2022-2023 學年 人教版 必修一 被動運輸 教案

第1節(jié)被動運輸

學習目標素養(yǎng)目標

1.說出滲透作用發(fā)生的條件。1.生命觀念——感悟正常的物質(zhì)進出對細胞代謝的重

2.分析質(zhì)壁分離與復原的原理和要意義，認同生物體的結(jié)構(gòu)和功能相適應的特點。

過程。2.科學探究——通過對“探究植物細胞的吸水和失水”

3.說明兩種被動運輸方式的異實驗的設計和操作，進一步掌握探究類實驗的設計思

同。路，提升實驗操作能力。

分點突破(一)水進出細胞的原理

基礎?落實

1.滲透作用

(1)含義：水分子(或其他溶劑分子)通過半透膜的擴散。

(2)方向：水分子從水相對含量高的一側(cè)向相對含量低的一側(cè)滲透。

2.水進出動物細胞(以哺乳動物紅細胞為例)

(1)動物細胞形成的“滲透裝置”

①半透膜：細胞膜。

②濃度差：細胞質(zhì)與外界溶液之間的濃度差。

(2)現(xiàn)象(連線)

條件現(xiàn)象

①外界溶液的濃度〈細胞質(zhì)的濃度、奧，

②外界溶液的濃度,細胞質(zhì)的濃度/。

③外界溶液的濃度=細胞質(zhì)的濃度------c.?

3.水進出植物細胞(以成熟植物細胞為例)

植物細胞所形成的“滲透裝置”

(1)半透膜(原生質(zhì)層)：細胞膜、液泡膜以及兩層膜之間的細胞質(zhì)。

(2)濃度差：細胞液與外界溶液之間的濃度差。

深化?認知

一、在“思考探究”中解惑

1.滲透作用與擴散作用有何區(qū)別？

提示：滲透作用必須有半透膜，擴散作用則不一定需要；擴散作用適于各種物質(zhì)，滲透

作用僅指溶劑分子。

2.如果在滲透實驗裝置中，燒杯內(nèi)不是清水，而是同濃度的蔗糖溶液，漏斗液面還會

升高嗎？為什么？

提示：不會。因為半透膜兩側(cè)溶液的濃度相等，單位時間內(nèi)由燒杯進入漏斗內(nèi)的水分子

等于由漏斗進入燒杯內(nèi)的水分子。

3.應用“動物細胞的吸水和失水”的原理解釋：為什么靜脈注射時要將藥物加到0.9%的

NaCl溶液中？

提示：因為人體血漿的滲透壓與濃度為0.9%的NaCl溶液滲透壓相當，用這種濃度的注

射液不會改變動物細胞的形態(tài)。

二、在“系統(tǒng)思維”中提能

1.滲透裝置圖解

半透膜:水分子單位體積內(nèi)水分

可以通過，而蔗子含量：燒杯內(nèi)

糖分子不可以＞漏斗內(nèi)

兩側(cè)水分子，都在運動

［水分子數(shù)：進入漏3的＞進入燒麻砌

整體［表現(xiàn)

|漏斗內(nèi)次面上升I

2.當液面上升到一定程度時，液面不再升高的原因

分析如圖可知：漏斗中的液面高于水槽中的液面，液面差為Hi，由于水槽中的液體與

漏斗中的液體具有濃度差，即滲透壓差，所以水分子有進入漏斗的趨勢；但是必產(chǎn)生的壓

強與滲透壓的平衡使半透膜兩側(cè)水分子的交換速率相同時，液面不再升高。

3.動、植物細胞都是滲透系統(tǒng)

細胞膜4

與外

溶

界

具

細胞質(zhì)液

濃

有

差

度

動物細胞

易錯提醒

（1）水分子的運輸特點：無論細胞吸水還是失水，半透膜兩側(cè)水分子的移動都是雙向的。

（2）滲透平衡的實質(zhì)：滲透平衡只意味著半透膜兩側(cè)水分子移動達到平衡狀態(tài)，既不可看

作沒有水分子移動，也不可看作兩側(cè)溶液濃度絕對相等。

（3）濃度的實質(zhì)：滲透系統(tǒng)中的溶液濃度指物質(zhì)的量濃度，而非質(zhì)量濃度。

應用?評價

1.（2021?江蘇淮安高一期中）如圖甲、乙為兩個滲透裝置。甲圖是發(fā)生滲透作用時的初

始狀態(tài)，乙圖是較長時間之后的狀態(tài)。下列有關(guān)敘述錯誤的是（）

A.圖中③為半透膜，水分子能自由通過

B.圖乙中溶液①的濃度與溶液②的濃度相等

C.圖甲中溶液②的濃度大于溶液①的濃度

D.圖甲中溶液①和②濃度差越大，則圖乙中的水柱越高

解析：B圖甲中③代表半透膜，水分子能自由通過，A正確；由于漏斗內(nèi)液柱壓力的

作用，當液面不再上升時，小分子進出達到平衡，但溶液②的濃度依然大于溶液①的濃度，

B錯誤；圖甲和圖乙比較，漏斗內(nèi)液面上升，說明圖甲中漏斗內(nèi)溶液②濃度高于燒杯中溶液

①濃度，C正確；圖甲中溶液①和②濃度差越大，則水分跨膜運輸?shù)臄?shù)量越多，則圖乙中的

水柱上升得越高，D正確。

2.（2021?浙江杭州高一期末）如圖甲是滲透作用裝置示意圖，乙、丙兩曲線圖的橫坐標

代表時間，下列敘述不正確的是（）

A.圖甲所示裝置中漏斗內(nèi)溶液的濃度變化可用曲線丙表示

B.水分子由半透膜外進入半透膜內(nèi)的速率變化可用曲線乙表示

C.漏斗管內(nèi)的液面高度變化可用曲線丙表示

D.半透膜內(nèi)外溶液的濃度差可用曲線乙表示

解析：A開始時，漏斗內(nèi)為質(zhì)量分數(shù)為30%的蔗糖溶液，漏斗外為蒸像水，漏斗內(nèi)溶

液濃度高于漏斗外溶液濃度，水分子整體表現(xiàn)為由膜外進入膜內(nèi)，蔗糖溶液濃度降低，直至

平衡，可用曲線乙表示，A錯誤。開始時，半透膜兩側(cè)濃度差大，水分子進入半透膜內(nèi)的速

率較大，隨著水分子不斷進入膜內(nèi)，半透膜兩側(cè)的濃度差越來越小，半透膜內(nèi)外液面的高度

差越來越大，當高度差產(chǎn)生的壓強等于膜兩側(cè)的滲透壓之差時，半透膜兩側(cè)達到滲透平衡,

該過程中水分子進入半透膜的速率和半透膜兩側(cè)的濃度差逐漸下降，直至平衡，均可用曲線

乙表示，B、D正確。隨著水分子的進入，漏斗管內(nèi)的液面逐漸上升，達到滲透平衡時停止，

可用曲線丙表示，C正確。

分點突破（二）探究植物細胞的吸水和失水

基礎?落實

1.實驗原理

外界溶液

（1）外因：＞細胞液濃度

濃度

—導致滲透失水

原生質(zhì)層相當于一層半透膜」----

（2）內(nèi)因

細胞壁的伸縮性小于原生質(zhì)層-導致質(zhì)壁分離

2.實驗過程

制作裝片一I制作洋蔥鱗片葉外表皮的臨時裝片

有一個塞電的中央大液泡,原生質(zhì)

低倍鏡觀察層緊貼細胞壁

_在蓋玻片的一側(cè)滴加蔗糖溶液.

滴加蔗糖溶液_在另一側(cè)用吸水紙吸引

點苻鬲加雨?觀察液泡大小和原生質(zhì)層的位置,及

低借跳優(yōu)祭|一細胞大小

在蓋玻片的一側(cè)滴加清水,在另一側(cè)

滴加清水一

用吸水紙吸引

|低俏鐐觀察觀察鯉大小和原生質(zhì)層的位置,及

細胞天不

3.實驗現(xiàn)象

加蔗糖溶液加清水

中央液泡大小變小恢復原狀

液泡顏色變深變淺

原生質(zhì)層的位置與細胞壁分離與細胞壁緊貼

細胞大小基本不變基本不變

深化?認知

一、在“思考探究”中解惑

1.如果一次性施肥過多或過濃，植物就會出現(xiàn)萎蕉現(xiàn)象，俗稱“燒苗探究回答下列

問題：

(1)解釋“燒苗”現(xiàn)象出現(xiàn)的原因。

提示：一次性施肥過多或過濃，就會造成土壤溶液溶質(zhì)的濃度大于根毛細胞液溶質(zhì)的濃

度，結(jié)果使根毛細胞液中的水分滲透到土爆溶液中去，這樣根毛細胞不但吸收不到水分，反

而還要失去水分，就會出現(xiàn)植物葉片萎篇等“燒苗”現(xiàn)象。

(2)如何預防“燒苗”現(xiàn)象？若出現(xiàn)“燒苗”現(xiàn)象有什么補救措施嗎？

提示：不能一次性施肥過多或過濃。應及時適量地澆水或換土，植物過度失水死亡后將

無法補救。

2.細胞液中物質(zhì)的濃度對于維持細胞的生命活動非常重要?，F(xiàn)提供紫色洋蔥鱗片葉表

皮細胞，請設計實驗，測定該細胞的細胞液濃度相當于多少質(zhì)量分數(shù)的蔗糖溶液。寫出你的

實驗思路，并分析其中的基本原理。

提示：實驗思路：

基本原理：遵循滲透作用的原理，即當細胞液的濃度小于外界溶液的濃度時，細胞發(fā)生

質(zhì)壁分離，當細胞液的濃度大于外界溶液的濃度時，細胞發(fā)生質(zhì)壁分離的復原，當細胞液的

濃度等于外界溶液的濃度時，細胞形態(tài)不變。

二、在“系統(tǒng)思維”中提能

1.質(zhì)壁分離及復原發(fā)生的條件

(1)從細胞角度分析

①死細胞、動物細胞及未成熟的植物細胞（如根尖分生區(qū)細胞）不發(fā)生質(zhì)壁分離及復原現(xiàn)

象。

②具有中央大液泡的成熟植物細胞可發(fā)生質(zhì)壁分離及復原現(xiàn)象。

（2）從溶液角度分析

①在一定濃度（溶質(zhì)不能透過膜）的溶液中只會發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象，不能發(fā)生自動復原現(xiàn)

象（只有用清水或低滲溶液處理，方可復原）。

②在一定濃度（溶質(zhì)可透過膜）的溶液（如KN03、甘油等）中可發(fā)生質(zhì)壁分離后自動復原

現(xiàn)象。

③在高濃度溶液中可發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象，但不會發(fā)生質(zhì)壁分離復原現(xiàn)象。

2.質(zhì)壁分離及復原實驗的應用

（1）判斷細胞的死活

待測細胞+蔗糖溶液堡若發(fā)生質(zhì)壁分離，則為活細胞；若不發(fā)生質(zhì)壁分離，則為死

細胞。

（2）測定細胞液濃度的范圍

待測細胞十一系列濃度梯度的蔗糖溶液分別"以鏡細檢胞液濃度介于未發(fā)生質(zhì)壁分離和剛

剛發(fā)生質(zhì)壁分離的兩種外界溶液的濃度之間。

（3）比較不同植物細胞的細胞液濃度

不同植物細胞+同一濃度的蔗糖溶液/峋僉比較剛發(fā)生質(zhì)壁分離時所需時間的長短

T判斷細胞液濃度的大小（時間越短，細胞液濃度越?。?。

（4）鑒別不同種類的溶液（如KNO3溶液和蔗糖溶液）

相同植物的只發(fā)生質(zhì)壁分離一溶質(zhì)不能通

成熟細胞過細胞膜（如蔗糖溶液）

鏡栓；

不同種類溶液質(zhì)壁分離后又自動復原f溶質(zhì)

（適宜濃度）能通過細胞膜（如KNO3溶液）

應用?評價

1.（2021?江蘇常州高一期中）如圖是用紫色洋蔥鱗片葉外表皮細胞做質(zhì)壁分離及其復原

實驗時得到的顯微照片，下列有關(guān)敘述錯誤的是（）

A.圖中細胞此時細胞液濃度可能大于、小于或者等于外界溶液濃度

B.該實驗中，需先后在顯微鏡下觀察三次，且細胞的大小基本不變

C.若將30%的蔗糖溶液改為一定濃度的氯化鈉溶液，則細胞可能發(fā)生先質(zhì)壁分離，后

自動復原的現(xiàn)象

D.圖中細胞呈現(xiàn)紫色的是細胞液，若改為洋蔥鱗片葉內(nèi)表皮細胞，則不會發(fā)生質(zhì)壁分

離

解析：D圖示細胞為質(zhì)壁分離狀態(tài)，下一刻可能為繼續(xù)分離、也可能為復原，也可能

保持該種狀態(tài)，故此時細胞液濃度可能大于、小于或者等于外界溶液濃度，A正確；質(zhì)壁分

離及復原實驗中先后用低倍觀察三次，第一次觀察正常細胞，第二次觀察質(zhì)壁分離現(xiàn)象，第

三次觀察質(zhì)壁分離復原現(xiàn)象，形成自身前后對照，由于細胞壁的彈性較小，因此整個實驗過

程中，細胞的大小基本不變，B正確；若將30%的蔗糖溶液改為一定濃度的氯化鈉溶液，由

于初始的外界溶液濃度高于細胞液的濃度，故細胞會失水，發(fā)生質(zhì)壁分離，隨后由于鈉離子

和氯離子能進入細胞，當細胞液濃度大于外界溶液濃度時，細胞會吸水，會發(fā)生質(zhì)壁分離后

自動復原的現(xiàn)象，C正確；圖中細胞呈現(xiàn)紫色的是細胞液，若改為洋蔥鱗片葉內(nèi)表皮細胞,

也會發(fā)生質(zhì)壁分離，只是細胞液沒有顏色，D錯誤。

2.（2022?北京高一月考）如圖是植物細胞某種生理過程的實驗圖解，下列說法正確的是

A.農(nóng)民施肥后發(fā)現(xiàn)有“燒苗”現(xiàn)象與圖乙過程相似

B.2、3、4構(gòu)成了該細胞的原生質(zhì)層

C.該細胞的失水和吸水主要取決于細胞質(zhì)與外界溶液的濃度差

D.蔗糖分子可進入1和3

解析：B農(nóng)民施肥后發(fā)現(xiàn)有“燒苗”現(xiàn)象，原因是植物根細胞在高濃度的土壤溶液中失

水，與圖甲過程相似，A錯誤；原生質(zhì)層包括細胞膜、液泡膜和兩層膜之間的細胞質(zhì)，即圖

中的2、3、4,B正確；該細胞的失水和吸水主要取決于細胞液與外界溶液的濃度差，C錯

誤；由于細胞壁具有全透性，細胞膜具有選擇透過性，故蔗糖分子可進入1,但是不能進入

3,D錯誤。

3.通過質(zhì)壁分離實驗不可以鑒定（）

A.成熟植物細胞的死活

B.蛋白質(zhì)、淀粉、纖維素的親水性依次遞減

C.植物細胞能否進行滲透吸水

D.植物細胞細胞液的大致濃度

解析：B死亡的成熟植物細胞的細胞膜喪失了選擇透過性，不會發(fā)生質(zhì)壁分離及其復

原，即質(zhì)壁分離實驗可鑒定植物細胞的死活，A不符合題意；質(zhì)壁分離與復原實驗的原理是

滲透作用，而蛋白質(zhì)、淀粉、纖維素的親水性是通過吸脹吸水實現(xiàn)的，因此無法通過實驗鑒

定其親水性，B符合題意；成熟的植物細胞進行質(zhì)壁分離，會進行滲透失水，能進行質(zhì)壁分

離的復原，說明能進行滲透吸水，C不符合題意；質(zhì)壁分離實驗可用于鑒定植物細胞細胞液

的大致濃度，D不符合題意。

分點突破（三）被動運輸

基礎?落實

1.概念：物質(zhì)以擴散方式進出細胞,不需要消耗細胞內(nèi)化學反應所釋放的能量。

2.類型

比較項目自由擴散（也叫簡單擴散）協(xié)助擴散（也叫易化擴散）

物質(zhì)通過簡單的擴散作用進出細借助膜上的轉(zhuǎn)運蛋白進出細胞的

定義

胞的方式物質(zhì)擴散方式

運輸方向高濃度—低濃度高濃度—低濃度

是否需要轉(zhuǎn)運蛋白不需要需要

是否消耗能量不消耗不消耗

①氣體：02、C02、NH3等

②固醇、甘油、脂肪酸等葡萄糖進入紅細胞

舉例

③乙醇、苯等

H2O

(1)膜內(nèi)外物質(zhì)濃度梯度的大小。

(2)某些物質(zhì)的運輸速率還與轉(zhuǎn)運蛋白的數(shù)量有關(guān)。

(3)溫度變化會影響物質(zhì)運輸速率。

深化?認知

一、在“思考探究”中解惑

1.試從物質(zhì)運輸動力角度分析，為什么自由擴散和協(xié)助擴散被稱為被動運輸？

提示：自由擴散和協(xié)助擴散的物質(zhì)運輸動力都是物質(zhì)濃度差，都是順濃度梯度進行的,

不需要消耗能量，所以統(tǒng)稱為被動運輸。

2.自由擴散和協(xié)助擴散的速率和線粒體有直接關(guān)系嗎？為什么？

提示：沒有。線粒體是細胞的“動力車間”，為細胞提供能量，自由擴散和協(xié)助擴散不需

要消耗細胞內(nèi)化學反應釋放的能量。

二、在“系統(tǒng)思維”中提能

1.膜上的兩種轉(zhuǎn)運蛋白

名稱轉(zhuǎn)運對象特點

載體蛋白與自身結(jié)合部位相適應的分子或離子每次轉(zhuǎn)運時都會發(fā)生自身構(gòu)象的改變

與自身通道的直徑和形狀相適配、大

通道蛋白轉(zhuǎn)運分子不需要與通道蛋白結(jié)合

小和電荷相適宜的分子或離子

2.轉(zhuǎn)運蛋白的特性

(1)專一性：一種轉(zhuǎn)運蛋白在對細胞內(nèi)外物質(zhì)進行運輸時只能對應地運送唯一的一種或

性質(zhì)非常相近的一類物質(zhì)。

(2)飽和性：細胞膜上的轉(zhuǎn)運蛋白數(shù)量有限，在運輸過程中當所有轉(zhuǎn)運蛋白都已承擔相應

的運輸任務時，運輸?shù)乃俣炔辉僖蚱渌麠l件而加快。

應用?評價

1.(2021?江蘇揚州高一期末)下列有關(guān)物質(zhì)跨膜運輸?shù)恼f法，錯誤的是()

A.紅細胞去除膜蛋白后水的運輸速率會降低

B.一種物質(zhì)不會有多種跨膜運輸方式

C.通道蛋白介導的水分子的協(xié)助擴散速率比自由擴散快

D.通道蛋白只容許與自身通道大小和電荷相適宜的分子或離子通過

解析：B水主要是通過通道蛋白以協(xié)助擴散的方式進入紅細胞的，故去除膜蛋白后水

的運輸速率會降低，A正確；一種物質(zhì)可以有多種跨膜運輸方式，比如水可以自由擴散，也

可以借助水通道蛋白進行協(xié)助擴散，B錯誤；細胞膜上磷脂分子具有疏水的尾部，對水分子

的跨膜運輸有一定的阻礙作用，故通道蛋白介導的水分子的協(xié)助擴散速率比自由擴散更快，

C正確；通道蛋白只容許與自身通道的直徑和形狀相適配、大小和電荷相適宜的分子或離子

通過，被轉(zhuǎn)運物質(zhì)不需要與通道蛋白結(jié)合，D正確。

特別提醒

(1)相同的離子、水溶性有機小分子可能是協(xié)助擴散，也可能是主動運輸。

(2)水分子少數(shù)通過自由擴散方式進出細胞，多數(shù)借助細胞膜上的水通道蛋白以協(xié)助擴

散方式進出細胞。

2.如圖表示與自由擴散、協(xié)助擴散有關(guān)的圖例或曲線。下列選項中對應正確的是()

A.肺泡上皮細胞吸收氧氣——①④

B.人的成熟紅細胞吸收葡萄糖——②③

C.甘油進出細胞——①③

D.肌肉細胞吸收水一②④

解析：C①②表示兩種跨膜運輸方式，分別是自由擴散、協(xié)助擴散，③④表示兩種影

響因素曲線，分別對應自由擴散、協(xié)助擴散。肺泡上皮細胞吸收氧氣是自由擴散，對應①③；

人的成熟紅細胞吸收葡萄糖屬于協(xié)助擴散，對應②④；甘油進出細胞屬于自由擴散，對應①

③；肌肉細胞吸收水的方式是自由擴散和協(xié)助擴散，對應①②③④。

3.如圖，A、B是兩種被動運輸方式的轉(zhuǎn)運速率和細胞外濃度之間的關(guān)系曲線。據(jù)圖回

答下列問題:

<*

照

附

閶

闡

辟

婢

0

細胞外濃度細胞外濃度細胞能量供應

ABC

（1）圖A表示的轉(zhuǎn)運方式是,其轉(zhuǎn)運速率主要取決于。

（2）圖B表示的方式若是協(xié)助擴散，那么ab段的限制因素是,be段的限制因素

是o

（3）請在C圖中畫出被動運輸?shù)霓D(zhuǎn)運速率和細胞能量供應的關(guān)系曲線。

（4）下列物質(zhì)中，以方式A進行轉(zhuǎn)運的有；以方式B進行轉(zhuǎn)運的有。

①02和C02進出肺泡

②甘油和乙醇被小腸上皮細胞吸收

③紅細胞吸收血液中的葡萄糖

④膽固醇進入肝細胞

解析：（1）由題圖分析可知，圖A表示的轉(zhuǎn)運方式為自由擴散，其轉(zhuǎn)運速率主要取決于

細胞內(nèi)外物質(zhì)的濃度差。（2）圖B表示的轉(zhuǎn)運方式若是協(xié)助擴散，那么ab段的限制因素是細

胞內(nèi)外物質(zhì)的濃度差，be