2024届人教版高中生物一轮复习细胞的物质输入和输出学案 (2)

第3讲　细胞的物质输入和输出考点1　细胞的吸水和失水1．渗透作用(1)概念：水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散过程。(2)发生的条件eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(具有半透膜,半透膜两侧具有浓度差))(3)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多于由蔗糖溶液进入清水中的水分子，导致蔗糖溶液液面上升。2．动物细胞的吸水和失水(1)原理eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(半透膜：细胞膜,浓度差：细胞质与外界溶液之间的浓度差))(2)现象①外界溶液浓度细胞质浓度⇒细胞失水皱缩。③外界溶液浓度＝细胞质浓度⇒水分进出细胞处于动态平衡。3．植物细胞的吸水和失水(以成熟的植物细胞为例)(1)原理(2)现象4．物质跨膜运输的其他实例(1)植物对无机盐离子的吸收①不同植物对同种无机盐离子的吸收有差异。②同种植物对不同无机盐离子的吸收也有差异。(2)人体甲状腺滤泡上皮细胞对碘的吸收是逆(填“逆”或“顺”)浓度梯度进行的。(3)不同微生物对不同矿物质的吸收表现出较大的差异性。1．渗透作用中膜两侧溶液的浓度指的是质量百分比浓度。 (×)提示：该浓度是指物质的量浓度。2．植物细胞的原生质层包括细胞膜、细胞质和细胞核。 (×)提示：原生质层包括细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质。3．将动物细胞放入一定浓度的外界溶液中，不能发生渗透作用。 (×)提示：动物细胞的细胞膜相当于半透膜，将动物细胞放入一定浓度的外界溶液中，能发生渗透作用。4．质壁分离过程中水分子扩散只能从细胞液到细胞外。 (×)提示：质壁分离过程中水分子扩散是双向进行的。5．成熟的植物细胞发生质壁分离过程中，细胞的吸水能力逐渐减小。 (×)提示：发生质壁分离过程中，细胞的吸水能力逐渐变大。1．为什么吃比较咸的食物口腔和唇感觉比较干？(必修1　P61“与生活的联系”)__________________________________________________________________________________________________________________________________________。提示：与细胞内的液体相比，外界溶液的浓度高，口腔上皮细胞失水导致的2．浓度低的饮料可以用来____________，浓度高的饮料不能很好地起到补充体内水分的作用，因为_________________。 (必修1　P64“与社会的联系”)提示：补充体内水分　过高浓度的饮料反而会导致细胞失水1．原生质层与原生质体的区别是_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。提示：原生质层由细胞膜、液泡膜以及两层膜间的细胞质组成，原生质体是指去除植物细胞壁以后所剩下的植物细胞结构2．成熟植物细胞在一定浓度的溶液中能发生质壁分离的原因是_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。提示：外界溶液的浓度大于细胞液浓度，且原生质层比细胞壁伸缩性大1．如图甲是一个典型的渗透装置，作为成熟植物细胞也应符合渗透系统的全部条件。请指出图乙中与图甲a、b、c对应的分别是什么？甲　　　　　　　　　乙提示：a对应①细胞液，b对应⑥原生质层，c对应外界溶液。2．对于植物细胞来说，单位时间内，水分子进出细胞的数量相等时，细胞内外液体的浓度一定相等吗？提示：不一定。植物细胞有细胞壁的支持、保护作用，当单位时间内水分子进出植物细胞数量相等时，有可能细胞液浓度大于细胞外溶液浓度。3．现有A、B、C三瓶外观一样但没有标签的溶液，已知三种溶液是质量浓度为0.1 g/mL的蔗糖溶液、0.3 g/mL的蔗糖溶液和0.1 g/mL的葡萄糖溶液。某同学利用如图所示的装置设计了两组实验。(注：图中半透膜允许溶剂和葡萄糖分子通过，不允许蔗糖分子通过。)实验Ⅰ：同时将等量的A液和B液分别放入U形管的左、右两侧，一段时间后，左侧的液面升高。实验Ⅱ：同时将等量的B液和C液分别放入U形管的左、右两侧，一段时间后，液面发生了变化：右侧先升高后降低。根据实验结果判断A、B、C三瓶溶液分别是什么？提示：A瓶：0.3 g/mL的蔗糖溶液；B瓶：0.1 g/mL的蔗糖溶液；C瓶：0.1 g/mL的葡萄糖溶液。考查渗透作用实验及分析1．(2022·广东华南师大附中高三期末)某同学设计了如图Ⅰ所示的渗透作用实验装置，实验开始时，长颈漏斗内外液相平齐，记为零液面。实验开始后，长颈漏斗内部液面的变化趋势为图Ⅱ，下列对图Ⅱ有关现象的分析不正确的是(　　)Ⅰ　　　　　　　　　　　ⅡA．在OA段漏斗里的溶液浓度大于烧杯中的溶液浓度B．AB段液面不再上升的原因是膀胱膜两侧的溶液浓度相等C．OA段从烧杯进入漏斗水分子多于从漏斗内进入烧杯的D．AB段相同时间内从漏斗进入烧杯中的水分子与从烧杯进入漏斗内的水分子的量相同B　[在OA段漏斗内液面上升，说明漏斗里的溶液浓度大于烧杯中的溶液浓度，A正确；AB段液面不再上升的原因是膀胱膜两侧水分子扩散到两侧的数量达到动态平衡，此时漏斗内溶液浓度仍然高于烧杯中的溶液浓度，B错误；OA段液面能够不断上升的直接原因是从烧杯进入漏斗的水分子多于从漏斗内进入烧杯的，C正确；AB段液面不再上升的直接原因是相同时间内从漏斗进入烧杯中的水分子与从烧杯进入漏斗内的水分子的量相同，渗透达到平衡，D正确。]2．(2022·重庆巴蜀阶段练习)图中X、Y分别为不同的溶液(浓度均以质量分数表示)，且水和单糖能通过半透膜，而二糖、多糖等不能通过半透膜。下列相关叙述错误的是(　　)A．若X为蒸馏水，Y为30%葡萄糖溶液，现象是左侧液面先下降后上升，最终左右液面持平B．若X为30%葡萄糖溶液，Y为30%淀粉溶液，现象是左侧液面先上升后稳定C．若X为30%蔗糖溶液，Y为30%淀粉溶液，现象是左侧液面先上升后稳定D．若X为蒸馏水，Y为30%淀粉溶液，现象是左侧液面先下降后稳定B　[图中X为蒸馏水，Y为30%葡萄糖溶液，而葡萄糖能通过半透膜，所以右侧液面先上升后下降，最终左右液面持平，A正确；若X为30%葡萄糖溶液，Y为30%淀粉溶液，葡萄糖能通过半透膜，淀粉不能透过半透膜，故左侧液面先上升后下降，最终稳定，B错误；若X为30%蔗糖溶液，Y为30%淀粉溶液，蔗糖不能通过半透膜，淀粉也不能透过半透膜，蔗糖溶液物质的量浓度大于淀粉溶液，故左侧液面先上升后趋于稳定，C正确；若X为蒸馏水，Y为30%淀粉溶液，淀粉不能透过半透膜，故左侧液面先下降，后趋于稳定，D正确。]考查细胞的吸水和失水3．(2022·山东济南专题练习)将家兔红细胞置于不同浓度的溶液中，水分子的跨膜运输示意图如下(箭头方向表示水分子的进出，箭头粗细表示水分子出入的多少)。下列叙述正确的是(　　)甲　　　　 乙　　　　　丙A．一段时间后，甲细胞会发生质壁分离B．能发生渗透作用的是甲细胞和丙细胞C．光学显微镜下可观察到乙细胞有水分子的进出D．若将甲、乙和丙细胞同时分别置于蒸馏水中，甲细胞先破裂B　[家兔红细胞属于动物细胞，没有细胞壁，不能发生质壁分离，A错误；渗透作用的条件是半透膜和浓度差，甲细胞和丙细胞与外界溶液存在浓度差，能发生渗透作用，B正确；光学显微镜无法观察到水分子运输，C错误；将甲、乙和丙细胞同时分别置于蒸馏水中，丙细胞由于开始时已吸水膨胀，故放在蒸馏水中丙细胞先破裂，D错误。]4．(2022·西工大附中检测)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D　[由题干信息可知，叶细胞与溶液之间无溶质交换，而甲组的甲糖溶液浓度升高，则可能是由于叶细胞的细胞液浓度大于甲糖溶液物质的量浓度，引起了细胞吸水，A正确；若乙糖溶液浓度不变，说明乙糖溶液物质的量浓度与叶细胞的细胞液浓度相等，叶细胞净吸水量为零，B正确；若乙糖溶液浓度降低，说明细胞失水，叶肉细胞可能发生了质壁分离，C正确；若乙糖溶液浓度升高，说明乙糖溶液物质的量浓度低于叶细胞的细胞液浓度，细胞吸水，而乙糖溶液的物质的量浓度约为甲糖溶液的2倍，因此叶细胞的净吸水量应是乙组小于甲组，D错误。]考点2　植物细胞的吸水和失水(实验)1．实验原理(1)成熟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，能渗透吸水和失水。(3)原生质层的伸缩性比细胞壁的伸缩性大。2．实验步骤3．实验结论1．关于质壁分离和复原实验的四个注意点(1)将发生质壁分离的植物细胞置于低浓度的溶液或蒸馏水中，植物细胞会发生质壁分离的复原，但如果所用溶液为葡萄糖、KNO3、尿素、乙二醇等能被细胞吸收的物质，发生质壁分离后因细胞主动或被动吸收溶质而使细胞液浓度增大，植物细胞会吸水引起质壁分离后的自动复原。(2)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。(3)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。(4)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。2．质壁分离实验的拓展应用(1)判断成熟植物细胞是否有生物活性 (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eq \o(―――→,\s\UP17(镜检))细胞液浓度介于未发生质壁分离和刚发生质壁分离的蔗糖溶液浓度之间。(3)比较不同植物细胞的细胞液浓度不同植物细胞＋同一浓度的蔗糖溶液eq \o(―――→,\s\UP17(镜检))发生质壁分离所需时间越短，细胞液浓度越小，反之细胞液浓度越大。(4)比较未知浓度溶液的浓度大小同一植物的成熟细胞＋未知浓度的溶液eq \o(―――→,\s\UP17(镜检))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和蔗糖溶液)1．某同学用洋葱紫色鳞片叶外表皮细胞观察植物细胞的质壁分离及复原，实验过程中观察到如图所示的细胞图像，下列有关叙述正确的是(　　)A．原生质层由图中的1、2、6三部分组成B．7处细胞液的浓度一定小于外界溶液浓度C．细胞失水过程中，1的伸缩性小于原生质层D．在质壁分离的过程中，7处的颜色逐渐变浅C　[据图分析，2是细胞膜、4是液泡膜、5是细胞膜和液泡膜之间的细胞质，它们共同构成了原生质层，A错误；7处为细胞液，此状态下其浓度可能大于、小于或等于细胞外溶液的浓度，B错误；图中1表示细胞壁，其伸缩性小于原生质层的伸缩性，C正确；在质壁分离的过程中，细胞失水，7处的颜色逐渐变深，D错误。]2．(2021·湖南选择性考试)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．1 mol/L NaCl溶液和1 mol/L蔗糖溶液的渗透压大小相等D　[对农作物施肥过多，根细胞外液浓度过高，会导致质壁分离，引起“烧苗”，A正确；质壁分离过程中，原生质层(由细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质构成)与细胞壁分离，细胞膜可局部或全部脱离细胞壁，B正确；质壁分离复原过程中，细胞液浓度逐渐降低，吸水能力逐渐降低，C正确；1 mol/L NaCl溶液中，含1 mol/L的Na＋和1 mol/L的Cl－，即溶质微粒浓度为2 mol/L，而1 mol/L蔗糖溶液的溶质为蔗糖分子，不可再拆分，故1 mol/L NaCl溶液的渗透压大于1 mol/L蔗糖溶液的渗透压，D错误。]3．(2021·广东选择性考试)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，下图为操作及观察结果示意图。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>③A　[蔗糖分子属于二糖，不能进入保卫细胞，在清水中，保卫细胞因渗透吸水导致气孔开放，据题图可知，滴加蔗糖溶液①，保卫细胞气孔张开程度几乎与初始状态一样，推测蔗糖溶液①的浓度近似等于保卫细胞细胞液浓度，滴加蔗糖溶液②，保卫细胞气孔关闭，推测蔗糖溶液②的浓度高于保卫细胞细胞液浓度，故质壁分离最可能出现在滴加蔗糖溶液②后观察的视野中，B叙述正确；滴加蔗糖溶液③，保卫细胞气孔张开比初始状态更大，推测蔗糖溶液③的浓度低于保卫细胞的细胞液浓度，滴加蔗糖溶液③后有更多的水分子进入保卫细胞，故蔗糖溶液③处理后的保卫细胞细胞液浓度①>③，D叙述正确。]考点3　物质出入细胞的方式1．物质运输的方式、特点和实例(连线)提示：①—b—Ⅰ　②—c—Ⅱ　③—a—Ⅲ　④—d—Ⅳ2．根据图示进一步确定物质跨膜运输的方式和影响因素甲　　　　　　　乙　　　　　　　　丙丁　　　　　　戊(1)填写以下有关跨膜运输方式及结构的名称：图甲：自由扩散；图乙：协助扩散；图丙：主动运输；a：载体蛋白；图丁：胞吞；图戊：胞吐。(2)填写以下有关跨膜运输方式的影响因素：图甲：浓度差；图乙：浓度差和载体蛋白；图丙：载体蛋白和能量。1．甘油是极性分子，所以不能以自由扩散的方式通过细胞膜。 (×)提示：甘油是脂溶性小分子，其通过细胞膜的方式为自由扩散。2．通过载体蛋白的物质转运属于主动运输。 (×)提示：协助扩散也通过载体蛋白转运物质。3．在神经细胞上动作电位产生与膜电位恢复过程中，Na＋流入和排出都是主动运输。 (×)提示：Na＋流入为被动运输。4．细胞外液中的K＋进入神经细胞属于自由扩散。 (×)提示：K＋进入神经细胞属于主动运输。5．主动运输使膜内外物质浓度趋于一致，维持了细胞的正常代谢。 (×)提示：主动运输是把物质从低浓度一侧运输到高浓度一侧。1．囊性纤维病是细胞中某种蛋白质结构异常，影响了Na＋和Cl－的跨膜运输，这一事例说明这种结构蛋白属于细胞膜上的________，也反映了细胞膜对离子的吸收具有选择性是通过细胞膜上________________来实现的。 (必修1　P73“与社会的联系”)提示：载体蛋白　载体蛋白的种类和数量2．通道蛋白是一类跨越细胞膜磷脂双分子层的蛋白质。它包含两大类：__________________________________________________________________________________________________________________________________________。(必修1　P74“科学前沿”)提示：水通道蛋白和离子通道蛋白1．主动运输对细胞生命活动的意义是_____________________________________________________________________________________________________。提示：主动选择吸收所需要的营养物质，排出代谢废物和对细胞有害的物质2．胞吐和胞吞两种运输方式的共同点是__________________________________________________________________________________________________。提示：能运输生物大分子等；运输过程中形成囊泡；需要消耗能量3．若对离体心肌细胞施用某种毒素，结果心肌细胞对Ca2＋吸收量明显减少，而对K＋的吸收不受影响，其原因最可能是___________________________________________________________________________________________________。提示：运输Ca2＋的载体被破坏1．神经细胞膜上的Na＋­K＋泵、K＋通道和Na＋通道(1)细胞膜上的Na＋­K＋泵不断地把K＋运入细胞内，同时把Na＋输出细胞外，维持细胞内K＋浓度显著高于细胞外，细胞外Na＋浓度显著高于细胞内。Na＋­K＋泵的运输是消耗ATP的主动运输。(2)在静息状态下，K＋通道瞬时开放，K＋迅速外流，形成静息电位；神经细胞兴奋时，Na＋通道瞬时开放，Na＋迅速内流，形成动作电位。K＋通道和Na＋通道的运输是顺浓度梯度进行的，不消耗ATP，是协助扩散。2．影响物质跨膜运输因素的分析(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，浓度差越大，运输速率越大；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，原因是受载体蛋白数量的限制。(2)氧气含量对物质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：无氧呼吸为物质的吸收提供能量。②PQ段：随着氧气含量的增加，有氧呼吸产生的能量增多，主动运输的速率增大。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。(3)温度温度影响物质运输速率时，既与分子的运动有关，也与细胞呼吸有关。1．2003年诺贝尔化学奖授予了研究细胞膜水通道蛋白的科学家，水通道蛋白与载体蛋白两者运输物质具有哪些相同点和不同点？提示：相同点：(1)化学本质都是蛋白质；(2)都分布在细胞膜上；(3)都有控制特定物质跨膜运输的作用。不同点：(1)通道蛋白参与的是被动运输，是从高浓度的一侧运输到低浓度的一侧，不消耗能量；载体蛋白参与的是主动运输或被动运输，是从低浓度的一侧运输到高浓度的一侧或从高浓度的一侧运输到低浓度的一侧，消耗能量或不消耗能量。 (2)通道蛋白运输物质的速度比载体蛋白运输物质的速度快。2．柽柳是一种泌盐植物，叶子和嫩枝可以将吸收的盐分排出，是强耐盐植物。柽柳从土壤中吸收无机盐的方式是主动运输还是被动运输？请设计实验加以证明。实验材料：柽柳幼苗若干；适宜浓度的含Ca2＋和K＋的完全培养液；细胞呼吸抑制剂；蒸馏水。请写出实验步骤，并预期实验结果。提示：实验步骤：将柽柳幼苗随机分为甲、乙两组，分别培养在适宜浓度的含Ca2＋和K＋的完全培养液中；甲组柽柳幼苗的培养液中，加入一定量的细胞呼吸抑制剂，乙组柽柳幼苗的培养液中加入等量的蒸馏水，在适宜的条件下培养；分别测定两组柽柳幼苗吸收Ca2＋和K＋的速率，并进行比较。预期实验结果：若两组植株对Ca2＋和K＋的吸收速率相同，则柽柳从土壤中吸收无机盐的方式是被动运输；若甲组植株对Ca2＋和K＋的吸收速率明显小于乙组植株对Ca2＋和K＋的吸收速率，则柽柳从土壤中吸收无机盐的方式是主动运输。考查物质出入细胞的方式及特点1．(2022·湖北武汉专题练习)如图所示为物质出入细胞的方式(其中a表示生物膜上的糖蛋白，①～③表示物质运输的三种方式)，下列有关叙述正确的是(　　)A．①可表示葡萄糖进入红细胞B．此图若表示神经元的细胞膜，则神经递质通过②排出细胞C．果脯在腌制过程中，蔗糖进入细胞的过程与②和③有关D．①②③运输方式均能体现细胞膜的选择透过性D　[据图分析，①表示自由扩散，而葡萄糖进入红细胞的方式是协助扩散，A错误；神经递质是通过胞吐的方式排出细胞的，而②是主动运输，B错误；果脯在腌制过程中，高浓度的蔗糖使得植物细胞过度失水而死亡，细胞膜丧失选择透过性，进而蔗糖进入细胞，C错误；图中三种物质跨膜运输方式分别是自由扩散、主动运输和协助扩散，都可以体现细胞膜的选择透过性，D正确。]2．(2022·四川遂宁二模)通道蛋白是细胞膜中的一类转运蛋白，能通过扩散作用将某些分子或离子从细胞膜一侧运输到另一侧。下列与通道蛋白有关的叙述，错误的是(　　)A．神经递质与突触后膜上受体结合一定会导致钠离子通道打开B．钾离子能够通过离子通道顺浓度梯度由细胞内运输到细胞外C．水通道蛋白运输水分子的速率与膜两侧溶液的浓度有关D．适当升高温度可能会影响通道蛋白运输某些物质的速率A　[兴奋性神经递质与突触后膜上受体结合会导致钠离子通道打开，抑制性神经递质则不会，A错误；细胞内钾离子浓度高于细胞外，钾离子能够通过离子通道顺浓度梯度由细胞内运输到细胞外，B正确；水通道蛋白运输水分子的方式为协助扩散，水通道蛋白运输水分子的速率与膜两侧溶液的浓度以及水通道蛋白数量有关，C正确；适当升高温度，可能会影响分子的扩散速度，也可能影响通道蛋白的结构与功能，所以适当升高温度可能会影响通道蛋白运输某些物质的速率，D正确。]　物质运输方式的几个“不一定”(1)胞吐、胞吞的不一定是大分子物质，如神经递质是小分子物质，通过胞吐排出细胞。(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。(3)消耗能量的运输方式并不一定就是主动运输，胞吞和胞吐也消耗能量。(4)同一种物质进出细胞的方式不一定相同物质运输的综合分析3．(2021·河北选择性考试)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D　[血液流经肌肉组织时，进入红细胞的是CO2，运出红细胞的是O2，A叙述正确；题图中①②是气体的运输过程，运输方式为自由扩散，④和⑤过程均是顺浓度梯度运输且需要载体蛋白的协助，运输方式为协助扩散，B叙述正确；成熟的红细胞中没有线粒体，只能进行无氧呼吸，产生的ATP可为③主动运输提供能量，C叙述正确；成熟的红细胞内没有细胞核和核糖体等细胞器，不能合成蛋白质，因此成熟红细胞表面的糖蛋白不能更新，D叙述错误。]考查物质运输方式的实验分析和探究4．(2022·黑龙江大庆检测)某种H＋­ATPase是一种位于膜上的载体蛋白，具有ATP水解酶活性，能够利用水解ATP释放的能量逆浓度梯度跨膜转运H＋。某植物气孔的保卫细胞如图所示，测得其pH为6.3，将其放置在pH为5的溶液中，分别在图中三种实验条件下放置10 min，测得实验后三组溶液的pH变化情况如图所示(H＋­ATPase的抑制剂会抑制ATP水解)。下列有关推测不合理的是(　　)①　　　②　　　③A．H＋­ATPase逆浓度梯度跨膜转运H＋所需的能量可由蓝光直接提供B．蓝光通过保卫细胞膜上的H＋­ATPase发挥作用导致H＋逆浓度梯度跨膜运输C．溶液中的H＋不能通过自由扩散的方式透过细胞膜进入保卫细胞D．H＋­ATPase载体蛋白对控制物质进出细胞具有专一性A　[题述信息没有说明H＋­ATPase发挥作用所需能量直接来自蓝光，A错误；与①组相比较，②组说明pH下降与蓝光有关，与①②组相比，③组说明pH的下降与H＋­ATPase的活性有关，所以蓝光可使H＋­ATPase发挥作用，导致H＋逆浓度梯度跨膜运输，B正确；通过①组的观察，发现溶液中的pH没有变化，故H＋不能通过自由扩散的方式进入保卫细胞，C正确；载体蛋白具有专一性，D正确。]5．(2019·海南高考)在适宜条件下，测得的某植物根细胞对a、b两种物质的吸收速率与外界溶液中这两种物质浓度的关系如图所示(a、b两条曲线分别代表植物根细胞对不同浓度a、b两种物质的吸收速率)。回答下列问题。(1)根据实验结果发现a是通过自由扩散方式跨膜运输的。自由扩散的含义是___________________________。(2)实验结果表明：当外界溶液中b的浓度达到一定数值时，再增加b的浓度，根细胞对b的吸收速率不再增加。可能的原因是___________________。(3)王同学据图认为b的跨膜运输方式是主动运输，李同学认为是协助扩散。请设计实验确定王同学的判断是否正确。要求简要写出实验思路、预期结果和结论。__________________________________________________________________________________________________________________________________________。[解析]　(1)物质通过简单的扩散作用进出细胞即自由扩散，该过程不需要载体蛋白和能量，受细胞内外浓度差的影响。(2)由图可知，b的跨膜运输方式可能是协助扩散或主动运输，需要载体蛋白协助，当外界溶液中b的浓度达到一定数值时，载体蛋白数目饱和，再增加b的浓度，根细胞对b的吸收速率不再增加。(3)协助扩散与主动运输的区别在于前者不需要消耗能量，后者需要消耗能量。有氧呼吸产生的能量较多，无氧呼吸产生的能量较少，故实验设计的自变量是有无氧气，因变量是细胞对b的吸收速率。设计实验时要注意等量原则和单一变量原则。实验思路：将长势相同的某植物根细胞平均分为两组，甲组放在有氧条件下，乙组放在无氧条件下，将甲、乙两组植物根细胞放在相同且适宜的条件下培养一段时间后，分别测定根细胞对b物质的吸收速率。预期结果及结论：若甲组根细胞对b物质的吸收速率大于乙组，则说明b物质的跨膜运输方式为主动运输；若甲组和乙组根细胞对b物质的吸收速率大致相同，则说明b物质的跨膜运输方式为协助扩散。[答案]　(1)物质通过简单的扩散作用进出细胞　(2)载体蛋白的数量饱和　(3)实验思路：将长势相同的某植物根细胞平均分为两组，甲组放在有氧条件下，乙组放在无氧条件下，将甲、乙两组植物根细胞放在相同且适宜的条件下培养一段时间后，分别测定根细胞对b物质的吸收速率。预期结果及结论：若甲组根细胞对b物质的吸收速率大于乙组，则说明b物质的跨膜运输方式为主动运输；若甲组和乙组根细胞对b物质的吸收速率大致相同，则说明b物质的跨膜运输方式为协助扩散　探究物质跨膜运输方式的实验设计思路(1)探究是主动运输还是被动运输(2)探究是自由扩散还是协助扩散1．(2022·全国甲卷)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cC．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C　[由于细胞b在水分交换达到平衡时细胞的体积增大，说明细胞吸水，则水分交换前，细胞b的细胞液浓度大于外界蔗糖溶液的浓度，A正确。由题意可知，水分交换前，细胞a的细胞液浓度等于外界蔗糖溶液的浓度，细胞b的细胞液浓度大于外界蔗糖溶液的浓度，细胞c的细胞液浓度小于外界蔗糖溶液的浓度，因此水分交换前，细胞液浓度大小关系为细胞b>细胞a>细胞c，B正确。由题意可知，水分交换达到平衡时，细胞a未发生变化，说明其细胞液浓度与外界蔗糖溶液浓度相等；水分交换达到平衡时，虽然细胞内外溶液浓度相同，但细胞c失水后外界蔗糖溶液的浓度减小，因此，水分交换达到平衡时，细胞c的细胞液浓度小于细胞a的细胞液浓度，C错误。在一定的蔗糖溶液中，细胞c发生了质壁分离，水分交换达到平衡时，其细胞液浓度等于外界蔗糖溶液的浓度，D正确。]2．(2022·浙江6月选考)“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(　　)甲　　　　　乙　　　　　　　丙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，最终涨破D．若选用根尖分生区细胞为材料，质壁分离现象更明显A　[能发生质壁分离及质壁分离复原的细胞应为活的植物细胞，据图分析，从甲到乙再到丙发生了质壁分离及复原现象，说明甲图细胞是活细胞，A正确；乙图所示细胞发生质壁分离，该过程中细胞失水，故与甲图相比，乙图细胞的细胞液浓度较高，B错误；由于细胞壁的限制，丙图细胞体积不会持续增大，且不会涨破，C错误；根尖分生区细胞无中央液泡，不能发生质壁分离现象，D错误。]3．(2022·湖北选择性考试)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B　[经AgNO3处理的红细胞，水通道蛋白失去活性，但水也可以通过自由扩散的方式进出细胞，故其在低渗蔗糖溶液中会吸水膨胀，在高渗蔗糖溶液中会失水变小，A正确，B错误；未经AgNO3处理的红细胞，水可通过水通道蛋白快速进出细胞，也可通过自由扩散的方式进出细胞，故其在低渗蔗糖溶液中会迅速吸水膨胀，在高渗蔗糖溶液中会迅速失水变小，C、D正确。]4．(2021·广东选择考适应性测试)图示质子泵跨膜运输H＋的过程。质子泵抑制剂可与胃壁细胞膜上的质子泵共价结合，使其不可逆地失活，从而抑制胃酸的分泌。下列叙述错误的是(　　)A．质子泵以主动运输的方式将H＋运出细胞B．质子泵参与细胞及其微环境的pH调控C．质子泵本质上是一种生物膜上的载体蛋白D．呼吸抑制剂使质子泵失活而抑制胃酸分泌D　[由题图可知，H＋从膜内逆浓度梯度运输到膜外，需要质子泵的协助，并消耗ATP，其运输方式为主动运输，A正确；质子泵通过跨膜运输H＋，改变了细胞内外的H＋浓度，参与细胞及其微环境pH的调控，B正确；由题图可知，质子泵是细胞膜上的载体蛋白，C正确；呼吸抑制剂通过抑制ATP的生成而抑制胃酸分泌，并不能使质子泵失活，D错误。]5．(2022·全国乙卷)农业生产中，农作物生长所需的氮素可以NOeq \o\al(－,3)的形式由根系从土壤中吸收。一定时间内作物甲和作物乙的根细胞吸收NOeq \o\al(－,3)的速率与O2浓度的关系如图所示。回答下列问题。(1)由图可判断NOeq \o\al(－,3)进入根细胞的运输方式是主动运输，判断的依据是__________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)O2浓度大于a时作物乙吸收NOeq \o\al(－,3)的速率不再增加，推测其原因是_____________________________________________________________________。(3)作物甲和作物乙各自在NOeq \o\al(－,3)最大吸收速率时，作物甲根细胞的呼吸速率大于作物乙，判断依据是____________________________________________________________________________________________________________________。(4)据图可知，在农业生产中，为促进农作物根对NOeq \o\al(－,3)的吸收利用，可以采取的措施是________(答出1点即可)。[解析]　(1)主动运输是低浓度向高浓度的运输，需要能量的供应及载体蛋白的协助，由图可知，当O2浓度小于a时，随着O2浓度的增加，根细胞对NOeq \o\al(－,3)的吸收速率也增加，说明根细胞吸收NOeq \o\al(－,3)需要能量的供应，为主动运输。 (2)主动运输需要能量和载体蛋白，呼吸作用可以为主动运输提供能量，O2浓度大于a时作物乙吸收NOeq \o\al(－,3)的速率不再增加，能量不再是限制因素，此时影响根细胞吸收NOeq \o\al(－,3)速率的因素是载体蛋白的数量，此时载体蛋白数量达到饱和。(3)由曲线图分析，当作物甲和作物乙根细胞均达到最大的NOeq \o\al(－,3)吸收速率时，作物甲的NOeq \o\al(－,3)最大吸收速率大于作物乙，说明作物甲需要的能量多，消耗O2多，作物甲根细胞的呼吸速率大于作物乙。(4)在农业生产中，为了促进根细胞对矿质元素的吸收，需要定期松土，增加土壤中的含氧量，促进根细胞的有氧呼吸，为主动运输吸收矿质元素提供能量。[答案]　(1)主动运输需要呼吸作用提供能量，O2浓度小于a时，根细胞对NOeq \o\al(－,3)的吸收速率与O2浓度呈正相关　(2)主动运输需要载体蛋白，此时载体蛋白数量达到饱和　(3)作物甲的NOeq \o\al(－,3)最大吸收速率大于作物乙，作物甲需要的能量多，消耗O2多　(4)定期松土6．(2021·全国甲卷)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1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_________________________________________________________________________________________。[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，一种离子通道只能让一种离子通过，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，是主动运输的过程，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。[答案]　(1)具有一定的流动性　(2)蛋白质　选择性　(3)细胞逆浓度梯度吸收K＋是主动运输的过程，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(教师用书独具)(2020·江苏选择性考试)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A　[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蛋白协助，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。]1．物质出入细胞的方式2．实验：通过模拟实验探究膜的透性3．实验：植物细胞的吸水和失水1．理解细胞内物质运输与能量供应的关系(生命观念) 2．分析不同物质跨膜运输实例，归纳跨膜运输的方式与特点；模型与建立：建立渗透作用的实验模型(科学思维) 3．设计实验探究膜的透性；分析植物细胞的吸水和失水实验(科学探究)4．根据渗透作用和物质运输的原理指导灌溉和施肥(社会责任)处理情况现象外界溶液浓度大于细胞液浓度发生质壁分离已发生质壁分离的细胞(保持活性)放入清水中发生质壁分离复原1．渗透平衡不可看做没有水分子移动，也不可看做两侧溶液浓度绝对相等，只意味着半透膜两侧水分子移动达到动态平衡状态。2．Na＋、K＋等无机盐离子一般以主动运输方式进出细胞，但也可通过协助扩散(或离子通道)进出细胞，如神经细胞维持静息电位时的K＋外流和形成动作电位时的Na＋内流。3．植物吸收水分的方式是自由扩散，而吸收无机盐离子的方式是主动运输，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。4．物质跨膜运输(自由扩散、协助扩散、主动运输)体现了生物膜的选择透过性；大分子物质和颗粒性物质的胞吞、胞吐体现了生物膜的流动性。1．渗透作用的发生必须依赖半透膜和膜两侧的浓度差。2．原生质层由细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质组成，具有选择透过性。3．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。4．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。5．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。