第4章 第1节

第1节被动运输一、水进出细胞的原理1.渗透作用(1)概念：是指水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散。

拓展提升活细胞内的生物膜只允许水分子自由透过，其所选择的离子及一些小分子物质也可以通过，而其他的离子、小分子和大分子物质均不能透过，是严格的半透膜。

(2)渗透作用发生的条件⎩⎪⎨⎪⎧有一层半透膜半透膜两侧的溶液具有浓度差(3)渗透作用发生的原理①原理：以半透膜为界面，单位体积清水中的水分子数多于蔗糖溶液中的水分子数，所以在单位时间内由清水进入蔗糖溶液的水分子数多于由蔗糖溶液进入清水的水分子数。

因此，一段时间后，漏斗管内的液面会升高。

②渗透的方向：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。

思维点拨(1)渗透系统中水分子透过半透膜的移动是双向的，最终结果是由低浓度溶液流向高浓度溶液的水分子数较多。

(2)组成渗透系统的两种溶液，浓度差越大，最终形成的液面高度差越显著。

(3)相同质量浓度的两种溶液组成的渗透系统，水分子向溶质分子相对较小的溶液中流动较多。

2.水分子进出动物细胞3.植物细胞的渗透系统(1)达到渗透平衡时，半透膜两侧的水分子进行的是双向运动()(2)动物细胞和植物细胞放在蒸馏水中会吸水涨破()(3)植物细胞壁是全透性的，其作用是保护和支持细胞()(4)原生质层由细胞壁、细胞膜、液泡膜及所有细胞质组成()答案(1)√(2)×(3)√(4)×1.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。

2.渗透实验中，液面高度差H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H会不会变化？达到H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H不会变，但是由于半透膜面积增大，因此达到H的时间会变短。

拓展提升渗透原理在生产、生活中的应用(1)对农作物合理灌溉，降低了土壤溶液浓度，促进水分的吸收，满足农作物对水分的需要。

(2)盐碱地中植物更易缺水或不易存活；一次施肥过多，会造成“烧苗”现象。

这些都是因为土壤溶液浓度过高，根细胞不易吸水，甚至失水造成的。

(3)糖渍、盐渍食品(如盐渍新鲜鱼、肉)不易变质的原因是在食品的表面和内部形成了高浓度的糖、盐溶液，使微生物(如细菌)不能生存、繁殖。

(4)医用生理盐水的质量浓度为0.9%，与人体细胞生存的液体环境的浓度基本相等，可以维持细胞的正常形态。

二、探究植物细胞的吸水和失水1.实验原理(1)植物细胞的原生质层相当于一层半透膜，细胞壁与原生质层均具有一定的伸缩性，但原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性。

(2)外界溶液浓度>细胞液浓度→细胞失水，原生质层收缩程度比细胞壁大→发生质壁分离。

(3)外界溶液浓度<细胞液浓度→细胞吸水→已发生质壁分离的细胞发生质壁分离复原现象。

2.实验步骤3.实验结论(1)成熟植物细胞能与外界溶液进行渗透作用，当细胞外溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞失水，发生质壁分离。

(2)当细胞外溶液浓度小于发生质壁分离的细胞的细胞液浓度时，细胞吸水，发生质壁分离的复原。

4.注意事项(1)实验成功的关键之一是实验材料的选择。

要选取成熟的、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，通过前后对比观察某个细胞的吸水和失水情况。

(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，不能发生质壁分离复原现象。

(1)动物细胞不能发生质壁分离现象()(2)质壁分离的过程中，细胞的失水速率逐渐加快()(3)用0.5 g/mL的蔗糖溶液与用0.3 g/mL的蔗糖溶液进行实验，实验现象可能不同()(4)用适宜浓度的蔗糖溶液与用适宜浓度的KNO3溶液处理成熟植物细胞，实验现象相同()答案(1)√(2)×(3)√(4)×1.发生质壁分离的洋葱鳞片叶外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，所以发生质壁分离的洋葱鳞片叶外表皮细胞的原生质层与细胞壁之间是蔗糖溶液。

2.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。

方法技巧判断细胞能否发生质壁分离及复原的方法(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不发生质壁分离。

②生活状态下，具有中央大液泡的成熟植物细胞可发生质壁分离。

(2)从溶液角度分析①在适宜浓度、溶质不能被吸收的溶液中发生质壁分离。

②在适宜浓度、溶质可被吸收的溶液中先发生质壁分离，后发生质壁分离自动复原。

③在高浓度溶液中可发生质壁分离，但因细胞失水过多而死亡，不会发生质壁分离复原。

三、被动运输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，这种物质跨膜运输方式称为被动运输。

2.分类(1)自由扩散①概念：物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式，也叫简单扩散。

②特点：顺浓度梯度扩散；不消耗能量；不需要转运蛋白的协助。

③实例：O2、CO2、甘油、乙醇、苯等通过自由扩散进出细胞。

拓展提升(1)扩散的概念：物质分子从高浓度区域向低浓度区域转移，直到均匀分布的现象。

(2)扩散的速率：气体中最快，液体中次之，固体中最慢；浓度差越大、温度越高、参与的粒子质量越小，扩散的速率越快。

(2)协助扩散①概念：借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式，也叫易化扩散。

②特点：顺浓度梯度扩散；不消耗能量；需要转运蛋白的协助，物质运输速率与转运蛋白的数量有关。

③实例：血液中葡萄糖进入红细胞；多数水分子进出细胞。

④转运蛋白分为载体蛋白和通道蛋白两类。

(1)自由扩散和协助扩散都是被动运输，分子从高浓度一侧通过细胞膜进入低浓度一侧()(2)水分子和气体分子进出细胞的方式是自由扩散，脂肪酸进出细胞的方式是协助扩散()(3)自由扩散和协助扩散都不需要转运蛋白和能量()(4)随物质浓度的增大，协助扩散的速率与膜两侧的浓度差成正比()答案(1)√(2)×(3)×(4)×1.细胞膜上的转运蛋白有何特点？提示具有特异性：不同物质的转运蛋白不同，不同细胞膜上转运蛋白的种类和数量也不同；具有饱和性：当细胞膜上的转运蛋白达到饱和时，细胞吸收该物质的速率不再随膜两侧浓度差的增大而增大。

2.同一种物质进出不同细胞的方式相同吗？提示不一定相同。

如少数水分子以自由扩散方式进出细胞，更多的水分子借助细胞膜上的水通道蛋白以协助扩散方式进出细胞。

1.(2018·福州期中)如图为成熟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答案D解析植物细胞的原生质层由细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质组成，相当于一层半透膜，A正确；活的、成熟的植物细胞与外界溶液构成一个渗透系统，原生质层相当于一层半透膜，当细胞液与外界溶液存在浓度差时，细胞发生渗透失水或吸水，B正确；当外界溶液甲的浓度＞细胞液乙的浓度时，植物细胞就会失水，发生质壁分离，C正确；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。

2.(2019·南京金陵中学模拟)在“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三次观察和两次处理。

下列有关叙述正确的是()A.第一次观察为低倍镜观察，后两次为高倍镜观察B.第一次用吸水纸引流时滴加的液体为清水，第二次用吸水纸引流时滴加的液体为质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液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.若将质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液换成适宜浓度的KNO3溶液，不用滴加清水也能观察到质壁分离的复原答案D解析该实验只需用低倍镜观察即可，A错误；该实验过程中，第一次用吸水纸引流时滴加的是质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液，目的是观察质壁分离，第二次用吸水纸引流时滴加的是清水，目的是观察质壁分离复原，B错误；紫色洋葱鳞片叶的内表皮细胞中几乎不含色素，实验现象观察不明显，并非不发生质壁分离，C错误；若将质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液换成适宜浓度的KNO3溶液，开始时，外界KNO3溶液浓度大于细胞液浓度，植物细胞渗透失水而出现质壁分离现象，由于K＋和NO－3能够被植物细胞吸收，随着离子不断进入细胞液中，细胞液的浓度逐渐增大，当细胞液的浓度大于外界溶液浓度时，细胞又会因吸水而出现质壁分离复原现象，D正确。

3.(2019·太原高一检测)质壁分离与复原实验具有广泛的应用，下列不能通过该实验来实现的是()A.比较不同植物细胞的细胞液浓度大小B.估算人成熟红细胞的细胞质浓度C.鉴别、区分硝酸钾溶液和蔗糖溶液D.判断根尖成熟区细胞是否具有活性答案B解析质壁分离指的是植物细胞在高渗环境下，因水分从液泡中流失而出现的原生质层与细胞壁分离的现象。

只要膜两侧存在浓度差，且膜内高于膜外，植物细胞就可以渗透吸水，反之细胞就会失水，如果膜两侧浓度相等，则为渗透平衡，因此可以比较不同植物细胞的细胞液浓度大小，A正确；人成熟红细胞没有细胞壁，不能发生质壁分离，B错误；在硝酸钾溶液中，植物细胞发生质壁分离后会自动复原，而在蔗糖溶液中，植物细胞发生质壁分离后不会自动复原，C正确；活的根尖成熟区细胞可以发生质壁分离，而死细胞的细胞膜不能控制物质进出，不能发生质壁分离，D正确。

4.下列物质中，通过自由扩散进入组织细胞的一组是()A.K＋和Na＋B.氨基酸和葡萄糖C.O2和甘油D.苯和蛋白质答案C解析小分子或脂溶性物质，如O2、CO2、甘油、乙醇、苯等以自由扩散的方式进出组织细胞。

5.在物质跨膜运输的方式中，自由扩散与协助扩散的相似之处是()A.低浓度→高浓度，不需要转运蛋白协助B.高浓度→低浓度，需要转运蛋白协助C.低浓度→高浓度，消耗能量D.高浓度→低浓度，不消耗能量答案D解析自由扩散与协助扩散均属于被动运输，二者的运输方向均为高浓度→低浓度，且均不需要消耗能量。

二者的区别在于协助扩散需要转运蛋白的协助。

6.某校研究性学习小组利用如下实验材料做相关实验，请分析回答下列问题：(1)用上述材料进行质壁分离实验，应选择的最佳实验材料是________(填序号)。