细胞的物质输入和输出\n课前自主预习案高效课堂课堂总结历届真题\n课前自主预习案\n素能目标★考向导航\n知识点一 细胞的吸水和失水1．渗透作用半透膜浓度差多于\n2．物质跨膜运输的实例吸水膨胀失水皱缩动态平衡半透膜浓度差选择透过性种类和数量分离分离复原\n知识点二 探究植物细胞的吸水和失水1．实验原理成熟的植物细胞构成渗透系统可发生________。渗透作用\n2．实验步骤：紧贴细胞壁0.3g/mL的蔗糖溶液逐渐变小变深清水逐渐变大变浅\n3．实验现象4．实验结论成熟的植物细胞能与外界溶液共同构成渗透系统，发生渗透作用。原生质层相当于一层半透膜，当外界溶液的浓度大于细胞液的浓度时，细胞失水，发生质壁分离；当外界溶液的浓度小于细胞液的浓度时，细胞吸水，发生质壁分离复原。\n知识点三 物质进出细胞的方式顺载体能量逆能量和载体流动性能量载体\n基能过关——问题化一、判一判(判断正误并找到课本原话)1．玻璃纸是一种选择透过性膜，水分子可以透过，而蔗糖分子不能透过。(必修1P62问题探讨)()2．渗透作用中膜两侧溶液的浓度指的是质量浓度。(必修1P62问题探讨)()3．当外界溶液浓度低时，哺乳动物成熟红细胞一定会吸水涨破。(必修1P63思考·讨论)()4．红细胞吸水与失水的多少取决于红细胞内外浓度的差值。(必修1P63思考·讨论)()5．植物细胞内的液体环境主要指的是细胞质基质中的细胞液。(必修1P63正文)()×××√×\n6．植物细胞的原生质层包括细胞膜、细胞质和细胞核。(必修1P63正文)()7．细胞壁是全透性的，水分子和溶解在水里的物质都能够自由通过。(必修1P63正文)()8．探究植物细胞的吸水和失水，实验材料应选取洋葱内表皮。(必修1P64探究·实践)()9．质壁分离后在细胞壁和细胞膜之间的是浓度降低的外界溶液，原因是细胞壁是全透性的，且有水分子通过原生质层渗出来。(必修1P64探究·实践)()10．将0.3g/mL的蔗糖溶液换成一定浓度的KNO3溶液，细胞发生质壁分离后能自动复原，原因是K＋、都可转运到细胞内，使细胞液浓度升高，细胞渗透吸水而发生自动复原。(必修1P64探究·实践)()×√×√√\n11．水分子和脂溶性小分子有机物都可以通过自由扩散进入细胞。(必修1P66正文)()12．分子或离子进行跨膜运输时不需要与载体蛋白结合。(必修1P66正文)()13．自由扩散只能顺浓度梯度，而协助扩散既可以顺浓度梯度也可以逆浓度梯度。(必修1P67正文)()14．水分子更多的是借助细胞膜上的水通道蛋白以协助扩散方式进出细胞。(必修1P67正文)()15．轮藻细胞中K＋浓度比它们生活的水环境高63倍，说明轮藻吸收K＋的方式为主动运输。(必修1P69正文)()16．一种载体蛋白通常只适合与一种或一类离子或分子结合。(必修1P69正文)()17．胞吞、胞吐依赖于膜的流动性，主动运输、协助扩散与膜的流动性无关。(必修1P72正文)()√××√√√×\n二、连一连物质进出细胞的方式\n三、议一议【教材易漏拾遗】1．[必修1P62问题探讨拓展]玻璃纸是一种半透膜，细胞膜能够控制物质进出细胞，有人说细胞膜与半透膜类似，又有所不同，你能说出其中的原因吗？答案：半透膜是无生命的物理性薄膜，物质能否通过取决于微粒的大小；细胞膜属于选择透过性膜，选择透过性膜是具有活性的生物膜，不同物质的通过性不仅取决于分子大小，还与细胞的需求有关。因此细胞膜和半透膜类似，又有所不同\n2．[必修1P63图4－1拓展]如图甲、乙、丙分别是细胞在不同浓度溶液中水分子的跨膜运输示意图(箭头大小代表水分子数的多少)。\n(1)若将人的成熟红细胞放入清水中，会出现图________所示现象，原因是_____________________________________________________________________________________________________________。(2)若将洋葱表皮细胞放在质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液中，会出现图____所示现象，达到平衡时，水分子进出细胞的状况是图____所示。(3)若某叶肉细胞正处于图甲所示状态，一段时间内细胞体积增大，最终____(会/不会)涨破，原因是______________________________。甲成熟红细胞发生渗透作用，从细胞外进入细胞内的水分子多于从细胞内到细胞外的水分子，因此细胞吸水丙乙不会植物细胞的细胞壁有支持和保护作用\n3．[必修1P66图4－4、P70图4－6拓展](1)完成图中填空。主动运输协助扩散\n(2)分析物质进出细胞的有关图像。\n①图甲、乙所示物质进出细胞的方式分别是____________________，判断的依据是________________________________________________________________________________________________________。②图乙所示的运输方式可以逆浓度梯度进行吗？③只要是消耗能量的运输方式就是主动运输吗？主动运输、协助扩散图甲中a点以后物质是逆浓度梯度运输，为主动运输；图乙中物质顺浓度梯度运输，需要载体蛋白协助，但不消耗能量，为协助扩散不能，逆浓度梯度运输一定消耗能量。不一定，消耗能量的运输方式除了主动运输外，还有胞吞和胞吐。\n高效课堂\n考点一 渗透作用的原理和应用任务1成熟植物细胞和外界溶液形成的渗透系统与渗透作用模型的比较项目渗透作用模型植物细胞与外界溶液形成的渗透系统图解\n基本条件半透膜、浓度差原生质层——选择透过性膜；浓度差——细胞液与外界溶液之间的浓度差原理水分子通过半透膜的扩散作用水分子通过原生质层在细胞液与外界溶液之间发生扩散水扩散总趋势低浓度溶液→高浓度溶液\n有关渗透作用的两个易错点(1)水的运输特点：无论细胞吸水还是失水，水分子通过原生质层的扩散都是双向进行的。(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到达平衡状态，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。\n任务2渗透作用的应用(1)比较不同溶液浓度大小：漏斗内烧杯内溶液浓度MN现象及结论①若漏斗内液面上升，则________②若漏斗内液面不变，则M＝N③若漏斗内液面下降，则________M>NM<N\n(2)验证渗透作用发生的条件：\n(3)探究物质能否通过半透膜(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____通过半透膜，而淀粉____不变蓝变蓝淀粉____通过半透膜，而碘____变蓝变蓝淀粉和碘都____通过半透膜不变蓝不变蓝淀粉和碘都____通过半透膜能不能能不能能不能\n细胞吸水、失水的判断方法(1)通过比较细胞外溶液和细胞液的浓度大小来判断。当细胞外溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞失水；当细胞外溶液浓度小于细胞液浓度时，细胞吸水。当细胞外溶液与细胞液的浓度相等时，细胞失水量和吸水量相等，处于动态平衡。(2)根据重量或长度变化(如萝卜条)来判定。若重量增加或长度变长，则吸水；反之则失水。\n任务3研析深化教材，析因推理归纳，提升学科素养科学思维(1)哺乳动物成熟红细胞的细胞膜相当于半透膜吗？(P63思考·讨论)答案：红细胞的细胞膜相当于一层半透膜。\n科学探究(2)如图甲、乙、丙分别是细胞在不同浓度溶液中水分子的跨膜运输示意图(箭头大小代表水分子数的多少)。请回答下列问题：\n①若将人的成熟红细胞放入清水中，会出现如图所示哪种现象？分析原因。②若将洋葱表皮细胞放在质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液中，会出现如图所示的哪种现象？达到平衡时，水分子进出细胞的状况是图中哪一种？③若某叶肉细胞正处于图甲所示状态，一段时间内细胞体积增大，最终会不会涨破？为什么？答案：①会出现如图甲所示现象。将人的成熟红细胞放入清水中，由于发生渗透作用，从细胞外进入细胞内的水分子多于从细胞内到细胞外的水分子，因此细胞吸水。②将洋葱表皮细胞放在质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液中，细胞外界溶液浓度较大，细胞失水，如图丙所示；达到平衡状态时，水分子进出细胞的速率相等，如图乙所示。③细胞不会涨破，因为植物细胞的细胞壁有支持和保护作用，所以细胞不会涨破。\n考向分类·对点落实考向一细胞的吸水与失水1.[经典高考]将人的红细胞放入4℃蒸馏水中，一段时间后红细胞破裂，主要原因是()A．红细胞膜具有水溶性B．红细胞的液泡体积增大C．蒸馏水大量进入红细胞D．低温时红细胞膜流动性增大答案：C解析：将人的红细胞放入4℃蒸馏水中，红细胞会因大量蒸馏水进入而破裂；红细胞膜是脂溶性的；人的红细胞没有液泡；因低温时分子运动减慢而导致细胞膜的流动性降低。\n2．[经典高考]取生理状态相同的某种植物新鲜叶片若干，去除主脉后剪成大小相同的小块，随机分成三等份，之后分别放入三种浓度的蔗糖溶液(甲、乙、丙)中，一定时间后测得甲的浓度变小，乙的浓度不变，丙的浓度变大。假设蔗糖分子不进出细胞，则关于这一实验结果。下列说法正确的是()A．实验前，丙的浓度＞乙的浓度＞甲的浓度B．乙的浓度不变是因为细胞内蔗糖浓度与乙的浓度相等C．实验中，细胞与蔗糖溶液间的水分移动属于协助扩散D．甲、丙的浓度变化是由水分子在细胞与蔗糖溶液间移动引起的答案：D\n解析：由题意可知，甲的浓度>细胞液浓度；乙的浓度不变，说明植物细胞既不失水也不吸水，乙的浓度＝细胞液浓度；丙的浓度变大，说明植物细胞吸水，丙的浓度<细胞液浓度。由此可知：甲的浓度>乙的浓度>丙的浓度，A错误；乙的浓度不变是因为细胞内细胞液的浓度与乙的浓度相等，而非指细胞内蔗糖浓度，B错误；水分进出细胞属于自由扩散，C错误；由题意可知，蔗糖分子不进出细胞，甲、乙、丙三种溶液的浓度变化均是由水分子在细胞与蔗糖溶液间移动引起的，D正确。\n考向二渗透作用的原理及相关实验探究3.[2022·临沂一模]将生鸡蛋的大头保持壳膜完好去掉蛋壳，小头开个小孔让蛋清和蛋黄流出。将蛋壳内灌入15%的蔗糖溶液，然后放在烧杯的清水中并用铅笔标上吃水线。下列分析错误的是()A．卵壳膜相当于渗透装置中的半透膜B．半小时后吃水线低于烧杯的水面是由于清水渗入蛋壳所致C．若将清水换为15%的NaCl溶液，则蛋壳先上浮后下沉D．若将正常的线粒体放入清水中，则线粒体内膜先涨破答案：D\n解析：本实验中相当于渗透装置中的半透膜的是壳膜，A正确；蛋壳内为15%的蔗糖溶液，单位时间内进入蛋壳膜的水分子多于从蛋壳膜出去的水分子，导致蛋壳下沉，半小时后吃水线低于烧杯的水面是由于清水渗入蛋壳所致，B正确；若将清水换为15%的NaCl溶液，则NaCl溶液的摩尔浓度大于蔗糖，单位时间内进入蛋壳膜的水分子少于从蛋壳膜出去的水分子，导致蛋壳上浮，随着Cl－和Na＋进入卵壳膜，导致卵壳膜内溶液的摩尔浓度大于卵壳膜外溶液的摩尔浓度，单位时间内进入蛋壳膜的水分子多于从蛋壳膜出去的水分子，导致蛋壳下沉，C正确；线粒体内膜内折，形成嵴，内膜面积远大于外膜，若将正常的线粒体放入清水中，则线粒体外膜先涨破，D错误。\n考向三细胞吸水与失水的实验结果分析4.将a、b、c三组红细胞分别置于不同浓度的氯化钠溶液中进行实验，浸泡一段时间后其细胞形态如模式图所示。下列叙述错误的是()A．图中所示细胞内液的渗透压，a组比b组高B．浸泡过程中a组细胞失水量小于c组细胞失水量C．若向a组烧杯中加入少量葡萄糖，则其细胞可能先皱缩后恢复原状D．上述实验中引起细胞形态的改变而消耗ATP的量：c>b>a答案：D\n解析：根据图中信息，a组细胞基本可以维持原状，b组细胞吸水膨胀，c组细胞皱缩，细胞失水较多；与a组相比，b组细胞吸水，细胞内液渗透压较低；向a组烧杯中加入少量葡萄糖后，刚开始外界溶液渗透压大于细胞内液渗透压，细胞失水皱缩，后来葡萄糖通过协助扩散方式进入细胞内，造成细胞内液渗透压大于外界溶液，细胞吸水恢复原状；细胞形态的改变是细胞通过自由扩散方式失水或吸水造成的，不消耗ATP。\n5．将若干生理状况基本相同，长度为3cm的鲜萝卜条分为四组，分别置于三种浓度相同的溶液(实验组)和清水(对照组)中，测量每组萝卜条的平均长度，结果如图。据图分析，下列叙述错误的是()A．对照组中萝卜条长度增加较少的原因是细胞壁的伸缩性较小B．实验说明萝卜细胞膜上运载甘油的载体比葡萄糖载体数量多C．蔗糖溶液中的萝卜条不能恢复原长度是因为细胞不吸收蔗糖D.实验结束后，实验组中的萝卜条的细胞液浓度都比实验前大答案：B\n解析：植物细胞壁的伸缩性较小，导致对照组中萝卜条吸水后增加的长度较小；甘油进入植物细胞的方式为自由扩散，不需要载体；由于蔗糖是二糖，不能进入植物细胞，因此当细胞失水达到平衡后，萝卜条的长度不变；甘油通过自由扩散进入细胞，葡萄糖通过主动运输方式进入细胞，而实验前后细胞大小几乎不变，故这两组细胞液浓度比实验前增大，而蔗糖溶液中植物细胞通过渗透作用失水从而导致细胞液浓度增大。\n6．(不定项选择)五个大小相同的马铃薯幼根与物种A的幼根分别放入甲～戊五种不同浓度的蔗糖溶液中，数小时后，取出称重，其重量变化如图所示。\n以下关于该实验结果的说法正确的是()A．与马铃薯幼根细胞液等渗的溶液是甲溶液B．马铃薯比物种A更耐旱C．物种A幼根的细胞在甲浓度溶液中一定会发生明显的质壁分离D．在这五种蔗糖溶液中，浓度最大的是乙溶液答案：ABD解析：在甲溶液中，马铃薯幼根细胞的重量不变，说明马铃薯吸水和失水处于动态平衡，甲溶液是马铃薯幼根细胞液的等渗溶液，A正确；由图可知，马铃薯吸水能力要比物种A强，所以马铃薯更耐干旱，B正确；幼根细胞的发育程度不同，因此其不一定会发生明显的质壁分离，C错误；在这五种蔗糖溶液中，乙溶液中的马铃薯幼根细胞的重量减少最大，说明乙溶液的浓度最大，D正确。\n7．(不定项选择)在保证细胞存活的条件下，蔗糖溶液浓度与萝卜质量变化的关系如图所示。若将处于b浓度溶液中的萝卜条移入a浓度的溶液中，不会出现的现象是()A．萝卜条的质量将会增加B．萝卜细胞渗透压会增大C．当达到渗透平衡时水分子不会进出细胞D．处于b浓度溶液中的萝卜条移入a浓度的溶液后，蔗糖溶液的吸水能力增强答案：BC\n解析：将处于b浓度溶液中的萝卜条移入a浓度的溶液中，细胞会从a浓度的溶液中吸水，所以萝卜条的质量将会增加；由于萝卜细胞吸收了水分，导致细胞液浓度降低，所以渗透压会降低；当达到渗透平衡时，水分子仍在进出细胞，只是进出达到了动态平衡；处于b浓度溶液中的萝卜条移入a浓度的溶液后，由于溶液中的水分进入了萝卜细胞，所以蔗糖溶液的浓度升高，吸水能力增强。\n考点二 物质出入细胞的方式及影响因素任务驱动·探究突破任务1借助结构模式图，比较、区分出入细胞的不同方式\n(1)填写以下有关物质运输方式及结构的名称：图1：______。图2：________。图3：_______。图4：_______；a：_______。图5：____________。(2)写出图1～图4中影响物质跨膜运输的因素：①图中仅受“浓度差”制约的为________。②加入蛋白酶抑制剂处理会受影响的是______________。③加入呼吸酶抑制剂处理会受影响的是________。扩散自由扩散协助扩散主动运输载体蛋白胞吞、胞吐图1、图2图3、图4、图5图4、图5\n任务2根据影响跨膜运输因素的曲线确定运输方式(1)浓度差对物质跨膜运输的影响浓度差主要影响自由扩散和协助扩散。自由扩散中，浓度差越______，运输速率越______；协助扩散中，浓度差达到一定程度后运输速率不再继续增加，原因是受________的限制。大大载体数量\n(2)载体数量对跨膜运输的影响载体蛋白主要影响________和________。其他条件适宜的情况下，载体蛋白数量越多，运输速率越大。自由扩散不受载体蛋白数量的影响。协助扩散主动运输\n(3)氧气含量对跨膜运输的影响通过影响细胞的呼吸进而影响主动运输的速率。①P点时，________为离子的吸收提供能量。②PQ段：随着氧气含量的增加，有氧呼吸产生的能量越______，主动运输的速率也越大。③Q点以后：当氧气含量达到一定程度后，受载体蛋白数量以及其他限制因素的影响，运输速率不再增加。无氧呼吸多\n(4)温度\n[归纳拓展]“三看法”快速判定物质进出细胞的方式\n注：①有些小分子物质也可通过胞吞、胞吐方式运输，如某些神经递质。②水分子通过水通道蛋白进出细胞为协助扩散。\n任务3探究物质跨膜运输的方式(1)探究是主动运输还是被动运输主动运输被动运输\n(2)探究是自由扩散还是协助扩散协助扩散自由扩散\n物质出入细胞曲线题的解题关键(1)分析此类曲线题时，要注意区分横坐标表示的意义，曲线横坐标不同，表示的物质运输方式不完全相同。(2)解答此类问题时，要明确自由扩散、协助扩散和主动运输三种跨膜运输方式的区别和联系，主要从是否需要能量和载体蛋白两个方面考虑。\n任务4研析深化教材，析因推理归纳，提升学科素养科学思维(1)[归纳与概括]①同一种物质进入不同细胞的方式相同吗？举例说明。②同一种物质出入同一细胞的方式相同吗？举例说明。答案：①不一定相同，人的红细胞吸收葡萄糖的方式是协助扩散，肾小管细胞重吸收葡萄糖的方式是主动运输。②不一定相同，神经元吸收钾离子的方式是主动运输，而静息时钾离子外流的方式是协助扩散。\n(2)[归纳与概括]免疫细胞行使免疫功能时，会涉及胞吞和胞吐两种物质运输方式，这两种方式的共同点有哪些？答案：能运输生物大分子等；运输过程中形成囊泡；需要消耗能量，不需要载体蛋白。\n科学探究(3)有人认为小肠上皮细胞吸收葡萄糖的方式是协助扩散或ATP驱动的主动运输。为了证实这一假设，进行了以下实验探究：取甲、乙两组生长状况相同的小肠上皮细胞，分别置于适宜浓度的葡萄糖培养液中，甲组进行正常呼吸，乙组用细胞___________处理。若小肠上皮细胞是以ATP驱动的主动运输方式吸收葡萄糖的，则一段时间后两组溶液中葡萄糖浓度降低的是______组。呼吸抑制剂甲\n考向分类·对点落实考向一物质出入细胞方式的判定1.[2022·临沂模拟]研究人员开发了一种肽基离子载体，其能降低细胞内钾离子浓度，同时增加胞内钙离子浓度，胞内钙离子浓度的增加又促使细胞内自由基大量产生。下列叙述正确的是()A．肽基离子载体等物质运输载体都位于膜上B．钾离子与钙离子竞争性结合肽基离子载体C．胞内钙离子的浓度过高时会导致肌肉抽搐D．肽基离子载体的开发可能加剧细胞的衰老答案：D\n解析：运输物质的载体未必都位于细胞膜上，如tRNA在细胞质中，A错误；根据题干可知，肽基离子载体运出钾离子的同时伴随钙离子的输入，因此两种物质不存在竞争，B错误；血钙浓度过低时会导致肌肉抽搐，C错误；肽基离子载体促进自由基的产生，而自由基大量产生会加剧细胞衰老，D正确。\n考向二以图、表、线为载体的物质进出细胞方式的判断2．[2020·江苏卷]如图①～⑤表示物质进、出小肠上皮细胞的几种方式，下列叙述正确的是()A．葡萄糖进、出小肠上皮细胞方式不同B．Na＋主要以方式③运出小肠上皮细胞C．多肽以方式⑤进入细胞，以方式②离开细胞D．口服维生素D通过方式⑤被吸收答案：A\n解析：由图示可知，葡萄糖进入小肠上皮细胞时逆浓度梯度运输，该运输方式属于主动运输，葡萄糖运出小肠上皮细胞时顺浓度梯度运输且需要载体，该运输方式为协助扩散，A正确；据图可知，Na＋主要以方式②(主动运输)运出小肠上皮细胞，B错误；多肽以方式⑤(胞吞)进入细胞，以胞吐方式离开细胞，C错误；维生素D为固醇类物质，口服维生素D通过方式④(自由扩散)被吸收，D错误。\n3．[经典高考]比较生物膜和人工膜(双层磷脂)对多种物质的通透性，结果如右图。据此不能得出的推论是()A．生物膜上存在着协助H2O通过的物质B．生物膜对K＋、Na＋、Cl－的通透具有选择性C．离子以易化(协助)扩散方式通过人工膜D．分子的大小影响其通过人工膜的扩散速率答案：C\n解析：生物膜对H2O的通透性大于人工膜，说明生物膜上存在协助H2O通过的物质，A正确；生物膜对K＋、Na＋、Cl－的通透性不同，说明生物膜对它们的跨膜运输具有选择性，B正确；人工膜由双层磷脂组成，不含易化(协助)扩散所需的载体蛋白，离子不能以易化(协助)扩散方式通过人工膜，C错误；分子通过人工膜的扩散速率在一定程度上受分子大小的影响，D正确。\n4．[经典高考]某哺乳动物神经细胞内外的K＋和Na＋浓度见下表。下列属于主动运输的是()A.K＋经钾离子通道排出细胞B．K＋与有关载体蛋白结合排出细胞C．Na＋经钠离子通道进入细胞D．Na＋与有关载体蛋白结合排出细胞细胞内浓度(mmol·L－1)细胞外浓度(mmol·L－1)K＋140.03.0Na＋18.0145.0答案：D\n解析：根据表格可知，神经细胞外Na＋浓度较高，细胞内K＋浓度较高，K＋和Na＋经过离子通道排出和进入细胞属于被动运输，A、C错误；K＋与有关载体蛋白结合后排出细胞，其运输方向由高浓度向低浓度，运输方式为协助扩散，B错误；Na＋与有关载体蛋白结合后排出细胞，是从低浓度到高浓度，运输方式为主动运输，D正确。\n5．(不定项选择)肝细胞和细菌都能以协助扩散的方式吸收葡萄糖，其中细菌协助葡萄糖运输的载体蛋白为GLUT1，肝细胞协助葡萄糖运输的载体蛋白为GLUT2，其运输的速率和葡萄糖浓度的关系如图所示。\n下列推测正确的是()A．GLUT1对葡萄糖的亲和力比GLUT2对葡萄糖的亲和力大B．葡萄糖能以相同的方式进入红细胞和肝细胞C．两种载体蛋白都需要内质网、高尔基体的加工D．载体蛋白的存在能显著提高细胞摄取葡萄糖的速率答案：ABD解析：GLUT1对葡萄糖的转运速率比GLUT2对葡萄糖的转运速率快，因此，GLUT1对葡萄糖的亲和力比GLUT2对葡萄糖的亲和力大；葡萄糖进入红细胞、肝细胞的方式均为协助扩散；细菌细胞中没有内质网和高尔基体；比较三条曲线，脂双层运输葡萄糖的速率较其他两个都慢，说明载体蛋白的存在能显著提高细胞摄取葡萄糖的速率。\n6．(不定项选择)蚕豆细胞能利用质子泵所产生的H＋浓度梯度推动蔗糖的吸收，这种特殊的主动运输方式利用H＋势能，其方式如图。以下相关说法错误的是()A．质子泵以ATP为能源主动吸收H＋B．H＋－蔗糖共转运的蛋白质在转运物质的过程中形变需要消耗ATPC．若提高外界溶液的pH，会使细胞对蔗糖的吸收量减少D．若提高外界溶液的蔗糖浓度，会使细胞对蔗糖的吸收量减少答案：ABD\n解析：质子泵以ATP为能源主动将H＋运出细胞，A错误；据图分析，H＋－蔗糖共转运的蛋白质在转运过程中形变没有消耗能量，B错误；若提高外界溶液的pH，则H＋的含量降低，H＋势能降低，对蔗糖的吸收量减少，C正确；若提高外界溶液的蔗糖浓度，会使细胞对蔗糖的吸收量增加，D错误。\n等级考必考教材实验❹——探究植物细胞的吸水和失水任务1质壁分离的原因分析(1)本实验存在两组对照实验\n(2)质壁分离后在细胞壁和细胞膜之间充满的是浓度降低的外界溶液，这是由于细胞壁是全透性的且有水分子通过原生质层渗出来。\n任务2完善质壁分离及其复原实验的拓展应用(1)判断成熟植物细胞是否有生物活性活死\n(2)测定细胞液浓度范围刚发生质壁分离\n(3)比较不同植物成熟细胞的细胞液浓度越小越大\n(4)鉴别不同种类的溶液(如KNO3和蔗糖溶液)不能蔗糖能KNO3\n(5)比较未知浓度溶液的浓度大小短大小\n(6)判断原生质层和细胞壁伸缩性大小小于大于\n任务3研析深化教材，析因推理归纳，提升学科素养(1)实验时一定要选择紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞吗？(2)为什么要选用紫色洋葱鳞片叶的外表皮？根尖分生区的细胞能否作为该实验的材料？提示：不一定。但紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液中含有色素，使液泡呈现紫色，更有利于观察。提示：紫色洋葱鳞片叶外表皮具有紫色的大液泡，便于观察；根尖分生区的细胞无大液泡，不发生质壁分离，不能作为该实验的材料。\n(3)选择试剂时，为什么选用0.3g/mL的蔗糖溶液而不用0.5g/mL的蔗糖溶液？(4)适宜浓度的KNO3溶液或尿素、甘油、乙二醇等能否作为该实验的试剂？为什么？盐酸、酒精、醋酸等行吗？为什么？提示：使用浓度过高的蔗糖溶液(0.5g/mL)，质壁分离现象明显，但不能复原，因为溶液浓度过高导致细胞过度失水而死亡。提示：K＋和可被细胞吸收，从而使细胞液浓度增大，所以细胞先发生质壁分离，后又自动复原，不适于作为该实验的试剂(尿素、甘油、乙二醇等现象同上)。盐酸、酒精、醋酸能杀死细胞，不能作为质壁分离实验的试剂。\n(5)该实验无独立的对照组，为什么还叫对照实验？提示：该实验中，实验组和对照组在同一装片中先后进行，属于自身对照。\n考向分类·对点落实考向一质壁分离实验的选材、原理与操作的综合考查1.[2018·浙江卷，17]在观察某植物细胞的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如下，其中①、②指细胞结构。\n下列叙述正确的是()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的要大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：甲状态时，水分子仍然通过跨膜运输进出细胞，A错误；甲→乙的变化表明，细胞正在发生质壁分离，其内在的原因是：结构①所示的细胞壁的伸缩性比②所示的原生质层的伸缩性要小，B错误；乙→丙表示细胞在发生质壁分离复原，其变化的原因是外界溶液浓度小于细胞液浓度，细胞吸水所致，C正确；细胞发生渗透作用至丙状态，因细胞壁的支持和保护作用，一段时间后，该细胞不会破裂，D错误。\n2．[2017·海南卷，9]为研究植物细胞质壁分离现象，某同学将某植物的叶表皮放入一定浓度的甲物质溶液中，一段时间后观察到叶表皮细胞发生了质壁分离现象。下列说法错误的是()A．该植物的叶表皮细胞是具有液泡的活细胞B．细胞内甲物质的浓度高于细胞外甲物质的浓度C.细胞液中的H2O可以经扩散进入甲物质溶液中D．甲物质和H2O能自由通过该叶表皮细胞的细胞壁答案：B解析：具有大液泡的活细胞才能发生质壁分离，A正确；质壁分离过程中，细胞在失水，此时，细胞外甲物质的浓度高于细胞内甲物质的浓度，B错误；水分子跨膜运输的方式是自由扩散，C正确；细胞壁是全透的，甲物质和H2O能自由通过，D正确。\n3．(不定项选择)在紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的失水和吸水实验中，显微镜下可依次观察到甲、乙、丙三种细胞状态。下列叙述错误的是()A.由观察甲到观察乙须将5倍目镜更换为10倍目镜B．甲、乙、丙可在同一个细胞内依次发生C．与甲相比，乙所示细胞的细胞液浓度较低D．由乙转变为丙的过程中，没有水分子从胞内扩散到胞外答案：ACD\n解析：该图表示紫色洋葱鳞片叶表皮细胞发生质壁分离复原的过程。观察质壁分离时只需用低倍镜，不必换用高倍镜观察，A错误；在实验中细胞一直保持活性，可以观察到甲、乙、丙的连续状态，B正确；由甲到乙，细胞失水，细胞液浓度升高，C错误；由乙转为丙，水是双向扩散的，只不过进入细胞的水多于扩散到细胞外的水，D错误。\n4．[经典高考]在“观察植物细胞的质壁分离和复原”实验中，对紫色洋葱鳞片叶外表皮临时装片进行了三次观察(如下图所示)。\n下列有关叙述，正确的是()A.第一次观察时容易看到紫色大液泡和较大的无色细胞质基质区域B．第二次观察时可以发现细胞质壁分离首先发生在细胞的角隅处C．吸水纸的主要作用是吸除滴管滴加的多余液体，以免污染镜头D．为了节约实验时间，通常可以省略第一次显微观察步骤答案：B解析：第一次观察时由于未滴入蔗糖溶液，细胞还没有发生质壁分离，只能看到紫色大液泡，A错误；第二次观察时滴入少量的蔗糖溶液，细胞开始发生质壁分离，可以发现细胞质壁分离首先发生在细胞的角隅处，B正确；吸水纸的主要作用是引流，即吸引蔗糖溶液从盖玻片的一侧流到另一侧，使全部洋葱鳞片叶浸润在蔗糖溶液中，C错误；第一次显微镜观察是为了获得实验前的现象，以便于和实验中的现象变化作对照，因此不可省略，D错误。\n考向二质壁分离与复原的应用5.[经典高考]为探究茉莉酸(植物生长调节剂)对离体培养的成熟胡杨细胞质壁分离的影响，将细胞分别移至不同的培养液中继续培养3天，结果如表。注：“＋”表示有添加，添加后NaCl浓度为100mmol·L－1，茉莉酸浓度为10－3mg·L－1，“－”表示无添加。组别培养液中另添加的成分结果NaCl茉莉酸①＋－部分细胞质壁分离②＋＋细胞正常，无质壁分离③－－细胞正常，无质壁分离\n下列叙述错误的是()A．胡杨细胞通过渗透作用吸水和失水B．质壁分离的胡杨细胞液泡体积变小C．NaCl为自变量，茉莉酸为因变量D．茉莉酸对NaCl引起的胡杨细胞质壁分离有抑制作用答案：C解析：NaCl和茉莉酸为自变量，有无质壁分离现象为因变量。\n6．[2022·甘肃天水一中高三考试]盐碱地中生活的某种植物，其细胞的液泡膜上有一种载体蛋白，能将细胞质基质中的Na＋逆浓度梯度运入液泡，减轻Na＋对细胞质中酶的伤害，下列叙述错误的是()A．Na＋进入液泡的过程属于主动运输B．Na＋进入液泡的过程体现了液泡膜的选择透过性C．该载体蛋白作用的结果不利于增强细胞吸水能力D．该载体蛋白作用的结果有助于提高植物的耐盐性答案：C解析：细胞的液泡膜上的载体蛋白能逆浓度运输Na＋，说明Na＋运输方式是主动运输，A正确；主动运输的方式就体现了液泡膜的选择透过性，B正确；当Na＋运入细胞液后，提高了细胞液的浓度，可以增强细胞的吸水能力，使植物更好地在盐碱地生活，C错误；由于该载体蛋白的作用，液泡内Na＋浓度增大，有利于吸水，从而提高了植物的耐盐性，D正确。\n考向三质壁分离及复原实验的综合能力考查7.某研究小组用5种植物材料进行质壁分离实验。在相同的放大倍数下，记录视野中的细胞数目，然后滴加蔗糖溶液，记录从滴加蔗糖溶液到发生“初始质壁分离”的平均时间，绘制成下图。下列说法正确的是()A．据图分析可知，5种植物材料中山茶细胞最小B．该实验在观察质壁分离现象时，没有设计对照实验C．若在发生质壁分离后滴加清水，则5种材料复原时间都不同D．5种材料中，红花檵木发生质壁分离的速度最快答案：D\n解析：在相同的放大倍数下，视野中山茶的细胞数目最少，说明其细胞最大，红花檵木观察到的细胞数目最多，则细胞最小，A错误；蔗糖溶液滴加之前和之后形成前后自身对照，B错误；若在发生质壁分离后滴加清水，则5种材料复原时间不能确定，C错误；5种材料中，红花檵木从滴加蔗糖溶液到发生“初始质壁分离”的平均时间最短，发生质壁分离的速度最快，D正确。\n8．(不定项选择)一定浓度的酒精对细胞有毒害作用。某生物兴趣小组分别用不同浓度的酒精对生长状况相同的紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞进行1个单位时间、2个单位时间、3个单位时间的处理，并计算出发生质壁分离细胞的百分率。结果如下图所示。\n下列相关叙述正确的是()A.本实验的实验原理是一定浓度的酒精对细胞有毒害作用，根据是否发生质壁分离判断细胞的死活B．浸泡3个单位时间导致紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞全部死亡的最低酒精浓度为15%C．发生质壁分离的外因是细胞壁的伸缩性小于细胞膜的伸缩性D．本实验表明紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞对不同浓度酒精的耐受能力不同答案：ABD\n解析：一定浓度的酒精对植物细胞有毒害作用，可以通过观察细胞是否发生质壁分离来判断植物细胞的死活；酒精浓度为15%时，浸泡3个单位时间的紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞无质壁分离发生，说明此时细胞已全部死亡；质壁分离发生的内因是紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞壁的伸缩性小于原生质层的伸缩性，外因是细胞液与外界溶液间具有浓度差；相同处理时间，随着酒精浓度的增大，发生质壁分离的细胞逐渐减少，表明紫色洋葱鳞片叶表皮细胞对不同浓度酒精的耐受能力不同。\n课堂总结\n[网络建构提升]选择透过性胞吞、胞吐自由扩散协助扩散主动运输浓度差细胞壁和原生质层的伸缩性不同原生质层浓度差\n[长句应答必备]1．渗透作用的发生所需的条件是具有半透膜和膜两侧的浓度差。2．自由扩散与协助扩散的共同点是物质顺浓度梯度扩散。3．胞吞和胞吐的共同点是主要运输生物大分子、需能量、依赖于膜的流动性。\n历届真题\n[等级选考研考向]1．[2021·浙江1月]右图为植物细胞质膜中H＋－ATP酶将细胞质中的H＋转运到膜外的示意图。下列叙述正确的是()A．H＋转运过程中H＋－ATP酶不发生形变B．该转运可使膜两侧H＋维持一定的浓度差C．抑制细胞呼吸不影响H＋的转运速率D．线粒体内膜上的电子传递链也会发生图示过程答案：B\n解析：主动转运过程中H＋－ATP酶作为载体蛋白，会发生形变，协助物质运输，A错误；该转运方式为主动转运，主动转运的结果是使膜两侧H＋维持一定的浓度差，B正确；H＋的转运方式主动转运，需要载体蛋白的协助，同时需要能量，抑制细胞呼吸会影响细胞的能量供应，进而影响H＋的转运速率，C错误；图示过程是消耗ATP的过程，而线粒体内膜的电子传递链最终会生成ATP，不会发生图示过程，D错误。\n2．[2021·湖南卷]质壁分离和质壁分离复原是某些生物细胞响应外界水分变化而发生的渗透调节过程。下列叙述错误的是()A．施肥过多引起的“烧苗”现象与质壁分离有关B．质壁分离过程中，细胞膜可局部或全部脱离细胞壁C.质壁分离复原过程中，细胞的吸水能力逐渐降低D.1mol/LNaCl溶液和1mol/L蔗糖溶液的渗透压大小相等答案：D\n解析：施肥过多使外界溶液浓度过高，大于细胞液的浓度，细胞发生质壁分离导致植物过度失水而死亡，引起“烧苗”现象，A正确；发生质壁分离的内因是细胞壁的伸缩性小于原生质层的伸缩性，而原生质层包括细胞膜、液泡膜以及之间的细胞质，质壁分离过程中，细胞膜可局部或全部与细胞壁分开，B正确；植物细胞在发生质壁分离复原的过程中，因不断吸水导致细胞液的浓度逐渐降低，与外界溶液浓度差减小，细胞的吸水能力逐渐降低，C正确；溶液渗透压的大小取决于单位体积溶液中溶质微粒的数目，1mol/L的NaCl溶液溶质微粒数多于1mol/L的葡萄糖溶液的溶质微粒数，故其渗透压高于葡萄糖溶液，D错误。\n3．[2021·广东卷]保卫细胞吸水膨胀使植物气孔张开。适宜条件下，制作紫鸭跖草叶片下表皮临时装片，观察蔗糖溶液对气孔开闭的影响，图为操作及观察结果示意图。\n下列叙述错误的是()A.比较保卫细胞细胞液浓度，③处理后>①处理后B.质壁分离现象最可能出现在滴加②后的观察视野中C．滴加③后有较多水分子进入保卫细胞D．推测3种蔗糖溶液浓度高低为②>①>③答案：A解析：通过分析可知，①细胞处吸水量少于③处细胞，说明保卫细胞细胞液浓度①处理后>③处理后，A错误；②处细胞失水，故质壁分离现象最可能出现在滴加②后的观察视野中，B正确；滴加③后细胞大量吸水，故滴加③后有较多水分子进入保卫细胞，C正确；通过分析可知，推测3种蔗糖溶液浓度高低为②>①>③，D正确。\n4．[2021·河北卷]人体成熟红细胞能够运输O2和CO2，其部分结构和功能如图，①～⑤表示相关过程。下列叙述错误的是()A．血液流经肌肉组织时，气体A和B分别是CO2和O2B．①和②是自由扩散，④和⑤是协助扩散C．成熟红细胞通过无氧呼吸分解葡萄糖产生ATP，为③提供能量D．成熟红细胞表面的糖蛋白处于不断流动和更新中答案：D\n解析：根据题意可知，红细胞能运输O2和CO2，肌肉细胞进行有氧呼吸时，消耗O2，产生CO2，可以判断气体A和B分别是CO2和O2，A正确；①和②表示气体进出红细胞，一般气体等小分子进出细胞的方式为自由扩散，④是载体蛋白运输葡萄糖进入红细胞，顺浓度梯度，不需要消耗能量，为协助扩散，⑤是H2O通过水通道蛋白进入红细胞，属于协助扩散，B正确；③为红细胞通过消耗能量主动吸收K＋排出Na＋，成熟红细胞没有线粒体，不能进行有氧呼吸，只能通过无氧呼吸分解葡萄糖产生ATP，为③提供能量，C正确；成熟红细胞没有核糖体，不能再合成新的蛋白质，细胞膜上的糖蛋白不能更新，糖蛋白存在于细胞膜的外表面，由于细胞膜具有流动性，其表面的糖蛋白处于不断流动中，D错误。\n[国考真题研规律]5．[2020·全国卷Ⅱ]取某植物的成熟叶片，用打孔器获取叶圆片，等分成两份，分别放入浓度(单位为g/mL)相同的甲糖溶液和乙糖溶液中，得到甲、乙两个实验组(甲糖的相对分子质量约为乙糖的2倍)。水分交换达到平衡时，检测甲、乙两组的溶液浓度，发现甲组中甲糖溶液浓度升高。在此期间叶细胞和溶液之间没有溶质交换。据此判断下列说法错误的是()A．甲组叶细胞吸收了甲糖溶液中的水使甲糖溶液浓度升高B．若测得乙糖溶液浓度不变，则乙组叶细胞的净吸水量为零C．若测得乙糖溶液浓度降低，则乙组叶肉细胞可能发生了质壁分离D．若测得乙糖溶液浓度升高，则叶细胞的净吸水量乙组大于甲组答案：D\n解析：由题意可知，在实验期间叶细胞和溶液之间没有溶质交换，两者之间只发生了水分的交换，因甲组中甲糖溶液浓度升高，说明甲组叶细胞从甲糖溶液中吸收了水分，净吸水量大于零，A正确；若测得乙糖溶液浓度不变，即乙组叶细胞细胞液浓度与乙糖溶液浓度相等，乙组叶细胞的净吸水量为零，B正确；若测得乙糖溶液浓度降低，说明乙组叶肉细胞失去了水分，则净吸水量小于零，叶肉细胞可能发生了质壁分离，C正确；题中甲、乙两组糖溶液浓度(g/mL)相等，但甲糖的相对分子质量大于乙糖，因此甲糖溶液的物质的量浓度小于乙糖溶液(即甲糖溶液中的水分子数多于乙糖溶液)，则甲组叶细胞与甲糖溶液间的物质的量浓度差大于乙组叶细胞与乙糖溶液的物质的量浓度差，因此叶细胞的净吸水量甲组大于乙组，D错误。\n6．[2018·全国卷Ⅰ，3]下列有关植物根系吸收利用营养元素的叙述，错误的是()A．在酸性土壤中，小麦可吸收利用土壤中的N2和B．农田适时松土有利于农作物根细胞对矿质元素的吸收C．土壤微生物降解植物秸秆产生的无机盐离子可被根系吸收D．给玉米施肥过多时，会因根系水分外流引起“烧苗”现象答案：A\n解析：植物根细胞从土壤中能吸收无机盐，但无机盐需以离子形成存在，所以N2不能直接吸收利用，A错误；根细胞吸收矿质元素的方式是主动运输，主动运输需要消耗能量，农田适时松土能促进根系的有氧呼吸，为根细胞吸收矿质元素提供更多的能量，因此农田适时松土有利于农作物根细胞对矿质元素的吸收，B正确；土壤中微生物可以分解植物秸秆中的有机物，产生无机盐离子，从而可以被根系吸收，C正确；给玉米施肥过多时，会使土壤溶液浓度过高，大于根系细胞溶液的浓度，植物细胞失水，导致植物因失水而萎蔫，引起“烧苗”现象，D正确。\n7．[2018·全国Ⅱ卷，2]下列有关物质跨膜运输的叙述，正确的是()A．巨噬细胞摄入病原体的过程属于协助扩散B．固醇类激素进入靶细胞的过程属于主动运输C．神经细胞受到刺激时产生的Na＋内流属于被动运输D．护肤品中的甘油进入皮肤细胞的过程属于主动运输答案：C\n解析：病原体属于颗粒性物质，颗粒性物质或大分子物质进出细胞的方式为胞吞和胞吐，因此巨噬细胞摄入病原体的过程属于胞吞，A错误；固醇类激素的化学本质是脂质，脂溶性物质以自由扩散的方式进入靶细胞，B错误；神经细胞内的Na＋浓度比细胞膜外低，受刺激时，产生的Na＋内流是顺浓度梯度进行的，属于被动运输，C正确；甘油是脂溶性小分子物质，以自由扩散的方式进入细胞，D错误。\n8．[2021·全国甲卷，29]植物的根细胞可以通过不同方式吸收外界溶液中的K＋。回答下列问题：(1)细胞外的K＋可以跨膜进入植物的根细胞。细胞膜和核膜等共同构成了细胞的生物膜系统，生物膜的结构特点是__________。(2)细胞外的K＋能够通过离子通道进入植物的根细胞。离子通道是由__________复合物构成的，其运输的特点是________________(答出一点即可)。(3)细胞外的K＋可以通过载体蛋白逆浓度梯度进入植物的根细胞。在有呼吸抑制剂的条件下，根细胞对K＋的吸收速率降低，原因是__________________________________________________________________________________________________________________。具有流动性蛋白质顺浓度或选择性细胞逆浓度梯度吸收K＋是主动运输过程，需要能量，呼吸抑制剂会影响细胞呼吸供能，故使细胞主动运输速率降低\n解析：(1)生物膜的结构特点是具有一定的流动性。(2)离子通道是由蛋白质复合物构成的，一种通道只能先让某种离子通过，而另一些离子则不容易通过，即离子通道具有选择性。(3)细胞外的K＋可以通过载体蛋白逆浓度梯度进入植物的根细胞。可知是主动运输过程，主动运输需要消耗能量，而细胞中的能量由细胞呼吸提供，因此呼吸抑制剂会影响细胞对K＋的吸收速率。
