课时分层作业(12) 被动运输
(本套共9小题，共30分。第1～7小题，每小题2分；第8小题3分；第9小题13分。)
题组一 渗透作用原理
1．图甲表示渗透作用的初始状态，图乙表示在甲的基础上经过长时间的渗透作用后，漏斗内外的水分子达到平衡时的状态。图甲、乙两种状态下，①②两处溶液浓度的大小关系分别为( )
A．图甲状态下，①＜②；图乙状态下，①＝②
B．图甲状态下，①＜②；图乙状态下，①＜②
C．图甲状态下，①＞②；图乙状态下，①＝②
D．图甲状态下，①＞②；图乙状态下，①＜②
2．如图为达到平衡状态的渗透装置，S1和S2为不同浓度的蔗糖溶液，只有水分子能通过半透膜，其他分子不能通过。下列说法错误的是( )
A．S1溶液的浓度大于S2溶液的浓度
B．若往漏斗内加入少量的蔗糖，m会变大
C．若往漏斗内加入少量的蔗糖酶，m会变大
D．若吸出漏斗内高出液面的溶液，m会变大
题组二 细胞的吸水和失水
3．将数量相同的小鼠成熟红细胞，分别放入a、b、c三种不同浓度的等量蔗糖溶液中，浸泡一段时间后，三种溶液中红细胞的形态如下图所示。下列说法正确的是( )
A．三种溶液的浓度关系为c>b>a
B．a中的细胞在此过程中吸水能力下降
C．a组细胞在浸泡过程中不发生渗透作用
D．若将a中的蔗糖溶液改为浓度相当的葡萄糖溶液，则细胞可能出现先皱缩后恢复原状的现象
4．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
5．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
6．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
7．自由扩散、协助扩散是两种物质跨膜运输方式，图①、图②是这两种运输方式的示意图，图③、图④表示这两种运输方式的曲线。下列相关叙述中错误的是( )
A．这两种物质运输方式，都不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量
B．图②中的载体蛋白只容许与自身结合部位相适应的物质通过，而且每次转运时都会发生自身构象的改变
C．图①、图③可用于表示自由扩散，不需要转运蛋白，其运输速率只受膜内外物质浓度梯度的大小影响
D．葡萄糖进入红细胞的跨膜运输方式可以用图②、图④表示
8．(不定项)为探究低温处理下植物细胞能否通过改变细胞液的浓度增强其抗寒性。实验小组将植物体置于常温和低温下处理一段时间后，进行质壁分离实验，实验结果如下表所示。下列说法不正确的是( )
项目 常温组 低温组
初始质壁分离所需的时间 1分20秒 2分46秒
发生质壁分离的细胞占比/% 100 35
相同时间原生质体长度与细胞长度的比值/% 41 80
A．该实验过程中，需要在低倍镜找到观察对象后转到高倍镜观察细胞状态
B．低温通过降低细胞结合水的含量改变其细胞液的浓度
C．实验结束的最终状态下，常温组的细胞液浓度大于低温组
D．细胞可能通过增大细胞液的浓度来增强其抗寒性
9．(13分)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________。
21世纪教育网(www.21cnjy.com)课时分层作业(12)
1 2 3 4 5 6 7 8
B D D B C A C ABC
9．(除标注外，每空2分，共13分)(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)(3分) 等量的生理盐水 (3)自由扩散 协助扩散
1．B [渗透作用发生时，水分子从相对含量高的一侧向相对含量低的一侧渗透，即水分子从低浓度溶液进入高浓度溶液，图乙状态显示漏斗内液面升高，说明①<②。达到渗透平衡后液面不再继续升高，此时由于漏斗内液柱压力(静水压)的作用，①浓度仍<②浓度，B正确。]
2．D [当渗透达到平衡时，液面高度差产生的液体压强等于半透膜两侧浓度差形成的渗透压，因此，溶液S1的浓度大于溶液S2的浓度，A正确；若向漏斗中加入蔗糖分子，半透膜两侧浓度差变大，则平衡时m变大，B正确；若往漏斗内加入少量的蔗糖酶，使蔗糖分解生成单糖，半透膜两侧浓度差变大，平衡时m变大，C正确；若吸出漏斗内高出液面的溶液，则液面高度差变小，而半透膜两侧浓度差不变，液面高度差产生的液体压强小于半透膜两侧浓度差形成的渗透压，水分子通过半透膜进入漏斗，导致半透膜两侧浓度差变小，因此再次平衡时m将变小，D错误。]
3．D [红细胞在a溶液中失水皱缩，说明外界溶液浓度大于细胞内浓度，b溶液中细胞形态不变，所以和细胞内浓度基本相等，c溶液中细胞膨胀，说明外界溶液小于细胞内浓度，a(大于细胞浓度)、b(和细胞浓度相等)、c (小于细胞浓度)三种蔗糖溶液的浓度关系为 a>b>c，A错误；a溶液中的细胞处于失水状态，在此过程中吸水能力逐渐上升，B错误；a中的细胞处于失水状态，a组细胞在浸泡过程中发生渗透作用，C错误；若将a中的蔗糖溶液改为浓度相当的葡萄糖溶液，由于葡萄糖浓度高于细胞浓度，所以细胞会失水，但葡萄糖可以进入细胞，造成细胞内浓度升高，从而吸收水分，所以细胞可能出现先皱缩后恢复原状的现象，D正确。]
4．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。]
5．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。]
6．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。]
7．C [图①、图②分别表示自由扩散、协助扩散，不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，A正确；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，而且每次转运时都会发生自身构象的改变，图②中的载体蛋白也是如此，B正确；图①、图③可用于表示自由扩散，不需要转运蛋白，其运输速率不只受膜内外物质浓度梯度的大小影响，如还会受温度等影响，C错误；葡萄糖进入红细胞的跨膜运输方式是协助扩散，可以用图②、图④表示，D正确。]
8．ABC [观察质壁分离实验只需要在低倍镜下观察即可，A错误；低温使细胞内结合水的含量增加，从而改变细胞的浓度，B错误；质壁分离的细胞其原生质体长度与细胞长度的比值表示质壁分离的程度，比值越大，说明质壁分离程度越小，据表可知，低温组的质壁分离程度较常温组小，因此，常温组的细胞液浓度小于低温组，C错误；据表可知，低温条件下细胞更难以发生质壁分离，因此低温可能通过增大细胞液浓度来增强植物的抗寒性，D正确。]
9．(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。第1节 被动运输
1．阐明细胞膜具有选择透过性。
2．实验：通过模拟实验探究膜的透性。
知识点1 水进出细胞的原理
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。
2．渗透作用具备的两个条件
(1)具有③________。
(2)膜两侧①②具有________。
当漏斗内液面达到稳定后，是否还有水分子进出半透膜？
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 ____________________________
＜ ____________________________
＝ ____________________________
(P63思考·讨论)想一想临床上输液时为什么要用生理盐水？
4．植物细胞的吸水和失水
(1)成熟植物细胞的结构
(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________。
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。 ( )
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。 ( )
3．动物细胞和植物细胞放在蒸馏水中会吸水涨破。 ( )
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。 ( )
通过模拟实验探究膜的透性
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？
2．渗透实验中，液面高度差ΔH会不会一直升高，为什么？
3．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？
4．据图2分析比较三种溶液浓度大小。
5．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。
[深化归纳]
渗透作用实验装置的拓展应用
(1)渗透作用发生条件的验证
(2)比较不同溶液浓度大小
项目 漏斗内 烧杯内
溶液浓度 M N
现象及结论 ①若漏斗内液面上升，则M>N； ②若漏斗内液面不变，则M＝N； ③若漏斗内液面下降，则M(3)探究物质能否通过半透膜的方法(以碘和淀粉为例)
烧杯内盛淀粉溶液 漏斗内盛碘液 结论
变蓝 不变蓝 碘能通过半透膜，而淀粉不能
不变蓝 变蓝 淀粉能通过半透膜，而碘不能
变蓝 变蓝 淀粉和碘都能通过半透膜
不变蓝 不变蓝 淀粉和碘都不能通过半透膜
1．某科研小组设计如图所示的渗透装置，其中蔗糖不能透过半透膜，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，液面不动(渗透平衡)时液面差为Δh。下列说法正确的是 ( )
A．渗透平衡后S1溶液和S2溶液浓度的大小关系为S1＝S2
B．渗透平衡后无水分子通过半透膜
C．漏斗中溶液液面上升速率逐渐加快
D．向漏斗内加适量清水Δh将变小
2．如图实验装置中，半透膜只允许水分子和单糖分子透过，向a侧加入质量分数为5%的蔗糖溶液，向b侧加入质量分数为5%的葡萄糖溶液，初始状态如图。下列关于液面的变化及相关叙述正确的是 ( )
A．a先降后升，b先升后降
B．a先升后降，b先降后升
C．当液面最终停止变化时，半透膜两侧溶液浓度相等
D．当液面最终停止变化时，b侧浓度高于a侧
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。
知识点2 探究植物细胞的吸水和失水
1．实验原理
2．实验步骤及现象
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
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。 ( )
2．当质壁分离复原后，细胞液的浓度等于外界溶液浓度。 ( )
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。 ( )
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？
2．乙过程中，⑤的颜色如何变化？其吸水能力又如何变化？
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？
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？
5．某同学观察到某细胞处于如图所示状态，能否确定正在发生质壁分离？
植物细胞在不同溶液中的吸水和失水情况分析
用物质的量浓度为2 mol·L-1的乙二醇溶液和2 mol·L-1的蔗糖溶液分别浸泡某种植物细胞，观察细胞的质壁分离现象，得到其原生质体(即植物细胞中细胞壁以内的部分)体积变化情况如图所示：
2 min后，不同于处于2 mol·L-1的蔗糖溶液中的细胞，处于2 mol·L-1的乙二醇中的细胞自动发生了________________现象，发生该现象的原因是_________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
[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)当以细胞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。
3．质壁分离实验的拓展应用
(1)判断细胞的生活情况：只有活的植物细胞才能发生质壁分离。
(2)比较不同植物细胞的细胞液浓度
所需时间越短，细胞液浓度越小，反之细胞液浓度越大。
(3)测定细胞液浓度范围
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。
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( )
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
注：“－”表示不发生现象；“＋”表示发生现象，且“＋”数量越多现象越明显。
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
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
知识点3 自由扩散和协助扩散
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。
2．(1)自由扩散：物质通过________________进出细胞的方式，如：氧、二氧化碳、甘油、乙醇、苯等。
(2)协助扩散：借助膜上的__________进出细胞的物质扩散方式，如：水分子、葡萄糖、氨基酸等。
(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？
3．转运蛋白的种类
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。
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？
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。 ( )
3．葡萄糖进入红细胞的过程不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。 ( )
5．钾离子通过通道蛋白时，不需与通道蛋白结合。 ( )
气体和甘油等进入细胞的方式
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？
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？
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？
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。
水分子进出细胞的方式
1．由任务四中图2“生物膜和人工膜对多种物质的通透性”的实验结果，推测水分子是如何通过细胞膜的？
材料 科学家在红细胞膜上发现了一种疏水性跨膜蛋白AQP1。他将这种蛋白镶嵌在人工合成的脂质体上，并将镶嵌有AQP1的脂质体和普通脂质体同时放入蒸馏水中，每隔一段时间观察，结果如图所示。
2．由上述实验结果，你能得出什么推论？
[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)
5．下图中①②③表示物质出入细胞的方式，a、b为膜上的蛋白质。下列有关叙述错误的是 ( )
A．b对转运物质的大小、形状、电荷等没有选择性
B．②③的物质运输速率分别与a、b的数量有关
C．图中①②③代表的运输方式均为被动运输
D．a与运输的物质结合后，通过自身构象的改变来转运物质
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
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．(链接P62问题探讨)如图为一个渗透装置，半透膜小袋内充满0.3 g/mL的蔗糖溶液，用不同表面积的半透膜小袋做实验，开始一段时间内玻璃管内液面高度变化速率的相关曲线最可能是(横坐标表示表面积)( )
A B C D
2．(链接P65图4-3)关于观察植物细胞质壁分离的实验，下列叙述正确的是 ( )
A．在高倍显微镜下观察新鲜菠菜叶装片，可见叶绿体的双层膜结构
B．用黑藻观察质壁分离的过程中，黑藻细胞绿色加深、吸水能力减小
C．可选用洋葱鳞片叶内表皮细胞作为该实验材料
D．在质壁分离实验过程中两次用到吸水纸的目的不同
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
4．(链接P66图4-4)物质跨膜运输的方式与物质的特点和细胞膜的结构有关，下图为三种物质跨膜运输的过程，下列相关叙述错误的是 ( )
A．多数水分子进出细胞的方式与丙类似
B．葡萄糖进入红细胞的运输效率与载体蛋白的数量有关
C．甘油和性激素进出细胞的方式与甲类似
D．载体蛋白和通道蛋白在细胞膜上是静止不动的
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。
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_________________________________________
____________________________________________________________________。
(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_________________________________________________________
____________________________________________________________________。
21世纪教育网(www.21cnjy.com)第1节 被动运输
1．阐明细胞膜具有选择透过性。
2．实验：通过模拟实验探究膜的透性。
知识点1 水进出细胞的原理
1．渗透作用
(1)概念
水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散。
(2)方向
水分子从水的相对含量高的一侧向相对含量低的一侧渗透。
2．渗透作用具备的两个条件
(1)具有③半透膜。
(2)膜两侧①②具有浓度差。
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：动物细胞的细胞膜。
②浓度差：外界溶液与细胞质之间的浓度差。
(2)现象
条件 结果
外界溶液的浓度 ＞ 细胞质的浓度 细胞失水皱缩
＜ 细胞吸水膨胀
＝ 细胞形态不变
(P63思考·讨论)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
(2)原理
①半透膜：植物细胞的原生质层，包括细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质。
②浓度差：外界溶液与细胞液之间的浓度差。
(3)结果
①外界溶液浓度大于细胞液浓度时，发生失水。
②外界溶液浓度小于细胞液浓度时，发生吸水。
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：原生质层由细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质组成。
通过模拟实验探究膜的透性
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．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。
3．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。
4．据图2分析比较三种溶液浓度大小。
提示：a＞b＞c。
5．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]
渗透作用实验装置的拓展应用
(1)渗透作用发生条件的验证
(2)比较不同溶液浓度大小
项目 漏斗内 烧杯内
溶液浓度 M N
现象及结论 ①若漏斗内液面上升，则M>N； ②若漏斗内液面不变，则M＝N； ③若漏斗内液面下降，则M(3)探究物质能否通过半透膜的方法(以碘和淀粉为例)
烧杯内盛淀粉溶液 漏斗内盛碘液 结论
变蓝 不变蓝 碘能通过半透膜，而淀粉不能
不变蓝 变蓝 淀粉能通过半透膜，而碘不能
变蓝 变蓝 淀粉和碘都能通过半透膜
不变蓝 不变蓝 淀粉和碘都不能通过半透膜
1．某科研小组设计如图所示的渗透装置，其中蔗糖不能透过半透膜，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，液面不动(渗透平衡)时液面差为Δh。下列说法正确的是 ( )
A．渗透平衡后S1溶液和S2溶液浓度的大小关系为S1＝S2
B．渗透平衡后无水分子通过半透膜
C．漏斗中溶液液面上升速率逐渐加快
D．向漏斗内加适量清水Δh将变小
D [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，渗透平衡时液面差为Δh，此时S1溶液和S2溶液浓度的大小关系为S1>S2，A错误；渗透平衡后水分子依然进出半透膜，只不过进出半透膜的水分子的量相等，B错误；S1溶液浓度大于S2，所以漏斗中溶液液面上升，但随着液面高度差的增大，液面上升速率逐渐减慢，C错误；向漏斗内加适量清水，S1溶液的浓度会变小，则两种蔗糖溶液的浓度差变小，达到渗透平衡后Δh将变小，D正确。]
2．如图实验装置中，半透膜只允许水分子和单糖分子透过，向a侧加入质量分数为5%的蔗糖溶液，向b侧加入质量分数为5%的葡萄糖溶液，初始状态如图。下列关于液面的变化及相关叙述正确的是 ( )
A．a先降后升，b先升后降
B．a先升后降，b先降后升
C．当液面最终停止变化时，半透膜两侧溶液浓度相等
D．当液面最终停止变化时，b侧浓度高于a侧
A [本实验中的半透膜只允许葡萄糖、水分子透过，而蔗糖分子不能透过。相同质量分数的葡萄糖溶液和蔗糖溶液，由于葡萄糖的摩尔质量较小，其物质的量浓度较大，刚开始时水分子向物质的量浓度较大的葡萄糖溶液一侧渗透，所以b侧液面高于a侧液面。之后葡萄糖也逐渐透过半透膜进入a侧，使a侧浓度升高，水又反向渗透，a侧液面又高于b侧液面。因此，a先降后升，b先升后降。由于静水压的作用，当液面最终停止变化时，b侧浓度低于a侧，故A正确。]
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。
知识点2 探究植物细胞的吸水和失水
1．实验原理
2．实验步骤及现象
3．实验结果
外界溶液 中央液泡大小 原生质层的位置 细胞大小颜色 液泡
蔗糖溶液 变小 与细胞壁分离 基本不变 变深
清水 恢复原状 与细胞壁紧贴 基本不变 变浅
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。
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．某同学观察到某细胞处于如图所示状态，能否确定正在发生质壁分离？
提示：不能确定此细胞一定正在发生质壁分离。此时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，也可能正处于水分子进出平衡状态。
植物细胞在不同溶液中的吸水和失水情况分析
用物质的量浓度为2 mol·L-1的乙二醇溶液和2 mol·L-1的蔗糖溶液分别浸泡某种植物细胞，观察细胞的质壁分离现象，得到其原生质体(即植物细胞中细胞壁以内的部分)体积变化情况如图所示：
2 min后，不同于处于2 mol·L-1的蔗糖溶液中的细胞，处于2 mol·L-1的乙二醇中的细胞自动发生了________________现象，发生该现象的原因是_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
提示：质壁分离复原 乙二醇逐渐进入细胞内，引起细胞液的浓度增大，细胞吸水导致质壁分离后自动复原
[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)当以细胞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。
3．质壁分离实验的拓展应用
(1)判断细胞的生活情况：只有活的植物细胞才能发生质壁分离。
(2)比较不同植物细胞的细胞液浓度
所需时间越短，细胞液浓度越小，反之细胞液浓度越大。
(3)测定细胞液浓度范围
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。
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( )
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
注：“－”表示不发生现象；“＋”表示发生现象，且“＋”数量越多现象越明显。
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。]
知识点3 自由扩散和协助扩散
1．被动运输的概念
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，这种物质跨膜运输方式称为被动运输。
2．(1)自由扩散：物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式，如：氧、二氧化碳、甘油、乙醇、苯等。
(2)协助扩散：借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式，如：水分子、葡萄糖、氨基酸等。
(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
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浓度梯度大小的影响。
(2)协助扩散的速率还与转运蛋白的数量有关。
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。 (√)
气体和甘油等进入细胞的方式
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。
水分子进出细胞的方式
1．由任务四中图2“生物膜和人工膜对多种物质的通透性”的实验结果，推测水分子是如何通过细胞膜的？
提示：水分子通过细胞膜时的速率高于自由扩散的速率，由此推断细胞膜上可能存在特殊的水的跨膜运输方式。
材料 科学家在红细胞膜上发现了一种疏水性跨膜蛋白AQP1。他将这种蛋白镶嵌在人工合成的脂质体上，并将镶嵌有AQP1的脂质体和普通脂质体同时放入蒸馏水中，每隔一段时间观察，结果如图所示。
2．由上述实验结果，你能得出什么推论？
提示：疏水性跨膜蛋白AQP1能够加快水分子进入细胞的速率。
[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)
5．下图中①②③表示物质出入细胞的方式，a、b为膜上的蛋白质。下列有关叙述错误的是 ( )
A．b对转运物质的大小、形状、电荷等没有选择性
B．②③的物质运输速率分别与a、b的数量有关
C．图中①②③代表的运输方式均为被动运输
D．a与运输的物质结合后，通过自身构象的改变来转运物质
A [b为通道蛋白，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，分子或离子通过通道蛋白时，不需要与通道蛋白结合，A错误；②③为协助扩散，物质运输速率分别与a、b的数量有关，B正确；图中①表示自由扩散，②③表示协助扩散，均为被动运输，C正确；a为载体蛋白，与运输的物质结合后，通过自身构象的改变来转运物质，D正确。]
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．(链接P62问题探讨)如图为一个渗透装置，半透膜小袋内充满0.3 g/mL的蔗糖溶液，用不同表面积的半透膜小袋做实验，开始一段时间内玻璃管内液面高度变化速率的相关曲线最可能是(横坐标表示表面积) ( )
A B C D
B [由图可推知，单位时间单位体积内水分子通过半透膜进入玻璃管时，一开始较多，液面逐渐升高，速率越来越慢，即B项符合。]
2．(链接P65图4-3)关于观察植物细胞质壁分离的实验，下列叙述正确的是 ( )
A．在高倍显微镜下观察新鲜菠菜叶装片，可见叶绿体的双层膜结构
B．用黑藻观察质壁分离的过程中，黑藻细胞绿色加深、吸水能力减小
C．可选用洋葱鳞片叶内表皮细胞作为该实验材料
D．在质壁分离实验过程中两次用到吸水纸的目的不同
C [叶绿体的双层膜结构属于亚显微结构，需要用电子显微镜才能观察到，A错误；质壁分离过程中，植物细胞失水，绿色会加深，且随着不断失水，细胞液的浓度增大，细胞吸水能力增强，B错误；当外界溶液有颜色时，用洋葱鳞片叶内表皮细胞作为实验材料也能观察到质壁分离现象，C正确；在质壁分离实验过程中两次用到吸水纸，目的都是引流，使洋葱鳞片叶表皮浸润在液体中，D错误。]
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
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；温度高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。]
4．(链接P66图4-4)物质跨膜运输的方式与物质的特点和细胞膜的结构有关，下图为三种物质跨膜运输的过程，下列相关叙述错误的是 ( )
A．多数水分子进出细胞的方式与丙类似
B．葡萄糖进入红细胞的运输效率与载体蛋白的数量有关
C．甘油和性激素进出细胞的方式与甲类似
D．载体蛋白和通道蛋白在细胞膜上是静止不动的
D [水分子更多的是借助水通道蛋白以协助扩散的方式进出细胞，即与丙方式类似，A正确；葡萄糖进入红细胞的方式是协助扩散，与乙方式类似，需要借助载体蛋白，所以葡萄糖进入红细胞的运输效率与载体蛋白的数量有关，B正确；甘油和性激素都属于脂溶性的小分子物质，它们进出细胞的方式是自由扩散，与甲方式类似，C正确；载体蛋白和通道蛋白在细胞膜上不是静止不动的，二者都具有流动性，D错误。]
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。
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_________________________________________
____________________________________________________________________。
(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_________________________________________________________
____________________________________________________________________。
[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和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，细胞因失水过多而死亡。(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。
[答案] (1)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 (2)(紫色)大液泡 2、4、5 蔗糖溶液浓度过高，细胞因失水过多而死亡 (3)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 (4)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
课时分层作业(12) 被动运输
题组一 渗透作用原理
1．图甲表示渗透作用的初始状态，图乙表示在甲的基础上经过长时间的渗透作用后，漏斗内外的水分子达到平衡时的状态。图甲、乙两种状态下，①②两处溶液浓度的大小关系分别为( )
A．图甲状态下，①＜②；图乙状态下，①＝②
B．图甲状态下，①＜②；图乙状态下，①＜②
C．图甲状态下，①＞②；图乙状态下，①＝②
D．图甲状态下，①＞②；图乙状态下，①＜②
B [渗透作用发生时，水分子从相对含量高的一侧向相对含量低的一侧渗透，即水分子从低浓度溶液进入高浓度溶液，图乙状态显示漏斗内液面升高，说明①<②。达到渗透平衡后液面不再继续升高，此时由于漏斗内液柱压力(静水压)的作用，①浓度仍<②浓度，B正确。]
2．如图为达到平衡状态的渗透装置，S1和S2为不同浓度的蔗糖溶液，只有水分子能通过半透膜，其他分子不能通过。下列说法错误的是( )
A．S1溶液的浓度大于S2溶液的浓度
B．若往漏斗内加入少量的蔗糖，m会变大
C．若往漏斗内加入少量的蔗糖酶，m会变大
D．若吸出漏斗内高出液面的溶液，m会变大
D [当渗透达到平衡时，液面高度差产生的液体压强等于半透膜两侧浓度差形成的渗透压，因此，溶液S1的浓度大于溶液S2的浓度，A正确；若向漏斗中加入蔗糖分子，半透膜两侧浓度差变大，则平衡时m变大，B正确；若往漏斗内加入少量的蔗糖酶，使蔗糖分解生成单糖，半透膜两侧浓度差变大，平衡时m变大，C正确；若吸出漏斗内高出液面的溶液，则液面高度差变小，而半透膜两侧浓度差不变，液面高度差产生的液体压强小于半透膜两侧浓度差形成的渗透压，水分子通过半透膜进入漏斗，导致半透膜两侧浓度差变小，因此再次平衡时m将变小，D错误。]
题组二 细胞的吸水和失水
3．将数量相同的小鼠成熟红细胞，分别放入a、b、c三种不同浓度的等量蔗糖溶液中，浸泡一段时间后，三种溶液中红细胞的形态如下图所示。下列说法正确的是( )
A．三种溶液的浓度关系为c>b>a
B．a中的细胞在此过程中吸水能力下降
C．a组细胞在浸泡过程中不发生渗透作用
D．若将a中的蔗糖溶液改为浓度相当的葡萄糖溶液，则细胞可能出现先皱缩后恢复原状的现象
D [红细胞在a溶液中失水皱缩，说明外界溶液浓度大于细胞内浓度，b溶液中细胞形态不变，所以和细胞内浓度基本相等，c溶液中细胞膨胀，说明外界溶液小于细胞内浓度，a(大于细胞浓度)、b(和细胞浓度相等)、c (小于细胞浓度)三种蔗糖溶液的浓度关系为 a>b>c，A错误；a溶液中的细胞处于失水状态，在此过程中吸水能力逐渐上升，B错误；a中的细胞处于失水状态，a组细胞在浸泡过程中发生渗透作用，C错误；若将a中的蔗糖溶液改为浓度相当的葡萄糖溶液，由于葡萄糖浓度高于细胞浓度，所以细胞会失水，但葡萄糖可以进入细胞，造成细胞内浓度升高，从而吸收水分，所以细胞可能出现先皱缩后恢复原状的现象，D正确。]
4．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
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。]
5．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
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。]
题组三 被动运输
6．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
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。]
7．自由扩散、协助扩散是两种物质跨膜运输方式，图①、图②是这两种运输方式的示意图，图③、图④表示这两种运输方式的曲线。下列相关叙述中错误的是( )
A．这两种物质运输方式，都不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量
B．图②中的载体蛋白只容许与自身结合部位相适应的物质通过，而且每次转运时都会发生自身构象的改变
C．图①、图③可用于表示自由扩散，不需要转运蛋白，其运输速率只受膜内外物质浓度梯度的大小影响
D．葡萄糖进入红细胞的跨膜运输方式可以用图②、图④表示
C [图①、图②分别表示自由扩散、协助扩散，不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，A正确；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，而且每次转运时都会发生自身构象的改变，图②中的载体蛋白也是如此，B正确；图①、图③可用于表示自由扩散，不需要转运蛋白，其运输速率不只受膜内外物质浓度梯度的大小影响，如还会受温度等影响，C错误；葡萄糖进入红细胞的跨膜运输方式是协助扩散，可以用图②、图④表示，D正确。]
8．(不定项)为探究低温处理下植物细胞能否通过改变细胞液的浓度增强其抗寒性。实验小组将植物体置于常温和低温下处理一段时间后，进行质壁分离实验，实验结果如下表所示。下列说法不正确的是( )
项目 常温组 低温组
初始质壁分离所需的时间 1分20秒 2分46秒
发生质壁分离的细胞占比/% 100 35
相同时间原生质体长度与细胞长度的比值/% 41 80
A．该实验过程中，需要在低倍镜找到观察对象后转到高倍镜观察细胞状态
B．低温通过降低细胞结合水的含量改变其细胞液的浓度
C．实验结束的最终状态下，常温组的细胞液浓度大于低温组
D．细胞可能通过增大细胞液的浓度来增强其抗寒性
ABC [观察质壁分离实验只需要在低倍镜下观察即可，A错误；低温使细胞内结合水的含量增加，从而改变细胞的浓度，B错误；质壁分离的细胞其原生质体长度与细胞长度的比值表示质壁分离的程度，比值越大，说明质壁分离程度越小，据表可知，低温组的质壁分离程度较常温组小，因此，常温组的细胞液浓度小于低温组，C错误；据表可知，低温条件下细胞更难以发生质壁分离，因此低温可能通过增大细胞液浓度来增强植物的抗寒性，D正确。]
9．(13分)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________。
[解析] (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。
[答案] (除标注外，每空2分，共13分)(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)(3分) 等量的生理盐水 (3)自由扩散 协助扩散
(教师用书独具)
1．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
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。]
2．某同学用紫色洋葱鳞片叶外表皮做“观察植物细胞质壁分离和复原”的实验，下列相关叙述错误的是( )
A．与外表皮相比，洋葱鳞片叶内表皮细胞液中无色素，不宜作为该实验材料
B．本实验的观测指标是细胞的大小、液泡的大小及原生质层的位置变化
C．洋葱外表皮发生质壁分离时，液泡变小，颜色变浅，原生质层远离细胞壁
D．将洋葱外表皮细胞置于适宜浓度的KNO3溶液中，会发生质壁分离后再自动复原现象
C [与外表皮相比，洋葱鳞片叶内表皮细胞液中无色素，不宜作为该实验材料，A正确；本实验的观测指标是细胞的大小、液泡的大小及原生质层的位置变化，B正确；洋葱外表皮发生质壁分离时，液泡变小，颜色变深，原生质层远离细胞壁，C错误；将洋葱外表皮细胞置于适宜浓度的KNO3溶液中，由于细胞会吸收K＋和，所以会发生质壁分离后再自动复原现象，D正确。]
3．如下图表示被转运的溶质以协助扩散的方式排出细胞的过程。下列有关该图的分析错误的是( )
A．人体成熟红细胞以该图方式吸收葡萄糖
B．该图中载体结合位点与被转运的溶质之间具有专一性
C．该图中载体蛋白构象发生改变的过程中需要消耗能量
D．该图中被转运的溶质从高浓度到低浓度，且具有载体饱和效应
C [据图可知，该运输物质的方式为协助扩散，人体成熟红细胞也是以协助扩散的方式吸收葡萄糖，A正确；载体结合位点与被转运的溶质之间特异性结合，具有专一性，B正确；由题图可知，协助扩散过程中，载体蛋白构象发生改变不需要消耗能量，C错误；协助扩散是顺浓度梯度运输，需要载体，具有载体饱和效应，D正确。]
4．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
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。]
5．柠檬、醋等物质中的H＋通过细胞膜上的OTOP1通道进入味蕾细胞，从而使我们感知酸味。最新研究发现，NH4Cl在水中释放出少量的NH3，NH3向细胞内移动，进而调节H＋的跨膜转运，如图所示。下列叙述正确的是( )
A．NH3进入细胞需要消耗细胞内化学反应所释放的能量
B．NH4Cl通过提高细胞内H＋浓度使OTOP1通道打开
C．NH4Cl减少会使人们感知酸味的能力增强
D．食物中的酸性物质使细胞外的H＋浓度升高，可提高OTOP1通道转运H＋的速率
D [由图可知，NH3进入细胞的方式为自由扩散，不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，A错误；进入细胞的NH3与水结合形成和OH－，OH－可使OTOP1通道打开从而使H＋进入细胞，B错误；柠檬、醋等物质中的H＋通过细胞膜上的OTOP1通道进入味蕾细胞，从而使我们感知酸味，若NH4Cl减少会使H＋进入味蕾细胞减少，人们感知酸味的能力减弱，C错误；H＋通过通道蛋白OTOP1进入味蕾细胞的方式为协助扩散，食物中的酸性物质使细胞外的H＋浓度升高，可提高OTOP1通道转运H＋的速率，D正确。]
6．成熟的植物细胞在较高浓度的外界溶液中，会发生质壁分离现象，图a是发生质壁分离的图像，图b是显微镜下观察到的某一时刻的植物细胞，据图回答下列问题。
(1)图a中原生质层由________(填序号)组成；图b细胞在蔗糖溶液中质壁分离后，在该实验中，原生质层和细胞壁之间充满的是________。
(2)该成熟植物细胞发生质壁分离的内因是______________________________。图b是某同学观察植物细胞质壁分离与复原实验时拍下的显微照片，此时细胞液浓度与外界溶液浓度的关系是________。(填“大于”“等于”“小于”或“均有可能”)
(3)如果将蔗糖溶液换成等浓度的KNO3溶液，则会观察到成熟的植物细胞发生的现象是________________________。在质壁分离过程中，细胞的吸水能力会________ (填“增强”或“降低”)。
(4)将形状、大小相同的红心萝卜A和红心萝卜B若干幼根均分为5组，分别放在不同浓度的蔗糖溶液(甲～戊)中，一段时间后，取出红心萝卜的幼根称重，求平均值。结果如图c所示，据图分析：
①红心萝卜B比红心萝卜A的细胞液浓度________(填“高”或“低”)。
②在甲蔗糖溶液中加入适量的清水，一段时间之后，其细胞液浓度会________ (填“升高”“不变”或“降低”)。
[解析] (1)原生质层是指细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质，即图中的②④⑤；因为细胞壁具有全透性，而细胞膜具有选择透过性，因此蔗糖溶液能通过细胞壁，但是不会通过细胞膜进入细胞内，因此质壁之间充满的是蔗糖溶液。(2)质壁分离发生的外因是外界溶液浓度＞细胞液浓度；内因是原生质层相当于一层半透膜，细胞壁的伸缩性小于原生质层。据题意和图示分析可知：图b中的细胞可能正处于质壁分离状态、也可能正处于质壁分离复原状态，所以此时细胞液浓度可能大于、等于或小于外界溶液浓度。(3)如果将蔗糖溶液换成等浓度的KNO3溶液，则会观察到成熟的植物细胞发生质壁分离后自动复原。在质壁分离时，随着细胞失去的水越多，细胞的吸水能力会增强。(4)红心萝卜B的重量变化小于红心萝卜A，如丙浓度的蔗糖溶液下红心萝卜A和B细胞液浓度高于外界浓度，都吸水而重量增加，但红心萝卜A吸水更多，因而红心萝卜B细胞液浓度小于红心萝卜A细胞液浓度；在甲蔗糖溶液中加入适量的清水，外界溶液浓度低于红心萝卜A和B细胞液浓度，一段时间后吸水，红心萝卜A和B细胞液浓度都降低。
[答案] (1)②④⑤ 蔗糖溶液 (2)细胞膜的伸缩性比细胞壁大 均有可能 (3)质壁分离后自动复原 增强 (4)①低 ②降低
21世纪教育网(www.21cnjy.com)(共132张PPT)
第4章 细胞的物质输入和输出
第1节 被动运输
课标要求
1．阐明细胞膜具有选择透过性。
2．实验：通过模拟实验探究膜的透性。
知识点1 水进出细胞的原理
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。
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
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
(P63思考·讨论)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
细胞液
大于
失水
小于
吸水
膜之间的细胞质
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：原生质层由细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质组成。
×
√
√
任务一 通过模拟实验探究膜的透性
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．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。
3．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。
4．据图2分析比较三种溶液浓度大小。
提示：a＞b＞c。
5．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]
渗透作用实验装置的拓展应用
(1)渗透作用发生条件的验证
(2)比较不同溶液浓度大小
项目 漏斗内 烧杯内
溶液浓度 M N
现象及结论 ①若漏斗内液面上升，则M>N；
②若漏斗内液面不变，则M＝N；
③若漏斗内液面下降，则M(3)探究物质能否通过半透膜的方法(以碘和淀粉为例)
烧杯内盛淀粉溶液 漏斗内盛碘液 结论
变蓝 不变蓝 碘能通过半透膜，而淀粉不能
不变蓝 变蓝 淀粉能通过半透膜，而碘不能
变蓝 变蓝 淀粉和碘都能通过半透膜
不变蓝 不变蓝 淀粉和碘都不能通过半透膜
√
1．某科研小组设计如图所示的渗透装置，其中蔗糖不能透过半透膜，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，液面不动(渗透平衡)时液面差为Δh。下列说法正确的是 ( )
A．渗透平衡后S1溶液和S2溶液浓度的
大小关系为S1＝S2
B．渗透平衡后无水分子通过半透膜
C．漏斗中溶液液面上升速率逐渐加快
D．向漏斗内加适量清水Δh将变小
D [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，渗透平衡时液面差为Δh，此时S1溶液和S2溶液浓度的大小关系为S1>S2，A错误；渗透平衡后水分子依然进出半透膜，只不过进出半透膜的水分子的量相等，B错误；S1溶液浓度大于S2，所以漏斗中溶液液面上升，但随着液面高度差的增大，液面上升速率逐渐减慢，C错误；向漏斗内加适量清水，S1溶液的浓度会变小，则两种蔗糖溶液的浓度差变小，达到渗透平衡后Δh将变小，D正确。]
√
2．如图实验装置中，半透膜只允许水分子和单糖分子透过，向a侧加入质量分数为5%的蔗糖溶液，向b侧加入质量分数为5%的葡萄糖溶液，初始状态如图。下列关于液面的变化及相关叙述正确的是
( )
A．a先降后升，b先升后降
B．a先升后降，b先降后升
C．当液面最终停止变化时，半透膜两侧溶液浓度相等
D．当液面最终停止变化时，b侧浓度高于a侧
A [本实验中的半透膜只允许葡萄糖、水分子透过，而蔗糖分子不能透过。相同质量分数的葡萄糖溶液和蔗糖溶液，由于葡萄糖的摩尔质量较小，其物质的量浓度较大，刚开始时水分子向物质的量浓度较大的葡萄糖溶液一侧渗透，所以b侧液面高于a侧液面。之后葡萄糖也逐渐透过半透膜进入a侧，使a侧浓度升高，水又反向渗透，a侧液面又高于b侧液面。因此，a先降后升，b先升后降。由于静水压的作用，当液面最终停止变化时，b侧浓度低于a侧，故A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。
知识点2 探究植物细胞的吸水和失水
1．实验原理
半透膜
大
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 细胞大小颜色 液泡
蔗糖溶液 ______ ______________ 基本不变 ______
清水 恢复原状 与细胞壁紧贴 ____________ 变浅
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。
×
√
任务二 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．某同学观察到某细胞处于如图所示状态，能否确定正在发生质壁分离？
提示：不能确定此细胞一定正在发生质壁分离。此时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，也可能正处于水分子进出平衡状态。
任务三 植物细胞在不同溶液中的吸水和失水情况分析
用物质的量浓度为2 mol·L-1的乙二醇溶液和2 mol·L-1的蔗糖溶液分别浸泡某种植物细胞，观察细胞的质壁分离现象，得到其原生质体(即植物细胞中细胞壁以内的部分)体积变化情况如图所示：
2 min后，不同于处于2 mol·L-1的蔗糖溶液中的细胞，处于2 mol·L-1的乙二醇中的细胞自动发生了________________现象，发生该现象的原因是_____________________________________________________________
_____________________________________________________________。
提示：质壁分离复原 乙二醇逐渐进入细胞内，引起细胞液的浓度增大，细胞吸水导致质壁分离后自动复原
[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)当以细胞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。
3．质壁分离实验的拓展应用
(1)判断细胞的生活情况：只有活的植物细胞才能发生质壁分离。
(2)比较不同植物细胞的细胞液浓度
所需时间越短，细胞液浓度越小，反之细胞液浓度越大。
(3)测定细胞液浓度范围
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。
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。]
知识点3 自由扩散和协助扩散
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。
扩散
能量
2．(1)自由扩散：物质通过__________________进出细胞的方式，如：氧、二氧化碳、甘油、乙醇、苯等。
(2)协助扩散：借助膜上的____________进出细胞的物质扩散方式，如：水分子、葡萄糖、氨基酸等。
简单的扩散作用
转运蛋白
(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。 ( )
×
√
×
任务四 气体和甘油等进入细胞的方式
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。
任务五 水分子进出细胞的方式
1．由任务四中图2“生物膜和人工膜对多种物质的通透性”的实验结果，推测水分子是如何通过细胞膜的？
提示：水分子通过细胞膜时的速率高于自由扩散的速率，由此推断细胞膜上可能存在特殊的水的跨膜运输方式。
材料 科学家在红细胞膜上发现了一种疏水性跨膜蛋白AQP1。他将这种蛋白镶嵌在人工合成的脂质体上，并将镶嵌有AQP1的脂质体和普通脂质体同时放入蒸馏水中，每隔一段时间观察，结果如图所示。
2．由上述实验结果，你能得出什么推论？
提示：疏水性跨膜蛋白AQP1能够加快水分子进入细胞的速率。
[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)
5．下图中①②③表示物质出入细胞的方式，a、b为膜上的蛋白质。下列有关叙述错误的是 ( )
A．b对转运物质的大小、形状、电荷等没有选择性
B．②③的物质运输速率分别与a、b的数量有关
C．图中①②③代表的运输方式均为被动运输
D．a与运输的物质结合后，通过自身构象的改变来转运物质
√
A [b为通道蛋白，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，分子或离子通过通道蛋白时，不需要与通道蛋白结合，A错误；②③为协助扩散，物质运输速率分别与a、b的数量有关，B正确；图中①表示自由扩散，②③表示协助扩散，均为被动运输，C正确；a为载体蛋白，与运输的物质结合后，通过自身构象的改变来转运物质，D正确。]
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。
课堂检测 素养测评
1．(链接P62问题探讨)如图为一个渗透装置，半透膜小袋内充满0.3 g/mL的蔗糖溶液，用不同表面积的半透膜小袋做实验，开始一段时间内玻璃管内液面高度变化速率的相关曲线最可能是(横坐标表示表面积) ( )
A B C D
√
B [由图可推知，单位时间单位体积内水分子通过半透膜进入玻璃管时，一开始较多，液面逐渐升高，速率越来越慢，即B项符合。]
√
2．(链接P65图4-3)关于观察植物细胞质壁分离的实验，下列叙述正确的是 ( )
A．在高倍显微镜下观察新鲜菠菜叶装片，可见叶绿体的双层膜结构
B．用黑藻观察质壁分离的过程中，黑藻细胞绿色加深、吸水能力减小
C．可选用洋葱鳞片叶内表皮细胞作为该实验材料
D．在质壁分离实验过程中两次用到吸水纸的目的不同
C [叶绿体的双层膜结构属于亚显微结构，需要用电子显微镜才能观察到，A错误；质壁分离过程中，植物细胞失水，绿色会加深，且随着不断失水，细胞液的浓度增大，细胞吸水能力增强，B错误；当外界溶液有颜色时，用洋葱鳞片叶内表皮细胞作为实验材料也能观察到质壁分离现象，C正确；在质壁分离实验过程中两次用到吸水纸，目的都是引流，使洋葱鳞片叶表皮浸润在液体中，D错误。]
√
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
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；温度高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。]
√
4．(链接P66图4-4)物质跨膜运输的方式与物质的特点和细胞膜的结构有关，下图为三种物质跨膜运输的过程，下列相关叙述错误的是 ( )
A．多数水分子进出细胞的方式与丙类似
B．葡萄糖进入红细胞的运输效率与载体蛋白的数量有关
C．甘油和性激素进出细胞的方式与甲类似
D．载体蛋白和通道蛋白在细胞膜上是静止不动的
D [水分子更多的是借助水通道蛋白以协助扩散的方式进出细胞，即与丙方式类似，A正确；葡萄糖进入红细胞的方式是协助扩散，与乙方式类似，需要借助载体蛋白，所以葡萄糖进入红细胞的运输效率与载体蛋白的数量有关，B正确；甘油和性激素都属于脂溶性的小分子物质，它们进出细胞的方式是自由扩散，与甲方式类似，C正确；载体蛋白和通道蛋白在细胞膜上不是静止不动的，二者都具有流动性，D错误。]
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。
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_________________________________________。
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
(紫色)大液泡
2、4、5
蔗糖
溶液浓度过高，细胞因失水过多而死亡
(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_______________________________________________________________。
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和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，细胞因失水过多而死亡。(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。
课时分层作业(12) 被动运输
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
题组一 渗透作用原理
1．图甲表示渗透作用的初始状态，图乙表示在甲的基础上经过长时间的渗透作用后，漏斗内外的水分子达到平衡时的状态。图甲、乙两种状态下，①②两处溶液浓度的大小关系分别为( )
A．图甲状态下，①＜②；图乙状态下，①＝②
B．图甲状态下，①＜②；图乙状态下，①＜②
C．图甲状态下，①＞②；图乙状态下，①＝②
D．图甲状态下，①＞②；图乙状态下，①＜②
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
B [渗透作用发生时，水分子从相对含量高的一侧向相对含量低的一侧渗透，即水分子从低浓度溶液进入高浓度溶液，图乙状态显示漏斗内液面升高，说明①<②。达到渗透平衡后液面不再继续升高，此时由于漏斗内液柱压力(静水压)的作用，①浓度仍<②浓度，B正确。]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
√
2．如图为达到平衡状态的渗透装置，S1和S2为不同浓度的蔗糖溶液，只有水分子能通过半透膜，其他分子不能通过。下列说法错误的是( )
A．S1溶液的浓度大于S2溶液的浓度
B．若往漏斗内加入少量的蔗糖，m会变大
C．若往漏斗内加入少量的蔗糖酶，m会变大
D．若吸出漏斗内高出液面的溶液，m会变大
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
D [当渗透达到平衡时，液面高度差产生的液体压强等于半透膜两侧浓度差形成的渗透压，因此，溶液S1的浓度大于溶液S2的浓度，A正确；若向漏斗中加入蔗糖分子，半透膜两侧浓度差变大，则平衡时m变大，B正确；若往漏斗内加入少量的蔗糖酶，使蔗糖分解生成单糖，半透膜两侧浓度差变大，平衡时m变大，C正确；若吸出漏斗内高出液面的溶液，则液面高度差变小，而半透膜两侧浓度差不变，液面高度差产生的液体压强小于半透膜两侧浓度差形成的渗透压，水分子通过半透膜进入漏斗，导致半透膜两侧浓度差变小，因此再次平衡时m将变小，D错误。]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
题组二 细胞的吸水和失水
3．将数量相同的小鼠成熟红细胞，分别放入a、b、c三种不同浓度的等量蔗糖溶液中，浸泡一段时间后，三种溶液中红细胞的形态如下图所示。下列说法正确的是( )
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
A．三种溶液的浓度关系为c>b>a
B．a中的细胞在此过程中吸水能力下降
C．a组细胞在浸泡过程中不发生渗透作用
D．若将a中的蔗糖溶液改为浓度相当的葡萄糖溶液，则细胞可能出现先皱缩后恢复原状的现象
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
D [红细胞在a溶液中失水皱缩，说明外界溶液浓度大于细胞内浓度，b溶液中细胞形态不变，所以和细胞内浓度基本相等，c溶液中细胞膨胀，说明外界溶液小于细胞内浓度，a(大于细胞浓度)、b(和细胞浓度相等)、c (小于细胞浓度)三种蔗糖溶液的浓度关系为 a>b>c，A错误；a溶液中的细胞处于失水状态，在此过程中吸水能力逐渐上升，B错误；a中的细胞处于失水状态，a组细胞在浸泡过程中发生渗透作用，C错误；若将a中的蔗糖溶液改为浓度相当的葡萄糖溶液，由于葡萄糖浓度高于细胞浓度，所以细胞会失水，但葡萄糖可以进入细胞，造成细胞内浓度升高，从而吸收水分，所以细胞可能出现先皱缩后恢复原状的现象，D正确。]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
√
4．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
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
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。]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
5．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( )
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
A B
C D
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。]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
√
题组三 被动运输
6．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
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
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。]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
7．自由扩散、协助扩散是两种物质跨膜运输方式，图①、图②是这两种运输方式的示意图，图③、图④表示这两种运输方式的曲线。下列相关叙述中错误的是( )
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
A．这两种物质运输方式，都不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量
B．图②中的载体蛋白只容许与自身结合部位相适应的物质通过，而且每次转运时都会发生自身构象的改变
C．图①、图③可用于表示自由扩散，不需要转运蛋白，其运输速率只受膜内外物质浓度梯度的大小影响
D．葡萄糖进入红细胞的跨膜运输方式可以用图②、图④表示
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
C [图①、图②分别表示自由扩散、协助扩散，不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，A正确；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，而且每次转运时都会发生自身构象的改变，图②中的载体蛋白也是如此，B正确；图①、图③可用于表示自由扩散，不需要转运蛋白，其运输速率不只受膜内外物质浓度梯度的大小影响，如还会受温度等影响，C错误；葡萄糖进入红细胞的跨膜运输方式是协助扩散，可以用图②、图④表示，D正确。]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
8．(不定项)为探究低温处理下植物细胞能否通过改变细胞液的浓度增强其抗寒性。实验小组将植物体置于常温和低温下处理一段时间后，进行质壁分离实验，实验结果如下表所示。下列说法不正确的是( )
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
项目 常温组 低温组
初始质壁分离所需的时间 1分20秒 2分46秒
发生质壁分离的细胞占比/% 100 35
相同时间原生质体长度与细胞长度的比值/% 41 80
A．该实验过程中，需要在低倍镜找到观察对象后转到高倍镜观察细胞状态
B．低温通过降低细胞结合水的含量改变其细胞液的浓度
C．实验结束的最终状态下，常温组的细胞液浓度大于低温组
D．细胞可能通过增大细胞液的浓度来增强其抗寒性
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
√
√
ABC [观察质壁分离实验只需要在低倍镜下观察即可，A错误；低温使细胞内结合水的含量增加，从而改变细胞的浓度，B错误；质壁分离的细胞其原生质体长度与细胞长度的比值表示质壁分离的程度，比值越大，说明质壁分离程度越小，据表可知，低温组的质壁分离程度较常温组小，因此，常温组的细胞液浓度小于低温组，C错误；据表可知，低温条件下细胞更难以发生质壁分离，因此低温可能通过增大细胞液浓度来增强植物的抗寒性，D正确。]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
9．(13分)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。
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
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
注：Hg2+能显著抑制水通道蛋白的活性。
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
步骤 相关操作
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
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________________。
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
浓度差
低于
都是顺浓度梯度进行跨膜运输
等量的生理盐水
(或不需要消耗细胞化学反应产生的能量)(3分)
(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________。
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
自由扩散
协助扩散
[解析] (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
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
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。
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
√
(教师用书独具)
1．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
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。]
√
2．某同学用紫色洋葱鳞片叶外表皮做“观察植物细胞质壁分离和复原”的实验，下列相关叙述错误的是( )
A．与外表皮相比，洋葱鳞片叶内表皮细胞液中无色素，不宜作为该实验材料
B．本实验的观测指标是细胞的大小、液泡的大小及原生质层的位置变化
C．洋葱外表皮发生质壁分离时，液泡变小，颜色变浅，原生质层远离细胞壁
D．将洋葱外表皮细胞置于适宜浓度的KNO3溶液中，会发生质壁分离后再自动复原现象
3．如下图表示被转运的溶质以协助扩散的方式排出细胞的过程。下列有关该图的分析错误的是( )
A．人体成熟红细胞以该图方式吸收葡萄糖
B．该图中载体结合位点与被转运的溶质之间具有专一性
C．该图中载体蛋白构象发生改变的过程中需要消耗能量
D．该图中被转运的溶质从高浓度到低浓度，且具有载体饱和效应
√
C [据图可知，该运输物质的方式为协助扩散，人体成熟红细胞也是以协助扩散的方式吸收葡萄糖，A正确；载体结合位点与被转运的溶质之间特异性结合，具有专一性，B正确；由题图可知，协助扩散过程中，载体蛋白构象发生改变不需要消耗能量，C错误；协助扩散是顺浓度梯度运输，需要载体，具有载体饱和效应，D正确。]
4．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
√
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。]
5．柠檬、醋等物质中的H＋通过细胞膜上的OTOP1通道进入味蕾细胞，从而使我们感知酸味。最新研究发现，NH4Cl在水中释放出少量的NH3，NH3向细胞内移动，进而调节H＋的跨膜转运，如图所示。下列叙述正确的是( )
A．NH3进入细胞需要消耗细胞内化学反应所释放的能量
B．NH4Cl通过提高细胞内H＋浓度使OTOP1通道打开
C．NH4Cl减少会使人们感知酸味的能力增强
D．食物中的酸性物质使细胞外的H＋浓度升高，可提高OTOP1通道转运H＋的速率
√
6．成熟的植物细胞在较高浓度的外界溶液中，会发生质壁分离现象，图a是发生质壁分离的图像，图b是显微镜下观察到的某一时刻的植物细胞，据图回答下列问题。
(1)图a中原生质层由________(填序号)组成；图b细胞在蔗糖溶液中质壁分离后，在该实验中，原生质层和细胞壁之间充满的是________。
(2)该成熟植物细胞发生质壁分离的内因是______________________
________。图b是某同学观察植物细胞质壁分离与复原实验时拍下的显微照片，此时细胞液浓度与外界溶液浓度的关系是________。(填“大于”“等于”“小于”或“均有可能”)
②④⑤
蔗糖溶液
细胞膜的伸缩性比细
均有可能
胞壁大
(3)如果将蔗糖溶液换成等浓度的KNO3溶液，则会观察到成熟的植物细胞发生的现象是________________________。在质壁分离过程中，细胞的吸水能力会________ (填“增强”或“降低”)。
(4)将形状、大小相同的红心萝卜A和红心萝卜B若干幼根均分为5组，分别放在不同浓度的蔗糖溶液(甲～戊)中，一段时间后，取出红心萝卜的幼根称重，求平均值。结果如图c所示，据图分析：
质壁分离后自动复原
增强
①红心萝卜B比红心萝卜A的细胞液浓度________(填“高”或“低”)。
②在甲蔗糖溶液中加入适量的清水，一段时间之后，其细胞液浓度会________ (填“升高”“不变”或“降低”)。
低
降低
[解析] (1)原生质层是指细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质，即图中的②④⑤；因为细胞壁具有全透性，而细胞膜具有选择透过性，因此蔗糖溶液能通过细胞壁，但是不会通过细胞膜进入细胞内，因此质壁之间充满的是蔗糖溶液。(2)质壁分离发生的外因是外界溶液浓度＞细胞液浓度；内因是原生质层相当于一层半透膜，细胞壁的伸缩性小于原生质层。据题意和图示分析可知：图b中的细胞可能正处于质壁分离状态、也可能正处于质壁分离复原状态，所以此时细胞液浓度可能大于、等于或小于外界溶液浓度。(3)如果
将蔗糖溶液换成等浓度的KNO3溶液，则会观察到成熟的植物细胞发生质壁分离后自动复原。在质壁分离时，随着细胞失去的水越多，细胞的吸水能力会增强。(4)红心萝卜B的重量变化小于红心萝卜A，如丙浓度的蔗糖溶液下红心萝卜A和B细胞液浓度高于外界浓度，都吸水而重量增加，但红心萝卜A吸水更多，因而红心萝卜B细胞液浓度小于红心萝卜A细胞液浓度；在甲蔗糖溶液中加入适量的清水，外界溶液浓度低于红心萝卜A和B细胞液浓度，一段时间后吸水，红心萝卜A和B细胞液浓度都降低。
