第3讲 物质跨膜运输的实例与物质跨膜运输的方式物质出入细胞的方式(Ⅱ) 实验：观察植物细胞的质壁分离和复原知识点一 细胞的吸水和失水1．渗透作用发生的条件具有①________；②________两侧的溶液具有浓度差2．动物细胞外界溶液浓度③________细胞质浓度时，细胞吸水膨胀外界溶液浓度④________细胞质浓度时，细胞失水皱缩外界溶液浓度⑤________细胞质浓度时，细胞水分进出平衡，形态不变3．植物细胞条件：成熟植物细胞具有中央⑧________，是一个渗透系统 想一想：细胞吸水时，水分子跨膜运输的状态如何？知识点二 物质跨膜运输的其他实例1．其他实例(1)植物(2)人体甲状腺滤泡上皮细胞吸收碘的特点：逆浓度梯度(3)不同微生物对各种矿物质的需要量不同，吸收时各自都有⑬________2．结论(1)细胞膜和其他生物膜一样都是选择透过性膜(2)它具有的特点 议一议：半透膜与选择透过性膜有哪些异同点？知识点三 物质进入细胞的方式1．物质跨膜运输的方式 (1)被动运输 (2)主动运输2．大分子进出细胞25\n(1)胞吞(2)胞吐 比一比：自由扩散、协助扩散和主动运输与胞吞、胞吐有何主要区别？,细胞吸水和失水 哺乳动物成熟的红细胞成熟的植物细胞物质运输的方式(连一连) a．主动运输 b．自由扩散 c．协助扩散 d．胞吞和胞吐 闪记：渗透作用与物质出入细胞方式渗透装置两条件，水分过膜梯度行①，成熟植胞也具备，半透膜是原生质层，质壁分离或复原，全由两侧浓度定，跨膜运输三类型，自由、协助和主动，自由、协助高到低，主动运输可逆行，主动协助需载体，主动运输还耗能；胞吞、胞吐非跨膜，不需载体需耗能，25\n大分子颗粒来进出，全靠膜的流动性。①水分子透过半透膜时，由低浓度溶液(水分子多)向高浓度溶液(水分子少)的扩散。 自我校对：①半透膜 ②半透膜 ③＜ ④＞ ⑤＝ ⑥细胞膜 ⑦液泡膜 ⑧大液泡 ⑨质壁分离 质壁分离复原 ⑪不同 ⑫不同 ⑬选择性 ⑭水分子 ⑮离子和小分子 ⑯离子、小分子和大分子 ⑰高浓度 ⑱低浓度 ⑲高浓度 ⑳低浓度 载体蛋白 低浓度 高浓度 载体蛋白 能量(ATP) 细胞膜 囊泡 囊泡 融合想一想：水分子在细胞膜上总是双向运动的。只不过在细胞吸水时，由外向内扩散的水分子总数多于由内向外扩散的水分子总数。议一议：①相同点：某些物质可以通过，另一些物质不能通过。②不同点：选择透过性膜一定是半透膜，半透膜不一定是选择透过性膜。比一比：前三种物质运输方式是小分子和离子的运输方式，不包括大分子，且他们是穿膜运输。胞吞、胞吐是大分子或颗粒性物质的运输方式，运输是通过膜融合实现转移的，被运输的物质不直接穿过生物膜。连一连：①－b－Ⅰ ②－c－Ⅱ ③－a－Ⅲ ④－d－Ⅳ渗透系统的组成分析及应用1．对比分析渗透作用模型植物细胞与外界溶液形成渗透系统25\n图解基本组成或条件 半透膜两侧的溶液具有浓度差原生质层——选择透过性膜浓度差——细胞液与外界溶液之间续表原理水分子通过半透膜的扩散作用细胞液通过原生质层与外界溶液之间发生渗透水扩散的方向低浓度溶液―→高浓度溶液2.渗透系统的应用(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M>N②若漏斗内液面不变，则M＝N③若漏斗内液面下降，则M<N(2)验证渗透作用发生的条件①具有半透膜：②具有浓度差：(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25\n不变蓝不变蓝淀粉和碘都不能通过半透膜★★ 本考点多以实验分析的形式与物质跨膜运输方式相结合进行命题，多为选择题。【典例1】成熟的植物细胞具有中央大液泡，可与外界溶液构成渗透系统进行渗透吸水或渗透失水。图甲表示渗透装置吸水示意图，图乙表示图甲中液面上升的高度与时间的关系，图丙表示成熟植物细胞在某外界溶液中的一种状态(此时细胞有活性)。请据图回答下列问题。 (1)由图甲漏斗液面上升可知，实验初始时c两侧浓度大小是a________b(大于、小于、等于)。由图乙可知漏斗中溶液吸水速率在________，最终液面不再上升。当液面不再上升时，c两侧浓度大小是a________b。(2)图丙中相当于图甲中c结构的是________(填序号)，结构②当中充满的液体是________。此时细胞液的浓度与外界溶液的浓度大小关系是________。A．细胞液>外界溶液B．细胞液<外界溶液C．细胞液＝外界溶液D．都有可能(3)把一个已经发生质壁分离的细胞浸入清水当中，发现细胞液泡体积增大，说明细胞在渗透吸水，细胞能否无限吸水？________，原因是________________________________________________________________________。(4)把一个已经发生质壁分离的细胞浸入低浓度的蔗糖溶液中，发现细胞液泡体积在增大。当液泡体积不再增大时，细胞液浓度是否一定和外界溶液浓度相等？________________________________________________________________________。25\n解析 (1)漏斗内液面的上升是由细胞吸水引起的，水从溶液浓度低的一侧向浓度高的一侧移动，因此，由图甲中漏斗内液面上升可知，a侧液体的浓度小于b侧；图乙反映的是随吸水时间的延长，漏斗内液面升高的速率逐渐下降，这是由浓度差缩小造成的。考虑到漏斗内液柱压力的作用，当液面不再上升时，a侧的浓度小于b侧。(2)图甲中c为半透膜，在图丙中可将细胞膜③、液泡膜⑤和两层膜之间的细胞质④视作一层半透膜，结构②当中充满的液体是外界溶液；由于无法判断图丙的细胞是在吸水还是失水，因此，无法确定此时细胞液的浓度与外界溶液的浓度大小关系。(3)对于植物细胞而言，由于细胞壁的存在，且细胞壁的弹性有限，因此，细胞不可能无限吸水，当细胞因吸水体积增大到细胞壁所能膨大的最大限度时，细胞将不再吸水。(4)液泡体积不再增大时，细胞液浓度不一定和外界溶液的浓度相等，原因与(3)小题相同。答案 (1)小于 下降 小于 (2)③④⑤ 外界溶液 D(3)不能 细胞壁对原生质层有支持和保护的作用(4)不一定【训练1】某同学设计了如图所示的渗透作用实验装置，实验开始时长颈漏斗内外液面平齐，记为零液面。实验开始后，长颈漏斗内部液面的变化趋势为( )。解析 掌握渗透作用发生的条件(半透膜和膜两侧存在浓度差)、水分子扩散的方向(顺浓度梯度扩散)和扩散的速率是解题的关键。仔细观察图示，长颈漏斗内为蔗糖溶液，实验开始后长颈漏斗内部液面将上升，由于实验初始阶段半透膜内外溶液浓度差较大，液面上升速率较大。答案 B物质出入细胞的方式及影响因素1．自由扩散、协助扩散和主动运输的比较物质出入细胞的方式被动运输主动运输自由扩散协助扩散运输方向高浓度→低浓度高浓度→低浓度低浓度→高浓度是否需要载体不需要需要需要是否消耗能量不消耗不消耗消耗25\n图例续表举例O2、CO2、H2O、甘油、乙醇、苯等出入细胞红细胞吸收葡萄糖小肠吸收葡萄糖、氨基酸、无机盐等表示曲线(一定浓度范围内) 知识拓展 (1)载体是细胞膜上的一类蛋白质，它具有特异性，不同物质的载体不同，不同生物细胞膜上的载体的种类和数量也不同；(2)载体具有饱和现象，当细胞膜上的载体达到饱和时，细胞吸收该载体运载的物质的速率不再随物质的浓度的增大而增大。2．大分子物质出入细胞的方式——膜泡运输运输方向图解实例备注胞吞细胞外―→细胞内白细胞吞噬细菌等①结构基础：细胞膜的流动性②需消耗能量，不需载体蛋白的协助胞吐细胞内―→细胞外分泌蛋白、神经递质的分泌、释放等(蛋白质类激素、消化酶等)★★ 此考点是高考的常考点，考查各种运输方式的特点时，多以选择题形式出现；侧重能力考查时，往往以图表分析、曲线分析或实验分析形式进行综合考查，大题及选择题均有命题出现。【典例2】下列据图所作出的说明错误的是( )。25\nA．图1说明该物质跨膜运输时会出现饱和现象B．图2说明此物质进出细胞时需要消耗能量C．图3说明该离子跨膜运输的方式为主动运输D．图4说明该植物吸收K＋不需要载体协助破题关键 解析 图1所示物质的运输方式需要载体蛋白，不消耗能量，为协助扩散，协助扩散受载体数目的限制，有饱和现象；当细胞外液浓度低于细胞内液浓度时，随时间的推移，细胞内液的浓度还在逐步增加，说明该物质可以从低浓度一侧进入高浓度一侧，所以此物质进入细胞的方式是主动运输，需要消耗能量；图3中矿质离子的跨膜运输有两个特点：一是逆浓度梯度，二是消耗ATP，故应为主动运输；O2浓度影响植物的呼吸作用，从而影响ATP的产生，从图中可以看出该物质的吸收速率受O2浓度的影响，说明吸收K＋需要耗能，O2浓度达到一定程度后，K＋吸收速率不再随着O2浓度的增加而增加，说明该过程需要载体协助。答案 D——影响跨膜运输的因素分析(1)物质浓度(在一定的浓度范围内)(2)氧气浓度25\n(3)温度温度可影响生物膜的流动性和酶的活性，因而会影响物质跨膜运输的速率。【训练2】(2022·浙江理综，1)人体肝细胞内CO2分压和K＋浓度高于细胞外，而O2分压和Na＋浓度低于细胞外，上述四种物质中通过主动转运进入该细胞的是( )。 A．CO2B．O2C．K＋D．Na＋解析 此题考查物质进出细胞的方式。O2、CO2等气体通过自由扩散的方式进出细胞，A、B不符合题意；许多离子和一些较大的分子如葡萄糖等，可以借助载体蛋白的协助，顺浓度梯度进出细胞，称为协助扩散，本题中的Na＋就可以通过协助扩散顺浓度梯度进入细胞，D不符合题意；K＋从细胞外进入细胞内，逆浓度梯度运输，需消耗能量，为主动运输，C正确。答案 C规避2组易混概念、辨析3个思维误区易混点1 原生质、原生质层、原生质体的辨析 点 拨 (1)原生质是细胞内生命物质的总称，它的主要成分是蛋白质、核酸、脂质。原生质分化产生细胞膜、细胞质和细胞核。一个动物细胞就是一小团原生质。植物细胞由原生质和细胞壁组成。(2)原生质层在成熟的植物细胞内相当于半透膜。由细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质组成，不包括细胞核和液泡内的细胞液两部分，且仅存在于成熟的植物细胞中。(3)原生质体是去除了植物细胞壁以后所剩下的植物细胞结构。可以认为原生质体包括原生质层、细胞液和细胞核三部分。易混点2 半透膜和选择透过性膜的辨析 点 拨 (1)区别：①半透膜是无生命活性的物理性膜，是指某些物质可以透过而另一些物质不能透过的多孔性薄膜，物质能否通过取决于分子的大小。②选择透过性膜是具有生命活性的生物膜，载体蛋白的存在决定了其对不同物质是否吸收的选择性。细胞死亡或膜载体蛋白失活后，其选择透过性丧失。(2)共性：都允许水分子自由通过，而不允许大分子物质通过。误区1 渗透系统中水分子的运动方向25\n 点 拨 渗透系统半透膜两侧水分子不是单方向移动的渗透平衡时，半透膜两侧水分子移动达到平衡状态，不能认为没有水分子移动。渗透不平衡时，单位时间内水分子透过半透膜相互渗透，表现为净速度是水从自身含量高(低浓度溶液)一侧向自身含量低的一侧运动。误区2 Na＋、K＋跨膜运输的方式 点 拨 Na＋、K＋等无机盐离子一般以主动运输进出细胞，但也可通过协助扩散或离子通道进出细胞。(参见上面2022浙江理综1。)误区3 植物吸收水分和吸收无机盐离子是完全独立的 点 拨 植物吸收水分的方式是自由扩散，而对无机盐离子则以主动运输方式吸收，吸收原理是不一样的；但离子的吸收和运输必须溶解在水中，因此可以说植物对水分和无机盐的吸收是两个相对独立的过程。纠错演练1．(原创题)下列关于生物学概念及原理的描述正确的是( )。A．原生质层就是原生质的外层，核心是细胞核B．处于渗透平衡状态时的大田作物，才能正常生长C．植物对水分和矿质离子的吸收原理不同，是相对独立的过程D．选择透过性膜具有半透膜的某些性质，半透膜上的载体也具有选择透过性答案 C2．(2022·安徽百校第一次联考，31)下图是生物膜的流动镶嵌模型及物质跨膜运输示意图，其中离子通道是一种通道蛋白，通道蛋白是横跨质膜的亲水性通道，具有离子选择性。请仔细观察图示回答有关问题。(1)很多研究成果有力支持“脂溶性物质易透过生物膜，不溶于脂质的物质不易透过生物膜”这一事实。这证明组成细胞膜的主要成分中有[ ]________。(2)鲨鱼体内能积累大量的盐，盐分过高时就要及时将多余的盐分排出体外，经研究鲨鱼体内多余盐分是经②途径排出被转运物质的，那么其跨膜运输的方式是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)柽柳是泌盐植物，叶子和嫩枝可以将吸收于植物体内的盐分排出，是强耐盐植物。柽柳从土壤中吸收无机盐是通过主动运输还是被动运输？请设计实验加以证明。①实验步骤：a．取甲、乙两组生长发育相同的柽柳幼苗，放入适宜浓度的含有Ca2＋、K＋的溶液中。b．甲组给予正常的呼吸条件，乙组________________________________________________________________________25\n________________________________________________________________________。c．________________________________________________________________________。②实验结论：a．若两组植株对Ca2＋、K＋的吸收速率相同，说明________________________________________________________________________________________________________________________________________________；b．________________________________________________________________________。解析 (1)“脂溶性物质易透过生物膜，不溶于脂质的物质不易透过生物膜”这一事实证明细胞膜组成成分中有脂质分子，结合图示分析该物质应为[甲]磷脂分子。(2)②途径是一个离子通道，鲨鱼体内多余盐分可通过这种通道蛋白的协助由高浓度的细胞膜内一侧运输到低浓度细胞膜外一侧，因此其跨膜运输的方式应为协助扩散(或被动运输)。(3)主动运输和被动运输相比，前者需要消耗能量，后者不需消耗能量。本实验可通过控制供能的多少来确定柽柳吸收无机盐的方式。若两组植株对Ca2＋、K＋的吸收速率相同，说明无机盐的吸收不需消耗能量，应为被动运输；若乙组吸收速率明显小于甲组吸收速率，则说明柽柳从土壤中中吸收无机盐需要消耗能量，应为主动运输。答案 (1)甲 磷脂分子(2)协助扩散(或被动运输)(3)①b.完全抑制有氧呼吸 c．一段时间后测定两组植株根系对Ca2＋、K＋的吸收速率 ②a.柽柳从土壤中吸收无机盐是通过被动运输 b．若乙组吸收速率明显小于甲组吸收速率，说明柽柳从土壤中吸收无机盐是通过主动运输观察植物细胞的质壁分离及复原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。2．质壁分离与复原实验流程25\n3．质壁分离的原因4．表现(1)在实验中，当质壁分离现象出现后，观察时间不宜过长，以免细胞因长期处于失水状态而死亡，影响质壁分离复原现象的观察。(2)不选动物细胞做实验材料是因为动物细胞无细胞壁，不会在失水时发生质壁分离现象。(3)本实验所用的方法为引流法，采用了自身对照(前测和后测)。(4)当以可吸收的物质做溶质(如甘油、尿素、KNO3、乙二醇等)时，可出现质壁分离和自动复原现象。(5)质壁分离时，原生质层的外界面是细胞膜。质壁分离实验的拓展应用及方法1．判断细胞的死活待测细胞＋蔗糖溶液2．测定细胞液浓度范围待测细胞＋一系列浓度梯度的蔗糖溶液细胞液浓度介于未发生质壁分离和刚刚发生质壁分离的蔗糖溶液的浓度之间。3．比较不同植物细胞的细胞液浓度大小不同植物细胞＋同一浓度的蔗糖溶液刚刚发生质壁分离时所需时间的比较―→判断细胞液浓度大小(时间越短，细胞液浓度越小)。4．比较一系列溶液的浓度的大小同一植物的相同成熟细胞＋未知浓度的溶液记录刚刚发生质壁分离所需时间―→比较所用时间长短―→判断溶液浓度的大小(时间越短，未知溶液的浓度越大)。5．鉴别不同种类的溶液(如KNO3溶液和蔗糖溶液)相同成熟植物细胞＋不同种类溶液25\n★★ 本考点的命题规律为：一是通过联系水的渗透作用，全面考查对该实验所用试剂、原理、操作步骤、结果等的掌握情况；二是以实验操作过程图的形式，考查对操作步骤的理解，或考查该实验的拓展应用。【典例】(江苏高考试题改编)将浸润在质量浓度为0.3g/L蔗糖溶液中的紫色洋葱表皮制成装片，放在显微镜下观察，结果如图所示。请据图回答下列问题。(1)洋葱表皮细胞通过渗透作用失水，导致细胞发生质壁分离，原生质层在该过程中充当了________。以下结构或物质属于原生质层的是________。A．液泡膜 B．线粒体 C．液泡色素D．细胞核 E．细胞壁(2)请在坐标系中绘出细胞吸水力随质壁分离程度变化曲线。(3)若将装片放在80℃的条件下处理一段时间(装片中的溶液仍保持0.3g/L)后，放在显微镜下观察，在清晰看到细胞结构后为了更准确判断A处颜色，应该如何操作显微镜？________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)藓类小叶是否是观察线粒体的理想实验材料？________，为什么？________________________________________________________________________。25\n解析 (1)成熟植物细胞的细胞膜、液泡膜及两层膜之间的细胞质部分组成原生质层，充当了半透膜。细胞核、液泡内的成分不属于原生质层。(2)细胞随着质壁分离程度加大，细胞液浓度增加，细胞吸水力也增加。因细胞有最大分离程度，故吸水力也有最大值。(3)调节显微镜粗、细准焦螺旋可以使图像清晰，调节光圈、反光镜可以改变视野亮度。“在清晰看到细胞结构后为了更准确判断”，不需要调节粗、细准焦螺旋。(4)藓类叶肉细胞中有叶绿体，影响对被染成蓝绿色对线粒体的观察。答案 (1)半透膜 AB (2)如图(3)调节光圈、反光镜以改变视野亮度 (4)不是 细胞中有叶绿体，影响染色后对线粒体的观察【训练】(2022·重庆理综，5)下图为某种植物幼苗(大小、长势相同)均分为甲、乙两组后，在两种不同浓度的KNO3溶液中培养时鲜重的变化情况(其他条件相同且不变)。下列有关叙述，错误的是( )。两组幼苗在KNO3溶液中的鲜重变化A．3h时，两组幼苗均已出现萎蔫现象，直接原因是蒸腾作用和根细胞失水B．6h时，甲组幼苗因根系开始吸收K＋、NO，吸水能力增强，使鲜重逐渐提高C．12h后，若继续培养，甲组幼苗的鲜重可能超过处理前，乙组幼苗将死亡D．实验表明，该植物幼苗对水分和矿质元素的吸收是两个相对独立的过程解析 6h后甲组幼苗鲜重增加说明根细胞吸收的水分比蒸腾作用散失的水分多，根细胞内离子浓度高于外界溶液浓度应在6h前就开始了，只不过根细胞吸收的水分比蒸腾作用散失的水分少，所以鲜重还是在减少。根细胞内通过主动运输吸收的离子数量在增多，而吸水量也在增加，根细胞内离子浓度在变化，而根外溶液离子被吸收和水分的吸收也在变化，根细胞内外离子浓度差的变化不好确定，所以根的吸水能力不好判定。答案 B渗透作用原理25\n1.(2022·新课标卷)撕去紫色洋葱外表皮，分为两份，假定两份外表皮细胞的大小、数目和生理状态一致，一份在完全营养液中浸泡一段时间，浸泡后的外表皮称为甲组；另一份在蒸馏水中浸泡相同的时间，浸泡后的外表皮称为乙组。然后，两组外表皮都用质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液里处理，一段时间后外表皮细胞中的水分不再减少。此时甲、乙两组细胞水分渗出量的大小以及水分运出细胞的方式分别是( )。A．甲组细胞的水分渗出量与乙组细胞的相等，主动运输B．甲组细胞的水分渗出量比乙组细胞的高，主动运输C．甲组细胞的水分渗出量比乙组细胞的低，被动运输D．甲组细胞的水分渗出量与乙组细胞的相等，被动运输解析 考查物质运输方式及浓度差。甲组在完全培养液中培养一段时间后，与质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液浓度差没有乙组和蔗糖溶液的浓度差大，所以甲组水分渗出量比乙组细胞低。H2O的运出方式是被动运输里的自由扩散。答案 C物质跨膜运输的方式2.(2022·海南单科，11)在动物细胞的物质运输中，属于自由扩散的是( )。A．红细胞中的Na＋进入血浆B．细胞外液中的O2进入肌细胞C．细胞外液中的K＋进入神经细胞D．血浆中的碘进入甲状腺滤泡上皮细胞解析 本题主要考查物质跨膜运输的相关知识。离子跨膜进出细胞多是主动运输。能以自由扩散方式跨膜运输的物质有：CO2、O2、甘油、酒精、苯等，故B选项正确。答案 B3．(2022·安徽理综，2)蛙的神经元内、外Na＋浓度分别是15mmol/L和120mmol/L。在膜电位由内负外正转变为内正外负过程中有Na＋流入细胞，膜电位恢复过程中有Na＋排出细胞。下列判断正确的是( )。A．Na＋流入是被动运输、排出是主动运输B．Na＋流入是主动运输、排出是被动运输C．Na＋流入和排出都是被动运输D．Na＋流入和排出都是主动运输解析 本题主要考查神经元动作电位和静息电位形成的机制。神经细胞在适宜刺激下，细胞膜对Na＋的通透性增加，Na＋大量内流，导致膜电位由内负外正变为内正外负，此时Na＋以被动运输的方式进入细胞。膜电位恢复过程中，有Na＋排出细胞，此时Na＋是逆浓度梯度运输，属于主动运输。选项A正确。答案 A25\n4．(2022·海南单科，27)原尿中葡萄糖、氨基酸等物质的浓度与血浆中的基本相同。原尿经肾小管上皮细胞的选择性重吸收和分泌作用后形成尿液。正常情况下尿液中不含葡萄糖。肾小管上皮细胞中的葡萄糖通过被动运输的方式进入组织液。下图为肾小管壁及相关结构示意图。回答问题。(1)肾小管上皮细胞中的葡萄糖浓度________(高于、低于、等于)组织液中的。(2)原尿中的葡萄糖进入肾小管上皮细胞的运输方式是________，需要________的参与。(3)肾小管上皮细胞重吸收水分的原理是________，原尿中葡萄糖未能被完全重吸收从而导致尿量增加的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析 (1)依据题干中提供的信息“肾小管上皮细胞中的葡萄糖通过被动运输的方式进入组织液”可推测肾小管上皮细胞中的葡萄糖浓度高于组织液中的葡萄糖浓度。(2)依据题干提供的信息：“原尿中葡萄糖浓度与血浆中的基本相同”、“正常情况下尿液中不含葡萄糖”可推知原尿中葡萄糖进入肾小管上皮细胞的运输方式是主动运输，需要载体蛋白和能量。(3)肾小管上皮细胞重吸收水分的原理是渗透作用。原尿中葡萄糖未能被完全重吸收，会使原尿渗透压增加，水分重吸收减弱带走大量水分。答案 (1)高于 (2)主动运输 载体蛋白和ATP (3)渗透作用 肾小管腔中液体的浓度高于正常水平，渗透压高，水分重吸收减弱，造成尿量增加综合应用及实验分析5.(2022·北京理综，31)科学家为了研究蛋白A的功能，选用细胞膜中缺乏此蛋白的非洲爪蟾卵母细胞进行实验，处理及结果见下表。实验组号在等渗溶液中进行的处理在低渗溶液中测定卵母细胞的水通透速率(cm/s×10－4)Ⅰ向卵母细胞注入微量水(对照)27.9Ⅱ向卵母细胞注入蛋白A的mRNA210.0Ⅲ将部分Ⅱ组细胞放入含HgCl2的等渗溶液中80.7Ⅳ将部分Ⅲ组细胞放入含试剂M的等渗溶液中188.0(1)将Ⅰ组卵母细胞放入低渗溶液后，水分子经自由扩散(渗透)穿过膜的________进入卵母细胞。25\n(2)将蛋白A的mRNA注入卵母细胞一定时间后，该mRNA________的蛋白质进入细胞膜，使细胞在低渗溶液中体积________。(3)与Ⅱ组细胞相比，Ⅲ组细胞对水的通透性________，说明HgCl2对蛋白A的功能有________作用。比较Ⅲ、Ⅳ组的结果，表明试剂M能够使蛋白A的功能________。推测HgCl2没有改变蛋白A的氨基酸序列，而是破坏了蛋白A的________。(4)已知抗利尿激素通过与细胞膜上的________结合，可促进蛋白A插入肾小管上皮细胞膜中，从而加快肾小管上皮细胞对原尿中水分子的________。(5)结合上述结果，可以得出________________________________________________________________________的推论。解析 本题以蛋白A与水分子进入细胞的关系为背景考查了实验的分析和探究能力。(1)Ⅰ组卵母细胞由于缺乏蛋白A，水分子经自由扩散穿过膜的磷脂双分子层进入细胞。(2)将蛋白A的mRNA注入卵母细胞后，该mRNA经翻译过程合成的蛋白质进入细胞膜，使卵母细胞的水通透速率增大，细胞因大量吸水体积迅速增大。(3)Ⅲ组与Ⅱ组相比，低渗溶液中卵母细胞的水通透速率降低，说明Ⅲ组细胞对水的通透性明显降低，可推测HgCl2抑制了蛋白A的功能。Ⅲ组细胞用试剂M处理后水通透速率明显升高，但仍低于Ⅱ组细胞，由此说明试剂M可部分恢复蛋白A的功能。由于蛋白A的功能可恢复，说明HgCl2没有改变蛋白A的氨基酸序列，而是破坏了蛋白A的空间结构。(4)抗利尿激素与靶细胞膜上的受体结合，使肾小管上皮细胞膜中蛋白A含量增多，从而增强了肾小管上皮细胞对原尿中水的重吸收。(5)因为该实验的目的是研究蛋白A的功能，综合分析实验结果可知，蛋白A与水的吸收密切相关，从而得出蛋白A是水通道蛋白的推论。答案 (1)磷脂双分子层(2)翻译 迅速增大(3)明显降低 抑制 部分恢复 空间结构(4)受体 重吸收(5)蛋白A是水通道蛋白考向借鉴——他山之石6．(2022·上海单科，22)相对细菌和植物细胞而言，动物细胞离体培养更需要关注培养基的渗透压，这是因为动物细胞( )。A．没有细胞壁，对培养基的渗透压更敏感B．渗透压远高于细菌或植物细胞的渗透压C．没有成熟大液泡，渗透压调节能力差D．生长缓慢，各生长阶段对环境的渗透压要求不同25\n解析 本题考查渗透压与渗透吸水、维持细胞形态和功能的内在联系等方面的知识。细胞内外液的渗透压之差是细胞吸水或失水的动力。动物细胞与植物细胞相比没有细胞壁的保护，容易因过多吸水而涨破，A选项正确。答案 A(时间：45分钟)A级 基础演练1．(2022·安徽黄山七校联考，8)用酶解法除去新鲜紫色洋葱鳞片叶的外表皮细胞的细胞壁得到原生质体，将其置于质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液中，一段时间后，原生质体一定不发生( )。 A．质壁分离B．渗透失水C．颜色加深D．吸水力增大解析 将植物细胞除去细胞壁而得到的原生质体放在质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液会发生失水，液泡颜色加深，随着进一步失水，细胞液的浓度增大，吸水力增大，由于细胞壁不存在，看不到质壁分离现象。答案 A2．(2022·杭州质检)市场上流行的直饮机的核心部件是逆渗透膜，它利用逆渗透原理，通过水压使水由较高浓度的一侧渗透至较低浓度一侧，理论上在较高浓度侧的所有细菌及不纯杂物、可溶性固体物和对人体有害的有机物和无机物均不能渗入高精密的逆渗透膜，示意图如图所示。根据上述信息判断，下列有关叙述正确的是( )。A．逆渗透过程与渗透作用的差异是前者需要消耗能量B．逆渗透膜也具有细胞膜的识别功能C．逆渗透膜上有载体蛋白，可以选择性控制有害物质D．逆渗透膜祛除有害物质的能力胜过生物膜，可放心饮用解析 逆渗透过程需通过水压使水由较高浓度的一侧渗透至较低浓度一侧，形成水压需要能量，故逆渗透作用消耗能量，A正确。答案 A3．(2022·山东泰安一模，2)下图是物质进出细胞方式的概念图。下列分析正确的是( )。25\nA．①方式表示协助扩散B．⑤、⑥两种方式的共同特点是都需要载体C．③、④两种方式都与细胞膜的流动性有关D．质壁分离实验中蔗糖进入细胞的方式为④解析 由图示分析可知，①为主动运输，A错误；②为被动运输，其又可分为自由扩散和协助扩散，即⑤和⑥，其中自由扩散不需要载体协助，B错误；③和④分别为胞吞和胞吐，两者均与细胞膜的流动性有关，C正确；在质壁分离实验中，蔗糖是细胞不需要的大分子物质，无法进入细胞内部，D错误。答案 C4．(经典题)下面能发生质壁分离的一组细胞是( )。①食用的糖醋蒜细胞 ②蚕豆叶的表皮细胞 ③植物的根毛细胞 ④人的口腔上皮细胞 ⑤用盐酸解离的洋葱根尖细胞 ⑥根尖分生区细胞A．①⑤B．②③⑥C．①②③④⑤⑥D．②③解析 能发生质壁分离的细胞为活的成熟的高等植物的体细胞，①是死细胞，④是动物细胞，没有细胞壁，⑤用盐酸解离会杀死细胞，⑥没有大的液泡，这些细胞都不能发生质壁分离。②和③都是活的成熟的高等植物细胞，可以发生质壁分离。答案 D5．(2022·南京一模)下列有关物质跨膜运输的叙述正确的是( )。A．肌细胞的细胞膜上有协助葡萄糖跨膜运输的载体蛋白B．激素必须通过主动运输进入细胞内才能完成对细胞代谢的调节C．相对分子质量小的物质或离子都可以通过自由扩散进入细胞D．协助扩散和自由扩散都不需要膜上载体蛋白的协助解析 葡萄糖进出细胞需要载体蛋白的协助，故肌细胞的细胞膜上有协助葡萄糖运输的载体蛋白；蛋白质类激素以胞吞方式进入细胞；离子主要以主动运输的方式进入细胞；协助扩散需要膜上载体蛋白的协助。答案 A6．污水净化中应用的超滤膜技术指的是一种能够将溶液进行净化、分离、浓缩的膜分离技术。超滤过程通常可以理解成与膜孔径大小相关的筛分过程。在一定的压力下，当水流过膜表面时，只允许水及比膜孔径小的小分子物质通过，达到将溶液净化、分离与浓缩的目的。下列说法中合理的是( )。A．超滤膜技术中使用的“滤膜”实质上是一种人造生物膜B．超滤膜技术中使用的“滤膜”实质上是一种人造半透膜C．超滤膜技术可以滤去污水中的各种污染物25\nD．透过超滤膜的水，已被除去了臭味解析 因为水体中的物质能否通过超滤膜取决于膜孔径的大小，而不是载体蛋白，因此“滤膜”实质上是一种半透膜；氨气、硫化氢等有刺激性臭味的小分子物质可以透过超滤膜，因此该技术并不能除去污水中的所有污染物，也不能除臭。答案 B7．某科学家在研究物质运输时发现有下列四种曲线关系，在研究某种物质的运输时，发现与曲线②和④相符，最可能是下列哪一过程( )。A．糖从血浆进入人的成熟红细胞B．Na＋通过离子通道进入神经细胞C．小肠上皮细胞从小肠内吸收氨基酸D．组织细胞从组织液吸收氧气解析 ②④曲线中，该种物质有最大运输速率，说明不是自由扩散；该物质运输与氧浓度有关，说明不是协助扩散，即该物质的运输方式为主动运输。答案 C8．如图所示，图乙是图甲发生渗透作用之后的示意图，图丙是根毛细胞示意图，图丁表示细胞体积随时间变化的曲线。下列叙述错误的是( )。 A．图甲中①处溶液浓度小于②处溶液浓度B．图甲和图丙中都有半透膜，两者的本质区别是图丙细胞膜上有载体蛋白，使其具有选择透过性C．若把图丙所示细胞放在质量分数为5%的NaCl溶液中，在显微镜下连续观察一段时间发现其发生了质壁分离D．若把图丙所示细胞放在质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液中，则图丁表示细胞体积随时间推移而变化的曲线25\n解析 由图乙可知，图甲的渗透装置内部溶液浓度高于外部溶液浓度，即①处溶液浓度小于②处的。载体蛋白的存在使得细胞膜具有选择透过性。植物细胞可以吸收Na＋、Cl－，使细胞液浓度升高，所以根毛细胞处于质量分数为5%的NaCl溶液中时会先发生质壁分离，后发生质壁分离复原。将图丙所示根毛细胞放在质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液中时，细胞渗透失水，体积逐渐缩小，但由于细胞壁的伸缩性有限，体积不会无限收缩，则图丁表示细胞体积随时间推移而变化的曲线。答案 C9．(2022·皖南八校第三次联考，29Ⅱ)部分刚采摘的水果或蔬菜表面有残留农药，很多人认为把水果或蔬菜放在清水中浸泡可以有效除去其表面的残留农药。为探究此种处理方法的正确性，某生物兴趣小组做了如下实验。实验一：取相同的青菜各1kg作为样本，并对其用不同方法进行处理，结果如下：甲乙丙丁处理方法未做处理纯水冲洗1min浸入纯水1min浸入纯水30min1kg青菜农药残留量0.196mg0.086mg0.097mg0.123mg实验二：取相同的青菜500g，并将其浸入一定量纯水中，每隔一段时间，取出一小片菜叶，测定其细胞的细胞液浓度，所得数据可绘出如下曲线。根据上述实验结果分析回答下列问题。(1)在实验一中，甲、乙两组对照可以说明________________________；丁组农药残留量比丙组农药残留量多，最可能的原因是________________________________________________________________________。(2)研究表明，植物细胞既可以吸收水也可以吸收可溶性农药。在实验二中，青菜细胞的细胞液浓度随时间推移从A点下降到B点，其原因是________________________________________________________________________，之后又从B点略有上升达到C点，其原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。综合上述分析，植物细胞吸收水分和吸收可溶性农药是否为同一过程，并解释。________________________________________________________________________________________________________________________________________________。25\n解析 (1)喷洒农药一般是喷洒在叶片上，用清水冲洗时可以去除细胞表面的农药，但是如果浸泡时间长了，溶解在水中的农药反而可以进入细胞，使蔬菜的农药残留量比浸泡时间短的还多。(2)AB段细胞液浓度降低，是因为细胞吸水速率大于吸收农药的速率；BC段是细胞吸收水分的速率进一步下降，低于吸收农药的速率，导致细胞液浓度增加。若植物细胞吸收水分和吸收可溶性农药是同一过程，则B点时因细胞壁的限制细胞吸水的速率逐渐降低到与吸收农药的速率相等，B点后曲线应趋于平衡，不会上升。 答案 (1)青菜的残留农药经纯水冲洗可以去掉一部分 农药分子溶于水后又被植物细胞吸收(2)在AB段，细胞对水分子的吸收速率大于对农药分子的吸收速率 在BC段，细胞对农药分子的吸收速率大于对水分子的吸收速率 不是。若两者是同一过程，则细胞液浓度在B点之后应该是趋于平衡，不会上升(其他答案合理即可)10．引起50%左右细胞发生初始质壁分离的浓度，我们称之为细胞液的等渗浓度。为了测定洋葱表皮细胞的细胞液的等渗浓度，有人把剪成小块的洋葱表皮细胞分别(等量)依次放入下面各组溶液中，并记录结果如下表：培 养 皿1234567蔗糖溶液/(mol·L－1)0.20.30.40.50.60.70.8发生初始质壁分离细胞占观察细胞数目的百分比无无15%40%80%99%100%(1)该洋葱表皮细胞的细胞液的等渗浓度为________。(2)如果再给你4组实验材料，请设计可以更精确地测定出细胞液的等渗浓度的方法。________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析 这类试题并不以实验能力为直接的考查目的，而是以实验作为问题情境，将实验的思想方法渗透于试题之中。根据题设条件可知洋葱表皮细胞的细胞液的等渗浓度在0.5～0.6mol/L之间。如何设计一个更精确的测定方法，从题中设计思路推知，可通过缩小各组蔗糖溶液的浓度梯度，来加以测定。答案 (1)0.5～0.6mol/L之间(2)可分别配制浓度为0.52mol/L、0.54mol/L、0.56mol/L、0.58mol/L的4组蔗糖溶液进行类似的实验B级 智能提升11．(2022·安徽马鞍山二模，1)下列有关物质进入人体细胞方式的叙述，错误的是( )。A．K＋的跨膜运输方式是主动运输B．主动运输、胞吞和胞吐均需要消耗能量C．肌细胞的细胞膜上有协助葡萄糖跨膜运输的载体蛋白D．在胰岛素合成与分泌的过程中，生物膜发生了结构与功能上的联系25\n解析 K＋的跨膜运输不仅有主动运输，也存在从高浓度向低浓度通过K＋通道的协助扩散，A错误。答案 A12．(2022·海南琼海一模，19)某同学在实验室中做“观察洋葱表皮细胞的质壁分离和复原”实验时，在老师的帮助下，进行了一系列的创新实验，实验步骤和现象如下表：实验组5min的现象再过5min滴加清水5min①物质量浓度为0.3/(mol·L－1)蔗糖溶液x无变化质壁分离复原②物质量浓度为0.5/(mol·L－1)蔗糖溶液质壁分离y无变化③物质量浓度为1/(mol·L－1)KNO3溶液质壁分离质壁分离复原z④物质量浓度为1/(mol·L－1)醋酸溶液细胞大小无变化细胞大小无变化细胞大小无变化对上表的推断或解释不正确的是( )。A．x为质壁分离，因为细胞壁伸缩性小于原生质层B．y为质壁分离，可能导致细胞失水过多而死C．z为细胞稍增大，细胞液颜色逐渐变浅D．④组细胞大小无变化是因为细胞吸水量等于失水量解析 由于细胞壁伸缩性小于原生质层，植物细胞在高浓度蔗糖溶液中发生质壁分离，但如果蔗糖溶液浓度过高(如0.5g/mL)可能导致植物细胞失水过多死亡，A、B正确；在1mol/LKNO3溶液中，细胞先发生质壁分离，后来细胞吸收K＋和NO使细胞液浓度升高而发生自动复原，再滴加清水，细胞会吸水，体积稍增大，C正确；在1mol/L醋酸溶液中，植物细胞大小无变化，是因为细胞已被杀死，原生质层失去选择透过性，D错误。答案 D13．如图甲、乙所示是渗透作用装置，其中半透膜为膀胱膜(蔗糖分子不能通过，水分子可以自由通过)。图中溶液A、B、a、b均为蔗糖溶液，实验开始前其浓度分别用MA、MB、Ma25\n、Mb表示。一段时间达到平衡后，甲、乙装置中漏斗的液面上升高度分别为h1、h2，a、b的浓度分别为M1、M2，则下列判断错误的是( )。A．若h1>h2，MA＝MB，则Ma>MbB．若h1>h2，MA＝MB，则Ma<MbC．若Ma＝Mb>MA>MB，则h1<h2，M1>M2D．一段时间后，A―→a与a―→A、B―→b与b―→B的水分子扩散速率均相等解析 若h1>h2，MA＝MB，说明a从A中吸收的水分子比b从B中吸收的多，即a与A的浓度差比b与B的大，因此Ma>Mb；若Ma＝Mb>MA>MB，说明a与A的浓度差比b与B的浓度差小，a比b吸收的水分子少，则h1<h2，M1>M2；一段时间后装置中的液面不再变化，说明半透膜两侧的水分子运动处于平衡状态。答案 B14．下列关于物质跨膜运输的叙述中，不正确的是( )。A．同一物质进入不同细胞的方式可以相同，如葡萄糖进入肝脏细胞和骨骼肌细胞B．不同物质进入相同细胞的方式可能相同，如氨基酸和核苷酸进入小肠上皮细胞C．同一物质进入相同细胞的方式可能不同，如水分子进入某些具有水通道蛋白的细胞D．不同物质进入不同细胞的方式可能相同，如乙醇进入小肠上皮细胞和Na＋进入神经细胞解析 葡萄糖可以通过主动运输的方式进入肝脏细胞和骨骼肌细胞；氨基酸和核苷酸都可以通过主动运输的方式进入小肠上皮细胞：水分子既可以自由扩散的方式从细胞膜磷脂双分子层的间隙通过，又可以协助扩散的方式从水通道中通过；乙醇进入小肠上皮细胞的方式是自由扩散，Na＋进入神经细胞的方式是主动运输。答案 D15．(2022·潍坊模拟)图甲是物质A通过细胞膜的示意图。请回答以下问题。(1)物质A跨膜运输的方式是________，判断理由是________。其运输方式也可用图乙中的曲线________表示。如果物质A释放到细胞外，则转运方向是________(填“Ⅰ―→Ⅱ”或“Ⅱ―→Ⅰ”)。(2)图甲中细胞膜是在________(填“光学显微镜”或“电子显微镜”)下放大的结果。该膜的模型被称为________，科学家用该模型很好地解释了生物膜的结构及特点。25\n(3)图中物质B指的是________，该物质彻底水解的产物是________。(4)图乙中曲线①反映出物质运输速率与________有关，曲线②Q点之前影响物质运输速率的因素可能有________。解析 本题考查生物膜的结构和物质跨膜运输的方式，意在考查考生的理解能力和分析问题的能力。物质A从低浓度向高浓度运输，应属于主动运输，其中B物质为载体蛋白，蛋白质彻底水解的产物是氨基酸。图乙中，曲线②反映出物质进入细胞可以逆浓度梯度进行，说明物质运输方式与A相同。图甲中细胞膜的结构图是亚显微结构模式图，该图是在电子显微镜下观察得到的。图乙中曲线①反映的是自由扩散，而影响自由扩散的因素主要是膜两侧的浓度差；曲线②反映的是主动运输，而影响主动运输的主要因素有能量和载体数量。答案 (1)主动运输 物质运输逆浓度梯度进行 ② Ⅱ―→Ⅰ (2)电子显微镜 流动镶嵌模型 (3)载体蛋白 氨基酸 (4)膜两侧物质的浓度差 载体数量和能量25
