新教材2024版高中生物第4章细胞的物质输入和输出第1节被动运输课件新人教版必修1

第4章细胞的物质输入和输出①说出细胞吸水和失水的条件。②进行关于植物细胞吸水和失水的实验设计和操作。③分析植物细胞质壁分离与复原现象说明什么。④比较自由扩散和协助扩散的异同。⑤简述主动运输的特点和对细胞生活的意义。⑥比较主动运输与被动运输的区别。⑦简述胞吞、胞吐的特点和意义。⑧举例说明细胞膜是选择透过性膜，认识物质跨膜运输方式与细胞结构的关系。⑨进行图表和数据的解读。3个重点：①植物细胞质壁分离和复原；②被动运输的特点；③主动运输的特点和意义。3个难点：①渗透作用；②观察植物细胞的质壁分离和复原；③区分被动运输和主动运输。3个考点：①渗透作用；②观察植物细胞的质壁分离和复原；③物质出入细胞的方式。第1节被动运输课标要点学法指导1．阐明质膜具有选择透过性2．举例说明有些物质顺浓度梯度进出细胞，不需要额外提供能量1．生命观念：细胞膜的结构与运输物质的功能相适应2．科学思维：结合渗透装置分析渗透原理，结合物质运输实例归纳物质运输特点3．科学探究：根据植物细胞的质壁分离与复原实验过程，分析实验原理、交流实验结果4．社会责任：依据渗透作用原理，指导农业生产和选择低盐饮食的健康生活方式知识导图课前·

新知导学1．渗透作用的概念水分子(或其他溶剂分子)通过________的扩散，称为渗透作用。2．渗透作用具备的两个条件(1)具有③________。(2)膜两侧①②具有________。水进出细胞的原理——渗透作用半透膜半透膜浓度差3．渗透原理分析(1)长颈漏斗中的水分子________进入烧杯。(2)漏斗管内的液面升高的原因是_____________________________________________________。(3)用一层纱布代替玻璃纸，漏斗管内的液面不会升高，原因是缺少________。能水分子从水的相对含量高的一侧半透膜向相对含量低的一侧渗透渗透装置中，当漏斗内液面不再上升时，半透膜两侧的溶液浓度相同吗？____________________________________________。微思考提示：不同。渗透作用停止时即漏斗内液面不再上升时，水分子通过半透膜的双向扩散速率相等，但漏斗内溶液浓度仍高于烧杯中溶液浓度。这是漏斗内液面升高产生的作用力增大了烧杯中水分子向漏斗扩散阻力的缘故下图为渗透装置示意图，一段时间后出现的现象不包括

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)A．漏斗内的液面升高B．有些水分子由蔗糖溶液通过半透膜进入清水C．有些水分子由清水通过半透膜进入蔗糖溶液D．半透膜两侧的溶液浓度相等【答案】D【解析】蔗糖溶液的浓度大于清水，通过渗透作用由清水进入蔗糖溶液的水分子数较多，从而导致液面升高。由于蔗糖分子不能通过半透膜，所以清水的浓度始终低于蔗糖溶液。1．动物细胞的吸水和失水(以哺乳动物成熟的红细胞为例)(1)动物细胞的细胞膜相当于________。(2)条件及现象：水进出细胞的原理半透膜＜＞＝2．植物细胞的吸水和失水(1)成熟植物细胞的结构：【答案】(1)细胞壁①全透性②小液泡膜原生质层③选择透过性半透膜④大细胞液(2)原理和现象：①外界溶液浓度______细胞液浓度时，发生__________现象。②外界溶液浓度______细胞液浓度时，发生______________现象。大于质壁分离小于质壁分离复原当连续吃咸菜时，你会觉得口腔黏膜有干涩的感觉。其原因是

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)A．口腔黏膜细胞质浓度大于外界溶液浓度，细胞失水B．口腔黏膜细胞质浓度小于外界溶液浓度，细胞失水C．口腔黏膜细胞质浓度大于外界溶液浓度，细胞吸水D．口腔黏膜细胞质浓度小于外界溶液浓度，细胞吸水【答案】B【解析】连续吃咸菜，口腔黏膜细胞质的浓度小于外界溶液的浓度，导致细胞失水，使口腔黏膜出现干涩感。1．被动运输(1)概念：物质以__________进出细胞，________消耗细胞内__________所释放的能量，这种物质____________方式称为被动运输。(2)类型：____________和____________。被动运输(自由扩散和协助扩散)扩散方式不需要化学反应跨膜运输自由扩散协助扩散2．自由扩散和协助扩散(1)自由扩散：①自由扩散用图中的______表示，是指物质通过简单的________作用进出细胞的方式，也叫简单扩散。A扩散②方向：从______浓度一侧到______浓度一侧(即顺浓度梯度)。③条件：不需要__________，也不需要消耗细胞内化学反应所释放的________。④举例：气体，如________、CO2等；脂溶性小分子有机物，如__________、__________、苯等。(2)协助扩散：①协助扩散用图中的______表示，也叫__________，是指借助膜上的__________进出细胞的物质扩散方式。②方向：从______浓度一侧到______浓度一侧。高低转运蛋白能量O2甘油乙醇B易化扩散转运蛋白高低③条件：需要__________的协助，不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量。④举例：________和一些小分子有机物(如________、________等)。3．转运蛋白(1)分类：__________和__________。(2)特点：具有________。①载体蛋白：只容许与自身__________相适应的分子或离子通过，且每次转运时都会发生__________的改变。转运蛋白离子葡萄糖氨基酸载体蛋白通道蛋白特异性结合部位自身构象②通道蛋白：只容许与自身______________和________相适配，________和________相适宜的分子或离子通过。分子或离子通过通道蛋白时，________与___________结合。(3)实例：①水分子的运输更多的是借助细胞膜上的____________以协助扩散方式进出细胞。还可以以__________方式进出细胞。②细胞膜上还存在一些无机盐离子的通道蛋白(如Na＋通道、K＋通道)。通道的直径形状大小电荷不需要通道蛋白水通道蛋白自由扩散下列物质中，通过自由扩散方式进入小肠绒毛上皮细胞的是

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)A．氨基酸 B．胆固醇C．Na＋ D．葡萄糖【答案】B【解析】胆固醇属于脂溶性物质，进出细胞的方式是自由扩散，B正确。1．实验原理成熟的植物细胞的_________相当于一层半透膜，________具有一定的浓度，能够渗透失水和吸水。2．实验步骤及现象植物细胞的质壁分离和复原实验原生质层细胞液【答案】紫色蔗糖溶液逐渐变小加深逐渐变大变浅细胞壁植物细胞的质壁分离过程中，与细胞壁分离的是 (

)A．细胞核 B．原生质层C．细胞质 D．液泡膜【答案】B【解析】植物细胞的质壁分离现象指的是原生质层与细胞壁的分离。课堂·

重难探究[知识归纳]1．渗透作用现象及分析(1)渗透装置图：渗透作用(2)蔗糖溶液液面上升的原因：(3)当液面上升到一定程度时，液面不再上升的原因：漏斗中的液面高于水槽中的液面，液面差为ΔH，由于水槽中与漏斗中的液体具有浓度差，即具有渗透压差，所以水分子有进入漏斗的趋势；但是ΔH产生的压强与渗透压的平衡使半透膜两侧水分子的交换速率相同时，液面不再升高。2．成熟植物细胞符合渗透系统[对点精练]1．下图为某渗透装置在两个不同时间的状态。图甲是发生渗透作用时的初始状态，图乙是较长时间之后达到动态平衡的状态。下列有关叙述错误的是

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)A．图中③为半透膜，水分子能自由通过B．图甲中溶液②的浓度大于溶液①的浓度C．图乙中溶液①的浓度与溶液②的浓度相等D．图甲中溶液①和溶液②的浓度差越大，图乙中的水柱越高【答案】C【解析】图中③代表半透膜，水分子能自由通过，而大分子不能通过，A正确；图甲和图乙比较，图乙中漏斗内液面上升，说明漏斗内溶液②的浓度大于烧杯中溶液①的浓度，B正确；由于漏斗内液柱压力的作用，当液面不再上升时，溶液②的浓度依然大于溶液①的浓度，C错误；图甲中溶液①和②的浓度差越大，则图乙中的水柱越高，D正确。2．(2023·重庆九龙坡期末)如图为常见的两套渗透装置图(图中S1为0.3mol/L的蔗糖溶液、S2为蒸馏水、S3为0.3mol/L葡萄糖溶液；已知水和单糖能通过半透膜，但蔗糖不能通过半透膜)，两装置半透膜面积相同，初始时液面高度一致，一段时间后向甲装置的长颈漏斗中加入蔗糖酶(不考虑酶对于渗透压的影响)。有关叙述错误的是(

)A．实验开始时，装置甲中漏斗液面会上升B．漏斗中加酶后液面会上升，然后开始下降C．装置乙的现象是S3溶液液面先上升后下降，最终S3和S2溶液液面持平D．若不加入酶，装置甲、乙达到渗透平衡时，二者溶液浓度关系分别是S1＝S2、S2＝S3【答案】D【解析】装置甲中S1为0.3mol/L的蔗糖溶液、S2为蒸馏水，所以实验开始时，漏斗内液面会上升，A正确；装置甲因渗透作用，水分子进入漏斗使液面上升，加酶后，漏斗中溶液浓度继续增大，液面会继续上升，但是由于蔗糖被蔗糖酶催化分解为葡萄糖和果糖，由于葡萄糖能透过半透膜，所以漏斗内溶液浓度减小，而烧杯中溶液浓度增大，故漏斗中液面会先上升后下降，B正确；图乙中S2为蒸馏水、S3为0.3mol/L葡萄糖溶液，而葡萄糖能通过半透膜，所以S3溶液液面先上升，后下降，最终S3和S2溶液液面持平，C正确；装置甲达到渗透平衡后，由于漏斗中溶液存在势能，所以S1溶液浓度仍大于S2，D错误。【易错点拨】

有关渗透作用的两个易错点(1)水的运输特点：水分子通过半透膜的扩散都是双向进行的，但由低浓度向高浓度一侧扩散速度更快。(2)渗透平衡的实质：渗透平衡只意味着半透膜两侧的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。[知识归纳]1．质壁分离的原因及表现分析植物细胞的质壁分离和复原实验2．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)防腐杀菌：在高浓度的溶液中，细菌等微生物将因失水过多而死亡，从而有效防止了食品腐烂变质。(3)比较不同植物细胞的细胞液浓度：(4)测定细胞液浓度范围：[对点精练]1．下图表示质壁分离及复原实验过程。针对该实验过程的分析，错误的是

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)A．甲、乙之间形成对照时，甲为对照组B．乙、丙之间形成对照时，乙为对照组C．实验中常用引流法使细胞处于蔗糖溶液或清水中D．若用质量浓度为0.5g/mL的蔗糖溶液，实验效果将更加明显【答案】D【解析】甲、乙、丙三组是在同一对象上进行操作，前后之间形成对照，属于自身对照，其中实验前的对象组为对照组，实验后的对象组为实验组。若用质量浓度为0.5g/mL的蔗糖溶液，则质壁分离更明显，但由于过度失水，细胞不能再发生质壁分离的复原。2．将某植物细胞分为两组，分别浸于浓度为0.3g/mL的(Ⅰ)蔗糖溶液与(Ⅱ)尿素溶液中，然后每5min用显微镜观察一次，并测量原生质体(即仅由细胞膜包住原生质的细胞部分，不含细胞壁)的相对表面积，其结果如下图所示。下列叙述中错误的是

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)A．实验开始后20min，(Ⅰ)和(Ⅱ)两组细胞均发生质壁分离B．实验开始后30min，(Ⅰ)的细胞中必含蔗糖C．实验开始后30min，(Ⅱ)的细胞中必含尿素D．此图体现了尿素可通过细胞膜，而蔗糖却不能通过细胞膜【答案】B【解析】蔗糖溶液和尿素溶液均可使细胞发生质壁分离，使细胞原生质体的相对表面积缩小；20min后放入蔗糖溶液的细胞相对表面积不再变化，说明失水达到了最大程度，此时蔗糖没有进入细胞；20min后放入尿素溶液中的细胞开始吸水，处于复原过程，是由于细胞吸收尿素，使细胞液浓度上升所致。[知识归纳]1．被动运输两种方式的比较影响自由扩散和协助扩散的因素2．膜上的两种转运蛋白项目载体蛋白通道蛋白特点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物质顺浓度梯度扩散进出细胞的过程称为被动运输，结合下图分析其特点。1．图中圆点及圆点多少表示什么？2．甲、乙两图中物质的运输方式：①图甲中，物质通过简单的扩散作用进出细胞，叫作

。②图乙中，进出细胞的物质借助转运蛋白的扩散，叫作

。③由图示分析，自由扩散和协助扩散需要消耗能量吗？为什么？④试从物质运输动力角度分析，为什么自由扩散和协助扩散被称为被动运输？1．提示：表示细胞内外两种物质及其浓度大小。2．提示：①自由扩散②协助扩散③都不需要消耗能量，因为二者都是顺浓度梯度进行的。④自由扩散和协助扩散的运输动力都是膜两侧物质的浓度差，即都是顺浓度梯度进行的，不需要消耗能量，所以统称为被动运输。[对点精练]1．如图中a、b表示物质被动运输的两种方式，下列表述正确的是

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)A．脂溶性小分子物质不能通过方式a运输B．与方式a有关的转运蛋白覆盖于细胞膜表面C．方式b的最大运输速率与转运蛋白数量有关D．抑制能量提供对方式a和b的运输速率均有影响【答案】C【解析】由题图分析可知，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(方式a)运输，A错误；方式a与转运蛋白无关，只与浓度差有关，B错误；方式b的最大运输速率与转运蛋白的数量有关，C正确；被动运输不需要能量，抑制能量供应对自由扩散和协助扩散都无影响，D错误。2．（2023·四川凉山期末）下图分别表示载体蛋白和通道蛋白介导的两种物质运输方式，其中由通道蛋白介导的运输方式的运输速率比由载体蛋白介导的运输方式的运输速率快1000倍以上。下列叙述错误的是

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)A．两种膜蛋白的基本组成单位都是氨基酸B．载体蛋白在细胞膜上具有一定的流动性C．通道蛋白介导的运输方式的运输速率较快可能是因为消耗的能量较少D．载体蛋白介导的运输方式的运输速率会受到载体蛋白数量的限制【答案】C【解析】蛋白质是由氨基酸脱水缩合形成的，所以蛋白质（包括膜蛋白、载体蛋白等）的基本组成单位都是氨基酸，A正确；组成细胞膜的蛋白质，大多数都是可以运动的，所以载体蛋白在细胞膜上具有一定的流动性，B正确；通道蛋白介导的运输方式属于协助扩散，不需要消耗能量，C错误；载体蛋白介导的运输方式属于协助扩散，其运输速率会受到载体蛋白的限制，D正确。课堂·

延伸提分(1)两溶液间的水分子进行双向运动，实际观察到的只是水分子双向运动差异所导致的液面变化。(2)当液面高度不再变化时，水分子仍进出半透膜，但进出达到平衡。平衡后两侧溶液浓度不同。(3)温度变化会影响分子通过细胞膜的速率。(4)载体蛋白和通道蛋白的作用机制不同。易错易混：渗透作用与物质运输的4个易错提醒例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活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

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)A．a>b，细胞渗透吸水B．a＝b，渗透系统保持动态平衡C．a<b，细胞渗透失水D．上述三种情况都有可能【答案】D【解析】该细胞可能正处于质壁分离过程中，也可能处于质壁分离后的动态平衡过程中，还可能正处在质壁分离复原的过程中。此状态下一步可以是液泡继续增大，也可以是液泡继续变小，也可以是液泡不发生变化。错因分析：不理解细胞的动态生理过程和静态细胞图像间的联系。例2在观察某植物细胞的质壁分离及质壁分离复原实验中，某同学依次观察到的结果示意图如下，其中①、②指细胞结构。下列叙述正确的是

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)解题技巧：实验分析题的答题方法A．甲状态时不存在水分子跨膜运输进出细胞的现象B．甲→乙变化的原因之一是结构①的伸缩性比②要大C．乙→丙的变化是由于外界溶液浓度小于细胞液浓度D．细胞发生渗透作用至丙状态，一段时间后该细胞会破裂【答案】C【解析】甲维持细胞正常形态，进入细胞的水分子和从细胞中出去的水分子一样多，处于动态平衡状态，A错误；甲→乙发生了渗透失水，细胞质壁分离，原因之一是结构①细胞壁的伸缩性比结构②细胞膜的伸缩性要小，B错误；乙→丙发生了渗透吸水，此时外界溶液浓度比细胞液浓度小，C正确；丙细胞可能发生渗透吸水，但植物细胞渗透吸水只会膨胀不会胀破，D错误。审题流程：第一步解读实验者的实验目的和过程，厘清实验思路，读懂实验。根据题干和图像的信息，可看出实验者用某植物细胞探究植物细胞吸水和失水的条件；质壁分离及质壁分离复原实验中，依次观察到的结果示意图显示甲到乙细胞失水，原生质层与细胞壁分离，①是细胞壁，②是原生质层；其隐含的信息是细胞膜两侧水分子进出都有，出去的水分子数量多于进入的，外界溶液浓度大于细胞液浓度。由乙到丙，细胞吸水，质壁分离复原；其隐含的信息是细胞膜两侧水分子进出都有，进入的水分子数量多于出去的，外界溶液浓度小于细胞液浓度；甲和丙相比，丙细胞体积更大，但丙有细胞壁的保护，不会破裂。第二步对接教材，迁移知识，分析实验结果得出实验结论或作出判断。根据题干和图像的信息，与教材中第4章第1节“被动运输”密切相关。植物细胞的吸水和失水：(1)成熟植物细胞的结构：(2)原理和现象：①外界溶液浓度大于细胞液浓度时，发生质壁分离现象。②外界溶液浓度小于细胞液浓度时，发生质壁分离复原现象。第三步各项击破，正确解答。逐个分析选项，结合教材知识判断正误。小练·素养达成1．新鲜鱼、肉用盐腌渍后不易变质，其作用原理是 (

)A．渗透作用使鱼、肉失水死亡B．浓盐水中含水少，细菌无法生存C．食盐破坏了新鲜鱼、肉的营养成分D．由于渗透作用，细菌失水死亡【答案】D【解析】用盐腌渍有杀菌作用的原因是在高浓度的盐水中，细菌会失水死亡，因此高浓度盐水能防止变质，A错误；浓盐水能使细菌大量失水而无法生存，B错误；食盐没有破坏新鲜鱼、肉的营养成分，C错误；浓盐水因其浓度明显大于细菌细胞内的溶液浓度，细菌因渗透作用失水过多而死亡，D正确。2．将人的红细胞置于不同浓度的蔗糖溶液中，浸泡半小时之后的结果如图所示，依照细胞外形的变化判断蔗糖溶液的浓度。下列排序正确的是

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)A．甲>乙>丙>丁 B．丁>甲>乙>丙C．丙>丁>甲>乙 D．丙>乙>丁>甲【答案】D【解析】已知人类的红细胞是圆饼状的，观察图中的4个装置发现乙烧杯中的红细胞是圆饼状的，说明红细胞既没有吸水也没有失水，则乙烧杯中蔗糖溶液的浓度与红细胞内细胞质浓度相等；丙烧杯中红细胞皱缩，说明细胞失水，则丙烧杯中蔗糖溶液的浓度大于红细胞内细胞质浓度；丁烧杯中细胞由圆饼状变成了球状，说明细胞吸水，则丁烧杯中蔗糖溶液浓度低于红细胞内细胞质浓度；甲烧杯中细胞破裂，说明细胞吸水最多，则甲烧杯中蔗糖溶液浓度最低。根据以上分析，四个烧杯中蔗糖溶液浓度的大小关系是：丙>乙>丁>甲。综上所述，A、B