全章复习与测试教案3

第3讲

物质跨膜运输的实例和方式

[感性认知]

[理性归纳]

1.据渗透装置图，分析回答下列问题

1.牢记渗透作用发生的两个必备条件

(一)细胞吸水和失水的原理渗透作用

(1)若S1溶液浓度大于S2，则单位时间内由S2→S1的水分子数多于S1→S2，外观上表现为S1液面上升；若S1溶液浓度小于S2，则情况相反，外观上表现为S1液面下降。

(2)图B中在达到渗透平衡后，若存在液面差Δh，则S1溶液浓度仍大于S2。因为液面高的一侧形成的压强，会阻止溶剂由低浓度一侧向高浓度一侧扩散。

2.填写成熟植物细胞结构示意图，并回答下列问题

(二)细胞吸水和失水的实例植物细胞的质壁分离及其复原

(1)原理和现象：

①外界溶液浓度>细胞液浓度时，细胞失水，4.透析植物细胞的吸水和失水

发生质壁分离现象。

②外界溶液浓度<细胞液浓度时，细胞吸水，发生质壁分离复原现象。

(2)质壁分离的原因：

①外因：细胞液浓度<外界溶液浓度，细胞通过渗透作用失水。

②内因：细胞壁的伸缩性小于原生质层的伸缩性。

3.透析动物细胞的吸水和失水

2.明辨渗透作用的两个易误点

(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较多。

(2)渗透平衡只意味着半透膜两侧水分子移动达到平衡状态，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。

3.判断物质进出细胞的方式

(1)结合实例判断下列物质的运输方式：(均填序号) A．水

B．O2、CO2

C．红细胞吸收葡萄糖

D．甘油、脂肪酸、性激素、乙醇等脂溶性物质

E．小肠绒毛上皮细胞吸收葡萄糖

(三) 物质进出细胞的方式

F．无机盐、葡萄糖等逆浓度进出细胞

G．神经细胞静息状态下K外流和兴奋时Na内流

H．人红细胞吸收K排出Na

I．胰岛B细胞分泌胰岛素

J．神经细胞分泌神经递质

K．吞噬细胞吞噬抗原

①以上属于自由扩散的是A、B、D。

②以上属于协助扩散的是C、G。

③以上属于主动运输的是E、F、H。

＋＋＋＋5.牢记四类物质运输方式的特点

6．归纳法记忆同一物质的不同运输方式

7．明辨物质运输的三个“不一定”

(1)小分子物质的运输方式不一定都是跨膜运输，如神经递质的释放是胞吐作用。

(2)生物大分子不一定都是以胞吞、胞吐方式运输的，如RNA和蛋白质可通过核孔出入细胞核。

④以上属于胞吞的是K，属于胞吐的是I、(3)消耗能量的运输方式并不一定就是主J。

(2)结合模式图判断物质的运输方式：

动运输，如胞吞和胞吐也消耗能量。

————突破点(一)

渗透作用的原理及应用———————

1．(2017·全国卷Ⅱ)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

解析：选C

该植物细胞质壁分离后的复原是因为物质A进入了细胞，使细胞液渗透压升高导致细胞吸水；植物细胞发生质壁分离的内因是原生质层的伸缩性大于细胞壁，所以0～1 h内，细胞体积变化量小于原生质体体积变化量；2～3 h内原生质体的相对体积增大，此时细胞液的渗透压大于细胞外溶液的渗透压；0～1 h内原生质体的相对体积减小，液泡中的水分进入细胞质基质，此时细胞质基质的渗透压大于液泡中液体的渗透压。

2．(2018·临沂模拟)如图为研究渗透作用的实验装置，漏斗内溶液为S1，漏斗外溶液为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，则S1的浓度大于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，则S1的浓度等于S2的浓度

C．若S1、S2分别是不同浓度的KNO3溶液，且S1的浓度大于S2的浓度，则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的浓度等于S2的浓度，则渗透平衡时的液面差为Δh，小于0 解析：选A

漏斗内液面上升，则漏斗内溶液(S1)浓度大于漏斗外溶液(S2)浓度，渗透平衡时的液面差为Δh，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，故两者浓度关系仍是S1>S2；半透膜允许K、NO3通过，渗透平衡时液面差为0，S1的浓度等于S2的浓度。

(1)渗透作用的应用

考什么

(2)渗透作用发生的条件和过程

主要以选择题的形式考查

(1)熟记渗透装置的组成和渗透作用的条件

学什么

(2)掌握动植物细胞吸水与失水的过程

(3)掌握渗透作用的应用

＋－

(4)学会与渗透作用有关的实验探究的方法

1．渗透作用与渗透系统

(1)渗透作用：指水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散，是自由扩散的一种形式。

(2)渗透系统：

组成：一个完整的渗透系统，由两个溶液体系以及两者中间的半透膜组成

渗透作用产生的条件：有一层半透膜；半透膜两侧的溶液具有

2．利用渗透原理比较不同溶液浓度大小

溶液浓度

漏斗内

M 烧杯内

N

浓度差

①若漏斗内液面上升，则M>N 现象及结论

②若漏斗内液面不变，则M＝N

③若漏斗内液面下降，则M

3．走出渗透作用发生的三个误区

(1)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。

(2)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。

(3)并非所有细胞都可发生质壁分离。具有中央大液泡的成熟植物细胞可发生质壁分离及复原现象。死细胞、动物细胞及未成熟的植物细胞(如根尖分生区细胞)不发生质壁分离及复原现象。

4．与渗透作用相关的实验探究

(1)验证渗透作用发生的条件

(2)探究物质能否通过半透膜的方法(以碘和淀粉为例)

烧杯内盛淀粉溶液

变蓝

不变蓝

变蓝

不变蓝

漏斗内盛碘液

不变蓝

变蓝

变蓝

不变蓝

结论

碘能通过半透膜，而淀粉不能

淀粉能通过半透膜，而碘不能

淀粉和碘都能通过半透膜

淀粉和碘都不能通过半透膜

题点(一)

渗透作用发生的条件和过程

1．如图所示，U型管中的半透膜可允许水分子和单糖通过，而不允许二糖通过，m侧是蒸馏水，n侧是0.3 g/mL的蔗糖溶液，实验开始时m、n两侧液面等高。一段时间后，当m、n两侧液面不再变化时，向n侧加入蔗糖酶(已知蔗糖酶不影响溶液渗透压)。下列有关叙述正确的是(

) A．实验开始时，m、n两侧不会发生渗透作用

B．实验开始后，n侧液面逐渐升高，当m、n两侧液面不再变化时两侧溶液浓度相等

C．加入蔗糖酶之后，n侧液面先升高后降低

D．加入蔗糖酶一段时间后，当m、n两侧液面不再变化时，n侧液面仍然明显高于m侧

解析：选C

实验开始时，由于n侧溶液浓度大于m侧溶液浓度，所以m、n两侧会发生渗透作用，A错误；实验开始后，n侧液面会逐渐升高，由于蔗糖分子不能通过半透膜，所以当m、n两侧液面不再变化时，两侧溶液浓度并不相等，B错误；当向n侧加入蔗糖酶后，蔗糖分解成葡萄糖和果糖，溶质分子增多，溶液浓度增大，n侧液面会上升，由于半透膜允许葡萄糖、果糖通过，所以n侧液面又会下降，当m、n两侧液面不再变化时，m、n两侧液面基本等高，C正确，D错误。

2．如图为渗透作用实验，开始时如图1，a代表清水，b、c代表蔗糖溶液(蔗糖不能透过半透膜)，过一段时间后结果如图2，漏斗管内的液面不再发生变化，H1、H2表示漏斗管内液面与清水的高度差。下列说法错误的是(

)

A．图1中b的浓度大于c的浓度

B．图2中b的浓度等于c的浓度

C．图1 a中水分子扩散到b的速率大于a中水分子扩散到c的速率

D．图2 a中水分子扩散到b的速率等于b中水分子扩散到a的速率

解析：选B

图2漏斗中的液面不再变化，处于平衡状态，H1高于H2，所以图2中B的浓度大于C的浓度。

题点(二)

细胞的吸水和失水的结果分析

3．(2018·沈阳调研)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 解析：选D

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。

4．将若干生理状况基本相同，长度为3 cm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

解析：选B

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。

题点(三)

与渗透作用有关的实验探究

5．某同学为探究膜的通透性而设计了如图所示的渗透装置，开始时烧杯内的液面和长颈漏斗内的液面相平。在长颈漏斗内液面上升的过程中(

) A．液面上升的速率先加快后减慢最终维持稳定

B．水分子通过半透膜从蔗糖溶液向清水扩散的速率逐渐减慢

C．当半透膜两侧液体浓度相等时，水分子不再通过半透膜扩散

D．当半透膜两侧水分子进出速率相等时，长颈漏斗内液面最高

解析：选D

当水分子在半透膜两侧进出速率相等时，漏斗内液面达到最高并停止上升，即最终液面上升的速率变为0。

6．(2018·赣州模拟)某同学进行如图所示的实验，甲图为实验开始状态，乙图为实验结束状态。请在乙图所示实验结果的基础上继续实验，探究蔗糖的水解产物能否通过半透膜。

增添的实验材料：蔗糖酶溶液、斐林试剂、试管、滴管、水浴锅等。

(1)请设计出继续实验的简要步骤：

①________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________；

②________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

(2)预测实验现象并做出结论：_____________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

答案：(1)①向a、b两管分别加入等量蔗糖酶溶液，观察a、b两管内液面的变化

②吸取a、b两管内适量液体，分别加入A、B两试管中，并加入斐林试剂，50～65 ℃水浴加热，观察A、B试管内有无砖红色沉淀

(2)如果a、b两管液面高度差缩小且A、B试管内均有砖红色沉淀，则蔗糖的水解产物能通过半透膜；如果a、b两管液面高度差增大且A试管内无砖红色沉淀、B试管内有砖红色沉淀，则蔗糖的水解产物不能通过半透膜

突破点(二)

实验——观察植物细胞的质壁分离和复原—理清原理稳得分—

1．(2018·南昌一模)下图为某同学利用紫色洋葱鳞片叶作为实验材料，观察植物细胞质壁分离与复原的基本操作步骤。下列相关叙述错误的是(

)

A．第二次观察(d)和第一次观察(b)形成对照，第三次观察(f)和第二次观察(d)形成对照

B．该实验用显微镜主要观察原生质层和细胞壁的位置关系、液泡的颜色和大小等

C．如果将蔗糖溶液换成浓度适宜的KNO3溶液，则可以省略e过程

D．增大蔗糖溶液的浓度，实验效果会更明显且不影响细胞的活性

解析：选D

题图中共有三次显微镜观察，观察的指标主要是原生质层和细胞壁的位置关系以及液泡的大小和颜色；第二次观察与第一次观察形成对照，第三次观察与第二次观察形成对照；如果将蔗糖溶液换成浓度适宜的KNO3溶液，由于在细胞失水的同时，不断以主动运输的方式获得K和NO3，导致细胞液浓度升高，当其大于外界溶液浓度时，细胞开始吸水，从而出现质壁分离自动复原的现象；如果蔗糖溶液的浓度过高，会导致细胞过度失水而死亡。

2．(2015·海南高考)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在细胞与蔗糖溶液间移动引起的

解析：选D

分析实验结果可知，实验过程中，甲吸水、乙水分进出平衡、丙失水，所以实验前甲的浓度＞乙的浓度＞丙的浓度；乙的浓度不变是因为细胞外蔗糖浓度与乙的细胞液浓度相等，水分进出平衡；实验中细胞与蔗糖溶液间的水分移动属于自由扩散；甲、丙的浓度变化是由水分在细胞与蔗糖溶液间移动引起的。

1．实验的操作过程及观察指标

＋－

2．有关“质壁分离”的两点提醒

(1)并非所有细胞都可发生质壁分离

具有中央大液泡的成熟植物细胞可发生质壁分离及复原现象。死细胞、动物细胞及未成熟的植物细胞(如根尖分生区细胞)不发生质壁分离及复原现象。

(2)并非所有溶液都使植物细胞发生质壁分离及复原

①一定浓度的溶质不能透膜的溶液中只会发生质壁分离现象，不能自动复原，如0.3 g/mL蔗糖溶液。

②一定浓度的溶质可透膜的溶液中可发生质壁分离后自动复原现象，如KNO3溶液、甘油等。

③在高浓度溶液中可发生质壁分离现象，但不会发生质壁分离复原现象。

3．注意事项

(1)质壁分离过程中，外界溶液浓度大于细胞液浓度，质壁分离程度越大，植物细胞吸水能力越强；质壁分离复原过程中，外界溶液浓度小于细胞液浓度。

(2)质壁分离与复原过程中水分子的移动是双向的，但结果是单向的。

(3)本实验用显微镜观察了三次，第一次与第二次形成对照，第三次与第二次形成对照，该对照方法为自身对照。

4．质壁分离与复原实验的拓展应用

(1)判断成熟植物细胞是否是活细胞

(2)测定细胞液浓度范围

(3)比较不同成熟植物细胞的细胞液浓度

(4)鉴别不同种类的溶液(如KNO3和蔗糖溶液)

1．(2017·海南高考)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

解析：选B

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。

2．用物质的量浓度为2 mol·L－1的乙二醇溶液和2 mol·L－1的蔗糖溶液分别浸泡某种植物细胞，观察质壁分离现象，得到其原生质体体积变化情况如图所示。下列表述正确的是(

)

A．该细胞可能是某种植物根尖分生区的细胞

B．AB段曲线表明细胞液浓度在逐渐增大

C．EC段表明该细胞开始因失水过多而逐渐死亡

D．用一定浓度的KNO3溶液，可得到类似蔗糖溶液的结果

解析：选B

观察质壁分离现象应用成熟的植物细胞，根尖分生区细胞未成熟，不能用于观察质壁分离；AB段曲线显示原生质体体积变小，表明细胞失水，细胞液浓度在逐渐增大；EC段表明该细胞开始吸水而自动复原，细胞并未死亡；用一定浓度的KNO3溶液，可得到类似乙二醇溶液的结果，而不能得到类似蔗糖溶液的结果。

—————突破点(三)

物质出入细胞的方式———————

1．(2016·全国卷Ⅰ)离子泵是一种具有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梯度进行的

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

解析：选C

由题意可知，离子通过离子泵进行跨膜运输需要消耗能量，而协助扩散不需要消耗能量。消耗能量的物质跨膜运输一般是逆浓度梯度进行的。动物一氧化碳中毒会影响红细胞运输氧气，进而影响有氧呼吸，影响ATP的合成，从而降低离子泵跨膜运输离子的速率。离子泵是一种蛋白质，因此加入蛋白质变性剂会破坏离子泵的结构，进而降低离子泵跨膜运输离子的速率。

2．(2017·江苏高考改编)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。下列相关叙述正确的是(

)

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

解析：选A

由题图可知，蔗糖通过胞间连丝由伴胞进入筛管中，筛管内的蔗糖水解后，蔗糖浓度降低，有利于蔗糖从伴胞扩散到筛管；蔗糖分解产生的单糖顺浓度梯度运至薄壁细胞；图中蔗糖从伴胞到筛管的运输方式为被动运输，不需要消耗ATP；筛管中的蔗糖水解成单糖后，两种单糖通过单糖转运载体进入薄壁细胞。

(1)物质出入细胞方式的判断、特点

考什么

(2)结合模式图考查影响物质跨膜运输的因素

主要以选择题的形式考查

学什么

(1)熟记物质进出细胞的方式及其特点

(2)理解影响物质运输的因素及对应曲线

(3)学会相关实验的设计方法

1．物质跨膜运输方式的比较

物质跨膜

运输的方式

自由扩散

被动运输

主动运输

协助扩散

图例

物质运

输方向

是否需

要载体

是否消

耗能量

举例

2．辨析三种膜——半透膜、选择透过性膜、核膜

图示

解读

半透膜(图1)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，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。如常见的半透膜有动物的膀胱膜、肠衣、鸡蛋的蛋壳膜等

选择透过性膜(图2、3、4)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和主动选择性。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

高浓度→低浓度

高浓度→低浓度

低浓度→高浓度

不需要

需要

需要

不消耗

O2、CO2、H2O、甘油、乙醇、苯等

不消耗

消耗

小肠吸收葡萄糖、氨基酸、无机盐等

红细胞吸收葡萄糖

核膜(图5)是双层膜，将细胞的核、质分开，由于其上有核孔，mRNA只能通过它进入细胞质，而氨基酸、葡萄糖、离子和小分子等可通过核膜

3．“三步法”快速判定物质出入细胞的方式

题点(一)

物质出入细胞的方式及特点

1．如图是物质进出细胞方式的概念图。下列分析错误的是(

)

A．兴奋沿神经纤维传导过程中，Na跨膜方式有①也有②

B．⑤、⑥两种跨膜方式不都需要载体

C．神经递质可以通过③胞吐的方式被释放到内环境

D．胰岛素通过④胞吞的方式被细胞吸收

解析：选D

由图分析可知①为主动运输，②为被动运输，⑤、⑥分别为自由扩散和协助扩散(顺序可颠倒)，③、④分别为胞吞和胞吐(顺序可颠倒)。兴奋沿神经纤维传导过程中，Na跨膜运输有从细胞外进入细胞内的，即顺浓度梯度进行，为方式②；也有从细胞内到细胞外逆浓度梯度运输的，此时为方式①。只有协助扩散需要载体，自由扩散不需要载体。神经递质可以通过③胞吐的方式被释放到内环境。胰岛素通过与细胞膜上的受体结合来传递信息，其不进入细胞。

2．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，降低Na对细胞质基质中酶的伤害。下列有关叙述错误的是＋＋＋＋

(

) A．Na进入液泡的方式属于主动运输

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降低了细胞的吸水能力

D．该载体蛋白作用的结果提高了植物的耐盐性

解析：选C

Na逆浓度梯度进入液泡的方式属于主动运输，该过程体现了液泡膜的选择透过性，Na通过主动运输进入液泡可以提高植物的耐盐性。Na进入液泡后细胞液的浓度增大，细胞的吸水能力增强。

题点(二)

影响物质跨膜运输的原因

3．(2017·海南高考)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

解析：选B

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。给营养液通入空气，有氧呼吸能正常进行，有利于根对a的吸收，从而有利于该植物的生长，A、D正确。

4．如图为物质出入细胞的四种方式的示意图，请判断下列相关说法中正确的是(

) ＋＋＋＋＋

A．影响a、b方式的因素分别是浓度差和载体蛋白数量

B．向细胞中注入某种呼吸抑制剂，则c、d方式受影响最大

C．氨基酸和葡萄糖进入红细胞的方式相同，都是c方式

D．上述4种运输方式的实现均能体现细胞膜的流动性

解析：选B

由图分析可知，a方式是自由扩散、b方式是协助扩散、c方式是主动运输、d方式是胞吐。自由扩散受膜两侧浓度差的影响，浓度差越大，物质出入细胞的速率就越快，而协助扩散受浓度差和载体蛋白数量的共同影响；主动运输和胞吐都需要能量，呼吸抑制剂能够抑制细胞呼吸，影响能量来源；氨基酸进入红细胞的方式是主动运输，葡萄糖进入红细胞的方式是协助扩散；4种方式中只有d方式能够体现细胞膜的流动性。

题点(三)

探究物质跨膜运输的方式

5．(2017·长春二模)科学家在研究钠通过细胞膜的运输方式时，做了下述实验：先向枪乌贼神经纤维里注入微量的放射性同位素24Na，不久可测得神经纤维周围溶液中存在24Na，如果在神经纤维膜外溶液中先后加入某药物和ATP，测得周围溶液中据图作出下列推断，错误的是(

) 24Na的量如图所示。

A．加入某药物后，溶液中24Na的量不再增加

B．加入ATP后，细胞中24Na的量减少

C．“某药物”的作用机理是抑制ATP水解

D．“某药物”的作用机理是抑制细胞呼吸

解析：选C

由题图知，在神经纤维膜外溶液中先加入某药物后，测得周围溶液中24Na的量停止增加；加入ATP后，周围溶液中24Na的量迅速增加，说明Na从神经细胞排出需＋要消耗能量，属于主动运输，而该药物的作用是抑制呼吸作用的进行。

6．(2018·江西五校联考)如图为一实验装置，甲、乙两个小室由一小孔相连通，小孔上覆盖着一个双层磷脂分子薄膜。在两室中分别插入电极，使离子做定向移动。甲室内盛K或Na溶液，乙室内盛水。仔细看图后回答问题：

＋＋

(1)图1中，甲、乙两室中水面上升的是________，原因是________________________________________________。

(2)图2实验中，甲室中的K进入乙室，说明加入的缬氨霉素起到了________的作用。

(3)图3实验中，Na不能进入乙室，说明______________。

(4)上述实验间接说明了双层磷脂分子薄膜具有________________特点。

解析：图1实验，不加缬氨霉素，K不能通过，这时水通过自由扩散通过膜，导致甲室中水面上升；图2实验，加入缬氨霉素，K从甲室运输到乙室；图3实验，加入缬氨霉素，Na(离子半径和电性与K相似)不能从甲室运输到乙室。通过比较、分析和综合，可以说明缬氨霉素充当了运载K的载体，且载体具有专一性(选择性)。这一事实间接说明了＋＋＋＋＋＋＋

双层磷脂分子薄膜对不同物质运输具有选择透过性。

答案：(1)甲

单位时间内乙中的水分子通过膜扩散到甲比由甲扩散到乙的多

(2)载体

(3)载体具有专一性

(4)选择透过性

[课堂小结·握主干]

建知识体系(填一填) 记核心要点(背一背) 1.渗透作用及应用

(1)渗透作用的发生必须依赖半透膜和膜两侧的浓度差。

(2)动物细胞在任何情况下都不会发生质壁分离现象。

2．物质出入细胞的方式

(1)物质的跨膜运输并不都是顺相对含量梯度的，细胞对物质的输入和输出具有选择性。

[填空]①选择透过性

②胞吞、胞吐

③自由扩散

④协助扩散

⑤主动运输

⑥浓度差

⑦细胞壁和原生质层的伸缩性不同

⑧原生质层

⑨浓度差

(2)被动运输包括自由扩散和协助扩散，它们都是顺浓度梯度运输的过程，不消耗能量，但是协助扩散需要载体蛋白。

(3)主动运输是逆浓度梯度运输的过程，需要载体蛋白的协助和消耗能量。

(4)胞吞和胞吐是借助于膜的融合完成的，与膜的流动性有关，它是大分子和颗粒性物质进出细胞的物质运输方式，靠ATP提供动力。

一、选择题

1．红细胞吸收无机盐和葡萄糖的共同点是(

) A．都可以从低浓度到高浓度一边

B．都需要供给ATP C．都需要载体协助

D．既需要载体协助又需要消耗能量

解析：选C

红细胞吸收无机盐和葡萄糖的方式分别是主动运输和协助扩散，主动运输和协助扩散都需要细胞膜上载体蛋白的参与。主动运输将物质从低浓度一侧运往高浓度一侧，且需要载体协助和消耗ATP；协助扩散将物质从高浓度一侧运往低浓度一侧，需要

载体协助，不消耗能量。

2．下列关于物质出入细胞方式的叙述正确的是(

) A．人的红细胞吸收甘油和葡萄糖都不消耗ATP B．糖醋蒜在腌制中慢慢具有糖醋味，是细胞主动运输吸收糖分子和醋酸分子的结果

C．胞吐过程充分体现了细胞膜上载体蛋白的专一性

D．神经细胞内的K经钾离子通道主动运输出细胞

解析：选A

人的红细胞吸收甘油的方式是自由扩散，而吸收葡萄糖的方式是协助扩散，二者都不消耗能量，A正确；糖醋蒜在腌制中细胞已死亡，糖分子和醋酸分子扩散进入细胞，B错误；胞吐过程中不需要细胞膜上的载体蛋白，C错误；神经细胞内的K经钾离子通道运出细胞的方式为协助扩散，D错误。

3．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(如图所示)。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

解析：选B

第一次观察时未滴入蔗糖溶液，细胞还没有发生质壁分离，较易观察到的是紫色大液泡，细胞质基质所占区域很小；第二次观察时已经通过引流法使紫色洋葱鳞片叶的外表皮细胞浸润在蔗糖溶液中，可以发现在细胞的角隅处首先发生质壁分离；吸水纸的主要作用是吸引蔗糖溶液(或清水)；第一次显微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，不能省略。

4．下列关于物质X跨膜运输的叙述，错误的是(

) A．如果X跨膜运输的方式是自由扩散，则在一定范围内，其运输速率与物质浓度成正比

B．如果X是葡萄糖，则在顺浓度梯度的情况下可通过协助扩散进入细胞

C．如果X(氧气除外)跨膜运输的方式是被动运输，则其运输速率与氧气浓度无关

D．如果X是脂溶性的物质，其跨膜运输的方式一般是协助扩散

解析：选D

如果X跨膜运输的方式是自由扩散，其运输速率取决于膜两侧的浓度差，即在一定范围内，其运输速率与物质浓度成正比；葡萄糖进入细胞的方式有协助扩散和主动运输两种，在顺浓度梯度的情况下可通过协助扩散进入细胞；被动运输不消耗能量，其运输速率与氧气浓度无关；脂溶性物质的跨膜运输方式一般是自由扩散。

5．(2018·南宁模拟)如图为受体介导的胞吞作用，根据图示，下列叙述错误的是(

)

A．该过程以膜的选择透过性为基础才能发生

B．该过程要有细胞表面识别和内部供能才可能完成

C．构成囊泡的基本支架是磷脂双分子层

D．神经细胞释放神经递质的过程有膜成分的更新

解析：选A

胞吞、胞吐作用以膜的流动性为基础才能发生；题图中胞吞过程需要信息分子与受体结合才能发生，体现了细胞膜表面识别作用，胞吞过程需要消耗能量；囊泡是细胞膜内陷形成的，构成细胞膜的基本支架是磷脂双分子层；神经细胞通过胞吐方式将神经递质释放到细胞外，突触小泡与细胞膜融合实现了细胞膜成分的更新。

6．(2018·贵阳模拟)物质进出细胞的方式有跨膜运输(被动运输和主动运输)和非跨膜运输(胞吞和胞吐)。下列有关物质进出细胞方式的判断，正确的是(

) A．依据是否消耗能量，只要运输过程中耗能就是主动运输

B．依据物质浓度梯度，顺浓度梯度的运输一定是自由扩散

C．依据是否需要载体蛋白，需要载体蛋白的运输就是协助扩散

D．依据跨膜的层数，跨膜层数为0的就是胞吞或胞吐

解析：选D

物质进出细胞方式中主动运输、胞吞和胞吐均消耗能量；顺浓度梯度的运输有自由扩散和协助扩散；需要载体蛋白的运输有协助扩散和主动运输；胞吞和胞吐为非跨膜运输，通过膜的层数为0。

7．甲(○)乙(●)两种物质在细胞膜两侧的分布情况如图所示(颗粒的多少表示浓度的高低)。在进行跨膜运输时，下列说法正确的是(

)

A．乙进入细胞一定有载体蛋白的参与

B．乙运出细胞一定有载体蛋白的参与

C．甲进入细胞一定需要能量

D．甲运出细胞一定不需要能量

解析：选A

由图可知，乙在细胞外的浓度低于细胞内，进入细胞的方式是主动运输，需要能量和载体蛋白参与，A正确；乙运出细胞是从高浓度到低浓度，可能通过自由扩散，不需要载体和能量，B错误；甲在细胞膜外的浓度高于细胞内，进入细胞可能是被动运输，

不消耗能量，C错误；甲运出细胞是从低浓度到高浓度，属于主动运输，消耗能量，D错误。

8．用相同的培养液培养水稻和番茄幼苗，一段时间后，测定培养液中各种离子的浓度，结果如图1所示。图2表示植物根细胞对离子的吸收速率与氧气浓度之间的关系。据图不能体现的信息是(

)

A．由图2可知，植物根细胞吸收离子的方式为主动运输

4B．由图1可知，水稻对SiO4需求量最大，番茄对SiO44需求量最小

－－C．图2中B点，离子吸收速率受载体数量的限制

D．图1水稻培养液里的Ca2浓度高于初始浓度，说明水稻不吸收Ca2

＋＋解析：选D

从图2中可以看出，在一定范围内，随着氧气浓度的增大，根细胞吸收离子的速率增大，说明吸收离子的过程消耗能量，因此植物根细胞吸收离子的方式为主动运输。从图1中可以看出，培养水稻的培养液中，一段时间后SiO44浓度比初始浓度低，而－Mg2和Ca2浓度比初始浓度高，说明水稻吸收Mg2和Ca2的速度慢于吸收水的速度，而＋＋＋＋吸收SiO44的速度快于吸收水的速度，因此D项错误。

－9．将甲、乙、丙三个未发生质壁分离的成熟植物细胞置于同一蔗糖溶液中，在显微镜下持续观察它们的状态，直到细胞形态不再发生变化时，三个细胞的状态如表所示：

细胞种类

甲细胞

乙细胞

丙细胞

下列判断正确的是(

) A．细胞形态不再发生变化是因为细胞已经死亡

B．实验前甲、乙、丙三个细胞的细胞液浓度关系是乙>甲>丙

C．实验后甲、乙、丙三个细胞的细胞液浓度关系是乙<甲<丙

D．细胞形态不再发生变化时三个细胞的细胞液浓度相等

解析：选B

细胞形态不再发生变化并不代表细胞已经死亡，可能正处于水分子进出细胞的动态平衡状态；细胞内外浓度差越大，质壁分离现象越明显，而实验所用蔗糖溶液浓度相同，故实验前丙细胞的细胞液浓度最小，乙细胞的细胞液浓度最大；达到动态平衡细胞状态

刚发生质壁分离

没有发生质壁分离

质壁分离现象明显

时，三个细胞的细胞液浓度与外界溶液浓度分别相等，三个细胞的细胞液浓度不相等，质壁分离越明显的细胞失水越多，外界溶液浓度越小，故实验后丙细胞的细胞液浓度最小。

10．(2018·遵义模拟)将小鼠红细胞放入一定浓度的KNO3溶液中，红细胞体积随时间变化如图，有关叙述正确的是(

) A．KNO3溶液的起始渗透压小于红细胞内液的起始渗透压

B．与B点相比，A点对应时刻红细胞内液的渗透压较大

C．AB段失水使红细胞内液的渗透压大于KNO3溶液，从而出现BC段的变化

D．B点对应的时刻，KNO3溶液与红细胞内液的渗透压相等

解析：选D

小鼠红细胞放入一定浓度的KNO3溶液中，KNO3溶液的起始渗透压大于红细胞内液的起始渗透压，红细胞失水，A错误；由于A点到B点红细胞不断失水导致细胞内渗透压不断增加，B错误；出现BC段的变化是由于红细胞对钾离子和硝酸根离子的吸收，细胞内渗透压不断增加，细胞吸水体积变大，C错误；B点对应的时刻红细胞失水与吸水达到平衡，说明细胞内外渗透压相等，D正确。

11．(2017·盐城二模)实验表明，IAA的短距离运输以细胞到细胞的方式进行，且输入与输出细胞的载体不同，其中输出与PIN蛋白相关。PIN蛋白会通过胞吐(依赖于生长素应答因子ARF)输出IAA，如图表示此过程的部分作用机理。下列有关叙述正确的是(

)

A．GNOM蛋白活性增强会抑制PIN蛋白胞吐

B．TPL与AUX/IAA蛋白结合物含量升高，有助于IAA的输出

C．IAA、AUX/IAA与TIR1蛋白结合，促进IAA输出

D．IAA浓度高时有利于其输出，所以其运输方式为被动运输

解析：选C

在PIN蛋白通过胞吐输出IAA时，GNOM蛋白活性增强可促进该过程，A错误。图示中TPL与AUX/IAA蛋白结合后，对ARF的调控不能进行，因此对IAA的输出无促进作用，B错误。IAA、AUX/IAA与TIR1蛋白结合，能促进IAA输出，C正确。IAA浓度高时会促进PIN蛋白通过胞吐作用输出IAA，D错误。

12．HgCl2是一种可以影响ATP水解的抑制剂，为探究主动运输的特点，科研人员进行了如下实验，下列相关说法正确的是(

) 组名

实验材料

实验处理

实验前后溶液中磷酸盐的浓度

差

甲

成熟胡萝卜片

一定浓度的KH2PO4溶液＋蒸馏水

一定浓度的KH2PO4溶液＋蒸馏水

一定浓度的KH2PO4溶液＋HgCl2

一定浓度的KH2PO4溶液＋HgCl2

9 (mg/L) 乙

幼嫩胡萝卜片

4 (mg/L) 丙

成熟胡萝卜片

5 (mg/L) 丁

幼嫩胡萝卜片

2 (mg/L) A．本实验的目的仅是探究HgCl2对细胞主动运输的影响

B．幼嫩组织呼吸旺盛，物质运输能力强

C．实验前后需测定溶液中磷酸盐的浓度

D．甲、丁对照说明主动运输过程需要消耗能量

解析：选C

本实验的实验目的是探究HgCl2和细胞成熟度对细胞主动运输的影响，A错误；由甲、乙对照可知，乙实验前后的浓度差小于甲，说明幼嫩组织较成熟组织的物质运输能力弱，B错误；实验的观察指标是实验前后溶液中磷酸盐的浓度差，因此实验前后需测定溶液中磷酸盐的浓度，C正确；甲、丁的实验变量有胡萝卜片的成熟度和HgCl2的有无，不符合单一变量原则，甲、丙对照或乙、丁对照可说明主动运输过程需要消耗能量，D错误。

二、非选择题

13．图1是人甲状腺细胞摄取原料合成甲状腺球蛋白的基本过程，图2表示两种跨膜运输方式，请据图回答问题：

(1)细胞内的碘浓度远远高于血浆中碘浓度，这表明图1中a过程跨膜运输的方式是________，该过程________(填“需要”或“不需要”)细胞提供能量。

(2)图2中，甲的跨膜运输方式是________，乙的跨膜运输方式是________________，苯进出细胞的方式一般是图2中的________________。若对离体的心肌细胞使用某种毒素，

结果对Mg2的吸收显著减少，而对Ca2、K、C6H12O6等物质的吸收没有受到影响，其＋＋＋原因是__________________________________________。

(3)甘油、胆固醇等都能很容易通过细胞膜，主要与细胞膜中含有________有关。

(4)木糖为五碳糖，但是细胞膜能转运葡萄糖，却不能转运木糖，这表明细胞膜具有的特性是________________。

(5)突触前膜释放神经递质的过程，说明细胞膜具有的特点是________________。

解析：(1)图1中碘离子逆浓度差进入甲状腺细胞，说明碘离子的跨膜运输方式为主动运输，主动运输需要消耗能量。(2)图2甲中运输速度与浓度梯度呈正相关，表示的运输方式为自由扩散，乙因存在最大运输速度，说明需要载体，表示的运输方式为协助扩散或主动运输；苯进出细胞的方式是自由扩散；使用某种毒素后，细胞对Mg2的吸收显著减少，＋而对Ca2、K、C6H12O6等物质的吸收没有受到影响，说明毒素没有影响能量的供应，最＋＋可能的是该毒素抑制了Mg2载体蛋白的活性。(3)甘油、胆固醇是小分子脂质，它们容易通＋过细胞膜与细胞膜含有磷脂成分有关。(4)木糖和葡萄糖都是小分子物质，但细胞不能转运木糖，这与细胞膜具有选择透过性有关。(5)突触前膜释放神经递质是通过突触小泡与突触前膜融合完成的，这说明了细胞膜具有一定的流动性。

答案：(1)主动运输

需要

(2)自由扩散

协助扩散或主动运输

甲

该毒素抑制了

Mg2载体蛋白的活性

(3)脂质(磷脂)

(4)选择透过性

(5)一定的流动性

＋14．图甲表示用完全培养液在相同的容器内分别培养水稻和番茄幼苗，一段时间后，测定培养液中各种离子与实验开始时的浓度之比；图乙表示水稻根细胞对某矿质元素的吸收与氧分压的关系图。回答以下相关问题：

(1)番茄对离子的吸收方式是________，培养液中氧气含量下降时，对________(填“水分”或“离子”)吸收量减少，图甲中所示数值会________(填“增大”或“减小”)。

(2)用某种药物处理图甲中的水稻后，发现只有K的吸收量减少了，原因可能是________________________________________________。

(3)图乙中氧分压相对值为0时的离子吸收速率不为零，原因是根细胞可通过______________(生理过程)获得离子运输所需能量，据图乙分析，AB段离子吸收速率随细胞内________(生理过程)的增强而加快，在C点以后向培养液中通入充足氧气，离子的吸收速率也不会表现为M1曲线，限制因素是＋______________________________________________。

(4)盐碱地中正常生长的植物，其根毛表皮细胞液的浓度________(填“大于”“小于”或“等于”)土壤溶液的浓度。

解析：(1)番茄对离子的吸收方式为主动运输，当培养液中氧气含量降低时，有氧呼吸强度降低，主动运输速率降低，吸收的离子减少，与正常情况相比，图甲中相应数值会增大。(2)离子的运输与细胞膜上的载体蛋白和能量供应有关，用某种药物处理图甲中的水稻后，发现只有K的吸收量减少了，可能的原因是该药物只抑制了运输K的载体的功能。(3)氧分压相对值为0时，细胞可通过无氧呼吸为离子的吸收提供能量，在一定范围内，随着氧分压的升高，根细胞有氧呼吸增强，提供的能量增多，根细胞吸收矿质离子的速率增大；图乙中C点以后向培养液中通入充足氧气，离子的吸收因受到载体数量的限制，不会表现为M1曲线。(4)盐碱地中植物能正常生长，说明根还能从土壤中吸收水分，因此根毛表皮细胞液的浓度大于土壤溶液的浓度。

答案：(1)主动运输

离子

增大

(2)该药物只抑制了运输K的载体的功能(合理即可)

(3)无氧呼吸

有氧呼吸

根细胞膜上载体的数量

(4)大于

15．成熟的植物细胞在较高浓度的外界溶液中，会发生质壁分离现象，下图a是发生质壁分离的植物细胞，图b是显微镜下观察到的某一时刻的图像。请据图回答下列问题：

＋＋＋

(1)图a中细胞的质壁分离指细胞壁和________的分离，后者的结构包括[

]和[

]以及二者之间的细胞质。

(2)植物细胞发生质壁分离所需的外界条件是____________________，植物细胞自身应具备的结构特点是________________________________。

(3)图b是某同学观察植物细胞质壁分离与复原实验时拍下的显微照片，此时细胞液浓度与外界溶液浓度的关系是______________________________。

(4)将形状、大小相同的红心萝卜A和红心萝卜B幼根各5段，分别放在不同浓度的蔗糖溶液(甲～戊)中，一段时间后，取出红心萝卜的幼根称重，结果如图c所示，据图分析：

①红心萝卜A比红心萝卜B的细胞液浓度________。

②在甲蔗糖溶液中加入适量的清水，一段时间后红心萝卜A的细胞液浓度会________。

解析：(1)质壁分离是原生质层和细胞壁的分离，原生质层包括细胞膜、液泡膜以及二者之间的细胞质。(2)发生质壁分离的外界条件是外界溶液浓度大于细胞液浓度，而植物自身具备的结构特点是原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性。(3)在观察植物细胞质壁分离与复原实验中，当细胞处于质壁分离状态时，可能正在发生质壁分离过程，也可能质壁分离完成，细胞原生质层大小处于相对静止状态，还可能处于质壁分离复原的过程中，因此，细胞液浓度可能大于、等于或小于外界溶液浓度。(4)①由图中两种红心萝卜的质量变化结果可知，甲～戊五种蔗糖溶液的浓度大小为丙<戊<甲<丁<乙，甲为红心萝卜A的等渗溶液，戊为红心萝卜B的等渗溶液，因此红心萝卜A比红心萝卜B的细胞液浓度高。②在甲蔗糖溶液中加入适量的清水，溶液浓度降低，红心萝卜A吸水一段时间后，细胞液浓度降低。

答案：(1)原生质层

②

④

(2)外界溶液浓度高于细胞液浓度

原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性

(3)细胞液的浓度大于、等于或小于外界溶液的浓度

(4)①高

②降低