資源簡介

(共58張PPT)
第4章 細胞的物質輸入和輸出
第1節 被動運輸
1.通過模擬實驗探究膜的透性，說明漏斗中高于燒杯液面的水柱形成的原因，進而理解水進出細胞的原理。（科學探究、科學思維）
2.通過觀察植物細胞質壁分離和復原的實驗，培養學生的實驗操作能力及對實驗結果的分析能力。（科學思維、科學探究）
3.通過比較自由擴散和協助擴散的示意圖，歸納二者的異同點，說明被動運輸的特點，并聯系生活實際，理解被動運輸的意義。（科學思維、社會責任）
一、水進出細胞的原理——滲透作用
1.概念：水分子（或其他溶劑分子）通過________的擴散，稱為滲透作用。
2.條件
（1）具有________。
半透膜
半透膜
（2）膜兩側溶液具有________。（指的是物質的量濃度而非質量濃度）
濃度差
①水分的流動判斷：當溶液濃度________時，水分就通過半透膜由 流向 ；當溶液
濃度________時，水分就通過半透膜由 流向 。


②在達到滲透平衡后，若存在上圖所示的液面差 ，則 溶液濃度___ 溶液濃度。
因為液面高的一側形成的靜水壓，會______溶劑由溶液濃度低的一側向溶液濃度高的
一側擴散（即液面高的一側濃度也高）。

阻止
3.動物細胞（以哺乳動物紅細胞為例）的吸水和失水
（1）動物細胞的________相當于一層半透膜。
（2）條件及現象
過程 條件 現象
吸水 外界溶液的濃度___細胞質的濃度
失水 外界溶液的濃度___細胞質的濃度
滲透平衡 外界溶液的濃度___細胞質的濃度
細胞膜



4.植物細胞的吸水和失水
（1）成熟植物細胞的結構
液泡膜
全透性
小
選擇透過性
半透膜
大
細胞液
（2）現象
①當外界溶液濃度___細胞液濃度時，細胞通過滲透作用失水，植物細胞逐漸發生質壁
分離。
②當外界溶液濃度___細胞液濃度時，植物細胞吸水，細胞略漲大，但不破裂，因為植
物細胞的細胞壁具有保護和支持作用。


二、探究植物細胞的吸水和失水
1.實驗原理
成熟的植物細胞的__________相當于一層半透膜，________具有一定的濃度，能夠滲
透失水和吸水。
原生質層
細胞液
2.實驗步驟及現象
紫色
蔗糖溶液
逐漸變小
加深
逐漸分離
逐漸變大
變淺
3.實驗結果
試劑 中央液泡大小 原生質層的位置 細胞大小 發生的現象
的 蔗糖溶液 變小 原生質層脫離細胞壁 基本不變 __________
清水 逐漸恢復原來大 小 逐漸恢復 原來位置 基本不變 _____________
4.發生質壁分離的原因
（1）外部因素：外界溶液濃度______細胞液濃度時，發生__________現象。
（2）內部因素：原生質層比細胞壁的________大；原生質層具有選擇透過性。
質壁分離
質壁分離復原
大于
質壁分離
伸縮性
三、自由擴散和協助擴散
1.被動運輸：物質以______方式進出細胞，________消耗細胞內化學反應所釋放的能
量的跨膜運輸方式。被動運輸分為自由擴散和協助擴散兩類。
2.自由擴散和協助擴散
擴散
不需要
自由擴散（也叫簡單擴散） 協助擴散（也叫易化擴散）
圖示 ____ ____
概念 物質通過簡單的__________進出 細胞的方式 借助膜上的__________進出細胞的物
質擴散方式
條件 不需要__________，不消耗____ ___ 需要__________，不消耗能量
運輸方向 ________一側 ________一側
舉例 、 、甘油、乙醇、苯等 物質 離子、葡萄糖、氨基酸等的順濃度梯
度跨膜運輸
甲
乙
擴散作用
轉運蛋白
轉運蛋白
能量
轉運蛋白
高濃度
低濃度
3.轉運蛋白可以分為__________和__________兩種類型。
（1）載體蛋白只容許與______________相適應的分子或離子通過，每次轉運時都會發
生__________的改變。
（2）通道蛋白只容許與______________________相適配、____________相適宜的分子
或離子通過。
載體蛋白
通道蛋白
自身結合部位
自身構象
自身通道的直徑和形狀
大小和電荷
任務1 探究水進出細胞的原理
活動1 閱讀課本P62～63，結合資料探究滲透作用和水進出動物細胞的原理
資料一 2022年冬奧會，崇禮和延慶會場飲用水處理項目采用先進的膜處理工藝為
冬奧會提供合格飲用水，超濾產水規模為20 000噸/日，其中就涉及滲透裝置。某中學
生物興趣小組的同學用三套簡易滲透系統裝置分別進行A、B、C三組實驗，裝置A如
圖所示，漏斗內是質量濃度為 的蔗糖溶液（蔗糖分子不能通過半透膜），裝
置B和裝置A相同，但用針在半透膜上扎了多個小孔，裝置C與裝置A的差別是漏斗內
外都是質量濃度為 的蔗糖溶液。三組實驗在初始時需保持內外液面相平。
資料二 將哺乳動物的紅細胞放入不同濃度的氯化鈉溶液中，一段時間后發生變化如下圖所示。
請回答下列問題：
1.資料一中，裝置A漏斗中液面升高了，為什么？
提示 燒杯中的水分子進入漏斗中導致漏斗液面升高，發生了滲透作用。事實上半透膜兩側的水分子都能通過擴散作用自由進出。由于單位體積內燒杯中水的相對含量比單位體積內漏斗蔗糖溶液中水的相對含量高，因此燒杯中的水擴散到漏斗中的速度比漏斗中的水擴散到燒杯中的速度相對更快，導致漏斗中水量增加，液面上升。
2.資料一中，裝置B和C中漏斗液面沒有升高，為什么？說明滲透作用的發生必須具備什么條件？
提示 裝置B中半透膜被針扎了多個小孔，說明半透膜被破壞，具有全透性。裝置C中漏斗內外都是質量濃度為 的蔗糖溶液，說明半透膜兩側溶液無濃度差。因此，二者均沒有發生滲透作用。說明滲透作用的發生必須具備兩個條件：①有半透膜；②半透膜兩側溶液有濃度差。
3.資料二中，紅細胞中的血紅蛋白等有機物不能透過細胞膜，這些有機物相當于資料一滲透裝置中的什么物質？紅細胞的細胞膜相當于滲透裝置中的什么物質？
提示 紅細胞中的血紅蛋白相當于滲透裝置中的蔗糖分子，紅細胞的細胞膜相當于半透膜。
4.臨床上輸液為什么要用生理鹽水？
提示 因為生理鹽水的滲透壓與血漿的滲透壓基本一致，血細胞不會因為過度吸水或失水而出現形態和功能上的異常。
活動2 閱讀課本P64~65，結合實驗探究水進出植物細胞的原理
1.處在干旱環境中的一盆栽植物，它會表現出什么樣的狀態？當給它澆足了水后，它又會表現出什么樣的狀態？ 對于一個植物細胞來說，它能不能與外界溶液構成一個滲透系統呢？哪些結構相當于半透膜？請將一個成熟的植物細胞結構與滲透作用模型作比較。
提示 干旱的環境中，植物會出現萎蔫現象，而給它澆足水后，它會變得硬挺。成熟植物細胞和外界溶液形成的滲透系統與滲透作用模型的比較如下：
項目 滲透作用模型 成熟植物細胞與外界溶液形成的滲透系統
圖解
項目 滲透作用模型 成熟植物細胞與外界溶液形成的滲透系統
基本條件 半透膜、濃度差 原生質層——相當于半透膜；
濃度差——細胞液與外界溶液之間的濃度
差
原理 水分子通過半透膜的 擴散作用 水分子通過原生質層在細胞液與外界溶液
之間發生擴散
水擴散總趨勢 低濃度溶液 高濃度溶液
續表
2.由于植物細胞的結構與動物細胞的結構有明顯的區別，因此，由植物細胞吸水和失
水后引起的細胞變化會有所不同。可利用紫色洋蔥鱗片葉外表皮細胞做以下探究：首
先，取材制成臨時裝片，放在顯微鏡下觀察，將會觀察到原生質層與細胞壁緊密貼合
在一起；然后，取下裝片，用引流法，將質量濃度為 的蔗糖溶液滴加在蓋玻
片一側，用吸水紙在蓋玻片的另一側引流，重復幾次，讓細胞浸潤在蔗糖溶液中。
（1）這時將裝片放在顯微鏡下，可以觀察到什么現象
提示植物細胞因為失水，液泡體積變小，顏色變深，原生質層與細胞壁發生了分離（質壁分離）。
（2）在蓋玻片一側滴加清水，另一側用吸水紙引流，重復幾次，這時可以觀察到什么現象
提示 植物細胞因為吸水，液泡體積變大，顏色變淺，原生質層與細胞壁緊貼在一起，恢復原狀（質壁分離復原）。
（3）在本實驗中，觀察時前后使用了幾次顯微鏡，并形成幾組對照實驗？
提示 三次使用顯微鏡。第一次是用顯微鏡觀察正常狀態的植物細胞，第二次是用蔗糖溶液處理后觀察質壁分離，第三次是用清水處理后觀察質壁分離復原。兩組對照實驗，第一組是正常狀態下的細胞和發生質壁分離的細胞的對照，第二組是發生質壁分離的細胞和發生質壁分離復原的細胞的對照。
（4）在本實驗中，使用光學顯微鏡觀察時是否需要從低倍鏡轉換為高倍鏡
提示 否。
3.所有植物細胞都會發生質壁分離嗎
提示 并非所有的植物細胞都能發生質壁分離：①只有成熟的具有大液泡的植物細胞能發生質壁分離，未成熟的植物細胞不能發生質壁分離（如根尖分生區）；②細胞液濃度大于或等于外界溶液濃度時，植物細胞也不能發生質壁分離。
4.發生質壁分離后的植物細胞都能復原嗎
提示 發生質壁分離后的植物細胞不一定都能復原：①若細胞失水過多，細胞死亡，則已死亡的細胞不會再發生質壁分離復原；②若植物細胞未放在低于細胞液濃度的溶液中，細胞也不會發生質壁分離復原。
5.洋蔥內表皮細胞能否發生質壁分離 該過程在顯微鏡下能觀察到嗎
提示 能。由于洋蔥內表皮細胞中不含色素，故原生質層為無色。滴加 蔗糖溶液后，雖然細胞發生了質壁分離，但不易觀察到質壁分離現象。若要在顯微鏡下觀察清楚，可在蔗糖溶液中滴加適量的墨水（如紅墨水）。由于細胞膜具有控制物質進出細胞的功能，而細胞壁是全透性的，因此原生質層和細胞壁之間為墨水顏色，而原生質層為無色，便于觀察質壁分離現象。
認知生成
模型 圖示 發生滲透作用的條件
半透膜 濃度差
人工滲透系統 人工半透膜 內外側溶液存在濃度差
動物細胞 細胞膜 細胞質和外界溶液存在濃
度差
模型 圖示 發生滲透作用的條件
半透膜 濃度差
植物細胞 原生質層 細胞液和外界溶液存在濃
度差
續表
例1 下圖所示漏斗內溶液 和漏斗外溶液 為兩種不同濃度的蔗糖溶液（蔗糖分
子不能透過半透膜），漏斗內外起始液面一致，滲透平衡時的液面差為 。下列敘述
錯誤的是( )。
A
A.達到滲透平衡時，水分子不會透過半透膜
B.用紗布代替半透膜，蔗糖分子可自由通過
C.提高兩種溶液的濃度差，則達到滲透平衡時 會更大
D.實驗開始時 溶液濃度大于 溶液，達到滲透平衡時 溶
液濃度仍大于 溶液
[解析] 達到滲透平衡時，水分子進出半透膜達到平衡，仍有水分子的進出，A錯誤；紗布空隙較大，用紗布代替半透膜，蔗糖分子可以自由通過，B正確；達到滲透平衡時，膜兩側的溶液對膜所產生的壓力是相同的，如果提高兩種溶液的濃度差，則 必定增大，這樣 產生的壓力才能與漏斗內因溶液濃度差增大產生的壓力相抵消，C正確；據達到滲透平衡時存在液面差可知，實驗開始時 溶液濃度大于 溶液，達到滲透平衡時由于有液面差的存在， 溶液濃度仍大于 溶液，D正確。
對點練1 圖1表示物質通過半透膜的擴散情
況，圖2是證明圖1物質擴散成立的實驗裝
置。圖2中長頸漏斗倒置于盛有蒸餾水的玻
璃槽中，先在倒置的長頸漏斗內加入蔗糖
D
A.未加蔗糖酶之前，玻璃槽中的水分子比實驗開始時少
B.未加蔗糖酶之前，漏斗中液面將先上升后維持在一定高度
C.加蔗糖酶之后，在玻璃槽中可以檢測到葡萄糖和果糖
D.加蔗糖酶之后，漏斗中液面將先上升后下降直至漏斗內外液面持平
溶液，一段時間后再加入一定量的蔗糖酶。不可能出現的實驗現象是( )。
[解析] 根據題圖分析，長頸漏斗中先裝入蔗糖溶液，導致漏斗中溶液的濃度大于玻璃槽中溶液的濃度，又由于蔗糖不能通過半透膜，因此進入漏斗中的水分子多于從漏斗中出來的水分子，進而導致漏斗中液面上升，當液面差產生的壓力與濃度差產生的滲透壓相同時，漏斗內液面高度不再上升，維持在一定高度。加入蔗糖酶后，蔗糖被水解成葡萄糖和果糖，漏斗中分子變多，而單糖分子進入玻璃槽中需要一定的時間，所以液面應該繼續上升后再下降。漏斗內蔗糖酶不能通過半透膜，因此漏斗中溶液濃度高于玻璃槽中溶液濃度，最終漏斗中液面高于玻璃槽中液面，不會出現液面持平現象，D符合題意。
例2 將洋蔥某部位細胞置于一定濃度的物質 溶液中，得到如圖所示結果。以下分析
不正確的是( )。
B
A. 表示細胞相對體積變化， 表示原生質體
相對體積變化
B.該部位可能位于洋蔥的根尖分生區
C.該細胞發生質壁分離后又自動復原，因此
溶液不可能為蔗糖溶液
D.通過該實驗可說明細胞壁的伸縮性小于原生
質層
[解析] ， 兩曲線存在下降的趨勢，說明細胞發生了質壁分離，由于質壁分
離時原生質體體積變化量大于細胞體積變化量，圖中B曲線下降程度大于A曲線，故A
表示細胞相對體積變化，B表示原生質體相對體積變化，A正確；洋蔥根尖分生區細胞
沒有大液泡，不能發生質壁分離，B錯誤；分析題圖可知，原生質體的相對體積先減
小后增大，說明該細胞發生質壁分離后又自動復原，植物細胞在蔗糖溶液中不能發生
質壁分離后自動復原的現象，C正確；該實驗中細胞發生了質壁分離，可說明細胞壁
的伸縮性小于原生質層，D正確。
1.通過比較細胞外溶液和細胞液的濃度大小來判斷是否發生質壁分離及復原現象：當細胞外溶液濃度大于細胞液濃度時，植物細胞發生質壁分離；當細胞外溶液濃度小于細胞液濃度時，植物細胞吸水或發生質壁分離復原；當細胞外溶液濃度與細胞液的濃度相等時，細胞失水量和吸水量相等，處于動態平衡。
2.根據質量或長度變化（如蘿卜條）來判斷：若質量增加或長度變長，則吸水；反之，則失水。
3.質壁分離自動復原現象：采用一定濃度的 溶液會引發質壁分離，但由于植物生命活動的需要，會主動吸收 和 進入細胞，因此一段時間后因為細胞失水和主動吸收離子，細胞液濃度將大于外界溶液濃度，出現自動復原現象。但如果 溶液濃度過高，會導致植物細胞失水過多而死亡，不會出現質壁分離復原現象。
對點練2 （不定項）用某種植物細胞進行“植物細胞質壁分離及質壁分離復原”實驗，
下列敘述正確的是( )。
C
A.圖中細胞處于質壁分離狀態，②和③構成的原生質層起到
半透膜的作用
B.若該細胞為黑藻葉肉細胞，則質壁分離過程中④的顏色會
越來越深
C.若該實驗為將紫色洋蔥內表皮細胞置于適宜濃度的
溶液中，則細胞的吸水能力先增大后減小最后趨于穩定
D.若該實驗為將紫色洋蔥外表皮細胞置于 蔗糖溶
液中，則一段時間后，圖中細胞體積會明顯縮小
[解析] 原生質層是由②③以及兩者之間的細胞質構成的，A錯誤；若該細胞為黑藻葉肉細胞，則④無色，B錯誤；若該實驗為將紫色洋蔥內表皮細胞置于適宜濃度的 溶液中，由于 、 可被細胞主動吸收，細胞將會先失水后吸水，最后達到平衡，因此細胞的吸水能力先增大后減小最后趨于穩定，C正確；若該實驗為將紫色洋蔥外表皮細胞置于 蔗糖溶液中，則細胞失水，但由于細胞壁的存在，細胞體積基本不變，D錯誤。
任務2 探討自由擴散和協助擴散的機制
活動3 閱讀課本P66～67，探討自由擴散和協助擴散的特點，結合材料回答下列問題
很早之前，有人發現在動物腎臟內，水分子的跨膜運輸速率遠大于自由擴散（圖a）的速率。1988年，科學家才成功將構成水通道的蛋白質分離出來，它是一種與水跨膜運輸有關的水通道蛋白，即“水孔”。目前在人類細胞中已發現了13種水通道蛋白，后續又在植物、動物細胞中檢測出多種離子通道。通道蛋白和載體蛋白是協助物質跨膜運輸（協助擴散）時的兩種轉運蛋白（如圖b和圖c，其中通道蛋白的轉運速率比載體蛋白快得多）。請回答下列問題：
1.水分子的跨膜運輸速率遠大于自由擴散的速率，說明水的跨膜運輸方式還有_______
___________。
協助擴散
2.從細胞膜的結構分析，由于___________________________________________，因此
水分子通過自由擴散的方式進出細胞膜時會受到一定的阻礙。
細胞膜的磷脂雙分子層內部具有疏水性
3.細胞膜上跨膜蛋白的合成過程類似于分泌蛋白，在核糖體上合成的肽鏈，需要運送
到________________________（細胞器）中加工修飾后再運輸到細胞膜上。
內質網和高爾基體
4.協助擴散和自由擴散的主要區別是什么？
提示 協助擴散需要轉運蛋白進行協助，自由擴散不需要。
5.從圖b和圖c來看，通過協助擴散運輸的物質在細胞膜兩側有什么差異？協助擴散的速率只由膜內外的濃度差決定嗎？
提示 細胞膜兩側的物質濃度不相等，物質從高濃度一側向低濃度一側運輸。不是，協助擴散的速率還與轉運蛋白的數量有關。
6.為什么通道蛋白的轉運速率比載體蛋白快得多？
提示 物質通過通道蛋白時，不需要與通道蛋白結合，從而導致通道蛋白的轉運速率比載體蛋白快得多。
認知生成
1.被動運輸的種類和特點
2.載體蛋白 通道蛋白
載體蛋白 通道蛋白
轉運特點 只容許與自身結合部位相適 應的分子或離子通過 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
是否與轉運的 分子結合 結合 不結合
是否有特異性 具有 具有
實例 葡萄糖通過載體蛋白進入紅 細胞 水分子通過水通道蛋白進出細胞
3.影響因素
例3 下列說法錯誤的是( )。
D
A.水分子被小腸上皮細胞吸收是順濃度梯度進行的
B.葡萄糖進入紅細胞需要轉運蛋白的協助
C.乙醇分子進出小腸上皮細胞通過自由擴散方式進行
D.維生素 被小腸上皮細胞吸收屬于協助擴散
[解析] 水分子被小腸上皮細胞吸收的過程不消耗能量，屬于被動運輸，是順濃度梯度進行的，A正確；葡萄糖進入紅細胞需要運輸葡萄糖的轉運蛋白的協助，B正確；乙醇分子進出小腸上皮細胞是通過自由擴散的方式進行的，C正確；維生素D屬于脂質中的固醇類物質，其被小腸上皮細胞吸收屬于自由擴散，D錯誤。
1.載體蛋白具有特異性：一種載體蛋白只能協助運輸一種類型的分子或離子，而對其他分子或離子的運輸沒有作用。不同細胞膜上載體蛋白的種類和數量不同。
2.判斷物質是進細胞還是出細胞時，要先判斷細胞膜的內外。可根據糖被的分布位置進行判斷，糖被位于細胞膜的外側。
對點練3 圖甲、乙分別表示載體蛋白介導和通道蛋白介導的兩種協助擴散方式，其中
通道蛋白介導的擴散比載體蛋白介導的快得多。下列敘述正確的是( )。
A
A.參與協助擴散的轉運蛋白可以是載體蛋白或通道蛋白
B.協助擴散時，不消耗能量，載體蛋白不會發生構象改變
C.只有圖甲所示的物質跨膜運輸方式屬于被動運輸
D.紅細胞吸收葡萄糖的方式可用圖乙表示
[解析] 協助擴散時，不消耗能量，但載體蛋白會發生構象改變，B錯誤；圖甲、乙所示的兩種物質跨膜運輸方式都屬于被動運輸，C錯誤；紅細胞吸收葡萄糖需要借助載體蛋白，應用圖甲表示，D錯誤。
素能提升 聯系實際，分析水通道蛋白機理（科學解釋能力）
科學工作者為了研究細胞膜上水通道蛋白（AQP）的功能，選用 缺失的非洲爪蟾卵母細胞進行實驗，相關處理及結果見下表。已知等滲溶液的濃度與細胞內液體的濃度相當，低滲溶液的濃度比細胞內液體的濃度低，重金屬會導致蛋白質變性。回答下列問題：
實驗組號 在等滲溶液中進行的處理 在低滲溶液中測定卵母細胞的水
通透速率/
Ⅰ 將 缺失的卵母細胞放入等滲溶液 中 27.9
Ⅱ 將 移植到 缺失的卵母細胞的 膜上 210.0
Ⅲ 將部分Ⅱ組細胞放入含 的等滲溶 液中 80.7
Ⅳ 將部分Ⅲ組細胞放入含試劑 的等滲溶 液中 188.0
（1）發生滲透現象時，水分子的流動方向是從__________（填“低滲溶液”或“高滲溶
液”）通過半透膜流向__________（填“低滲溶液”或“高滲溶液”）。將Ⅰ組的 缺失
的卵母細胞放入低滲溶液后，水分子以__________的方式穿過磷脂雙分子層進入卵母
細胞。
低滲溶液
高滲溶液
自由擴散
[解析] 發生滲透現象時，水分子進行被動運輸，水分子的流動方向是從低滲溶液（水
分子含量高）通過半透膜流向高滲溶液（水分子含量低）。將Ⅰ組的 缺失的卵母
細胞放入低滲溶液后，由于缺少通道蛋白協助，水分子以自由擴散的方式穿過磷脂雙
分子層進入卵母細胞。
（2）已知 是在常溫常壓下呈液體狀態的重金屬，與Ⅱ組細胞相比，Ⅲ組細胞對水
的通透性______，從分子結構上分析，原因可能是_______________________________
_____。
減弱
重金屬 破壞了 的部分空間結構
[解析] 水分子的流動方向是從低滲溶液（水分子含量高）通過半透膜流向高滲溶液（水分子含量低），需要通道蛋白協助，與Ⅱ組細胞相比，由于Ⅲ組重金屬 破壞了 的部分空間結構，細胞對水的通透性減弱。
（3）與Ⅲ組細胞相比，Ⅳ組細胞對水的通透性______，原因可能是試劑 __________
___________________。
增強
恢復了 的部分空間結構
[解析] 分析表格可知，Ⅲ組重金屬 破壞了 的部分空間結構，導致細胞對水的
通透性減弱，Ⅳ組將部分Ⅲ組細胞放入含試劑 的等滲溶液中，Ⅳ組細胞對水的通透
性增強，由此推測可能是試劑 恢復了 的部分空間結構。
（4）細胞膜上通道蛋白轉運的物質具有特異性，從通道蛋白的角度分析，其原因是___
______________________________________________________________________________。
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
課堂小結
課堂小測
1.判斷正誤。
（1）滲透作用中膜兩側溶液的濃度指的是質量濃度。( )
×
（2）在滲透作用中，當半透膜兩側溶液濃度相等時，水分子不再通過半透膜。( )
×
（3）植物細胞的原生質層包括細胞膜、細胞質和細胞核。( )
×
（4）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。( )
√
（5）甘油是極性分子，所以不能以自由擴散的方式通過細胞膜。( )
×
2.細胞通過跨膜運輸與外界進行物質交換。下列敘述正確的是( )。
B
A.依賴轉運蛋白的跨膜運輸是物質進出細胞的主要方式
B.不消耗能量和順濃度梯度運輸是被動運輸的特點
C.自由擴散可以通過消耗能量加快物質進出細胞的速度
D.葡萄糖分子可以通過自由擴散進出細胞
[解析] 物質進出細胞的主要方式為被動運輸和主動運輸，被動運輸包括自由擴散和協助擴散，協助擴散和主動運輸都是依賴轉運蛋白的跨膜運輸， A 錯誤；自由擴散是物質通過簡單的擴散作用進出細胞的方式，此過程不消耗能量，物質以自由擴散方式進出細胞的速度與膜內外的濃度差有關， C 錯誤；葡萄糖分子不能通過自由擴散進出細胞， D 錯誤。第1節　被動運輸
【學習目標】
1.通過模擬實驗探究膜的透性,說明漏斗中高于燒杯液面的水柱形成的原因,進而理解水進出細胞的原理。(科學探究、科學思維)
2.通過觀察植物細胞質壁分離和復原的實驗,培養學生的實驗操作能力及對實驗結果的分析能力。(科學思維、科學探究)
3.通過比較自由擴散和協助擴散的示意圖,歸納二者的異同點,說明被動運輸的特點,并聯系生活實際,理解被動運輸的意義。(科學思維、社會責任)
【自主預習】
一、水進出細胞的原理——滲透作用
1.概念:水分子(或其他溶劑分子)通過　半透膜　的擴散,稱為滲透作用。
2.條件
(1)具有　半透膜　。
(2)膜兩側溶液具有　濃度差　。(指的是物質的量濃度而非質量濃度)
①水分的流動判斷:當溶液濃度　S1>S2　時,水分就通過半透膜由S2流向S1;當溶液濃度　S1②在達到滲透平衡后,若存在上圖所示的液面差Δh,則S1溶液濃度　>　S2溶液濃度。因為液面高的一側形成的靜水壓,會　阻止　溶劑由溶液濃度低的一側向溶液濃度高的一側擴散(即液面高的一側濃度也高)。
3.動物細胞(以哺乳動物紅細胞為例)的吸水和失水
(1)動物細胞的　細胞膜　相當于一層半透膜。
(2)條件及現象
過程 條件 現象
吸水 外界溶液的濃度　<　細胞質的濃度
失水 外界溶液的濃度　>　細胞質的濃度
滲透 平衡 外界溶液的濃度　=　細胞質的濃度
4.植物細胞的吸水和失水
(1)成熟植物細胞的結構
(2)現象
①當外界溶液濃度　>　細胞液濃度時,細胞通過滲透作用失水,植物細胞逐漸發生質壁分離。
②當外界溶液濃度　<　細胞液濃度時,植物細胞吸水,細胞略漲大,但不破裂,因為植物細胞的細胞壁具有保護和支持作用。
二、探究植物細胞的吸水和失水
1.實驗原理
成熟的植物細胞的　原生質層　相當于一層半透膜,　細胞液　具有一定的濃度,能夠滲透失水和吸水。
2.實驗步驟及現象
3.實驗結果
試劑 中央液 泡大小 原生質層的位置 細胞大小 發生的現象
0.3 g/mL 的蔗糖溶液 變小 原生質層脫離細胞壁 基本不變 質壁分離
清水 逐漸恢復 原來大小 逐漸恢復 原來位置 基本不變 質壁分離復原
4.發生質壁分離的原因
(1)外部因素:外界溶液濃度　大于　細胞液濃度時,發生　質壁分離　現象。
(2)內部因素:原生質層比細胞壁的　伸縮性　大;原生質層具有選擇透過性。
三、自由擴散和協助擴散
1.被動運輸:物質以　擴散　方式進出細胞,　不需要　消耗細胞內化學反應所釋放的能量的跨膜運輸方式。被動運輸分為自由擴散和協助擴散兩類。
2.自由擴散和協助擴散
自由擴散(也叫簡單擴散) 協助擴散(也叫易化擴散)
圖示 　甲　 　乙　
概念 物質通過簡單的　擴散作用　進出細胞的方式 借助膜上的　轉運蛋白　進出細胞的物質擴散方式
條件 不需要　轉運蛋白　,不消耗　能量　 需要　轉運蛋白　,不消耗能量
運輸 方向 　高濃度　一側→　低濃度　一側
舉例 O2、CO2、甘油、乙醇、苯等物質 離子、葡萄糖、氨基酸等的順濃度梯度跨膜運輸
3.轉運蛋白可以分為　載體蛋白　和　通道蛋白　兩種類型。
(1)載體蛋白只容許與　自身結合部位　相適應的分子或離子通過,每次轉運時都會發生　自身構象　的改變。
(2)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。
【合作探究】
任務1　探究水進出細胞的原理
活動1　閱讀課本P62~63,結合資料探究滲透作用和水進出動物細胞的原理
　　資料一　2022年冬奧會,崇禮和延慶會場飲用水處理項目采用先進的膜處理工藝為冬奧會提供合格飲用水,超濾產水規模為20 000噸/日,其中就涉及滲透裝置。某中學生物興趣小組的同學用三套簡易滲透系統裝置分別進行A、B、C三組實驗,裝置A如圖所示,漏斗內是質量濃度為0.3 g/mL的蔗糖溶液(蔗糖分子不能通過半透膜),裝置B和裝置A相同,但用針在半透膜上扎了多個小孔,裝置C與裝置A的差別是漏斗內外都是質量濃度為0.3 g/mL的蔗糖溶液。三組實驗在初始時需保持內外液面相平。
　　資料二　將哺乳動物的紅細胞放入不同濃度的氯化鈉溶液中,一段時間后發生變化如下圖所示。
請回答下列問題:
1.資料一中,裝置A漏斗中液面升高了,為什么
　　【提示】　燒杯中的水分子進入漏斗中導致漏斗液面升高,發生了滲透作用。事實上半透膜兩側的水分子都能通過擴散作用自由進出。由于單位體積內燒杯中水的相對含量比單位體積內漏斗蔗糖溶液中水的相對含量高,因此燒杯中的水擴散到漏斗中的速度比漏斗中的水擴散到燒杯中的速度相對更快,導致漏斗中水量增加,液面上升。
2.資料一中,裝置B和C中漏斗液面沒有升高,為什么 說明滲透作用的發生必須具備什么條件
　　【提示】　裝置B中半透膜被針扎了多個小孔,說明半透膜被破壞,具有全透性。裝置C中漏斗內外都是質量濃度為0.3 g/mL的蔗糖溶液,說明半透膜兩側溶液無濃度差。因此,二者均沒有發生滲透作用。說明滲透作用的發生必須具備兩個條件:①有半透膜;②半透膜兩側溶液有濃度差。
3.資料二中,紅細胞中的血紅蛋白等有機物不能透過細胞膜,這些有機物相當于資料一滲透裝置中的什么物質 紅細胞的細胞膜相當于滲透裝置中的什么物質
　　【提示】　紅細胞中的血紅蛋白相當于滲透裝置中的蔗糖分子,紅細胞的細胞膜相當于半透膜。
4.臨床上輸液為什么要用生理鹽水
　　【提示】　因為生理鹽水的滲透壓與血漿的滲透壓基本一致,血細胞不會因為過度吸水或失水而出現形態和功能上的異常。
活動2　閱讀課本P64~65,結合實驗探究水進出植物細胞的原理
1.處在干旱環境中的一盆栽植物,它會表現出什么樣的狀態 當給它澆足了水后,它又會表現出什么樣的狀態 對于一個植物細胞來說,它能不能與外界溶液構成一個滲透系統呢 哪些結構相當于半透膜 請將一個成熟的植物細胞結構與滲透作用模型作比較。
　　【提示】　干旱的環境中,植物會出現萎蔫現象,而給它澆足水后,它會變得硬挺。成熟植物細胞和外界溶液形成的滲透系統與滲透作用模型的比較如下:
項目 滲透作用模型 成熟植物細胞與外界溶液形成的滲透系統
圖解
基本 條件 半透膜、濃度差 原生質層——相當于半透膜; 濃度差——細胞液與外界溶液之間的濃度差
原理 水分子通過半透膜的擴散作用 水分子通過原生質層在細胞液與外界溶液之間發生擴散
水擴散 總趨勢 低濃度溶液→高濃度溶液
2.由于植物細胞的結構與動物細胞的結構有明顯的區別,因此,由植物細胞吸水和失水后引起的細胞變化會有所不同。可利用紫色洋蔥鱗片葉外表皮細胞做以下探究:首先,取材制成臨時裝片,放在顯微鏡下觀察,將會觀察到原生質層與細胞壁緊密貼合在一起;然后,取下裝片,用引流法,將質量濃度為0.3 g/mL 的蔗糖溶液滴加在蓋玻片一側,用吸水紙在蓋玻片的另一側引流,重復幾次,讓細胞浸潤在蔗糖溶液中。
(1)這時將裝片放在顯微鏡下,可以觀察到什么現象
(2)在蓋玻片一側滴加清水,另一側用吸水紙引流,重復幾次,這時可以觀察到什么現象
(3)在本實驗中,觀察時前后使用了幾次顯微鏡,并形成幾組對照實驗
(4)在本實驗中,使用光學顯微鏡觀察時是否需要從低倍鏡轉換為高倍鏡
　　【提示】　(1)植物細胞因為失水,液泡體積變小,顏色變深,原生質層與細胞壁發生了分離(質壁分離)。
(2)植物細胞因為吸水,液泡體積變大,顏色變淺,原生質層與細胞壁緊貼在一起,恢復原狀(質壁分離復原)。
(3)三次使用顯微鏡。第一次是用顯微鏡觀察正常狀態的植物細胞,第二次是用蔗糖溶液處理后觀察質壁分離,第三次是用清水處理后觀察質壁分離復原。兩組對照實驗,第一組是正常狀態下的細胞和發生質壁分離的細胞的對照,第二組是發生質壁分離的細胞和發生質壁分離復原的細胞的對照。
(4)否。
3.所有植物細胞都會發生質壁分離嗎
　　【提示】　并非所有的植物細胞都能發生質壁分離:①只有成熟的具有大液泡的植物細胞能發生質壁分離,未成熟的植物細胞不能發生質壁分離(如根尖分生區);②細胞液濃度大于或等于外界溶液濃度時,植物細胞也不能發生質壁分離。
4.發生質壁分離后的植物細胞都能復原嗎
　　【提示】　發生質壁分離后的植物細胞不一定都能復原:①若細胞失水過多,細胞死亡,則已死亡的細胞不會再發生質壁分離復原;②若植物細胞未放在低于細胞液濃度的溶液中,細胞也不會發生質壁分離復原。
5.洋蔥內表皮細胞能否發生質壁分離 該過程在顯微鏡下能觀察到嗎
　　【提示】　能。由于洋蔥內表皮細胞中不含色素,故原生質層為無色。滴加0.3 g/mL蔗糖溶液后,雖然細胞發生了質壁分離,但不易觀察到質壁分離現象。若要在顯微鏡下觀察清楚,可在蔗糖溶液中滴加適量的墨水(如紅墨水)。由于細胞膜具有控制物質進出細胞的功能,而細胞壁是全透性的,因此原生質層和細胞壁之間為墨水顏色,而原生質層為無色,便于觀察質壁分離現象。
認知生成
模型 圖示 發生滲透作用的條件
半透膜 濃度差
人工滲 透系統 人工半 透膜 內外側溶液存在濃度差
動物 細胞 細胞膜 細胞質和外界溶液存在濃度差
植物 細胞 原生質層 細胞液和外界溶液存在濃度差
例1　下圖所示漏斗內溶液(S1)和漏斗外溶液(S2)為兩種不同濃度的蔗糖溶液(蔗糖分子不能透過半透膜),漏斗內外起始液面一致,滲透平衡時的液面差為Δh。下列敘述錯誤的是(　　)。
A.達到滲透平衡時,水分子不會透過半透膜
B.用紗布代替半透膜,蔗糖分子可自由通過
C.提高兩種溶液的濃度差,則達到滲透平衡時Δh會更大
D.實驗開始時S1溶液濃度大于S2溶液,達到滲透平衡時S1溶液濃度仍大于S2溶液
　　【答案】　A
【解析】　達到滲透平衡時,水分子進出半透膜達到平衡,仍有水分子的進出,A錯誤;紗布空隙較大,用紗布代替半透膜,蔗糖分子可以自由通過,B正確;達到滲透平衡時,膜兩側的溶液對膜所產生的壓力是相同的,如果提高兩種溶液的濃度差,則Δh必定增大,這樣Δh產生的壓力才能與漏斗內因溶液濃度差增大產生的壓力相抵消,C正確;據達到滲透平衡時存在液面差可知,實驗開始時S1溶液濃度大于S2溶液,達到滲透平衡時由于有液面差的存在,S1溶液濃度仍大于S2溶液,D正確。
對點練1　圖1表示物質通過半透膜的擴散情況,圖2是證明圖1物質擴散成立的實驗裝置。圖2中長頸漏斗倒置于盛有蒸餾水的玻璃槽中,先在倒置的長頸漏斗內加入蔗糖溶液,一段時間后再加入一定量的蔗糖酶。不可能出現的實驗現象是(　　)。
A.未加蔗糖酶之前,玻璃槽中的水分子比實驗開始時少
B.未加蔗糖酶之前,漏斗中液面將先上升后維持在一定高度
C.加蔗糖酶之后,在玻璃槽中可以檢測到葡萄糖和果糖
D.加蔗糖酶之后,漏斗中液面將先上升后下降直至漏斗內外液面持平
　　【答案】　D
【解析】　根據題圖分析,長頸漏斗中先裝入蔗糖溶液,導致漏斗中溶液的濃度大于玻璃槽中溶液的濃度,又由于蔗糖不能通過半透膜,因此進入漏斗中的水分子多于從漏斗中出來的水分子,進而導致漏斗中液面上升,當液面差產生的壓力與濃度差產生的滲透壓相同時,漏斗內液面高度不再上升,維持在一定高度。加入蔗糖酶后,蔗糖被水解成葡萄糖和果糖,漏斗中分子變多,而單糖分子進入玻璃槽中需要一定的時間,所以液面應該繼續上升后再下降。漏斗內蔗糖酶不能通過半透膜,因此漏斗中溶液濃度高于玻璃槽中溶液濃度,最終漏斗中液面高于玻璃槽中液面,不會出現液面持平現象,D符合題意。
例2　將洋蔥某部位細胞置于一定濃度的物質M溶液中,得到如圖所示結果。以下分析不正確的是(　　)。
A.A表示細胞相對體積變化,B表示原生質體相對體積變化
B.該部位可能位于洋蔥的根尖分生區
C.該細胞發生質壁分離后又自動復原,因此M溶液不可能為蔗糖溶液
D.通過該實驗可說明細胞壁的伸縮性小于原生質層
　　【答案】　B
【解析】　0~2 h,AB兩曲線存在下降的趨勢,說明細胞發生了質壁分離,由于質壁分離時原生質體體積變化量大于細胞體積變化量,圖中B曲線下降程度大于A曲線,故A表示細胞相對體積變化,B表示原生質體相對體積變化,A正確;洋蔥根尖分生區細胞沒有大液泡,不能發生質壁分離,B錯誤;分析題圖可知,原生質體的相對體積先減小后增大,說明該細胞發生質壁分離后又自動復原,植物細胞在蔗糖溶液中不能發生質壁分離后自動復原的現象,C正確;該實驗中細胞發生了質壁分離,可說明細胞壁的伸縮性小于原生質層,D正確。
【技巧歸納】
1.通過比較細胞外溶液和細胞液的濃度大小來判斷是否發生質壁分離及復原現象:當細胞外溶液濃度大于細胞液濃度時,植物細胞發生質壁分離;當細胞外溶液濃度小于細胞液濃度時,植物細胞吸水或發生質壁分離復原;當細胞外溶液濃度與細胞液的濃度相等時,細胞失水量和吸水量相等,處于動態平衡。
2.根據質量或長度變化(如蘿卜條)來判斷:若質量增加或長度變長,則吸水;反之,則失水。
3.質壁分離自動復原現象:采用一定濃度的KNO3溶液會引發質壁分離,但由于植物生命活動的需要,會主動吸收K+和N進入細胞,因此一段時間后因為細胞失水和主動吸收離子,細胞液濃度將大于外界溶液濃度,出現自動復原現象。但如果KNO3溶液濃度過高,會導致植物細胞失水過多而死亡,不會出現質壁分離復原現象。
對點練2　(不定項)用某種植物細胞進行“植物細胞質壁分離及質壁分離復原”實驗,下列敘述正確的是(　　)。
A.圖中細胞處于質壁分離狀態,②和③構成的原生質層起到半透膜的作用
B.若該細胞為黑藻葉肉細胞,則質壁分離過程中④的顏色會越來越深
C.若該實驗為將紫色洋蔥內表皮細胞置于適宜濃度的KNO3溶液中,則細胞的吸水能力先增大后減小最后趨于穩定
D.若該實驗為將紫色洋蔥外表皮細胞置于0.3 g/mL蔗糖溶液中,則一段時間后,圖中細胞體積會明顯縮小
　　【答案】　C
【解析】　原生質層是由②③以及兩者之間的細胞質構成的,A錯誤;若該細胞為黑藻葉肉細胞,則④無色,B錯誤;若該實驗為將紫色洋蔥內表皮細胞置于適宜濃度的KNO3溶液中,由于K+、N可被細胞主動吸收,細胞將會先失水后吸水,最后達到平衡,因此細胞的吸水能力先增大后減小最后趨于穩定,C正確;若該實驗為將紫色洋蔥外表皮細胞置于0.3 g/mL蔗糖溶液中,則細胞失水,但由于細胞壁的存在,細胞體積基本不變,D錯誤。
任務2　探討自由擴散和協助擴散的機制
活動3　閱讀課本P66~67,探討自由擴散和協助擴散的特點,結合材料回答下列問題
　　很早之前,有人發現在動物腎臟內,水分子的跨膜運輸速率遠大于自由擴散(圖a)的速率。1988年,科學家才成功將構成水通道的蛋白質分離出來,它是一種與水跨膜運輸有關的水通道蛋白,即“水孔”。目前在人類細胞中已發現了13種水通道蛋白,后續又在植物、動物細胞中檢測出多種離子通道。通道蛋白和載體蛋白是協助物質跨膜運輸(協助擴散)時的兩種轉運蛋白(如圖b和圖c,其中通道蛋白的轉運速率比載體蛋白快得多)。請回答下列問題:
1.水分子的跨膜運輸速率遠大于自由擴散的速率,說明水的跨膜運輸方式還有　　　　　　。
　　【提示】　協助擴散。
2.從細胞膜的結構分析,由于　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,因此水分子通過自由擴散的方式進出細胞膜時會受到一定的阻礙。
　　【提示】　細胞膜的磷脂雙分子層內部具有疏水性。
3.細胞膜上跨膜蛋白的合成過程類似于分泌蛋白,在核糖體上合成的肽鏈,需要運送到　　　　　　　　　(細胞器)中加工修飾后再運輸到細胞膜上。
　　【提示】　內質網和高爾基體。
4.協助擴散和自由擴散的主要區別是什么
　　【提示】　協助擴散需要轉運蛋白進行協助,自由擴散不需要。
5.從圖b和圖c來看,通過協助擴散運輸的物質在細胞膜兩側有什么差異 協助擴散的速率只由膜內外的濃度差決定嗎
　　【提示】　細胞膜兩側的物質濃度不相等,物質從高濃度一側向低濃度一側運輸。不是,協助擴散的速率還與轉運蛋白的數量有關。
6.為什么通道蛋白的轉運速率比載體蛋白快得多
　　【提示】　物質通過通道蛋白時,不需要與通道蛋白結合,從而導致通道蛋白的轉運速率比載體蛋白快得多。
認知生成
1.被動運輸的種類和特點
被動運輸
2.載體蛋白≠通道蛋白
載體蛋白 通道蛋白
轉運特點 只容許與自身結合部位相適應的分子或離子通過 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
是否與轉運 的分子結合 結合 不結合
是否有特異性 具有 具有
實例 葡萄糖通過載體蛋白進入紅細胞 水分子通過水通道蛋白進出細胞
3.影響因素
例3　下列說法錯誤的是(　　)。
A.水分子被小腸上皮細胞吸收是順濃度梯度進行的
B.葡萄糖進入紅細胞需要轉運蛋白的協助
C.乙醇分子進出小腸上皮細胞通過自由擴散方式進行
D.維生素D被小腸上皮細胞吸收屬于協助擴散
　　【答案】　D
【解析】　水分子被小腸上皮細胞吸收的過程不消耗能量,屬于被動運輸,是順濃度梯度進行的,A正確;葡萄糖進入紅細胞需要運輸葡萄糖的轉運蛋白的協助,B正確;乙醇分子進出小腸上皮細胞是通過自由擴散的方式進行的,C正確;維生素D屬于脂質中的固醇類物質,其被小腸上皮細胞吸收屬于自由擴散,D錯誤。
【技巧歸納】
1.載體蛋白具有特異性:一種載體蛋白只能協助運輸一種類型的分子或離子,而對其他分子或離子的運輸沒有作用。不同細胞膜上載體蛋白的種類和數量不同。
2.判斷物質是進細胞還是出細胞時,要先判斷細胞膜的內外。可根據糖被的分布位置進行判斷,糖被位于細胞膜的外側。
對點練3　圖甲、乙分別表示載體蛋白介導和通道蛋白介導的兩種協助擴散方式,其中通道蛋白介導的擴散比載體蛋白介導的快得多。下列敘述正確的是(　　)。
A.參與協助擴散的轉運蛋白可以是載體蛋白或通道蛋白
B.協助擴散時,不消耗能量,載體蛋白不會發生構象改變
C.只有圖甲所示的物質跨膜運輸方式屬于被動運輸
D.紅細胞吸收葡萄糖的方式可用圖乙表示
　　【答案】　A
【解析】　協助擴散時,不消耗能量,但載體蛋白會發生構象改變,B錯誤;圖甲、乙所示的兩種物質跨膜運輸方式都屬于被動運輸,C錯誤;紅細胞吸收葡萄糖需要借助載體蛋白,應用圖甲表示,D錯誤。
素能提升　聯系實際,分析水通道蛋白機理(科學解釋能力)
　　科學工作者為了研究細胞膜上水通道蛋白(AQP)的功能,選用AQP缺失的非洲爪蟾卵母細胞進行實驗,相關處理及結果見下表。已知等滲溶液的濃度與細胞內液體的濃度相當,低滲溶液的濃度比細胞內液體的濃度低,重金屬會導致蛋白質變性。回答下列問題:
實驗 組號 在等滲溶液中進行的處理 在低滲溶液中測定卵母細胞的水通透速率/(×10-4cm·s-1)
Ⅰ 將AQP缺失的卵母細胞放入等滲溶液中 27.9
Ⅱ 將AQP移植到AQP缺失的卵母細胞的膜上 210.0
Ⅲ 將部分Ⅱ組細胞放入含HgCl2的等滲溶液中 80.7
Ⅳ 將部分Ⅲ組細胞放入含試劑X的等滲溶液中 188.0
(1)發生滲透現象時,水分子的流動方向是從　　　　　　(填“低滲溶液”或“高滲溶液”)通過半透膜流向　　　　　　(填“低滲溶液”或“高滲溶液”)。將Ⅰ組的AQP缺失的卵母細胞放入低滲溶液后,水分子以　　　　　　的方式穿過磷脂雙分子層進入卵母細胞。
(2)已知Hg是在常溫常壓下呈液體狀態的重金屬,與Ⅱ組細胞相比,Ⅲ組細胞對水的通透性　　　　,從分子結構上分析,原因可能是　。
(3)與Ⅲ組細胞相比,Ⅳ組細胞對水的通透性　　　　,原因可能是試劑X　。
(4)細胞膜上通道蛋白轉運的物質具有特異性,從通道蛋白的角度分析,其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
　　【答案】　(1)低滲溶液　高滲溶液　自由擴散　(2)減弱　重金屬Hg破壞了AQP的部分空間結構　(3)增強　恢復了AQP的部分空間結構　(4)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
【解析】　(1)發生滲透現象時,水分子進行被動運輸,水分子的流動方向是從低滲溶液(水分子含量高)通過半透膜流向高滲溶液(水分子含量低)。將Ⅰ組的AQP缺失的卵母細胞放入低滲溶液后,由于缺少通道蛋白協助,水分子以自由擴散的方式穿過磷脂雙分子層進入卵母細胞。(2)水分子的流動方向是從低滲溶液(水分子含量高)通過半透膜流向高滲溶液(水分子含量低),需要通道蛋白協助,與Ⅱ組細胞相比,由于Ⅲ組重金屬Hg破壞了AQP的部分空間結構,細胞對水的通透性減弱。(3)分析表格可知,Ⅲ組重金屬Hg破壞了AQP的部分空間結構,導致細胞對水的通透性減弱,Ⅳ組將部分Ⅲ組細胞放入含試劑X的等滲溶液中,Ⅳ組細胞對水的通透性增強,由此推測可能是試劑X恢復了AQP的部分空間結構。(4)略。
【隨堂檢測】
課堂小結 課堂小測
1.判斷正誤。 (1)滲透作用中膜兩側溶液的濃度指的是質量濃度。 (×) (2)在滲透作用中,當半透膜兩側溶液濃度相等時,水分子不再通過半透膜。 (×) (3)植物細胞的原生質層包括細胞膜、細胞質和細胞核。 (×) (4)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。 (√) (5)甘油是極性分子,所以不能以自由擴散的方式通過細胞膜。 (×) 2.細胞通過跨膜運輸與外界進行物質交換。下列敘述正確的是(　　)。 A.依賴轉運蛋白的跨膜運輸是物質進出細胞的主要方式 B.不消耗能量和順濃度梯度運輸是被動運輸的特點 C.自由擴散可以通過消耗能量加快物質進出細胞的速度 D.葡萄糖分子可以通過自由擴散進出細胞 　　【答案】　B 【解析】　物質進出細胞的主要方式為被動運輸和主動運輸,被動運輸包括自由擴散和協助擴散,協助擴散和主動運輸都是依賴轉運蛋白的跨膜運輸,A錯誤;自由擴散是物質通過簡單的擴散作用進出細胞的方式,此過程不消耗能量,物質以自由擴散方式進出細胞的速度與膜內外的濃度差有關,C錯誤;葡萄糖分子不能通過自由擴散進出細胞,D錯誤。
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