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高考生物一轮复习讲练 第2单元 第6讲 细胞的物质输入和输出 (含解析)
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这是一份高考生物一轮复习讲练 第2单元 第6讲 细胞的物质输入和输出 (含解析)，共25页。
第6讲 细胞的物质输入和输出
[考纲要求] 1.物质出入细胞的方式(Ⅱ)。2.实验：(1)通过模拟实验探究膜的透性。(2)观察植物细胞的质壁分离和复原。
1．渗透作用
(1)概念：指水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散过程。
(2)渗透作用产生的条件：一是具有半透膜，二是半透膜两侧的溶液具有浓度差。
2．动物细胞和植物细胞的吸水和失水
(1)动物细胞的吸水和失水
②现象
外界溶液浓度<细胞质浓度⇒细胞吸水膨胀；
外界溶液浓度>细胞质浓度⇒细胞失水皱缩；
外界溶液浓度＝细胞质浓度⇒水分进出平衡。
(2)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
a．当外界溶液的浓度大于细胞液浓度时，细胞就通过渗透作用失水，植物细胞逐渐发生质壁分离现象。
b．将已发生质壁分离的植物细胞放入清水中，此时细胞液的浓度大于外界溶液浓度，植物细胞吸水，逐渐发生质壁分离复原现象。
3．物质跨膜运输的其他实例
(1)植物对无机盐离子的吸收
①不同植物对同种无机盐离子的吸收有差异。
②同种植物对不同无机盐离子的吸收也有差异。
(2)人体甲状腺滤泡上皮细胞对碘的吸收是逆(填“逆”或“顺”)浓度梯度进行的。
(3)不同微生物对不同矿物质的吸收表现出较大的差异性。
教材拾遗 (1)红细胞的细胞膜相当于半透膜(P61思考与讨论)：
习惯上说的半透膜是无生命的物理性薄膜，物质能否通过取决于微粒的大小；选择透过性膜是具有活性的生物膜，其对不同物质的通过性不仅取决于分子大小，还与细胞的需求有关。因此细胞膜和半透膜类似，又有所不同。
(2)细胞壁是全透性的，水分子和溶解在水里的物质都能够自由通过。(P63)
(3)轮作的意义：防止长期在同一块田里种植同种作物导致土壤肥力下降。(P64练习拓展题)
(1)渗透作用中膜两侧溶液的浓度指的是质量百分比浓度( × )
(2)在渗透作用中，当半透膜两侧溶液浓度相等时，水分子不再通过半透膜( × )
(3)将动物细胞放入一定浓度的外界溶液中，不能发生渗透作用( × )
(4)植物细胞的原生质层包括细胞膜、细胞质和细胞核( × )
(5)无机盐离子都是逆浓度梯度跨膜运输的( × )
易错警示 (1)水分子由低浓度溶液流向高浓度溶液是表观现象，实际上水分子是双向移动的，只是由低浓度溶液流向高浓度溶液的水分子数较多。
(2)渗透平衡不可看作没有水分子移动，也不可看作两侧溶液浓度绝对相等，只意味着半透膜两侧水分子移动达到动态平衡状态。
考向一 渗透作用的原理及应用分析
渗透作用实验装置的拓展应用
(1)验证渗透作用发生的条件
(2)比较不同溶液浓度的大小
比较项目
漏斗内
烧杯内
溶液浓度
M
N
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
(3)探究物质能否通过半透膜的方法(以碘和淀粉为例)
烧杯内盛淀粉溶液
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
1．(2019·四川成都石室中学高三入学考)下图为研究渗透作用的实验装置，漏斗内溶液(S1)和漏斗外溶液(S2)为两种不同浓度的蔗糖溶液，水分子可以透过半透膜，而蔗糖分子则不能。当渗透达到平衡时，液面差为m。下列有关叙述正确的是( )
A．渗透平衡时S1溶液的浓度等于S2溶液的浓度
B．若向漏斗中加入蔗糖分子，则平衡时m变小
C．当漏斗内外的高度差达到平衡时，没有水分子进出半透膜
D．若吸出漏斗中高出烧杯液面的溶液，再次平衡时m将变小
答案 D
解析 渗透平衡时S1液面比S2液面高，S1溶液的浓度大于S2溶液的浓度，A错误；向漏斗中加入蔗糖分子，漏斗中蔗糖溶液浓度增大，通过渗透作用进入漏斗中的水分子增加，m增大，B错误；漏斗内外的高度差达到平衡，说明进出半透膜的水分子达到动态平衡，C错误；吸出漏斗中高出烧杯液面的溶液，由于存在浓度差，水分子还会进入漏斗，水分将漏斗中的溶液稀释，渗透压下降，再次平衡时m将变小，D正确。
2．如图为一个渗透装置，假设溶质分子或离子不能通过半透膜，实验开始时，液面a和b平齐。下列判断不正确的是( )
A．如果甲、乙都是蔗糖溶液，甲的浓度低于乙，则液面a会下降，液面b会上升
B．如果甲、乙分别是葡萄糖溶液和蔗糖溶液，两者的质量分数相同，则液面a会上升，液面b会下降
C．当半透膜两侧的渗透作用达到平衡时，甲、乙溶液的浓度不一定相等
D．当半透膜两侧的渗透作用达到平衡时，甲、乙溶液的渗透压一定相等
答案 D
解析 如果甲、乙都是蔗糖溶液，甲的浓度低于乙，则水分子主要向乙一侧扩散，液面a会下降，液面b会上升，A项正确；如果甲、乙分别是葡萄糖溶液和蔗糖溶液，两者的质量分数相同，由于蔗糖是二糖，葡萄糖是单糖，因此甲的物质的量浓度大于乙，则液面a会上升，液面b会下降，B项正确；当半透膜两侧的渗透作用达到平衡时，由于两侧的液面高度差可能不同，因此甲、乙溶液的浓度不一定相等，甲、乙溶液的渗透压也不一定相等，C项正确、D项错误。
考向二 动植物细胞吸水与失水的分析
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)。请回答下列问题：
(1)若将人的成熟红细胞放入清水中，会出现如图所示哪种现象？分析原因。
提示 会出现如图甲所示现象。将人的成熟红细胞放入清水中，由于发生渗透作用，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)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，会出现如图所示哪种现象？达到平衡时，水分子进出细胞的状况是图中哪一种？
提示 将洋葱表皮细胞放在质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液中，细胞外界溶液浓度较大，细胞失水，如图丙所示；达到平衡状态时，水分子进出细胞的速率相等，如图乙所示。
(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，最终会不会涨破？为什么？
提示 细胞不会涨破，因为植物细胞的细胞壁有支持和保护作用，所以细胞不会涨破。
3．(2020·郑州质检)将a、b、c三组红细胞分别置于不同浓度的氯化钠溶液中进行实验，浸泡一段时间后其细胞形态如下图所示。下列叙述错误的是( )
A．图中所示细胞内液的渗透压，a组的比b组的高
B．浸泡过程中a组细胞失水量小于c组细胞失水量
C．若向a组烧杯中加入少量葡萄糖，则其细胞可能会皱缩后恢复原状
D．上述实验中引起细胞形态的改变而消耗ATP的数量比较：c>b>a
答案 D
解析 分析题图可知，a组细胞基本可以维持原状，b组细胞吸水膨胀，c组细胞失水皱缩。与a组相比，b组细胞吸水，细胞内液渗透压降低；a组细胞失水量小于c组细胞失水量；向a组烧杯中加入少量葡萄糖后，首先会使外界溶液渗透压大于细胞内液渗透压，从而使细胞失水皱缩，后来葡萄糖通过协助扩散的方式进入细胞内，造成细胞内液渗透压大于外界溶液，细胞吸水恢复原状；细胞形态的改变是细胞通过渗透作用失水或吸水造成的，不消耗ATP。
4．(2017·全国Ⅱ，4)将某种植物的成熟细胞放入一定浓度的物质A溶液中，发现其原生质体(即植物细胞中细胞壁以内的部分)的体积变化趋势如图所示。下列叙述正确的是( )
A．0～4 h内物质A没有通过细胞膜进入细胞内
B．0～1 h内细胞体积与原生质体体积的变化量相等
C．2～3 h内物质A溶液的渗透压小于细胞液的渗透压
D．0～1 h内液泡中液体的渗透压大于细胞质基质的渗透压
答案 C
解析 由图可知，原生质体先失水发生质壁分离，1.5 h后又开始发生质壁分离复原，说明物质A进入细胞，A错误；0～1 h内细胞失水，由于原生质层的收缩性大于细胞壁，因此原生质体体积的变化大于细胞体积的变化，B错误；2～3 h原生质体表现吸水，说明细胞液的浓度大于外界溶液的浓度，C正确；0～1 h内原生质体表现失水，而水分移动的方向总是由渗透压小的液体移动到渗透压大的液体，因此液泡中液体的渗透压小于细胞质基质的渗透压，D错误。
方法总结 两种方法判断细胞的吸水、失水
(1)通过比较细胞外溶液和细胞液的浓度大小来判断：当细胞外溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞失水；当细胞外溶液浓度小于细胞液浓度时，细胞吸水；当细胞外溶液浓度与细胞液的浓度相等时，细胞失水量和吸水量相等，水分进出细胞处于动态平衡。
(2)根据重量或长度变化(如萝卜条)来判断：若重量增加或长度变长，则吸水；反之则失水。
1．各种物质出入细胞方式的比较
物质出入细胞的方式
被动运输
主动运输
胞吞
胞吐
自由扩散
协助扩散
图例
运输方向
高浓度→低浓度
低浓度→高浓度
胞外→胞内
胞内→胞外
是否需要载体
否
是
是
否
是否消耗能量
否
否
是
是
举例
O2、CO2、H2O、甘油、乙醇、苯的跨膜运输
人的红细胞吸收葡萄糖
小肠上皮细胞吸收葡萄糖、氨基酸、无机盐等
吞噬细胞吞噬抗原
胰岛素、消化酶、抗体的分泌
特别提醒 物质出入细胞方式的4点提醒
(1)同一种物质进出不同细胞时，运输方式可能不同，如红细胞吸收葡萄糖的方式是协助扩散，小肠上皮细胞吸收葡萄糖的方式则是主动运输。
(2)Na＋、K＋等无机盐离子一般以主动运输的方式进出细胞，但也可通过协助扩散(神经元兴奋传递时)进出细胞。
(3)RNA和蛋白质等大分子物质通过核孔进出细胞核，而不是通过胞吞、胞吐作用。
(4)通过胞吐运输的不一定都是大分子物质，如某些神经递质的释放。
2．影响物质跨膜运输因素的分析
(1)浓度差对物质跨膜运输的影响
浓度差主要影响自由扩散和协助扩散。自由扩散中，浓度差越大，运输速率越大；协助扩散中，浓度差达到一定程度后运输速率不再继续增加，原因是受载体蛋白数量的限制。
(2)载体蛋白数量对跨膜运输的影响
载体蛋白主要影响协助扩散和主动运输。其他条件适宜的情况下，协助扩散中载体蛋白数量越多，运输速率越大；主动运输中载体蛋白数量达到一定程度后运输速率不再增加，可能原因是受能量供应限制。自由扩散不受载体蛋白数量的影响。
(3)氧气含量对跨膜运输的影响
通过影响细胞呼吸进而影响主动运输的速率。
①P点时：无氧呼吸为物质的运输提供能量。
②PQ段：随着氧气含量的增加，有氧呼吸产生的能量越多，主动运输的速率越大。
③Q点以后：当氧气含量达到一定程度后，受载体蛋白数量以及其他限制因素的影响，运输速率不再增加。
(4)温度
教材拾遗 (1)囊性纤维病：有的细胞中某种蛋白质结构异常，影响了Na＋和Cl－的跨膜运输，导致肺部细胞外侧Na＋的聚积，使肺易受细菌伤害。(P73与社会的联系)
(2)通道蛋白：是一类跨越细胞膜磷脂双分子层的蛋白质，分为两大类：水通道蛋白和离子通道蛋白。肾小球的滤过作用和肾小管的重吸收作用都与水通道有关；神经信息的传递与离子通道密切相关。(P74科学前沿)
(1)细胞质中的氢离子可以通过扩散作用进入液泡内( × )
(2)Na＋与有关载体蛋白结合排出神经细胞属于主动运输( √ )
(3)细胞外液中的K＋进入神经细胞属于自由扩散( × )
(4)液泡中积累了大量离子，故液泡膜不具有选择透过性( × )
(5)主动运输使膜内外物质浓度趋于一致，维持了细胞的正常代谢( × )
(6)人红细胞吸收胆固醇与吸收葡萄糖的相同点是需要载体蛋白的协助( × )
(7)新生儿从乳汁中获得抗体需要消耗能量( √ )
(8)激素都必须通过主动运输进入细胞内才能完成对细胞代谢的调节( × )
易错警示 物质出入细胞的4个易错点
(1)物质进出细胞核并非都通过核孔。核孔是RNA和蛋白质等大分子物质进出细胞核的通道；一般，小分子物质进出细胞核是通过跨膜运输实现的，这两种方式都具有选择性。
(2)Na＋、K＋等无机盐离子一般以主动运输方式进出细胞，但也可通过协助扩散(如离子通道)进出细胞，如神经细胞维持静息电位时的K＋外流和形成动作电位时的Na＋内流。
(3)植物吸收水分的方式是自由扩散，而吸收无机盐离子的方式是主动运输，因此可以说植物对水分和无机盐的吸收是两个相对独立的过程。
(4)物质跨膜运输(自由扩散、协助扩散、主动运输)体现了生物膜的选择透过性；大分子物质和颗粒性物质的胞吞、胞吐体现了生物膜的流动性。
考向一 物质跨膜运输方式的判断
1．分析物质进出细胞的有关图像
(1)图甲、乙所示物质进出细胞的方式一样吗？为什么？
提示 不一样。图甲中a点以后物质是逆浓度梯度运输，为主动运输；图乙中物质顺浓度梯度运输，需要载体蛋白，但不消耗能量，为协助扩散。
(2)图乙所示的运输方式也可以逆浓度梯度进行吗？
提示 不能，逆浓度梯度运输一定消耗能量。
(3)只要是消耗能量的运输方式就是主动运输吗？
提示 不是，消耗能量的运输方式除了主动运输，还有胞吞和胞吐以及穿过核孔的运输方式。
2．完善物质跨膜运输方式图解
5．(2019·黑龙江哈尔滨三中上学期一调)实验发现，某物质X进入细胞时，如果使用药物限制细胞膜上蛋白质的活性，则该物质的运输速率迅速下降，如果抑制呼吸作用，却对运输速率没有影响。由此推断下列有关该物质进入细胞方式的说法中正确的是( )
A．它是自由扩散
B．它是主动运输
C．它是逆浓度梯度运输的
D．葡萄糖进入红细胞通常采用该法
答案 D
解析 该物质运输过程中抑制呼吸作用对运输速率没有影响，限制细胞膜上蛋白质的活性，运输速率迅速下降，说明该物质的运输与细胞膜上蛋白质的活性强弱有关，即物质X的运输为需要载体协助而不需耗能的协助扩散，A、B错误；协助扩散是顺浓度梯度进行的，C错误；红细胞吸收葡萄糖的方式为协助扩散，D正确。
6．主动运输消耗的能量可来自ATP或离子电化学梯度等。如图为Na＋、葡萄糖进出小肠上皮细胞的示意图。下列关于图中物质跨膜运输过程的分析错误的是( )
A．葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞是不需耗能的主动运输
B．Na＋从小肠上皮细胞进入组织液是需要消耗ATP的主动运输
C．葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞与Na＋从肠腔进入小肠上皮细胞相伴随
D．Na＋从肠腔到小肠上皮细胞以及葡萄糖从小肠上皮细胞到组织液均为被动运输
答案 A
解析 由题图可知，葡萄糖从肠腔逆浓度梯度进入小肠上皮细胞，属于主动运输，需要消耗能量，A项错误；Na＋从小肠上皮细胞进入组织液是逆浓度梯度进行的，需要载体蛋白协助并需要消耗ATP，属于主动运输，B项正确；从题图可看出，葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞与Na＋从肠腔进入小肠上皮细胞共用一个载体，C项正确；Na＋从肠腔进入小肠上皮细胞的方式是协助扩散，葡萄糖从小肠上皮细胞进入组织液的方式也是协助扩散，均为被动运输，D项正确。
考向二 影响物质跨膜运输的因素分析
分析影响物质跨膜运输的因素
(1)图1、2表示物质浓度对跨膜运输速率的影响，其中图1表示的运输方式为自由扩散，图2表示的运输方式是协助扩散或主动运输，图2中P点之后运输速率不变的原因可能是载体蛋白的数量有限或能量供应不足。
(2)图3、4表示O2浓度对跨膜运输速率的影响，其中图3表示的运输方式为自由扩散或协助扩散，图4表示的运输方式为主动运输。图4中P点之后运输速率不变的限制因素是载体蛋白的数量。
(3)温度对被动运输和主动运输都有影响，其原因是温度影响磷脂分子和蛋白质分子的运动速率，影响膜的流动性；另外，温度也影响酶的活性，进而影响能量的供应。
7．(2019·湖南五市十校高三一模)人体细胞膜上存在一种蛋白质离子通道，在膜电位发生变化时，蛋白质通道的闸门开启或关闭，完成无机盐离子进出细胞的运输。如图所示为物质进出细胞的三种途径，下列说法正确的是( )
A．膜电位由静息电位变为动作电位时，Ca2＋通道蛋白开启
B．影响途径①的因素只有物质的浓度差
C．温度只影响物质进出细胞方式中途径③的速率
D．甲物质是ATP，可为途径②和③提供能量
答案 A
解析 分析题图可知，膜电位由内负外正的静息电位变为内正外负的动作电位时，Ca2＋通道蛋白开启，Ca2＋内流，A正确；途径①是葡萄糖从高浓度一侧向低浓度一侧运输且需要载体协助，运输方式为协助扩散，该运输方式不仅受物质的浓度差影响，还受载体蛋白的数量影响，B错误；温度可影响ATP的合成及细胞膜上蛋白质的运动，途径③为胞吐，需要消耗能量，途径①②都需要载体蛋白协助，因此途径①②③的运输速率都与温度有关，C错误；甲物质是细胞呼吸第一阶段和有氧呼吸第二、三阶段所产生的ATP，ATP为途径③胞吐提供能量，途径②依赖载体蛋白通道的开启，不消耗能量，D错误。
考向三 物质跨膜运输的有关探究实验分析
8．(2019·河北衡水中学二调)主动运输是一种重要的跨膜运输方式，体现了生命活动的“主动性”。为探究主动运输的特点，科研人员利用下图装置进行实验，其中HgCl2是一种可以影响ATP水解的新陈代谢抑制剂。请分析回答：
(1)本实验的名称是_________________________________________________________。
(2)写出实验进行过程中需要控制的两个无关变量______________________。
(3)实验得到如图所示的结果。
①根据实验结果，科研人员在实验前后需测定____________________。
②比较乙组和甲组结果，得出的结论是__________________________________。
③与甲组相比，丙组吸收磷酸盐较少的原因可能是______________________________。
答案 (1)探究HgCl2溶液和细胞成熟程度对细胞主动运输(吸收磷酸盐)的影响 (2)温度、pH、溶解氧、溶液的用量、胡萝卜片的数量等 (3)①溶液中磷酸盐的浓度 ②细胞主动运输(吸收磷酸盐)需要消耗能量 ③幼嫩组织供能少，幼嫩组织细胞膜上载体蛋白数量少
解析 (1)由题图可知，实验中的自变量为HgCl2溶液和细胞的成熟程度，最后测量了实验前后溶液中磷酸盐浓度差，所以本实验的名称是探究HgCl2溶液和细胞成熟程度对细胞主动运输(吸收磷酸盐)的影响。(2)实验中，应保证各组所处环境的温度、溶液的量、pH、溶氧量以及胡萝卜片的数量等一致，以免影响实验效果。(3)①由题图纵坐标可知，科研人员在实验前后需测定溶液中磷酸盐的浓度。②甲组中不含有HgCl2溶液，即ATP水解不受影响，细胞可进行主动运输(吸收磷酸盐)，而乙组中加入了HgCl2溶液，抑制了ATP的水解，则能量供应不足，影响了主动运输，说明细胞主动运输(吸收磷酸盐)需要消耗能量。③由于甲组和丙组的唯一变量为胡萝卜片的成熟程度，所以与甲组相比，丙组吸收磷酸盐较少的原因可能是幼嫩组织供能少，幼嫩组织细胞膜上载体蛋白数量少。
拓展延伸 探究物质跨膜运输方式的实验设计思路
(1)探究是主动运输还是被动运输
(2)探究是自由扩散还是协助扩散
1．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)细胞液具有一定的浓度，细胞能渗透吸水和失水。
(3)原生质层比细胞壁的伸缩性大。
2．实验步骤
3．现象与结论
归纳总结 (1)本实验存在两组对照实验
(2)质壁分离后在细胞壁和细胞膜之间的是浓度降低的外界溶液。这是因为细胞壁是全透性的，且有水分子通过原生质层渗出来。
1．不同外界溶液中植物细胞的变化分析
将成熟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，原生质体(即植物细胞中细胞壁以内的部分)的体积随时间变化如图，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；细胞在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。
2．质壁分离和复原实验的拓展应用
(1)判断成熟植物细胞的死活
(2)测定细胞液浓度范围
(3)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)
考向一 实验原理和基本步骤分析
9．(2017·海南，9)为研究植物细胞质壁分离现象，某同学将某植物的叶表皮放入一定浓度的甲物质溶液中，一段时间后观察到叶表皮细胞发生了质壁分离现象。下列说法错误的是( )
A．该植物的叶表皮细胞是具有液泡的活细胞
B．细胞内甲物质的浓度高于细胞外甲物质的浓度
C．细胞液中的H2O可以经自由扩散进入甲物质溶液中
D．甲物质和H2O能自由通过该叶表皮细胞的细胞壁
答案 B
解析 具有大的液泡的活细胞才能发生质壁分离现象，A项正确；由于一段时间后观察到叶表皮细胞发生了质壁分离现象，只能说明细胞外甲物质的浓度大于细胞液浓度，但不能确定细胞内甲物质的浓度与细胞外甲物质的浓度大小关系，B项错误；水分子跨膜运输的方式是自由扩散，C项正确；细胞壁是全透性的，甲物质和H2O能自由通过，D项正确。
10．下列关于植物细胞质壁分离与复原实验的叙述，错误的是( )
A．该实验已存在对照，不需要增设一组对照组
B．在该实验中，操作步骤为：制片、低倍镜观察、滴加蔗糖溶液、高倍镜观察
C．用黑藻叶做该实验时，叶绿体的存在不会干扰实验现象的观察
D．材料的不同位置其细胞质壁分离程度并不完全一致
答案 B
解析 植物细胞质壁分离与复原实验中，存在三次显微镜观察，已经形成了前后自身对照，不需要增设一组对照组，A正确；在该实验中，三次观察均为低倍镜观察，B错误；用黑藻叶做该实验时，叶绿体的存在使其细胞质呈现绿色，有利于实验现象的观察，C正确；材料的不同位置的细胞，因细胞液的浓度存在差异，所以质壁分离程度并不完全一致，D正确。
考向二 实验的拓展和应用
11．某研究小组用5种植物材料进行质壁分离实验。在相同的放大倍数下，记录视野中的细胞数目，然后滴加蔗糖溶液，记录从滴加蔗糖溶液到发生“初始质壁分离”的平均时间，绘制成下图。下列说法正确的是( )
A．据图分析可知，5种植物材料中山茶细胞最小
B．该实验在观察质壁分离现象时，没有设计对照实验
C．若在发生质壁分离后滴加清水，则5种材料复原时间都不同
D．5种材料中，红花檵木发生质壁分离的速度最快
答案 D
解析 在相同的放大倍数下，视野中山茶的细胞数目最少，说明其细胞最大，红花檵木观察到的细胞数目最多，细胞最小，A错误；蔗糖溶液滴加之前和之后形成前后自身对照，B错误；若在发生质壁分离后滴加清水，则5种材料复原时间不能确定，C错误；5种材料中，红花檵木从滴加蔗糖溶液到发生“初始质壁分离”的平均时间最短，发生质壁分离的速度最快，D正确。
12．(2019·大连模拟)将生理状态相同的同种植物材料均分成两组，分别置于A、B两种溶液中。图中曲线表示与实验初始含水量相比，两组细胞失水量的变化情况。下列相关叙述正确的是( )
A．该实验可选取绿色植物成熟的叶肉细胞来进行
B．若适当增大B溶液的浓度，则曲线中a点下移
C．6～10 min两条曲线的差异仅是由于A、B溶液的浓度不同
D．10 min时显微镜下观察两组细胞，均可观察到质壁分离观象
答案 A
解析 该图应是探究质壁分离与复原的实验，应用成熟植物的活细胞，可选用绿色植物成熟的叶肉细胞，故A正确；由图分析可知，B是发生了质壁分离的复原，如果适当增大B溶液的浓度，a点会上移，故B错误；6～10 min两条曲线的差异不仅是由于A、B溶液的浓度不同，而主要的是因为它们的溶质性质不同，B溶液中可以发生质壁分离自动复原，故C错误；10 min时显微镜下观察两组细胞，只有A可观察到质壁分离观象，B已经发生质壁分离的复原，故D错误。
1．渗透作用的发生必须依赖半透膜和膜两侧的浓度差。
2．动物细胞在任何情况下都不会发生质壁分离现象。
3．物质的跨膜运输并不都是顺相对含量梯度的，细胞对物质的输入和输出具有选择性。
4．被动运输包括自由扩散和协助扩散，它们都是顺浓度梯度运输的过程，不消耗能量，但是协助扩散需要载体蛋白。
5．主动运输是逆浓度梯度运输的过程，需要载体蛋白的协助和消耗能量。
6．胞吞和胞吐是借助于膜的融合完成的，与膜的流动性有关，它是大分子和颗粒性物质进出细胞的物质运输方式，某些小分子也可通过胞吞、胞吐进出细胞，靠ATP提供动力。
1．(2018·全国Ⅰ，3)下列有关植物根系吸收利用营养元素的叙述，错误的是( )
A．在酸性土壤中，小麦可吸收利用土壤中的N2和NO
B．农田适时松土有利于农作物根细胞对矿质元素的吸收
C．土壤微生物降解植物秸秆产生的无机离子可被根系吸收
D．给玉米施肥过多时，会因根系水分外流引起“烧苗”现象
答案 A
解析 小麦不能直接吸收土壤中的N2，N2必须被固定后才能被植物吸收利用，A项错误；农田松土可增强农作物根的有氧呼吸，为矿质元素的吸收供能，有利于对矿质元素的吸收，B项正确；土壤微生物降解植物秸秆产生的无机离子可溶解在土壤溶液中，从而被根系吸收利用，C项正确；施肥过多会使土壤溶液浓度大于根细胞液浓度，从而使根细胞因失水过多而枯黄甚至死亡，造成“烧苗”现象，D项正确。
2．(2018·全国Ⅱ，2)下列有关物质跨膜运输的叙述，正确的是( )
A．吞噬细胞摄入病原体的过程属于协助扩散
B．固醇类激素进入靶细胞的过程属于主动运输
C．神经细胞受到刺激时产生的Na＋内流属于被动运输
D．护肤品中的甘油进入皮肤细胞的过程属于主动运输
答案 C
解析 吞噬细胞摄入病原体的过程属于胞吞，A项错误；固醇类激素如性激素以自由扩散的方式进入靶细胞，B项错误；静息状态时，神经细胞膜外的Na＋浓度高于膜内，受到刺激时产生的Na＋内流是由通道蛋白协助的被动运输，C项正确；护肤品中的甘油属于小分子脂溶性物质，以自由扩散的方式进入皮肤细胞，D项错误。
3．(2018·海南，6)将水稻幼苗培养在含MgSO4的培养液中，一段时间后，发现营养液中Mg2＋和SO的含量下降，下列叙述不合理的是( )
A．Mg2＋通过自由扩散进入根细胞
B．MgSO4必须溶解在水中才能被根吸收
C．根吸收的Mg2＋可以参与叶绿素的形成
D．降低温度会影响水稻根系对Mg2＋的吸收
答案 A
解析 Mg2＋通过主动运输的方式进入根细胞，A错误。
4．(2017·海南，6)将生长状态一致的某种植物幼苗分成甲、乙两组，分别移入适宜的营养液中在光下培养，并给甲组的营养液适时通入空气，乙组不进行通气处理。一定时间后测得甲组的根对a离子的吸收速率远大于乙组的。关于这一实验现象，下列说法错误的是( )
A．给营养液通入空气有利于该植物的生长
B．根细胞对a离子的吸收过程属于自由扩散
C．根细胞对a离子的吸收过程有能量的消耗
D．根细胞的有氧呼吸有利于根对a离子的吸收
答案 B
解析 由题目给出的信息“甲组的根对a离子的吸收速率远大于乙组的”，说明根对a离子的吸收过程属于主动运输，主动运输需要能量和载体蛋白，B项错误，C项正确；给营养液通入的空气中含有氧气，根细胞获得氧气，有氧呼吸能正常进行，有利于根对a离子的吸收，有利于该植物的生长，A、D项正确。
5．(2016·全国Ⅰ，2)离子泵是一种具有ATP水解酶活性的载体蛋白，能利用水解ATP释放的能量跨膜运输离子。下列叙述正确的是( )
A．离子通过离子泵的跨膜运输属于协助扩散
B．离子通过离子泵的跨膜运输是顺着浓度梯度进行的
C．动物一氧化碳中毒会降低离子泵跨膜运输离子的速率
D．加入蛋白质变性剂会提高离子泵跨膜运输离子的速率
答案 C
解析 离子泵通过消耗ATP进行离子的跨膜运输，属于主动运输，A项错误；主动运输一般为逆浓度梯度的运输，B项错误；主动运输速率受ATP供能和具有活性的载体蛋白数量的限制，一氧化碳中毒会导致供氧不足，进而导致细胞呼吸速率下降，ATP供能减少，使离子泵跨膜运输离子的速率降低，C项正确；蛋白质变性剂会降低具有活性的载体蛋白的数量，使离子泵跨膜运输离子的速率降低，D项错误。
一、选择题
1．(2020·四川泸州第一次教学质量诊断)控制物质进出细胞是细胞膜的功能之一，下列有关叙述错误的是( )
A．性激素进入靶细胞属于自由扩散
B．小肠绒毛上皮细胞顺浓度梯度吸收乙醇
C．氧气浓度适当增高会促进羊成熟红细胞对葡萄糖的吸收
D．神经细胞内K＋浓度明显高于膜外，静息时K＋外流属于被动运输
答案 C
解析 性激素进入靶细胞属于自由扩散，A正确；乙醇进入细胞的方式是自由扩散，因此小肠绒毛上皮细胞顺浓度梯度吸收乙醇，B正确；红细胞吸收葡萄糖的方式是协助扩散，不需要消耗能量，因此不受氧气浓度的影响，C错误；神经细胞内K＋浓度明显高于膜外，则静息时K＋外流是顺浓度梯度进行，属于被动运输，D正确。
2．下列与物质运输相关的叙述，正确的是( )
A．黑藻细胞在质壁分离的过程中细胞液的渗透压逐渐减小
B．温度影响物质跨膜运输速率只是因为影响了膜的流动性
C．小肠上皮细胞吸收甘油的速率与其膜上的载体蛋白数量无关
D．胰岛素分泌到内环境的过程需要细胞膜上载体蛋白的协助
答案 C
解析 正在发生质壁分离的黑藻，因细胞不断失水，细胞液浓度逐渐升高，细胞液的渗透压逐渐增大，A项错误；温度影响物质跨膜运输速率，原因可能是影响了膜的流动性，或者影响了酶的活性，进而影响了细胞的能量供应，B项错误；甘油通过自由扩散进入细胞，不需要细胞膜上的载体蛋白协助，C项正确；胰岛素通过胞吐进入内环境，不需要载体蛋白的协助，D项错误。
3．比较生物膜和人工膜(双层磷脂)对多种物质的通透性，结果如图，据此不能得出的推论是( )
A．生物膜上存在着协助H2O通过的物质
B．生物膜对K＋、Na＋、Cl－的通透具有选择性
C．离子以协助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
答案 C
解析 由题图可知，生物膜和人工膜对甘油、CO2、O2的通透性相同，而生物膜对H2O的通透性大于人工膜，说明生物膜上存在着协助H2O通过的物质，A项正确；生物膜对K＋、Na＋、Cl－的通透性不同，说明生物膜对这些离子的通透具有选择性，B项正确；从题图中可以看出，人工膜对K＋、Na＋、Cl－的通透性相同，说明人工膜对离子的吸收无选择性，即人工膜上无协助离子通过的物质，故离子不是以协助扩散方式通过人工膜，C项错误；甘油、CO2、O2、H2O等不同物质的分子大小不同，其通过人工膜的扩散速率也不同，说明分子的大小影响其通过人工膜的扩散速率，D项正确。
4．H＋的跨膜运输有的与质子泵(H＋的载体蛋白)有关。质子泵分为三种，一种为生成ATP的F—型质子泵，两种为消耗ATP的P—型质子泵和V—型质子泵。下列说法正确的是( )
A．F—型质子泵为H＋逆浓度梯度运输
B．P—型质子泵为H＋顺浓度梯度运输
C．类囊体薄膜上的质子泵为V—型
D．线粒体内膜上的质子泵为F—型
答案 D
解析 F—型质子泵不消耗ATP，说明F—型质子泵不能逆浓度梯度运输H＋，A项错误；P—型质子泵消耗ATP，可推知P—型质子泵为H＋逆浓度梯度运输，B项错误；类囊体薄膜上进行的光反应过程能生成ATP，说明类囊体薄膜上的质子泵为F—型，C项错误；线粒体内膜上进行的有氧呼吸的第三阶段能生成ATP，可推知线粒体内膜上的质子泵为F—型，D项正确。
5．下列关于生物膜以及物质跨膜运输的叙述，正确的是( )
A．物质能否通过核孔取决于其直径与核孔孔径的相对大小
B．质壁分离与复原是水分子顺溶液浓度梯度跨膜运输的过程
C．叶绿体的类囊体薄膜上附着多种色素，参与能量转化的过程
D．细胞膜、核膜、线粒体、叶绿体、内质网、高尔基体等统称为生物膜
答案 C
解析 核孔具有选择性，与物质的分子大小无关，如小分子一般不通过核孔运输，大分子也不一定能通过核孔，如核内DNA不能通过核孔进入细胞质，A错误；质壁分离与复原是水分子顺相对含量的梯度跨膜运输，即从低浓度溶液到高浓度溶液运输，B错误；叶绿体的类囊体薄膜上附着多种光合色素，能将光能转化为ATP和NADPH中活跃的化学能，C正确；细胞膜、核膜、细胞器膜(线粒体、叶绿体、内质网、高尔基体等结构的膜)等统称为生物膜，D错误。
6．(2019·陕西省高三质检)将适量等长度等体积的相同土豆条均分为三组，分别置于等体积的甲、乙、丙溶液中一段时间(甲溶液与丙溶液的溶质是同种物质)，直至b时后，均同时放回相应溶液的低浓度溶液中一段时间。实验期间持续观察土豆条体积变化，并计算相对体积，结果如图，以下说法正确的是( )
A．三种溶液中，丙浓度>乙浓度>甲浓度
B．甲、乙、丙溶液的溶质均能进入土豆细胞
C．甲溶液中土豆细胞液渗透压小于外界溶液渗透压
D．放回低浓度溶液后，乙溶液中土豆条的细胞质基质渗透压大于外界溶液渗透压
答案 D
解析 据题图分析，甲与丙是同一种溶质的溶液，丙溶液中细胞失水最快，且放到低浓度溶液中不能复原，说明丙溶液的浓度高于甲溶液，细胞过度失水导致死亡不能吸水复原；甲、乙溶液中，土豆条开始失水的速率相等，说明两者的渗透压基本相等，但是甲溶液中细胞自动吸水复原，说明甲溶液的溶质可以被细胞吸收；乙溶液中，土豆条放入低浓度溶液中才开始吸水，说明其溶质不能进入细胞。根据以上分析可知，甲溶液的浓度小于丙溶液，而乙溶液的渗透压与甲溶液基本相等，但是两者的浓度无法比较，A错误。甲、丙的溶质可以进入土豆细胞，而乙不可以，B错误。甲溶液中土豆细胞液渗透压开始小于外界溶液渗透压，后来大于外界溶液渗透压，C错误。由于放回低浓度溶液后，乙溶液中的土豆发生质壁分离复原，因此乙溶液中土豆条的细胞质基质渗透压大于外界溶液渗透压，D正确。
7．(2019·安庆高三质检)利用荧光素双醋酸酯(FDA)染色法测定动物细胞的活力，其基本原理是FDA本身无荧光，可自由通过细胞膜，经细胞内酯酶分解产生荧光素，积累在细胞内并能发出绿色荧光，下列相关叙述正确的是( )
A．实验中配制的FDA溶液是一种低渗溶液
B．FDA通过胞吞作用进入细胞，需要消耗能量
C．荧光素分子能以自由扩散的方式通过细胞膜
D．一定范围内，荧光强度与细胞活力呈正相关
答案 D
解析 根据题意可知，FDA可自由通过细胞膜，说明FDA进入细胞的方式是自由扩散，所以实验中配制的FDA溶液是一种高渗溶液，A、B错误；“经细胞内酯酶分解产生荧光素，积累在细胞内并能产生绿色荧光”，说明荧光素在细胞内，不能扩散出细胞，C错误；FDA经细胞内酯酶分解产生荧光素，绿色荧光的强度越强，则说明酶活性越高，所以绿色荧光的强度与原生质体的活力呈正相关，D正确。
8．下列关于“观察洋葱鳞片叶外表皮细胞的质壁分离及质壁分离复原”实验的叙述，错误的是( )
A．正在发生质壁分离的细胞中能观察到紫色的中央液泡逐渐缩小，颜色逐渐加深
B．在一定蔗糖浓度范围内，不断增加外界蔗糖溶液浓度，引起质壁分离所需时间不断缩短，质壁分离程度不断加大
C．细胞处于质壁分离状态时，细胞液浓度可能大于外界溶液浓度
D．若将洋葱表皮细胞放在一定浓度的淀粉溶液中，可发生质壁分离和质壁分离自动复原现象
答案 D
解析 正在发生质壁分离的细胞，因不断失水导致细胞中紫色的中央液泡逐渐缩小，颜色逐渐加深，A正确；在一定蔗糖浓度范围内，不断增加外界蔗糖溶液浓度，随着外界蔗糖溶液浓度与细胞液的浓度差增大，引起质壁分离所需时间不断缩短，质壁分离程度不断加大，B正确；细胞处于质壁分离状态时，可能正处于质壁分离的过程中，也可能已经达到渗透平衡或正处于质壁分离复原的过程中，若正处于质壁分离复原的过程中，则细胞液浓度大于外界溶液浓度，细胞渗透吸水，C正确；若将洋葱表皮细胞放在一定浓度的淀粉溶液中，若淀粉溶液浓度大于细胞液浓度，则可发生质壁分离现象，但因淀粉不能被细胞吸收，所以不会发生质壁分离自动复原现象，D错误。
9．(2020·甘肃张掖质检)下列有关生物体内的物质运输的叙述，正确的是( )
A．细胞内囊泡的运输过程中存在囊泡膜与靶膜的识别，这可能与囊泡膜上的糖蛋白有关
B．氨基酸的跨膜运输和被转运到核糖体上都离不开载体蛋白
C．高等动物体内的激素通过体液定向运输到靶细胞
D．人体内的细胞都是通过协助扩散的方式吸收葡萄糖的
答案 A
解析 囊泡运输过程中起识别作用的可能是膜上的糖蛋白，A正确；氨基酸跨膜运输的载体是蛋白质，转运氨基酸到核糖体上的载体是tRNA，B错误；激素随血液流经全身，并非定向运输到靶细胞，C错误；红细胞通过协助扩散吸收葡萄糖，小肠上皮细胞通过主动运输吸收葡萄糖，D错误。
10．(2019·吉林“五地六校”联考)下列关于甲、乙、丙三图的叙述，正确的是( )
A．成熟的植物细胞能发生质壁分离的原因之一是其细胞膜相当于图甲中的③
B．图乙中，三种物质进入细胞的方式中只有钠离子的运输不是主动运输
C．图乙中，转运葡萄糖和钠离子的载体相同，可见载体不具有特异性
D．图丙中，限制b点和c点的物质运输速率的因素分别是载体数量和能量
答案 B
解析 图甲中，③指的是半透膜，而成熟的植物细胞内相当于半透膜的是原生质层，A错误；图乙中，氨基酸和葡萄糖都是逆浓度梯度进入细胞的，故两者都是以主动运输的方式进入细胞，而钠离子是顺浓度梯度进入细胞的，且需要载体，其运输方式应为协助扩散，B正确；虽然运输葡萄糖的载体也能运输钠离子，但并不能运输氨基酸，故载体依然具有特异性，C错误；图丙中，限制b点的物质运输速率的因素应为能量，而限制c点的才可能是载体数量，D错误。
二、非选择题
11．科学家研究发现，细胞膜的跨膜蛋白中，有一种与水的跨膜运输有关的水通道蛋白。回答下列问题：
(1)细胞膜上跨膜蛋白的合成类似于分泌蛋白，核糖体上合成的肽链，需要在_______中加工和修饰后，再运输到细胞膜上。
(2)从细胞膜的结构分析，由于__________________________________，水分子自由扩散通过细胞膜时会受到一定的阻碍。现在研究确认，细胞膜上的水通道蛋白能帮助水分子从低渗溶液向高渗溶液方向跨膜运输，这种水分子跨膜运输的方式是______________________。
(3)哺乳动物成熟的红细胞在低渗溶液中能迅速吸水涨破，有人推测这可能与水通道蛋白有关。请设计实验，验证这个推测是正确的。(要求：写出实验思路、预期实验结果)
答案 (1)内质网和高尔基体
(2)磷脂双分子层内部具有疏水性 协助扩散
(3)实验思路：将哺乳动物成熟的红细胞分成等量的两份，编号为甲组、乙组，将甲组红细胞膜中的蛋白质破坏，乙组红细胞不作处理，然后将两组细胞同时置于蒸馏水中，测定两组细胞吸水涨破所需的时间。预期实验结果：乙组吸水涨破所需时间短，说明推测正确。
解析 (1)根据蛋白质的合成与分泌过程可知，核糖体合成的肽链需要先后经过内质网和高尔基体的加工和修饰才能成为成熟的蛋白质分泌到细胞外或运输到细胞膜上。
(2)细胞膜的基本支架是磷脂双分子层，其内部具有疏水性，所以水分子自由扩散通过细胞膜时会受到一定的阻碍。根据题意，水分子通过水通道蛋白的运输是从低渗溶液向高渗溶液方向运输的，因此该运输方式为协助扩散。
(3)根据题意，要验证哺乳动物成熟的红细胞在低渗溶液中能迅速吸水涨破与水通道蛋白有关，则根据实验的单一变量原则和对照原则，设计实验思路为：将哺乳动物成熟的红细胞分成等量的两份，编号为甲组、乙组，将甲组红细胞膜中的蛋白质破坏，乙组红细胞不作处理，然后将两组细胞同时置于蒸馏水中，测定两组细胞吸水涨破所需的时间。预期实验结果：乙组吸水涨破所需时间短，说明推测正确。
12．慕尼黑工业大学的教授构建了一个能自己移动和改变形态的“类细胞”模型，由膜外壳和填入物构成。请回答下列问题：
(1)该模型类似于______________产生的囊泡，其边界(膜外壳)由______________构成。
(2)该模型中填入了细胞骨架和驱动蛋白，作为运动的结构基础；另外还需要填入_______作为直接能源。
(3)将该结构置于一定浓度的K＋溶液中一段时间，检测发现K＋不能进入其中。你认为应怎样对该模型进行改造？并写出理由。
____________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________。
答案 (1)内质网、高尔基体 磷脂分子 (2)ATP (3)在其膜外壳中加入K＋的载体蛋白，因为K＋进入细胞的跨膜运输方式是主动运输，需要相应载体蛋白的协助
解析 (1)细胞中能产生囊泡的细胞器有内质网和高尔基体；该模型的边界(膜外壳)是由磷脂分子构成的。
(2)生物体生命活动所需能量的直接来源是ATP。
(3)若将该结构置于一定浓度的K＋溶液中一段时间，检测发现K＋不能进入其中，说明膜上缺乏相应的载体蛋白，因此应该在其膜外壳中加入K＋的载体蛋白。
13．现有A、B、C三瓶外观一样但没有标签的溶液，已知三种溶液是质量浓度为0.1 g/mL的蔗糖溶液、0.3 g/mL的蔗糖溶液和0.1 g/mL的葡萄糖溶液。某同学利用如图所示的装置设计了两组实验。(注：图中半透膜允许溶剂和葡萄糖分子通过，不允许蔗糖分子通过)
实验Ⅰ：同时将等量的A液和B液分别放入U形管的左、右两侧，一段时间后，左侧的液面升高；
实验Ⅱ：将等量的B液和C液分别放入U形管的左、右两侧，一段时间后，液面发生了下列变化：右侧先升高后降低。
(1)本实验应用的原理是______________，判断的依据是__________________________。
(2)根据实验现象得出结论：A液是________________，B液是____________。
(3)用紫色洋葱鳞片叶外表皮探究植物细胞吸水和失水方式的实验中，常选用______________溶液，观察指标主要有____________________、______________________及细胞大小。
(4)为了清晰地观察细胞质壁分离和复原现象，若用不含色素的洋葱鳞片叶内表皮作实验材料，可采用的方法是________________________________________________________。
(5)为探究洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液浓度，需要设计相关实验，请写出实验思路：____________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________。
答案 (1)渗透作用 图中装置具有半透膜，且膜两侧溶液具有浓度差 (2)0.3 g/mL的蔗糖溶液 0.1 g/mL的蔗糖溶液 (3)0.3 g/mL的蔗糖 中央液泡的大小及颜色深浅 原生质层的位置 (4)在蔗糖溶液中加入红墨水 (5)配制一系列浓度梯度的蔗糖溶液，并利用系列溶液分别重复上述实验，观察细胞质壁分离的状态，细胞液浓度介于未发生质壁分离和刚发生质壁分离的蔗糖溶液浓度之间
解析 (1)图中实验装置具有半透膜，膜两侧溶液具有浓度差，能够发生渗透作用，即应用了渗透作用原理。(2)图中左侧液面升高，说明左侧液体的渗透压大于右侧液体的。由于半透膜允许溶剂和葡萄糖分子通过，不允许蔗糖分子通过，所以左侧液体不可能是0.1 g/mL的葡萄糖溶液(若左侧液体是0.1 g/mL的葡萄糖溶液，则左侧液面应该是先升高后降低)，A液只可能是0.3 g/mL的蔗糖溶液，B液只可能是0.1 g/mL的蔗糖溶液。(3)0.3 g/mL的蔗糖溶液是观察植物细胞质壁分离现象的最佳溶液浓度，通过观察中央液泡的大小及颜色深浅和原生质层的位置可以判断是否发生质壁分离。(4)若用不含色素的洋葱鳞片叶内表皮作实验材料，为了看清楚原生质层的位置，可以在外界溶液中加入有色物质。(5)探究洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液浓度时，应当将外界溶液(蔗糖溶液)的浓度作为自变量，质壁分离的状态作为因变量。
第6讲 细胞的物质输入和输出
[考纲要求] 1.物质出入细胞的方式(Ⅱ)。2.实验：(1)通过模拟实验探究膜的透性。(2)观察植物细胞的质壁分离和复原。
1．渗透作用
(1)概念：指水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散过程。
(2)渗透作用产生的条件：一是具有半透膜，二是半透膜两侧的溶液具有浓度差。
2．动物细胞和植物细胞的吸水和失水
(1)动物细胞的吸水和失水
②现象
外界溶液浓度<细胞质浓度⇒细胞吸水膨胀；
外界溶液浓度>细胞质浓度⇒细胞失水皱缩；
外界溶液浓度＝细胞质浓度⇒水分进出平衡。
(2)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
a．当外界溶液的浓度大于细胞液浓度时，细胞就通过渗透作用失水，植物细胞逐渐发生质壁分离现象。
b．将已发生质壁分离的植物细胞放入清水中，此时细胞液的浓度大于外界溶液浓度，植物细胞吸水，逐渐发生质壁分离复原现象。
3．物质跨膜运输的其他实例
(1)植物对无机盐离子的吸收
①不同植物对同种无机盐离子的吸收有差异。
②同种植物对不同无机盐离子的吸收也有差异。
(2)人体甲状腺滤泡上皮细胞对碘的吸收是逆(填“逆”或“顺”)浓度梯度进行的。
(3)不同微生物对不同矿物质的吸收表现出较大的差异性。
教材拾遗 (1)红细胞的细胞膜相当于半透膜(P61思考与讨论)：
习惯上说的半透膜是无生命的物理性薄膜，物质能否通过取决于微粒的大小；选择透过性膜是具有活性的生物膜，其对不同物质的通过性不仅取决于分子大小，还与细胞的需求有关。因此细胞膜和半透膜类似，又有所不同。
(2)细胞壁是全透性的，水分子和溶解在水里的物质都能够自由通过。(P63)
(3)轮作的意义：防止长期在同一块田里种植同种作物导致土壤肥力下降。(P64练习拓展题)
(1)渗透作用中膜两侧溶液的浓度指的是质量百分比浓度( × )
(2)在渗透作用中，当半透膜两侧溶液浓度相等时，水分子不再通过半透膜( × )
(3)将动物细胞放入一定浓度的外界溶液中，不能发生渗透作用( × )
(4)植物细胞的原生质层包括细胞膜、细胞质和细胞核( × )
(5)无机盐离子都是逆浓度梯度跨膜运输的( × )
易错警示 (1)水分子由低浓度溶液流向高浓度溶液是表观现象，实际上水分子是双向移动的，只是由低浓度溶液流向高浓度溶液的水分子数较多。
(2)渗透平衡不可看作没有水分子移动，也不可看作两侧溶液浓度绝对相等，只意味着半透膜两侧水分子移动达到动态平衡状态。
考向一 渗透作用的原理及应用分析
渗透作用实验装置的拓展应用
(1)验证渗透作用发生的条件
(2)比较不同溶液浓度的大小
比较项目
漏斗内
烧杯内
溶液浓度
M
N
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
(3)探究物质能否通过半透膜的方法(以碘和淀粉为例)
烧杯内盛淀粉溶液
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
1．(2019·四川成都石室中学高三入学考)下图为研究渗透作用的实验装置，漏斗内溶液(S1)和漏斗外溶液(S2)为两种不同浓度的蔗糖溶液，水分子可以透过半透膜，而蔗糖分子则不能。当渗透达到平衡时，液面差为m。下列有关叙述正确的是( )
A．渗透平衡时S1溶液的浓度等于S2溶液的浓度
B．若向漏斗中加入蔗糖分子，则平衡时m变小
C．当漏斗内外的高度差达到平衡时，没有水分子进出半透膜
D．若吸出漏斗中高出烧杯液面的溶液，再次平衡时m将变小
答案 D
解析 渗透平衡时S1液面比S2液面高，S1溶液的浓度大于S2溶液的浓度，A错误；向漏斗中加入蔗糖分子，漏斗中蔗糖溶液浓度增大，通过渗透作用进入漏斗中的水分子增加，m增大，B错误；漏斗内外的高度差达到平衡，说明进出半透膜的水分子达到动态平衡，C错误；吸出漏斗中高出烧杯液面的溶液，由于存在浓度差，水分子还会进入漏斗，水分将漏斗中的溶液稀释，渗透压下降，再次平衡时m将变小，D正确。
2．如图为一个渗透装置，假设溶质分子或离子不能通过半透膜，实验开始时，液面a和b平齐。下列判断不正确的是( )
A．如果甲、乙都是蔗糖溶液，甲的浓度低于乙，则液面a会下降，液面b会上升
B．如果甲、乙分别是葡萄糖溶液和蔗糖溶液，两者的质量分数相同，则液面a会上升，液面b会下降
C．当半透膜两侧的渗透作用达到平衡时，甲、乙溶液的浓度不一定相等
D．当半透膜两侧的渗透作用达到平衡时，甲、乙溶液的渗透压一定相等
答案 D
解析 如果甲、乙都是蔗糖溶液，甲的浓度低于乙，则水分子主要向乙一侧扩散，液面a会下降，液面b会上升，A项正确；如果甲、乙分别是葡萄糖溶液和蔗糖溶液，两者的质量分数相同，由于蔗糖是二糖，葡萄糖是单糖，因此甲的物质的量浓度大于乙，则液面a会上升，液面b会下降，B项正确；当半透膜两侧的渗透作用达到平衡时，由于两侧的液面高度差可能不同，因此甲、乙溶液的浓度不一定相等，甲、乙溶液的渗透压也不一定相等，C项正确、D项错误。
考向二 动植物细胞吸水与失水的分析
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)。请回答下列问题：
(1)若将人的成熟红细胞放入清水中，会出现如图所示哪种现象？分析原因。
提示 会出现如图甲所示现象。将人的成熟红细胞放入清水中，由于发生渗透作用，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)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，会出现如图所示哪种现象？达到平衡时，水分子进出细胞的状况是图中哪一种？
提示 将洋葱表皮细胞放在质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液中，细胞外界溶液浓度较大，细胞失水，如图丙所示；达到平衡状态时，水分子进出细胞的速率相等，如图乙所示。
(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，最终会不会涨破？为什么？
提示 细胞不会涨破，因为植物细胞的细胞壁有支持和保护作用，所以细胞不会涨破。
3．(2020·郑州质检)将a、b、c三组红细胞分别置于不同浓度的氯化钠溶液中进行实验，浸泡一段时间后其细胞形态如下图所示。下列叙述错误的是( )
A．图中所示细胞内液的渗透压，a组的比b组的高
B．浸泡过程中a组细胞失水量小于c组细胞失水量
C．若向a组烧杯中加入少量葡萄糖，则其细胞可能会皱缩后恢复原状
D．上述实验中引起细胞形态的改变而消耗ATP的数量比较：c>b>a
答案 D
解析 分析题图可知，a组细胞基本可以维持原状，b组细胞吸水膨胀，c组细胞失水皱缩。与a组相比，b组细胞吸水，细胞内液渗透压降低；a组细胞失水量小于c组细胞失水量；向a组烧杯中加入少量葡萄糖后，首先会使外界溶液渗透压大于细胞内液渗透压，从而使细胞失水皱缩，后来葡萄糖通过协助扩散的方式进入细胞内，造成细胞内液渗透压大于外界溶液，细胞吸水恢复原状；细胞形态的改变是细胞通过渗透作用失水或吸水造成的，不消耗ATP。
4．(2017·全国Ⅱ，4)将某种植物的成熟细胞放入一定浓度的物质A溶液中，发现其原生质体(即植物细胞中细胞壁以内的部分)的体积变化趋势如图所示。下列叙述正确的是( )
A．0～4 h内物质A没有通过细胞膜进入细胞内
B．0～1 h内细胞体积与原生质体体积的变化量相等
C．2～3 h内物质A溶液的渗透压小于细胞液的渗透压
D．0～1 h内液泡中液体的渗透压大于细胞质基质的渗透压
答案 C
解析 由图可知，原生质体先失水发生质壁分离，1.5 h后又开始发生质壁分离复原，说明物质A进入细胞，A错误；0～1 h内细胞失水，由于原生质层的收缩性大于细胞壁，因此原生质体体积的变化大于细胞体积的变化，B错误；2～3 h原生质体表现吸水，说明细胞液的浓度大于外界溶液的浓度，C正确；0～1 h内原生质体表现失水，而水分移动的方向总是由渗透压小的液体移动到渗透压大的液体，因此液泡中液体的渗透压小于细胞质基质的渗透压，D错误。
方法总结 两种方法判断细胞的吸水、失水
(1)通过比较细胞外溶液和细胞液的浓度大小来判断：当细胞外溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞失水；当细胞外溶液浓度小于细胞液浓度时，细胞吸水；当细胞外溶液浓度与细胞液的浓度相等时，细胞失水量和吸水量相等，水分进出细胞处于动态平衡。
(2)根据重量或长度变化(如萝卜条)来判断：若重量增加或长度变长，则吸水；反之则失水。
1．各种物质出入细胞方式的比较
物质出入细胞的方式
被动运输
主动运输
胞吞
胞吐
自由扩散
协助扩散
图例
运输方向
高浓度→低浓度
低浓度→高浓度
胞外→胞内
胞内→胞外
是否需要载体
否
是
是
否
是否消耗能量
否
否
是
是
举例
O2、CO2、H2O、甘油、乙醇、苯的跨膜运输
人的红细胞吸收葡萄糖
小肠上皮细胞吸收葡萄糖、氨基酸、无机盐等
吞噬细胞吞噬抗原
胰岛素、消化酶、抗体的分泌
特别提醒 物质出入细胞方式的4点提醒
(1)同一种物质进出不同细胞时，运输方式可能不同，如红细胞吸收葡萄糖的方式是协助扩散，小肠上皮细胞吸收葡萄糖的方式则是主动运输。
(2)Na＋、K＋等无机盐离子一般以主动运输的方式进出细胞，但也可通过协助扩散(神经元兴奋传递时)进出细胞。
(3)RNA和蛋白质等大分子物质通过核孔进出细胞核，而不是通过胞吞、胞吐作用。
(4)通过胞吐运输的不一定都是大分子物质，如某些神经递质的释放。
2．影响物质跨膜运输因素的分析
(1)浓度差对物质跨膜运输的影响
浓度差主要影响自由扩散和协助扩散。自由扩散中，浓度差越大，运输速率越大；协助扩散中，浓度差达到一定程度后运输速率不再继续增加，原因是受载体蛋白数量的限制。
(2)载体蛋白数量对跨膜运输的影响
载体蛋白主要影响协助扩散和主动运输。其他条件适宜的情况下，协助扩散中载体蛋白数量越多，运输速率越大；主动运输中载体蛋白数量达到一定程度后运输速率不再增加，可能原因是受能量供应限制。自由扩散不受载体蛋白数量的影响。
(3)氧气含量对跨膜运输的影响
通过影响细胞呼吸进而影响主动运输的速率。
①P点时：无氧呼吸为物质的运输提供能量。
②PQ段：随着氧气含量的增加，有氧呼吸产生的能量越多，主动运输的速率越大。
③Q点以后：当氧气含量达到一定程度后，受载体蛋白数量以及其他限制因素的影响，运输速率不再增加。
(4)温度
教材拾遗 (1)囊性纤维病：有的细胞中某种蛋白质结构异常，影响了Na＋和Cl－的跨膜运输，导致肺部细胞外侧Na＋的聚积，使肺易受细菌伤害。(P73与社会的联系)
(2)通道蛋白：是一类跨越细胞膜磷脂双分子层的蛋白质，分为两大类：水通道蛋白和离子通道蛋白。肾小球的滤过作用和肾小管的重吸收作用都与水通道有关；神经信息的传递与离子通道密切相关。(P74科学前沿)
(1)细胞质中的氢离子可以通过扩散作用进入液泡内( × )
(2)Na＋与有关载体蛋白结合排出神经细胞属于主动运输( √ )
(3)细胞外液中的K＋进入神经细胞属于自由扩散( × )
(4)液泡中积累了大量离子，故液泡膜不具有选择透过性( × )
(5)主动运输使膜内外物质浓度趋于一致，维持了细胞的正常代谢( × )
(6)人红细胞吸收胆固醇与吸收葡萄糖的相同点是需要载体蛋白的协助( × )
(7)新生儿从乳汁中获得抗体需要消耗能量( √ )
(8)激素都必须通过主动运输进入细胞内才能完成对细胞代谢的调节( × )
易错警示 物质出入细胞的4个易错点
(1)物质进出细胞核并非都通过核孔。核孔是RNA和蛋白质等大分子物质进出细胞核的通道；一般，小分子物质进出细胞核是通过跨膜运输实现的，这两种方式都具有选择性。
(2)Na＋、K＋等无机盐离子一般以主动运输方式进出细胞，但也可通过协助扩散(如离子通道)进出细胞，如神经细胞维持静息电位时的K＋外流和形成动作电位时的Na＋内流。
(3)植物吸收水分的方式是自由扩散，而吸收无机盐离子的方式是主动运输，因此可以说植物对水分和无机盐的吸收是两个相对独立的过程。
(4)物质跨膜运输(自由扩散、协助扩散、主动运输)体现了生物膜的选择透过性；大分子物质和颗粒性物质的胞吞、胞吐体现了生物膜的流动性。
考向一 物质跨膜运输方式的判断
1．分析物质进出细胞的有关图像
(1)图甲、乙所示物质进出细胞的方式一样吗？为什么？
提示 不一样。图甲中a点以后物质是逆浓度梯度运输，为主动运输；图乙中物质顺浓度梯度运输，需要载体蛋白，但不消耗能量，为协助扩散。
(2)图乙所示的运输方式也可以逆浓度梯度进行吗？
提示 不能，逆浓度梯度运输一定消耗能量。
(3)只要是消耗能量的运输方式就是主动运输吗？
提示 不是，消耗能量的运输方式除了主动运输，还有胞吞和胞吐以及穿过核孔的运输方式。
2．完善物质跨膜运输方式图解
5．(2019·黑龙江哈尔滨三中上学期一调)实验发现，某物质X进入细胞时，如果使用药物限制细胞膜上蛋白质的活性，则该物质的运输速率迅速下降，如果抑制呼吸作用，却对运输速率没有影响。由此推断下列有关该物质进入细胞方式的说法中正确的是( )
A．它是自由扩散
B．它是主动运输
C．它是逆浓度梯度运输的
D．葡萄糖进入红细胞通常采用该法
答案 D
解析 该物质运输过程中抑制呼吸作用对运输速率没有影响，限制细胞膜上蛋白质的活性，运输速率迅速下降，说明该物质的运输与细胞膜上蛋白质的活性强弱有关，即物质X的运输为需要载体协助而不需耗能的协助扩散，A、B错误；协助扩散是顺浓度梯度进行的，C错误；红细胞吸收葡萄糖的方式为协助扩散，D正确。
6．主动运输消耗的能量可来自ATP或离子电化学梯度等。如图为Na＋、葡萄糖进出小肠上皮细胞的示意图。下列关于图中物质跨膜运输过程的分析错误的是( )
A．葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞是不需耗能的主动运输
B．Na＋从小肠上皮细胞进入组织液是需要消耗ATP的主动运输
C．葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞与Na＋从肠腔进入小肠上皮细胞相伴随
D．Na＋从肠腔到小肠上皮细胞以及葡萄糖从小肠上皮细胞到组织液均为被动运输
答案 A
解析 由题图可知，葡萄糖从肠腔逆浓度梯度进入小肠上皮细胞，属于主动运输，需要消耗能量，A项错误；Na＋从小肠上皮细胞进入组织液是逆浓度梯度进行的，需要载体蛋白协助并需要消耗ATP，属于主动运输，B项正确；从题图可看出，葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞与Na＋从肠腔进入小肠上皮细胞共用一个载体，C项正确；Na＋从肠腔进入小肠上皮细胞的方式是协助扩散，葡萄糖从小肠上皮细胞进入组织液的方式也是协助扩散，均为被动运输，D项正确。
考向二 影响物质跨膜运输的因素分析
分析影响物质跨膜运输的因素
(1)图1、2表示物质浓度对跨膜运输速率的影响，其中图1表示的运输方式为自由扩散，图2表示的运输方式是协助扩散或主动运输，图2中P点之后运输速率不变的原因可能是载体蛋白的数量有限或能量供应不足。
(2)图3、4表示O2浓度对跨膜运输速率的影响，其中图3表示的运输方式为自由扩散或协助扩散，图4表示的运输方式为主动运输。图4中P点之后运输速率不变的限制因素是载体蛋白的数量。
(3)温度对被动运输和主动运输都有影响，其原因是温度影响磷脂分子和蛋白质分子的运动速率，影响膜的流动性；另外，温度也影响酶的活性，进而影响能量的供应。
7．(2019·湖南五市十校高三一模)人体细胞膜上存在一种蛋白质离子通道，在膜电位发生变化时，蛋白质通道的闸门开启或关闭，完成无机盐离子进出细胞的运输。如图所示为物质进出细胞的三种途径，下列说法正确的是( )
A．膜电位由静息电位变为动作电位时，Ca2＋通道蛋白开启
B．影响途径①的因素只有物质的浓度差
C．温度只影响物质进出细胞方式中途径③的速率
D．甲物质是ATP，可为途径②和③提供能量
答案 A
解析 分析题图可知，膜电位由内负外正的静息电位变为内正外负的动作电位时，Ca2＋通道蛋白开启，Ca2＋内流，A正确；途径①是葡萄糖从高浓度一侧向低浓度一侧运输且需要载体协助，运输方式为协助扩散，该运输方式不仅受物质的浓度差影响，还受载体蛋白的数量影响，B错误；温度可影响ATP的合成及细胞膜上蛋白质的运动，途径③为胞吐，需要消耗能量，途径①②都需要载体蛋白协助，因此途径①②③的运输速率都与温度有关，C错误；甲物质是细胞呼吸第一阶段和有氧呼吸第二、三阶段所产生的ATP，ATP为途径③胞吐提供能量，途径②依赖载体蛋白通道的开启，不消耗能量，D错误。
考向三 物质跨膜运输的有关探究实验分析
8．(2019·河北衡水中学二调)主动运输是一种重要的跨膜运输方式，体现了生命活动的“主动性”。为探究主动运输的特点，科研人员利用下图装置进行实验，其中HgCl2是一种可以影响ATP水解的新陈代谢抑制剂。请分析回答：
(1)本实验的名称是_________________________________________________________。
(2)写出实验进行过程中需要控制的两个无关变量______________________。
(3)实验得到如图所示的结果。
①根据实验结果，科研人员在实验前后需测定____________________。
②比较乙组和甲组结果，得出的结论是__________________________________。
③与甲组相比，丙组吸收磷酸盐较少的原因可能是______________________________。
答案 (1)探究HgCl2溶液和细胞成熟程度对细胞主动运输(吸收磷酸盐)的影响 (2)温度、pH、溶解氧、溶液的用量、胡萝卜片的数量等 (3)①溶液中磷酸盐的浓度 ②细胞主动运输(吸收磷酸盐)需要消耗能量 ③幼嫩组织供能少，幼嫩组织细胞膜上载体蛋白数量少
解析 (1)由题图可知，实验中的自变量为HgCl2溶液和细胞的成熟程度，最后测量了实验前后溶液中磷酸盐浓度差，所以本实验的名称是探究HgCl2溶液和细胞成熟程度对细胞主动运输(吸收磷酸盐)的影响。(2)实验中，应保证各组所处环境的温度、溶液的量、pH、溶氧量以及胡萝卜片的数量等一致，以免影响实验效果。(3)①由题图纵坐标可知，科研人员在实验前后需测定溶液中磷酸盐的浓度。②甲组中不含有HgCl2溶液，即ATP水解不受影响，细胞可进行主动运输(吸收磷酸盐)，而乙组中加入了HgCl2溶液，抑制了ATP的水解，则能量供应不足，影响了主动运输，说明细胞主动运输(吸收磷酸盐)需要消耗能量。③由于甲组和丙组的唯一变量为胡萝卜片的成熟程度，所以与甲组相比，丙组吸收磷酸盐较少的原因可能是幼嫩组织供能少，幼嫩组织细胞膜上载体蛋白数量少。
拓展延伸 探究物质跨膜运输方式的实验设计思路
(1)探究是主动运输还是被动运输
(2)探究是自由扩散还是协助扩散
1．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)细胞液具有一定的浓度，细胞能渗透吸水和失水。
(3)原生质层比细胞壁的伸缩性大。
2．实验步骤
3．现象与结论
归纳总结 (1)本实验存在两组对照实验
(2)质壁分离后在细胞壁和细胞膜之间的是浓度降低的外界溶液。这是因为细胞壁是全透性的，且有水分子通过原生质层渗出来。
1．不同外界溶液中植物细胞的变化分析
将成熟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，原生质体(即植物细胞中细胞壁以内的部分)的体积随时间变化如图，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；细胞在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。
2．质壁分离和复原实验的拓展应用
(1)判断成熟植物细胞的死活
(2)测定细胞液浓度范围
(3)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)
考向一 实验原理和基本步骤分析
9．(2017·海南，9)为研究植物细胞质壁分离现象，某同学将某植物的叶表皮放入一定浓度的甲物质溶液中，一段时间后观察到叶表皮细胞发生了质壁分离现象。下列说法错误的是( )
A．该植物的叶表皮细胞是具有液泡的活细胞
B．细胞内甲物质的浓度高于细胞外甲物质的浓度
C．细胞液中的H2O可以经自由扩散进入甲物质溶液中
D．甲物质和H2O能自由通过该叶表皮细胞的细胞壁
答案 B
解析 具有大的液泡的活细胞才能发生质壁分离现象，A项正确；由于一段时间后观察到叶表皮细胞发生了质壁分离现象，只能说明细胞外甲物质的浓度大于细胞液浓度，但不能确定细胞内甲物质的浓度与细胞外甲物质的浓度大小关系，B项错误；水分子跨膜运输的方式是自由扩散，C项正确；细胞壁是全透性的，甲物质和H2O能自由通过，D项正确。
10．下列关于植物细胞质壁分离与复原实验的叙述，错误的是( )
A．该实验已存在对照，不需要增设一组对照组
B．在该实验中，操作步骤为：制片、低倍镜观察、滴加蔗糖溶液、高倍镜观察
C．用黑藻叶做该实验时，叶绿体的存在不会干扰实验现象的观察
D．材料的不同位置其细胞质壁分离程度并不完全一致
答案 B
解析 植物细胞质壁分离与复原实验中，存在三次显微镜观察，已经形成了前后自身对照，不需要增设一组对照组，A正确；在该实验中，三次观察均为低倍镜观察，B错误；用黑藻叶做该实验时，叶绿体的存在使其细胞质呈现绿色，有利于实验现象的观察，C正确；材料的不同位置的细胞，因细胞液的浓度存在差异，所以质壁分离程度并不完全一致，D正确。
考向二 实验的拓展和应用
11．某研究小组用5种植物材料进行质壁分离实验。在相同的放大倍数下，记录视野中的细胞数目，然后滴加蔗糖溶液，记录从滴加蔗糖溶液到发生“初始质壁分离”的平均时间，绘制成下图。下列说法正确的是( )
A．据图分析可知，5种植物材料中山茶细胞最小
B．该实验在观察质壁分离现象时，没有设计对照实验
C．若在发生质壁分离后滴加清水，则5种材料复原时间都不同
D．5种材料中，红花檵木发生质壁分离的速度最快
答案 D
解析 在相同的放大倍数下，视野中山茶的细胞数目最少，说明其细胞最大，红花檵木观察到的细胞数目最多，细胞最小，A错误；蔗糖溶液滴加之前和之后形成前后自身对照，B错误；若在发生质壁分离后滴加清水，则5种材料复原时间不能确定，C错误；5种材料中，红花檵木从滴加蔗糖溶液到发生“初始质壁分离”的平均时间最短，发生质壁分离的速度最快，D正确。
12．(2019·大连模拟)将生理状态相同的同种植物材料均分成两组，分别置于A、B两种溶液中。图中曲线表示与实验初始含水量相比，两组细胞失水量的变化情况。下列相关叙述正确的是( )
A．该实验可选取绿色植物成熟的叶肉细胞来进行
B．若适当增大B溶液的浓度，则曲线中a点下移
C．6～10 min两条曲线的差异仅是由于A、B溶液的浓度不同
D．10 min时显微镜下观察两组细胞，均可观察到质壁分离观象
答案 A
解析 该图应是探究质壁分离与复原的实验，应用成熟植物的活细胞，可选用绿色植物成熟的叶肉细胞，故A正确；由图分析可知，B是发生了质壁分离的复原，如果适当增大B溶液的浓度，a点会上移，故B错误；6～10 min两条曲线的差异不仅是由于A、B溶液的浓度不同，而主要的是因为它们的溶质性质不同，B溶液中可以发生质壁分离自动复原，故C错误；10 min时显微镜下观察两组细胞，只有A可观察到质壁分离观象，B已经发生质壁分离的复原，故D错误。
1．渗透作用的发生必须依赖半透膜和膜两侧的浓度差。
2．动物细胞在任何情况下都不会发生质壁分离现象。
3．物质的跨膜运输并不都是顺相对含量梯度的，细胞对物质的输入和输出具有选择性。
4．被动运输包括自由扩散和协助扩散，它们都是顺浓度梯度运输的过程，不消耗能量，但是协助扩散需要载体蛋白。
5．主动运输是逆浓度梯度运输的过程，需要载体蛋白的协助和消耗能量。
6．胞吞和胞吐是借助于膜的融合完成的，与膜的流动性有关，它是大分子和颗粒性物质进出细胞的物质运输方式，某些小分子也可通过胞吞、胞吐进出细胞，靠ATP提供动力。
1．(2018·全国Ⅰ，3)下列有关植物根系吸收利用营养元素的叙述，错误的是( )
A．在酸性土壤中，小麦可吸收利用土壤中的N2和NO
B．农田适时松土有利于农作物根细胞对矿质元素的吸收
C．土壤微生物降解植物秸秆产生的无机离子可被根系吸收
D．给玉米施肥过多时，会因根系水分外流引起“烧苗”现象
答案 A
解析 小麦不能直接吸收土壤中的N2，N2必须被固定后才能被植物吸收利用，A项错误；农田松土可增强农作物根的有氧呼吸，为矿质元素的吸收供能，有利于对矿质元素的吸收，B项正确；土壤微生物降解植物秸秆产生的无机离子可溶解在土壤溶液中，从而被根系吸收利用，C项正确；施肥过多会使土壤溶液浓度大于根细胞液浓度，从而使根细胞因失水过多而枯黄甚至死亡，造成“烧苗”现象，D项正确。
2．(2018·全国Ⅱ，2)下列有关物质跨膜运输的叙述，正确的是( )
A．吞噬细胞摄入病原体的过程属于协助扩散
B．固醇类激素进入靶细胞的过程属于主动运输
C．神经细胞受到刺激时产生的Na＋内流属于被动运输
D．护肤品中的甘油进入皮肤细胞的过程属于主动运输
答案 C
解析 吞噬细胞摄入病原体的过程属于胞吞，A项错误；固醇类激素如性激素以自由扩散的方式进入靶细胞，B项错误；静息状态时，神经细胞膜外的Na＋浓度高于膜内，受到刺激时产生的Na＋内流是由通道蛋白协助的被动运输，C项正确；护肤品中的甘油属于小分子脂溶性物质，以自由扩散的方式进入皮肤细胞，D项错误。
3．(2018·海南，6)将水稻幼苗培养在含MgSO4的培养液中，一段时间后，发现营养液中Mg2＋和SO的含量下降，下列叙述不合理的是( )
A．Mg2＋通过自由扩散进入根细胞
B．MgSO4必须溶解在水中才能被根吸收
C．根吸收的Mg2＋可以参与叶绿素的形成
D．降低温度会影响水稻根系对Mg2＋的吸收
答案 A
解析 Mg2＋通过主动运输的方式进入根细胞，A错误。
4．(2017·海南，6)将生长状态一致的某种植物幼苗分成甲、乙两组，分别移入适宜的营养液中在光下培养，并给甲组的营养液适时通入空气，乙组不进行通气处理。一定时间后测得甲组的根对a离子的吸收速率远大于乙组的。关于这一实验现象，下列说法错误的是( )
A．给营养液通入空气有利于该植物的生长
B．根细胞对a离子的吸收过程属于自由扩散
C．根细胞对a离子的吸收过程有能量的消耗
D．根细胞的有氧呼吸有利于根对a离子的吸收
答案 B
解析 由题目给出的信息“甲组的根对a离子的吸收速率远大于乙组的”，说明根对a离子的吸收过程属于主动运输，主动运输需要能量和载体蛋白，B项错误，C项正确；给营养液通入的空气中含有氧气，根细胞获得氧气，有氧呼吸能正常进行，有利于根对a离子的吸收，有利于该植物的生长，A、D项正确。
5．(2016·全国Ⅰ，2)离子泵是一种具有ATP水解酶活性的载体蛋白，能利用水解ATP释放的能量跨膜运输离子。下列叙述正确的是( )
A．离子通过离子泵的跨膜运输属于协助扩散
B．离子通过离子泵的跨膜运输是顺着浓度梯度进行的
C．动物一氧化碳中毒会降低离子泵跨膜运输离子的速率
D．加入蛋白质变性剂会提高离子泵跨膜运输离子的速率
答案 C
解析 离子泵通过消耗ATP进行离子的跨膜运输，属于主动运输，A项错误；主动运输一般为逆浓度梯度的运输，B项错误；主动运输速率受ATP供能和具有活性的载体蛋白数量的限制，一氧化碳中毒会导致供氧不足，进而导致细胞呼吸速率下降，ATP供能减少，使离子泵跨膜运输离子的速率降低，C项正确；蛋白质变性剂会降低具有活性的载体蛋白的数量，使离子泵跨膜运输离子的速率降低，D项错误。
一、选择题
1．(2020·四川泸州第一次教学质量诊断)控制物质进出细胞是细胞膜的功能之一，下列有关叙述错误的是( )
A．性激素进入靶细胞属于自由扩散
B．小肠绒毛上皮细胞顺浓度梯度吸收乙醇
C．氧气浓度适当增高会促进羊成熟红细胞对葡萄糖的吸收
D．神经细胞内K＋浓度明显高于膜外，静息时K＋外流属于被动运输
答案 C
解析 性激素进入靶细胞属于自由扩散，A正确；乙醇进入细胞的方式是自由扩散，因此小肠绒毛上皮细胞顺浓度梯度吸收乙醇，B正确；红细胞吸收葡萄糖的方式是协助扩散，不需要消耗能量，因此不受氧气浓度的影响，C错误；神经细胞内K＋浓度明显高于膜外，则静息时K＋外流是顺浓度梯度进行，属于被动运输，D正确。
2．下列与物质运输相关的叙述，正确的是( )
A．黑藻细胞在质壁分离的过程中细胞液的渗透压逐渐减小
B．温度影响物质跨膜运输速率只是因为影响了膜的流动性
C．小肠上皮细胞吸收甘油的速率与其膜上的载体蛋白数量无关
D．胰岛素分泌到内环境的过程需要细胞膜上载体蛋白的协助
答案 C
解析 正在发生质壁分离的黑藻，因细胞不断失水，细胞液浓度逐渐升高，细胞液的渗透压逐渐增大，A项错误；温度影响物质跨膜运输速率，原因可能是影响了膜的流动性，或者影响了酶的活性，进而影响了细胞的能量供应，B项错误；甘油通过自由扩散进入细胞，不需要细胞膜上的载体蛋白协助，C项正确；胰岛素通过胞吐进入内环境，不需要载体蛋白的协助，D项错误。
3．比较生物膜和人工膜(双层磷脂)对多种物质的通透性，结果如图，据此不能得出的推论是( )
A．生物膜上存在着协助H2O通过的物质
B．生物膜对K＋、Na＋、Cl－的通透具有选择性
C．离子以协助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
答案 C
解析 由题图可知，生物膜和人工膜对甘油、CO2、O2的通透性相同，而生物膜对H2O的通透性大于人工膜，说明生物膜上存在着协助H2O通过的物质，A项正确；生物膜对K＋、Na＋、Cl－的通透性不同，说明生物膜对这些离子的通透具有选择性，B项正确；从题图中可以看出，人工膜对K＋、Na＋、Cl－的通透性相同，说明人工膜对离子的吸收无选择性，即人工膜上无协助离子通过的物质，故离子不是以协助扩散方式通过人工膜，C项错误；甘油、CO2、O2、H2O等不同物质的分子大小不同，其通过人工膜的扩散速率也不同，说明分子的大小影响其通过人工膜的扩散速率，D项正确。
4．H＋的跨膜运输有的与质子泵(H＋的载体蛋白)有关。质子泵分为三种，一种为生成ATP的F—型质子泵，两种为消耗ATP的P—型质子泵和V—型质子泵。下列说法正确的是( )
A．F—型质子泵为H＋逆浓度梯度运输
B．P—型质子泵为H＋顺浓度梯度运输
C．类囊体薄膜上的质子泵为V—型
D．线粒体内膜上的质子泵为F—型
答案 D
解析 F—型质子泵不消耗ATP，说明F—型质子泵不能逆浓度梯度运输H＋，A项错误；P—型质子泵消耗ATP，可推知P—型质子泵为H＋逆浓度梯度运输，B项错误；类囊体薄膜上进行的光反应过程能生成ATP，说明类囊体薄膜上的质子泵为F—型，C项错误；线粒体内膜上进行的有氧呼吸的第三阶段能生成ATP，可推知线粒体内膜上的质子泵为F—型，D项正确。
5．下列关于生物膜以及物质跨膜运输的叙述，正确的是( )
A．物质能否通过核孔取决于其直径与核孔孔径的相对大小
B．质壁分离与复原是水分子顺溶液浓度梯度跨膜运输的过程
C．叶绿体的类囊体薄膜上附着多种色素，参与能量转化的过程
D．细胞膜、核膜、线粒体、叶绿体、内质网、高尔基体等统称为生物膜
答案 C
解析 核孔具有选择性，与物质的分子大小无关，如小分子一般不通过核孔运输，大分子也不一定能通过核孔，如核内DNA不能通过核孔进入细胞质，A错误；质壁分离与复原是水分子顺相对含量的梯度跨膜运输，即从低浓度溶液到高浓度溶液运输，B错误；叶绿体的类囊体薄膜上附着多种光合色素，能将光能转化为ATP和NADPH中活跃的化学能，C正确；细胞膜、核膜、细胞器膜(线粒体、叶绿体、内质网、高尔基体等结构的膜)等统称为生物膜，D错误。
6．(2019·陕西省高三质检)将适量等长度等体积的相同土豆条均分为三组，分别置于等体积的甲、乙、丙溶液中一段时间(甲溶液与丙溶液的溶质是同种物质)，直至b时后，均同时放回相应溶液的低浓度溶液中一段时间。实验期间持续观察土豆条体积变化，并计算相对体积，结果如图，以下说法正确的是( )
A．三种溶液中，丙浓度>乙浓度>甲浓度
B．甲、乙、丙溶液的溶质均能进入土豆细胞
C．甲溶液中土豆细胞液渗透压小于外界溶液渗透压
D．放回低浓度溶液后，乙溶液中土豆条的细胞质基质渗透压大于外界溶液渗透压
答案 D
解析 据题图分析，甲与丙是同一种溶质的溶液，丙溶液中细胞失水最快，且放到低浓度溶液中不能复原，说明丙溶液的浓度高于甲溶液，细胞过度失水导致死亡不能吸水复原；甲、乙溶液中，土豆条开始失水的速率相等，说明两者的渗透压基本相等，但是甲溶液中细胞自动吸水复原，说明甲溶液的溶质可以被细胞吸收；乙溶液中，土豆条放入低浓度溶液中才开始吸水，说明其溶质不能进入细胞。根据以上分析可知，甲溶液的浓度小于丙溶液，而乙溶液的渗透压与甲溶液基本相等，但是两者的浓度无法比较，A错误。甲、丙的溶质可以进入土豆细胞，而乙不可以，B错误。甲溶液中土豆细胞液渗透压开始小于外界溶液渗透压，后来大于外界溶液渗透压，C错误。由于放回低浓度溶液后，乙溶液中的土豆发生质壁分离复原，因此乙溶液中土豆条的细胞质基质渗透压大于外界溶液渗透压，D正确。
7．(2019·安庆高三质检)利用荧光素双醋酸酯(FDA)染色法测定动物细胞的活力，其基本原理是FDA本身无荧光，可自由通过细胞膜，经细胞内酯酶分解产生荧光素，积累在细胞内并能发出绿色荧光，下列相关叙述正确的是( )
A．实验中配制的FDA溶液是一种低渗溶液
B．FDA通过胞吞作用进入细胞，需要消耗能量
C．荧光素分子能以自由扩散的方式通过细胞膜
D．一定范围内，荧光强度与细胞活力呈正相关
答案 D
解析 根据题意可知，FDA可自由通过细胞膜，说明FDA进入细胞的方式是自由扩散，所以实验中配制的FDA溶液是一种高渗溶液，A、B错误；“经细胞内酯酶分解产生荧光素，积累在细胞内并能产生绿色荧光”，说明荧光素在细胞内，不能扩散出细胞，C错误；FDA经细胞内酯酶分解产生荧光素，绿色荧光的强度越强，则说明酶活性越高，所以绿色荧光的强度与原生质体的活力呈正相关，D正确。
8．下列关于“观察洋葱鳞片叶外表皮细胞的质壁分离及质壁分离复原”实验的叙述，错误的是( )
A．正在发生质壁分离的细胞中能观察到紫色的中央液泡逐渐缩小，颜色逐渐加深
B．在一定蔗糖浓度范围内，不断增加外界蔗糖溶液浓度，引起质壁分离所需时间不断缩短，质壁分离程度不断加大
C．细胞处于质壁分离状态时，细胞液浓度可能大于外界溶液浓度
D．若将洋葱表皮细胞放在一定浓度的淀粉溶液中，可发生质壁分离和质壁分离自动复原现象
答案 D
解析 正在发生质壁分离的细胞，因不断失水导致细胞中紫色的中央液泡逐渐缩小，颜色逐渐加深，A正确；在一定蔗糖浓度范围内，不断增加外界蔗糖溶液浓度，随着外界蔗糖溶液浓度与细胞液的浓度差增大，引起质壁分离所需时间不断缩短，质壁分离程度不断加大，B正确；细胞处于质壁分离状态时，可能正处于质壁分离的过程中，也可能已经达到渗透平衡或正处于质壁分离复原的过程中，若正处于质壁分离复原的过程中，则细胞液浓度大于外界溶液浓度，细胞渗透吸水，C正确；若将洋葱表皮细胞放在一定浓度的淀粉溶液中，若淀粉溶液浓度大于细胞液浓度，则可发生质壁分离现象，但因淀粉不能被细胞吸收，所以不会发生质壁分离自动复原现象，D错误。
9．(2020·甘肃张掖质检)下列有关生物体内的物质运输的叙述，正确的是( )
A．细胞内囊泡的运输过程中存在囊泡膜与靶膜的识别，这可能与囊泡膜上的糖蛋白有关
B．氨基酸的跨膜运输和被转运到核糖体上都离不开载体蛋白
C．高等动物体内的激素通过体液定向运输到靶细胞
D．人体内的细胞都是通过协助扩散的方式吸收葡萄糖的
答案 A
解析 囊泡运输过程中起识别作用的可能是膜上的糖蛋白，A正确；氨基酸跨膜运输的载体是蛋白质，转运氨基酸到核糖体上的载体是tRNA，B错误；激素随血液流经全身，并非定向运输到靶细胞，C错误；红细胞通过协助扩散吸收葡萄糖，小肠上皮细胞通过主动运输吸收葡萄糖，D错误。
10．(2019·吉林“五地六校”联考)下列关于甲、乙、丙三图的叙述，正确的是( )
A．成熟的植物细胞能发生质壁分离的原因之一是其细胞膜相当于图甲中的③
B．图乙中，三种物质进入细胞的方式中只有钠离子的运输不是主动运输
C．图乙中，转运葡萄糖和钠离子的载体相同，可见载体不具有特异性
D．图丙中，限制b点和c点的物质运输速率的因素分别是载体数量和能量
答案 B
解析 图甲中，③指的是半透膜，而成熟的植物细胞内相当于半透膜的是原生质层，A错误；图乙中，氨基酸和葡萄糖都是逆浓度梯度进入细胞的，故两者都是以主动运输的方式进入细胞，而钠离子是顺浓度梯度进入细胞的，且需要载体，其运输方式应为协助扩散，B正确；虽然运输葡萄糖的载体也能运输钠离子，但并不能运输氨基酸，故载体依然具有特异性，C错误；图丙中，限制b点的物质运输速率的因素应为能量，而限制c点的才可能是载体数量，D错误。
二、非选择题
11．科学家研究发现，细胞膜的跨膜蛋白中，有一种与水的跨膜运输有关的水通道蛋白。回答下列问题：
(1)细胞膜上跨膜蛋白的合成类似于分泌蛋白，核糖体上合成的肽链，需要在_______中加工和修饰后，再运输到细胞膜上。
(2)从细胞膜的结构分析，由于__________________________________，水分子自由扩散通过细胞膜时会受到一定的阻碍。现在研究确认，细胞膜上的水通道蛋白能帮助水分子从低渗溶液向高渗溶液方向跨膜运输，这种水分子跨膜运输的方式是______________________。
(3)哺乳动物成熟的红细胞在低渗溶液中能迅速吸水涨破，有人推测这可能与水通道蛋白有关。请设计实验，验证这个推测是正确的。(要求：写出实验思路、预期实验结果)
答案 (1)内质网和高尔基体
(2)磷脂双分子层内部具有疏水性 协助扩散
(3)实验思路：将哺乳动物成熟的红细胞分成等量的两份，编号为甲组、乙组，将甲组红细胞膜中的蛋白质破坏，乙组红细胞不作处理，然后将两组细胞同时置于蒸馏水中，测定两组细胞吸水涨破所需的时间。预期实验结果：乙组吸水涨破所需时间短，说明推测正确。
解析 (1)根据蛋白质的合成与分泌过程可知，核糖体合成的肽链需要先后经过内质网和高尔基体的加工和修饰才能成为成熟的蛋白质分泌到细胞外或运输到细胞膜上。
(2)细胞膜的基本支架是磷脂双分子层，其内部具有疏水性，所以水分子自由扩散通过细胞膜时会受到一定的阻碍。根据题意，水分子通过水通道蛋白的运输是从低渗溶液向高渗溶液方向运输的，因此该运输方式为协助扩散。
(3)根据题意，要验证哺乳动物成熟的红细胞在低渗溶液中能迅速吸水涨破与水通道蛋白有关，则根据实验的单一变量原则和对照原则，设计实验思路为：将哺乳动物成熟的红细胞分成等量的两份，编号为甲组、乙组，将甲组红细胞膜中的蛋白质破坏，乙组红细胞不作处理，然后将两组细胞同时置于蒸馏水中，测定两组细胞吸水涨破所需的时间。预期实验结果：乙组吸水涨破所需时间短，说明推测正确。
12．慕尼黑工业大学的教授构建了一个能自己移动和改变形态的“类细胞”模型，由膜外壳和填入物构成。请回答下列问题：
(1)该模型类似于______________产生的囊泡，其边界(膜外壳)由______________构成。
(2)该模型中填入了细胞骨架和驱动蛋白，作为运动的结构基础；另外还需要填入_______作为直接能源。
(3)将该结构置于一定浓度的K＋溶液中一段时间，检测发现K＋不能进入其中。你认为应怎样对该模型进行改造？并写出理由。
____________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________。
答案 (1)内质网、高尔基体 磷脂分子 (2)ATP (3)在其膜外壳中加入K＋的载体蛋白，因为K＋进入细胞的跨膜运输方式是主动运输，需要相应载体蛋白的协助
解析 (1)细胞中能产生囊泡的细胞器有内质网和高尔基体；该模型的边界(膜外壳)是由磷脂分子构成的。
(2)生物体生命活动所需能量的直接来源是ATP。
(3)若将该结构置于一定浓度的K＋溶液中一段时间，检测发现K＋不能进入其中，说明膜上缺乏相应的载体蛋白，因此应该在其膜外壳中加入K＋的载体蛋白。
13．现有A、B、C三瓶外观一样但没有标签的溶液，已知三种溶液是质量浓度为0.1 g/mL的蔗糖溶液、0.3 g/mL的蔗糖溶液和0.1 g/mL的葡萄糖溶液。某同学利用如图所示的装置设计了两组实验。(注：图中半透膜允许溶剂和葡萄糖分子通过，不允许蔗糖分子通过)
实验Ⅰ：同时将等量的A液和B液分别放入U形管的左、右两侧，一段时间后，左侧的液面升高；
实验Ⅱ：将等量的B液和C液分别放入U形管的左、右两侧，一段时间后，液面发生了下列变化：右侧先升高后降低。
(1)本实验应用的原理是______________，判断的依据是__________________________。
(2)根据实验现象得出结论：A液是________________，B液是____________。
(3)用紫色洋葱鳞片叶外表皮探究植物细胞吸水和失水方式的实验中，常选用______________溶液，观察指标主要有____________________、______________________及细胞大小。
(4)为了清晰地观察细胞质壁分离和复原现象，若用不含色素的洋葱鳞片叶内表皮作实验材料，可采用的方法是________________________________________________________。
(5)为探究洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液浓度，需要设计相关实验，请写出实验思路：____________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________。
答案 (1)渗透作用 图中装置具有半透膜，且膜两侧溶液具有浓度差 (2)0.3 g/mL的蔗糖溶液 0.1 g/mL的蔗糖溶液 (3)0.3 g/mL的蔗糖 中央液泡的大小及颜色深浅 原生质层的位置 (4)在蔗糖溶液中加入红墨水 (5)配制一系列浓度梯度的蔗糖溶液，并利用系列溶液分别重复上述实验，观察细胞质壁分离的状态，细胞液浓度介于未发生质壁分离和刚发生质壁分离的蔗糖溶液浓度之间
解析 (1)图中实验装置具有半透膜，膜两侧溶液具有浓度差，能够发生渗透作用，即应用了渗透作用原理。(2)图中左侧液面升高，说明左侧液体的渗透压大于右侧液体的。由于半透膜允许溶剂和葡萄糖分子通过，不允许蔗糖分子通过，所以左侧液体不可能是0.1 g/mL的葡萄糖溶液(若左侧液体是0.1 g/mL的葡萄糖溶液，则左侧液面应该是先升高后降低)，A液只可能是0.3 g/mL的蔗糖溶液，B液只可能是0.1 g/mL的蔗糖溶液。(3)0.3 g/mL的蔗糖溶液是观察植物细胞质壁分离现象的最佳溶液浓度，通过观察中央液泡的大小及颜色深浅和原生质层的位置可以判断是否发生质壁分离。(4)若用不含色素的洋葱鳞片叶内表皮作实验材料，为了看清楚原生质层的位置，可以在外界溶液中加入有色物质。(5)探究洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液浓度时，应当将外界溶液(蔗糖溶液)的浓度作为自变量，质壁分离的状态作为因变量。
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