资源简介

第1讲
被动运输
考点
由高考知核心知识点
预测
（2023山西）葡萄糖进出细胞的方式
（2023浙江）K＋进出细胞的方式
（2022全国甲卷）渗透作用
（2022浙江卷）渗透作用
（2022海南卷）协助扩散
（2022湖南卷）渗透作用
（2022湖北卷）水通道蛋白
（2022山东卷）被动运输
（2022辽宁卷）水通道蛋白
①渗透作用、物质跨膜运输都可能考察；
②学科内综合题比较常见
水通道
细胞膜
1
2
水进出细胞的原理
3
探究植物细胞的吸水和失水
自由扩散和协助扩散
水通道
细胞膜
1
水进出细胞的原理
(1)渗透现象
扩散：分子从高浓度一侧向低浓度一侧运动的现象。
渗透作用:
指水分子（或其他溶剂分子）透过半透膜，从低浓度溶液向高浓度溶液的扩散。
水分子
半透膜
盐水
清水
低浓度
高浓度
蔗糖分子
半透膜
浓度接近
1
水进出细胞的原理
当高浓度一侧的 = 时，液面不再变化。
吸水力
大气压
1.漏斗管内的液面为什么会升高？如果漏斗管足够长，管内的液面会无限升高吗？为什么？
①液面变化的原因：
②液面不会一直变化的原因：
问题探讨
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。
水分子是双向移动的。
1
水进出细胞的原理
半透膜：
问题探讨
2.如果用纱布或不透水的塑料布代替玻璃纸，漏斗管内的液面会升高吗？
一类可以让小分子物质通过而大分子物质不能通过的一类薄膜。
不会
1
水进出细胞的原理
渗透作用发生的条件：
①具有半透膜；
②半透膜两侧的溶液存在浓度差。
问题探讨
3.如果烧杯中的不是清水，而是同样浓度的的蔗糖溶液，结果会怎样？
漏斗液面将保持不变。
1
水进出细胞的原理
半透膜和选择透过性膜的区别
1
水进出细胞的原理
(2)水进出动植物细胞
水进出动植物细胞的视频
1
水进出细胞的原理
1.为什么以哺乳动物的成熟红细胞为实验材料？
思考讨论
①哺乳动物的成熟红细胞，没有细胞核及众多的细胞器，避免细胞核及各种有膜的细胞器对细胞吸水、失水的影响；
②哺乳动物的红细胞具有运输氧气的功能，其内部有大量的血红蛋白。当将其置于低浓度溶液中时，膜两侧存在浓度差。
1
水进出细胞的原理
思考讨论
2.红细胞内的血红蛋白等有机物能够透过细胞膜吗？这些有机物相当于“问题探讨”所示装置中的什么物质？
血红蛋白是大分子有机物，不能透过细胞膜，它相当于“问题探讨”中的蔗糖分子。
3.红细胞的细胞膜是否相当于一层半透膜？
是（是相当于，不是等同于）
1
水进出细胞的原理
4.当外界溶液的浓度低时，红细胞一定会由于吸水而涨破吗？
思考讨论
不一定。因为红细胞吸水膨胀后细胞内液浓度也会下降，如果，外界的浓度不是特别低，当下降到和外界浓度平衡，此时，红细胞将不再吸水。
1
水进出细胞的原理
思考讨论
5.红细胞吸水或失水取决于什么条件？
6.想一想，临床上输液为什么要用生理盐水？
取决于红细胞内外浓度差。
生理盐水的浓度和血浆浓度基本一致，血细胞不会因为过度吸水或者失水而出现形态结构异常。
1
水进出细胞的原理
那植物细胞会和动物细胞那样吸水胀破吗？
1
水进出细胞的原理
动物细胞
植物细胞
细胞吸水膨胀
细胞失水皱缩
细胞形态不变
细胞吸水膨胀
失水质壁分离
细胞形态松弛
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探究植物细胞的吸水和失水
探究水分进出植物细胞是否通过渗透作用
水分通过渗透作用进出植物细胞
【实验目的】
【做出假设】
【实验材料】
紫色的洋葱鳞片叶、刀片、镊子、滴管、载玻片、盖玻片、吸水纸、显微镜、质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液、清水。
实验：探究植物细胞的吸水和失水
2
探究植物细胞的吸水和失水
制作紫色洋葱鳞片叶外表皮临时装片
低倍显微镜下观察
①表皮细胞中有个紫色的中央大液泡
②原生质层紧贴细胞壁
0.3g/ml的蔗糖溶液
吸水纸吸引
重复几次
低倍显微镜下观察
①紫色的中央大液泡逐渐变小（紫色加深）
②原生质层与细胞壁逐渐分离
滴放清水
吸水纸吸引
低倍显微镜下观察
②原生质层逐渐贴近细胞壁
重复几次
【实验步骤】
①表皮细胞中紫色的中央大液泡逐渐变大
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探究植物细胞的吸水和失水
1.该实验过程共观察了3次，制作临时装片后观察，滴加蔗糖溶液后观察，再次滴加清水后观察。每一次是什么样的实验现象呢？
思考讨论
2
探究植物细胞的吸水和失水
2.解释滴加 0.3g/mL的蔗糖溶液后液泡变小的原因。
思考讨论
①外因：________浓度<外界溶液浓度，细胞通过渗透作用失水。
②内因：细胞壁的伸缩性______原生质层的伸缩性。
细胞液　
小于　
细胞壁
外界溶液
细胞膜
细胞质
液泡膜
原生质层
细胞液
3.水分进出植物细胞是通过渗透作用吗？
思考讨论
（全透性）
即水分子和溶解在水里的物质均能通过，伸缩性小
（选择透过性）
相当于半透膜，伸缩性大
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探究植物细胞的吸水和失水
细胞壁
外界溶液
细胞膜
细胞质
液泡膜
原生质层
细胞液
（全透性）
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探究植物细胞的吸水和失水
实验：探究植物细胞的吸水和失水
【实验结论】
（1）成熟的植物细胞的原生质层相当于一层半透膜。
（2）细胞液具有一定的浓度。
（3）原生质层比细胞壁的伸缩性大的多。
本实验存在的两组实验均为自身对照，自身对照是指对照组和实验组在同一研究对象上进行，是实验前后之间的对照。
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探究植物细胞的吸水和失水
知识延伸
本实验存在的两组对照实验
2
探究植物细胞的吸水和失水
植物细胞的质壁分离和复原的条件
知识延伸
（1）活细胞，且有细胞壁；
（2）细胞液与外界溶液存在浓度差；
（3）细胞必须有大的液泡，最好细胞液中含有色素，这样便于观察。紫色洋葱外表皮的液泡是紫色的，而内表皮细胞的液泡接近无色。
（4）自动发生质壁分离复原的物质：尿素、KNO3、NaCl、甘油（它们必须是细胞需要的物质）
判断成熟植物细胞的死活。
知识延伸
植物细胞吸水、失水几种现象分析：
（1）0.5g/ml的蔗糖溶液：质壁分离现象明显但不能复原。因为溶液浓度过高，细胞过度失水，导致死亡。
（2）KNO3等无机盐溶液：能质壁分离，并能自动复原。因为细胞能主动吸收溶液中 的K+和NO3-，使细胞液浓度增大，细胞渗透吸水。
（3）醋酸溶液：无质壁分离及复原现象，因为醋酸能杀死细胞，使原生质层失去选择透过性。（盐酸、酒精溶液类似）
2
探究植物细胞的吸水和失水
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自由扩散和协助扩散
被动运输
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。
通道蛋白
载体蛋白
细胞外
细胞内
图4-4 自由扩散和协助扩散示意图
自由扩散
协助扩散
3
自由扩散和协助扩散
（1）自由扩散
有些小分子物质，很容易自由地穿过细胞膜的磷脂双分子层。
如：O2、CO2
毛细血管壁
红细胞
肺泡壁
空气
氧气 15.8
氧气 5.6
氧气 14.5
气管、支气管不断分支，最终形成肺泡
O2在肺泡中与血液的交换
、甘油、乙醇、苯、维生素等。
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自由扩散和协助扩散
（2）协助扩散
离子和一些小分子有机物如葡萄糖、氨基酸等，不能自由地通过细胞膜，需要借助膜上的转运蛋白进出细胞扩散，叫做协助扩散，也叫易化扩散。
葡萄糖进入普通细胞
神经纤维上Na+内流或Ca+内流CL?内流或K+外流
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自由扩散和协助扩散
自由扩散和协助扩散有哪些相同点?
通道蛋白
载体蛋白
细胞外
细胞内
图4-4 自由扩散和协助扩散示意图
①物质都以扩散的方式进出细胞
②都是顺浓度梯度的跨膜运输（从高浓度到低浓度）
③都不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量
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自由扩散和协助扩散
自由扩散和协助扩散有哪些不同点?
通道蛋白
载体蛋白
细胞外
细胞内
图4-4 自由扩散和协助扩散示意图
自由扩散：
不需要载体
协助扩散：
需要载体
载体蛋白
通道蛋白
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自由扩散和协助扩散
【资料1】水分子比较小，在活细胞中含量最多，人们曾经认为它们以自由穿过细胞膜磷脂分子的间隙而进出细胞。
后来的研究发现，水分子在通过细胞膜时的速率高过人工膜。
由此推断细胞膜上可能存在特殊的输送水分子的通道。
3
自由扩散和协助扩散
【资料2】1988年，美国科学家阿格雷从红细胞和肾小管中分离出一种未知功能的新的膜蛋白。1991年，经过N-端肽链测序和整个cDNA序列测定，阿格雷获得了蛋白氨基酸序列结构，此时的他敏锐地意识到，这很可能就是大家一直在寻找的“水通道”。并由此赢得了2003年的诺贝尔化学奖。
水通道
细胞膜
水通道蛋白结构模式图
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自由扩散和协助扩散
水分子很小，不带电荷但具有极性，尽管能够以自由扩散过膜，但是更多的是借助细胞膜上的水通道蛋白以协助扩散的方式进出细胞。
阿格雷的实验：用爪蟾属卵母细胞放入低渗溶液中观察
3
自由扩散和协助扩散
【资料3】麦金农利用Ｘ射线晶体成像技术，获得了世界第一张离子通道的高清晰度照片，它可以让科学家观测离子在进入离子通道前的状态，在通道中的状态，以及穿过通道后的状态。这样，人们就可以“看见”离子是如何通过由不同信号控制开关的通道的。2003年，诺贝尔化学奖被授予给了这位有胆识的内科医生和生物物理学家。
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自由扩散和协助扩散
需要与被运输的物质结合，每次转运时都会发生自身构象的改变。
分子或离子通过通道蛋白时，不需要与通道蛋白结合，只容许与自身通道直径和形状相适配、大小和电荷相适宜的分子或离子通过。
载体蛋白
通道蛋白
转运蛋白
3
自由扩散和协助扩散
（3）载体蛋白和通道蛋白的比较
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}
载体蛋白
通道蛋白
图示
和运输物质结合
参与运输方式
辨别依据
需要
不需要
主动运输和协助扩散
被动运输(协助扩散)
一种特定的载体只能运输一种类型的分子，转运时都会发生自身构象的改变。
依据分子的大小和电荷进行辨别，转运分子或离子不需要与通道蛋白结合
水通道
离子通道
3
自由扩散和协助扩散
请判断①和②分别是哪一种被动运输方式？请说明判断理由。
运输速率
膜两侧的浓度差
①
②
P点
（转运蛋白饱和点）
膜两侧的浓度差
膜两侧的浓度差
载体蛋白的数量
协助扩散
自由扩散
3
自由扩散和协助扩散
影响协助扩散的因素：
影响自由扩散的因素：
膜两侧的浓度差
膜两侧的浓度差
载体蛋白的数量
温度
温度
温度
生物膜的流动性
酶活性
呼吸速率
影响
影响
影响
影响
物质运输速率
温度对被动运输的影响
单位时间内由清水一侧扩散到蔗糖溶液一侧的水分子数比由蔗糖溶液一侧扩散到清水一侧的分子数多
水分子通过细胞膜的方式：
自由扩散
水通道蛋白（协助扩散）
细胞吸水或失水的原理：
渗透作用：
水或其他溶剂分子通过半透膜的扩散
渗透作用发生的条件：
半透膜：
水分子可以通过，而某些溶质分子不能通过，细胞膜是一种选择透过性膜，相当于半透膜
半透膜两侧有浓度差：
该浓度差是指物质的量的浓度
微观上：
宏观上：
蔗糖溶液一侧吸水，清水一侧失水
蔗糖溶液
清水
渗透失水
渗透吸水
细胞壁（全透性）
外界溶液
细胞膜
细胞质
液泡膜
原生质层
（选择透过性）
细胞液
注意：细胞核位于原生质层中，即细胞膜与液泡膜之间
实例：成熟植物细胞的吸水失水：
质壁分离：细胞失水后，由于原生质层的伸缩性大于细胞壁，因此，原生质层与细胞壁分离。加清水后质壁分离复原。
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}被动运输
自由扩散
协助扩散
图例
运输方向
特点
影响因素
举例
高浓度→低浓度(顺浓度梯度)
不需要载体，不消耗能量
需要载体，不消耗能量
膜两侧的浓度差、温度
膜两侧的浓度差、转运蛋白的数量、温度
O2,CO2,H2O,甘油，乙醇，苯等
水通道运输水、红细胞吸收葡萄糖神经纤维上K+外流、Na+内流
【答案】B
（2023·山西·统考高考真题）葡萄糖是人体所需的一种单糖。下列关于人体内葡萄糖的叙述，错误的是（ ）
A．葡萄糖是人体血浆的重要组成成分，其含量受激素的调节
B．葡萄糖是机体能量的重要来源，能经自由扩散通过细胞膜
C．血液中的葡萄糖进入肝细胞可被氧化分解或转化为肝糖原D．血液中的葡萄糖进入人体脂肪组织细胞可转变为甘油三酯
【答案】A
（2023·浙江·统考高考真题）缬氨霉素是一种脂溶性抗生素，可结合在微生物的细胞膜上，将K＋运输到细胞外（如图所示），降低细胞内外的K＋浓度差，使微生物无法维持细胞内离子的正常浓度而死亡。下列叙述正确的是（ ）
A．缬氨霉素顺浓度梯度运输K＋到膜外
B．缬氨霉素为运输K＋提供ATP
C．缬氨霉素运输K＋与质膜的结构无关
D．缬氨霉素可致噬菌体失去侵染能力
【答案】C
（2022全国甲卷）2. 植物成熟叶肉细胞的细胞液浓度可以不同。现将a、b、c三种细胞液浓度不同的某种植物成熟叶肉细胞，分别放入三个装有相同浓度蔗糖溶液的试管中，当水分交换达到平衡时观察到：①细胞a未发生变化；②细胞b体积增大；③细胞c发生了质壁分离。若在水分交换期间细胞与蔗糖溶液没有溶质的交换，下列关于这一实验的叙述，不合理的是（ ）
A. 水分交换前，细胞b的细胞液浓度大于外界蔗糖溶液的浓度
B. 水分交换前，细胞液浓度大小关系为细胞b>细胞a>细胞c
C. 水分交换平衡时，细胞c的细胞液浓度大于细胞a的细胞液浓度
D. 水分交换平衡时，细胞c的细胞液浓度等于外界蔗糖溶液的浓度
【答案】A
（2022浙江卷）11. “观察洋葱表皮细胞的质壁分离及质壁分离复原”实验中，用显微镜观察到的结果如图所示。下列叙述正确的是（ ）
A. 由实验结果推知，甲图细胞是有活性的
B. 与甲图细胞相比，乙图细胞的细胞液浓度较低
C. 丙图细胞的体积将持续增大，最终胀破
D. 若选用根尖分生区细胞为材料，质壁分离现象更明显
（2022海南卷）16. 细胞膜上存在的多种蛋白质参与细胞的生命活动。回答下列问题。
（1）细胞膜上不同的通道蛋白、载体蛋白等膜蛋白，对不同物质的跨膜运输起着决定性作用，这些膜蛋白能够体现出细胞膜具有的功能特性是______________。
（2）细胞膜上的水通道蛋白是水分子进出细胞的重要通道，水分子借助水通道蛋白进出细胞的方式属于_____________。
（3）细胞膜上的H＋-ATP酶是一种转运H＋的载体蛋白，能催化ATP水解，利用ATP水解释放的能量将H＋泵出细胞，导致细胞外的pH____________；此过程中，H＋-ATP酶作为载体蛋白在转运H＋时发生的变化是__________________________________________________。

选择透过性
协助扩散
降低
载体蛋白发生磷酸化，导致其空间结构改变
（2022海南卷）16. 细胞膜上存在的多种蛋白质参与细胞的生命活动。回答下列问题。
（4）细胞膜上的受体通常是蛋白质。人体胰岛B细胞分泌的胰岛素与靶细胞膜上的受体结合时，会引起靶细胞产生相应的生理变化，这一过程体现的细胞膜的功能是_______________________。
（5）植物根细胞借助细胞膜上的转运蛋白逆浓度梯度吸收磷酸盐，不同温度下吸收速率的变化趋势如图。与25℃相比，4℃条件下磷酸盐吸收速率低的主要原因是______________。

进行细胞间信息交流
温度降低，酶的活性降低，呼吸速率减慢，为主动运输提供的能量减少
【答案】A
（2022湖南卷）10. 原生质体（细胞除细胞壁以外的部分）表面积大小的变化可作为质壁分离实验的检测指标。用葡萄糖基本培养基和NaCl溶液交替处理某假单孢菌，其原生质体表面积的测定结果如图所示。下列叙述错误的是（　　）
A. 甲组NaCl处理不能引起细胞发生质壁分离，表明细胞中NaCl浓度≥0.3 mol/L
B. 乙、丙组NaCl处理皆使细胞质壁分离，处理解除后细胞即可发生质壁分离复原
C. 该菌的正常生长和吸水都可导致原生质体表面积增加
D. 若将该菌先65℃水浴灭活后，再用 NaCl溶液处理，原生质体表面积无变化
【答案】B
（2022湖北卷）3. 哺乳动物成熟红细胞的细胞膜含有丰富的水通道蛋白，硝酸银（AgNO3）可使水通道蛋白失去活性。下列叙述错误的是（　　）
A. 经AgNO3处理的红细胞在低渗蔗糖溶液中会膨胀
B. 经AgNO3处理的红细胞在高渗蔗糖溶液中不会变小
C. 未经AgNO3处理的红细胞在低渗蔗糖溶液中会迅速膨胀
D. 未经AgNO3处理的红细胞在高渗蔗糖溶液中会迅速变小
（2022·山东·高考真题）NO3-和NH4+是植物利用的主要无机氮源，NH4+的吸收由根细胞膜两侧的电位差驱动，NO3-的吸收由H+浓度梯度驱动，相关转运机制如图。铵肥施用过多时，细胞内NH4+的浓度增加和细胞外酸化等因素引起植物生长受到严重抑制的现象称为铵毒。下列说法正确的是（ ）
A．NH4+通过AMTs进入细胞消耗的能量直接来自ATP
B．NO3-通过SLAH3转运到细胞外的方式属于被动运输
C．铵毒发生后，增加细胞外的NO3-会加重铵毒
D．载体蛋白NRT1.1转运NO3-和H+的速度与二者在膜外的浓度呈正相关
【答案】C
【答案】D
（2022·辽宁·统考高考真题）水通道蛋白（AQP）是一类细胞膜通道蛋白。检测人唾液腺正常组织和水肿组织中3种AQP基因mRNA含量，发现AQP1和AQP3基因mRNA含量无变化，而水肿组织AQP5基因mRNA含量是正常组织的2.5倍。下列叙述正确的是（ ）
A．人唾液腺正常组织细胞中AQP蛋白的氨基酸序列相同
B．AQP蛋白与水分子可逆结合，转运水进出细胞不需要消耗ATP
C．检测结果表明，只有AQP5蛋白参与人唾液腺水肿的形成
D．正常组织与水肿组织的水转运速率不同，与AQP蛋白的数量有关

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