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人教版高中生物必修1第4章细胞的物质输入和输出课时学案
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第4章 细胞的物质输入和输出解读章首图文培养学习志向·勇担社会责任物质进出细胞看不见也摸不着，如何让学生很好地理解物质进出细胞是通过一定的控制而实现的呢？章首页以“某高血压治疗药物说明书”为例，清楚、生动、具体地说明了细胞膜上存在物质运输的通道，不仅如此，还通过该说明书说明了以下事实：一是细胞膜上存在的物质运输通道如果出现异常，就会导致疾病的发生，这就说明了这些运输通道的重要性；二是人类可以研究这些通道，为治疗相应的疾病提供重要的方法和途径。这就清晰地告诉同学们，学习细胞膜的结构，研究细胞膜上运输物质的通道，弄清这些结构的功能非常重要。这一段话也揭示了学习本章的必要性，为同学们建立结构与功能观，并运用这种观点学习和研究生命现象提供了重要思路。章首页所配小诗形象地概括了物质出入细胞的方式——既有主动运输，又有被动运输，繁忙而有序，而且这些都与生物大分子构成的细胞膜的特殊结构有关。也正因如此，章首页的配图选用细胞膜的结构模式图，提示同学们在学习过程中要从膜的结构的角度去理解其功能。理清本章架构初识概念体系·具备系统思维 第1节 被动运输第1课时 水进出细胞的原理【主干知识梳理】一、渗透作用1．概念渗透作用指水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散。2．渗透作用发生的条件[填图]3．渗透作用的方向水分子从水的相对含量高的一侧向相对含量低的一侧渗透。二、细胞的吸水和失水1．动物细胞的吸水和失水(1)原理：①动物细胞的细胞膜相当于一层半透膜；当外界溶液与细胞质存在浓度差时，细胞会发生吸水或失水。②水是通过渗透作用进出动物细胞的。(2)外界溶液浓度与细胞质浓度不同时细胞的形态变化[连线]：2．植物细胞的吸水和失水(1)原生质层：细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质，称为原生质层。原生质层具有选择透过性，相当于一层半透膜。(2)浓度差：细胞内的液体环境主要是指液泡内部的细胞液，当它和外界溶液有浓度差时，细胞发生吸水或失水。(3)植物细胞也是通过渗透作用吸水和失水的。【教材微点发掘】1．结合教材第62页问题探究和下图分析渗透现象发生的条件和原理。(1)A组与B组对比，说明渗透作用的发生需要有半透膜。(2)A组与C组对比，说明渗透作用的条件之一是半透膜两侧溶液必须要有浓度差。2．结合教材第63页图4－1及下图思考：临床上输液为什么要用生理盐水(质量分数为0.9%的NaCl溶液)?提示：生理盐水(质量分数为0.9%的NaCl溶液)的渗透压与人红细胞内的渗透压相等，不会使红细胞吸水或失水，可以维持红细胞的正常形态。教材问题提示思考·讨论1．红细胞中的血红蛋白是大分子有机物，不能透过细胞膜，它相当于“问题探讨”中的蔗糖分子。2．是(是“相当于”，不是“等同”)。3．不一定。因为红细胞吸水膨胀后细胞内液浓度也会下降，如果外界溶液浓度不是很低，有可能细胞内液浓度下降后与外界溶液的浓度达到平衡，此时，红细胞将不再继续吸水膨胀。4．取决于红细胞内外溶液的浓度差，一般情况下，浓度差越大，细胞吸水或失水越多。5．因为生理盐水的浓度与血浆的浓度基本一致，血细胞不会因为过度吸水或失水而出现形态和功能上的异常。新知探究 对渗透作用原理的理解和应用【探究·深化】[情境质疑]1．下图中A、B分别表示渗透作用装置，据图回答下列问题：(1)在图A中，当溶液浓度分别为S1＞S2与S1＜S2时，水分子的流动方向是怎样的？当Δh不变时，S1、S2的浓度是否相等，为什么？提示：①当溶液浓度S1＞S2时，水分子通过半透膜由S2流向S1数目多于由S1流向S2的数目，液面上升；②当溶液浓度S1＜S2时，水分子通过半透膜由S1流向S2数目多于由S2流向S1的数目，液面下降。当渗透平衡时，通过半透膜的水分子达到平衡，液面不再发生变化。当Δh不变时，S1＞S2，渗透作用停止时，漏斗内液面不再上升，水分子通过半透膜的双向扩散速率相等，但漏斗内溶液浓度仍高于烧杯中溶液浓度。这是漏斗内液面升高产生的作用力加大阻止烧杯中水分子向漏斗扩散的缘故。(2)在图B所示的U形玻璃管内，左右管内分别装入质量分数相等的葡萄糖、麦芽糖溶液。初始时两管中液面相平，假设溶质分子不能透过半透膜。一段时间后，两管中的液面会如何变化？提示：左管液面升高，右管液面降低。2．观察下图，试从细胞结构及渗透作用的条件分析，植物细胞发生吸水和失水的原因。(1)从原生质层的概念出发，原生质层包含细胞核吗？包含核糖体、线粒体、叶绿体和液泡吗？提示：不包含细胞核，但包含除液泡外的细胞器。(2)植物细胞内的液体环境主要是指液泡内部的细胞液。当外界溶液的浓度大于细胞液浓度时，植物细胞会失水；当外界溶液的浓度小于细胞液浓度时，植物细胞会吸水。由此可见，植物细胞也可以通过渗透作用吸水或失水。3．动物细胞是否也符合渗透作用的条件？举例说明。提示：动物细胞膜相当于半透膜，在细胞质和外界溶液之间形成浓度差。[重难点拨]1．渗透装置图解2．液面上升到一定程度时，液面不再升高的原因分析下图可知：漏斗中的液面高于水槽中的液面，液面差为 H1，由于水槽中与漏斗中的液体具有浓度差，即具有渗透压差，所以水分子有进入漏斗的趋势；当 H1 产生的压强与渗透压的平衡使半透膜两侧水分子的交换速率相同时，液面不再升高。3．动植物细胞都是渗透系统【典题·例析】[典例1] 如图所示，在漏斗中加入的蔗糖溶液与蒸馏水液面齐平，一段时间后，待漏斗内液面不再变化时，再向漏斗中加入一定量的蔗糖酶。下列坐标曲线中能正确反映整个实验过程中漏斗内外溶液的液面高度差变化的是( )[解析] 据图分析，该装置具有半透膜，而漏斗内外溶液存在浓度差，能发生渗透作用，由于蔗糖溶液浓度大于蒸馏水，因而开始时漏斗内液面上升；一段时间后，向漏斗中加入一定量的蔗糖酶，蔗糖水解成单糖，溶液浓度增大，使得液面继续上升，随着单糖逐渐进入烧杯，使得漏斗内溶液浓度下降，液面下降，高度差减小。随着浓度差越来越接近，高度差减小的趋势越来越慢。但由于漏斗内有蔗糖酶，所以漏斗内液体浓度始终大于烧杯内液体浓度。因此，最后漏斗内的液面稍高于烧杯的液面。[答案] A[典例2] 若下图表示植物细胞渗透作用的图解，下列说法错误的是( )A．植物细胞的原生质层相当于一层半透膜B．一定条件下，活的、成熟的植物细胞能发生渗透失水或吸水C．当溶液浓度甲>乙时，细胞发生渗透失水；当溶液浓度乙>甲时，细胞发生渗透吸水D．当溶液浓度甲＝乙时，细胞处于动态平衡状态，不发生渗透作用[解析] 植物细胞的原生质层相当于一层半透膜。当溶液浓度甲>乙时，细胞发生渗透失水；当溶液浓度乙>甲时，细胞发生渗透吸水。活细胞处于外界溶液中，渗透作用就会发生，即当溶液浓度甲＝乙时，也发生渗透作用，此时处于动态平衡状态。[答案] D方法规律判断渗透系统中液体变化的方法(1)液面变化的判断：①若半透膜A侧溶质可以通过半透膜，B侧溶质不能通过半透膜，则B侧液面升高。②若半透膜两侧A侧和B侧溶质相同，且均不能通过半透膜，则浓度高的一侧液面升高。③若半透膜两侧的溶质均能通过半透膜，则不存在高度差。(2)高度差的大小决定于浓度差的大小，浓度差越大，高度差越大。(3)浓度变化：渗透系统中，溶质不能通过半透膜时，实验刚开始浓度大的一侧达到平衡后的浓度仍大于另一侧。【应用·体验】1．下图中甲是渗透作用装置示意图，乙、丙两曲线图的横坐标代表时间，下列叙述错误的是( )A．半透膜内溶液的浓度变化可用曲线丙表示B．水分子由半透膜外进入半透膜内的速率变化可用曲线乙表示C．漏斗内的液面高度变化可用曲线丙表示D．半透膜内外浓度差可用曲线乙表示解析：选A 图甲中半透膜内蔗糖溶液的浓度大于蒸馏水，所以水分子由半透膜外进入半透膜内，则半透膜内溶液的浓度越来越低，水分子进入半透膜的速率也越来越小，直至平衡，可用曲线乙表示，A错误，B正确；根据以上分析可知，水分子由半透膜外进入半透膜内，则漏斗内的液面越来越高，直至稳定，可以用曲线丙表示，C正确；根据题意分析可知，半透膜内溶液的浓度越来越低，直至稳定，所以半透膜内外浓度差越来越小，直到达到最小值，可用曲线乙表示，D正确。2．下图为渗透作用装置图，其中半透膜为猪膀胱膜，图1、图3表示初始状态，其装置内溶液A、B、a、b浓度分别用MA、MB、Ma、Mb表示，图2、图4分别表示一段时间后的状态，液面上升的高度分别为h1、h2。如果A、B、a、b均为蔗糖溶液，且MA＞MB、Ma＝Mb＞MA，则达到平衡后( )A．h1＞h2，Ma＞Mb B．h1＞h2，Ma＜MbC．h1＜h2，Ma＜Mb D．h1＜h2，Ma＞Mb解析：选D 由于MA＞MB、Ma＝Mb＞MA，所以两个漏斗中的液面都会上升，由于溶液A与a的浓度差要小于溶液B与b的浓度差，所以平衡后h2>h1；同时由于图2中进入漏斗内的水比图4中要少，所以Ma>Mb。3．将成熟的植物细胞放在溶液中能构成一个渗透系统，主要原因是( )A．液泡膜内外溶液有浓度差B．原生质层相当于一层半透膜C．细胞壁是全透性的D．水分子可以自由出入细胞解析：选B 细胞内原生质层主要包括细胞膜、液泡膜和这两层膜之间的细胞质，原生质层具有选择透过性，相当于半透膜。把成熟的植物细胞放在溶液中，原生质层两侧的溶液具有浓度差，但A选项说的是液泡膜内外溶液有浓度差，故错误。C、D选项的说法虽然正确，但与题意不符。科学探究——渗透作用发生条件的实验验证和应用1．渗透作用发生条件的验证2．比较不同溶液浓度大小3.探究物质能否通过半透膜的方法(以碘和淀粉为例)【素养评价】1．如图所示的渗透装置，放在适宜条件下，随时间推移，相关指标的变化情况错误的是( )解析：选B 烧杯中盛有蒸馏水，倒置漏斗内有蔗糖溶液，且有膀胱膜，满足了渗透作用的条件，在一段时间内烧杯中的水就会向漏斗中渗透，使得漏斗的液面上升，上升到一定高度，就达到了动态平衡。随着水分进入蔗糖溶液，漏斗内的液面逐渐升高，蔗糖溶液浓度逐渐降低，渗透压也逐渐降低。当液面静止时，液面上升速率几乎为0；蔗糖溶液的浓度不再变化，渗透压也维持稳定，但两者均不为0。2．哺乳动物细胞在0.9% NaCl溶液中仍能保持其正常形态。将兔红细胞置于不同浓度NaCl溶液中，一段时间后制作临时装片，用显微镜观察并比较其形态变化。下列叙述正确的是( )A．在高于0.9% NaCl溶液中，红细胞因渗透作用失水皱缩并发生质壁分离B．在0.9% NaCl溶液中，红细胞形态未变是由于此时没有水分子进出细胞C．在低于0.9% NaCl溶液中，红细胞因渗透作用吸水膨胀甚至有的破裂D．渗透作用是指水分子从溶液浓度较高处向溶液浓度较低处进行的扩散解析：选C 在高于0.9% NaCl溶液中，红细胞因渗透作用失水皱缩，但红细胞无细胞壁结构，故不会发生质壁分离，A错误；在0.9% NaCl溶液中，红细胞形态未变是由于水分子进出细胞膜达到动态平衡，而不是没有水分子进出细胞，B错误；在低于0.9% NaCl溶液中，红细胞会因渗透作用吸水甚至导致胀破，C正确；渗透作用是指水分子(或其他溶剂分子)从低浓度的溶液通过半透膜进入高浓度溶液中的扩散，D错误。3．某同学进行如图所示的实验，甲图为实验开始时的状态，乙图为实验结束时的状态。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)预测实验现象并得出结论：________________________________________________________________________________________________________________________。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[课时跟踪检测][理解·巩固·落实]1．判断下列叙述的正误(1)溶液中K＋通过半透膜的扩散是渗透作用。( )(2)具有浓度差的溶液之间一定会发生渗透作用。( )(3)植物细胞的原生质层由细胞膜和液泡膜组成。( )(4)植物细胞核属于原生质层的组成成分。( )(5)当外界溶液溶质的浓度比细胞质浓度低时，红细胞发生失水皱缩。( )答案：(1)× (2)× (3)× (4)× (5)×2．下列现象中属于渗透作用的是( )A．水通过红细胞的细胞膜B．蔗糖分子通过原生质层C．水分子通过细胞壁渗出细胞D．蔗糖溶液通过细胞壁解析：选A 渗透作用指的是水分子或其他溶剂分子通过半透膜的扩散。渗透的方向是从低浓度溶液一侧向高浓度溶液一侧渗透。3．一次施肥过多，作物会变得枯萎发黄，俗称“烧苗”，其原因是( )A．根系细胞呼吸过强，影响根对水分的吸收B．土壤溶液浓度大于细胞液浓度C．土壤溶液浓度小于细胞液浓度D．土壤溶液浓度等于细胞液浓度解析：选B 根系对水分的吸收方式是自由扩散、协助扩散，不需要消耗能量，与呼吸作用无关；一次施肥过多，使土壤溶液浓度大于细胞液浓度，根系细胞不能通过渗透作用吸水。4．将紫色水萝卜的块根切成小块放入清水中，水的颜色无明显变化，若进行加热，随着水温的增高，水的颜色逐渐变红，其原因是( )A．细胞壁在加温中受到破坏B．水温增高，花青素的溶解度加大C．细胞膜等生物膜失去了选择透过性D．水中化学物质发生了反应解析：选C 紫色水萝卜的色素分子存在于液泡中，若进行加热，随着水温的增高，细胞膜、液泡膜将失去选择透过性，色素分子通过液泡膜、细胞膜进入清水中，使水的颜色变红。5．一个成熟的植物细胞可以看成是一个渗透装置，是因为( )①细胞膜是选择透过性膜 ②细胞质具有一定浓度 ③原生质层类同于半透膜 ④细胞液具有一定浓度A．①② B．①④C．②③ D．③④解析：选D 渗透作用的条件是具有半透膜和膜两侧具有浓度差，细胞液具有一定浓度，原生质层相当于半透膜。6．蔗糖不能透过红细胞的细胞膜。将红细胞分别浸入高浓度的蔗糖溶液和蒸馏水中，一段时间后细胞形态发生的变化分别是( )A．皱缩、胀破 B．胀破、皱缩C．皱缩、皱缩 D．膨胀、膨胀解析：选A 红细胞浸入高浓度的蔗糖溶液，会由于外界溶液浓度大而失水皱缩；在蒸馏水中会由于外界溶液浓度小而吸水胀破。7．植物体内有三个相邻的细胞a、b、c，已知它们的细胞液浓度大小关系是a>b>c，那么它们三者之间水分渗透的方向表示正确的是( )解析：选C 细胞液的浓度越高，则吸水能力越强，a细胞液浓度最高，c细胞液浓度最低，b细胞液浓度介于a、c细胞液浓度之间，水分的渗透方向是由c→b→a，以及由c→a。8．图甲烧杯中是5%的淀粉液，图乙烧杯中是5%的葡萄糖液，将装有蒸馏水的透析袋分别放入图甲、乙烧杯中(水和葡萄糖分子能通过透析袋的膜)，放置1 h后( )A．图甲烧杯中透析袋外的淀粉液浓度不变B．图乙烧杯中透析袋外的葡萄糖液浓度降低C．图甲烧杯中透析袋内的液体加入碘液后呈蓝色D．图乙烧杯中透析袋内的液体加入斐林试剂后即呈砖红色解析：选B 图甲烧杯中透析袋外的淀粉液浓度大于透析袋内蒸馏水的浓度，由于淀粉不可以通过透析袋，所以水分子从透析袋出来进入烧杯，导致透析袋外的淀粉液浓度降低；图乙烧杯中透析袋外的葡萄糖可以进入透析袋，而透析袋内的水分子可以出来进入烧杯，所以烧杯中水分子增多，葡萄糖分子减少，图乙烧杯中透析袋外的葡萄糖溶液浓度降低；由于淀粉不可以通过透析袋，所以图甲烧杯中透析袋内没有淀粉，加入碘液后不会出现蓝色；图乙烧杯中葡萄糖可以进入透析袋，葡萄糖是还原糖，所以图乙烧杯中透析袋内的液体加入斐林试剂后需水浴加热才可以变成砖红色。[迁移·应用·发展]9．半透膜对淀粉和葡萄糖的通透性不同(如图1)，图2设计的是证明图1物质扩散成立的实验装置。下列有关叙述正确的是( )A．图甲中水柱a将持续上升B．图甲中水柱a将保持不变C．图乙中水柱b将保持不变D．图乙中水柱b将先上升后下降解析：选D 图1表明淀粉不能透过半透膜，葡萄糖可以透过半透膜；图甲中由于半透膜两侧存在浓度差，水柱a会上升，到一定高度后，半透膜两侧水分子进出达到平衡状态，水柱a保持不变，A、B错误；图乙中开始时由于半透膜两侧存在浓度差，水柱b会上升，之后由于葡萄糖可以透过半透膜，缩小了半透膜两侧的浓度差，水柱b会下降，C错误，D正确。10．用三套渗透系统装置分别进行a、b、c三组实验，装置a如图所示，漏斗内是质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液(蔗糖分子不能通过半透膜)，装置b和装置a相同，但用针在半透膜上扎了多个小孔，装置c与装置a的差别是漏斗内外都是质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液。三组实验在初始时需保持内外液面相平。据此分析，下列说法错误的是( )A．在装置a中，漏斗外单位体积中水分子的数量明显多于漏斗内，漏斗液面升高B．当装置a中液面高度不再发生变化时，水分子进出漏斗达到动态平衡C．装置b、c中都没有发生渗透作用D．a、b、c三组实验不能说明渗透作用发生必须具备两个条件解析：选D 由于单位体积清水中(漏斗外)的水分子数比单位体积蔗糖溶液中(漏斗内)的水分子数多，水分子透过半透膜进入漏斗内，漏斗液面升高，A正确。当装置a中液面高度不再发生变化时，水分子进出漏斗达到动态平衡，B正确。装置b中半透膜被针扎了多个小孔，说明半透膜被破坏；装置c中漏斗内外都是质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液，说明半透膜两侧无浓度差。因此，二者均没有发生渗透作用，C正确。a、b、c三组实验说明了渗透作用发生必须具备两个条件：①有半透膜，②半透膜两侧有浓度差，D错误。11．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1 kg作为样本，并对其用不同方法进行处理，结果如下：实验二：取相同的青菜500 g，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，丙、丁两组对照自变量是________；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，其原因是在AB段细胞对水分子的吸收速率________(填“小于”“等于”或“大于”)对农药分子的吸收速率，之后又从B点略有上升达到C点，其原因是细胞对水分子的吸收速率________(填“小于”“等于”或“大于”)对农药分子的吸收速率。(3)综合上述分析，植物细胞吸收水分和吸收可溶性农药________(填“是”或“不是”)同一过程，原因是_______________________________________________________________。答案：(1)纯水浸泡时间 农药分子溶于水后被植物细胞吸收 (2)大于 小于 (3)不是 若是同一过程则在B点后细胞液浓度不会上升第2课时 探究植物细胞的吸水和失水与被动运输【主干知识梳理】一、探究植物细胞吸水和失水1．实验原理(1)成熟的植物细胞的原生质层相当于一层半透膜。(2)原生质层的内侧细胞液与外界溶液可形成浓度差。2．实验材料紫色的洋葱鳞片叶。3．实验试剂质量浓度为0.3_g/mL的蔗糖溶液，清水。4．实验流程5．实验结论(1)当细胞液浓度小于外界溶液浓度时，细胞失水，原生质层和细胞壁分离，发生质壁分离。(2)发生质壁分离的细胞，当细胞液浓度大于外界溶液浓度时，细胞吸水，发生质壁分离复原。二、被动运输1．概念物质以扩散方式进出细胞，不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，这种物质跨膜运输方式称为被动运输。2．类型eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(自由扩散：物质通过简单的扩散作, 用进出细胞的方式，如二氧化碳、, 甘油、乙醇等,协助扩散：借助膜上的转运蛋白进, 出细胞的方式，如水分子、葡萄糖、, 氨基酸等))3．影响因素(1)被动运输的速率直接受膜内外物质浓度梯度大小的影响。(2)协助扩散的速率还与转运蛋白的数量有关。【教材微点发掘】1．如图表示正在进行质壁分离实验的紫色洋葱细胞，请分析回答：(1)实验时一定要选择紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞吗？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，便于观察。(2)b的大小和颜色如何发生变化？提示：b逐渐变小，颜色逐渐加深。(3)当停止质壁分离时，b与c的浓度相等。2．物质顺浓度梯度扩散进出细胞的过程称为被动运输，分析教材第66页图4－4，回答下列问题：(1)图中圆点及圆点多少表示什么含义？提示：表示细胞内外两种物质的浓度大小。(2)图中，物质通过简单的扩散作用进出细胞，叫作自由扩散；进出细胞的物质借助转运蛋白(可分为载体蛋白和通道蛋白两种类型)的扩散，叫作协助扩散。(3)由图示分析，自由扩散和协助扩散是顺浓度梯度还是逆浓度梯度运输的？需要消耗能量吗？提示：二者都是顺浓度梯度进行的，都不需要消耗能量。(4)写出下列物质的跨膜运输方式①O2和CO2进出肺泡：自由扩散。②苯被鼻黏膜细胞吸收：自由扩散。③红细胞吸收血液中的葡萄糖：协助扩散。④水分子进出根毛细胞：自由扩散或协助扩散。⑤胆固醇进入肝细胞：自由扩散。⑥甘油和乙醇被小肠上皮细胞吸收：自由扩散。教材问题提示(一)旁栏思考因为甘油、乙醇等都是脂溶性物质，与磷脂分子有较强的亲和力，容易通过磷脂双分子层出入细胞。(二)拓展应用1．提示：可以配制出一系列浓度梯度的蔗糖溶液。将紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞置于配好的各种浓度的蔗糖溶液中，适当时间后用显微镜观察细胞质壁分离情况。记录刚好发生质壁分离的细胞所用的蔗糖溶液浓度，以及刚好尚未发生质壁分离的细胞所用的蔗糖溶液浓度，据此推算出细胞液浓度应介于这两个浓度之间。2．假设：温度变化会影响水分子通过半透膜的扩散速率。设计实验提示：可以借用本节“问题·探讨”中的渗透装置进行实验。将该渗透装置置于不同温度的环境中，通过比较不同温度下漏斗管液面上升速度的快慢，判定温度是否影响水分的扩散速率。实验中要注意排除各种无关变量的干扰，如置于不同温度中的漏斗内的蔗糖溶液的量和浓度必须相等，以确保实验结果的准确性。新知探究(一) 探究植物细胞的吸水和失水【探究·深化】[情境质疑]下图是将紫色洋葱鳞片叶的外表皮细胞先放到0.3 g/mL的蔗糖溶液中(甲)，再放到清水中(乙)的实验过程的图解。请分析回答下列问题：(1)实验中共涉及三次显微镜观察，其中第一次观察的目的是什么？提示：观察正常洋葱鳞片叶外表皮细胞的状态，以便与处理后的状态形成对照。(2)为什么用紫色洋葱鳞片叶外表皮作为实验材料？提示：紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液中有花青素，使液泡中的细胞液呈紫色，有利于观察。(3)如果没有细胞壁，细胞会发生质壁分离现象吗？提示：不会发生质壁分离现象，只发生渗透吸水或失水。(4)本实验选用0.3 g/mL的蔗糖溶液作试剂，若浓度过高或过低对实验有何影响？提示：选用0.3 g/mL的蔗糖溶液作试剂，既明显出现质壁分离现象，又不会杀死细胞。若浓度过高，质壁分离速度过快，细胞会因失水过多而死亡，不能再进行质壁分离复原；若浓度过低，不能引起质壁分离或质壁分离速度太慢。(5)发生质壁分离的洋葱表皮细胞的原生质层与细胞壁之间是何物质？提示：因为细胞壁是全透性的，所以洋葱表皮细胞的原生质层与细胞壁之间是蔗糖溶液。(6)若用适宜浓度的KNO3溶液进行该实验，结果会发生质壁分离与复原吗？提示：开始外界溶液浓度较大，细胞发生质壁分离；细胞主动吸收K＋和NOeq \o\al(－,3)后，随着细胞液浓度增大，质壁分离后又会自动复原。[重难点拨]1．质壁分离实验中的两组对照2.质壁分离的条件(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)不发生质壁分离及复原现象。②具有中央大液泡的成熟植物细胞可发生质壁分离及复原现象。(2)从溶液角度分析：①在一定浓度的溶液(溶质不能透过膜)中只发生质壁分离现象，不能发生自动复原现象(只有用清水或低渗溶液处理，方可复原)。②在一定浓度的溶液(溶质可透过膜)中发生质壁分离后可自动复原，如甘油、尿素、乙二醇、KNO3溶液等。③在高浓度溶液中质壁分离现象明显，但溶液浓度过高时不能发生质壁分离复原，因为溶液浓度过高，细胞会因过度失水而死亡。④盐酸、酒精、醋酸等溶液能杀死细胞，不适于作质壁分离实验的溶液。【典题·例析】[典例1] 如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] 题图中共有三次显微镜观察，观察的对象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适宜浓度的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NOeq \o\al(－,3)，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。[答案] D[典例2] 将相同的植物根毛区细胞置于一定浓度的蔗糖溶液或KNO3溶液中后(溶液体积远大于细胞)，原生质体的体积随时间的变化如图所示(最终不再变化)。下列分析正确的是( )A．①是蔗糖溶液中的变化，②是KNO3溶液中的变化B．原生质体最终体积b与溶液初始浓度无关C．若用甘油溶液，原生质体的体积变化可与①或②相似D．①曲线中的细胞，a时刻细胞液浓度最大[解析] 分析可知，①是KNO3溶液中的变化，②是蔗糖溶液中的变化，A错误；原生质体最终体积b与溶液初始浓度有关，B错误；若用甘油溶液，当溶液浓度过高时，原生质体的体积变化可能与②相似，当甘油浓度相对较高时原生质体的体积变化可能与①相似，C正确；①曲线中的细胞，a时刻之前的拐点时细胞液浓度最大，D错误。[答案] C方法规律不同外界溶液中植物细胞的变化分析将成熟的植物细胞依次浸于蒸馏水、物质的量浓度为0.3 mol/L的蔗糖溶液和0.5 mol/L的尿素溶液中，原生质体(即植物细胞中细胞壁以内的部分)的体积随时间的变化如图，分析如下：(1)A曲线表示细胞在蒸馏水中：细胞略膨胀，但是由于细胞壁的存在，原生质体的体积不能无限膨胀。(2)B曲线表示细胞在0.5 mol/L的尿素溶液中：细胞先因渗透失水而发生质壁分离，后由于尿素能进入细胞，使得质壁分离后的细胞因吸水而自动复原。KNO3、甘油、乙二醇等溶液中也可发生质壁分离后自动复原现象。(3)C曲线表示细胞在0.3 mol/L的蔗糖溶液中：蔗糖不能进入细胞，因此质壁分离后细胞不能发生自动复原。【应用·体验】1．如图1所示，将某种植物的成熟细胞放在一定浓度的蔗糖溶液中一段时间，s代表两种结构间的平均距离，记录s与时间的关系，如图2。下列分析错误的是( )A．由图1可以看出原生质层的伸缩性远大于细胞壁的伸缩性B．用黑藻叶片进行该实验时，叶绿体的存在不会干扰实验现象的观察C．在O～t时间段内，随时间的延长细胞吸水能力逐渐减弱D．若s在逐渐减小，说明此时细胞液浓度大于蔗糖溶液的浓度解析：选C 细胞能发生质壁分离是由于原生质层的伸缩性远大于细胞壁的伸缩性，A正确；观察质壁分离时，黑藻的叶绿体可以显示原生质层的位置，方便观察质壁分离，B正确；O～t阶段，原生质层与细胞壁的距离逐渐增大，表明细胞失水，原生质层收缩，细胞的吸水能力逐渐增大，C错误；s逐渐缩小，表明细胞吸水，质壁分离复原，则此时细胞液浓度大于蔗糖溶液浓度，D正确。2．撕取洋葱外表皮分别放置在一定浓度的蔗糖和KNO3溶液中，细胞失水量的变化情况如图所示。下列叙述正确的是( )A．曲线甲表示KNO3溶液组细胞的液泡体积的变化B．a点时，曲线乙中水分子进出细胞达到动态平衡状态C．b点时，曲线乙中的细胞液渗透压与实验初始时相等D．两条曲线变化趋势的差异是甲、乙溶液浓度不同导致的解析：选B 由曲线分析可知，曲线乙表示KNO3溶液组细胞的液泡体积的变化，A错误；a点是个拐点，a点之前细胞失水，a点之后细胞又吸水，所以a点表示曲线乙中水分子进出细胞达到动态平衡状态，B正确；b点时由于K＋和NOeq \o\al(－,3)大量进入细胞，细胞液渗透压应大于实验初始时的渗透压，C错误；两条曲线变化趋势的差异是因为细胞能主动吸收K＋和NOeq \o\al(－,3)，而不能吸收蔗糖分子，D错误。新知探究(二) 被动运输的类型和特点【探究·深化】[情境质疑]物质顺浓度梯度扩散进出细胞的过程称为被动运输，结合下图分析其特点。1．两种方式的比较：(1)方式a中，物质通过简单的扩散作用进出细胞，叫作自由扩散。(2)方式b、c中，进出细胞的物质借助转运蛋白(载体蛋白或通道蛋白)的扩散，叫作协助扩散。2．膜上的两种转运蛋白比较：[重难点拨]影响被动运输的因素(1)图A表示的运输方式是自由扩散，转运速率主要取决于膜两侧物质的浓度差。(2)图B表示的运输方式可能是协助扩散，ab段主要受膜两侧浓度差的影响，bc段受到转运蛋白数量的限制，运输速率不再上升。【典题·例析】[典例1] 比较生物膜和人工膜(双层磷脂)对多种物质的通透性，结果如下图。据此不能得出的推论是( )A．H2O通过生物膜不需要蛋白质的协助B．生物膜对K＋、Na＋、Cl－的通透具有选择性C．甘油以自由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[解析] 从图中看出，生物膜对水分子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错误；人工膜对K＋、Na＋、Cl－的通透性相同，并且均处于较低值，而生物膜对三种离子的通透性不同，说明生物膜对K＋、Na＋、Cl－的通透具有选择性，B正确；由曲线可知，甘油运输不需要载体参与，以自由扩散方式通过人工膜，C正确；图中人工膜对不同分子的通透性不同，可见分子的大小影响其通过人工膜的扩散速率，D正确。[答案] A[典例2] 下图表示与自由扩散、协助扩散有关的图例或曲线。下列选项中对应正确的是( )A．肺泡上皮细胞吸收氧气——①④B．人的成熟红细胞吸收葡萄糖——②③C．甘油进出细胞——①③D．肌肉细胞吸收水——②④[解析] ①、②表示两种跨膜运输方式，分别是自由扩散、协助扩散，③、④表示两种影响因素曲线，分别对应自由扩散、协助扩散。肺泡上皮细胞吸收氧气的方式是自由扩散，对应①③；人的成熟红细胞吸收葡萄糖的过程属于协助扩散，对应②④；甘油进出细胞的过程属于自由扩散，对应①③；肌肉细胞吸收水的方式是自由扩散和协助扩散，可对应①②③④。[答案] C【应用·体验】1．研究表明，水分子可以较快地通过水通道蛋白出入细胞且不需要消耗能量，而甘油分子难以通过水通道蛋白。下列选项中相关叙述错误的是( )A．水通道蛋白对物质具有选择性B．一种物质可能有多种跨膜运输方式C．水通道蛋白作用时所需的能量主要来自线粒体D．水通道蛋白结构改变后功能也可能发生改变解析：选C 水分子可以较快地通过水通道蛋白，而甘油分子难以通过水通道蛋白，说明水通道蛋白对物质具有选择性，A正确；水分子既可以通过自由扩散跨膜运输，也可以借助水通道蛋白以协助扩散的方式跨膜运输，说明一种物质可能有多种跨膜运输方式，B正确；水分子可以较快地通过水通道蛋白出入细胞且不需消耗能量，C错误；蛋白质的结构决定功能，若水通道蛋白结构改变，其功能也可能发生改变，D正确。2.如图表示一种物质的跨膜运输方式，下列叙述正确的是( )A．该膜中载体蛋白也能运输蔗糖B．碘以该方式进入海带细胞C．该方式不会出现饱和现象D．该方式发生在被运输物质从高浓度到低浓度时解析：选D 据图可知，葡萄糖进入细胞需要载体蛋白，而不需要能量，故该跨膜运输方式为协助扩散，只能从高浓度一侧运输到低浓度一侧；跨膜运输中的载体蛋白具有专一性，运输葡萄糖的载体蛋白不能运输蔗糖；碘进入细胞的方式为主动运输，而不是协助扩散；由于膜上运输相应物质的转运蛋白数量是有限的，故该运输方式会达到饱和。科学探究——植物细胞质壁分离实验的应用1．判断成熟植物细胞是活细胞还是死细胞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溶液和蔗糖溶液)【素养评价】1．下列有关质壁分离及复原实验的实验材料及外界溶液的叙述，正确的是( )①实验材料必须是成熟的植物活组织细胞 ②细胞液必须有颜色 ③细胞液最好有颜色④外界溶液必须对细胞无毒害作用 ⑤外界溶液浓度适中，不能过高或过低 ⑥外界溶液的浓度无特殊要求，任何浓度均可A．①③④⑤ B．①②④⑤C．①③④⑥ D．①②④⑥解析：选A 只有保持活细胞的生活状态，才能保证原生质层具有选择透过性，使细胞失水而发生质壁分离，再吸水复原，①正确；细胞液有颜色利于实验现象的观察，但细胞液无颜色的植物细胞在相同的条件下也可以发生质壁分离和复原，②错误，③正确；外界溶液如果对细胞有毒害作用，可能会损伤或杀死细胞，使其原生质层失去选择透过性，即不能发生质壁分离和复原，④正确；外界溶液浓度要适中，不能过高或过低，⑤正确，⑥错误。2．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溶液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 成熟的植物细胞是一个渗透系统，当外界溶液浓度大于细胞液浓度时细胞失水，发生质壁分离现象，反之发生质壁分离复原现象；两者浓度相等时，吸水量与失水量相等，水分进出达到平衡状态。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溶液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和协助扩散；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。[课时跟踪检测][理解·巩固·落实]1．判断下列叙述的正误(1)质壁分离中的“质”指的是细胞质，“壁”指的是细胞壁。( )(2)植物细胞放在0.3 g/mL的蔗糖溶液中，都能发生质壁分离现象。( )(3)哺乳动物成熟的红细胞吸收葡萄糖时，需要转运蛋白协助，可以逆浓度梯度进行。( )(4)甘油是极性分子，所以不能以自由扩散的方式通过细胞膜。( )(5)自由扩散和协助扩散都不需要转运蛋白和能量。( )答案：(1)× (2)× (3)× (4)× (5)×2．在物质进出细胞的方式中，自由扩散区别于协助扩散的是( )A．由高浓度向低浓度扩散 B．需要转运蛋白C．由低浓度向高浓度扩散 D．不需要转运蛋白解析：选D 自由扩散与协助扩散的相同之处是物质顺浓度梯度(高浓度→低浓度)跨膜运输，同时均不需要消耗能量；不同之处表现在自由扩散不需要转运蛋白，而协助扩散需要转运蛋白。3．下列细胞能发生质壁分离的一组是( )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用解离液解离的洋葱根尖细胞 ⑥根尖分生区细胞A．①⑤ B．②③⑥C．①②③④⑤⑥ D．②③解析：选D 能发生质壁分离的细胞为活的成熟植物细胞。①是死细胞；④是动物细胞，没有细胞壁；⑤用解离液解离的洋葱根尖细胞是死细胞；⑥没有大的液泡，这些细胞都不能发生质壁分离。②和③都是活的成熟植物细胞，可以发生质壁分离。4．植物细胞膜的磷脂双分子层对水有一定的通透性，但研究发现大量的水通过细胞膜上的水通道蛋白进出细胞。下列关于水通道蛋白与植物体内水分代谢关系的叙述，错误的是( )A．水通道蛋白活性增强的植物叶片气孔更易开放B．水通道蛋白活性减弱的植物细胞在高渗溶液中不发生质壁分离C．水通道蛋白活性增强的植物在缺水条件下更易发生萎蔫D．水通道蛋白活性减弱的植物细胞伸长、生长速度降低解析：选B 保卫细胞吸水膨胀会使气孔开放，水通道蛋白活性增强的植物，水分子更容易进出细胞，所以气孔更容易开放，A正确；水通道蛋白活性减弱的植物，水分子进出细胞受阻，所以在高渗溶液中发生质壁分离的过程会减慢，但依旧会发生质壁分离，B错误；水通道蛋白活性增强的植物，水分子更容易进出细胞，在缺水条件下，水分子容易离开细胞，不利于植物生存，容易发生萎蔫，C正确；水通道蛋白活性减弱的植物，水分子进出细胞受阻，细胞代谢受到影响，所以生长速度降低，D正确。5．下图甲和乙分别是两种状态下的植物细胞。下列相关叙述错误的是( )A．图甲→图乙是质壁分离形成的过程，该过程中细胞需要失水B．图甲状态的出现，说明细胞壁和原生质层的伸缩性不同C．将成熟的植物细胞置于适宜浓度的KNO3溶液中，会自动发生图甲→图乙过程D．根尖处只有成熟区的细胞才会发生图甲→图乙的变化解析：选A 题图甲细胞处于质壁分离状态，图甲→图乙是质壁分离复原的过程，该过程中细胞要吸水，A错误；植物细胞发生质壁分离，内因是植物细胞的细胞壁伸缩性小于原生质层，B正确；由于植物细胞可以吸收K＋和NOeq \o\al(－,3)，所以在适宜浓度的KNO3溶液中会发生植物细胞质壁分离自动复原的现象，C正确；根尖中只有成熟区的细胞才具有中央大液泡，所以只有该处的细胞才会发生质壁分离及复原的现象，D正确。6.如图为显微镜下某植物细胞在质量分数为30%的蔗糖溶液中的示意图。下列叙述错误的是( )A．若将该细胞置于清水中，a基本不变B．若将该细胞置于质量分数为40%的蔗糖溶液中，b/a的值将变小C．b/a能表示细胞失水的程度D．a、b分别表示细胞和液泡的长度解析：选D 图中细胞处于质壁分离状态，由于细胞壁的伸缩性较小，因此，将该细胞置于清水中时，a基本不变，A正确；若将该细胞置于质量分数为40%的蔗糖溶液中，与图示相比，a基本不变，但因失水更多而使b减小，所以b/a的值将变小，b/a的值可表示细胞失水的程度，B、C正确；图中a表示的是细胞的长度，b表示的是原生质层的长度，D错误。7.如图是在停止能量供应的条件下得出的转运速率随被转运分子的浓度变化的曲线，图中曲线a、b表示物质跨膜运输的两种方式。下列叙述正确的是( )A．脂溶性小分子物质能通过方式a运输B．与方式a有关的载体蛋白覆盖于细胞膜表面C．方式a的最大转运速率与载体蛋白数量有关D．方式a和b的转运速率均与物质的浓度差成正比解析：选A 由于停止能量供应，分析坐标曲线可以看出，方式a为自由扩散，方式b为协助扩散。脂溶性小分子物质通过自由扩散(即方式a)运输，A正确；方式a与载体蛋白无关，只与物质浓度有关，B、C错误；自由扩散(即方式a)与膜两侧物质的浓度差成正比，当协助扩散(即方式b)转运蛋白达到饱和时，物质浓度差再增加，物质的运输速率也不再增加，D错误。[迁移·应用·发展]8．在用紫色洋葱a及b的外表皮细胞分别制成的5个装片上依次滴加5种不同浓度的蔗糖溶液，相同时间后原生质体的体积变化如图所示。下列叙述错误的是( )A．紫色洋葱a比b的外表皮细胞的细胞液浓度高B．两种洋葱外表皮细胞都发生质壁分离的蔗糖溶液浓度是乙和丁C．将处于乙蔗糖溶液中的洋葱b外表皮细胞的装片置于清水中，一定会发生质壁分离复原D．实验后丙溶液中洋葱b外表皮细胞的吸水能力小于戊溶液中的洋葱b外表皮细胞解析：选C 以一个紫色洋葱外表皮细胞的原生质体体积的变化为标准，判断五种蔗糖溶液浓度的大小依次为丙<戊<甲<丁<乙，浓度为甲的蔗糖溶液为紫色洋葱a外表皮细胞的等渗溶液，浓度为戊的蔗糖溶液为紫色洋葱b外表皮细胞的等渗溶液，因此紫色洋葱a外表皮细胞的细胞液浓度高于紫色洋葱b外表皮细胞的细胞液浓度；在乙和丁浓度的蔗糖溶液中，紫色洋葱a、b的外表皮细胞的原生质体体积相对变化为负值，说明细胞失水，都发生质壁分离；处于乙浓度蔗糖溶液中的紫色洋葱b外表皮细胞失水，但无法据此判断紫色洋葱b外表皮细胞是否已经过度失水死亡，因此无法判断再将其置于清水后能否发生质壁分离复原现象；由于戊中蔗糖溶液的浓度大于丙，且戊溶液中洋葱b外表皮细胞表现为既不吸水也不失水，而丙溶液中洋葱b外表皮细胞表现为吸水，所以对于洋葱b外表皮细胞来说，丙中的细胞液浓度低于戊中的细胞液浓度，因此丙溶液中洋葱b外表皮细胞的吸水能力小于戊溶液中的洋葱b外表皮细胞。9．某同学进行“观察洋葱表皮细胞的质壁分离及质壁分离复原”实验时，将观察到的某个细胞大小变化情况绘制成了曲线(如图)。下列叙述正确的是(注：细胞的初始大小相对值记为1)( )A．b～c段，由于失水过多，细胞可能已经死亡B．c～d段，水分子的运动方向是从细胞外进入细胞内C．d～e段，细胞液浓度等于外界溶液浓度D．e时液泡的颜色比a时浅解析：选D 结合题意分析曲线可知，c点后细胞大小相对值变大，说明细胞吸水发生质壁分离复原现象，因此b～c 段细胞是活细胞，A错误；图中c～d段水分子的运动方向既有从细胞外进入细胞内，也有从细胞内进入细胞外，但进入细胞内的水分子数多于离开细胞的水分子数，B错误；d～e 段，细胞大小相对值大于1，说明细胞吸水，故细胞液浓度大于外界溶液浓度，C错误；由于e时细胞大小相对值大于1，说明细胞吸水，故e时液泡内细胞液浓度降低，液泡的颜色比a时浅，D正确。10．图乙细胞是将图甲细胞放置于一定浓度的蔗糖溶液中的结果。图丙是将另外一种植物的细胞依次浸于蒸馏水、物质的量浓度为0.3 mol/L的蔗糖溶液和0.5 mol/L的尿素溶液中，原生质层的体积随时间变化的曲线图。(1)图甲细胞中，全透性的结构是______(填编号)，图乙细胞中的原生质层由________(填编号)构成。(2)图乙细胞在质壁分离结束时，⑧处充满了______。(3)图丙的A、B、C三条曲线中，表示细胞浸于蒸馏水中的是__________曲线。(4)试简要分析B、C两曲线存在差异的原因：B曲线表示细胞先因渗透失水而发生质壁分离，后由于____________能进入细胞，使得质壁分离后的细胞因吸水而自动复原；C曲线是由于__________不能进入细胞，因此质壁分离后细胞不能发生自动复原。解析：(1)图甲细胞中，细胞壁具有全透性，图乙细胞中⑪⑫⑬分别表示液泡膜、细胞质、细胞膜，这三者共同构成原生质层。(2)图乙细胞在质壁分离结束时，⑧处充满了外界溶液，即蔗糖溶液。(3)图丙中A曲线表示细胞发生了渗透吸水，说明所处的环境是蒸馏水。(4)B曲线在0.5 mol/L尿素溶液中，细胞开始时因渗透失水而发生质壁分离，后由于尿素能进入细胞，使得质壁分离后的细胞因吸水而自动复原；C曲线由于蔗糖不能进入细胞，因此质壁分离后细胞不能发生自动复原。答案：(1)② ⑪⑫⑬ (2)蔗糖溶液 (3)A (4)尿素 蔗糖 第2节 主动运输与胞吞、胞吐【主干知识梳理】一、主动运输1．运输方向主动运输逆浓度梯度进行。2．基本条件(1)细胞膜上相应载体蛋白的协助。(2)消耗细胞内化学反应所释放的能量。3．生理意义细胞通过主动运输来选择吸收所需要的物质，排出代谢废物和对细胞有害的物质，从而保证细胞和个体生命活动的需要。二、胞吞与胞吐1．运输的物质大分子物质或颗粒性物质。2．过程(1)胞吞：大分子→与膜上的蛋白质结合→细胞膜内陷形成小囊→小囊从细胞膜上分离下来，形成囊泡→进入细胞内部。(2)胞吐：大分子先包裹在细胞内形成的囊泡中→囊泡移动到细胞膜处→与细胞膜融合→大分子排出细胞。3．特点不需要载体，需要消耗能量。三、物质跨膜运输的方式与细胞膜结构的关系1.协助扩散和主动运输依赖细胞膜上转运蛋白的种类和数量，或转运蛋白空间结构的变化，这也是细胞膜具有选择透过性的结构基础。2.胞吞和胞吐也需要膜上蛋白质的参与，更离不开磷脂双分子层的流动性。【教材微点发掘】1．被动运输是顺浓度梯度的转运方式，细胞逆浓度梯度吸收营养物质的方式为主动运输。结合教材第70页图4－6回答下列问题：(1)主动运输的方向是____________________________________________________________________________________________________________________________。提示：从低浓度一侧运输到高浓度一侧(逆浓度梯度)(2)主动运输需要的条件是__________________________________________________。提示：需要膜上的载体蛋白和细胞呼吸产生的能量(3)主动运输过程中载体蛋白发生的变化是______________________________________。提示：离子或分子与载体蛋白结合后，载体蛋白的空间结构发生变化，运输完成后载体蛋白又恢复原状2．在人体肠道内寄生的一种变形虫——痢疾内变形虫，能分泌蛋白分解酶，溶解人的肠壁组织，“吃掉”肠壁组织细胞，并引发阿米巴痢疾，这种病原体通过饮食传播。请回答下列问题：(1)痢疾内变形虫分泌蛋白分解酶的运输方式是胞吐作用，通过胞吞作用“吃掉”肠壁组织细胞。(2)痢疾内变形虫吞噬肠壁组织细胞与细胞膜的流动性有关。(3)如何预防阿米巴痢疾？提示：注意个人饮食卫生、加强公共卫生建设是预防阿米巴痢疾的关键措施。教材问题提示思考·讨论1．细胞膜结构的流动性是胞吞、胞吐的基础；胞吞、胞吐过程中膜的变形本身也体现了膜的流动性。2．因为游离于细胞质基质中的核糖体所合成的蛋白质也只能游离于细胞质基质中。由于蛋白质是大分子有机物，无法直接通过被动运输或主动运输穿过细胞膜运输到细胞外，所以一般只能留在细胞内供细胞自身使用。而附着在内质网上的核糖体合成的蛋白质能够进入内质网腔中，并借助囊泡移动进入高尔基体，经加工包装后，包裹在囊泡中的蛋白质就可以胞吐的方式分泌到细胞外。新知探究(一) 主动运输【探究·深化】[情境质疑]1．从主动运输的条件角度分析，与主动运输有直接关系的细胞器有哪些？提示：能量——线粒体，载体蛋白——核糖体。2．主动运输需要的能量主要通过细胞进行有氧呼吸提供。植物生长需从土壤中吸收大量无机盐。请解释：在农业生产中为什么要给作物松土？提示：松土可增加土壤中O2含量，促进有氧呼吸，有利于植物主动吸收各种无机盐离子。3．研究表明，主动运输的运输速率和细胞的能量供应之间的关系如图所示，请分析：(1)ab段：随能量供应的增加，运输速率增大，说明主动运输需要消耗能量。(2)bc段：受载体蛋白数量的限制，能量供应增加，但运输速率不再增加。[重难点拨]影响主动运输的因素(1)物质浓度：(2)O2浓度：(3)温度：【典题·例析】[典例1] 如图为拟南芥液泡膜上的几种运输物质的转运蛋白(包括载体蛋白和通道蛋白)，下列相关分析错误的是( )A．推测液泡内pH小于液泡外，与单独运输H＋的载体蛋白相关B．抑制该植物细胞的呼吸作用不会影响H＋进入液泡的速率C．拟南芥液泡膜上水的运输有两种方式，都属于被动运输D．图中液泡吸收Cl－和Na＋的过程都有利于增强拟南芥的耐盐性[解析] 由图示可知，H＋进入液泡需要载体蛋白协助且消耗能量，为主动运输，推测液泡内H＋浓度高，pH低，若抑制该植物细胞的呼吸作用，则会影响ATP的产生，进而影响H＋进入液泡的速率，A项正确、B项错误；水分子可通过自由扩散进入液泡，也可以通过通道蛋白协助扩散进入液泡，C项正确；液泡吸收Cl－和Na＋有助于提高细胞液浓度，当土壤溶液浓度高时也不易失水，使拟南芥的耐盐性增强，D项正确。[答案] B[典例2] 下图中曲线a、b表示分子跨膜运输速率与O2浓度的关系。下列分析错误的是( )A．曲线a代表被动运输，曲线b代表主动运输B．曲线a代表的分子跨膜运输一定不需要转运蛋白C．曲线b转运速率达到饱和的原因是细胞膜上载体蛋白的数量有限D．温度可影响生物膜的流动性，因而对曲线a、b的转运速率均有影响[解析] O2与细胞呼吸有关，细胞呼吸产生能量，所以主动运输的运输速率与O2浓度有关。由图判断曲线a代表被动运输，曲线b代表主动运输。被动运输包括自由扩散和协助扩散，协助扩散需要转运蛋白。曲线b转运速率达到饱和是因为细胞膜上载体蛋白的数量有限。物质运输与膜的流动性有关，膜的流动性与温度有关。[答案] B方法规律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转运蛋白两个方面考虑。【应用·体验】1．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 乙物质进入细胞是逆浓度梯度运输，一定是主动运输，需要载体蛋白的协助；乙物质运出细胞是顺浓度梯度，不一定需要载体蛋白的参与；甲物质进入细胞是顺浓度梯度运输，属于被动运输，不需要消耗能量；甲物质运出细胞是逆浓度梯度运输，一定消耗能量。2．甲、乙分别为物质进出细胞的坐标图和模式图，下列相关说法正确的是( )A．甲、乙所代表的物质运输方式没有共同点B．图乙的物质运输方式也可以逆浓度梯度进行C．图乙所示的细胞可能是红细胞D．婴幼儿肠道吸收乳汁中的免疫球蛋白的过程可用图乙中的跨膜运输方式表示解析：选C 甲、乙代表的物质运输方式分别是主动运输和协助扩散，二者的共同点是都需要载体蛋白的协助；图乙所示为协助扩散的运输方式，顺浓度梯度进行；葡萄糖进入红细胞的方式是协助扩散，符合图乙所示的从高浓度一侧向低浓度一侧运输、需要载体蛋白协助的特点；婴幼儿肠道吸收乳汁中的免疫球蛋白的方式是胞吞，与图乙不符。新知探究(二) 胞吞与胞吐【拓展·深化】1．物质进出细胞的方式比较相关图示： 自由扩散 协助扩散 主动运输 胞吞、胞吐2．有关胞吞和胞吐认识的几个易错点(1)胞吞和胞吐都不需要转运蛋白，但是需要细胞膜上具有识别功能的蛋白质的参与。(2)胞吞和胞吐需要消耗细胞代谢产生的能量。(3)通过胞吞和胞吐方式运输的物质可以是固体，也可以是液体，一般是一些颗粒性物质、蛋白质等大分子。(4)通过胞吞和胞吐方式运输的物质不一定都是大分子，小分子物质也可以通过胞吞和胞吐的方式进出细胞，如乙酰胆碱(一种小分子)。(5)RNA和蛋白质等大分子物质进出细胞核是通过核孔，而不是通过胞吞、胞吐的方式。【典题·例析】[典例1] 据报道，一种被称为“瘦素穿肠蛋白”的药物能治疗肥胖，可口服使用，以减轻肥胖症患者肌肉注射的痛苦。小肠上皮细胞吸收该药物最可能的方式为( )A．渗透作用 B．胞吞C．协助扩散 D．主动运输[解析] 瘦素穿肠蛋白是一种蛋白质，属于生物大分子，小肠上皮细胞吸收此物质的最可能方式是胞吞。[答案] B[典例2] 下图是物质进出细胞方式的概念图，对图示分析正确的是( )A．①②均需要消耗细胞中ATP水解释放的能量B．⑤和⑥两种方式的共同特点是逆浓度梯度运输物质C．母乳中的免疫球蛋白可通过①和③两种方式被吸收D．③④所示运输方式依赖细胞膜的结构特点[解析] 据图分析可知，①是主动运输，②是被动运输，③④分别为胞吞和胞吐，⑤⑥分别为自由扩散和协助扩散。主动运输既消耗能量也需要载体蛋白协助；被动运输的特点是顺浓度梯度运输物质；免疫球蛋白是大分子物质，通过胞吞作用吸收；③④表示胞吞或胞吐，该过程依赖细胞膜的结构特点——流动性。[答案] D方法规律“四看法”判断物质运输的方式【应用·体验】1．科研人员尝试利用人的成熟红细胞运送药物，首先将红细胞置于一定浓度的甲溶液中，使其膜上出现孔洞，待药物通过孔洞进入细胞后，再转移至等渗溶液中，之后膜表面孔洞闭合，利用该红细胞可将药物运送至靶细胞。下列相关叙述错误的是( )A．该药物进入细胞的方式属于胞吞，需要消耗能量B．甲溶液使红细胞膜上出现孔洞，可能是因为甲溶液的渗透压低于红细胞的C．转移至等渗溶液中，膜表面孔洞的闭合利用了细胞膜的流动性D．临床使用该技术时要进行严格的血型匹配解析：选A 由题干信息可知，甲溶液是低渗溶液，红细胞会吸水膨胀，其膜上出现孔洞，此时药物通过孔洞进入细胞，A项错误、B项正确。细胞处于低渗溶液会吸水膨胀，再置于等渗溶液中会恢复至原来的大小，这依赖于细胞膜的流动性，C项正确。为防止发生免疫排斥反应，临床使用该技术时要进行严格的血型匹配，D项正确。2．受体介导的胞吞是一种特殊类型的胞吞作用，主要用于摄取特殊的生物大分子，其过程如图所示。下列有关叙述错误的是( )A．该过程以膜的流动性为基础B．该过程不能体现细胞膜的选择透过性C．Na＋、K＋等无机盐离子也可通过此方式跨膜转运D．受体介导的胞吞过程存在细胞识别并需要内部供能解析：选C 胞吞与胞吐均以膜的流动性为基础，不能体现细胞膜的选择透过性，A、B正确；Na＋、K＋等无机盐离子通过主动运输或协助扩散跨膜转运，C错误；受体介导的胞吞过程消耗能量，且依赖细胞识别来实现，D正确。科学探究——物质跨膜运输方式的实验探究1．实验原理根据主动运输和被动运输的条件——能量和转运蛋白，确定实验的自变量。2．实验方法(1)探究是主动运输还是被动运输的方法： (2)探究是自由扩散还是协助扩散的方法：【素养评价】1．科学家在研究Na＋通过细胞膜的运输方式时，做了以下实验：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24Na＋的量如图所示。据图做出的下列推断，错误的是( )A．加入该药物后，溶液中24Na＋的量不再增加B．加入ATP后，细胞中24Na＋的量减少C．该药物的作用机理是抑制ATP水解D．该药物的作用机理是抑制细胞呼吸解析：选C 由题图可知，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，且该药物不能抑制ATP水解，因此该药物的作用是抑制呼吸作用的进行。2．红树林分布于热带亚热带海岸潮间带，通常受到盐胁迫。红树植物为抵抗盐胁迫，通过叶子和嫩枝将吸收到植物体内的盐分排出，是强耐盐植物。为探究红树植物从海水及土壤中吸收无机盐的方式是主动运输还是被动运输，设计以下实验进行探究。(1)实验步骤：①取生长发育相同的红树植物，分成A、B两组，放入适宜浓度的含有K＋、Ca2＋的溶液中；②A组给予正常的呼吸条件，B组______________________________________________；③________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)实验结论：①若两组植株对K＋、Ca2＋的吸收速率相同，说明______________________________________________________________________________________________________；②________________________________，说明红树植物从海水及土壤中吸收无机盐的方式是主动运输。解析：主动运输和被动运输最主要的区别在于是否需要能量，而能量主要是通过细胞的呼吸作用提供的。因此实验组和对照组的自变量应为是否进行呼吸作用，因变量是无机盐离子的吸收速率。答案：(1)②加入呼吸抑制剂 ③一段时间后测定两组植株根系对K＋、Ca2＋等无机盐的吸收速率 (2)①红树植物从海水及土壤中吸收无机盐的方式是被动运输 ②若B组吸收速率明显小于A组吸收速率[课时跟踪检测][理解·巩固·落实]1．判断下列叙述的正误(1)主动运输过程中，需要载体蛋白协助和 ATP 提供能量。( )(2)植物细胞通过主动运输吸收不同矿质离子的速率都相同。( )(3)大分子有机物要通过载体蛋白的协助才能进入细胞内。( )(4)需要消耗ATP的运输方式都是主动运输。( )(5)变形虫既能通过胞吞摄取食物，又能通过胞吐排出食物残渣和废物。( )答案：(1)√ (2)× (3)× (4)× (5)√2．下列属于主动运输的是( )A．动物肺泡细胞释放CO2B．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SOeq \o\al(2－,4)的过程解析：选D CO2属于小分子物质，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；植物的细胞壁具有全透性，蔗糖以扩散的方式通过细胞壁；丽藻细胞吸收SOeq \o\al(2－,4)的过程属于主动运输。3．红细胞吸收无机盐和葡萄糖的共同点是( )A．都可以从低浓度一边到高浓度一边B．都需要供给ATPC．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。4．下图表示某物质排出细胞的过程(下方表示细胞内部)。下列叙述正确的是( )A．囊泡中包裹的物质一定是大分子B．囊泡中包裹的物质没有直接穿过细胞膜C．变形虫摄食过程与此过程相同D．此过程不需要消耗能量解析：选B 囊泡中包裹的物质一般是大分子物质，也可以是小分子物质，如神经递质，A错误；囊泡中包裹的物质排出细胞没有直接穿过细胞膜，B正确；该过程表示胞吐过程，向外分泌物质，变形虫摄食过程是胞吞过程，C错误；胞吞和胞吐过程需要消耗能量，D错误。5．人的红细胞生活在血浆中，红细胞中的K＋浓度比血浆高30倍，但血浆中的K＋仍可进入红细胞，下列关于K＋进入红细胞的过程的叙述错误的是( )A．该过程需要红细胞膜上运输K＋的载体蛋白，该蛋白具有特异性B．在运输K＋的过程中，其载体蛋白会发生空间结构的变化C．该过程需要细胞内化学反应所释放的能量D．该K＋运输过程遵循渗透作用的原理解析：选D 由题意可知，K＋进入红细胞的过程是主动运输，需要红细胞膜上运输K＋的载体蛋白，该蛋白具有特异性，A正确；运输K＋的过程中，其载体蛋白会发生空间结构的变化，B正确；K＋进入红细胞的过程是主动运输，消耗细胞内化学反应所释放的能量，C正确；该K＋运输过程是主动运输，不遵循渗透作用的原理，D错误。6．主动运输消耗的能量可来自ATP或离子电化学梯度。如图为Na＋、葡萄糖进出小肠上皮细胞的示意图。下列关于物质跨膜运输过程的分析正确的是( )A．葡萄糖、Na＋从肠腔→上皮细胞，均为主动运输B．Na＋从肠腔→上皮细胞→组织液，均为主动运输C．葡萄糖从肠腔→上皮细胞→组织液，均为协助扩散D．Na＋从肠腔→上皮细胞、葡萄糖从上皮细胞→组织液，均为协助扩散解析：选D 葡萄糖从肠腔→上皮细胞，是从低浓度一侧运输到高浓度一侧，属于主动运输，Na＋从肠腔→上皮细胞是从高浓度一侧进入低浓度一侧，需要载体，不需要能量，属于协助扩散，Na＋从上皮细胞→组织液，是从低浓度一边运输到高浓度一边，需要载体和能量，属于主动运输，A、B、C错误；Na＋从肠腔→上皮细胞、葡萄糖从上皮细胞→组织液，都是从高浓度一边进入低浓度一边，需要载体，不需要能量，均属于协助扩散，D正确。7．如图表示物质P和Q跨膜转运出细胞的示意图，下列叙述正确的是( )A．物质P可能是氧气B．物质Q一定是水分子C．物质P和Q转运出细胞都需要载体D．物质P和Q转运出细胞未必都消耗能量解析：选D 氧气的运输方式是自由扩散，其运输方向为从胞外向胞内顺浓度梯度运输，因此物质P不可能是氧气，A错误。水分子的运输方式是自由扩散或协助扩散，可用物质Q表示，但物质Q不一定是水，B错误。物质P转运出细胞需要载体蛋白协助，物质Q转运出细胞的过程是被动运输，包括自由扩散和协助扩散，而自由扩散不需要载体蛋白，C错误。物质P的运输方向是由低浓度侧到高浓度侧，表示主动运输，需要消耗能量；物质Q的运输方向是由高浓度侧到低浓度侧，可表示被动运输，不需要消耗能量，D正确。8.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)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_______________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)主动运输是低浓度向高浓度运输，需要能量的供应、需要载体蛋白协助，由图可知，当氧气浓度小于a点时，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)由曲线图分析可知，当甲和乙根细胞均达到最大的NOeq \o\al(－,3)的吸收速率时，甲的NOeq \o\al(－,3)最大吸收速率大于乙，说明甲需要能量多，消耗O2多，甲根部细胞的呼吸速率大于作物乙。答案：(1)主动运输需要呼吸作用提供能量，O2浓度小于a点，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，作物乙根细胞的细胞膜上载体蛋白数量有限 (3)甲的NOeq \o\al(－,3)最大吸收速率大于乙，甲需要能量多，消耗O2多[迁移·应用·发展]9．分析下列甲、乙两类物质跨膜运输方式，共分①②③④四小类，如下图所示。下列相关叙述错误的是( )A．图中甲和乙分别指的是被动运输和主动运输B．图中物质a、b、c均顺浓度梯度进行跨膜运输C．图中跨膜运输类型③可表示红细胞吸收葡萄糖D．图中④所利用的转运蛋白，既可能是载体蛋白，又可能是通道蛋白解析：选D 从图中信息可知类型①应为自由扩散，而甲又包括类型①②③，则②③均为协助扩散，其中②有通道蛋白协助，③有载体蛋白协助，可见甲为被动运输，乙为主动运输，A正确；a、b、c的跨膜运输方式为被动运输，均顺浓度梯度，B正确；红细胞吸收葡萄糖的方式为协助扩散，需要载体蛋白的协助(介导)，C正确；图中类型④属于主动运输，转运蛋白是载体蛋白，不是通道蛋白，D错误。10．动物细胞内低Na＋高K＋的离子浓度对于神经冲动的产生、细胞渗透平衡等生命活动具有重要作用。这种浓度差与细胞膜上的Na＋、K＋泵有关，其作用原理如图所示，下列说法错误的是( )A．Na＋和K＋的运输方式为被动运输B．Na＋－K＋泵每次运输的Na＋数量多于K＋C．在细胞培养液中加入乌苯苷会影响K＋的运输D．Na＋－K＋泵属于载体蛋白解析：选A 题图示为Na＋－K＋泵结构图解，Na＋－K＋泵为跨膜蛋白质，具有ATP结合位点，将2个K＋泵入膜内，3个Na＋泵出膜外，需要消耗ATP。据题图分析，Na＋和K＋的运输需要通过膜蛋白，需要消耗能量，方式为主动运输，A错误；Na＋－K＋泵将2个K＋泵入膜内，3个Na＋泵出膜外，即每次运输的Na＋数量多于K＋，B正确；K＋和乌苯苷的结合位点相同，则在细胞培养液中加入乌苯苷会影响K＋的运输，C正确；Na＋－K＋泵属于载体蛋白，D正确。11．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的碘浓度，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________(填“甲”或“乙”)。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)突触前膜通过胞吐的方式释放神经递质，说明细胞膜具有的特点是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)图1中I－逆浓度梯度进入甲状腺细胞，说明I－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甲中运输速率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率，说明需要转运蛋白，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(甲)；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)突触前膜通过突触小泡与突触前膜融合释放神经递质，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(或磷脂) (4)选择透过性 (5)一定的流动性阶段验收评价(三) 细胞的物质输入和输出(时间：60分钟 满分：100分)一、选择题(本题共16小题，每小题3分，共48分)1．下列叙述正确的是( )A．组织细胞吸收甘油的量与细胞呼吸强度有关B．白细胞吞噬细胞碎片依赖于细胞膜的流动性C．红细胞吸收葡萄糖消耗细胞呼吸释放的能量D．Ca2＋顺浓度梯度进入细胞且需载体蛋白的协助解析：选B 组织细胞吸收甘油属于自由扩散，与细胞呼吸强度无关，A错误；白细胞吞噬细胞碎片属于胞吞，依赖于细胞膜的流动性，B正确；红细胞吸收葡萄糖属于协助扩散，不需要消耗能量，C错误；Ca2＋通过主动运输逆浓度梯度进入细胞且需载体蛋白的协助和消耗能量，D错误。2．(2021·湖南高考)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解析：选D 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，1 mol/L的NaCl溶液和1 mol/L的蔗糖溶液的渗透压不相同，因为NaCl溶液中含有Na＋和Cl－两种溶质微粒，所以其渗透压高于蔗糖溶液，D错误。3．如图为三个洋葱表皮细胞分别放在同一种外界溶液浓度中的状态，据图判断，三个洋葱表皮细胞原细胞液浓度( )A．c＞a＞b B．b＞a＞cC．a＞b＞c D．c＞b＞a解析：选B 图中c细胞质壁分离程度最大，细胞失水最多，说明c的细胞液浓度最小；b保持原状，说明细胞外溶液浓度与b细胞液差不多；而a失水较少，说明细胞外溶液浓度比a细胞液稍大。综上所述，三种细胞原细胞液的浓度关系为b＞a＞c。4．物质进出细胞的方式有被动运输、主动运输、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．依据是否形成囊泡，利用囊泡的运输就是胞吞或胞吐解析：选D 物质进出细胞的方式中主动运输、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；胞吞和胞吐依赖于囊泡运输。5．(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解析：选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。由水分交换达到平衡三种细胞的状态可知，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c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。6．如图分别表示甲、乙两种物质跨膜运输的方式。下列说法错误的是( )A．图1可表示葡萄糖进入红细胞的方式B．图2可表示细胞通过主动运输吸收物质乙C．所有物质进出细胞都离不开细胞膜上的蛋白质D．去除膜上的蛋白质对甲、乙的运输均有影响解析：选C 分析图解可知，图1中甲物质的运输属于协助扩散，可以表示葡萄糖进入红细胞，A正确；图2中乙物质的运输由低浓度一侧向高浓度一侧，并且需要载体蛋白的协助和消耗能量，属于主动运输，B正确；物质通过自由扩散进出细胞时，不需要蛋白质的参与，C错误；除去细胞膜上的蛋白质，对协助扩散和主动运输均有影响，D正确。7.某海藻细胞液与生活的海水中各种离子浓度分析如图，图中阴影部分代表该海藻细胞液的离子浓度。据图判断，下列叙述错误的是( )A．海水中的Cl－进入海藻细胞液需要消耗ATPB．温度不影响海藻细胞吸收Mg2＋C．海藻细胞富集K＋和Cl－有利于在海水中的生存D．海藻细胞的生物膜具有选择透过性解析：选B Cl－在细胞内的浓度大于海水，因此Cl－由海水进入海藻细胞的转运方向是逆浓度梯度，属于主动运输，需要载体蛋白和消耗能量，A正确；温度影响细胞膜的流动性，从而影响海藻细胞吸收Mg2＋，B错误；K＋和Cl－在细胞内积累，使细胞液浓度升高，因此海藻细胞富集K＋和Cl－有利于在海水中的生存，C正确；K＋和Cl－在细胞内积累，而Na＋、 Ca2＋、Mg2＋在细胞液中的含量低于海水中的含量，这表明海藻细胞的生物膜具有选择透过性，D正确。8．下图是某种哺乳动物成熟红细胞裂解后正常小泡和外翻性小泡的形成示意图。下列相关分析错误的是( )A．该动物成熟红细胞低渗裂解的原理是细胞渗透吸水B．该动物成熟红细胞的细胞膜基本支架是磷脂双分子层C．细胞形成小泡的过程说明细胞膜具有一定的流动性D．外翻性小泡膜外侧一定会有糖蛋白解析：选D 成熟红细胞处于低渗溶液中，细胞渗透吸水裂解，A正确；细胞膜的基本支架是磷脂双分子层，B正确；红细胞吸水胀破形成小泡的过程体现了细胞膜的流动性，C正确；信号分子的受体位于细胞膜外侧，当红细胞膜形成外翻性小泡时信号分子的受体分布到了外翻性小泡膜的内侧，D错误。9．细胞膜中的通道蛋白分为两大类：水通道蛋白和离子通道蛋白。下图为肾小管上皮细胞重吸收水分和K＋通道蛋白的立体结构的示意图。下列与通道蛋白有关的叙述错误的是( )A．水通道蛋白往往贯穿于磷脂双分子层中B．K＋通道蛋白运输物质的方式为协助扩散，不需要消耗ATPC．通道蛋白运输时没有选择性，比通道直径小的物质可自由通过D．机体可通过调节细胞膜上通道蛋白的数量或开关来调节物质的运输解析：选C 通过左侧的图可知，水通道蛋白往往贯穿于磷脂双分子层中，A正确；通过中间图示和右侧图示可知，K＋从高浓度一侧到低浓度一侧，通过K＋通道蛋白运输，不需要消耗ATP，属于协助扩散，B正确；通道蛋白运输时具有选择性，C错误；由图可知，水分子和K＋的运输需要借助通道蛋白来实现，机体可通过调节细胞膜上通道蛋白的数量或开关来调节物质的运输，D正确。10．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”这个实验时，在实验室老师的帮助下，进行了一系列创新实验，实验步骤和现象如下表所示。对表的推断或解释错误的是( )A．x为质壁分离，因为细胞渗透失水B．y为质壁分离，可能导致细胞失水过多而死亡C．z为细胞稍增大，细胞液颜色逐渐变浅D．④组无变化是因为细胞吸水量等于失水量解析：选D x应为质壁分离，因为蔗糖溶液浓度较细胞液浓度高，细胞失水，A正确。实验组②中质壁分离后滴加清水细胞无变化，说明y也应是质壁分离状态，B正确。实验组③中，在质壁分离5分钟后已经发生了质壁分离复原的现象，z应是细胞稍增大，细胞液颜色逐渐变浅，C正确。1 mol/L醋酸溶液会将细胞杀死，因此细胞无变化，D错误。11．将萝卜和甜菜幼苗分别放在培养液中培养。一段时间后，培养液中的离子浓度变化如图所示。下列相关叙述正确的是( )A．萝卜吸收水的相对速度快于Mg2＋ B．甜菜运输SiOeq \o\al(4－,4)的载体数量多于 Mg2＋ C．萝卜吸收Mg2＋和吸水的方式相同 D．离子在细胞膜两侧的浓度会趋于平衡解析：选B 由题图可知，与初始浓度相比，培养萝卜的溶液中Mg2＋浓度降低，说明萝卜吸收水的相对速度慢于Mg2＋，A错误；由题图可知，与初始浓度相比，培养甜菜的溶液中Mg2＋浓度增加，而SiOeq \o\al(4－,4)浓度显著降低，说明甜菜运输SiOeq \o\al(4－,4)的载体数量多于 Mg2＋，B正确；萝卜吸收Mg2＋和吸水的方式不相同，分别是主动运输和自由扩散，C错误；由于主动运输的作用，离子在细胞膜两侧的浓度存在浓度差，D错误。12．(2021·临沂一中高一月考)如图是“验证活细胞吸收物质的选择性”实验装置示意图。下列叙述错误的是( )A．甲组玉米胚乳细胞失去选择性吸收能力而呈红色B．乙培养皿中应放入等量煮熟的玉米籽粒C．取出玉米籽粒后主要观察胚的着色情况D．玉米籽粒纵向切开后再泡胀并进行实验，实验现象更明显解析：选D 甲组玉米胚乳细胞在发育过程中已经凋亡，不具有选择透过性，失去选择性吸收能力而呈红色，A正确；对照试验的单一变量是细胞的活性，则乙培养皿中应放入等量煮熟的玉米籽粒，B正确；该实验因变量是细胞是否吸收红墨水，则观察指标是观察胚的着色情况，C正确；玉米籽粒需要先浸泡，再纵向切开，进行实验，实验现象更明显，D错误。13．胃内的酸性环境是通过质子泵维持的，质子泵催化1分子的ATP水解所释放的能量，可驱动1个H＋从胃壁细胞进入胃腔和1个K＋从胃腔进入胃壁细胞，K＋又可经通道蛋白顺浓度梯度进入胃腔。下列相关叙述正确的是( )A．K＋进入胃腔需要消耗能量B．H＋从胃壁细胞进入胃腔的方式是主动运输C．胃壁细胞内K＋的含量不会影响细胞内液渗透压的大小D．K＋进出胃壁细胞的跨膜运输方式是相同的解析：选B 依题意可知，K＋经通道蛋白顺浓度梯度进入胃腔是协助扩散，不消耗能量，A错误；H＋从胃壁细胞进入胃腔，需要消耗ATP水解所释放的能量，其进入胃腔的方式是主动运输，需要载体蛋白，B正确；胃壁细胞内K＋的含量会影响细胞内液渗透压的大小，C错误；K＋由胃壁细胞进入胃腔的方式是协助扩散，而从胃腔进入胃壁细胞是主动运输，D错误。14.某探究性学习小组研究营养液中O2含量变化对某植物吸收K＋速率的影响(其他条件都是适宜的)，实验结果如图，下列说法错误的是( )A．可分析得出该植物吸收K＋消耗能量B．从图中可以看出，没有O2该植物就不能吸收K＋C．ab段限制K＋吸收速率的主要因素是营养液中O2的浓度D．bc段表示除了营养液中O2的含量，还有其他因素影响K＋的吸收速率解析：选B 没有O2，细胞可以通过无氧呼吸为K＋的吸收提供能量。15．图甲中曲线a、b表示物质跨膜运输的两种方式，图乙表示细胞对大分子物质“胞吞”和“胞吐”的过程。下列相关叙述错误的是( )A．甲中a表示自由扩散，b表示协助扩散或主动运输B．甲中b曲线达到最大转运速率后的限制因素可能是载体蛋白的数量C．乙中胞吐和胞吞过程说明细胞膜有选择透过性D．乙中胞吐和胞吞过程都需消耗ATP(能量)解析：选C 分析图甲中的曲线：方式a只与浓度有关，且与浓度呈正相关，属于自由扩散；方式b除了与浓度相关外，还与载体数量有关，应属于协助扩散或主动运输，所以b曲线的最大转运速率可能与载体蛋白数量有关，A、B正确；图乙中的胞吐和胞吞过程说明细胞膜具有一定的流动性，C错误；胞吞和胞吐是耗能过程，需要细胞内部提供能量，D正确。16．液泡是植物细胞中储存 Ca2＋的主要细胞器，液泡膜上的 H＋焦磷酸酶可利用水解无机焦磷酸释放的能量跨膜运输 H＋，建立液泡膜两侧的 H＋浓度梯度。该浓度梯度驱动 H＋通过液泡膜上的载体蛋白 CAX 完成跨膜运输，从而使 Ca2＋以与 H＋相反的方向同时通过 CAX 进入液泡并储存。下列说法错误的是( )A．Ca2＋通过 CAX 的跨膜运输方式属于协助扩散B．Ca2＋通过 CAX 的运输有利于植物细胞保持坚挺C．加入 H＋焦磷酸酶抑制剂，Ca2＋通过 CAX 的运输速率变慢D．H＋从细胞质基质转运到液泡的跨膜运输方式属于主动运输解析：选A Ca2＋通过 CAX 的跨膜运输方式为主动运输，所需要的能量由H＋顺浓度梯度产生的势能提供，A错误；Ca2＋通过 CAX 的运输进入液泡增加细胞液的浓度，有利于植物细胞保持坚挺，B正确；加入 H＋焦磷酸酶抑制剂，则液泡中的H＋浓度降低，液泡膜两侧的 H＋浓度梯度差减小，为Ca2＋通过 CAX 的运输提供的能量减少，Ca2＋的运输速率变慢，C正确；H＋从细胞质基质转运到液泡的跨膜运输方式需要水解无机焦磷酸释放的能量来提供，为主动运输，D正确。二、非选择题(本题共4小题，共52分)17．(10分)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，一种通道只能让某种离子通过，而另一些离子则不容易通过，即离子通道具有选择性，且通过离子通道的运输方式是顺浓度梯度运输的。(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。答案：(1)具有一定的流动性 (2)蛋白质 具有选择性(或顺浓度梯度运输) (3)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18．(12分)如图为物质出入细胞的四种方式示意图，请据图回答：(1)图中细胞膜主要由_______________________________________________组成。(2)上图过程体现了细胞膜的__________________功能。(3)图中A、B两种运输方式所需条件的区别是________________________________________________________________________。(4)与图中C运输方式有关的细胞器有__________________________。(5)图中D表示___________方式，该过程利用了膜的____________________特性。(6)若在细胞中注入呼吸抑制剂，__________(填图中字母)方式将会受到较大影响。解析：(1)细胞膜主要由脂质(或磷脂)和蛋白质组成。(2)题图过程为物质出入细胞的四种方式，体现了细胞膜的控制物质进出细胞功能。(3)图中A、B两种运输方式所需条件的区别是B方式需要借助载体蛋白。(4)图中C运输方式为主动运输，需要载体和能量，线粒体可以为该过程提供能量，核糖体可以合成载体蛋白，故与图中C运输方式有关的细胞器有线粒体和核糖体。(5)图中D表示胞吐方式，该过程涉及小泡膜和细胞膜的融合，利用了膜的一定的流动性。(6)若在细胞中注入呼吸抑制剂，细胞的能量供应受阻，C主动运输、D胞吐这两种需要消耗细胞能量的运输方式会受到很大影响。答案：(1)脂质(或磷脂)和蛋白质 (2)控制物质进出细胞 (3)B方式与A方式相比，需要借助载体蛋白 (4)线粒体和核糖体 (5)胞吐 一定的流动性(6)C、D19．(13分)人类囊性纤维病的发生与氯离子的跨膜运输有关。图1和图2分别表示正常人与患者肺部细胞部分物质运输情况，回答下列问题：(1)①____________是该膜结构的基本支架。根据________(填标号)的位置，可以判断该膜是细胞膜。(2)由图1可知，氯离子通过__________的方式转运至细胞外，随着氯离子在细胞外浓度逐渐升高，使外界溶液的浓度大于________浓度，导致水分子向膜外扩散的速率________(填“加快”或“减慢”)，使覆盖于肺部细胞表面的黏液被稀释。(3)由图2可知，由于____________空间结构改变，导致氯离子不能运出细胞而形成囊性纤维病。(4)图示说明了无机盐具有________________的作用；同时体现了细胞膜具有____________的功能。解析：据图分析可知，图1表示功能正常的CFTR蛋白能协助氯离子转运至细胞外，使覆盖于肺部细胞表面的黏液被稀释；图2表示功能异常的CFTR蛋白不能协助氯离子转运至细胞外，导致肺部细胞表面的黏液不断积累。(1)图示为细胞膜的流动镶嵌模型，其基本支架是①(磷脂双分子层)，根据②(糖蛋白)的位置，可以判断该膜为细胞膜。(2)氯离子的跨膜运输需要功能正常的CFTR蛋白协助，还需要消耗能量，属于主动运输。随着氯离子在细胞外浓度逐渐升高，细胞外液浓度升高，渗透压增大，水分子向膜外扩散的速率加快，使覆盖于肺部细胞表面的黏液被稀释。(3)由图1可知，功能正常的CFTR蛋白能协助氯离子进行跨膜运输，而功能异常的CFTR蛋白不能协助氯离子进行跨膜运输，可见，氯离子跨膜运输的正常进行是由膜上功能正常的CFTR蛋白决定的，功能正常的CFTR蛋白空间结构改变，会导致氯离子不能运出细胞而形成囊性纤维病。(4)图示说明了无机盐具有维持细胞和生物体正常生命活动的作用；同时体现了细胞膜具有控制物质进出细胞的功能。答案：(1)磷脂双分子层 ② (2)主动运输 细胞质 加快 (3)功能正常的CFTR蛋白 (4)维持细胞和生物体正常生命活动 控制物质进出细胞20．(17分)主动运输普遍存在于动植物和微生物细胞中，保证了活细胞能够按照生命活动的需要，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。根据能量的来源不同，主动运输分为三种类型，如图1所示(图中a、b、c代表主动运输的三种类型，、、代表主动运输的离子或小分子)。葡萄糖是细胞的主要能源物质，其进出小肠上皮细胞的运输方式如图2所示。请据图回答下列问题。(1)分析图1所示的细胞膜结构，________(填“P”或“Q”)侧为细胞外，判断的理由是________________。(2)在小肠腔面，细胞膜上的蛋白S有两种结合位点：一种与Na＋结合，一种与葡萄糖结合。当蛋白S将Na＋顺浓度梯度运输进入上皮细胞时，葡萄糖与Na＋相伴随也进入细胞。小肠上皮细胞吸收葡萄糖的方式是图1中______(填“a”“b”或“c”)类型的主动运输，葡萄糖进入小肠上皮细胞的能量来源是______________________________________。(3)小肠基膜上Na＋－K＋泵由α、β两个亚基组成，α亚基上既有Na＋、K＋的结合位点，又具有ATP酶的活性，据此分析图中Na＋－K＋泵的功能是____________________________。(4)研究发现，不同条件下小肠上皮细胞对葡萄糖的吸收速率不同，某生物兴趣小组想进一步探究小肠上皮细胞吸收葡萄糖是否需要ATP，请帮助他们简要写出实验思路。________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________解析：(1)糖蛋白只分布在细胞膜的外表面，所以图1中P表示细胞外，Q表示细胞内。(2)由图2可知，当蛋白S将Na＋顺浓度梯度运输进入上皮细胞时，葡萄糖与Na＋相伴随也进入细胞，因此小肠上皮细胞吸收葡萄糖的方式是图1中a类型的主动运输；此时葡萄糖进入小肠上皮细胞的能量来源是细胞膜内外两侧的Na＋浓度差形成的势能。(3)Na＋－K＋泵的功能是运输钠、钾离子和催化ATP水解。(4)探究小肠上皮细胞吸收葡萄糖是否需要ATP的实验思路：将生理状况相同的小肠上皮细胞分为两组，一组给予呼吸条件，一组用细胞呼吸抑制剂处理，分别检测葡萄糖的吸收速率。答案：(1)P 糖蛋白位于细胞膜的外表面 (2)a (小肠腔面)细胞膜内外两侧的Na＋浓度差形成的势能 (3)运输钠、钾离子和催化ATP水解 (4)将生理状况相同的小肠上皮细胞分为两组，一组给予呼吸条件，一组用细胞呼吸抑制剂处理，分别检测葡萄糖的吸收速率。 学有目标——课标要求必明记在平时——核心语句必背1.阐明细胞膜的选择透过性。2.举例说出细胞吸水、失水的原理。1.渗透作用发生的两个条件：一是半透膜，二是浓度差，渗透的方向是水分子从水的相对含量高的一侧向低的一侧渗透。2.原生质层包括细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质，原生质层相当于一层半透膜。3.动物细胞和植物细胞都可通过渗透作用吸水和失水。项目渗透作用模型动植物细胞与外界溶液形成的渗透系统图解基本条件半透膜、浓度差原生质层(动物细胞膜)——相当于半透膜；浓度差——细胞液(细胞质)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(细胞膜)在细胞液(细胞质)与外界溶液之间发生扩散水扩散总趋势低浓度溶液→高浓度溶液项目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 ＞N；②若漏斗内液面不变，则M＝N；③若漏斗内液面下降，则M＜N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不变蓝不变蓝淀粉和碘都不能通过半透膜组别甲乙丙丁处理方法未做处理纯水冲洗1 min浸入纯水1 min浸入纯水30 min1 kg青菜农药残留量0.196 mg0.086 mg0.097 mg0.123 mg学有目标——课标要求必明记在平时——核心语句必背1.说明两种被动运输方式的异同。2.尝试提出问题，作出假设，对探究活动进行设计。3.进行关于植物细胞吸水和失水的实验设计和操作。1.植物细胞发生质壁分离的原因：①外界溶液的浓度大于细胞液浓度；②原生质层的伸缩性大于细胞壁。2.细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜，选择透过性是活细胞的一个重要特征。3.被动运输是物质以扩散方式进出细胞，不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，包括自由扩散和协助扩散。组别实验组对照组第一组经质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液处理后发生质壁分离的洋葱鳞片叶外表皮细胞自然状态下的洋葱鳞片叶外表皮细胞第二组用清水处理后发生了质壁分离复原的细胞发生了质壁分离的洋葱鳞片叶外表皮细胞方式转运方向是否需要转运蛋白是否消耗能量方式a高浓度→低浓度不需要不消耗方式b、c高浓度→低浓度需要不消耗名称转运对象特点载体蛋白与自身结合部位相适应的分子或离子每次转运时都会发生自身构象的改变通道蛋白与自身通道的直径和形状相适配、大小和电荷相适宜的分子或离子转运分子不需要与通道蛋白结合学有目标——课标要求必明记在平时——核心语句必背1.阐明主动运输的过程、特点和意义。2.举例说明胞吞、胞吐的过程。3.利用细胞膜的流动镶嵌结构模型解释各种物质跨膜运输的方式。1.主动运输既需要消耗能量，又需要载体蛋白，无机盐离子和其他物质在逆浓度梯度跨膜运输时，主要以主动运输方式出入细胞。2.生物大分子进出细胞通过胞吞或胞吐，和细胞膜的流动性有关。3.细胞膜上转运蛋白的种类和数量或空间结构的变化，对物质跨膜运输起决定性作用，也是细胞膜具有选择透过性的基础。项目离子和小分子物质大分子和颗粒状物质自由扩散协助扩散主动运输胞吞和胞吐方向高浓度→低浓度高浓度→低浓度低浓度→高浓度与浓度无关转运蛋白不需要需要需要不需要能量不需要不需要需要需要举例水、O2、CO2、甘油、乙醇、苯等脂溶性物质水借助水通道蛋白的运输、血浆中葡萄糖进入红细胞K＋进入红细胞，葡萄糖进入小肠细胞白细胞吞噬细菌，胰岛B细胞分泌胰岛素实验组5分钟的现象再过5分钟滴加清水5分钟①0.3 g/mL蔗糖溶液x质壁分离质壁分离复原②0.5 g/mL蔗糖溶液质壁分离y无变化③1 mol/L KNO3溶液质壁分离质壁分离复原z④1 mol/L醋酸溶液无变化无变化无变化
第4章 细胞的物质输入和输出解读章首图文培养学习志向·勇担社会责任物质进出细胞看不见也摸不着，如何让学生很好地理解物质进出细胞是通过一定的控制而实现的呢？章首页以“某高血压治疗药物说明书”为例，清楚、生动、具体地说明了细胞膜上存在物质运输的通道，不仅如此，还通过该说明书说明了以下事实：一是细胞膜上存在的物质运输通道如果出现异常，就会导致疾病的发生，这就说明了这些运输通道的重要性；二是人类可以研究这些通道，为治疗相应的疾病提供重要的方法和途径。这就清晰地告诉同学们，学习细胞膜的结构，研究细胞膜上运输物质的通道，弄清这些结构的功能非常重要。这一段话也揭示了学习本章的必要性，为同学们建立结构与功能观，并运用这种观点学习和研究生命现象提供了重要思路。章首页所配小诗形象地概括了物质出入细胞的方式——既有主动运输，又有被动运输，繁忙而有序，而且这些都与生物大分子构成的细胞膜的特殊结构有关。也正因如此，章首页的配图选用细胞膜的结构模式图，提示同学们在学习过程中要从膜的结构的角度去理解其功能。理清本章架构初识概念体系·具备系统思维 第1节 被动运输第1课时 水进出细胞的原理【主干知识梳理】一、渗透作用1．概念渗透作用指水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散。2．渗透作用发生的条件[填图]3．渗透作用的方向水分子从水的相对含量高的一侧向相对含量低的一侧渗透。二、细胞的吸水和失水1．动物细胞的吸水和失水(1)原理：①动物细胞的细胞膜相当于一层半透膜；当外界溶液与细胞质存在浓度差时，细胞会发生吸水或失水。②水是通过渗透作用进出动物细胞的。(2)外界溶液浓度与细胞质浓度不同时细胞的形态变化[连线]：2．植物细胞的吸水和失水(1)原生质层：细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质，称为原生质层。原生质层具有选择透过性，相当于一层半透膜。(2)浓度差：细胞内的液体环境主要是指液泡内部的细胞液，当它和外界溶液有浓度差时，细胞发生吸水或失水。(3)植物细胞也是通过渗透作用吸水和失水的。【教材微点发掘】1．结合教材第62页问题探究和下图分析渗透现象发生的条件和原理。(1)A组与B组对比，说明渗透作用的发生需要有半透膜。(2)A组与C组对比，说明渗透作用的条件之一是半透膜两侧溶液必须要有浓度差。2．结合教材第63页图4－1及下图思考：临床上输液为什么要用生理盐水(质量分数为0.9%的NaCl溶液)?提示：生理盐水(质量分数为0.9%的NaCl溶液)的渗透压与人红细胞内的渗透压相等，不会使红细胞吸水或失水，可以维持红细胞的正常形态。教材问题提示思考·讨论1．红细胞中的血红蛋白是大分子有机物，不能透过细胞膜，它相当于“问题探讨”中的蔗糖分子。2．是(是“相当于”，不是“等同”)。3．不一定。因为红细胞吸水膨胀后细胞内液浓度也会下降，如果外界溶液浓度不是很低，有可能细胞内液浓度下降后与外界溶液的浓度达到平衡，此时，红细胞将不再继续吸水膨胀。4．取决于红细胞内外溶液的浓度差，一般情况下，浓度差越大，细胞吸水或失水越多。5．因为生理盐水的浓度与血浆的浓度基本一致，血细胞不会因为过度吸水或失水而出现形态和功能上的异常。新知探究 对渗透作用原理的理解和应用【探究·深化】[情境质疑]1．下图中A、B分别表示渗透作用装置，据图回答下列问题：(1)在图A中，当溶液浓度分别为S1＞S2与S1＜S2时，水分子的流动方向是怎样的？当Δh不变时，S1、S2的浓度是否相等，为什么？提示：①当溶液浓度S1＞S2时，水分子通过半透膜由S2流向S1数目多于由S1流向S2的数目，液面上升；②当溶液浓度S1＜S2时，水分子通过半透膜由S1流向S2数目多于由S2流向S1的数目，液面下降。当渗透平衡时，通过半透膜的水分子达到平衡，液面不再发生变化。当Δh不变时，S1＞S2，渗透作用停止时，漏斗内液面不再上升，水分子通过半透膜的双向扩散速率相等，但漏斗内溶液浓度仍高于烧杯中溶液浓度。这是漏斗内液面升高产生的作用力加大阻止烧杯中水分子向漏斗扩散的缘故。(2)在图B所示的U形玻璃管内，左右管内分别装入质量分数相等的葡萄糖、麦芽糖溶液。初始时两管中液面相平，假设溶质分子不能透过半透膜。一段时间后，两管中的液面会如何变化？提示：左管液面升高，右管液面降低。2．观察下图，试从细胞结构及渗透作用的条件分析，植物细胞发生吸水和失水的原因。(1)从原生质层的概念出发，原生质层包含细胞核吗？包含核糖体、线粒体、叶绿体和液泡吗？提示：不包含细胞核，但包含除液泡外的细胞器。(2)植物细胞内的液体环境主要是指液泡内部的细胞液。当外界溶液的浓度大于细胞液浓度时，植物细胞会失水；当外界溶液的浓度小于细胞液浓度时，植物细胞会吸水。由此可见，植物细胞也可以通过渗透作用吸水或失水。3．动物细胞是否也符合渗透作用的条件？举例说明。提示：动物细胞膜相当于半透膜，在细胞质和外界溶液之间形成浓度差。[重难点拨]1．渗透装置图解2．液面上升到一定程度时，液面不再升高的原因分析下图可知：漏斗中的液面高于水槽中的液面，液面差为 H1，由于水槽中与漏斗中的液体具有浓度差，即具有渗透压差，所以水分子有进入漏斗的趋势；当 H1 产生的压强与渗透压的平衡使半透膜两侧水分子的交换速率相同时，液面不再升高。3．动植物细胞都是渗透系统【典题·例析】[典例1] 如图所示，在漏斗中加入的蔗糖溶液与蒸馏水液面齐平，一段时间后，待漏斗内液面不再变化时，再向漏斗中加入一定量的蔗糖酶。下列坐标曲线中能正确反映整个实验过程中漏斗内外溶液的液面高度差变化的是( )[解析] 据图分析，该装置具有半透膜，而漏斗内外溶液存在浓度差，能发生渗透作用，由于蔗糖溶液浓度大于蒸馏水，因而开始时漏斗内液面上升；一段时间后，向漏斗中加入一定量的蔗糖酶，蔗糖水解成单糖，溶液浓度增大，使得液面继续上升，随着单糖逐渐进入烧杯，使得漏斗内溶液浓度下降，液面下降，高度差减小。随着浓度差越来越接近，高度差减小的趋势越来越慢。但由于漏斗内有蔗糖酶，所以漏斗内液体浓度始终大于烧杯内液体浓度。因此，最后漏斗内的液面稍高于烧杯的液面。[答案] A[典例2] 若下图表示植物细胞渗透作用的图解，下列说法错误的是( )A．植物细胞的原生质层相当于一层半透膜B．一定条件下，活的、成熟的植物细胞能发生渗透失水或吸水C．当溶液浓度甲>乙时，细胞发生渗透失水；当溶液浓度乙>甲时，细胞发生渗透吸水D．当溶液浓度甲＝乙时，细胞处于动态平衡状态，不发生渗透作用[解析] 植物细胞的原生质层相当于一层半透膜。当溶液浓度甲>乙时，细胞发生渗透失水；当溶液浓度乙>甲时，细胞发生渗透吸水。活细胞处于外界溶液中，渗透作用就会发生，即当溶液浓度甲＝乙时，也发生渗透作用，此时处于动态平衡状态。[答案] D方法规律判断渗透系统中液体变化的方法(1)液面变化的判断：①若半透膜A侧溶质可以通过半透膜，B侧溶质不能通过半透膜，则B侧液面升高。②若半透膜两侧A侧和B侧溶质相同，且均不能通过半透膜，则浓度高的一侧液面升高。③若半透膜两侧的溶质均能通过半透膜，则不存在高度差。(2)高度差的大小决定于浓度差的大小，浓度差越大，高度差越大。(3)浓度变化：渗透系统中，溶质不能通过半透膜时，实验刚开始浓度大的一侧达到平衡后的浓度仍大于另一侧。【应用·体验】1．下图中甲是渗透作用装置示意图，乙、丙两曲线图的横坐标代表时间，下列叙述错误的是( )A．半透膜内溶液的浓度变化可用曲线丙表示B．水分子由半透膜外进入半透膜内的速率变化可用曲线乙表示C．漏斗内的液面高度变化可用曲线丙表示D．半透膜内外浓度差可用曲线乙表示解析：选A 图甲中半透膜内蔗糖溶液的浓度大于蒸馏水，所以水分子由半透膜外进入半透膜内，则半透膜内溶液的浓度越来越低，水分子进入半透膜的速率也越来越小，直至平衡，可用曲线乙表示，A错误，B正确；根据以上分析可知，水分子由半透膜外进入半透膜内，则漏斗内的液面越来越高，直至稳定，可以用曲线丙表示，C正确；根据题意分析可知，半透膜内溶液的浓度越来越低，直至稳定，所以半透膜内外浓度差越来越小，直到达到最小值，可用曲线乙表示，D正确。2．下图为渗透作用装置图，其中半透膜为猪膀胱膜，图1、图3表示初始状态，其装置内溶液A、B、a、b浓度分别用MA、MB、Ma、Mb表示，图2、图4分别表示一段时间后的状态，液面上升的高度分别为h1、h2。如果A、B、a、b均为蔗糖溶液，且MA＞MB、Ma＝Mb＞MA，则达到平衡后( )A．h1＞h2，Ma＞Mb B．h1＞h2，Ma＜MbC．h1＜h2，Ma＜Mb D．h1＜h2，Ma＞Mb解析：选D 由于MA＞MB、Ma＝Mb＞MA，所以两个漏斗中的液面都会上升，由于溶液A与a的浓度差要小于溶液B与b的浓度差，所以平衡后h2>h1；同时由于图2中进入漏斗内的水比图4中要少，所以Ma>Mb。3．将成熟的植物细胞放在溶液中能构成一个渗透系统，主要原因是( )A．液泡膜内外溶液有浓度差B．原生质层相当于一层半透膜C．细胞壁是全透性的D．水分子可以自由出入细胞解析：选B 细胞内原生质层主要包括细胞膜、液泡膜和这两层膜之间的细胞质，原生质层具有选择透过性，相当于半透膜。把成熟的植物细胞放在溶液中，原生质层两侧的溶液具有浓度差，但A选项说的是液泡膜内外溶液有浓度差，故错误。C、D选项的说法虽然正确，但与题意不符。科学探究——渗透作用发生条件的实验验证和应用1．渗透作用发生条件的验证2．比较不同溶液浓度大小3.探究物质能否通过半透膜的方法(以碘和淀粉为例)【素养评价】1．如图所示的渗透装置，放在适宜条件下，随时间推移，相关指标的变化情况错误的是( )解析：选B 烧杯中盛有蒸馏水，倒置漏斗内有蔗糖溶液，且有膀胱膜，满足了渗透作用的条件，在一段时间内烧杯中的水就会向漏斗中渗透，使得漏斗的液面上升，上升到一定高度，就达到了动态平衡。随着水分进入蔗糖溶液，漏斗内的液面逐渐升高，蔗糖溶液浓度逐渐降低，渗透压也逐渐降低。当液面静止时，液面上升速率几乎为0；蔗糖溶液的浓度不再变化，渗透压也维持稳定，但两者均不为0。2．哺乳动物细胞在0.9% NaCl溶液中仍能保持其正常形态。将兔红细胞置于不同浓度NaCl溶液中，一段时间后制作临时装片，用显微镜观察并比较其形态变化。下列叙述正确的是( )A．在高于0.9% NaCl溶液中，红细胞因渗透作用失水皱缩并发生质壁分离B．在0.9% NaCl溶液中，红细胞形态未变是由于此时没有水分子进出细胞C．在低于0.9% NaCl溶液中，红细胞因渗透作用吸水膨胀甚至有的破裂D．渗透作用是指水分子从溶液浓度较高处向溶液浓度较低处进行的扩散解析：选C 在高于0.9% NaCl溶液中，红细胞因渗透作用失水皱缩，但红细胞无细胞壁结构，故不会发生质壁分离，A错误；在0.9% NaCl溶液中，红细胞形态未变是由于水分子进出细胞膜达到动态平衡，而不是没有水分子进出细胞，B错误；在低于0.9% NaCl溶液中，红细胞会因渗透作用吸水甚至导致胀破，C正确；渗透作用是指水分子(或其他溶剂分子)从低浓度的溶液通过半透膜进入高浓度溶液中的扩散，D错误。3．某同学进行如图所示的实验，甲图为实验开始时的状态，乙图为实验结束时的状态。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)预测实验现象并得出结论：________________________________________________________________________________________________________________________。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[课时跟踪检测][理解·巩固·落实]1．判断下列叙述的正误(1)溶液中K＋通过半透膜的扩散是渗透作用。( )(2)具有浓度差的溶液之间一定会发生渗透作用。( )(3)植物细胞的原生质层由细胞膜和液泡膜组成。( )(4)植物细胞核属于原生质层的组成成分。( )(5)当外界溶液溶质的浓度比细胞质浓度低时，红细胞发生失水皱缩。( )答案：(1)× (2)× (3)× (4)× (5)×2．下列现象中属于渗透作用的是( )A．水通过红细胞的细胞膜B．蔗糖分子通过原生质层C．水分子通过细胞壁渗出细胞D．蔗糖溶液通过细胞壁解析：选A 渗透作用指的是水分子或其他溶剂分子通过半透膜的扩散。渗透的方向是从低浓度溶液一侧向高浓度溶液一侧渗透。3．一次施肥过多，作物会变得枯萎发黄，俗称“烧苗”，其原因是( )A．根系细胞呼吸过强，影响根对水分的吸收B．土壤溶液浓度大于细胞液浓度C．土壤溶液浓度小于细胞液浓度D．土壤溶液浓度等于细胞液浓度解析：选B 根系对水分的吸收方式是自由扩散、协助扩散，不需要消耗能量，与呼吸作用无关；一次施肥过多，使土壤溶液浓度大于细胞液浓度，根系细胞不能通过渗透作用吸水。4．将紫色水萝卜的块根切成小块放入清水中，水的颜色无明显变化，若进行加热，随着水温的增高，水的颜色逐渐变红，其原因是( )A．细胞壁在加温中受到破坏B．水温增高，花青素的溶解度加大C．细胞膜等生物膜失去了选择透过性D．水中化学物质发生了反应解析：选C 紫色水萝卜的色素分子存在于液泡中，若进行加热，随着水温的增高，细胞膜、液泡膜将失去选择透过性，色素分子通过液泡膜、细胞膜进入清水中，使水的颜色变红。5．一个成熟的植物细胞可以看成是一个渗透装置，是因为( )①细胞膜是选择透过性膜 ②细胞质具有一定浓度 ③原生质层类同于半透膜 ④细胞液具有一定浓度A．①② B．①④C．②③ D．③④解析：选D 渗透作用的条件是具有半透膜和膜两侧具有浓度差，细胞液具有一定浓度，原生质层相当于半透膜。6．蔗糖不能透过红细胞的细胞膜。将红细胞分别浸入高浓度的蔗糖溶液和蒸馏水中，一段时间后细胞形态发生的变化分别是( )A．皱缩、胀破 B．胀破、皱缩C．皱缩、皱缩 D．膨胀、膨胀解析：选A 红细胞浸入高浓度的蔗糖溶液，会由于外界溶液浓度大而失水皱缩；在蒸馏水中会由于外界溶液浓度小而吸水胀破。7．植物体内有三个相邻的细胞a、b、c，已知它们的细胞液浓度大小关系是a>b>c，那么它们三者之间水分渗透的方向表示正确的是( )解析：选C 细胞液的浓度越高，则吸水能力越强，a细胞液浓度最高，c细胞液浓度最低，b细胞液浓度介于a、c细胞液浓度之间，水分的渗透方向是由c→b→a，以及由c→a。8．图甲烧杯中是5%的淀粉液，图乙烧杯中是5%的葡萄糖液，将装有蒸馏水的透析袋分别放入图甲、乙烧杯中(水和葡萄糖分子能通过透析袋的膜)，放置1 h后( )A．图甲烧杯中透析袋外的淀粉液浓度不变B．图乙烧杯中透析袋外的葡萄糖液浓度降低C．图甲烧杯中透析袋内的液体加入碘液后呈蓝色D．图乙烧杯中透析袋内的液体加入斐林试剂后即呈砖红色解析：选B 图甲烧杯中透析袋外的淀粉液浓度大于透析袋内蒸馏水的浓度，由于淀粉不可以通过透析袋，所以水分子从透析袋出来进入烧杯，导致透析袋外的淀粉液浓度降低；图乙烧杯中透析袋外的葡萄糖可以进入透析袋，而透析袋内的水分子可以出来进入烧杯，所以烧杯中水分子增多，葡萄糖分子减少，图乙烧杯中透析袋外的葡萄糖溶液浓度降低；由于淀粉不可以通过透析袋，所以图甲烧杯中透析袋内没有淀粉，加入碘液后不会出现蓝色；图乙烧杯中葡萄糖可以进入透析袋，葡萄糖是还原糖，所以图乙烧杯中透析袋内的液体加入斐林试剂后需水浴加热才可以变成砖红色。[迁移·应用·发展]9．半透膜对淀粉和葡萄糖的通透性不同(如图1)，图2设计的是证明图1物质扩散成立的实验装置。下列有关叙述正确的是( )A．图甲中水柱a将持续上升B．图甲中水柱a将保持不变C．图乙中水柱b将保持不变D．图乙中水柱b将先上升后下降解析：选D 图1表明淀粉不能透过半透膜，葡萄糖可以透过半透膜；图甲中由于半透膜两侧存在浓度差，水柱a会上升，到一定高度后，半透膜两侧水分子进出达到平衡状态，水柱a保持不变，A、B错误；图乙中开始时由于半透膜两侧存在浓度差，水柱b会上升，之后由于葡萄糖可以透过半透膜，缩小了半透膜两侧的浓度差，水柱b会下降，C错误，D正确。10．用三套渗透系统装置分别进行a、b、c三组实验，装置a如图所示，漏斗内是质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液(蔗糖分子不能通过半透膜)，装置b和装置a相同，但用针在半透膜上扎了多个小孔，装置c与装置a的差别是漏斗内外都是质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液。三组实验在初始时需保持内外液面相平。据此分析，下列说法错误的是( )A．在装置a中，漏斗外单位体积中水分子的数量明显多于漏斗内，漏斗液面升高B．当装置a中液面高度不再发生变化时，水分子进出漏斗达到动态平衡C．装置b、c中都没有发生渗透作用D．a、b、c三组实验不能说明渗透作用发生必须具备两个条件解析：选D 由于单位体积清水中(漏斗外)的水分子数比单位体积蔗糖溶液中(漏斗内)的水分子数多，水分子透过半透膜进入漏斗内，漏斗液面升高，A正确。当装置a中液面高度不再发生变化时，水分子进出漏斗达到动态平衡，B正确。装置b中半透膜被针扎了多个小孔，说明半透膜被破坏；装置c中漏斗内外都是质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液，说明半透膜两侧无浓度差。因此，二者均没有发生渗透作用，C正确。a、b、c三组实验说明了渗透作用发生必须具备两个条件：①有半透膜，②半透膜两侧有浓度差，D错误。11．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1 kg作为样本，并对其用不同方法进行处理，结果如下：实验二：取相同的青菜500 g，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，丙、丁两组对照自变量是________；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，其原因是在AB段细胞对水分子的吸收速率________(填“小于”“等于”或“大于”)对农药分子的吸收速率，之后又从B点略有上升达到C点，其原因是细胞对水分子的吸收速率________(填“小于”“等于”或“大于”)对农药分子的吸收速率。(3)综合上述分析，植物细胞吸收水分和吸收可溶性农药________(填“是”或“不是”)同一过程，原因是_______________________________________________________________。答案：(1)纯水浸泡时间 农药分子溶于水后被植物细胞吸收 (2)大于 小于 (3)不是 若是同一过程则在B点后细胞液浓度不会上升第2课时 探究植物细胞的吸水和失水与被动运输【主干知识梳理】一、探究植物细胞吸水和失水1．实验原理(1)成熟的植物细胞的原生质层相当于一层半透膜。(2)原生质层的内侧细胞液与外界溶液可形成浓度差。2．实验材料紫色的洋葱鳞片叶。3．实验试剂质量浓度为0.3_g/mL的蔗糖溶液，清水。4．实验流程5．实验结论(1)当细胞液浓度小于外界溶液浓度时，细胞失水，原生质层和细胞壁分离，发生质壁分离。(2)发生质壁分离的细胞，当细胞液浓度大于外界溶液浓度时，细胞吸水，发生质壁分离复原。二、被动运输1．概念物质以扩散方式进出细胞，不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，这种物质跨膜运输方式称为被动运输。2．类型eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(自由扩散：物质通过简单的扩散作, 用进出细胞的方式，如二氧化碳、, 甘油、乙醇等,协助扩散：借助膜上的转运蛋白进, 出细胞的方式，如水分子、葡萄糖、, 氨基酸等))3．影响因素(1)被动运输的速率直接受膜内外物质浓度梯度大小的影响。(2)协助扩散的速率还与转运蛋白的数量有关。【教材微点发掘】1．如图表示正在进行质壁分离实验的紫色洋葱细胞，请分析回答：(1)实验时一定要选择紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞吗？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，便于观察。(2)b的大小和颜色如何发生变化？提示：b逐渐变小，颜色逐渐加深。(3)当停止质壁分离时，b与c的浓度相等。2．物质顺浓度梯度扩散进出细胞的过程称为被动运输，分析教材第66页图4－4，回答下列问题：(1)图中圆点及圆点多少表示什么含义？提示：表示细胞内外两种物质的浓度大小。(2)图中，物质通过简单的扩散作用进出细胞，叫作自由扩散；进出细胞的物质借助转运蛋白(可分为载体蛋白和通道蛋白两种类型)的扩散，叫作协助扩散。(3)由图示分析，自由扩散和协助扩散是顺浓度梯度还是逆浓度梯度运输的？需要消耗能量吗？提示：二者都是顺浓度梯度进行的，都不需要消耗能量。(4)写出下列物质的跨膜运输方式①O2和CO2进出肺泡：自由扩散。②苯被鼻黏膜细胞吸收：自由扩散。③红细胞吸收血液中的葡萄糖：协助扩散。④水分子进出根毛细胞：自由扩散或协助扩散。⑤胆固醇进入肝细胞：自由扩散。⑥甘油和乙醇被小肠上皮细胞吸收：自由扩散。教材问题提示(一)旁栏思考因为甘油、乙醇等都是脂溶性物质，与磷脂分子有较强的亲和力，容易通过磷脂双分子层出入细胞。(二)拓展应用1．提示：可以配制出一系列浓度梯度的蔗糖溶液。将紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞置于配好的各种浓度的蔗糖溶液中，适当时间后用显微镜观察细胞质壁分离情况。记录刚好发生质壁分离的细胞所用的蔗糖溶液浓度，以及刚好尚未发生质壁分离的细胞所用的蔗糖溶液浓度，据此推算出细胞液浓度应介于这两个浓度之间。2．假设：温度变化会影响水分子通过半透膜的扩散速率。设计实验提示：可以借用本节“问题·探讨”中的渗透装置进行实验。将该渗透装置置于不同温度的环境中，通过比较不同温度下漏斗管液面上升速度的快慢，判定温度是否影响水分的扩散速率。实验中要注意排除各种无关变量的干扰，如置于不同温度中的漏斗内的蔗糖溶液的量和浓度必须相等，以确保实验结果的准确性。新知探究(一) 探究植物细胞的吸水和失水【探究·深化】[情境质疑]下图是将紫色洋葱鳞片叶的外表皮细胞先放到0.3 g/mL的蔗糖溶液中(甲)，再放到清水中(乙)的实验过程的图解。请分析回答下列问题：(1)实验中共涉及三次显微镜观察，其中第一次观察的目的是什么？提示：观察正常洋葱鳞片叶外表皮细胞的状态，以便与处理后的状态形成对照。(2)为什么用紫色洋葱鳞片叶外表皮作为实验材料？提示：紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液中有花青素，使液泡中的细胞液呈紫色，有利于观察。(3)如果没有细胞壁，细胞会发生质壁分离现象吗？提示：不会发生质壁分离现象，只发生渗透吸水或失水。(4)本实验选用0.3 g/mL的蔗糖溶液作试剂，若浓度过高或过低对实验有何影响？提示：选用0.3 g/mL的蔗糖溶液作试剂，既明显出现质壁分离现象，又不会杀死细胞。若浓度过高，质壁分离速度过快，细胞会因失水过多而死亡，不能再进行质壁分离复原；若浓度过低，不能引起质壁分离或质壁分离速度太慢。(5)发生质壁分离的洋葱表皮细胞的原生质层与细胞壁之间是何物质？提示：因为细胞壁是全透性的，所以洋葱表皮细胞的原生质层与细胞壁之间是蔗糖溶液。(6)若用适宜浓度的KNO3溶液进行该实验，结果会发生质壁分离与复原吗？提示：开始外界溶液浓度较大，细胞发生质壁分离；细胞主动吸收K＋和NOeq \o\al(－,3)后，随着细胞液浓度增大，质壁分离后又会自动复原。[重难点拨]1．质壁分离实验中的两组对照2.质壁分离的条件(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)不发生质壁分离及复原现象。②具有中央大液泡的成熟植物细胞可发生质壁分离及复原现象。(2)从溶液角度分析：①在一定浓度的溶液(溶质不能透过膜)中只发生质壁分离现象，不能发生自动复原现象(只有用清水或低渗溶液处理，方可复原)。②在一定浓度的溶液(溶质可透过膜)中发生质壁分离后可自动复原，如甘油、尿素、乙二醇、KNO3溶液等。③在高浓度溶液中质壁分离现象明显，但溶液浓度过高时不能发生质壁分离复原，因为溶液浓度过高，细胞会因过度失水而死亡。④盐酸、酒精、醋酸等溶液能杀死细胞，不适于作质壁分离实验的溶液。【典题·例析】[典例1] 如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] 题图中共有三次显微镜观察，观察的对象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适宜浓度的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NOeq \o\al(－,3)，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。[答案] D[典例2] 将相同的植物根毛区细胞置于一定浓度的蔗糖溶液或KNO3溶液中后(溶液体积远大于细胞)，原生质体的体积随时间的变化如图所示(最终不再变化)。下列分析正确的是( )A．①是蔗糖溶液中的变化，②是KNO3溶液中的变化B．原生质体最终体积b与溶液初始浓度无关C．若用甘油溶液，原生质体的体积变化可与①或②相似D．①曲线中的细胞，a时刻细胞液浓度最大[解析] 分析可知，①是KNO3溶液中的变化，②是蔗糖溶液中的变化，A错误；原生质体最终体积b与溶液初始浓度有关，B错误；若用甘油溶液，当溶液浓度过高时，原生质体的体积变化可能与②相似，当甘油浓度相对较高时原生质体的体积变化可能与①相似，C正确；①曲线中的细胞，a时刻之前的拐点时细胞液浓度最大，D错误。[答案] C方法规律不同外界溶液中植物细胞的变化分析将成熟的植物细胞依次浸于蒸馏水、物质的量浓度为0.3 mol/L的蔗糖溶液和0.5 mol/L的尿素溶液中，原生质体(即植物细胞中细胞壁以内的部分)的体积随时间的变化如图，分析如下：(1)A曲线表示细胞在蒸馏水中：细胞略膨胀，但是由于细胞壁的存在，原生质体的体积不能无限膨胀。(2)B曲线表示细胞在0.5 mol/L的尿素溶液中：细胞先因渗透失水而发生质壁分离，后由于尿素能进入细胞，使得质壁分离后的细胞因吸水而自动复原。KNO3、甘油、乙二醇等溶液中也可发生质壁分离后自动复原现象。(3)C曲线表示细胞在0.3 mol/L的蔗糖溶液中：蔗糖不能进入细胞，因此质壁分离后细胞不能发生自动复原。【应用·体验】1．如图1所示，将某种植物的成熟细胞放在一定浓度的蔗糖溶液中一段时间，s代表两种结构间的平均距离，记录s与时间的关系，如图2。下列分析错误的是( )A．由图1可以看出原生质层的伸缩性远大于细胞壁的伸缩性B．用黑藻叶片进行该实验时，叶绿体的存在不会干扰实验现象的观察C．在O～t时间段内，随时间的延长细胞吸水能力逐渐减弱D．若s在逐渐减小，说明此时细胞液浓度大于蔗糖溶液的浓度解析：选C 细胞能发生质壁分离是由于原生质层的伸缩性远大于细胞壁的伸缩性，A正确；观察质壁分离时，黑藻的叶绿体可以显示原生质层的位置，方便观察质壁分离，B正确；O～t阶段，原生质层与细胞壁的距离逐渐增大，表明细胞失水，原生质层收缩，细胞的吸水能力逐渐增大，C错误；s逐渐缩小，表明细胞吸水，质壁分离复原，则此时细胞液浓度大于蔗糖溶液浓度，D正确。2．撕取洋葱外表皮分别放置在一定浓度的蔗糖和KNO3溶液中，细胞失水量的变化情况如图所示。下列叙述正确的是( )A．曲线甲表示KNO3溶液组细胞的液泡体积的变化B．a点时，曲线乙中水分子进出细胞达到动态平衡状态C．b点时，曲线乙中的细胞液渗透压与实验初始时相等D．两条曲线变化趋势的差异是甲、乙溶液浓度不同导致的解析：选B 由曲线分析可知，曲线乙表示KNO3溶液组细胞的液泡体积的变化，A错误；a点是个拐点，a点之前细胞失水，a点之后细胞又吸水，所以a点表示曲线乙中水分子进出细胞达到动态平衡状态，B正确；b点时由于K＋和NOeq \o\al(－,3)大量进入细胞，细胞液渗透压应大于实验初始时的渗透压，C错误；两条曲线变化趋势的差异是因为细胞能主动吸收K＋和NOeq \o\al(－,3)，而不能吸收蔗糖分子，D错误。新知探究(二) 被动运输的类型和特点【探究·深化】[情境质疑]物质顺浓度梯度扩散进出细胞的过程称为被动运输，结合下图分析其特点。1．两种方式的比较：(1)方式a中，物质通过简单的扩散作用进出细胞，叫作自由扩散。(2)方式b、c中，进出细胞的物质借助转运蛋白(载体蛋白或通道蛋白)的扩散，叫作协助扩散。2．膜上的两种转运蛋白比较：[重难点拨]影响被动运输的因素(1)图A表示的运输方式是自由扩散，转运速率主要取决于膜两侧物质的浓度差。(2)图B表示的运输方式可能是协助扩散，ab段主要受膜两侧浓度差的影响，bc段受到转运蛋白数量的限制，运输速率不再上升。【典题·例析】[典例1] 比较生物膜和人工膜(双层磷脂)对多种物质的通透性，结果如下图。据此不能得出的推论是( )A．H2O通过生物膜不需要蛋白质的协助B．生物膜对K＋、Na＋、Cl－的通透具有选择性C．甘油以自由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[解析] 从图中看出，生物膜对水分子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错误；人工膜对K＋、Na＋、Cl－的通透性相同，并且均处于较低值，而生物膜对三种离子的通透性不同，说明生物膜对K＋、Na＋、Cl－的通透具有选择性，B正确；由曲线可知，甘油运输不需要载体参与，以自由扩散方式通过人工膜，C正确；图中人工膜对不同分子的通透性不同，可见分子的大小影响其通过人工膜的扩散速率，D正确。[答案] A[典例2] 下图表示与自由扩散、协助扩散有关的图例或曲线。下列选项中对应正确的是( )A．肺泡上皮细胞吸收氧气——①④B．人的成熟红细胞吸收葡萄糖——②③C．甘油进出细胞——①③D．肌肉细胞吸收水——②④[解析] ①、②表示两种跨膜运输方式，分别是自由扩散、协助扩散，③、④表示两种影响因素曲线，分别对应自由扩散、协助扩散。肺泡上皮细胞吸收氧气的方式是自由扩散，对应①③；人的成熟红细胞吸收葡萄糖的过程属于协助扩散，对应②④；甘油进出细胞的过程属于自由扩散，对应①③；肌肉细胞吸收水的方式是自由扩散和协助扩散，可对应①②③④。[答案] C【应用·体验】1．研究表明，水分子可以较快地通过水通道蛋白出入细胞且不需要消耗能量，而甘油分子难以通过水通道蛋白。下列选项中相关叙述错误的是( )A．水通道蛋白对物质具有选择性B．一种物质可能有多种跨膜运输方式C．水通道蛋白作用时所需的能量主要来自线粒体D．水通道蛋白结构改变后功能也可能发生改变解析：选C 水分子可以较快地通过水通道蛋白，而甘油分子难以通过水通道蛋白，说明水通道蛋白对物质具有选择性，A正确；水分子既可以通过自由扩散跨膜运输，也可以借助水通道蛋白以协助扩散的方式跨膜运输，说明一种物质可能有多种跨膜运输方式，B正确；水分子可以较快地通过水通道蛋白出入细胞且不需消耗能量，C错误；蛋白质的结构决定功能，若水通道蛋白结构改变，其功能也可能发生改变，D正确。2.如图表示一种物质的跨膜运输方式，下列叙述正确的是( )A．该膜中载体蛋白也能运输蔗糖B．碘以该方式进入海带细胞C．该方式不会出现饱和现象D．该方式发生在被运输物质从高浓度到低浓度时解析：选D 据图可知，葡萄糖进入细胞需要载体蛋白，而不需要能量，故该跨膜运输方式为协助扩散，只能从高浓度一侧运输到低浓度一侧；跨膜运输中的载体蛋白具有专一性，运输葡萄糖的载体蛋白不能运输蔗糖；碘进入细胞的方式为主动运输，而不是协助扩散；由于膜上运输相应物质的转运蛋白数量是有限的，故该运输方式会达到饱和。科学探究——植物细胞质壁分离实验的应用1．判断成熟植物细胞是活细胞还是死细胞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溶液和蔗糖溶液)【素养评价】1．下列有关质壁分离及复原实验的实验材料及外界溶液的叙述，正确的是( )①实验材料必须是成熟的植物活组织细胞 ②细胞液必须有颜色 ③细胞液最好有颜色④外界溶液必须对细胞无毒害作用 ⑤外界溶液浓度适中，不能过高或过低 ⑥外界溶液的浓度无特殊要求，任何浓度均可A．①③④⑤ B．①②④⑤C．①③④⑥ D．①②④⑥解析：选A 只有保持活细胞的生活状态，才能保证原生质层具有选择透过性，使细胞失水而发生质壁分离，再吸水复原，①正确；细胞液有颜色利于实验现象的观察，但细胞液无颜色的植物细胞在相同的条件下也可以发生质壁分离和复原，②错误，③正确；外界溶液如果对细胞有毒害作用，可能会损伤或杀死细胞，使其原生质层失去选择透过性，即不能发生质壁分离和复原，④正确；外界溶液浓度要适中，不能过高或过低，⑤正确，⑥错误。2．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溶液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 成熟的植物细胞是一个渗透系统，当外界溶液浓度大于细胞液浓度时细胞失水，发生质壁分离现象，反之发生质壁分离复原现象；两者浓度相等时，吸水量与失水量相等，水分进出达到平衡状态。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溶液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和协助扩散；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。[课时跟踪检测][理解·巩固·落实]1．判断下列叙述的正误(1)质壁分离中的“质”指的是细胞质，“壁”指的是细胞壁。( )(2)植物细胞放在0.3 g/mL的蔗糖溶液中，都能发生质壁分离现象。( )(3)哺乳动物成熟的红细胞吸收葡萄糖时，需要转运蛋白协助，可以逆浓度梯度进行。( )(4)甘油是极性分子，所以不能以自由扩散的方式通过细胞膜。( )(5)自由扩散和协助扩散都不需要转运蛋白和能量。( )答案：(1)× (2)× (3)× (4)× (5)×2．在物质进出细胞的方式中，自由扩散区别于协助扩散的是( )A．由高浓度向低浓度扩散 B．需要转运蛋白C．由低浓度向高浓度扩散 D．不需要转运蛋白解析：选D 自由扩散与协助扩散的相同之处是物质顺浓度梯度(高浓度→低浓度)跨膜运输，同时均不需要消耗能量；不同之处表现在自由扩散不需要转运蛋白，而协助扩散需要转运蛋白。3．下列细胞能发生质壁分离的一组是( )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用解离液解离的洋葱根尖细胞 ⑥根尖分生区细胞A．①⑤ B．②③⑥C．①②③④⑤⑥ D．②③解析：选D 能发生质壁分离的细胞为活的成熟植物细胞。①是死细胞；④是动物细胞，没有细胞壁；⑤用解离液解离的洋葱根尖细胞是死细胞；⑥没有大的液泡，这些细胞都不能发生质壁分离。②和③都是活的成熟植物细胞，可以发生质壁分离。4．植物细胞膜的磷脂双分子层对水有一定的通透性，但研究发现大量的水通过细胞膜上的水通道蛋白进出细胞。下列关于水通道蛋白与植物体内水分代谢关系的叙述，错误的是( )A．水通道蛋白活性增强的植物叶片气孔更易开放B．水通道蛋白活性减弱的植物细胞在高渗溶液中不发生质壁分离C．水通道蛋白活性增强的植物在缺水条件下更易发生萎蔫D．水通道蛋白活性减弱的植物细胞伸长、生长速度降低解析：选B 保卫细胞吸水膨胀会使气孔开放，水通道蛋白活性增强的植物，水分子更容易进出细胞，所以气孔更容易开放，A正确；水通道蛋白活性减弱的植物，水分子进出细胞受阻，所以在高渗溶液中发生质壁分离的过程会减慢，但依旧会发生质壁分离，B错误；水通道蛋白活性增强的植物，水分子更容易进出细胞，在缺水条件下，水分子容易离开细胞，不利于植物生存，容易发生萎蔫，C正确；水通道蛋白活性减弱的植物，水分子进出细胞受阻，细胞代谢受到影响，所以生长速度降低，D正确。5．下图甲和乙分别是两种状态下的植物细胞。下列相关叙述错误的是( )A．图甲→图乙是质壁分离形成的过程，该过程中细胞需要失水B．图甲状态的出现，说明细胞壁和原生质层的伸缩性不同C．将成熟的植物细胞置于适宜浓度的KNO3溶液中，会自动发生图甲→图乙过程D．根尖处只有成熟区的细胞才会发生图甲→图乙的变化解析：选A 题图甲细胞处于质壁分离状态，图甲→图乙是质壁分离复原的过程，该过程中细胞要吸水，A错误；植物细胞发生质壁分离，内因是植物细胞的细胞壁伸缩性小于原生质层，B正确；由于植物细胞可以吸收K＋和NOeq \o\al(－,3)，所以在适宜浓度的KNO3溶液中会发生植物细胞质壁分离自动复原的现象，C正确；根尖中只有成熟区的细胞才具有中央大液泡，所以只有该处的细胞才会发生质壁分离及复原的现象，D正确。6.如图为显微镜下某植物细胞在质量分数为30%的蔗糖溶液中的示意图。下列叙述错误的是( )A．若将该细胞置于清水中，a基本不变B．若将该细胞置于质量分数为40%的蔗糖溶液中，b/a的值将变小C．b/a能表示细胞失水的程度D．a、b分别表示细胞和液泡的长度解析：选D 图中细胞处于质壁分离状态，由于细胞壁的伸缩性较小，因此，将该细胞置于清水中时，a基本不变，A正确；若将该细胞置于质量分数为40%的蔗糖溶液中，与图示相比，a基本不变，但因失水更多而使b减小，所以b/a的值将变小，b/a的值可表示细胞失水的程度，B、C正确；图中a表示的是细胞的长度，b表示的是原生质层的长度，D错误。7.如图是在停止能量供应的条件下得出的转运速率随被转运分子的浓度变化的曲线，图中曲线a、b表示物质跨膜运输的两种方式。下列叙述正确的是( )A．脂溶性小分子物质能通过方式a运输B．与方式a有关的载体蛋白覆盖于细胞膜表面C．方式a的最大转运速率与载体蛋白数量有关D．方式a和b的转运速率均与物质的浓度差成正比解析：选A 由于停止能量供应，分析坐标曲线可以看出，方式a为自由扩散，方式b为协助扩散。脂溶性小分子物质通过自由扩散(即方式a)运输，A正确；方式a与载体蛋白无关，只与物质浓度有关，B、C错误；自由扩散(即方式a)与膜两侧物质的浓度差成正比，当协助扩散(即方式b)转运蛋白达到饱和时，物质浓度差再增加，物质的运输速率也不再增加，D错误。[迁移·应用·发展]8．在用紫色洋葱a及b的外表皮细胞分别制成的5个装片上依次滴加5种不同浓度的蔗糖溶液，相同时间后原生质体的体积变化如图所示。下列叙述错误的是( )A．紫色洋葱a比b的外表皮细胞的细胞液浓度高B．两种洋葱外表皮细胞都发生质壁分离的蔗糖溶液浓度是乙和丁C．将处于乙蔗糖溶液中的洋葱b外表皮细胞的装片置于清水中，一定会发生质壁分离复原D．实验后丙溶液中洋葱b外表皮细胞的吸水能力小于戊溶液中的洋葱b外表皮细胞解析：选C 以一个紫色洋葱外表皮细胞的原生质体体积的变化为标准，判断五种蔗糖溶液浓度的大小依次为丙<戊<甲<丁<乙，浓度为甲的蔗糖溶液为紫色洋葱a外表皮细胞的等渗溶液，浓度为戊的蔗糖溶液为紫色洋葱b外表皮细胞的等渗溶液，因此紫色洋葱a外表皮细胞的细胞液浓度高于紫色洋葱b外表皮细胞的细胞液浓度；在乙和丁浓度的蔗糖溶液中，紫色洋葱a、b的外表皮细胞的原生质体体积相对变化为负值，说明细胞失水，都发生质壁分离；处于乙浓度蔗糖溶液中的紫色洋葱b外表皮细胞失水，但无法据此判断紫色洋葱b外表皮细胞是否已经过度失水死亡，因此无法判断再将其置于清水后能否发生质壁分离复原现象；由于戊中蔗糖溶液的浓度大于丙，且戊溶液中洋葱b外表皮细胞表现为既不吸水也不失水，而丙溶液中洋葱b外表皮细胞表现为吸水，所以对于洋葱b外表皮细胞来说，丙中的细胞液浓度低于戊中的细胞液浓度，因此丙溶液中洋葱b外表皮细胞的吸水能力小于戊溶液中的洋葱b外表皮细胞。9．某同学进行“观察洋葱表皮细胞的质壁分离及质壁分离复原”实验时，将观察到的某个细胞大小变化情况绘制成了曲线(如图)。下列叙述正确的是(注：细胞的初始大小相对值记为1)( )A．b～c段，由于失水过多，细胞可能已经死亡B．c～d段，水分子的运动方向是从细胞外进入细胞内C．d～e段，细胞液浓度等于外界溶液浓度D．e时液泡的颜色比a时浅解析：选D 结合题意分析曲线可知，c点后细胞大小相对值变大，说明细胞吸水发生质壁分离复原现象，因此b～c 段细胞是活细胞，A错误；图中c～d段水分子的运动方向既有从细胞外进入细胞内，也有从细胞内进入细胞外，但进入细胞内的水分子数多于离开细胞的水分子数，B错误；d～e 段，细胞大小相对值大于1，说明细胞吸水，故细胞液浓度大于外界溶液浓度，C错误；由于e时细胞大小相对值大于1，说明细胞吸水，故e时液泡内细胞液浓度降低，液泡的颜色比a时浅，D正确。10．图乙细胞是将图甲细胞放置于一定浓度的蔗糖溶液中的结果。图丙是将另外一种植物的细胞依次浸于蒸馏水、物质的量浓度为0.3 mol/L的蔗糖溶液和0.5 mol/L的尿素溶液中，原生质层的体积随时间变化的曲线图。(1)图甲细胞中，全透性的结构是______(填编号)，图乙细胞中的原生质层由________(填编号)构成。(2)图乙细胞在质壁分离结束时，⑧处充满了______。(3)图丙的A、B、C三条曲线中，表示细胞浸于蒸馏水中的是__________曲线。(4)试简要分析B、C两曲线存在差异的原因：B曲线表示细胞先因渗透失水而发生质壁分离，后由于____________能进入细胞，使得质壁分离后的细胞因吸水而自动复原；C曲线是由于__________不能进入细胞，因此质壁分离后细胞不能发生自动复原。解析：(1)图甲细胞中，细胞壁具有全透性，图乙细胞中⑪⑫⑬分别表示液泡膜、细胞质、细胞膜，这三者共同构成原生质层。(2)图乙细胞在质壁分离结束时，⑧处充满了外界溶液，即蔗糖溶液。(3)图丙中A曲线表示细胞发生了渗透吸水，说明所处的环境是蒸馏水。(4)B曲线在0.5 mol/L尿素溶液中，细胞开始时因渗透失水而发生质壁分离，后由于尿素能进入细胞，使得质壁分离后的细胞因吸水而自动复原；C曲线由于蔗糖不能进入细胞，因此质壁分离后细胞不能发生自动复原。答案：(1)② ⑪⑫⑬ (2)蔗糖溶液 (3)A (4)尿素 蔗糖 第2节 主动运输与胞吞、胞吐【主干知识梳理】一、主动运输1．运输方向主动运输逆浓度梯度进行。2．基本条件(1)细胞膜上相应载体蛋白的协助。(2)消耗细胞内化学反应所释放的能量。3．生理意义细胞通过主动运输来选择吸收所需要的物质，排出代谢废物和对细胞有害的物质，从而保证细胞和个体生命活动的需要。二、胞吞与胞吐1．运输的物质大分子物质或颗粒性物质。2．过程(1)胞吞：大分子→与膜上的蛋白质结合→细胞膜内陷形成小囊→小囊从细胞膜上分离下来，形成囊泡→进入细胞内部。(2)胞吐：大分子先包裹在细胞内形成的囊泡中→囊泡移动到细胞膜处→与细胞膜融合→大分子排出细胞。3．特点不需要载体，需要消耗能量。三、物质跨膜运输的方式与细胞膜结构的关系1.协助扩散和主动运输依赖细胞膜上转运蛋白的种类和数量，或转运蛋白空间结构的变化，这也是细胞膜具有选择透过性的结构基础。2.胞吞和胞吐也需要膜上蛋白质的参与，更离不开磷脂双分子层的流动性。【教材微点发掘】1．被动运输是顺浓度梯度的转运方式，细胞逆浓度梯度吸收营养物质的方式为主动运输。结合教材第70页图4－6回答下列问题：(1)主动运输的方向是____________________________________________________________________________________________________________________________。提示：从低浓度一侧运输到高浓度一侧(逆浓度梯度)(2)主动运输需要的条件是__________________________________________________。提示：需要膜上的载体蛋白和细胞呼吸产生的能量(3)主动运输过程中载体蛋白发生的变化是______________________________________。提示：离子或分子与载体蛋白结合后，载体蛋白的空间结构发生变化，运输完成后载体蛋白又恢复原状2．在人体肠道内寄生的一种变形虫——痢疾内变形虫，能分泌蛋白分解酶，溶解人的肠壁组织，“吃掉”肠壁组织细胞，并引发阿米巴痢疾，这种病原体通过饮食传播。请回答下列问题：(1)痢疾内变形虫分泌蛋白分解酶的运输方式是胞吐作用，通过胞吞作用“吃掉”肠壁组织细胞。(2)痢疾内变形虫吞噬肠壁组织细胞与细胞膜的流动性有关。(3)如何预防阿米巴痢疾？提示：注意个人饮食卫生、加强公共卫生建设是预防阿米巴痢疾的关键措施。教材问题提示思考·讨论1．细胞膜结构的流动性是胞吞、胞吐的基础；胞吞、胞吐过程中膜的变形本身也体现了膜的流动性。2．因为游离于细胞质基质中的核糖体所合成的蛋白质也只能游离于细胞质基质中。由于蛋白质是大分子有机物，无法直接通过被动运输或主动运输穿过细胞膜运输到细胞外，所以一般只能留在细胞内供细胞自身使用。而附着在内质网上的核糖体合成的蛋白质能够进入内质网腔中，并借助囊泡移动进入高尔基体，经加工包装后，包裹在囊泡中的蛋白质就可以胞吐的方式分泌到细胞外。新知探究(一) 主动运输【探究·深化】[情境质疑]1．从主动运输的条件角度分析，与主动运输有直接关系的细胞器有哪些？提示：能量——线粒体，载体蛋白——核糖体。2．主动运输需要的能量主要通过细胞进行有氧呼吸提供。植物生长需从土壤中吸收大量无机盐。请解释：在农业生产中为什么要给作物松土？提示：松土可增加土壤中O2含量，促进有氧呼吸，有利于植物主动吸收各种无机盐离子。3．研究表明，主动运输的运输速率和细胞的能量供应之间的关系如图所示，请分析：(1)ab段：随能量供应的增加，运输速率增大，说明主动运输需要消耗能量。(2)bc段：受载体蛋白数量的限制，能量供应增加，但运输速率不再增加。[重难点拨]影响主动运输的因素(1)物质浓度：(2)O2浓度：(3)温度：【典题·例析】[典例1] 如图为拟南芥液泡膜上的几种运输物质的转运蛋白(包括载体蛋白和通道蛋白)，下列相关分析错误的是( )A．推测液泡内pH小于液泡外，与单独运输H＋的载体蛋白相关B．抑制该植物细胞的呼吸作用不会影响H＋进入液泡的速率C．拟南芥液泡膜上水的运输有两种方式，都属于被动运输D．图中液泡吸收Cl－和Na＋的过程都有利于增强拟南芥的耐盐性[解析] 由图示可知，H＋进入液泡需要载体蛋白协助且消耗能量，为主动运输，推测液泡内H＋浓度高，pH低，若抑制该植物细胞的呼吸作用，则会影响ATP的产生，进而影响H＋进入液泡的速率，A项正确、B项错误；水分子可通过自由扩散进入液泡，也可以通过通道蛋白协助扩散进入液泡，C项正确；液泡吸收Cl－和Na＋有助于提高细胞液浓度，当土壤溶液浓度高时也不易失水，使拟南芥的耐盐性增强，D项正确。[答案] B[典例2] 下图中曲线a、b表示分子跨膜运输速率与O2浓度的关系。下列分析错误的是( )A．曲线a代表被动运输，曲线b代表主动运输B．曲线a代表的分子跨膜运输一定不需要转运蛋白C．曲线b转运速率达到饱和的原因是细胞膜上载体蛋白的数量有限D．温度可影响生物膜的流动性，因而对曲线a、b的转运速率均有影响[解析] O2与细胞呼吸有关，细胞呼吸产生能量，所以主动运输的运输速率与O2浓度有关。由图判断曲线a代表被动运输，曲线b代表主动运输。被动运输包括自由扩散和协助扩散，协助扩散需要转运蛋白。曲线b转运速率达到饱和是因为细胞膜上载体蛋白的数量有限。物质运输与膜的流动性有关，膜的流动性与温度有关。[答案] B方法规律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转运蛋白两个方面考虑。【应用·体验】1．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 乙物质进入细胞是逆浓度梯度运输，一定是主动运输，需要载体蛋白的协助；乙物质运出细胞是顺浓度梯度，不一定需要载体蛋白的参与；甲物质进入细胞是顺浓度梯度运输，属于被动运输，不需要消耗能量；甲物质运出细胞是逆浓度梯度运输，一定消耗能量。2．甲、乙分别为物质进出细胞的坐标图和模式图，下列相关说法正确的是( )A．甲、乙所代表的物质运输方式没有共同点B．图乙的物质运输方式也可以逆浓度梯度进行C．图乙所示的细胞可能是红细胞D．婴幼儿肠道吸收乳汁中的免疫球蛋白的过程可用图乙中的跨膜运输方式表示解析：选C 甲、乙代表的物质运输方式分别是主动运输和协助扩散，二者的共同点是都需要载体蛋白的协助；图乙所示为协助扩散的运输方式，顺浓度梯度进行；葡萄糖进入红细胞的方式是协助扩散，符合图乙所示的从高浓度一侧向低浓度一侧运输、需要载体蛋白协助的特点；婴幼儿肠道吸收乳汁中的免疫球蛋白的方式是胞吞，与图乙不符。新知探究(二) 胞吞与胞吐【拓展·深化】1．物质进出细胞的方式比较相关图示： 自由扩散 协助扩散 主动运输 胞吞、胞吐2．有关胞吞和胞吐认识的几个易错点(1)胞吞和胞吐都不需要转运蛋白，但是需要细胞膜上具有识别功能的蛋白质的参与。(2)胞吞和胞吐需要消耗细胞代谢产生的能量。(3)通过胞吞和胞吐方式运输的物质可以是固体，也可以是液体，一般是一些颗粒性物质、蛋白质等大分子。(4)通过胞吞和胞吐方式运输的物质不一定都是大分子，小分子物质也可以通过胞吞和胞吐的方式进出细胞，如乙酰胆碱(一种小分子)。(5)RNA和蛋白质等大分子物质进出细胞核是通过核孔，而不是通过胞吞、胞吐的方式。【典题·例析】[典例1] 据报道，一种被称为“瘦素穿肠蛋白”的药物能治疗肥胖，可口服使用，以减轻肥胖症患者肌肉注射的痛苦。小肠上皮细胞吸收该药物最可能的方式为( )A．渗透作用 B．胞吞C．协助扩散 D．主动运输[解析] 瘦素穿肠蛋白是一种蛋白质，属于生物大分子，小肠上皮细胞吸收此物质的最可能方式是胞吞。[答案] B[典例2] 下图是物质进出细胞方式的概念图，对图示分析正确的是( )A．①②均需要消耗细胞中ATP水解释放的能量B．⑤和⑥两种方式的共同特点是逆浓度梯度运输物质C．母乳中的免疫球蛋白可通过①和③两种方式被吸收D．③④所示运输方式依赖细胞膜的结构特点[解析] 据图分析可知，①是主动运输，②是被动运输，③④分别为胞吞和胞吐，⑤⑥分别为自由扩散和协助扩散。主动运输既消耗能量也需要载体蛋白协助；被动运输的特点是顺浓度梯度运输物质；免疫球蛋白是大分子物质，通过胞吞作用吸收；③④表示胞吞或胞吐，该过程依赖细胞膜的结构特点——流动性。[答案] D方法规律“四看法”判断物质运输的方式【应用·体验】1．科研人员尝试利用人的成熟红细胞运送药物，首先将红细胞置于一定浓度的甲溶液中，使其膜上出现孔洞，待药物通过孔洞进入细胞后，再转移至等渗溶液中，之后膜表面孔洞闭合，利用该红细胞可将药物运送至靶细胞。下列相关叙述错误的是( )A．该药物进入细胞的方式属于胞吞，需要消耗能量B．甲溶液使红细胞膜上出现孔洞，可能是因为甲溶液的渗透压低于红细胞的C．转移至等渗溶液中，膜表面孔洞的闭合利用了细胞膜的流动性D．临床使用该技术时要进行严格的血型匹配解析：选A 由题干信息可知，甲溶液是低渗溶液，红细胞会吸水膨胀，其膜上出现孔洞，此时药物通过孔洞进入细胞，A项错误、B项正确。细胞处于低渗溶液会吸水膨胀，再置于等渗溶液中会恢复至原来的大小，这依赖于细胞膜的流动性，C项正确。为防止发生免疫排斥反应，临床使用该技术时要进行严格的血型匹配，D项正确。2．受体介导的胞吞是一种特殊类型的胞吞作用，主要用于摄取特殊的生物大分子，其过程如图所示。下列有关叙述错误的是( )A．该过程以膜的流动性为基础B．该过程不能体现细胞膜的选择透过性C．Na＋、K＋等无机盐离子也可通过此方式跨膜转运D．受体介导的胞吞过程存在细胞识别并需要内部供能解析：选C 胞吞与胞吐均以膜的流动性为基础，不能体现细胞膜的选择透过性，A、B正确；Na＋、K＋等无机盐离子通过主动运输或协助扩散跨膜转运，C错误；受体介导的胞吞过程消耗能量，且依赖细胞识别来实现，D正确。科学探究——物质跨膜运输方式的实验探究1．实验原理根据主动运输和被动运输的条件——能量和转运蛋白，确定实验的自变量。2．实验方法(1)探究是主动运输还是被动运输的方法： (2)探究是自由扩散还是协助扩散的方法：【素养评价】1．科学家在研究Na＋通过细胞膜的运输方式时，做了以下实验：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24Na＋的量如图所示。据图做出的下列推断，错误的是( )A．加入该药物后，溶液中24Na＋的量不再增加B．加入ATP后，细胞中24Na＋的量减少C．该药物的作用机理是抑制ATP水解D．该药物的作用机理是抑制细胞呼吸解析：选C 由题图可知，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，且该药物不能抑制ATP水解，因此该药物的作用是抑制呼吸作用的进行。2．红树林分布于热带亚热带海岸潮间带，通常受到盐胁迫。红树植物为抵抗盐胁迫，通过叶子和嫩枝将吸收到植物体内的盐分排出，是强耐盐植物。为探究红树植物从海水及土壤中吸收无机盐的方式是主动运输还是被动运输，设计以下实验进行探究。(1)实验步骤：①取生长发育相同的红树植物，分成A、B两组，放入适宜浓度的含有K＋、Ca2＋的溶液中；②A组给予正常的呼吸条件，B组______________________________________________；③________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)实验结论：①若两组植株对K＋、Ca2＋的吸收速率相同，说明______________________________________________________________________________________________________；②________________________________，说明红树植物从海水及土壤中吸收无机盐的方式是主动运输。解析：主动运输和被动运输最主要的区别在于是否需要能量，而能量主要是通过细胞的呼吸作用提供的。因此实验组和对照组的自变量应为是否进行呼吸作用，因变量是无机盐离子的吸收速率。答案：(1)②加入呼吸抑制剂 ③一段时间后测定两组植株根系对K＋、Ca2＋等无机盐的吸收速率 (2)①红树植物从海水及土壤中吸收无机盐的方式是被动运输 ②若B组吸收速率明显小于A组吸收速率[课时跟踪检测][理解·巩固·落实]1．判断下列叙述的正误(1)主动运输过程中，需要载体蛋白协助和 ATP 提供能量。( )(2)植物细胞通过主动运输吸收不同矿质离子的速率都相同。( )(3)大分子有机物要通过载体蛋白的协助才能进入细胞内。( )(4)需要消耗ATP的运输方式都是主动运输。( )(5)变形虫既能通过胞吞摄取食物，又能通过胞吐排出食物残渣和废物。( )答案：(1)√ (2)× (3)× (4)× (5)√2．下列属于主动运输的是( )A．动物肺泡细胞释放CO2B．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SOeq \o\al(2－,4)的过程解析：选D CO2属于小分子物质，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；植物的细胞壁具有全透性，蔗糖以扩散的方式通过细胞壁；丽藻细胞吸收SOeq \o\al(2－,4)的过程属于主动运输。3．红细胞吸收无机盐和葡萄糖的共同点是( )A．都可以从低浓度一边到高浓度一边B．都需要供给ATPC．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。4．下图表示某物质排出细胞的过程(下方表示细胞内部)。下列叙述正确的是( )A．囊泡中包裹的物质一定是大分子B．囊泡中包裹的物质没有直接穿过细胞膜C．变形虫摄食过程与此过程相同D．此过程不需要消耗能量解析：选B 囊泡中包裹的物质一般是大分子物质，也可以是小分子物质，如神经递质，A错误；囊泡中包裹的物质排出细胞没有直接穿过细胞膜，B正确；该过程表示胞吐过程，向外分泌物质，变形虫摄食过程是胞吞过程，C错误；胞吞和胞吐过程需要消耗能量，D错误。5．人的红细胞生活在血浆中，红细胞中的K＋浓度比血浆高30倍，但血浆中的K＋仍可进入红细胞，下列关于K＋进入红细胞的过程的叙述错误的是( )A．该过程需要红细胞膜上运输K＋的载体蛋白，该蛋白具有特异性B．在运输K＋的过程中，其载体蛋白会发生空间结构的变化C．该过程需要细胞内化学反应所释放的能量D．该K＋运输过程遵循渗透作用的原理解析：选D 由题意可知，K＋进入红细胞的过程是主动运输，需要红细胞膜上运输K＋的载体蛋白，该蛋白具有特异性，A正确；运输K＋的过程中，其载体蛋白会发生空间结构的变化，B正确；K＋进入红细胞的过程是主动运输，消耗细胞内化学反应所释放的能量，C正确；该K＋运输过程是主动运输，不遵循渗透作用的原理，D错误。6．主动运输消耗的能量可来自ATP或离子电化学梯度。如图为Na＋、葡萄糖进出小肠上皮细胞的示意图。下列关于物质跨膜运输过程的分析正确的是( )A．葡萄糖、Na＋从肠腔→上皮细胞，均为主动运输B．Na＋从肠腔→上皮细胞→组织液，均为主动运输C．葡萄糖从肠腔→上皮细胞→组织液，均为协助扩散D．Na＋从肠腔→上皮细胞、葡萄糖从上皮细胞→组织液，均为协助扩散解析：选D 葡萄糖从肠腔→上皮细胞，是从低浓度一侧运输到高浓度一侧，属于主动运输，Na＋从肠腔→上皮细胞是从高浓度一侧进入低浓度一侧，需要载体，不需要能量，属于协助扩散，Na＋从上皮细胞→组织液，是从低浓度一边运输到高浓度一边，需要载体和能量，属于主动运输，A、B、C错误；Na＋从肠腔→上皮细胞、葡萄糖从上皮细胞→组织液，都是从高浓度一边进入低浓度一边，需要载体，不需要能量，均属于协助扩散，D正确。7．如图表示物质P和Q跨膜转运出细胞的示意图，下列叙述正确的是( )A．物质P可能是氧气B．物质Q一定是水分子C．物质P和Q转运出细胞都需要载体D．物质P和Q转运出细胞未必都消耗能量解析：选D 氧气的运输方式是自由扩散，其运输方向为从胞外向胞内顺浓度梯度运输，因此物质P不可能是氧气，A错误。水分子的运输方式是自由扩散或协助扩散，可用物质Q表示，但物质Q不一定是水，B错误。物质P转运出细胞需要载体蛋白协助，物质Q转运出细胞的过程是被动运输，包括自由扩散和协助扩散，而自由扩散不需要载体蛋白，C错误。物质P的运输方向是由低浓度侧到高浓度侧，表示主动运输，需要消耗能量；物质Q的运输方向是由高浓度侧到低浓度侧，可表示被动运输，不需要消耗能量，D正确。8.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)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_______________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)主动运输是低浓度向高浓度运输，需要能量的供应、需要载体蛋白协助，由图可知，当氧气浓度小于a点时，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)由曲线图分析可知，当甲和乙根细胞均达到最大的NOeq \o\al(－,3)的吸收速率时，甲的NOeq \o\al(－,3)最大吸收速率大于乙，说明甲需要能量多，消耗O2多，甲根部细胞的呼吸速率大于作物乙。答案：(1)主动运输需要呼吸作用提供能量，O2浓度小于a点，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，作物乙根细胞的细胞膜上载体蛋白数量有限 (3)甲的NOeq \o\al(－,3)最大吸收速率大于乙，甲需要能量多，消耗O2多[迁移·应用·发展]9．分析下列甲、乙两类物质跨膜运输方式，共分①②③④四小类，如下图所示。下列相关叙述错误的是( )A．图中甲和乙分别指的是被动运输和主动运输B．图中物质a、b、c均顺浓度梯度进行跨膜运输C．图中跨膜运输类型③可表示红细胞吸收葡萄糖D．图中④所利用的转运蛋白，既可能是载体蛋白，又可能是通道蛋白解析：选D 从图中信息可知类型①应为自由扩散，而甲又包括类型①②③，则②③均为协助扩散，其中②有通道蛋白协助，③有载体蛋白协助，可见甲为被动运输，乙为主动运输，A正确；a、b、c的跨膜运输方式为被动运输，均顺浓度梯度，B正确；红细胞吸收葡萄糖的方式为协助扩散，需要载体蛋白的协助(介导)，C正确；图中类型④属于主动运输，转运蛋白是载体蛋白，不是通道蛋白，D错误。10．动物细胞内低Na＋高K＋的离子浓度对于神经冲动的产生、细胞渗透平衡等生命活动具有重要作用。这种浓度差与细胞膜上的Na＋、K＋泵有关，其作用原理如图所示，下列说法错误的是( )A．Na＋和K＋的运输方式为被动运输B．Na＋－K＋泵每次运输的Na＋数量多于K＋C．在细胞培养液中加入乌苯苷会影响K＋的运输D．Na＋－K＋泵属于载体蛋白解析：选A 题图示为Na＋－K＋泵结构图解，Na＋－K＋泵为跨膜蛋白质，具有ATP结合位点，将2个K＋泵入膜内，3个Na＋泵出膜外，需要消耗ATP。据题图分析，Na＋和K＋的运输需要通过膜蛋白，需要消耗能量，方式为主动运输，A错误；Na＋－K＋泵将2个K＋泵入膜内，3个Na＋泵出膜外，即每次运输的Na＋数量多于K＋，B正确；K＋和乌苯苷的结合位点相同，则在细胞培养液中加入乌苯苷会影响K＋的运输，C正确；Na＋－K＋泵属于载体蛋白，D正确。11．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的碘浓度，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________(填“甲”或“乙”)。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)突触前膜通过胞吐的方式释放神经递质，说明细胞膜具有的特点是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)图1中I－逆浓度梯度进入甲状腺细胞，说明I－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甲中运输速率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率，说明需要转运蛋白，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(甲)；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)突触前膜通过突触小泡与突触前膜融合释放神经递质，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(或磷脂) (4)选择透过性 (5)一定的流动性阶段验收评价(三) 细胞的物质输入和输出(时间：60分钟 满分：100分)一、选择题(本题共16小题，每小题3分，共48分)1．下列叙述正确的是( )A．组织细胞吸收甘油的量与细胞呼吸强度有关B．白细胞吞噬细胞碎片依赖于细胞膜的流动性C．红细胞吸收葡萄糖消耗细胞呼吸释放的能量D．Ca2＋顺浓度梯度进入细胞且需载体蛋白的协助解析：选B 组织细胞吸收甘油属于自由扩散，与细胞呼吸强度无关，A错误；白细胞吞噬细胞碎片属于胞吞，依赖于细胞膜的流动性，B正确；红细胞吸收葡萄糖属于协助扩散，不需要消耗能量，C错误；Ca2＋通过主动运输逆浓度梯度进入细胞且需载体蛋白的协助和消耗能量，D错误。2．(2021·湖南高考)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解析：选D 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，1 mol/L的NaCl溶液和1 mol/L的蔗糖溶液的渗透压不相同，因为NaCl溶液中含有Na＋和Cl－两种溶质微粒，所以其渗透压高于蔗糖溶液，D错误。3．如图为三个洋葱表皮细胞分别放在同一种外界溶液浓度中的状态，据图判断，三个洋葱表皮细胞原细胞液浓度( )A．c＞a＞b B．b＞a＞cC．a＞b＞c D．c＞b＞a解析：选B 图中c细胞质壁分离程度最大，细胞失水最多，说明c的细胞液浓度最小；b保持原状，说明细胞外溶液浓度与b细胞液差不多；而a失水较少，说明细胞外溶液浓度比a细胞液稍大。综上所述，三种细胞原细胞液的浓度关系为b＞a＞c。4．物质进出细胞的方式有被动运输、主动运输、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．依据是否形成囊泡，利用囊泡的运输就是胞吞或胞吐解析：选D 物质进出细胞的方式中主动运输、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；胞吞和胞吐依赖于囊泡运输。5．(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解析：选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。由水分交换达到平衡三种细胞的状态可知，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c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。6．如图分别表示甲、乙两种物质跨膜运输的方式。下列说法错误的是( )A．图1可表示葡萄糖进入红细胞的方式B．图2可表示细胞通过主动运输吸收物质乙C．所有物质进出细胞都离不开细胞膜上的蛋白质D．去除膜上的蛋白质对甲、乙的运输均有影响解析：选C 分析图解可知，图1中甲物质的运输属于协助扩散，可以表示葡萄糖进入红细胞，A正确；图2中乙物质的运输由低浓度一侧向高浓度一侧，并且需要载体蛋白的协助和消耗能量，属于主动运输，B正确；物质通过自由扩散进出细胞时，不需要蛋白质的参与，C错误；除去细胞膜上的蛋白质，对协助扩散和主动运输均有影响，D正确。7.某海藻细胞液与生活的海水中各种离子浓度分析如图，图中阴影部分代表该海藻细胞液的离子浓度。据图判断，下列叙述错误的是( )A．海水中的Cl－进入海藻细胞液需要消耗ATPB．温度不影响海藻细胞吸收Mg2＋C．海藻细胞富集K＋和Cl－有利于在海水中的生存D．海藻细胞的生物膜具有选择透过性解析：选B Cl－在细胞内的浓度大于海水，因此Cl－由海水进入海藻细胞的转运方向是逆浓度梯度，属于主动运输，需要载体蛋白和消耗能量，A正确；温度影响细胞膜的流动性，从而影响海藻细胞吸收Mg2＋，B错误；K＋和Cl－在细胞内积累，使细胞液浓度升高，因此海藻细胞富集K＋和Cl－有利于在海水中的生存，C正确；K＋和Cl－在细胞内积累，而Na＋、 Ca2＋、Mg2＋在细胞液中的含量低于海水中的含量，这表明海藻细胞的生物膜具有选择透过性，D正确。8．下图是某种哺乳动物成熟红细胞裂解后正常小泡和外翻性小泡的形成示意图。下列相关分析错误的是( )A．该动物成熟红细胞低渗裂解的原理是细胞渗透吸水B．该动物成熟红细胞的细胞膜基本支架是磷脂双分子层C．细胞形成小泡的过程说明细胞膜具有一定的流动性D．外翻性小泡膜外侧一定会有糖蛋白解析：选D 成熟红细胞处于低渗溶液中，细胞渗透吸水裂解，A正确；细胞膜的基本支架是磷脂双分子层，B正确；红细胞吸水胀破形成小泡的过程体现了细胞膜的流动性，C正确；信号分子的受体位于细胞膜外侧，当红细胞膜形成外翻性小泡时信号分子的受体分布到了外翻性小泡膜的内侧，D错误。9．细胞膜中的通道蛋白分为两大类：水通道蛋白和离子通道蛋白。下图为肾小管上皮细胞重吸收水分和K＋通道蛋白的立体结构的示意图。下列与通道蛋白有关的叙述错误的是( )A．水通道蛋白往往贯穿于磷脂双分子层中B．K＋通道蛋白运输物质的方式为协助扩散，不需要消耗ATPC．通道蛋白运输时没有选择性，比通道直径小的物质可自由通过D．机体可通过调节细胞膜上通道蛋白的数量或开关来调节物质的运输解析：选C 通过左侧的图可知，水通道蛋白往往贯穿于磷脂双分子层中，A正确；通过中间图示和右侧图示可知，K＋从高浓度一侧到低浓度一侧，通过K＋通道蛋白运输，不需要消耗ATP，属于协助扩散，B正确；通道蛋白运输时具有选择性，C错误；由图可知，水分子和K＋的运输需要借助通道蛋白来实现，机体可通过调节细胞膜上通道蛋白的数量或开关来调节物质的运输，D正确。10．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”这个实验时，在实验室老师的帮助下，进行了一系列创新实验，实验步骤和现象如下表所示。对表的推断或解释错误的是( )A．x为质壁分离，因为细胞渗透失水B．y为质壁分离，可能导致细胞失水过多而死亡C．z为细胞稍增大，细胞液颜色逐渐变浅D．④组无变化是因为细胞吸水量等于失水量解析：选D x应为质壁分离，因为蔗糖溶液浓度较细胞液浓度高，细胞失水，A正确。实验组②中质壁分离后滴加清水细胞无变化，说明y也应是质壁分离状态，B正确。实验组③中，在质壁分离5分钟后已经发生了质壁分离复原的现象，z应是细胞稍增大，细胞液颜色逐渐变浅，C正确。1 mol/L醋酸溶液会将细胞杀死，因此细胞无变化，D错误。11．将萝卜和甜菜幼苗分别放在培养液中培养。一段时间后，培养液中的离子浓度变化如图所示。下列相关叙述正确的是( )A．萝卜吸收水的相对速度快于Mg2＋ B．甜菜运输SiOeq \o\al(4－,4)的载体数量多于 Mg2＋ C．萝卜吸收Mg2＋和吸水的方式相同 D．离子在细胞膜两侧的浓度会趋于平衡解析：选B 由题图可知，与初始浓度相比，培养萝卜的溶液中Mg2＋浓度降低，说明萝卜吸收水的相对速度慢于Mg2＋，A错误；由题图可知，与初始浓度相比，培养甜菜的溶液中Mg2＋浓度增加，而SiOeq \o\al(4－,4)浓度显著降低，说明甜菜运输SiOeq \o\al(4－,4)的载体数量多于 Mg2＋，B正确；萝卜吸收Mg2＋和吸水的方式不相同，分别是主动运输和自由扩散，C错误；由于主动运输的作用，离子在细胞膜两侧的浓度存在浓度差，D错误。12．(2021·临沂一中高一月考)如图是“验证活细胞吸收物质的选择性”实验装置示意图。下列叙述错误的是( )A．甲组玉米胚乳细胞失去选择性吸收能力而呈红色B．乙培养皿中应放入等量煮熟的玉米籽粒C．取出玉米籽粒后主要观察胚的着色情况D．玉米籽粒纵向切开后再泡胀并进行实验，实验现象更明显解析：选D 甲组玉米胚乳细胞在发育过程中已经凋亡，不具有选择透过性，失去选择性吸收能力而呈红色，A正确；对照试验的单一变量是细胞的活性，则乙培养皿中应放入等量煮熟的玉米籽粒，B正确；该实验因变量是细胞是否吸收红墨水，则观察指标是观察胚的着色情况，C正确；玉米籽粒需要先浸泡，再纵向切开，进行实验，实验现象更明显，D错误。13．胃内的酸性环境是通过质子泵维持的，质子泵催化1分子的ATP水解所释放的能量，可驱动1个H＋从胃壁细胞进入胃腔和1个K＋从胃腔进入胃壁细胞，K＋又可经通道蛋白顺浓度梯度进入胃腔。下列相关叙述正确的是( )A．K＋进入胃腔需要消耗能量B．H＋从胃壁细胞进入胃腔的方式是主动运输C．胃壁细胞内K＋的含量不会影响细胞内液渗透压的大小D．K＋进出胃壁细胞的跨膜运输方式是相同的解析：选B 依题意可知，K＋经通道蛋白顺浓度梯度进入胃腔是协助扩散，不消耗能量，A错误；H＋从胃壁细胞进入胃腔，需要消耗ATP水解所释放的能量，其进入胃腔的方式是主动运输，需要载体蛋白，B正确；胃壁细胞内K＋的含量会影响细胞内液渗透压的大小，C错误；K＋由胃壁细胞进入胃腔的方式是协助扩散，而从胃腔进入胃壁细胞是主动运输，D错误。14.某探究性学习小组研究营养液中O2含量变化对某植物吸收K＋速率的影响(其他条件都是适宜的)，实验结果如图，下列说法错误的是( )A．可分析得出该植物吸收K＋消耗能量B．从图中可以看出，没有O2该植物就不能吸收K＋C．ab段限制K＋吸收速率的主要因素是营养液中O2的浓度D．bc段表示除了营养液中O2的含量，还有其他因素影响K＋的吸收速率解析：选B 没有O2，细胞可以通过无氧呼吸为K＋的吸收提供能量。15．图甲中曲线a、b表示物质跨膜运输的两种方式，图乙表示细胞对大分子物质“胞吞”和“胞吐”的过程。下列相关叙述错误的是( )A．甲中a表示自由扩散，b表示协助扩散或主动运输B．甲中b曲线达到最大转运速率后的限制因素可能是载体蛋白的数量C．乙中胞吐和胞吞过程说明细胞膜有选择透过性D．乙中胞吐和胞吞过程都需消耗ATP(能量)解析：选C 分析图甲中的曲线：方式a只与浓度有关，且与浓度呈正相关，属于自由扩散；方式b除了与浓度相关外，还与载体数量有关，应属于协助扩散或主动运输，所以b曲线的最大转运速率可能与载体蛋白数量有关，A、B正确；图乙中的胞吐和胞吞过程说明细胞膜具有一定的流动性，C错误；胞吞和胞吐是耗能过程，需要细胞内部提供能量，D正确。16．液泡是植物细胞中储存 Ca2＋的主要细胞器，液泡膜上的 H＋焦磷酸酶可利用水解无机焦磷酸释放的能量跨膜运输 H＋，建立液泡膜两侧的 H＋浓度梯度。该浓度梯度驱动 H＋通过液泡膜上的载体蛋白 CAX 完成跨膜运输，从而使 Ca2＋以与 H＋相反的方向同时通过 CAX 进入液泡并储存。下列说法错误的是( )A．Ca2＋通过 CAX 的跨膜运输方式属于协助扩散B．Ca2＋通过 CAX 的运输有利于植物细胞保持坚挺C．加入 H＋焦磷酸酶抑制剂，Ca2＋通过 CAX 的运输速率变慢D．H＋从细胞质基质转运到液泡的跨膜运输方式属于主动运输解析：选A Ca2＋通过 CAX 的跨膜运输方式为主动运输，所需要的能量由H＋顺浓度梯度产生的势能提供，A错误；Ca2＋通过 CAX 的运输进入液泡增加细胞液的浓度，有利于植物细胞保持坚挺，B正确；加入 H＋焦磷酸酶抑制剂，则液泡中的H＋浓度降低，液泡膜两侧的 H＋浓度梯度差减小，为Ca2＋通过 CAX 的运输提供的能量减少，Ca2＋的运输速率变慢，C正确；H＋从细胞质基质转运到液泡的跨膜运输方式需要水解无机焦磷酸释放的能量来提供，为主动运输，D正确。二、非选择题(本题共4小题，共52分)17．(10分)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，一种通道只能让某种离子通过，而另一些离子则不容易通过，即离子通道具有选择性，且通过离子通道的运输方式是顺浓度梯度运输的。(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。答案：(1)具有一定的流动性 (2)蛋白质 具有选择性(或顺浓度梯度运输) (3)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18．(12分)如图为物质出入细胞的四种方式示意图，请据图回答：(1)图中细胞膜主要由_______________________________________________组成。(2)上图过程体现了细胞膜的__________________功能。(3)图中A、B两种运输方式所需条件的区别是________________________________________________________________________。(4)与图中C运输方式有关的细胞器有__________________________。(5)图中D表示___________方式，该过程利用了膜的____________________特性。(6)若在细胞中注入呼吸抑制剂，__________(填图中字母)方式将会受到较大影响。解析：(1)细胞膜主要由脂质(或磷脂)和蛋白质组成。(2)题图过程为物质出入细胞的四种方式，体现了细胞膜的控制物质进出细胞功能。(3)图中A、B两种运输方式所需条件的区别是B方式需要借助载体蛋白。(4)图中C运输方式为主动运输，需要载体和能量，线粒体可以为该过程提供能量，核糖体可以合成载体蛋白，故与图中C运输方式有关的细胞器有线粒体和核糖体。(5)图中D表示胞吐方式，该过程涉及小泡膜和细胞膜的融合，利用了膜的一定的流动性。(6)若在细胞中注入呼吸抑制剂，细胞的能量供应受阻，C主动运输、D胞吐这两种需要消耗细胞能量的运输方式会受到很大影响。答案：(1)脂质(或磷脂)和蛋白质 (2)控制物质进出细胞 (3)B方式与A方式相比，需要借助载体蛋白 (4)线粒体和核糖体 (5)胞吐 一定的流动性(6)C、D19．(13分)人类囊性纤维病的发生与氯离子的跨膜运输有关。图1和图2分别表示正常人与患者肺部细胞部分物质运输情况，回答下列问题：(1)①____________是该膜结构的基本支架。根据________(填标号)的位置，可以判断该膜是细胞膜。(2)由图1可知，氯离子通过__________的方式转运至细胞外，随着氯离子在细胞外浓度逐渐升高，使外界溶液的浓度大于________浓度，导致水分子向膜外扩散的速率________(填“加快”或“减慢”)，使覆盖于肺部细胞表面的黏液被稀释。(3)由图2可知，由于____________空间结构改变，导致氯离子不能运出细胞而形成囊性纤维病。(4)图示说明了无机盐具有________________的作用；同时体现了细胞膜具有____________的功能。解析：据图分析可知，图1表示功能正常的CFTR蛋白能协助氯离子转运至细胞外，使覆盖于肺部细胞表面的黏液被稀释；图2表示功能异常的CFTR蛋白不能协助氯离子转运至细胞外，导致肺部细胞表面的黏液不断积累。(1)图示为细胞膜的流动镶嵌模型，其基本支架是①(磷脂双分子层)，根据②(糖蛋白)的位置，可以判断该膜为细胞膜。(2)氯离子的跨膜运输需要功能正常的CFTR蛋白协助，还需要消耗能量，属于主动运输。随着氯离子在细胞外浓度逐渐升高，细胞外液浓度升高，渗透压增大，水分子向膜外扩散的速率加快，使覆盖于肺部细胞表面的黏液被稀释。(3)由图1可知，功能正常的CFTR蛋白能协助氯离子进行跨膜运输，而功能异常的CFTR蛋白不能协助氯离子进行跨膜运输，可见，氯离子跨膜运输的正常进行是由膜上功能正常的CFTR蛋白决定的，功能正常的CFTR蛋白空间结构改变，会导致氯离子不能运出细胞而形成囊性纤维病。(4)图示说明了无机盐具有维持细胞和生物体正常生命活动的作用；同时体现了细胞膜具有控制物质进出细胞的功能。答案：(1)磷脂双分子层 ② (2)主动运输 细胞质 加快 (3)功能正常的CFTR蛋白 (4)维持细胞和生物体正常生命活动 控制物质进出细胞20．(17分)主动运输普遍存在于动植物和微生物细胞中，保证了活细胞能够按照生命活动的需要，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。根据能量的来源不同，主动运输分为三种类型，如图1所示(图中a、b、c代表主动运输的三种类型，、、代表主动运输的离子或小分子)。葡萄糖是细胞的主要能源物质，其进出小肠上皮细胞的运输方式如图2所示。请据图回答下列问题。(1)分析图1所示的细胞膜结构，________(填“P”或“Q”)侧为细胞外，判断的理由是________________。(2)在小肠腔面，细胞膜上的蛋白S有两种结合位点：一种与Na＋结合，一种与葡萄糖结合。当蛋白S将Na＋顺浓度梯度运输进入上皮细胞时，葡萄糖与Na＋相伴随也进入细胞。小肠上皮细胞吸收葡萄糖的方式是图1中______(填“a”“b”或“c”)类型的主动运输，葡萄糖进入小肠上皮细胞的能量来源是______________________________________。(3)小肠基膜上Na＋－K＋泵由α、β两个亚基组成，α亚基上既有Na＋、K＋的结合位点，又具有ATP酶的活性，据此分析图中Na＋－K＋泵的功能是____________________________。(4)研究发现，不同条件下小肠上皮细胞对葡萄糖的吸收速率不同，某生物兴趣小组想进一步探究小肠上皮细胞吸收葡萄糖是否需要ATP，请帮助他们简要写出实验思路。________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________解析：(1)糖蛋白只分布在细胞膜的外表面，所以图1中P表示细胞外，Q表示细胞内。(2)由图2可知，当蛋白S将Na＋顺浓度梯度运输进入上皮细胞时，葡萄糖与Na＋相伴随也进入细胞，因此小肠上皮细胞吸收葡萄糖的方式是图1中a类型的主动运输；此时葡萄糖进入小肠上皮细胞的能量来源是细胞膜内外两侧的Na＋浓度差形成的势能。(3)Na＋－K＋泵的功能是运输钠、钾离子和催化ATP水解。(4)探究小肠上皮细胞吸收葡萄糖是否需要ATP的实验思路：将生理状况相同的小肠上皮细胞分为两组，一组给予呼吸条件，一组用细胞呼吸抑制剂处理，分别检测葡萄糖的吸收速率。答案：(1)P 糖蛋白位于细胞膜的外表面 (2)a (小肠腔面)细胞膜内外两侧的Na＋浓度差形成的势能 (3)运输钠、钾离子和催化ATP水解 (4)将生理状况相同的小肠上皮细胞分为两组，一组给予呼吸条件，一组用细胞呼吸抑制剂处理，分别检测葡萄糖的吸收速率。 学有目标——课标要求必明记在平时——核心语句必背1.阐明细胞膜的选择透过性。2.举例说出细胞吸水、失水的原理。1.渗透作用发生的两个条件：一是半透膜，二是浓度差，渗透的方向是水分子从水的相对含量高的一侧向低的一侧渗透。2.原生质层包括细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质，原生质层相当于一层半透膜。3.动物细胞和植物细胞都可通过渗透作用吸水和失水。项目渗透作用模型动植物细胞与外界溶液形成的渗透系统图解基本条件半透膜、浓度差原生质层(动物细胞膜)——相当于半透膜；浓度差——细胞液(细胞质)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(细胞膜)在细胞液(细胞质)与外界溶液之间发生扩散水扩散总趋势低浓度溶液→高浓度溶液项目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 ＞N；②若漏斗内液面不变，则M＝N；③若漏斗内液面下降，则M＜N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不变蓝不变蓝淀粉和碘都不能通过半透膜组别甲乙丙丁处理方法未做处理纯水冲洗1 min浸入纯水1 min浸入纯水30 min1 kg青菜农药残留量0.196 mg0.086 mg0.097 mg0.123 mg学有目标——课标要求必明记在平时——核心语句必背1.说明两种被动运输方式的异同。2.尝试提出问题，作出假设，对探究活动进行设计。3.进行关于植物细胞吸水和失水的实验设计和操作。1.植物细胞发生质壁分离的原因：①外界溶液的浓度大于细胞液浓度；②原生质层的伸缩性大于细胞壁。2.细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜，选择透过性是活细胞的一个重要特征。3.被动运输是物质以扩散方式进出细胞，不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，包括自由扩散和协助扩散。组别实验组对照组第一组经质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液处理后发生质壁分离的洋葱鳞片叶外表皮细胞自然状态下的洋葱鳞片叶外表皮细胞第二组用清水处理后发生了质壁分离复原的细胞发生了质壁分离的洋葱鳞片叶外表皮细胞方式转运方向是否需要转运蛋白是否消耗能量方式a高浓度→低浓度不需要不消耗方式b、c高浓度→低浓度需要不消耗名称转运对象特点载体蛋白与自身结合部位相适应的分子或离子每次转运时都会发生自身构象的改变通道蛋白与自身通道的直径和形状相适配、大小和电荷相适宜的分子或离子转运分子不需要与通道蛋白结合学有目标——课标要求必明记在平时——核心语句必背1.阐明主动运输的过程、特点和意义。2.举例说明胞吞、胞吐的过程。3.利用细胞膜的流动镶嵌结构模型解释各种物质跨膜运输的方式。1.主动运输既需要消耗能量，又需要载体蛋白，无机盐离子和其他物质在逆浓度梯度跨膜运输时，主要以主动运输方式出入细胞。2.生物大分子进出细胞通过胞吞或胞吐，和细胞膜的流动性有关。3.细胞膜上转运蛋白的种类和数量或空间结构的变化，对物质跨膜运输起决定性作用，也是细胞膜具有选择透过性的基础。项目离子和小分子物质大分子和颗粒状物质自由扩散协助扩散主动运输胞吞和胞吐方向高浓度→低浓度高浓度→低浓度低浓度→高浓度与浓度无关转运蛋白不需要需要需要不需要能量不需要不需要需要需要举例水、O2、CO2、甘油、乙醇、苯等脂溶性物质水借助水通道蛋白的运输、血浆中葡萄糖进入红细胞K＋进入红细胞，葡萄糖进入小肠细胞白细胞吞噬细菌，胰岛B细胞分泌胰岛素实验组5分钟的现象再过5分钟滴加清水5分钟①0.3 g/mL蔗糖溶液x质壁分离质壁分离复原②0.5 g/mL蔗糖溶液质壁分离y无变化③1 mol/L KNO3溶液质壁分离质壁分离复原z④1 mol/L醋酸溶液无变化无变化无变化
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