第1节 被 动 运 输
第1课时 水进出细胞的原理、自由扩散和协助扩散
1．下列有关渗透作用的说法，正确的是（）
A．渗透作用中膜两侧溶液的浓度指的是质量分数
B．在渗透作用中，当半透膜两侧溶液浓度相等时，水分子不再通过半透膜
C．将动物细胞放入一定浓度的外界溶液中也能发生渗透作用
D．植物细胞的原生质层包括细胞膜、细胞质和细胞核
2．(2025·广东江门期末)某同学用下图所示装置研究渗透作用，a和b均为蔗糖溶液，c为半透膜(只允许水和单糖分子通过)。起始时内外液面高度一致，达到渗透平衡时的液面高度差为Δh。下列说法正确的是（）
A．液面不再上升时，c两侧的蔗糖溶液浓度相同
B．漏斗内液面上升的速率先增大后减小
C．若将c换成纱布会出现相同的实验现象
D．若在漏斗内加入蔗糖酶，Δh将先变大后变小
3．下图表示某植物相邻的3个细胞，其细胞液浓度依次为甲＞乙＞丙，正确表示细胞之间水分子渗透方向的是（）
4．通道蛋白是一类跨越细胞膜磷脂双分子层的蛋白质。下列叙述错误的是（）
A．发挥作用时不需要消耗细胞内化学反应产生的能量
B．分子或离子通过通道蛋白时，不需要与通道蛋白结合
C．小于其孔道直径的物质都可以自由通过
D．运输物质速率与其在细胞膜上数量有关
5．(2025·茂名期末)下图表示与自由扩散、协助扩散有关的图例或曲线。下列选项中对应正确的是（）
① ② ③ ④
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
6．下图是钾离子通道模式图，它由四个相同的亚基形成了一个倒圆锥体，在宽的一端外部有一个选择性的“过滤器”。下列叙述错误的是（）
A．K＋通过通道蛋白时不需要与通道蛋白结合
B．此通道蛋白对通过的离子具有选择性
C．此通道的运输速率受到K＋浓度差的影响
D．此通道蛋白对K＋的运输可以双向进行
7．中国科学家首次报道了葡萄糖转运蛋白家族(GLUTs)中GLUT1的三维结构，它主要负责葡萄糖进入红细胞和跨越血脑屏障进入脑细胞。下列描述正确的是（）
A．每种转运蛋白功能不同的原因是R基不同
B．GLUT1转运葡萄糖进入红细胞需消耗能量
C．GLUT1功能异常会引起脑细胞供能不足
D．蛋白质决定并控制着细胞及生物体的遗传特性
8．(2024·肇庆期末)下列关于物质运输的叙述，错误的是（）
A．水分子更多是借助细胞膜上的水通道蛋白以协助扩散的方式进出细胞
B．载体蛋白在每次转运分子或离子时都会发生自身构象的改变
C．分子或离子通过通道蛋白时，不需要与通道蛋白结合
D．大分子有机物要通过转运蛋白的作用才能进入细胞内，且要消耗能量
9．(2025·深圳测试)利用反渗透法可以淡化海水。反渗透法是在半透膜的原水一侧施加恰当强度的外界压力，半透膜只允许水分子通过，其他物质因不能通过而被留在原水一侧。下列相关叙述错误的是（）
A．利用反渗透法淡化海水时，施加的外界压力应小于海水渗透压
B．渗透作用发生的必备条件是有半透膜和膜两侧有浓度差
C．若撤去压力，则淡水侧的水分子会向海水侧转移
D．反渗透法所用半透膜是人工合成的不含蛋白质载体的膜
10．(2024·惠州一中)下图表示不同生物避免持续吸水导致细胞膨胀破裂的机制，下列说法正确的是（）
A．动物细胞避免渗透膨胀不需要通道蛋白的协助
B．作为一个系统，植物细胞的边界是细胞壁
C．植物细胞吸水达到渗透平衡时，细胞内外溶液浓度可能不相等
D．若将草履虫置于高于其细胞质浓度的溶液中，其收缩泡的伸缩频率会升高
11．将家兔同一生活状态的红细胞分别置于三种不同浓度的溶液中，水分子运输如下图(箭头方向表示水分子的进出，箭头粗细表示水分子进出的量)。下列叙述正确的是（）
A．一段时间后，丙溶液中的细胞可能会涨破
B．图中甲、乙、丙三种溶液中的细胞都发生了渗透作用
C．光学显微镜下可观察到乙溶液中细胞膜两侧水分子的进出达到动态平衡
D．若将实验后的细胞分别置于蒸馏水中，则图丙溶液中的细胞吸水能力最强
12．(2025·广东实验中学)下图为研究渗透作用的“U”形装置示意图。实验开始时，两侧液面等高，一侧加入高浓度溶液，一侧加入低浓度溶液，半透膜允许单糖通过。据图分析，下列叙述正确的是（）
A．若两侧加入蔗糖溶液，则高浓度一侧的液面上升
B．若两侧加入蔗糖溶液，当液面停止变化时，半透膜两侧溶液浓度相同
C．若两侧加入蔗糖溶液，当液面停止变化时，半透膜两侧水分子不再移动
D．若高浓度是葡萄糖溶液，低浓度是蔗糖溶液，则两侧液面始终等高
13．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。请回答下列问题：
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，另一侧用吸水纸吸引，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。
(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)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__ __。
(4)水通道蛋白的合成需要__ __(至少填写两种细胞器)的参与。
(5)若提取出肾小管上皮细胞生物膜成分中的磷脂，将其铺在空气—水界面上，测得磷脂占有面积为S，请预测：细胞膜表面积__ __(填“大于”“小于”或“等于”)S/2。
第1课时 水进出细胞的原理、
自由扩散和协助扩散
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
答案 C D D C C D C D A C A A
1．C 解析：渗透作用中膜两侧溶液的浓度指的是物质的量浓度，A错误；当半透膜两侧溶液浓度相等时，水分进出细胞处于动态平衡状态，此时在单位时间内经半透膜出入的水分子数相等，B错误；动物细胞的细胞膜是一层半透膜，将动物细胞放入一定浓度的外界溶液中，当细胞内外存在浓度差时，能发生渗透作用，C正确；植物细胞的原生质层包括细胞膜、液泡膜以及两者之间的细胞质，D错误。
2．D 解析：由于有静水压的存在，液面不再上升时，c两侧的蔗糖溶液浓度不同，A错误；漏斗内液面上升的速率取决于漏斗和烧杯中溶液的浓度差，因此上升速率会逐渐降低，B错误；渗透作用发生的条件之一是具有半透膜，纱布允许水分子、蔗糖分子、单糖分子通过，因此若将c换成纱布，实验结果不相同，C错误；若漏斗中加入蔗糖酶，蔗糖分解为单糖，漏斗内溶液浓度会先上升，由于c允许单糖通过，继而漏斗内溶液浓度会下降，则Δh将先变大后变小，D正确。
3．D 解析：由题意可知，甲、乙、丙细胞中，甲的浓度最高，渗透压最大，乙、丙细胞中的水分进入甲细胞中，乙、丙细胞之间，乙细胞液的浓度大于丙，水分从丙细胞进入乙，D正确。
4．C 解析：通道蛋白所参与的物质运输为协助扩散，不需要消耗能量，A正确；通道蛋白只容许大小适宜的分子和带电离子通过，分子或离子通过通道蛋白时，不需要与通道蛋白结合，B正确；通道蛋白具有特异性，小于其孔道直径的物质不一定能自由通过，C错误；通道蛋白的数量会影响运输物质的速率，D正确。
5．C 解析：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。
6．D 解析：钾离子通道由四个相同的亚基形成了一个倒圆锥体，在宽的一端外部有一个选择性的“过滤器”，故此通道蛋白对K＋的运输只能单向进行，D错误。
7．C 解析：转运蛋白功能不同的原因是构成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序以及肽链形成的空间结构不同，A错误；葡萄糖进入红细胞属于协助扩散，故GLUT1转运葡萄糖进入红细胞不需要消耗能量，B错误；由题意可知，GLUT1可以转运葡萄糖进入脑细胞，葡萄糖是细胞中的主要能源物质，故GLUT1出现功能异常会引起脑细胞供能不足，C正确；DNA是细胞中的遗传物质，决定并控制着细胞及生物体的遗传特性，D错误。
8．D 解析：大分子有机物通过胞吞的形式进入细胞，且消耗能量，D错误。
9．A 解析：海水的渗透压高，利用反渗透法淡化海水时，施加的外界压力应大于海水渗透压，水分子才能从海水进入淡水侧，A错误；反渗透法淡化海水时，所用半透膜只允许水透过，其半透膜上不含有载体蛋白，D正确。
10．C 解析：动物细胞避免渗透膨胀需要以主动运输或者协助扩散的方式将离子转运到细胞外，协助扩散需要通道蛋白，A错误；细胞壁具有全透性，植物细胞的边界是细胞膜，B错误；植物细胞在低浓度溶液中会吸水，但是由于细胞壁的支撑作用，吸水到一定程度后达到平衡，但此时细胞外溶液浓度仍可能小于细胞液浓度，C正确；原生动物生活在低渗溶液中，会通过收缩泡将多余的水排到细胞外，若将原生动物置于高于细胞质浓度的溶液中，其收缩泡的伸缩频率会降低，减少水分的排出，D错误。
11．A 解析：丙溶液为低渗溶液，细胞吸水，故一段时间后细胞吸水过多，可能会涨破，A正确；乙溶液为等渗溶液，细胞吸水和失水处于动态平衡，故没有渗透作用发生，B错误；光学显微镜下无法观察到水分子的运动，C错误；据图可知，图甲溶液中细胞失水最多，若将实验后的细胞分别置于蒸馏水中，则图甲溶液中细胞吸水能力最强，D错误。
12．A 解析：若U型管两侧加入蔗糖溶液，两边为同一种溶质分子，则高浓度一侧渗透压大，大量水分子进入高浓度一侧，故高浓度一侧的液面上升，A正确；若U型管两侧加入蔗糖溶液，高浓度一侧的液面上升，最终液面停止上升时，由于存在压力差，半透膜两侧蔗糖溶液浓度不相等，B错误；若U型管两侧加入蔗糖溶液，当液面停止变化时，达到渗透平衡，此时半透膜两侧水分子还会继续移动，只是进出平衡，C错误；若高浓度是葡萄糖溶液，低浓度是蔗糖溶液，水分子和葡萄糖均可通过半透膜，最终蔗糖一侧液面高，D错误。
13．(1)浓度差 低于 (2)等量的生理盐水 (3)自由扩散 协助扩散 (4)核糖体、(内质网、高尔基体、)线粒体 (5)小于
解析：(2)由题意可知，HgCl2溶液中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，因此乙组作为对照，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；若甲组破裂的细胞少于乙组，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。(4)水通道蛋白是在核糖体合成，通过内质网和高尔基体的加工后运输到细胞膜上的，该过程还需要线粒体提供能量。(5)肾小管上皮细胞的膜成分中磷脂占据面积为S，由于该细胞中含有细胞膜、核膜和细胞器膜，且生物膜的基本支架都是磷脂双分子层，因此肾小管上皮细胞表面积的值会小于S/2。第1节 被 动 运 输
第1课时 水进出细胞的原理、自由扩散和协助扩散
目标一 水进出细胞的原理
一、渗透作用
1．概念
水分子(或其他溶剂分子)通过__ __的扩散，称为渗透作用。
2．根据教材P62“问题探讨”中的渗透现象示意图，完成渗透装置和渗透作用分析
(1)单位时间内透过玻璃纸进入长颈漏斗的水分子数量__ __(填“＞”“＝”或“＜”)从长颈漏斗渗出的水分子数量，使得管内液面升高。
(3)如果用一层纱布代替玻璃纸，或烧杯中清水换成同样浓度的蔗糖溶液，液面__ __(填“会”或“不会”)升高。
3．渗透作用具备的两个条件
(1)具有__ __；
(2)膜两侧溶液存在__ __。
小结
(1)水的运输方向：从含水量高的一侧向含水量低的一侧运输。
(2)半透膜两侧的水分子进行双向运动，液面变化是水分子双向运动差异导致的。
(3)渗透平衡≠浓度相等
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。渗透平衡后，溶液浓度高的一侧液面高(反之亦然，即液面高的一侧溶液浓度也高)；浓度差越大，液面高度差也越大。
二、水进出细胞的原理
1．动物细胞的吸水和失水
(1)根据教材P63“图4－1”，完成下列连线：
(2)动物细胞的吸水或失水原理都是渗透作用。生理盐水(质量分数为0.9%的NaCl溶液)的渗透压__ __，不会使红细胞吸水或失水，可以__ __。
2．植物细胞的吸水和失水(详见本节第2课时)
成熟植物细胞的结构
植物细胞内的液体环境主要是指__ __中的细胞液，水进出细胞主要是指水经过原生质层进出液泡。
成熟植物细胞的__ __相当于一层半透膜，植物细胞也是通过__ __吸水和失水的，当__ __和外界溶液有浓度差时，细胞发生吸水或失水。
特别提醒 原生质层≠原生质体
原生质体指植物细胞中除去细胞壁后剩余的部分(包括细胞膜、细胞质和细胞核)。
下图为研究渗透作用的实验装置，漏斗内溶液(S1)和烧杯内溶液(S2)为两种不同浓度的蔗糖溶液。已知渗透过程中水分子可以透过半透膜，而蔗糖分子不能。当达到渗透平衡时，漏斗管内外的液面差为m。下列有关分析正确的是（）
A．因溶液S1的浓度大于S2，水分子仅能透过半透膜由烧杯进入漏斗
B．m值不再变化时，溶液S1的浓度等于溶液S2的浓度
C．若平衡后吸出漏斗中高出烧杯液面的溶液，再次平衡时m将减小
D．若用该渗透装置模拟成熟植物细胞的吸水，半透膜相当于细胞膜
下图为植物细胞渗透作用的图解，下列说法错误的是（）
A．植物细胞的原生质层相当于一层半透膜
B．一定条件下，活的、成熟的植物细胞可能发生渗透失水或吸水
C．当外界溶液甲的浓度＞细胞液乙的浓度时，细胞发生渗透失水
D．当外界溶液甲的浓度＝细胞液乙的浓度时，水分子停止进出细胞
目标二 被 动 运 输
1．概念(教材P65)
2．类型——自由扩散和协助扩散
(1)图中①②两种方式都是__ __浓度梯度进行的，都__ __能量。
(2)图中②是通过简单的__ __进出细胞的方式，①方式需要借助膜上的__ __(通道蛋白和载体蛋白的总称)。
(3)载体蛋白与通道蛋白的区别(教材P66～67)
(4)被动运输的实例[连线]
3．影响被动运输的因素
(1)自由扩散的运输动力是两侧溶液的__ __。在一定浓度范围内，随物质浓度的增大，其运输速率与物质浓度成__ __(如图1)。
(2)协助扩散的速率受浓度差和__ __的数量影响(如图2)。
图1
图2
(3)温度也会影响被动运输的速率。
小结 自由扩散和协助扩散概念图
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相对含量梯度运输的
D．水分子不通过水通道蛋白的跨膜运输方式为自由扩散
一、知识构建评价
二、概念诊断评价
1．具有浓度差的溶液之间一定会发生渗透作用。 （）
2．渗透作用过程中，水分子只由低浓度溶液通过半透膜进入高浓度溶液中。 （）
3．达到渗透平衡时，半透膜两侧的水分子进出是双向的。（）
4．自由扩散只能顺浓度梯度运输，而协助扩散既可以顺浓度梯度运输，也可以逆浓度梯度运输。（）
5．水分子和脂质分子都可以通过自由扩散进入细胞。（）
三、学情随堂评价
1．如图所示，实验装置的玻璃槽中是清水，半透膜不允许糖类物质通过。倒置的长颈漏斗中加入一定浓度的蔗糖溶液，实验开始时长颈漏斗中液面与玻璃槽中清水液面相平。实验过程中，待漏斗中液面高度不再发生变化时，测得漏斗中液面与玻璃槽中液面高度差为h。据此分析，以下叙述错误的是（）
A．在玻璃槽中不会检测到蔗糖
B．向长颈漏斗中加入少许蔗糖酶(催化蔗糖水解)，h会变大
C．达到图中平衡状态时，水分子就不会进出半透膜了
D．若向漏斗中滴入少量清水，建立新的平衡时h将减小
2．葡萄糖是细胞重要的能源物质，下列因素不会显著影响细胞通过协助扩散吸收葡萄糖的是（）
A．细胞膜所处的温度发生变化
B．药物破坏细胞膜蛋白结构
C．细胞外葡萄糖浓度明显上升
D．细胞内的能量被大量消耗
3．被动运输分为自由扩散和协助扩散。下列叙述错误的是（）
A．自由扩散是指物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式
B．被动运输是顺浓度梯度进行的跨膜运输
C．细胞膜上的转运蛋白可以分为载体蛋白和通道蛋白两种类型
D．气体、甘油和酒精需借助转运蛋白才能通过细胞膜
4．(2025·湛江四校期中)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．c组细胞在浸泡过程中一定会由于吸水而涨破
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
5．(2025·深圳外国语学校)许多物质的跨膜运输都离不开转运蛋白的参与。下列有关转运蛋白的叙述，正确的是（）
A．转运蛋白先在游离的核糖体上合成，然后转移到内质网和高尔基体加工
B．通道蛋白参与自由扩散和协助扩散
C．水分子可以通过通道蛋白进出细胞，此过程中水不需要与通道蛋白结合
D．载体蛋白运输时自身构象会发生变化，此过程中运输的物质不需要与载体蛋白结合
第1课时 水进出细胞的原理、自由扩散和协助扩散
新知导学
目标一 水进出细胞的原理
一、 1.半透膜
2．(1)＞ (2)渗透压 相等 (3)不会
3．(1)半透膜 (2)浓度差
二、 1.(1)①—b ②—a ③—c (2)与人红细胞内的渗透压相等 维持红细胞的正常形态
2．①细胞壁 ②原生质层 ③细胞液 原生质层 渗透作用 细胞液
例1 C 解析：渗透平衡时，漏斗与烧杯产生液面差m，说明溶液S1的浓度大于S2，水分子透过半透膜由烧杯中进入漏斗的速率大于由漏斗进入烧杯的速率，A错误；m值不再变化时，溶液S1的浓度大于S2的浓度，B错误；m值大小与膜两侧溶液浓度差呈正相关，若平衡后吸出漏斗中高出烧杯液面的溶液，漏斗中液面再次上升的过程中，S1溶液与S2溶液的浓度差会减小，再次平衡时m将减小，C正确；若用该渗透装置模拟成熟植物细胞的吸水，成熟植物细胞的细胞膜、液泡膜及两层膜之间的细胞质形成原生质层，原生质层相当于半透膜，D错误。
例2 D 解析：当外界溶液甲的浓度＝细胞液乙的浓度时，水分子进出细胞处于动态平衡，D错误。
目标二 被动运输
2．①协助扩散 ②自由扩散 (1)顺 不消耗 (2)扩散作用 转运蛋白 (4)①—A、C、E、F ②—B、D
3．(1)浓度差 正比 (2)转运蛋白
例3 B 解析：根毛细胞吸水能力与其细胞液中水相对含量有关，例如细胞液中水的相对含量少时，根毛细胞吸水能力强，A正确；土壤溶液浓度过高时，细胞可通过自由扩散或协助扩散失水，都不需要消耗能量，B错误。
随堂内化
一、半透膜 消耗能量 需要转运蛋白
二、 1.? 提示：渗透作用的条件还包括要有半透膜。
2．? 提示：渗透过程中，水分子双向运输，但总体表现为从低浓度运输到高浓度溶液中。
3．√
4．? 提示：自由扩散和协助扩散都是从高浓度到低浓度的被动运输。
5．√
三、 1.C 解析：半透膜不允许糖类物质通过，因此长颈漏斗中的蔗糖不会进入玻璃槽中，A正确；向长颈漏斗中加入少许蔗糖酶，1分子蔗糖会被水解为2分子单糖，使半透膜两侧的浓度差进一步变大，水发生渗透作用进入漏斗，使液面进一步上升，h会变大，B正确；达到图中平衡状态时，水分子进出半透膜的速率相等，而不是不进出半透膜，C错误；若向漏斗中滴入清水，渗透压降低，吸水能力减弱，则平衡时h将减小，D正确。
2．D
3．D 解析：气体通常是小分子，甘油和酒精都是脂溶性物质，三者都是通过自由扩散的方式通过细胞膜，不需要借助转运蛋白，D错误。
4．D 解析：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中的细胞形态基本不变，外界溶液浓度和细胞内浓度基本相等；c中的细胞吸水涨大，说明外界溶液浓度小于细胞内浓度，三种蔗糖溶液的浓度关系为a>b>c，A错误。a中的细胞处于失水状态，在此过程中细胞的吸水能力逐渐上升，B错误。c组细胞在浸泡过程中不一定会由于吸水而涨破，如蔗糖溶液的浓度与细胞内的液体浓度差不大，就不会吸水涨破，C错误。当将a中的蔗糖溶液改为浓度相当的葡萄糖溶液后，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，所以细胞会发生先皱缩后恢复原状的现象，D正确。
5．C 解析：细胞膜上的转运蛋白需在内质网和高尔基体加工，而细胞器膜上的转运蛋白为胞内蛋白，有的不需要内质网和高尔基体的加工，A错误；自由扩散不需要通道蛋白的协助，B错误；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变化，此过程中运输的物质需要与载体蛋白结合，D错误。(共59张PPT)
第4章
第1节 被动运输
细胞的物质输入和输出
第1课时 水进出细胞的原理、自由扩散和协助扩散
知识目标 素养目标
1．阐明细胞膜具有选择透过性； 2．阐明被动运输的原理和特点(重点)； 3．转运蛋白的种类和作用(难点) 生命观念：举例说出细胞膜是选择透过性膜，认同生命的自主性；
科学思维：比较被动运输的两种类型，掌握自由扩散和协助扩散的判断方法
新知导学
一、渗透作用
1．概念
(1)半透膜是具有一定孔径，可以让__________物质通过(如水分子)，而大分子物质不能通过的一类薄膜。物质能否通过只与孔径大小有关。玻璃纸、肠系膜、蛋壳膜、鱼鳔等都是半透膜。
(2)水分子(或其他溶剂分子)通过__________的扩散，称为渗透作用。
水进出细胞的原理
小分子
半透膜
目标
一
蔗糖溶液
玻璃纸（半透膜）
清水
半透膜
蔗糖分子
水分子
水分子的运动是双向的
清水
半透膜
蔗糖溶液
2．根据教材P62“问题探讨”中的渗透现象示意图，完成渗透装置和渗透作用分析
(1)单位时间内透过玻璃纸进入长颈漏斗的水分子数量______(填“＞”“＝”或“＜”)从长颈漏斗渗出的水分子数量，使得管内液面升高。
讨论1：装置的漏斗管内液面为什么会升高？
＞
讨论2：如果漏斗管足够长，管内的液面会无限升高吗？为什么？(提示：从重力、水分子单位时间透过玻璃纸数量方面思考)
(2)长颈漏斗中的液面升高时，液体产生的静水压也随之变大，当静水压增大到与__________相等时(二者的方向相反)，通过半透膜进出长颈漏斗的水分子数________，因此液面就不再升高了。
渗透压
相等
(3)如果用一层纱布代替玻璃纸，或烧杯中清水换成同样浓度的蔗糖溶液，液面________(填“会”或“不会”)升高。
不会
30%蔗糖溶液
玻璃纸
30%蔗糖溶液
30%蔗糖溶液
纱布
清水
讨论3：下面两个装置中管内的液面会升高吗？渗透作用的条件是什么？
3．渗透作用具备的两个条件
(1)具有__________；(2)膜两侧溶液存在__________。
半透膜
浓度差
低浓度溶液
（水多）
（渗透压低）
高浓度溶液
（水少）
（渗透压高）
水分子数多
水分子数少
②从溶质的角度分析：
①从水分子自身的角度分析：
溶液浓度低
渗透压低
溶液浓度高
渗透压高
含水量高
含水量低
半透膜
水（溶剂）
蔗糖（溶质）
小结
(1)水的运输方向：从含水量高的一侧向含水量低的一侧运输。
渗透压：溶质微粒对水的吸引力
小结
(2)半透膜两侧的水分子进行双向运动，液面变化是水分子双向运动差异导致的。
(3)渗透平衡≠浓度相等
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。渗透平衡后，溶液浓度高的一侧液面高(反之亦然，即液面高的一侧溶液浓度也高)；浓度差越大，液面高度差也越大。
二、水进出细胞的原理
1．动物细胞的吸水和失水
(1)根据教材P63“图4－1”，完成下列连线：
(2)动物细胞的吸水或失水原理都是渗透作用。
动物细胞与外界溶液组成了一个渗透系统，①细胞膜相当于一层半透膜；②细胞内溶液与外界溶液存在浓度差。
[思考] 结合动物细胞的吸水和失水现象分析，医生常给脱水的病人注射质量分数为0.9%的生理盐水，原因是什么？
生理盐水(质量分数为0.9%的NaCl溶液)的渗透压________________________ ______，不会使红细胞吸水或失水，可以________________________。
与人红细胞内的渗透压
相等
维持红细胞的正常形态
2．植物细胞的吸水和失水(详见本节第2课时)
成熟植物细胞的结构
细胞壁
原生质层
细胞液
植物细胞内的液体环境主要是指________中的细胞液，水进出细胞主要是指水经过原生质层进出液泡。
液泡
成熟植物细胞的____________相当于一层半透膜，植物细胞也是通过_______ _______吸水和失水的，当__________和外界溶液有浓度差时，细胞发生吸水或失水。
原生质层
渗透
作用
细胞液
成熟植物细胞的结构
细胞壁
原生质层
细胞液
特别提醒 原生质层≠原生质体
原生质体指植物细胞中除去细胞壁后剩余的部分(包括细胞膜、细胞质和细胞核)。
右图为研究渗透作用的实验装置，漏斗内溶液(S1)和烧杯内溶液(S2)为两种不同浓度的蔗糖溶液。已知渗透过程中水分子可以透过半透膜，而蔗糖分子不能。当达到渗透平衡时，漏斗管内外的液面差为m。下列有关分析正确的是 ( )
A．因溶液S1的浓度大于S2，水分子仅能透过半透膜由烧杯进入漏斗
1
B．m值不再变化时，溶液S1的浓度等于溶液S2的浓度
C．若平衡后吸出漏斗中高出烧杯液面的溶液，再次平衡时m将减小
D．若用该渗透装置模拟成熟植物细胞的吸水，半透膜相当于细胞膜
C
解析：渗透平衡时，漏斗与烧杯产生液面差m，说明溶液S1的浓度大于S2，水分子透过半透膜由烧杯中进入漏斗的速率大于由漏斗进入烧杯的速率，A错误；m值不再变化时，溶液S1的浓度大于S2的浓度，B错误；m值大小与膜两侧溶液浓度差呈正相关，若平衡后吸出漏斗中高出烧杯液面的溶液，漏斗中液面再次上升的过程中，S1溶液与S2溶液的浓度差会减小，再次平衡时m将减小，C正确；若用该渗透装置模拟成熟植物细胞的吸水，成熟植物细胞的细胞膜、液泡膜及两层膜之间的细胞质形成原生质层，原生质层相当于半透膜，D错误。
右图为植物细胞渗透作用的图解，下列说法错误的是
( )
A．植物细胞的原生质层相当于一层半透膜
B．一定条件下，活的、成熟的植物细胞可能发生渗透失水或吸水
C．当外界溶液甲的浓度＞细胞液乙的浓度时，细胞发生渗透失水
D．当外界溶液甲的浓度＝细胞液乙的浓度时，水分子停止进出细胞
2
D
解析：当外界溶液甲的浓度＝细胞液乙的浓度时，水分子进出细胞处于动态平衡，D错误。
1．概念(教材P65)
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。
被 动 运 输
扩散
能量
目标
二
2．类型——自由扩散和协助扩散
(1)图中①②两种方式都是____浓度梯度进行的，都__________能量。
(2)图中②是通过简单的_____ ________进出细胞的方式，①方式需要借助膜上的____________(通道蛋白和载体蛋白的总称)。
顺
不消耗
扩散
作用
转运蛋白
协助扩散
自由扩散
(3)载体蛋白与通道蛋白的区别(教材P66～67)
(4)被动运输的实例[连线]
3．影响被动运输的因素
(1)自由扩散的运输动力是两侧溶液的__________。在一定浓度范围内，随物质浓度的增大，其运输速率与物质浓度成________(如图1)。
(2)协助扩散的速率受浓度差和____________的数量影响(如图2)。
(3)温度也会影响被动运输的速率。
浓度差
图1
图2
正比
转运蛋白
小结 自由扩散和协助扩散概念图
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
3
B
解析：根毛细胞吸水能力与其细胞液中水相对含量有关，例如细胞液中水的相对含量少时，根毛细胞吸水能力强，A正确；土壤溶液浓度过高时，细胞失水，可通过自由扩散或协助扩散失水，都不需要消耗能量，B错误。
C．水分子通过水通道蛋白是顺相对含量梯度运输的
D．水分子不通过水通道蛋白的跨膜运输方式为自由扩散
随堂内化
一、知识构建评价
半透膜
消耗能量
需要转运蛋白
二、概念诊断评价
1．具有浓度差的溶液之间一定会发生渗透作用。 ( )
提示：渗透作用的条件还包括要有半透膜。
2．渗透作用过程中，水分子只由低浓度溶液通过半透膜进入高浓度溶液中。 ( )
提示：渗透过程中，水分子双向运输，但总体表现为从低浓度运输到高浓度溶液中。
×
×
3．达到渗透平衡时，半透膜两侧的水分子进出是双向的。 ( )
4．自由扩散只能顺浓度梯度运输，而协助扩散既可以顺浓度梯度运输，也可以逆浓度梯度运输。 ( )
提示：自由扩散和协助扩散都是从高浓度到低浓度的被动运输。
5．水分子和脂质分子都可以通过自由扩散进入细胞。 ( )
√
×
√
三、学情随堂评价
1．如图所示，实验装置的玻璃槽中是清水，半透膜不允许糖类物质通过。倒置的长颈漏斗中加入一定浓度的蔗糖溶液，实验开始时长颈漏斗中液面与玻璃槽中清水液面相平。实验过程中，待漏斗中液面高度不再发生变化时，测得漏斗中液面与玻璃槽中液面高度差为h。据此分析，以下叙述错误的是 ( )
A．在玻璃槽中不会检测到蔗糖
B．向长颈漏斗中加入少许蔗糖酶(催化蔗糖水解)，h会变大
C．达到图中平衡状态时，水分子就不会进出半透膜了
D．若向漏斗中滴入少量清水，建立新的平衡时h将减小
C
解析：半透膜不允许糖类物质通过，因此长颈漏斗中的蔗糖不会进入玻璃槽中，A正确；向长颈漏斗中加入少许蔗糖酶，1分子蔗糖会被水解为2分子单糖，使半透膜两侧的浓度差进一步变大，水发生渗透作用进入漏斗，使液面进一步上升，h会变大，B正确；达到图中平衡状态时，水分子进出半透膜的速率相等，而不是不进出半透膜，C错误；若向漏斗中滴入清水，渗透压降低，吸水能力减弱，则平衡时h将减小，D正确。
2．葡萄糖是细胞重要的能源物质，下列因素不会显著影响细胞通过协助扩散吸收葡萄糖的是 ( )
A．细胞膜所处的温度发生变化
B．药物破坏细胞膜蛋白结构
C．细胞外葡萄糖浓度明显上升
D．细胞内的能量被大量消耗
D
3．被动运输分为自由扩散和协助扩散。下列叙述错误的是 ( )
A．自由扩散是指物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式
B．被动运输是顺浓度梯度进行的跨膜运输
C．细胞膜上的转运蛋白可以分为载体蛋白和通道蛋白两种类型
D．气体、甘油和酒精需借助转运蛋白才能通过细胞膜
D
解析：气体通常是小分子，甘油和酒精都是脂溶性物质，三者都是通过自由扩散的方式通过细胞膜，不需要借助转运蛋白，D错误。
4．(2025·湛江四校期中)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右图所示。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．c组细胞在浸泡过程中一定会由于吸水而涨破
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
解析：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中的细胞形态基本不变，外界溶液浓度和细胞内浓度基本相等；c中的细胞吸水涨大，说明外界溶液浓度小于细胞内浓度，三种蔗糖溶液的浓度关系为a＞b＞c，A错误。a中的细胞处于失水状态，在此过程中细胞的吸水能力逐渐上升，B错误。c组细胞在浸泡过程中不一定会由于吸水而涨破，如蔗糖溶液的浓度与细胞内的液体浓度差不大，就不会吸水涨破，C错误。当将a中的蔗糖溶液改为浓度相当的葡萄糖溶液后，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，所以细胞会发生先皱缩后恢复原状的现象，D正确。
5．(2025·深圳外国语学校)许多物质的跨膜运输都离不开转运蛋白的参与。下列有关转运蛋白的叙述，正确的是 ( )
A．转运蛋白先在游离的核糖体上合成，然后转移到内质网和高尔基体加工
B．通道蛋白参与自由扩散和协助扩散
C．水分子可以通过通道蛋白进出细胞，此过程中水不需要与通道蛋白结合
D．载体蛋白运输时自身构象会发生变化，此过程中运输的物质不需要与载体蛋白结合
C
解析：细胞膜上的转运蛋白需在内质网和高尔基体加工，而细胞器膜上的转运蛋白为胞内蛋白，有的不需要内质网和高尔基体的加工，A错误；自由扩散不需要通道蛋白的协助，B错误；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变化，此过程中运输的物质需要与载体蛋白结合，D错误。
课时作业
1．下列有关渗透作用的说法，正确的是 ( )
A．渗透作用中膜两侧溶液的浓度指的是质量分数
B．在渗透作用中，当半透膜两侧溶液浓度相等时，水分子不再通过半透膜
C．将动物细胞放入一定浓度的外界溶液中也能发生渗透作用
D．植物细胞的原生质层包括细胞膜、细胞质和细胞核
C
解析：渗透作用中膜两侧溶液的浓度指的是物质的量浓度，A错误；当半透膜两侧溶液浓度相等时，水分进出细胞处于动态平衡状态，此时在单位时间内经半透膜出入的水分子数相等，B错误；动物细胞的细胞膜是一层半透膜，将动物细胞放入一定浓度的外界溶液中，当细胞内外存在浓度差时，能发生渗透作用，C正确；植物细胞的原生质层包括细胞膜、液泡膜以及两者之间的细胞质，D错误。
2．(2025·广东江门期末)某同学用右图所示装置研究渗透作用，a和b均为蔗糖溶液，c为半透膜(只允许水和单糖分子通过)。起始时内外液面高度一致，达到渗透平衡时的液面高度差为Δh。下列说法正确的是 ( )
A．液面不再上升时，c两侧的蔗糖溶液浓度相同
B．漏斗内液面上升的速率先增大后减小
C．若将c换成纱布会出现相同的实验现象
D．若在漏斗内加入蔗糖酶，Δh将先变大后变小
D
解析：由于有静水压的存在，液面不再上升时，c两侧的蔗糖溶液浓度不同，A错误；漏斗内液面上升的速率取决于漏斗和烧杯中溶液的浓度差，因此上升速率会逐渐降低，B错误；渗透作用发生的条件之一是具有半透膜，纱布允许水分子、蔗糖分子、单糖分子通过，因此若将c换成纱布，实验结果不相同，C错误；若漏斗中加入蔗糖酶，蔗糖分解为单糖，漏斗内溶液浓度会先上升，由于c允许单糖通过，继而漏斗内溶液浓度会下降，则Δh将先变大后变小，D正确。
3．下图表示某植物相邻的3个细胞，其细胞液浓度依次为甲＞乙＞丙，正确表示细胞之间水分子渗透方向的是 ( )
D
解析：由题意可知，甲、乙、丙细胞中，甲的浓度最高，渗透压最大，乙、丙细胞中的水分进入甲细胞中，乙、丙细胞之间，乙细胞液的浓度大于丙，水分从丙细胞进入乙，D正确。
4．通道蛋白是一类跨越细胞膜磷脂双分子层的蛋白质。下列叙述错误的是 ( )
A．发挥作用时不需要消耗细胞内化学反应产生的能量
B．分子或离子通过通道蛋白时，不需要与通道蛋白结合
C．小于其孔道直径的物质都可以自由通过
D．运输物质速率与其在细胞膜上数量有关
C
解析：通道蛋白所参与的物质运输为协助扩散，不需要消耗能量，A正确；通道蛋白只容许大小适宜的分子和带电离子通过，分子或离子通过通道蛋白时，不需要与通道蛋白结合，B正确；通道蛋白具有特异性，小于其孔道直径的物质不一定能自由通过，C错误；通道蛋白的数量会影响运输物质的速率，D正确。
5．(2025·茂名期末)下图表示与自由扩散、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
C
① ② ③ ④
解析：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。
6．右图是钾离子通道模式图，它由四个相同的亚基形成了一个倒圆锥体，在宽的一端外部有一个选择性的“过滤器”。下列叙述错误的是 ( )
A．K＋通过通道蛋白时不需要与通道蛋白结合
B．此通道蛋白对通过的离子具有选择性
C．此通道的运输速率受到K＋浓度差的影响
D．此通道蛋白对K＋的运输可以双向进行
D
解析：钾离子通道由四个相同的亚基形成了一个倒圆锥体，在宽的一端外部有一个选择性的“过滤器”，故此通道蛋白对K＋的运输只能单向进行，D错误。
7．中国科学家首次报道了葡萄糖转运蛋白家族(GLUTs)中GLUT1的三维结构，它主要负责葡萄糖进入红细胞和跨越血脑屏障进入脑细胞。下列描述正确的是 ( )
A．每种转运蛋白功能不同的原因是R基不同
B．GLUT1转运葡萄糖进入红细胞需消耗能量
C．GLUT1功能异常会引起脑细胞供能不足
D．蛋白质决定并控制着细胞及生物体的遗传特性
C
解析：转运蛋白功能不同的原因是构成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序以及肽链形成的空间结构不同，A错误；葡萄糖进入红细胞属于协助扩散，故GLUT1转运葡萄糖进入红细胞不需要消耗能量，B错误；由题意可知，GLUT1可以转运葡萄糖进入脑细胞，葡萄糖是细胞中的主要能源物质，故GLUT1出现功能异常会引起脑细胞供能不足，C正确；DNA是细胞中的遗传物质，决定并控制着细胞及生物体的遗传特性，D错误。
8．(2024·肇庆期末)下列关于物质运输的叙述，错误的是 ( )
A．水分子更多是借助细胞膜上的水通道蛋白以协助扩散的方式进出细胞
B．载体蛋白在每次转运分子或离子时都会发生自身构象的改变
C．分子或离子通过通道蛋白时，不需要与通道蛋白结合
D．大分子有机物要通过转运蛋白的作用才能进入细胞内，且要消耗能量
D
解析：大分子有机物通过胞吞的形式进入细胞，且消耗能量，D错误。
9．(2025·深圳测试)利用反渗透法可以淡化海水。反渗透法是在半透膜的原水一侧施加恰当强度的外界压力，半透膜只允许水分子通过，其他物质因不能通过而被留在原水一侧。下列相关叙述错误的是 ( )
A．利用反渗透法淡化海水时，施加的外界压力应小于海水渗透压
B．渗透作用发生的必备条件是有半透膜和膜两侧有浓度差
C．若撤去压力，则淡水侧的水分子会向海水侧转移
D．反渗透法所用半透膜是人工合成的不含蛋白质载体的膜
A
解析：海水的渗透压高，利用反渗透法淡化海水时，施加的外界压力应大于海水渗透压，水分子才能从海水进入淡水侧，A错误；反渗透法淡化海水时，所用半透膜只允许水透过，其半透膜上不含有载体蛋白，D正确。
10．(2024·惠州一中)下图表示不同生物避免持续吸水导致细胞膨胀破裂的机制，下列说法正确的是 ( )
C
A．动物细胞避免渗透膨胀不需要通道蛋白的协助
B．作为一个系统，植物细胞的边界是细胞壁
C．植物细胞吸水达到渗透平衡时，细胞内外溶液浓度可能不相等
D．若将草履虫置于高于其细胞质浓度的溶液中，其收缩泡的伸缩频率会升高
解析：动物细胞避免渗透膨胀需要以主动运输或者协助扩散的方式将离子转运到细胞外，协助扩散需要通道蛋白，A错误；细胞壁具有全透性，植物细胞的边界是细胞膜，B错误；植物细胞在低浓度溶液中会吸水，但是由于细胞壁的支撑作用，吸水到一定程度后达到平衡，但此时细胞外溶液浓度仍可能小于细胞液浓度，C正确；原生动物生活在低渗溶液中，会通过收缩泡将多余的水排到细胞外，若将原生动物置于高于细胞质浓度的溶液中，其收缩泡的伸缩频率会降低，减少水分的排出，D错误。
11．将家兔同一生活状态的红细胞分别置于三种不同浓度的溶液中，水分子运输如下图(箭头方向表示水分子的进出，箭头粗细表示水分子进出的量)。下列叙述正确的是 ( )
A．一段时间后，丙溶液中的细胞可能会涨破
B．图中甲、乙、丙三种溶液中的细胞都发生了渗透作用
C．光学显微镜下可观察到乙溶液中细胞膜两侧水分子的进出达到动态平衡
D．若将实验后的细胞分别置于蒸馏水中，则图丙溶液中的细胞吸水能力最强
A
解析：丙溶液为低渗溶液，细胞吸水，故一段时间后细胞吸水过多，可能会涨破，A正确；乙溶液为等渗溶液，细胞吸水和失水处于动态平衡，故没有渗透作用发生，B错误；光学显微镜下无法观察到水分子的运动，C错误；据图可知，图甲溶液中细胞失水最多，若将实验后的细胞分别置于蒸馏水中，则图甲溶液中细胞吸水能力最强，D错误。
12．(2025·广东实验中学)下图为研究渗透作用的“U”形装置示意图。实验开始时，两侧液面等高，一侧加入高浓度溶液，一侧加入低浓度溶液，半透膜允许单糖通过。据图分析，下列叙述正确的是 ( )
A．若两侧加入蔗糖溶液，则高浓度一侧的液面上升
B．若两侧加入蔗糖溶液，当液面停止变化时，半透膜两侧溶液浓度相同
C．若两侧加入蔗糖溶液，当液面停止变化时，半透膜两侧水分子不再移动
D．若高浓度是葡萄糖溶液，低浓度是蔗糖溶液，则两侧液面始终等高
A
解析：若U型管两侧加入蔗糖溶液，两边为同一种溶质分子，则高浓度一侧渗透压大，大量水分子进入高浓度一侧，故高浓度一侧的液面上升，A正确；若U型管两侧加入蔗糖溶液，高浓度一侧的液面上升，最终液面停止上升时，由于存在压力差，半透膜两侧蔗糖溶液浓度不相等，B错误；若U型管两侧加入蔗糖溶液，当液面停止变化时，达到渗透平衡，此时半透膜两侧水分子还会继续移动，只是进出平衡，C错误；若高浓度是葡萄糖溶液，低浓度是蔗糖溶液，水分子和葡萄糖均可通过半透膜，最终蔗糖一侧液面高，D错误。
13．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。请回答下列问题：
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，另一侧用吸水纸吸引，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。
(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)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____________。
浓度差
低于
等量的生理盐水
自由扩散
协助扩散
(4)水通道蛋白的合成需要______________________________________(至少填写两种细胞器)的参与。
(5)若提取出肾小管上皮细胞生物膜成分中的磷脂，将其铺在空气—水界面上，测得磷脂占有面积为S，请预测：细胞膜表面积________(填“大于”“小于”或“等于”)S/2。
核糖体、(内质网、高尔基体、)线粒体
小于
解析：(2)由题意可知，HgCl2溶液中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，因此乙组作为对照，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；若甲组破裂的细胞少于乙组，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。(4)水通道蛋白是在核糖体合成，通过内质网和高尔基体的加工后运输到细胞膜上的，该过程还需要线粒体提供能量。(5)肾小管上皮细胞的膜成分中磷脂占据面积为S，由于该细胞中含有细胞膜、核膜和细胞器膜，且生物膜的基本支架都是磷脂双分子层，因此肾小管上皮细胞表面积的值会小于S/2。
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