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第1节 被动运输
第4章 细胞的物质输入和输出
1．渗透作用
(1)概念
水分子(或其他溶剂分子)通过______的扩散。
(2)方向
水分子从水的相对含量__的一侧向相对含量__的一侧渗透。
知识点1 水进出细胞的原理
半透膜
高
低
2．渗透作用具备的两个条件
(1)具有③______。
(2)膜两侧①②具有______。
半透膜
浓度差
1．当漏斗内液面达到稳定后，是否还有水分子进出半透膜？
提示：有。此时水分子进出半透膜的速率达到平衡，故液面不再变化。
3．动物细胞的吸水和失水
(1)原理
①半透膜：动物细胞的______。
②浓度差：外界溶液与______之间的浓度差。
(2)现象
条件 结果
外界溶液的
浓度 ＞ 细胞质的浓度 ____________
＜ ____________
＝ ____________
细胞膜
细胞质
细胞失水皱缩
细胞吸水膨胀
细胞形态不变
2．想一想临床上输液时为什么要用生理盐水？
提示：因为生理盐水的浓度与血浆的浓度基本一致，血细胞不会因为过度吸水或失水而出现形态和功能上的异常。
4．植物细胞的吸水和失水
(1)成熟植物细胞的结构
细胞壁
全透
小
液泡膜
选择透过性
半透膜
大
细胞液
(2)原理
①半透膜：植物细胞的原生质层，包括细胞膜和_______________________________。
②浓度差：外界溶液与______之间的浓度差。
(3)结果
①外界溶液浓度____细胞液浓度时，发生____。
②外界溶液浓度____细胞液浓度时，发生____。
液泡膜以及两层
膜之间的细胞质
细胞液
大于
失水
小于
吸水
基于对水进出细胞原理的认识，判断下列表述是否正确。
1．渗透作用中膜两侧溶液的浓度指的是质量分数。 ( )
提示：渗透作用中膜两侧溶液的浓度指的是物质的量浓度。
2．将动物细胞放入一定浓度的外界溶液中，不能发生渗透作用。 ( )
提示：动物细胞的细胞膜相当于一层半透膜，能发生渗透作用。
×
×
3．动物细胞和植物细胞放在蒸馏水中会吸水涨破。 ( )
提示：植物细胞不会在蒸馏水中吸水涨破，因为植物细胞的细胞壁有支持和保护作用。
4．植物细胞壁是全透性的，其伸缩性小于原生质层。 ( )
5．原生质层由细胞壁、细胞膜、液泡膜及所有细胞质组成。 ( )
提示：原生质层由细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质组成。
×
√
×
材料1 用玻璃纸(半透膜)封住长颈漏斗的口部，在长颈漏斗内注入蔗糖溶液，然后把漏斗放到清水中，使内外液面相平，一段时间后漏斗内会出现液面上升的现象，这就是渗透现象。(如图1所示)
材料2 将家兔红细胞甲、乙、丙(细胞内部溶液浓度相等)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(箭头方向表示水分子的进出，箭头粗细表示水分子进出的多少)。
1．如果用纱布代替玻璃纸(半透膜)，漏斗管内液面还会升高吗？
提示：不会，因为纱布是全透性的，水分子和蔗糖溶液都能通过。
2．如果渗透实验中，烧杯内不是清水，而是同浓度的蔗糖溶液，漏斗管内液面还会升高吗？
提示：漏斗管内液面不会升高，因为半透膜两侧溶液没有浓度差。
3．渗透实验中，液面高度差ΔH会不会一直升高，为什么？
提示：不会。漏斗管中的液面升高时，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(以半透膜为界，二者的方向相反，静水压向外、渗透压向内)，单位时间内透过半透膜进出长颈漏斗的水分子数相等。因此，液面高度差不会一直升高。
4．如果渗透实验中，半透膜的面积增大一倍，其他条件不变，液面高度差ΔH会不会变化？达到ΔH的时间会不会变化？
提示：半透膜两侧溶液的浓度差不变，液面高度差ΔH不会变，但是由于半透膜面积增大，因此达到ΔH的时间会变短。
5．据图2分析比较三种溶液浓度大小。
提示：a＞b＞c。
6．若将家兔红细胞放入清水中，会出现如图所示哪种现象？请分析原因。
提示：会出现如右图(浓度c)所示现象。将家兔红细胞放入清水中，由于发生渗透作用，从细胞外进入细胞内的水分子数多于从细胞内到细胞外的水分子数，因此细胞吸水。
[深化归纳]
1．渗透作用与扩散作用的比较
渗透作用 扩散作用
区别 含义 水分子或其他溶剂分子通过半透膜的扩散 物质从相对含量高的地方到相对含量低的地方的自由运动
条件 具有一层半透膜；半透膜两侧溶液存在浓度差 两处物质相对含量不相等
结果 通过半透膜的溶剂分子达到动态平衡 两处物质相对含量相等
联系 渗透作用是扩散作用的一种特殊形式
2．半透膜、选择透过性膜以及生物膜的区别
概念范畴 特点
半透膜 物理学上的概念 物质能否通过半透膜取决于半透膜孔隙直径的大小
选择透过性膜 生物学上的概念 具有生物活性，即使是小分子，只要不是细胞选择吸收的，也不能通过。选择透过性膜可以看成是功能完善的一类半透膜
生物膜 活的生物膜属于选择透过性膜。当细胞死亡后，细胞膜等生物膜变为全透性
[对点练习]
1．将生鸡蛋的大头保持壳膜完好并去掉蛋壳，小头开个小孔让蛋清和蛋黄流出，向蛋壳膜内灌入质量分数为15%的蔗糖溶液(蔗糖不能穿过壳膜)，然后放在水槽的清水中并用铅笔标注初始的吃水线，如下图所示。下列分析不正确的是( )
A．壳膜相当于渗透装置中的半透膜
B．一段时间过后，吃水线会低于水槽的初始水面
C．当水进出壳膜的速率相等时，壳膜内外浓度相等
D．若将清水换为 25%的蔗糖溶液，则蛋壳将上浮
√
C [本实验装置中相当于渗透装置中的半透膜的是壳膜，A正确；由于壳膜内溶液的浓度大于外界溶液的浓度，外界清水会透过壳膜进入壳膜内的蔗糖溶液中，导致蛋壳下沉，吃水线低于水槽的初始水面，B正确；当水进出壳膜的速率相等时，壳膜内溶液的浓度仍大于外界溶液的浓度，C错误；若将清水换为 25%的蔗糖溶液，外界溶液浓度高，壳膜内的水分会流出，蛋壳将上浮，D正确。]
2．扩散作用实验装置如图所示，甲、乙两管的口径相同，半透膜只允许葡萄糖分子通过，淀粉分子无法通过，当达到渗透平衡时，下列有关甲、乙两管溶液的叙述正确的是( )
A．甲管中水位高度低于乙管
B．甲管中的葡萄糖浓度低于乙管
C．甲管中的淀粉浓度高于乙管
D．两管的葡萄糖浓度均为8%，
淀粉均为4%
√
C [半透膜只允许葡萄糖分子通过，淀粉分子不能通过，则两边的葡萄糖浓度相等，由于甲管中淀粉浓度大于乙管，甲管的渗透压高于乙管，乙管中的水分向甲管扩散的多，甲管中水位高度高于乙管，平衡时由于液面高度差的原因，可推知平衡后甲管中的淀粉浓度高于乙管，综上所述，A、B、D错误，C正确。]
方法技巧 渗透现象中液面变化的判断方法
半透膜两侧分别为浓度不同的A、B溶液，有以下三种情况：
(1)若A侧溶质(如葡萄糖等)可以通过半透膜，B侧溶质不能通过半透膜，则最终B侧液面升高。
(2)若A侧和B侧溶质是同种物质且均不能通过半透膜，则最终浓度高的一侧液面升高。
(3)若A、B两侧溶液的溶质均能通过半透膜，则最终两侧不存在高度差。
1．实验原理
(1)原生质层与细胞壁的特点：
①原生质层的伸缩性比细胞壁__。
②______是全透性的，原生质层具有________性。
知识点2 探究植物细胞的吸水和失水
大
细胞壁
选择透过
(2)溶液浓度对细胞的影响：
①当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞将____。
②当外界溶液浓度小于细胞液浓度时，细胞将____。
失水
吸水
2．实验步骤及现象
紫色
蔗糖溶液
逐渐变小
加深
逐渐分离
逐渐变大
变浅
3．实验结果
外界溶液 中央液泡大小 原生质层的
位置 细胞大小 液泡颜色
蔗糖溶液 ____ ____________ 基本不变 ____
清水 恢复原状 与细胞壁紧贴 ________ 变浅
4．实验结论：原生质层相当于一层半透膜。
变小
与细胞壁分离
变深
基本不变
基于对植物细胞的质壁分离及复原实验的分析与理解，判断下列表述是否正确。
1．在实验操作中，共涉及三次显微镜观察，第一次用低倍镜观察，第二、三次用高倍镜观察。 ( )
提示：在实验操作中，三次均用低倍镜观察。
×
2．当质壁分离复原后，细胞液的浓度等于外界溶液浓度。 ( )
提示：当质壁分离复原后，细胞液的浓度可能大于或等于外界溶液浓度。
3．质壁分离过程中，洋葱鳞片叶外表皮细胞的紫色区域逐渐变小。 ( )
4．大蒜根尖分生区细胞可用于观察细胞的质壁分离与复原。 ( )
提示：根尖分生区细胞没有大液泡，不适合作为此实验的材料。
×
√
×
探究一：实验过程分析
如图是将紫色洋葱鳞片叶的外表皮细胞先放到0.3 g/mL的蔗糖溶液中(甲)，再放到清水中(乙)的实验过程的图解，请分析回答下列问题。
1．实验中共涉及三次显微镜观察，其中第一次观察的目的是什么？
提示：观察正常洋葱鳞片叶外表皮细胞的状态，以便与处理后的状态形成对照。
2．乙过程中，⑤的颜色如何变化？其吸水能力又如何变化？
提示：颜色逐渐变浅；吸水能力逐渐减弱。
3．发生质壁分离的洋葱表皮细胞的原生质层与细胞壁之间是何物质？
提示：因为细胞壁是全透性的，所以洋葱表皮细胞的原生质层与细胞壁之间是蔗糖溶液。
4．有位同学错取了质量浓度为3 g/mL的蔗糖溶液，发现做完甲过程后，再做乙过程几乎没有观察到相关现象，分析原因可能是什么？
提示：蔗糖溶液浓度太高，细胞过度失水而死亡，不能再发生质壁分离复原。
5．若用合适浓度的KNO3溶液进行该实验，结果会发生质壁分离与复原吗？
探究二：植物细胞在不同溶液中的吸水和失水情况分析
某兴趣小组将若干生理状况基本相同、长度为4 cm的鲜萝卜条分为四组，分别置于浓度相同的尿素溶液、KNO3溶液、蔗糖溶液与清水中，编号为1、2、3、4组，测量实验过程中各时间点每组萝卜条的平均长度，所得结果如图所示。据图回答下列问题。
1．清水组萝卜条的长度不再增加时，细胞液的浓度是否与外界溶液相等？1组和2组可以发生质壁分离自动复原，而3组不可以，其原因是什么？
提示：不相等； KNO3、尿素进入细胞，萝卜细胞内溶液浓度逐渐升高，使细胞先失水后吸水，即先质壁分离后复原，而蔗糖不能跨膜运输进入细胞，细胞内溶液浓度较低，细胞一直处于失水状态，从而不能发生质壁分离复原现象。
2．2组的萝卜条是从20 min后开始吸收KNO3还是20 min以前？
提示：20 min以前。
[深化归纳]
1．实验需要注意的问题
(1)实验成功的关键之一是实验材料的选择。要选取成熟的、活的且液泡带有一定颜色的植物组织进行实验，便于观察实验现象。
(2)滴加蔗糖溶液或清水时，应在载物台上操作。
(3)选用的蔗糖溶液浓度要适宜。过低，不足以引起质壁分离或质壁分离所需时间过长；过高，可能造成植物细胞失水过多、过快而死亡。
(4)当以可吸收的物质作溶质时(如甘油、尿素、KNO3、乙二醇等)，可出现质壁分离及自动复原现象。
2．本实验中的对照设置
本实验存在两组对照实验，均为自身对照。自身对照指对照组和实验组在同一研究对象上进行，是实验前后之间的对照。
[对点练习]
3．某同学选择红色山茶花的花瓣观察植物细胞的吸水与失水，下表是用不同浓度的蔗糖溶液处理花瓣的结果，下图是观察到的某一质量浓度蔗糖溶液处理后的花瓣细胞。下列相关叙述错误的是( )
注：“－”表示不发生现象；“＋”表示发生现象，且“＋”数量越多现象越明显。
蔗糖溶液质量浓度(g/mL)
0.20 0.25 0.30 0.35 0.40
是否发生质壁分离现象 － － ＋ ＋＋＋ ＋＋＋＋
滴入清水后是否复原 － － 是 是 否
A．本实验的自变量是蔗糖溶液的质量浓度
B．将蔗糖溶液换为相同质量浓度的葡萄糖溶液，实验的结果和表中相同
C．图中甲处的溶液为蔗糖溶液
D．0.40 g/mL的蔗糖溶液组中，滴入清水不复原是因为细胞已经死亡
√
B [题表是用不同浓度的蔗糖溶液处理花瓣的结果，从表中的处理方法可知，本实验的自变量是蔗糖溶液的质量浓度，A正确；由于质量浓度相同的蔗糖溶液和葡萄糖溶液的物质的量浓度不同，所以将蔗糖溶液换为相同质量浓度的葡萄糖溶液，实验的结果和表中不相同，B错误；图中的甲处是细胞膜与细胞壁的间隙，细胞壁具有全透性，因此，发生质壁分离的细胞在此处的液体为外界溶液——蔗糖溶液，C正确；0.40 g/mL的蔗糖溶液组中，滴入清水不复原是因为细胞失水过多而死亡，D正确。]
4．如图是浸润在蔗糖溶液中马铃薯块茎细条的实验前长度与实验后长度之比随蔗糖溶液浓度的变化曲线。假设实验中a～f 组马铃薯块茎细条的初始状况相同，蔗糖不进入细胞。下列说法错误的是
( )
A．实验后，a组细胞的吸水能力大于b组的
B．浸润导致e组细胞中液泡的失水量大于d组的
C．马铃薯块茎细胞的细胞液初始浓度介于0.4～0.5 mol·L-1之间
D．将f 组马铃薯块茎细条转入清水中，细胞不一定发生质壁分离的复原
√
A [实验后，a组细胞实验前长度/实验后长度的比值小于b组，表明实验过程中a组细胞吸水更多，实验后，a组细胞的吸水能力小于b组，A错误；e组细胞相对于d组细胞，实验前长度/实验后长度的比值更大，失水更多，B正确；实验前长度/实验后长度的比值为1时，水分进出细胞达到平衡，由图可知，马铃薯块茎细胞的细胞液初始浓度介于0.4 mol·L-1～0.5 mol·L-1之间，C正确；f 组细胞可能因为失水过多而死亡，因此将f组马铃薯块茎细条转入清水中，细胞不一定发生质壁分离的复原，D正确。]
1．被动运输的概念
物质以____方式进出细胞，不需要消耗细胞内化学反应所释放的____，这种物质跨膜运输方式称为被动运输。
知识点3 自由扩散和协助扩散
扩散
能量
2．类型
方式 自由扩散(简单扩散) 协助扩散(易化扩散)
特点 物质通过简单的________进出细胞 借助膜上的________进出细胞的物质扩散
实例 O2、_______、甘油、乙醇、苯等 葡萄糖进入红细胞、水分子借助__________进出细胞
扩散作用
转运蛋白
CO2
水通道蛋白
方式 自由扩散(简单扩散) 协助扩散(易化扩散)
图例
(P66“旁栏思考”)甘油、乙醇等分子为什么能以自由扩散的方式进出细胞？
提示：因为甘油、乙醇等都是脂溶性物质，与磷脂分子有较强的亲和力，容易通过磷脂双分子层进出细胞。
3．转运蛋白的种类
分子或离子
自身构象
直径
形状
大小和电荷
不
需要
4．影响被动运输的因素
(1)被动运输的速率直接受膜内外物质________大小的影响。
(2)协助扩散的速率还与________的数量有关。
浓度梯度
转运蛋白
细胞内外溶液浓度差会影响物质运输速率，温度是否会影响水分子通过细胞膜的速率？
提示：会。温度会影响膜上磷脂分子和蛋白质的流动性，水分子通过细胞膜的方式为自由扩散和协助扩散，一定温度范围内，提高温度会加速水分子的扩散速率。
基于物质跨膜的方式与物质的特点和细胞膜的结构有关，判断下列表述是否正确。
1．细胞对于物质的输入和输出具有选择性。 ( )
2．相对分子质量小的物质或离子都可以通过自由扩散进入细胞内。 ( )
提示：一些离子不能通过自由扩散的方式进入细胞。
√
×
3．葡萄糖进入红细胞的过程不需要载体蛋白的协助。 ( )
提示：葡萄糖进入红细胞需要载体蛋白的协助。
4．水分子主要通过自由扩散进出细胞。 ( )
提示：水分子主要通过协助扩散进出细胞。
5．钾离子通过通道蛋白时，不需与通道蛋白结合。 ( )
×
×
√
材料1 观察气体分子、脂溶性小分子和水通过人工膜和生物膜的情况。
材料2 下图表示细胞膜亚显微结构模式图，a、b、c、d表示物质跨膜运输方式，A、B、C、D表示相应结构。
1．由材料1中的图1、图2可分别得出的结论是什么？
提示：由图1可得出气体分子、脂溶性小分子和水这三类分子可以自由通过磷脂双分子层。由图2可得出气体分子、脂溶性小分子通过人工膜与生物膜通透性一致，说明气体分子、脂溶性小分子通过生物膜的方式是自由扩散；水分子通过人工膜与生物膜通透性不一致，说明水分子通过生物膜可能还有其他方式。
2．材料2图中的a属于哪种运输方式？该运输方式有何特点？
提示：a属于自由扩散。物质由高浓度一侧运输到低浓度一侧，不需要转运蛋白，也不需要消耗细胞内化学反应产生的能量。
3．材料2图中的b、c、d属于哪种运输方式？该种运输方式有何特点？
提示：b、c、d属于协助扩散。由高浓度一侧运输到低浓度一侧，需要转运蛋白的协助，但不需要消耗细胞内化学反应产生的能量。
4．材料2图中A、B、D都属于转运蛋白，转运蛋白分为载体蛋白和通道蛋白两种类型，试比较它们的异同点。
提示：图中A是通道蛋白，B、D属于载体蛋白，三者均具有选择性；载体蛋白只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过，每次转运时都会发生自身构象的改变；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，且不需要与其结合。
[深化归纳]
1．通道蛋白与载体蛋白的异同点比较
2．被动运输的影响因素
(1)自由扩散的影响因素：物质运输速率主要取决于膜内外物质浓度梯度的大小，也与物质分子大小和脂溶性有关。(如图A)
(2)协助扩散的影响因素：除了膜内外物质浓度梯度的大小外，还与膜上转运蛋白的数量有关。当转运蛋白达到饱和时，物质浓度再增加，物质运输速率也不再增加。(如图B)
(3)被动运输不消耗能量，所以物质运输速率和细胞能量供应无关。(如图C)
[对点练习]
5．协助扩散需要细胞膜上转运蛋白的协助，转运蛋白包括通道蛋白和载体蛋白两种。图甲、图乙分别表示载体蛋白介导和通道蛋白介导的两种协助扩散方式。下列有关叙述正确的是( )
A．水分子可以通过图甲方式进入细胞
B．红细胞吸收葡萄糖方式与图乙相同
C．载体蛋白运输物质时，自身构象会
发生变化
D．图中运输方式能维持细胞膜两侧溶质的浓度差
√
C [水分子可通过自由扩散和协助扩散进入细胞，自由扩散不需要载体蛋白，协助扩散需要通道蛋白，即水分子可以通过图乙方式进入细胞，A错误；红细胞吸收葡萄糖的方式为协助扩散，需要载体蛋白运输，与图甲类似，B错误；由图可知，转运过程中，载体蛋白要结合溶质分子，自身构象会发生变化，通道蛋白不需要结合溶质分子，C正确；图中两种运输方式都是协助扩散，都是从高浓度向低浓度运输，不能维持细胞膜两侧溶质的浓度差，D错误。]
6．如图是在停止能量供应的条件下得出的曲线，图中曲线a、b表示物质跨膜运输的两种方式，下列叙述正确的是( )
A．脂溶性小分子物质不能通过
方式a运输
B．与方式a有关的载体蛋白覆盖
于细胞膜表面
C．方式b的最大转运速率与转运蛋白数量有关
D．方式a和b的转运速率均与物质的浓度差成正比
√
C [分析坐标曲线可知，a为自由扩散，b为协助扩散。脂溶性小分子物质通过自由扩散(即方式a)运输，A错误；方式a与载体蛋白无关，只与物质浓度有关，B错误；方式b的最大转运速率与转运蛋白的种类和数量有关，C正确；自由扩散(即方式a)与膜两侧物质的浓度差成正比，当协助扩散(即方式b)转运蛋白达到饱和时，物质浓度再增加，物质的运输速率也不再增加，D错误。]
1．渗透作用发生的两个条件：一是半透膜，二是浓度差。
2．原生质层包括细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质。
3．植物细胞发生质壁分离的原因：
(1)外界溶液浓度大于细胞液浓度。
(2)原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性。
4．只有活的成熟植物细胞才可发生质壁分离，动物细胞和根尖分生区细胞不能发生质壁分离。
5．被动运输包括自由扩散和协助扩散，二者都是顺浓度梯度进行跨膜运输的。
6．自由扩散既不需要转运蛋白，也不需要能量，气体及脂溶性物质以自由扩散方式运输，水以自由扩散和协助扩散方式运输。
7．协助扩散需要转运蛋白，但不需要能量，实例是红细胞吸收葡萄糖。
1．下图为某兴趣小组使用透析袋设计的装置，已知葡萄糖等小分子和离子可以通过透析膜，而大分子则无法通过。下列分析错误的是( )
课堂检测 素养测评
2
4
3
题号
1
5
注：A是葡萄糖溶液，C是淀粉溶液，B和D是蒸馏水，向D中加入适量碘液。
A．该实验并不能证明透析膜具有选择透过性
B．一定时间内，C处颜色变化表现为蓝色越来越深
C．烧杯1中，葡萄糖分子只能从A处到达B处
D．烧杯2达到平衡时，水分子依然可以进出透析袋
2
4
3
题号
1
5
√
C [该实验只能证明透析膜具有半透性，并不能证明透析膜具有选择透过性，A正确；碘液可以通过透析膜，从D进入C，而淀粉遇碘变蓝色，所以C处的颜色变化是蓝色越来越深，B正确；烧杯1中，葡萄糖分子既能从A处到达B处，也能从B处到达A处，是双向的，C错误；渗透作用是一个动态平衡，水分子进出速率大致相等，D正确。]
2
4
3
题号
1
5
2．在探究植物细胞的吸水和失水实验中，对紫色洋葱鳞片叶外表皮临时装片进行了两次处理，下列叙述错误的是( )
A．洋葱鳞片叶外表皮细胞的原生质层相当于一层半透膜
B．观察细胞的正常形态和失水或吸水后的变化均使用低倍镜
C．若将紫色洋葱鳞片叶的外表皮换成内表皮，则不会发生质壁分离
D．第一次处理滴加的液体为0.3 g/mL的蔗糖溶液，第二次滴加的液体为清水
√
2
4
3
题号
1
5
C [如将紫色洋葱鳞片叶的外表皮改为内表皮，则观察效果不明显，并非不会发生质壁分离，C错误。]
2
4
3
题号
1
5
3．如图为水分子通过细胞膜的两种方式，下列有关分析正确的是( )
A．通过方式1的运输量只与细胞膜上磷
脂分子紧密程度相关
B．通过方式2的运输速率比方式1快且不
与通道蛋白结合
C．方式1的运输速率只与温度有关，温度低则运输慢
D．水分子只能从浓度低的溶液向浓度高的溶液运动，最终两者浓度达到相等
√
2
4
3
题号
1
5
B [水分子通过方式1的运输量除了与细胞膜上磷脂分子的紧密程度相关，还与H2O在膜两侧的浓度差有关，A错误；水分子通过方式1时，在磷脂双分子层中间要经过疏水端，因此与方式1相比，方式2的运输速率更快，并且该方式中水分子不与通道蛋白结合，B正确；温度会使水分子运输速率加快，温度低则运输慢，因此方式1的运输速率与温度有关，但方式1的运输速率不只与温度有关，C错误；水可以进出膜的两侧，但从浓度低的溶液向浓度高的溶液运输的水比从浓度高的溶液向浓度低的溶液运输的水多，最终浓度高的一侧溶液浓度可能仍然偏高，D错误。]
2
4
3
题号
1
5
4．下列关于自由扩散和协助扩散的说法中，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离子和一些有机分子如葡萄糖，可以通过协助扩散顺浓度梯度运输
A．①②④ B．①③④
C．①④⑤ D．①②
2
4
3
题号
1
5
√
C [自由扩散和协助扩散都是顺浓度梯度的运输，都不需要能量，①正确；自由扩散不需要载体，协助扩散需要载体，②错误；自由扩散和协助扩散都是顺浓度梯度的运输，③错误；自由扩散和协助扩散都是被动运输，④正确；离子和一些有机分子可以通过协助扩散顺浓度梯度运输，如钠离子进入神经细胞、葡萄糖进入红细胞等，⑤正确。]
2
4
3
题号
1
5
5．洋葱是绿色开花植物，其鳞茎粗大，近球形，贮藏着大量的营养物质，是我国主要栽培的蔬菜品种。某同学进行“植物细胞的吸水与失水”实验，所用材料为紫色的洋葱鳞片叶外表皮，试剂是蔗糖溶液和清水。实验步骤如图1所示，图2是在蔗糖溶液中观察到的洋葱鳞片叶外表皮细胞的结构示意图。
2
4
3
题号
1
5
回答下列问题：
(1)成熟植物细胞发生质壁分离的条件是_________________________________________________________________________________________________。
(2)图1中B步骤主要观察洋葱鳞片叶外表皮细胞中_____________的大小以及原生质层的位置，原生质层对应图2中的___________(填数字)。图1中F步骤观察时发现质壁分离不能复原，原因可能是_______________________________________。
2
4
3
题号
1
5
细胞壁的伸缩性小于原生
质层的伸缩性；原生质层相当于一层半透膜；细胞液的浓度小于外界溶液的浓度
蔗糖溶液浓度过高，细胞失水过多而死亡
(紫色)大液泡
2、4、5
(3)若外界溶液浓度相同，用紫色洋葱鳞片叶外表皮的不同部位观察到的质壁分离程度可能不同，原因是_________________________________________________________。
(4)若图2表示洋葱鳞片叶外表皮细胞正处于质壁分离过程中，在显微镜下可观察到的现象是______________________________________________________________。
2
4
3
题号
1
5
紫色洋葱鳞片叶外表皮不
同部位细胞的细胞液浓度不一定相同
7处的紫色变深(中央液泡变小)，原
生质层变小，逐渐与细胞壁分离
[解析] (1)成熟植物细胞发生质壁分离的内因是细胞壁的伸缩性小于原生质层的伸缩性并且原生质层相当于一层半透膜，外因是细胞液的浓度小于外界溶液的浓度。(2)图1中B步骤是用低倍显微镜观察紫色大液泡的大小，原生质层的位置，植物细胞的大小。原生质层是由细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质组成，图1中F步骤观察时发现质壁分离不能复原，原因可能是蔗糖溶液浓度过高，细胞失水过多而死亡。
2
4
3
题号
1
5
(3)若外界溶液浓度相同，用紫色洋葱鳞片叶外表皮的不同部位观察到的质壁分离程度可能不同，原因是不同部位细胞的细胞液浓度不一定相同，导致外界溶液浓度与细胞液浓度差不相同，失水程度不同，质壁分离程度不同。(4)在低倍显微镜下一般可观察到三个现象，7处的紫色变深(中央液泡变小)，原生质层变小，逐渐与细胞壁分离。
2
4
3
题号
1
5课时分层作业(12)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
D C D C B B C A D C B C B CD
14．(1)浓度差 低于 (2)都是顺浓度梯度进行跨膜运输(或不需要消耗细胞化学反应产生的能量) 等量的生理盐水 (3)自由扩散 协助扩散
1．D [蔗糖溶液的浓度高于清水，因此蔗糖溶液中的液面会升高，当浓度差产生的渗透压和高出的液面的静水压相等时，达到渗透平衡，此时m增大(因为b增大)，A正确；达到渗透平衡时仍有水分子穿过半透膜，此时进出半透膜的水分子数相等，B正确；液面高度差会产生静水压，所以达到渗透平衡时半透膜两侧溶液浓度不相等，且液面高的一侧浓度大，C正确；淀粉是多糖，分子质量远大于蔗糖，则相同的质量浓度下，淀粉溶液的物质的量浓度更小，所以若将蔗糖溶液换为0.3 g/mL淀粉溶液，m会减小，D错误。]
2．C [要使装置A端内液面升高，渗透平衡时h1会产生压力与AB两端因溶液浓度差产生的压力的大小相等，渗透平衡时，两种溶液的浓度是A浓度>B浓度，同理C浓度>B浓度，又因为h1>h2可推断出A浓度>C浓度。]
3．D [漏斗中的液面在升高说明漏斗中蔗糖溶液浓度大于烧杯中蔗糖溶液浓度，A错误；若t2时刻在漏斗中加入蔗糖酶，蔗糖快速分解为单糖，短时间内漏斗中溶液物质的量浓度会升高，Δh将变大，由于c允许单糖通过，继而漏斗内溶液浓度会下降，Δh将变小，最终漏斗内的液面将低于烧杯，B错误，D正确；t2时刻半透膜两侧水分子进出速度相等，但是由于漏斗与烧杯的液面不一样高，所以膜两侧溶液浓度不可能相等，C错误。]
4．C [细胞膜的组成成分主要是蛋白质和脂质，其次还有少量糖类，脂质中主要是磷脂，A正确；处于等渗溶液中的红细胞吸水涨破是由于溶质分子进入细胞，导致细胞质浓度升高，进而吸水涨破，B正确；从红细胞放入氯化铵、甘油、乙醇、丙酮溶液中溶血时间分别为9.67、7.17、2.04、1.65可知：氯化铵、甘油、乙醇、丙酮扩散进入红细胞的速度大小关系为丙酮＞乙醇＞甘油＞氯化铵，C错误；根据细胞的溶血时间可知，脂溶性物质如丙酮、乙醇和甘油更易通过细胞膜，D正确。]
5．B [洋葱鳞茎叶内表皮细胞液泡中没有色素，不能观察到④处的颜色变化，A错误；图中细胞处于质壁分离的状态，但该细胞可能正在发生质壁分离，也可能正在发生质壁分离复原，B正确；②和③及其之间的细胞质构成原生质层，细胞液是指液泡内的液体，C错误；质壁分离复原以后，细胞会吸水膨胀，但细胞壁①的伸缩性有限，不会明显变薄，D错误。]
6．B [红色花瓣细胞的液泡呈现红色，比白色花瓣更便于观察质壁分离现象，A正确；黑藻叶片的叶肉细胞中，液泡无色，叶绿体的存在使原生质层呈现绿色，有利于实验现象的观察，B错误；紫色洋葱鳞片叶外表皮不同部位的细胞，其细胞液浓度不一定相同，用相同浓度的外界溶液进行质壁分离实验时，观察到的质壁分离程度可能不同，C正确；紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞体积较大，低倍镜下即可观察到质壁分离现象，不需要用高倍显微镜，D正确。]
7．C [用30%蔗糖溶液处理之后，细胞失水，原生质体和液泡的体积都会减小，细胞液浓度上升；用清水处理之后，细胞吸水，原生质体和液泡体积会扩大，细胞液浓度下降，A、B错误。随着所用蔗糖浓度上升，当蔗糖浓度超过细胞液浓度之后，细胞就会开始失水，原生质体和液泡的体积下降，细胞液浓度上升，C正确，D错误。]
8．A [若X跨膜运输的方式是自由扩散，温度会影响分子运动的速率，自由扩散运输速率会受到温度变化影响，A错误；若X是葡萄糖，则在顺浓度梯度的情况下可通过协助扩散进入人的红细胞，B正确；若X跨膜运输的方式是协助扩散，协助扩散是顺浓度梯度运输，需要转运蛋白的协助，因此协助扩散运输速率与转运蛋白的数量有关，C正确；若X是脂溶性小分子物质，可以通过相似相溶进出细胞，其跨膜运输的方式一般是自由扩散，D正确。]
9．D [由于自由扩散的动力是浓度差，其物质的运输速度与物质浓度呈正相关，所以乙图可表示甲过程，但丙过程还受载体数量的限制，即此曲线不可表示丙图的跨膜运输方式，D错误。]
10．C [转运蛋白包括通道蛋白和载体蛋白，通道蛋白是一类贯穿于整个磷脂双分子层的转运蛋白，A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，因此机体可通过调节细胞膜上通道蛋白的数量或开关来调节物质的运输，B正确；物质通过自由扩散的方式进出细胞的速率小于通过通道蛋白进出细胞的速率，因为在一定浓度差下，协助扩散有通道蛋白的协助，C错误；分子或离子通过通道蛋白时，不需要与通道蛋白结合。由图可知，K＋通道开启或关闭过程会发生自身构象的改变，D正确。]
11．B [该细胞转运葡萄糖的方式为协助扩散，需要载体蛋白，顺浓度梯度，GLUT为载体蛋白，A正确；葡萄糖的转运速率不会随着葡萄糖浓度的升高持续增大，会受到载体蛋白数量的限制，B错误；半乳糖抑制葡萄糖的转运可能是因为与葡萄糖竞争GLUT，导致葡萄糖转运相对速率减慢，C正确；据图可知，GLUT转运葡萄糖时其自身构象会发生改变，D正确。]
12．C [在0.3 g/mL的KNO3溶液中，Ⅱ组水稻的原生质体体积增加，说明Ⅱ组水稻可以从外界环境中吸收水分，属于耐盐碱水稻，A正确；Ⅱ组水稻的曲线不能无限上升除受限于细胞壁的伸缩性外，还受到细胞内外浓度差的影响，B正确；A→B段，Ⅰ组水稻的原生质体体积减小，说明细胞失水，细胞液浓度增加，吸水能力逐渐增强，C错误；实验过程中并未添加清水，但由于细胞从开始就能通过主动吸收K＋和，使B→C段细胞液浓度高于外界溶液浓度，细胞吸水，因此细胞会发生质壁分离的复原，D正确。]
13．BCD [若U形管中加入两种浓度不等的蔗糖溶液，当液面停止上升时，只是水分子的进出处于动态平衡状态，半透膜两侧溶液浓度不一定是相等的，A错误；若U形管中加入两种浓度不等的蔗糖溶液，水分子从低浓度的溶液通过半透膜进入高浓度溶液中，则实验现象为：高浓度的一侧液面上升，B正确；若U形管中加入两种浓度不等的葡萄糖溶液，水分子从低浓度的溶液通过半透膜进入高浓度溶液中，则实验现象为：高浓度一侧液面先升高，由于葡萄糖从高浓度的溶液通过半透膜进入低浓度溶液中，则低浓度一侧液面升高，随后两侧液面会持平，C正确；若U形管中加入两种浓度不等的蔗糖溶液，当液面停止上升时，半透膜两侧水分子移动达到动态平衡状态，但半透膜两侧的蔗糖浓度不一定相等，D正确。]
14．(1)人的肾小管上皮细胞吸水或失水取决于细胞内外溶液的浓度差。当外界溶液的浓度低于细胞内溶液的浓度时，细胞会吸水膨胀甚至破裂。(2)自由扩散和协助扩散的相同点有：都不需要能量，都是由高浓度向低浓度扩散，其中自由扩散不需要载体参与，协助扩散需要载体参与。由题意可知，HgCl2溶液中的Hg2+能显著抑制水通道蛋白的活性，所以甲组中水通过水通道蛋白的协助扩散被抑制，因此乙组不能抑制水通道蛋白的活性，所以乙组中X是等量的生理盐水。(3)因为甲组中，Hg2+能显著抑制水通道蛋白的活性，若甲组和乙组破裂的细胞数目基本相同，说明水跨膜不需要通道蛋白，进而可知水进入肾小管上皮细胞的主要方式是自由扩散；若甲组破裂少于乙组，说明水跨膜需要通道蛋白，进而可知水进入肾小管上皮细胞的主要方式是协助扩散。
21世纪教育网(www.21cnjy.com)课时分层作业(12) 被动运输
题组一 渗透作用原理
1．如图所示为初始时的渗透装置，烧杯内盛有清水，液面高度为a，漏斗内盛有0.3 g/mL蔗糖溶液，液面高度为b，液面高度差m＝b－a。在此基础上继续实验，以渗透平衡时的液面差为观测指标，错误的是( )
A．达到渗透平衡时m增大
B．达到渗透平衡时仍有水分子穿过半透膜
C．达到渗透平衡时半透膜两侧溶液浓度不相等
D．将蔗糖溶液换为0.3 g/mL淀粉溶液结果相同
2．在如图所示的装置中，A、B、C中均为一定浓度的蔗糖溶液，溶液之间均用半透膜隔开，一段时间后达到渗透平衡形成一定的高度差，如图所示，h1>h2，在达到平衡后，A、B、C中蔗糖溶液的浓度大小关系为( )
A．A＝B＝C B．A>B>C
C．A>C>B D．无法确定
3．某兴趣小组用图甲研究渗透作用，a和b均为蔗糖溶液，c允许单糖通过。图乙为实验结果。下列说法正确的是( )
A．烧杯中蔗糖溶液浓度大于漏斗中蔗糖溶液浓度
B．若t2时刻烧杯中加入蔗糖酶，则Δh最终将变小
C．t2时刻半透膜两侧蔗糖溶液浓度相同
D．若t2时刻漏斗中加入蔗糖酶，则最终漏斗内的液面将低于烧杯
题组二 细胞的吸水和失水
4．科研人员将人的成熟红细胞分别置于蒸馏水和几种等渗溶液中，测定红细胞溶血(溶血是指红细胞破裂后血红蛋白渗出的现象)所需时间，实验结果如图所示。以下叙述错误的是( )
A．红细胞膜主要由磷脂和蛋白质构成
B．处于等渗溶液中的红细胞吸水涨破是由于溶质分子进入细胞导致细胞质浓度升高
C．氯化铵、甘油、乙醇、丙酮进入红细胞的速度依次减小
D．上述实验可以证明脂溶性物质更易通过细胞膜
5．如图表示用洋葱鳞茎叶内表皮细胞、红色色素(水溶性大分子物质)、适宜浓度的蔗糖溶液、清水等做质壁分离及复原实验时，依据视野中观察到的一个细胞所画的模式图。下列叙述正确的是( )
A．④处的颜色先变深，然后随质壁分离复原而恢复原状
B．该细胞可能正在发生质壁分离，也可能正在发生质壁分离复原
C．②和③及其之间的细胞液构成原生质层，具有选择透过性
D．质壁分离复原以后，细胞吸水膨胀导致①会明显变薄
6．下列有关植物细胞质壁分离实验的叙述，错误的是( )
A．与白色花瓣相比，采用红色花瓣有利于实验现象的观察
B．若用黑藻叶片进行实验时，叶绿体的存在会干扰实验现象的观察
C．用紫色洋葱鳞片叶外表皮不同部位观察到的质壁分离程度可能不同
D．若用紫色洋葱鳞片叶外表皮做实验，只要用低倍镜观察，可不必用高倍镜
7．探究植物细胞的吸水和失水实验是高中学生常做的实验。某同学用紫色洋葱鳞片叶外表皮为材料进行实验，探究蔗糖溶液、清水处理外表皮后，外表皮细胞原生质体和液泡的体积及细胞液浓度的变化。图中所提到的原生质体是指植物细胞不包括细胞壁的部分。下列示意图中能够正确表示实验结果的是( )
A B
C D
题组三 被动运输
8．下列关于物质X跨膜运输的描述，错误的是( )
A．若X跨膜运输的方式是自由扩散，其运输速率不会受到温度变化影响
B．若X是葡萄糖，则在顺浓度梯度的情况下通过协助扩散进入人的红细胞
C．若X跨膜运输的方式是协助扩散，则其运输速率与转运蛋白的数量有关
D．若X是脂溶性小分子物质，其跨膜运输的方式一般是自由扩散
9．从下图可获取的信息，不正确的是( )
A．甲图表示自由扩散过程，丙图表示协助扩散过程
B．可以预测，甲图中随着细胞膜外物质浓度的降低，自由扩散的速率会越来越慢
C．甲、丙两图中箭头表示细胞外物质浓度高于细胞内时，物质的运输方向
D．乙图可表示甲、丙过程
10．科学家麦金农测出了K＋通道蛋白的立体结构，揭示了K＋通道的工作原理。下列叙述错误的是( )
A．通道蛋白是一类贯穿于整个磷脂双分子层的转运蛋白
B．机体可通过调节细胞膜上通道蛋白的数量或开关来调节物质的运输
C．物质通过自由扩散的方式进出细胞的速率大于通过通道蛋白进出细胞的速率
D．K＋通道开启或关闭过程会发生自身构象的改变
11．图1为人体某细胞细胞膜对葡萄糖的转运过程，图2为葡萄糖转运相对速率与葡萄糖浓度的关系。据图分析，下列叙述错误的是( )
A．该细胞转运葡萄糖的方式为协助扩散，GLUT为载体蛋白
B．葡萄糖的转运速率将会随着葡萄糖浓度的升高持续增大
C．半乳糖抑制葡萄糖的转运可能是因为与葡萄糖竞争GLUT
D．GLUT转运葡萄糖时其自身构象会发生改变
12．耐盐碱水稻是指能在盐浓度为0.3%以上的盐碱地生长的水稻品种。现有普通水稻和耐盐碱水稻若干，由于标签损坏无法辨认类型，某生物兴趣小组使用0.3 g/mL的KNO3溶液分别处理两组水稻细胞，结果如下图。下列叙述不正确的是( )
A．Ⅱ组水稻原生质体的体积增加，说明Ⅱ组水稻为耐盐碱水稻
B．Ⅱ组水稻的曲线不能无限上升与细胞壁的伸缩性有关
C．A→B段，Ⅰ组水稻细胞的吸水能力逐渐减弱
D．B→C段是Ⅰ组细胞从开始就主动吸收K＋、导致的
13．(不定项)某同学设计实验如图所示，实验开始时，U形管两侧液面相等，图中半透膜允许单糖通过，据图分析，以下说法正确的是( )
A．若U形管中加入两种浓度不等的蔗糖溶液，当液面停止上升时，半透膜两侧溶液浓度一定是相等的
B．若U形管中加入两种浓度不等的蔗糖溶液，则实验现象为：高浓度的一侧液面上升
C．若U形管中加入两种浓度不等的葡萄糖溶液，则实验现象为：高浓度一侧液面先升高，随后另一侧液面升高，最后两侧液面会持平
D．若U形管中加入两种浓度不等的蔗糖溶液，当液面停止上升时，半透膜两侧水分子移动达到动态平衡状态
14．研究发现，水分子存在两种跨膜运输机制：一种是自由扩散，另一种是通过水通道蛋白的协助扩散。某兴趣小组为探究肾小管上皮细胞的吸水方式，进行了如下实验。
步骤 相关操作
① 实验分组：甲组：肾小管上皮细胞＋生理盐水配制的HgCl2溶液 乙组：肾小管上皮细胞＋X
② 将甲、乙两组制成装片，在盖玻片一侧滴清水，另一侧用吸水纸引流，重复多次，显微镜观察
③ 统计一段时间内的细胞破裂数目
注：Hg2+能显著抑制水通道蛋白的活性。
回答下列问题：
(1)人的肾小管上皮细胞吸水或失水取决于细胞内外溶液的________。当外界溶液的浓度________(填“高于”或“低于”)细胞内溶液的浓度时，细胞会吸水膨胀甚至破裂。
(2)自由扩散与协助扩散的共同点有____________________________(答出其中一点)。步骤①中“X”应为________________。
(3)实验结果及结论分析：
若甲组和乙组破裂的细胞数目基本相同，说明水进入肾小管上皮细胞的主要方式是________；若甲组破裂的细胞数目明显少于乙组，说明水进入肾小管上皮细胞的主要方式是________。
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