质分子相对较少的区域向溶质分子相对较 多的区域扩散，这一现象称为渗透。
2 ．请举例说明什么是渗透现象。
答案 在一个长颈漏斗的漏斗口外密封上一层半透膜，往漏斗内注入质量分数为 10%的蔗
糖溶液， 然后将漏斗浸入盛有质量分数为 5%的蔗糖溶液的烧杯中。过一段时间后会出现漏 斗管内液面上升的现象，这就是渗透现象。
3 ．渗透现象发生需要的条件：如果将半透膜换成纱布，渗透现象将不会(会、不会)发生； 如果漏斗内也注入质量分数为 5%的蔗糖溶液，渗透现象将不会(会、不会)发生。这说明渗 透现象发生需要两个条件：半透膜和浓度差。
4 ．发生渗透现象的原理：以半透膜为界面，单位体积烧杯中的水分子数多于漏斗内溶液中 的水分子数， 所以在单位时间内由烧杯进入漏斗内溶液的水分子数多于由漏斗内溶液进入烧 杯的水分子数。因此， 一段时间后，漏斗管内的液面会上升。
5 ．上图中漏斗管内的液面会不会一直升高，为什么？
答案 不会。长颈漏斗中的液面升高时， 液体产生的静水压也随之变大， 当静水压增大到和 渗透压相等时(二者的方向相反， 静水压向外、渗透压向内)，通过半透膜进出长颈漏斗的水 分子数相等，因此，液面就不再升高了。
6 ．当液面不再升高时，长颈漏斗内外液体的浓度相等吗？
答案 不相等。当水分子进出达到动态平衡时， 长颈漏斗中溶液浓度仍高于烧杯中的液体浓
度。
7 ．水分子可以 自由通过细胞膜，细胞生命活动需要的一些离子和小分子也可以通过，而其 他的离子和分子不能通过，像这种对进出的物质具有选择作用的膜， 称为选择透过性膜。细 胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜。
探究点三 渗透作用的应用示例
结合教材，思考下面的问题：
1 ．下图是哺乳动物红细胞在不同浓度溶液中的形态变化：
(1)当把红细胞放在外界溶液中时，是否也能发生渗透作用？若能，则半透膜是什么？ 答案 是。红细胞的细胞膜。
(2)请思考下列问题，并将答案填写在横线上。
①在高渗溶液中，即当外界溶液浓度>细胞质浓度时，细胞失水皱缩。
②在低渗溶液中，即当外界溶液浓度<细胞质浓度时，细胞吸水膨胀，直至涨破。
③在等渗溶液中， 即当外界溶液浓度＝细胞质浓度时， 水分进出细胞处于动态平衡， 细胞形 态基本不变。
2 ．下图是植物细胞的渗透系统构成，思考回答下列问题：
(1)植物细胞的细胞膜、 液泡膜以及两层膜之间的细胞质，称为 原生质层，具有选择透过性， 相当于一层半透膜。
(2)植物细胞内的液体环境主要是指液泡内部的细胞液。
①当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，植物细胞会失水。
②当外界溶液浓度小于细胞液浓度时，植物细胞会吸水。
3 ．植物细胞的吸水和失水实验
质壁分离与复原是植物细胞失水和吸水的实验证据， 请结合教材 P54 内容， 完成实验过程并
讨论提出的问题。
(1)实验材料： 紫色的洋葱鳞片叶。
(2)实验原理：①成熟的植物细胞的原生质层相当于一层半透膜。
②原生质层的内侧细胞液与外界溶液可形成浓度差。③原生质层的伸缩性比细胞壁的伸缩性 大。
(3)实验试剂：质量浓度为 0.3g/mL 的蔗糖溶液，蒸馏水。
(4)实验分析
①当细胞液浓度<外界溶液浓度时，细胞失水， 原生质层和细胞壁分离，发生质壁分离；发 生质壁分离的细胞，当细胞液浓度>外界溶液浓度时，细胞吸水，发生质壁分离复原。
②植物细胞在清水中会不会和动物细胞一样发生涨破的现象？
答案 不会。植物细胞具有细胞壁， 细胞壁伸缩性较小， 所以植物细胞不能无限地吸水而涨
破。
③实验中为什么选择成熟的活的植物细胞(如紫色的洋葱鳞片叶外表皮细胞)作为原料？能 不能选择幼嫩的植物细胞或者动物细胞？
答案 成熟的植物细胞具有中央大液泡，质壁分离及复原现象明显；幼嫩的植物细胞无中央 液泡，虽然也能发生质壁分离，但现象不明显；动物细胞由于没有细胞壁，故不发生质壁分 离现象。
真题回眸
例 1．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表皮 细胞正处于如图所示的状态。 a 、b 表示该部位的溶液浓度，由此可推测( )
A ．a>b，细胞渗透吸水 B ．a ＝b，渗透系统保持动态平衡
C ．a达标训练
1 ．甲、乙两种物质分别以自由扩散和协助扩散方式进入细胞，如果以人工合成的无蛋白磷 脂双分子膜代替细胞膜，并维持其他条件不变，则( )
A ．甲物质的运输被促进 B ．乙物质的运输被促进
C ．甲物质的运输被抑制 D ．乙物质的运输被抑制
2 ．最能证明植物细胞发生渗透作用原理的实验是( )
A ．将萎蔫的青菜放入清水中会变得硬挺
B ．将根尖细胞放入清水中会吸水
C ．将土豆放入盐水中会变软
D ．观察洋葱表皮细胞的质壁分离和复原
3 ．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( )
4．将一植物细胞放入 KNO3 溶液中，一段时间后发生了质壁分离， 下列说法不正确的是( )
A ．此细胞是活细胞
B ．原生质层具有选择透过性
C ．发生质壁分离的细胞一段时间后可自动质壁分离复原
D ．原生质层两侧的溶液存在浓度差， KNO3 溶液浓度低于细胞液浓度
5．成熟的植物细胞具有中央大液泡， 可与外界溶液构成渗透系统进行渗透吸水或渗透失水。 下图甲表示渗透装置吸水示意图， 图乙表示图甲中液面上升的高度与时间的关系， 图丙表示 成熟植物细胞在某外界溶液中的一种状态(此时细胞有活性)。请据图回答下列问题：
(1)由图甲漏斗液面上升可知，实验初始时 c 两侧浓度大小是 a b。由图乙可知漏 斗中溶液吸水速率在 ，最终液面不再上升，当液面不再上升时， c 两侧浓度大小 是 a b。
(2)图丙中相当于图甲中 c 结构的是 (填序号)，结构②中充满的液体是 。
(3)把一个已经发生质壁分离的细胞浸入清水中，发现细胞液泡体积增大，说明细胞在渗透 吸水，细胞能否无限吸水？ ，原因是 。
(4)把一个已经发生质壁分离的细胞浸入低浓度的蔗糖溶液中， 发现细胞液泡体积也在增大。
当液泡体积不再增大时，细胞液浓度是否一定和外界溶液浓度相等？ 。
冲 A 提升
6．“人造细胞 ”是用羊皮纸或火棉胶等半透性膜材料做成的一个密闭的囊， 囊里面装了等量 的不同浓度的蔗糖溶液。假设有三个这样的“人造细胞 ”，分别用 A 、B 、C 表示，它们的 蔗糖溶液浓度分别是 10%、20%和 30%。其中 A、B 细胞的外面套一金属网笼， C 细胞的外 面没有套金属网笼，如下图把三个“人造细胞 ”同时放在浓度为 15%的蔗糖溶液的玻璃槽 中，据图回答：
(1)经过一段时间后，三个“细胞”的变化分别是( )
A ．A 变大， B 稍微变小， C 不变 B ．A 变小， B 稍微变大， C 不变
C ．A 变小， B 稍微变大， C 变大 D ．A 变大， B 稍微变小， C 变大
(2)一段时间后， A、B 的体积不再变化， 此时 A 内蔗糖溶液的浓度和外界蔗糖溶液的浓度相 比(较高、较低、相等) 。B 内蔗糖溶液的浓度和外界蔗糖溶液的浓度相比。
(3)若将 C 浸入玻璃槽后，每隔半小时称量一次重量，下列坐标曲线中，能正确表示测试结
果的是( )
选修拓展
1 ．半透膜、选择透过性膜的比较
(1)区别：①半透膜是无生命的物理性膜，是指某些物质可以透过而另一些物质不能透过的 多孔性薄膜，物质能否通过取决于分子的大小。
②选择透过性膜是具有生命的生物膜， 载体蛋白的存在决定了其对不同物质是否吸收的选择
性。细胞死亡或膜载体蛋白失活后，其选择透过性丧失。
(2)共性：都允许水分子自由通过，而不允许大分子物质通过。
2 ．扩散作用和渗透作用的关系
物质从高浓度区域向低浓度区域迁移的过程称为扩散。渗透作用是一种特殊方式的扩散， 它 是指水分子或其他溶剂分子通过半透膜(或选择透过性膜)进行的扩散。
3 ．渗透作用的原理
