4.1 被动运输 一、课前预习 1.水进出细胞的原理 （1）“问题探讨”所展示的漏斗管内的液面之所以会上升，是水分子通过半透膜向漏斗内 的结果。水 分子（或其他 分子）通过 的扩散，称为渗透作用。渗透的方向是水分子从水的相对含量 的一侧 向相对含量 的一侧渗透。 （2）将哺乳动物的红细胞放入不同浓度的氯化钠溶液中, 完成下面的表格。 条件 细胞形态 外界溶液溶质的浓度比细胞质的浓度低 ① ② 细胞形态不变 外界溶液溶质的浓度比细胞质的浓度高 ③ （3）植物细胞的细胞壁是 性的，水分子可以 通过，细胞壁的伸缩性 。成熟植物细胞内的液 体环境是指 ，细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质称为 ，相当于半透膜，水分子通 过该结构进出细胞。 2.探究植物细胞的吸水和失水 （1）成熟植物细胞内的液体环境是指 ，细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质称为 ，相当于半透膜。细胞液、 和外界溶液共同构成一个渗透系统。当外界溶液的浓度 细胞液的浓度 时，细胞就会吸水；当外界溶液的浓度 细胞液的浓度时，细胞就会失水。 （2）观察植物细胞质壁分离和质壁分离复原的实验步骤：制作洋葱鳞片叶外表皮临时装片→用低倍镜 观察洋葱鳞片叶 ， →从盖玻片一侧滴入 ，在盖玻片另一侧 ，重复几次→用低倍 显微镜观察 的变化→在盖玻片的一侧滴入 ，在盖玻片的另一侧 ，重复几次→用 低倍显微镜观察 的变化。 （3）植物细胞的原生质层相当于一层 ，植物细胞通过 吸水和失水。当细胞液的浓度小于外 界溶液的浓度时，细胞 ，使细胞壁和原生质层都出现一定程度的 ，由于原生质层比细胞壁的伸缩性 ， 逐渐分离开来，也就是逐渐发生了 。当细胞液的浓度大于外界溶液的浓度时，细胞 ， 原生质层就会慢慢 ，逐渐发生 。 3.被动运输 （1）物质以 方式进出细胞， 运输。被动运输又分为 和 （2）比较自由扩散和协助扩散 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 两类。 自由扩散 协助扩散 物质运输方向 ① ② 是否消耗能量 ③ ④ 转运蛋白的种类 ⑤ ⑥ 影响运输速率的因素 ⑦ ⑧ 举例 ⑨ ⑩ 二、预习微测 1.判断正误 （1）渗透作用发生的条件是原生质层及原生质层内外溶液具有一定的浓度差（ ） （2）植物细胞在高浓度溶液中都能发生质壁分离（ ） （3）物质以扩散方式进出细胞不消耗能量，也不需要蛋白质协助(　　) （4）被动运输的速率都受膜内外物质浓度梯度的大小影响(　　) 2.人成熟的红细胞在下列哪种环境中能够保持形态不发生变化（ ） A.30%的蔗糖溶液 B.严格灭菌的蒸馏水 C.0.9%的食盐水溶液 D.高浓度的甘油溶液 3.用紫色洋葱鳞片叶作实验材料探究植物细胞的吸水和失水时，显微镜下观察的主要目标是(　　) A.中央液泡的大小和颜色　　　　　　 B.细胞壁和原生质层的伸缩 C.中央液泡的大小和原生质层的位置 D.中央液泡的颜色和原生质层的位置 4.通过连线确定下列各项的对应关系 跨膜运输方式 需要的条件 实例 ① 自由扩散 a.膜内外物质浓度梯度 Ⅰ.氧气、二氧化碳 ② 协助扩散 b.细胞代谢释放的能量 Ⅱ.甘油 c.膜上的转运蛋白 Ⅲ.红细胞吸水葡萄糖 一、课前预习答案 1.水进出细胞的原理 （1）扩散 溶剂 半透膜 高 低 （2）①吸水膨胀 ②外界溶液溶质的浓度与细胞质 的浓度相同 ③失水皱缩 2.探究植物细胞的吸水和失水 （1）液泡里面的细胞液 原生质层 原生质层 低于 高于 （2）中央液泡大小 原生质层位置 蔗糖溶液 用吸水纸引流 中央液泡大小和原生质层位置 清水 用 吸水纸引流 中央液泡大小和原生质层位置 （3）半透膜 渗透作用 态 质壁分离的复原 3.被动运输 失水 收缩 大 原生质层就会与细胞壁 质壁分离 吸水 恢复成原来的状 （1）扩散 不需要 自由扩散 协助扩散 （2）①顺浓度梯度 ②顺浓度梯度 ③不消耗 ④不消耗 ⑤无 ⑥载体蛋白和通道蛋白 ⑦膜内外物质 浓度梯度 ⑧膜内外物质浓度梯度和膜上转运蛋白的数量 ⑨氧气、二氧化碳、水，甘油、乙醇、苯等脂 溶性小分子 ⑩离子和一些小分子有机物如葡萄糖、氨基酸等 二、预习微测答案 1.（1）× 渗透作用发生的条件是半透膜及半透膜内外溶液具有一定的浓度差 （2）× 成熟的生活的植物细胞在高浓度溶液中才能发生质壁分离 （3）× 物质以扩散方式进出细胞不消耗能量，但协助扩散需要膜上转运蛋白协助 （4）√ 2.C 0.9%的食盐水溶液与人成熟红细胞细胞质浓度相同，细胞形态不变。 3.C 用紫色洋葱鳞片叶作实验材料探究植物细胞的吸水和失水时，显微镜下观察的主要目标是中央液泡的 大小和原生质层的位置。 4.①-a-Ⅰ，①-a-Ⅱ，②-a、c-Ⅲ 一、渗透系统和渗透现象分析 （1）渗透系统的组成：①存在半透膜；②半透膜两侧的溶液存在浓度差。这里的浓度指的是无质量浓 度而不是百分比浓度，相同百分比浓度的两种溶液物质的量浓度可能存在很大差异，如 10%的葡萄糖溶液 的物质的量浓度约为 10%麦芽糖溶液物质的量浓度 2 倍。 （2）教材问题探讨渗透现象分析： ① 漏斗内液面上升的原因：单位时间内由清水进入蔗糖溶液中的水分子数多于由蔗糖溶液进入清水中的 水分子数。 ② 漏斗内液面停止上升的原因：随着液面的不断上升，漏斗内液体的压强越来越大，从而使水分子从漏 斗内移向烧杯的速度加快，水分子进出漏斗的速率越来越接近，直至完全相等，漏斗内液面不再升高，此 时水分子的进出达到相对平衡。 ③ 若渗透平衡后，半透膜两侧液面仍存在液面差的原因是：渗透平衡后半透膜两侧溶液仍存在浓度差， 且浓度差就越大，液面差越大。液面高的一侧溶液的物质的量的浓度高。 1.下图为研究渗透作用的实验装置，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，水分子 可以透过半透膜，而蔗糖分子则不能。当渗透达到平衡时，液面差为 m。下列有关叙述正确的是(　　) A.渗透平衡时 S1 溶液的浓度等于 S2 溶液的浓度 B.若向漏斗中加入蔗糖分子，则平衡时 m 变小 C.当漏斗内外的高度差达到平衡时，没有水分子进出半透膜 D.若吸出漏斗中高出烧杯液面的溶液，再次平衡时 m 将变小 【答案】D 【解析】渗透平衡时 S1 液面比 S2 液面高，S1 溶液的浓度大于 S2 溶液的浓度，A 错误；向漏斗中加入蔗糖 分子，漏斗中蔗糖溶液浓度增大，通过渗透作用进入漏斗中的水分子增加， m 增大，B 错误；漏斗内外的 高度差达到平衡，说明进出半透膜的水分子达到动态平衡，C 错误；吸出漏斗中高出烧杯液面的溶液，由 于存在浓度差，水分子还会进入漏斗，水分将漏斗中的溶液稀释，渗透压下降，再次平衡时 m 将变小，D 正确。 二、渗透作用原理的应用 （1）验证半透膜是渗透系统的必要条件 实验思路：设置 A、B、C 三组实验，A 组长颈漏斗口外密封一层玻璃纸（半透膜），B 组长颈漏斗口外 密封一层塑料薄膜（不透膜），C 组长颈漏斗口外密封一层纱布（全偷膜），向三个漏斗注入等量等物质 的量浓度的蔗糖溶液；然后将漏斗浸入盛有等量清水的等规格的三个烧杯 A/、B/、C/中，观察三组漏斗管 内的液面变化。 预期结果：A 漏斗管内液面上升，B、C 漏斗管内液面不发生改变。得出的结论：半透膜是渗透系统的必 要条件。 （2）验证半透膜两侧溶液具有浓度差是发生渗透现象的必要条件 实验思路：设置 A、B 两组实验，两组长颈漏斗口外均密封一层玻璃纸（半透膜），向两个漏斗注入等量 等物质的量浓度的蔗糖溶液；将 A 组漏斗浸入盛有清水的烧杯中，B 组漏斗浸入盛有等量盛有与漏斗内等 物质的量蔗糖溶液的烧杯中，观察两组漏斗管内的液面变化。 预期结果：A 漏斗管内液面上升，B 漏斗管内液面不发生改变。得出的结论：半透膜两侧溶液具有浓度差 是发生渗透现象的必要条件。 （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 2.现有一种由人工膜制成的袋，为检测淀粉和碘能否透过该膜，现提供试剂和用品如下：铁架台、烧杯和 人工膜袋各一个、1%的淀粉溶液、稀碘溶液和细棉线。 （1）请用上述试剂和用品，设计一个实验装置，探究淀粉溶液中的淀粉和碘溶液中的碘能否通过该膜， 请 用 （ 2 示 ） 意 实 图 验 表 结 示 果 ( 预 加 测 图 及 注 分 ) 。 析 ： ①________________________________ 。 ②________________________________ 。 ③________________________________ 。 ④________________________________。 【 答 案 】 （ 1 ） （ 2 ） ① 袋 内 ② 袋 内 实 外 验 液 外 液 结 体 均 体 果 不 均 预 变 变 测 蓝 蓝 及 分 ， 表 ， 表 析 明 淀 明 淀 ： 一 粉 和 粉 段 碘 和 时 均 碘 间 不 均 能 能 后 ， 通 过 通 过 ③ 袋 内 液 体 变 蓝 ， 袋 外 液 体 不 变 蓝 ， 表 明 碘 能 通 过 ， 淀 粉 不 能 通 过 ④ 袋外液体变蓝，袋内液体不变蓝，表明碘不能通过，淀粉能通过 【解析】（1）已知淀粉遇碘变蓝色，预探究淀粉溶液中的淀粉和碘溶液中的碘能否通过该膜，应把淀粉 溶液和稀碘溶液分别置于膜的两侧，观察两侧溶液变蓝的情况。可以是上图所示的设计，也可以是袋内装 淀粉溶液，袋外烧杯内盛稀碘溶液。 （2）若只有淀粉溶液一侧变蓝色，稀碘溶液一侧不变蓝，说明碘能通过该膜、淀粉不能通过该膜；若只 有稀碘溶液一侧变蓝色，淀粉溶液一侧不变蓝，说明淀粉能通过该膜、碘不能通过该膜；若淀粉溶液一侧 和稀碘溶液一侧都变蓝色，说明碘和淀粉都能通过该膜；若淀粉溶液一侧和稀碘溶液一侧都不变蓝色，说 明碘和淀粉都不能通过该膜。 三、探究植物细胞的吸水和失水 （1）探究原理：植物细胞的原生质层相当于一层半透膜，植物细胞细胞液和外界溶液是位于原生质层两 侧的溶液。当细胞液的浓度小于外界溶液的浓度时，植物细胞通过渗透作用失水，由于细胞壁的收缩程度 比原生质体小，当细胞不断失水时， 由于原生质层比细胞壁的伸缩性大，原生质层就会与细胞壁逐渐分 离开来，发生质壁分离。当