2024高考生物一轮复习讲义 第一章 第6讲　细胞的物质输入和输出

这是一份2024高考生物一轮复习讲义 第一章 第6讲　细胞的物质输入和输出，共28页。试卷主要包含了渗透作用，渗透装置及现象分析，植物细胞的吸水和失水，物质跨膜运输的特点等内容，欢迎下载使用。
第6讲　细胞的物质输入和输出
课标内容　(1)阐明细胞膜具有选择透过性。(2)举例说明哪些物质顺浓度梯度进出细胞，不需要额外提供能量；哪些物质逆浓度梯度进出细胞，需要能量和载体蛋白。(3)举例说明大分子物质可以通过胞吞、胞吐进出细胞。
考点一　细胞的吸水和失水

1.渗透作用

2.渗透装置及现象分析


提醒　①渗透≠扩散：渗透作用必须通过半透膜，扩散则不一定需要；扩散适用于各种物质，渗透仅指溶剂分子。渗透是一种特殊的扩散。
②渗透平衡≠两侧溶液浓度相等：渗透平衡时半透膜两侧液面仍存在液面高度差，则半透膜两侧溶液就存在浓度差，且液面高的一侧溶液浓度高。
3.植物细胞的吸水和失水(以成熟植物细胞为例)
(1)原理

(2)现象

4.物质跨膜运输的特点
(1)植物对无机盐离子的吸收
科学家将番茄和水稻分别放在含有Ca2＋、Mg2＋和SiO的培养液中培养，结果及分析如下：

提示　水稻吸收水分子的量多于吸收Mg2＋、Ca2＋的量。
①实验结果
不同植物对同种无机盐离子的吸收有差异；
同种植物对不同无机盐离子的吸收也有差异。
②实验结论：植物细胞对无机盐离子的吸收具有选择性。
(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。
【考点速览·诊断】
(1)1 mol/L NaCl溶液和1 mol/L蔗糖溶液的渗透压大小相等。(2021·湖南卷，3D)(×)
提示　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蔗糖溶液中，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。
(2)探究人体红细胞因失水而发生的形态变化时，可用肉眼直接观察。(2020·全国卷Ⅱ，3B)(×)
提示　需借助显微镜观察。
(3)矿质元素离子在细胞内积累可引起外界溶液中的水进入细胞。(2019·海南卷，8B)(√)
(4)给玉米施肥过多时，会因根系水分外流引起“烧苗”现象。(2018·全国卷Ⅰ，3D)(√)

【情境推理·探究】

1.如图甲、乙、丙分别是细胞在不同浓度溶液中水分子的跨膜运输示意图(箭头大小代表水分子数的多少)。



(1)若将人的成熟红细胞放入清水中，会出现图________所示现象，原因是_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(2)若将洋葱表皮细胞放在质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液中，会出现图________所示现象，达到平衡时，水分子进出细胞的状况是图________所示。
(3)若某叶肉细胞正处于图甲所示状态，一段时间内细胞体积增大，最终________(填“会”或“不会”)涨破，原因是_____________________________
_____________________________________________________________________。
提示　(1)甲　成熟红细胞发生渗透作用，从细胞外进入细胞内的水分子多于从细胞内到细胞外的水分子，因此细胞吸水　(2)丙　乙
(3)不会　植物细胞的细胞壁有支持和保护作用
2.酶的特性可通过实验进行验证。现有质量分数为10%的淀粉溶液、质量分数为10%的蔗糖溶液、质量分数为10%的麦芽糖溶液、蔗糖酶溶液、清水、半透膜(只允许水分子通过)，长颈漏斗、烧杯、底部中央可放置半透膜的U形管各一个。请根据渗透作用的原理，选用一套装置设计实验，实验现象能支持酶的催化作用具有专一性，要体现等量原则等实验设计的基本原则。请写出最合理的实验思路及实验预期。
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
提示　实验思路：在底部中央放置半透膜的U形管两侧分别加入等量的蔗糖溶液和麦芽糖溶液，再在两侧各加入等量的蔗糖酶溶液，适宜温度下放置一段时间后，观察两侧液面的变化。
实验预期：蔗糖溶液一侧液面明显升高，则支持酶的催化作用具有专一性(或麦芽糖溶液一侧液面明显降低，则支持酶的催化作用具有专一性)

考向1　渗透作用的原理及应用
1.(2023·广东六校联考)某兴趣小组用图甲研究渗透作用，a和b均为蔗糖溶液，c允许单糖通过。图乙为实验结果。下列说法正确的是(　　)

A.烧杯中蔗糖溶液浓度大于漏斗中蔗糖溶液浓度
B.若t2时刻烧杯中加入蔗糖酶，则Δh最终将变小
C.t2时刻半透膜两侧蔗糖溶液浓度相同
D.若t2时刻漏斗中加入蔗糖酶，则Δh将先变大后变小
答案　D
解析　漏斗液面高于烧杯液面说明漏斗中蔗糖溶液浓度大于烧杯中蔗糖溶液浓度，A错误；若t2时刻烧杯中加入蔗糖酶，蔗糖分解为单糖，烧杯内溶液浓度会先上升，由于c允许单糖通过，继而烧杯内溶液浓度会下降，则Δh将先变小后变大，最终将变大，B错误；t2时刻半透膜两侧水分子进出速率相等，但是由于漏斗与烧杯的液面不一样高，因此膜两侧溶液浓度不可能相等，C错误；若t2时刻漏斗中加入蔗糖酶，蔗糖分解为单糖，漏斗内溶液浓度会先上升，由于c允许单糖通过，继而漏斗内溶液浓度会下降，则Δh将先变大后变小，D正确。
考向2　动植物细胞的吸水与失水分析
2.(2022·全国甲卷，2)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c
C.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
答案　C
解析　三种不同浓度的植物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，细胞a体积未发生变化，细胞b体积增大，细胞c发生质壁分离，所以，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，A、B正确；细胞c的质壁分离过程中，细胞液中水分子进入蔗糖溶液，使蔗糖溶液比最初蔗糖溶液浓度小，由题干信息“细胞a在蔗糖溶液中未发生变化”可知，细胞a的细胞液浓度与最初蔗糖溶液浓度相等，而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，故水分交换平衡时，细胞c的细胞液浓度小于细胞a的细胞液浓度，C错误，D正确。
3.(2023·广东佛山顺德质检) 现有取自两个新鲜萝卜的形状、大小、长度相同的萝卜条A和萝卜条B各3段，分别浸泡在不同浓度的蔗糖溶液(甲～丙)中，一段时间后，取出所有萝卜条并测量其长度，结果如图所示(注：萝卜细胞与蔗糖溶液之间只有水分交换)，下列相关叙述错误的是(　　)

A.浸泡在蔗糖溶液前，萝卜条A的细胞液浓度大于萝卜条B的
B.丙蔗糖溶液浸泡萝卜条A和B后，溶液浓度升高程度不同
C.浸泡在乙蔗糖溶液中的萝卜条B可能失去生活力
D.初始时甲～丙三种蔗糖溶液浓度的大小关系是丙>甲>乙
答案　D
解析　实验后与实验前长度之比＞1，说明萝卜条吸水，细胞液浓度降低；实验后与实验前长度之比＜1，说明萝卜条失水，细胞液浓度增加；实验后与实验前长度之比＝1，说明萝卜条吸水和失水处于动态平衡。萝卜条A的细胞液浓度与甲蔗糖溶液浓度接近，萝卜条A在乙蔗糖溶液中失水，在丙蔗糖溶液中吸水，可知丙蔗糖溶液浓度最小，其次是甲，浓度最大的是乙，D错误。



考点二　实验：观察植物细胞的质壁分离和复原

1.实验原理

2.实验步骤

提醒　本实验中存在两组对照实验，实验组和对照组在同一装片中先后进行，属于自身对照。
【考点速览·诊断】
(1)观察植物细胞吸水和失水时，可用蔗糖溶液处理紫色洋葱鳞片叶外表皮。(2021·全国乙卷，2D)(√)
(2)质壁分离过程中，黑藻细胞绿色加深、吸水能力减小。(2020·山东卷，3C)(×)
提示　质壁分离过程中，细胞液浓度增大，吸水能力增大。
(3)可以用大蒜根尖分生区细胞作实验材料来观察细胞的质壁分离与复原。(2020·全国卷Ⅰ，4A)(×)
提示　根尖分生区细胞没有大液泡，不适合作此实验材料。
(4)需要高倍显微镜下才能观察到洋葱鳞片叶外表皮细胞的质壁分离。(2019·海南卷，7C)(×)
提示　整个实验过程只需低倍镜即可。
(5)用黑藻叶片进行质壁分离实验时，叶绿体的存在会干扰实验现象的观察。(2014·全国卷Ⅰ，4B)(×)
提示　黑藻叶肉细胞液泡无颜色，叶绿体的存在有利于观察。

【情境推理·探究】
将若干生理状况基本相同、长度为4 cm的鲜萝卜条分为四组，分别置于清水(对照组)和浓度相同的三种溶液中(实验组)，尿素溶液、KNO3溶液和蔗糖溶液分别编号为1、2、3组。测量每组萝卜条的平均长度，结果如下图。据图分析回答下列问题。

(1)实验组中是否都发生了质壁分离和复原现象？说出判断依据是_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(2)第1组中的尿素分子和第2组中的K＋、NO都进入了细胞，进入的方式分别为____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
提示　(1)第3组只发生质壁分离。据图分析可知，在尿素溶液中，萝卜条长度先变短再变长，最后保持原来的长度不变，说明细胞先失水，后来由于尿素进入细胞，细胞吸水复原；在KNO3溶液中，萝卜条长度先变短再变长，最后保持原来的长度不变，说明细胞先失水，后来K＋、NO进入细胞，细胞吸水复原；在蔗糖溶液中，萝卜条失水长度变短，细胞只能发生质壁分离
(2)尿素分子进入细胞的方式是自由扩散，而K＋、NO进入细胞的方式是主动运输
【重点难点·透析】
1.质壁分离及复原实验分析
(1)从细胞角度分析
①死细胞、动物细胞不发生质壁分离及复原现象。
②细菌细胞一般也能发生质壁分离，但现象不明显。
③未成熟的植物细胞(如根尖分生区细胞)不用来做该实验。
(2)从溶液角度分析
①在一定浓度(溶质不能透过半透膜)的溶液中只会发生质壁分离现象，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(溶质可透过半透膜)的溶液(如KNO3、甘油、尿素、乙二醇等)中可发生质壁分离，并能自动复原，因为K＋、NO、尿素、乙二醇等可转运到细胞内，使细胞液浓度升高，细胞渗透吸水而发生自动复原。
③本实验选用0.3 g/mL的蔗糖溶液。若质量浓度过高，质壁分离速度虽快，但会使细胞在短时间内因失水过多而死亡，质壁分离后不能复原；若质量浓度过低则不能引起质壁分离或质壁分离速度太慢。
2.实验拓展应用
(1)判断成熟植物细胞的死活

(2)测定细胞液浓度范围

(3)鉴别不同种类的溶液(以KNO3溶液和蔗糖溶液为例)


考向1　实验原理及实验步骤分析
1.(2021·江苏卷，12)采用紫色洋葱鳞片叶外表皮进行质壁分离实验，下列相关叙述正确的是(　　)
A.用镊子撕取的外表皮，若带有少量的叶肉细胞仍可用于实验
B.将外表皮平铺在洁净的载玻片上，直接用高倍镜观察细胞状态
C.为尽快观察到质壁分离现象，应在盖玻片四周均匀滴加蔗糖溶液
D.实验观察到许多无色细胞，说明紫色外表皮中有大量细胞含无色液泡
答案　A
解析　叶肉细胞有原生质层和大液泡，所以可以发生质壁分离，且细胞质中还含有叶绿体，而洋葱鳞片叶外表皮细胞呈紫色，所以即使洋葱鳞片叶外表皮上带有少量叶肉细胞，也不影响实验结果，A正确；显微镜的使用方法是先用低倍镜观察，再用高倍镜观察，且该实验只在低倍镜下观察，无需使用高倍镜，B错误；为尽快观察到质壁分离现象，应在盖玻片一侧滴加蔗糖溶液，另一侧用吸水纸引流，重复几次，洋葱细胞就浸泡在蔗糖溶液中，C错误；紫色外表皮细胞中有一个紫色大液泡，那些无色的细胞应该是鳞茎细胞，不是鳞片叶外表皮细胞，D错误。
2.(2023·湖北武汉调研)下列有关洋葱鳞片叶外表皮细胞的质壁分离和复原的叙述，正确的是(　　)
A.处于质壁分离状态的细胞，细胞液浓度小于外界溶液浓度
B.置于KNO3溶液中的细胞一定能发生质壁分离和自动复原
C.细胞质壁分离过程中，细胞液浓度逐渐增大，细胞的吸水能力也逐渐增强
D.观察细胞的质壁分离和复原时，可先加清水，再加一定浓度的蔗糖溶液
答案　C
解析　处于质壁分离状态的细胞，其细胞液浓度可能大于、等于或小于外界溶液浓度，A错误；若KNO3溶液浓度太高，则置于KNO3溶液中的细胞会因失水过多而失去活性；若KNO3溶液浓度太低，则置于KNO3溶液中的细胞不能发生质壁分离，B错误；观察细胞的质壁分离和复原时，应先加一定浓度的蔗糖溶液，再加清水，D错误。
考向2　实验的拓展及应用
3.(2023·河北石家庄检测)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，有关操作及观察结果如图所示。下列叙述错误的是(　　)

A.保卫细胞的吸水能力A>B
B.质壁分离现象最可能出现在A所在的观察视野中
C.保卫细胞的细胞液浓度B>A
D.推测两种蔗糖溶液浓度高低为甲>乙
答案　C
解析　将保卫细胞置于蔗糖溶液甲中，保卫细胞失水，成为图中所示A状态，A状态保卫细胞的细胞液浓度较大，添加蔗糖溶液乙，A状态保卫细胞吸水成为图中所示B状态，B状态保卫细胞的细胞液浓度较小，即A状态保卫细胞的细胞液浓度大于B状态的，则吸水能力A>B，A正确，C错误；A状态是保卫细胞失水形成的，失水过程中可能出现质壁分离现象，B正确；将保卫细胞置于蔗糖溶液甲中，保卫细胞失水，成为图中所示A状态，将A状态保卫细胞置于蔗糖溶液乙中，A状态保卫细胞吸水，成为图中所示B状态，且B状态气孔张开程度大于初始状态，推断蔗糖溶液甲的浓度大于蔗糖溶液乙的浓度，D正确。
4.(2021·重庆卷，20)在相同条件下，分别用不同浓度的蔗糖溶液处理洋葱鳞片叶表皮细胞，观察其质壁分离，再用清水处理后观察其质壁分离复原，实验结果见下图。下列叙述错误的是(　　)

A.T1组经蔗糖溶液处理后，有52%的细胞原生质层的收缩程度大于细胞壁
B.各组蔗糖溶液中，水分子不能从蔗糖溶液进入细胞液
C.T1和T2组经清水处理后，发生质壁分离的细胞均复原
D.T3和T4组若持续用清水处理，质壁分离的细胞比例可能下降
答案　B
解析　T1组经蔗糖溶液处理后，52%的细胞发生了质壁分离，说明52%的细胞原生质层的收缩程度大于细胞壁，A正确；各组蔗糖溶液中，水分子可以从蔗糖溶液进入细胞液，也可以由细胞液进入蔗糖溶液，B错误；据图分析，T1和T2组经清水处理后，发生质壁分离的细胞数为0，说明发生质壁分离的细胞均复原，C正确；T3和T4组若持续用清水处理，质壁分离的细胞可能继续吸水，发生质壁分离复原，质壁分离的细胞比例可能下降，D正确。
考点三　物质出入细胞方式及影响因素

1.被动运输　主要体现膜的功能特点——选择透过性
(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


载体与受体的区别
载体是协助物质运输的蛋白质，如血红蛋白是运输氧的载体，细胞膜上有运输葡萄糖、Na＋、K＋等的载体蛋白；受体是接受信号分子的蛋白质，如神经递质受体、激素分子受体，其主要作用是实现细胞间信息交流。　　　
2.主动运输　主要体现膜的功能特点——选择透过性


3.胞吞和胞吐　主要体现膜的结构特点——流动性


提醒　①胞吐不是只能运输大分子物质，也可以运输小分子物质，如神经递质。
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无机盐离子的运输方式不一定是主动运输，如兴奋产生和恢复过程中的Na＋内流和K＋外流的方式均为协助扩散。
【考点速览·诊断】
(1)神经细胞膜上运入K＋的载体蛋白和运出K＋的通道蛋白都具有特异性。(2021·江苏卷，3C)(√)
(2)物质进出细胞方式中的被动运输过程与膜蛋白无关。(2021·浙江6月选考，4C改编)(×)

提示　被动运输有两种方式——自由扩散和协助扩散，其中协助扩散需要膜蛋白的参与。
(3)细胞膜上参与主动运输的ATP酶是一种跨膜蛋白。(2021·湖北卷，1B)(√)
(4)肾小管上皮细胞通过主动运输方式重吸收氨基酸。(2021·江苏卷，3D)(√)
(5)胰岛B细胞分泌胰岛素不需要消耗能量。(2021·福建卷，2C)(×)
提示　胰岛B细胞分泌胰岛素的方式为胞吐，需要消耗能量。
(6)新冠病毒进入宿主细胞的跨膜运输方式属于被动运输。(2020·全国卷Ⅱ，1A)(×)
提示　胞吞，依靠膜的流动性。

【情境推理·探究】

某学校生物兴趣小组验证牛的成熟红细胞吸收葡萄糖的方式为协助扩散，而非主动运输。现提供如下材料：牛的成熟红细胞若干、培养瓶、葡萄糖浓度测试仪、蒸馏水、5%的葡萄糖溶液、5 mL葡萄糖载体抑制剂和5 mL呼吸抑制剂等，请完善如下实验过程：
(1)实验原理：主动运输需要载体和消耗能量，协助扩散需要载体和具有浓度差。
(2)实验步骤：
①取三个培养瓶，编号A、B、C，向三个培养瓶中分别加入等量的牛的成熟红细胞和5%的葡萄糖溶液。
②___________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
③___________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(3)请写出预期结果和实验结论。
提示　(2)向A瓶中加入5 mL蒸馏水，向B瓶中加入5 mL葡萄糖载体抑制剂，向C瓶中加入5 mL呼吸抑制剂　在相同且适宜的培养条件下培养一定时间后，利用葡萄糖浓度测试仪测定各培养瓶中葡萄糖的含量　(3)预期结果：A瓶和C瓶中葡萄糖含量大致相等且小于B瓶。实验结论：牛的成熟红细胞吸收葡萄糖的方式为协助扩散，而非主动运输
【重点难点·透析】
1.三看法快速判断物质出入细胞的方式

2.探究物质跨膜运输的实验设计
(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


考向1　物质跨膜运输方式的判断
1.(2023·河南名校联盟)下列关于细胞的物质输入与输出的叙述，正确的是(　　)
A.氧气和葡萄糖进入红细胞的方式不同
B.动物细胞没有原生质层而不能发生渗透作用
C.小分子物质不能通过胞吐的方式运出细胞
D.葡萄糖在线粒体内彻底氧化分解，其膜上有葡萄糖转运载体
答案　A
解析　氧气以自由扩散方式进入细胞，红细胞吸收葡萄糖属于协助扩散，A正确；动物细胞的细胞膜可充当半透膜，动物细胞能与外界溶液发生渗透作用，B错误；小分子物质(如神经递质)也可通过胞吐的方式出细胞，C错误；线粒体膜上无葡萄糖转运载体，葡萄糖不能进入线粒体氧化分解，D错误。
2.(2023·河北石家庄调研)下列关于物质运输的叙述，正确的是(　　)
A.水和甘油进出细胞的方式完全相同
B.类囊体腔内H＋浓度大于腔外的，由此推知H＋由类囊体腔外进入类囊体腔内消耗能量
C.Na＋通过通道蛋白进入神经细胞的方式为主动运输
D.甘氨酸可作为神经递质被突触前膜以主动运输的方式释放出来
答案　B
解析　水进出细胞的方式有自由扩散和协助扩散(借助水通道蛋白)，甘油进出细胞的方式为自由扩散，A错误；类囊体腔内的H＋浓度大于腔外的，则H＋由类囊体腔外进入类囊体腔内是逆浓度梯度进行的，方式为主动运输，需要消耗能量，B正确；Na＋通过通道蛋白进入神经细胞的方式为协助扩散，C错误；甘氨酸作为神经递质时，以胞吐的方式被释放出来，D错误。
考向2　物质出入细胞方式综合分析
3.(2023·中原名校联盟)沙枣主要分布在西北各省区和内蒙古西部，可以在富含硫酸钠的盐土上生存。研究发现，其液泡膜上含有能运输Na＋的载体蛋白M，且有助于液泡富集Na＋，从而使液泡中的Na＋浓度高于细胞质基质。下列相关叙述错误的是(　　)
A.载体蛋白M 发挥作用的过程不仅其结构要发生改变，还需要消耗能量
B.Na＋从细胞质基质进入液泡的过程体现了生物膜的选择透过性
C.液泡膜上的该载体蛋白对Na＋运输具有专一性
D.载体蛋白M的作用结果使细胞质基质的渗透压下降，不利于沙枣吸收水分
答案　D

解析　由“液泡中的Na＋浓度高于细胞质基质”可推出Na＋从细胞质基质运输到液泡为主动运输，需要载体和能量，A正确；主动运输体现了液泡膜的选择透过性，B正确；载体蛋白具有专一性，C正确；Na＋从细胞质基质进入液泡，增大液泡的渗透压，有利于沙枣吸收水分，D错误。
4.(2023·安徽合肥一模)合欢树白天叶片水平展开，夜晚合拢或下垂。白天叶片展开的原因是叶柄基部近轴侧运动细胞受光的刺激使质子泵活化，消耗ATP，泵出H＋，建立跨膜质子梯度，进而驱动载体蛋白协同运入H＋和K＋，细胞内渗透压升高，使水分流入，近轴侧运动细胞膨胀；夜晚近轴侧运动细胞K＋流出，细胞内渗透压下降，失水收缩，叶片合拢。据此，下列说法错误的是(　　)
A.影响叶片昼开夜合的信号属于物理信息
B.在运动细胞吸水的过程中细胞外的pH较低
C.H＋进出细胞的运输方式不同
D.K＋通过载体蛋白协助扩散进入细胞
答案　D
解析　叶片昼开夜合受光照影响，光属于物理信息，A正确；运动细胞吸水的过程中细胞外H＋较多，细胞外的pH较低，B正确；细胞泵出H＋消耗ATP，为主动运输，而运入H＋为协助扩散，所以H＋进出细胞的运输方式不同，C正确；K＋进入细胞利用的是质子跨膜的势能，需要载体蛋白协助，因此为主动运输，D错误。
重温真题　经典再现　　　　　　　　　　　　　
1.(2022·湖北卷，4)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
答案　B
解析　经AgNO3处理的红细胞，水通道蛋白失去活性，但水可以通过自由扩散的形式进出细胞，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。
2.(2021·河北卷，4)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O2
B.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
答案　D
解析　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错误。
3.(2021·湖北卷，11)红细胞在高渗NaCl溶液(浓度高于生理盐水)中体积缩小，在低渗NaCl溶液(浓度低于生理盐水)中体积增大。下列有关该渗透作用机制的叙述，正确的是(　　)
A.细胞膜对Na＋和Cl－的通透性远高于水分子，水分子从低渗溶液扩散至高渗溶液
B.细胞膜对水分子的通透性远高于Na＋和Cl－，水分子从低渗溶液扩散至高渗溶液
C.细胞膜对Na＋和Cl－的通透性远高于水分子，Na＋和Cl－从高渗溶液扩散至低渗溶液
D.细胞膜对水分子的通透性远高于Na＋和Cl－，Na＋和Cl－从高渗溶液扩散至低渗溶液
答案　B
解析　水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散叫渗透作用。如果半透膜两侧存在浓度差，渗透的方向就是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，即水分子从低渗溶液扩散至高渗溶液，细胞膜对水分子的通透性远高于Na＋和Cl－，B正确。
4.(2022·全国乙卷，29)农业生产中，农作物生长所需的氮素可以NO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NO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NO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NO速率不再增加，推测其原因是_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(3)作物甲和作物乙各自在NO最大吸收速率时，作物甲根细胞的呼吸速率大于作物乙，判断的依据是________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(4)据图可知，在农业生产中，为促进农作物根对NO的吸收利用，可以采取的措施是________________(答出1点即可)。
答案　(1)主动运输因为需要呼吸作用提供能量，氧气浓度小于a点，根细胞对NO的吸收速率与氧气浓度呈正相关　(2)主动运输需要载体蛋白，此时载体蛋白达到饱和　(3)甲的NO最大吸收速率大于乙，甲需要能量多，消耗氧气多　
(4)定期松土

解析　(1)由图可知，在一定的范围内随着O2浓度的增加，作物吸收NO的速率也在增加，说明NO的吸收需要能量，所以运输方式是主动运输。(2)O2浓度大于a时作物乙吸收NO的速率不再增加，此时的限制因素不是能量，而是载体蛋白。(3)作物甲和作物乙各自在NO最大吸收速率时，甲的NO最大吸收速率大于乙，说明甲需要的能量多，消耗氧气多，所以作物甲细胞的呼吸速率大。
(4)在农业生产中，为促进农作物根对NO的吸收利用，可以定期对作物松土，增加土壤中的含氧量。
限时强化练
(时间：30分钟)
【对点强化】
考点一　细胞的吸水和失水
1.(2023·陕西渭南联考)下列关于细胞吸水和失水的叙述，正确的是(　　)
A.动物细胞和成熟植物细胞的吸水和失水都可通过渗透作用完成
B.植物细胞在吸水过程中吸水能力逐渐增强
C.各种细胞在失水时均会发生明显的质壁分离现象
D.植物体吸水能力只受细胞液浓度和土壤溶液浓度的影响
答案　A
解析　动物细胞膜相当于一层半透膜，成熟植物细胞的原生质层相当于一层半透膜，动物细胞和成熟植物细胞的吸水和失水都可通过渗透作用完成，A正确；植物细胞在吸水过程中细胞液浓度逐渐变小，吸水能力逐渐减弱，B错误；具有中央液泡的植物细胞在失水时会发生质壁分离现象，动物细胞等在失水时不会发生质壁分离现象，C错误；植物体的吸水能力还受环境温度等的影响，D错误。
2.(2023·湖南岳阳模拟)图甲表示由磷脂分子合成的人工膜的结构示意图，图乙表示人的红细胞膜的结构示意图及葡萄糖和乳酸的跨膜运输情况，图丙中A为1 mol/L的葡萄糖溶液，B为1 mol/L的乳酸溶液。下列说法正确的是(　　)

A.图丙中的半透膜若采用图甲所示人工膜为材料，则液面不再变化时，左右两侧液面高度相等
B.若图乙所示细胞处于无氧环境中，则图中葡萄糖和乳酸的跨膜运输会停止
C.若图甲中贯穿有图乙的蛋白质①，再用作图丙的半透膜，则液面不再变化时，左侧液面高于右侧液面
D.若图甲中贯穿有图乙的蛋白质②，再用作图丙的半透膜，则液面不再变化时，左侧液面高于右侧液面
答案　A
解析　图丙中的半透膜若采用图甲所示人工膜为材料，则只允许水分子通过，因为两侧溶液物质的量的浓度相等，所以当液面不再变化时，左右两侧液面高度相等，A正确；由图乙可知，葡萄糖和乳酸的跨膜运输方式分别为协助扩散和主动运输，无氧呼吸所产生的能量可用于乳酸的主动运输，所以红细胞处于无氧环境中，葡萄糖和乳酸的跨膜运输不会停止，B错误；葡萄糖通过蛋白质①进行协助扩散，若图甲中贯穿有图乙的蛋白质①，再用作图丙的半透膜，则左侧的葡萄糖可以进入右侧，导致右侧渗透压增高，液面上升，则液面不再变化时，左侧液面低于右侧液面，C错误；若图甲中贯穿有图乙的蛋白质②，再用作图丙的半透膜，由于渗透装置中没有能量的供应，乳酸不能跨膜运输，则液面不再变化时，左右两侧液面相平，D错误。
考点二　观察植物细胞的质壁分离和复原
3.(2022·浙江6月选考，11)“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(　　)
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
答案　A
解析　甲图细胞具有发生质壁分离的能力，因此是活细胞，A正确；与甲图细胞相比，乙图细胞由于渗透失水导致细胞液浓度较高，B错误；植物细胞有细胞壁的保护，因而不会涨破，C错误；根尖分生区细胞无大液泡，无法观察到质壁分离现象，D错误。
4.(2023·郑州一中质检)某研究性学习小组在探究植物细胞的吸水和失水时，选择了三种实验材料：①紫色的洋葱鳞片叶外表皮；②洋葱鳞片叶内表皮；③黑藻成熟叶片。下列分析错误的是(　　)
A.选用①和③进行实验时，可用一定浓度的蔗糖溶液来处理实验材料
B.选用②进行实验时，可用一定浓度的红色染液(染料不易跨膜)来处理实验材料
C.①的紫色部分是液泡，③的绿色部分是细胞质
D.发生质壁分离的①，滴加清水引流后，细胞会发生质壁分离复原，直至细胞液的浓度与外界溶液相等
答案　D
解析　蔗糖分子不能进入活细胞，在较高浓度的蔗糖溶液中，成熟的植物细胞可发生质壁分离现象，①和③的细胞有颜色，因此选用①和③进行实验时，可用一定浓度的蔗糖溶液来处理实验材料，A正确；洋葱内表皮细胞没有颜色，选用②进行实验时，可用一定浓度的红色染液(染料不易跨膜)来处理实验材料，根据无色区域体积的变化判断质壁分离的程度，B正确；①紫色的洋葱鳞片叶外表皮细胞的大液泡内含有紫色色素，因此①细胞的紫色部分是液泡，③黑藻成熟叶片的叶肉细胞内含有叶绿体，叶绿体分布在细胞质中，因此③细胞的绿色部分为细胞质，C正确；若使用蔗糖溶液进行实验，发生质壁分离的①，滴加清水引流后，会发生质壁分离复原，但由于细胞壁的限制作用，细胞不能无限吸水，因此最终细胞液的浓度仍大于外界溶液的浓度，D错误。
5.(2023·安徽蚌埠市质检)将发生了质壁分离的洋葱紫色鳞片叶外表皮细胞放入清水中，液泡体积的变化如图所示。下列叙述错误的是(　　)

A.与A点相比，B点时细胞的液泡颜色变浅
B.与B点相比，C点时细胞的吸水速率较小
C.C点后细胞体积无变化，液泡内没有水分子进出
D.B点到C点过程中，细胞的吸水速率受细胞壁的限制
答案　C
解析　与A点相比，B点时细胞的液泡体积增加，液泡颜色变浅，A正确；与B点相比，C点时细胞液浓度降低，细胞的吸水速率降低，B正确；C点后细胞体积无变化，但仍有水分子进出液泡，只是水分子的进出达到动态平衡，C错误；细胞壁的伸缩性小于原生质层，B点之后，液泡体积变化明显减慢，细胞的吸水速率会受细胞壁的影响，D正确。
考点三　物质出入细胞方式及影响因素
6.(2023·江西南昌模拟)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
答案　A
解析　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错误，B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正确。
7.(2023·吉林市调研)离子泵是一种具有ATP水解酶活性的载体蛋白，能利用水解ATP释放的能量跨膜运输离子。下列叙述正确的是(　　)
A.离子通过离子泵的跨膜运输方式属于协助扩散
B.离子通过离子泵的跨膜运输是顺着浓度梯度进行的
C.动物一氧化碳中毒会降低离子泵跨膜运输离子的速率
D.加入蛋白质变性剂会提高离子泵跨膜运输离子的速率
答案　C
解析　据题意可知，离子通过离子泵的跨膜运输方式属于主动运输，是逆浓度梯度进行的，A、B错误；动物一氧化碳中毒时，体内氧气含量减少，有氧呼吸减弱，ATP合成减少，离子泵跨膜运输离子的速率降低，C正确；离子泵是一种载体蛋白，加入蛋白质变性剂会降低离子泵跨膜运输离子的速率，D错误。
8.(2023·豫南九校联考)下列关于物质跨膜运输的叙述，不正确的是(　　)
A.酵母菌无氧呼吸的产物都经自由扩散运出细胞
B.在静息状态下，神经细胞仍进行离子的跨膜运输
C.经囊泡运输的物质都是生物大分子
D.同种物质进出细胞时，运输方式可能不同
答案　C
解析　酵母菌无氧呼吸的产物是酒精和二氧化碳，这两种物质都是通过自由扩散的方式从细胞中释放出来，A正确；静息状态下，神经细胞主要表现为钾离子外流，依然进行离子的跨膜运输，B正确；胞吞和胞吐依赖于细胞膜的流动性，需要消耗能量，在运输过程中都以囊泡的形式进行，但运输的未必都是生物大分子，如神经递质，C错误；同种物质进出细胞时，运输方式可能不同：如甘氨酸，作为营养物质进入细胞时是主动运输的方式，作为神经递质出细胞时是胞吐的方式；再如Na＋进入神经细胞是协助扩散，出神经细胞是主动运输，D正确。

【　综合提升　】
9.(2023·武汉二中检测)如图是小肠上皮细胞运输葡萄糖、K＋、Na＋的示意图，下列相关叙述正确的是(　　)

A.载体S运输葡萄糖没有消耗ATP，因此运输方式为协助扩散
B.载体G对葡萄糖的运输方式增大了细胞内液与组织液两侧的浓度差
C.载体M既具有催化作用，还具有运输物质的功能
D.载体S和载体M都能运输两种物质，因此两种载体都无特异性
答案　C
解析　分析题图，载体S运输葡萄糖为逆浓度梯度，消耗的是Na＋顺浓度梯度进入细胞形成的化学势能，方式为主动运输，A错误；载体G运输葡萄糖为协助扩散，运输的结果是缩小了细胞内液与组织液的浓度差，B错误；载体M能催化ATP水解，同时能运输K＋、Na＋，C正确；载体S和载体M运输的两种物质是与载体的不同部位结合的，两种载体都有特异性，D错误。
10.(2023·广东茂名调研)铁是人体内必不可少的微量元素，下图表示铁被小肠吸收和转运至细胞内的过程。图中转铁蛋白(Tf)可运载Fe3＋，以Tf­Fe3＋结合形式进入血液。Tf­Fe3＋与转铁蛋白受体(TfR)结合后进入细胞，并在囊泡的酸性环境中将Fe3＋释放。下列叙述错误的是(　　)


A.Fe2＋顺浓度梯度通过蛋白1通道的过程属于协助扩散
B.Tf与TfR结合后携带Fe3＋进入细胞的过程属于胞吞
C.蛋白2和转铁蛋白(Tf)都是细胞膜上的载体蛋白
D.H＋进入囊泡的过程属于主动运输，需要消耗能量
答案　C
解析　通过题图可知，Fe2＋从小肠小皮细胞进入组织液时，是顺浓度梯度且需要载体，不需要能量，属于协助扩散，A正确；由题图可知细胞膜上的转铁蛋白受体(TfR)具有识别作用，Tf­Fe3＋与TfR识别并结合后通过胞吞进入细胞，B正确；转铁蛋白(Tf)是血液中运载Fe3＋的蛋白，不在细胞膜上，C错误；由题图可知
H＋进入囊泡是通过质子泵逆浓度梯度进行的，属于主动运输，需要消耗能量，D正确。
11.(2023·陕西宝鸡质检)土壤盐化是目前的主要环境问题之一。在盐化土壤中，大量Na＋会不需能量迅速流入细胞，形成胁迫，影响植物正常生长。耐盐植物可通过Ca2＋介导的离子跨膜运输，减少Na＋在细胞内的积累，从而提高抗盐胁迫的能力。其主要机制如图：

注　H＋泵可将胞内H＋排到胞外，形成膜内外H＋浓度梯度。膜外H＋顺浓度梯度经转运蛋白C流入细胞的同时，可驱动转运蛋白C将Na＋排到胞外。
请回答：
(1)在盐胁迫下，Na＋进入细胞的运输方式是________。
(2)若使用ATP抑制剂处理细胞，Na＋的排出量会明显减少，其原因是_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(3)据图分析，在高盐胁迫下，根细胞会借助Ca2＋调节相关离子转运蛋白的功能，如胞外Ca2＋________(填“抑制”或“促进”)转运蛋白A，胞内Ca2＋________(填“抑制”或“促进”)转运蛋白C，从而________细胞内Na＋浓度。
答案　 (1)协助扩散　(2)使用ATP抑制剂处理导致能量供应减少，排出H＋量减少，膜内外H＋浓度梯度降低，使得转运蛋白C排出Na＋量减少　(3)抑制　促进　降低
解析　(1)在盐化土壤中大量Na＋会不需能量通过转运蛋白A迅速流入细胞，形成胁迫，其运输方式是协助扩散。(2)若使用ATP抑制剂处理细胞，H＋排出量减少，膜内外H＋浓度梯度降低，使得转运蛋白C排出Na＋量减少。(3)图示胞外Ca2＋可通过抑制转运蛋白A阻止Na＋进入细胞，同时胞内Ca2＋可促进转运蛋白C排出Na＋，降低细胞内Na＋浓度，从而抵抗盐胁迫。