全章复习与测试教学设计及课堂实录

第四章

细胞的物质输入和输出的章末总结与测试

教学目标

（一）

知识与技能

1．

熟练应用渗透作用原理

2．

掌握细胞的吸水和失水的原理及灵活运用

3．

了解生物膜的结构

4．

掌握物质进出细胞的方式

（二）

过程与方法

1．

尝试解决生活中的有关渗透的实例

2．

运用表格的方式对物质进出细胞的方式进行总结

（三）

情感、态度与价值观

养成良好的实验习惯，经常分析生活中的问题

重难点分析

（一）

重点

1．

水分渗透原理及应用

2．

物质跨膜运输的方式

（二）

难点

解释生活中的实际问题

教学过程

考点一

物质跨膜运输的实例

1．渗透作用原理

（1）发生渗透作用的条件

①具有半透膜。

②膜两侧溶液具有浓度差。

（2）渗透作用的实质：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，导致蔗糖溶液液面上升。

2．动植物细胞的渗透吸水和失水

（1）动物细胞

①细胞膜：相当于半透膜

②细胞质：有一定浓度，和外界溶液发生渗透作用，当外界溶液浓度＜细胞质溶液浓度时，细胞吸水膨胀，反之细胞失水皱缩。

（2）成熟植物细胞的吸水和失水

①当外界溶液浓度＞细胞液浓度时，细胞失水，发生质壁分离现象。

②当外界溶液浓度＜细胞液浓度时，细胞吸水，失水的细胞发生质壁分离复原现象。

【例1】（2017新课标Ⅱ卷，4）将某种植物的成熟细胞放入一定浓度的物质A溶液中，发现其原生质体（即植物细胞中细胞壁以内的部分）的体积变化趋势如图所示。下列叙述正确的是（

）

A．0~4 h内物质A没有通过细胞膜进入细胞内

B．0~1 h内细胞体积与原生质体体积的变化量相等

C．2~3 h内物质A溶液的渗透压小于细胞液的渗透压

D．0~1 h内液泡中液体的渗透压大于细胞质基质的渗透压

【答案】C

【跟踪训练1】图甲是人的红细胞长时间处在不同浓度的NaCl溶液中，红细胞的体积（V）与初始体积（V0）之比的变化曲线；图乙是某植物细胞在一定浓度的NaCl溶液中细胞失水量的变化情况。下列分析正确的是（

）

A．从图甲可见250 mmol•LNaCl溶液不影响人红细胞的代谢

B．图乙中植物细胞体积会发生明显的变化，先减小后增大

C．图乙中a点细胞失水量最大，此时细胞吸水能力最小

D．人的红细胞长时间处在300 mmol•LNaCl溶液中可能死亡，图乙中的处理时间内细胞一直有生物活性

【答案】D 考点二

物质跨膜运输的方式

1．物质出入细胞的方式

－1－1

2．影响物质跨膜运输的因素

（1）物质浓度与跨膜运输的关系

（2）O2浓度与物质跨膜运输的关系

【例2】（2017海南卷，6）将生长状态一致的某种植物幼苗分成甲、乙两组，分别移入适宜的营养液中在光下培养，并给甲组的营养液适时通入空气，乙组不进行通气处理。一定时间后测得甲组的根对a离子的吸收速率远大于乙组的。关于这一实验现象，下列说法错误的是（

）

A．给营养液通入空气有利于该植物的生长

B．根细胞对a离子的吸收过程属于自由扩散

C．根细胞对a离子的吸收过程有能量的消耗

D．根细胞的有氧呼吸有利于根对a离子的吸收

【答案】B 【解析】由题目给的信息“甲组的根对a离子的吸收速率远大于乙组的”说明根对a离子的吸收为主动运输过程；主动运输过程需要能量和载体，B错误，C正确。给营养液通入的空气中含有氧气，根细胞获得氧气，有氧呼吸能正常进行，有利于根对a的吸收，有利于该植物的生长，AD正确。

【跟踪训练2】主动运输消耗的能量可来自ATP或离子电化学梯度等。如图为Na、葡萄糖进出小肠上皮细胞的示意图。下列关于图中物质跨膜运输过程的分析错误的是（

）

＋

A．葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞是不需耗能的主动运输

B．Na从小肠上皮细胞进入组织液是需要消耗ATP的主动运输

C．葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞与Na从肠腔到小肠上皮细胞相伴随

D．Na从肠腔到小肠上皮细胞以及葡萄糖从小肠上皮细胞到组织液均为被动运输

【答案】A 讲方法

1．区分不同“膜”的特点

（1）选择透过性膜是指细胞膜等具有活性的生物膜。它具有半透膜的物理特性，更重要的是具有主动选择性，对物质的吸收与否及吸收的多少取决于膜上载体蛋白的种类与数量，因此不能将生物膜看作单纯的半透膜。

（2）半透膜是指某些物质可以通过，而另一些物质不能通过的多孔性薄膜。物质能否通过取决于分子的大小，如常见的半透膜有动物的膀胱膜、肠衣、鸡蛋的蛋壳膜等。水、葡萄糖等较小的分子可以通过，而蔗糖、蛋白质等较大的分子不能通过。

（3）核膜是双层膜，将细胞的核、质分开，由于其上有核孔，mRNA只能通过核孔进入细胞质，而氨基酸、葡萄糖、离子和小分子等可通过核膜。

2．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。

3．巧判细胞能否发生质壁分离和复原

（1）从细胞角度分析

①死细胞、动物细胞及未成熟的植物细胞（如根尖分生区细胞）不发生质壁分离和复原现象。

＋＋＋

②具有中央大液泡的成熟植物细胞可发生质壁分离和复原现象。

（2）从溶液角度分析

①在一定浓度（溶质不能透过膜）的溶液中只会发生质壁分离现象，不能发生质壁分离后自动复原现象（只有用清水或低渗溶液处理，方可复原）。

②在一定浓度（溶质可透过膜）的溶液（如KNO3、甘油等）中可发生质壁分离后自动复原现象。

③在过高浓度溶液中可发生质壁分离现象，因过度失水而不会发生质壁分离复原现象。

讲易错

1．走出渗透作用发生的“4”个误区

（1）水分子的移动方向是双向移动，但最终结果是由低浓度溶液流向高浓度溶液的水分子数多。

（2）实验中观察指标为漏斗内液面变化，但不能用烧杯液面变化作描述指标，因现象不明显。

（3）渗透系统的溶液浓度指物质的量浓度而非质量浓度，实质是指渗透压。

（4）如果溶质分子不能透过半透膜，在达到渗透平衡时，一般两侧溶液的浓度并不相等，因为液面高的一侧形成的静水压，会阻止溶剂由低浓度一侧向高浓度一侧扩散。

2．有关物质出入细胞方式的6个“不要漏掉”

（1）需要载体蛋白协助的运输方式除主动运输外，不要漏掉协助扩散。

（2）消耗能量的运输方式除主动运输外，不要漏掉胞吞和胞吐。

（3）从高浓度到低浓度的运输方式除自由扩散外，不要漏掉协助扩散。

（4）影响协助扩散运输速率的因素除载体蛋白数量外，不要漏掉浓度差。

（5）与主动运输有关的细胞器除供能的线粒体外，不要漏掉载体蛋白的合成场所——核糖体。

（6）运输速率与O2浓度无关的运输方式除自由扩散外，不要漏掉协助扩散。

真题回放

1．（2017年海南卷，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 2．（2017年江苏卷，22）下图为植物光合作用同化物蔗糖在不同细胞间运输、转化过程的示意图。下列相关叙述错误的是（

）

A．蔗糖的水解有利于蔗糖顺浓度梯度运输

B．单糖逆浓度梯度转运至薄壁细胞

C．ATP生成抑制剂会直接抑制图中蔗糖的运输

D．蔗糖可通过单糖转运载体转运至薄壁细胞

【答案】BCD 【解析】蔗糖分子通过胞间连丝进行运输，水解后形成单糖，通过单糖转运载体顺浓度梯度运输，速度加快，A正确；图示单糖通过单糖转运载体顺浓度梯度转运，B错误；图中蔗糖运输不消耗能量，单糖顺浓度梯度运输也不消耗能量，故ATP合成抑制剂对其没有影响，C错误；蔗糖属于二糖，不能通过单糖转运载体转运，D错误。

3．（2016年海南卷，1）下列关于膜蛋白和物质跨膜运输的叙述，错误的是（

）

A．膜蛋白在细胞膜上的分布是不对称的

B．膜蛋白不参与物质跨膜运输的被动运输过程

C．主动运输可以使被运输离子在细胞内外浓度不同

D．物质通过脂质双分子层的扩散速率与脂溶性有关

【答案】B 【解析】膜蛋白镶嵌、贯穿或覆盖磷脂双分子层，在细胞膜内外分布是不对称的，A正确；膜蛋白参与协助扩散过程，B错误；主动运输逆浓度运输离子，使细胞内外离子浓度不同，C正确；脂溶性物质容易通过细胞膜，非脂溶性物质不容易通过细胞膜，D正确。

4．（2016年天津卷，1）在紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的失水和吸水试验中，显微镜下可依次观察到甲、乙、丙三种细胞状态。下列叙述正确的是（

）

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】B 5．（2016年上海卷，3）将紫色洋葱鳞叶外表皮细胞置于30%蔗糖溶液数分钟后，结果如图1所示，紫色分部的区域和影响色素分布的结构分别是（

）

A．①和细胞膜

B．①和细胞膜、液泡膜

C．②和细胞膜、液泡膜

D．②和细胞膜、液泡膜、细胞壁

【答案】C 【解析】图中①为细胞膜和液泡膜之间的原生质，②为细胞液，紫色色素分布在细胞液中，细胞膜和液泡膜均为选择透过性膜，影响色素分布。

6．（2016年新课标Ⅰ卷，2）离子泵是一张具有ATP水解酶活性的载体蛋白，能利用水解ATP释放的能量跨膜运输离子。下列叙述正确的是（

）

A．离子通过离子泵的跨膜运输属于协助扩散

B．离子通过离子泵的跨膜运输是顺着浓度阶梯进行的

C．动物一氧化碳中毒会降低离子泵跨膜运输离子的速率

D．加入蛋白质变性剂会提高离子泵跨膜运输离子的速率

【答案】C 7．（2016年江苏卷，6）下图为一种溶质分子跨膜运输的示意图。下列相关叙述错误的是（

）

A．载体①逆浓度运输溶质分子 B．载体②具有ATP酶活性

C．载体①和②转运方式不同 D．载体②转运溶质分子的速率比自由扩散快

【答案】B 【解析】由图可知载体①逆浓度梯度运输溶质分子，A正确；载体②顺浓度梯度运输溶质分子，不消耗ATP，不具有ATP酶活性，B错误；载体①和②转运方式不同，前者是主动运输，后者是协助扩散，C正确；协助扩散有载体协助，自由扩散没有，前者快，D正确。

8．（2016年海南卷，5）下列属于主动运输的是（

）

A．动物肺泡细胞释放CO2

B．蔗糖通过植物细胞的细胞壁

C．苯分子进入人的皮肤细胞

D．丽藻细胞吸收SO4的过程

【答案】D

【解析】CO2属于小分子，苯分子属于脂溶性物质，二者均以自由扩散的方式进出细胞；蔗2-

糖以扩散的方式通过细胞壁；离子的吸收属于主动运输。

9．（2016年浙江卷，1）当人体血糖浓度偏高时，质膜中的某种葡萄糖载体可将葡萄糖转运至肝细胞内，血糖浓度偏低时则转运方向相反。下列叙述正确的是（

）

A．该载体在血糖浓度偏低时的转运需要消耗ATP B．转运速率随血糖浓度升高不断增大

C．转运方向不是由该载体决定的 D．胰岛素促进葡萄糖运出肝细胞

【答案】C

模拟演练

1．（山西省临汾一中、忻州一中、康杰中学等五校2017届高三第五次联考理科综合生物试题）下列关于细胞的物质跨膜运输的叙述，错误的是（

）

A．某些小分子物质可以通过胞吐的方式从细胞中运出

B．抑制细胞膜上载体的作用不会阻碍性激素进入细胞

C．葡萄糖进入人体细胞的方式有主动运输和协助扩散两种

D．细胞主动运输物质的结果是使该物质在细胞膜内外浓度趋于平衡

【答案】D 2．（四川省成都七中2018届新高三零诊模拟生物试题）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下图所示。下列叙述错误的是（

）

A．图中所示细胞内液的渗透压，a组的比b组的高

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，则其细胞可能会皱缩后恢复原状

D．上述实验中引起细胞形态的改变而消耗ATP的数量比较：c>b>a 【答案】D 【解析】由图可知：红细胞浸入a溶液中保持正常形态，说明a溶液浓度等于细胞内液的溶质浓度；红细胞浸入b溶液中吸水膨胀，说明b溶液浓度小于细胞内液的溶质浓度；红细胞浸入c溶液中失水皱缩，说明c溶液浓度大于细胞内液的溶质浓度。因此，a、b、c溶液浓

度大小：b＜a＜c。根据分析可知，图中所示a组细胞内液的溶质浓度比b组的高，A正确；根据分析可知，b溶液浓度＜细胞内液的溶质浓度＜c溶液浓度，故浸泡过程a组细胞失水量小于c组细胞失水量，B正确；若向a组烧杯加入少量葡萄糖，则由于外界溶液浓度较高，细胞可能发生先失水，而后由于葡萄糖进入细胞使得细胞内液的溶质浓度增大，导致细胞吸水，C正确；上述实验中引起细胞形态的改变是由于水分子的运输，为自由扩散，不消耗ATP分子，D错误。

3．（2017届四川省成都市树德中学高考适应性考试生物卷）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），漏斗内外起始液面一致。渗透平衡时的液面差为Δh。下列有关分析正确的是（

）

A．若S1、S2分别是不同浓度的蔗糖溶液，渗透平衡时的液面差为Δh，S1浓度大于S2的浓度

B．若S1、S2分别是不同浓度的蔗糖溶液，渗透平衡时的液面差为Δh，S1浓度等于S2的浓度

C．若S1、S2分别是不同浓度的KNO3溶液，且S1浓度大于S2的浓度，渗透平衡时的液面差为Δh，大于0 D．若S1、S2分别是不同浓度的KNO3溶液，且S1浓度等于S2的浓度，渗透平衡时的液面差为Δh，小于0 【答案】A 4．（云南省昆明市2017届高三第二次市统测理综生物试题）科学家用水培法培养甜瓜幼苗，每天K和Mg初始状态均为500mg/L，定时测定培养液中K和Mg的剩余量，如图所示。据图分析的是（

）

+2++2+

A．该实验的自变量有离子种类和甜瓜生长发育时期

B．甜瓜对Mg的吸收量大于对K的吸收量

C．甜瓜对K和Mg的吸收速率差异可能与细胞膜上的载体数量有关

D．该实验不能说明甜瓜对必需无机盐的吸收速率在授粉期均大于营养生长期色

【答案】B 5．（江苏省连云港市、徐州市、宿迁市2017届高三年级第三次模拟考试生物试题）下图1表示物质运输的不同方式示意图（图中■、▲、□、○代表跨膜的离子或小分子）；图2表示肾小管上皮细胞重吸收葡萄糖的过程。回答下列问题。

+2+2++

（1）图1中“P”侧属于细胞的________侧，判断依据是________。

（2）图1中b、c方式运输的特点有逆浓度梯度、________、________；物质X的运输方式为________。

（3）结合图1和图2分析，图1中a方式，Y转运所需的能量来源于________（填序号）。

①X离子运输中的梯度动力

②ATP直接提供能量

③光能驱动

④细胞内物质合成时释放的能量

（4）据图2推测，限制肾小管上皮细胞重吸收葡萄糖的两个主要因素是________、________。

【答案】（1）外糖蛋白位于膜外侧

（2）需要载体

消耗能量

协助扩散

（3）①

（4）细胞膜上载体蛋白的数量

Na的吸收量（膜内外Na浓度梯度）

【解析】（1）糖蛋白只分布在细胞膜的外表面，即P表示外表面，Q表示内表面。

（2）根据以上分析可知，图1中b、c方式运输方式是主动运输，特点是物质逆浓度梯度运输，需载体蛋白和能量；物质X的运输方式为协助扩散。

（3）Y离子与X离子通过同一个载体运输，可知Y离子转运所需的能量来源于X离子转运时产生的梯度动力。

（4）由于葡萄糖肾小管被重吸收，是借助于Na的转运主动重吸收的，故推测限制肾小管对葡萄糖吸收的两个主要因素是细胞膜上载体蛋白的数量和Na的吸收量。

创新预测

1．根据：“化学元素→化合物→C→组织→器官→洋葱”，下列有关叙述不正确的是（

）

A．与埃博拉病毒相比，C能独立生活，两者都含有核糖核酸

B．蓝藻和C都有核糖体，若两者进行光合作用都有叶绿素参与

C．洋葱鳞片叶内表皮可用于质壁分离实验，也可以用于有丝分裂实验

D．洋葱富含钾、锌、硒，与根尖成熟区细胞膜上载体的种类和数量有关

【答案】C 2．下列有关物质跨膜运输的说法，错误的是（

）

A．当细胞原生质层两侧溶液浓度相等时，也有水分子的跨膜运输

B．将装片在酒精灯上加热后，质壁分离现象可能不会再发生

C．在逐渐发生质壁分离的过程中，细胞的吸水能力逐渐增强

D．血糖浓度升高时，胰岛素促进葡萄糖运出肝细胞

【答案】D 【解析】当细胞原生质层两侧溶液浓度相等时，也有水分子的跨膜运输，即达到水分子的进出的动态平衡，A正确；只有活细胞能够发生质壁分离，B正确；在逐渐发生质壁分离的过程中，细胞液的浓度不断增大，细胞的吸水能力逐渐增强，C正确；血糖浓度升高时，胰岛素促进葡萄糖运进肝细胞合成肝糖原，从而使血糖含量下降，D错误。

++＋＋

3．神经细胞的静息电位和动作电位与通道蛋白关系紧密。Na－K泵是神经细胞膜上的一种常见载体，能催化ATP水解，每消耗1分子的ATP，就可以逆浓度梯度将3分子的Na泵出细胞外，将2分子的K泵入细胞内，其结构如右图所示。下列根据上述资料做出的分析，不正确的是（

）

++++

+

+A．左图中静息电位-70的绝对值大于动作电位30的原因是K细胞内外浓度差大于Na

B．左图中b-c段，Na通过通道蛋白内流不需要消耗ATP C．右图中随着温度逐渐提高，Na－K泵的运输速率先增大后稳定

D．右图中随着氧气浓度的逐渐提高，Na－K泵的运输速率会先增大后稳定

【答案】C 4．下列叙述正确的是（

）

A．在腌制果脯过程中，果脯变甜是细胞主动吸收糖分的结果

B．甘油、乙醇、苯等物质可以通过协助扩散进出细胞

C．低温会影响自由扩散、协助扩散和主动运输的运输速率

D．葡萄糖进入哺乳动物成熟的红细胞中，消耗的是无氧呼吸产生的ATP 【答案】C 5．在小肠绒毛上皮细胞膜表面存在两种形式的葡萄糖载体——SGLT1和GLUT2，其工作机理如图1所示；纽约大学的George．L．Kellett测定了小肠绒毛上皮细胞上的这两种载体在不同葡萄糖浓度下的运输速率，结果如图2所示。请据图回答相关问题：

+++++

（1）根据图1分析，小肠绒毛上皮细胞可以通过SGLT1以_________方式从肠腔吸收葡萄糖，也可以通过GLUT2以____________方式从肠腔吸收葡萄糖，其中主动运输葡萄糖消耗的能量直接来源于_______。小肠绒毛上皮吸收葡萄糖的方式，体现了细胞膜具有__________的功能。

（2）根据图2分析，SGLT1__________（可以/不可以）在顺浓度梯度的情况下运输葡萄糖。当葡萄糖浓度高于20mM时，随着葡萄糖浓度进一步提高，小肠绒毛上皮细胞主要靠提高__________（自由扩散/协助扩散/主动运输）的速率来增加葡萄糖的吸收。

【答案】（1）主动运输

协助扩散

Na浓度差

控制物质进出细胞（物质运输）

（2）可以

协助扩散

【解析】（1）根据图1分析可知，葡萄糖可以通过SGLT1和GLUT2两种载体的协助进入小肠绒毛上皮细胞，根据是否消耗能量可知，前者是主动运输，后者是协助扩散。图中显示主动运输需要的能量不是直接来自于ATP的水解，而是依赖Na+浓度差产生的能量。小肠绒毛上皮吸收葡萄糖的方式，体现了细胞膜具有控制物质进出细胞的功能。

（2）根据图2分析，SGLT1运输葡萄糖可以在顺浓度梯度的情况下运输葡萄糖。当葡萄糖浓度高于20mM时，随着葡萄糖浓度进一步提高，主动运输的速率几乎不再增加，小肠绒毛上皮细胞主要靠提高协助扩散的速率来增加葡萄糖的吸收。

+