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2020版新一线高考生物（人教版）一轮复习教学案：第2单元第3讲细胞的物质输入与输出
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第3讲 细胞的物质输入与输出
[考纲展示] 1.物质出入细胞的方式(Ⅱ) 2.实验：通过模拟实验探究膜的透性 3.实验：观察植物细胞的质壁分离和复原
考点一| 细胞的吸水和失水
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)明确渗透系统的组成及条件
①具有半透膜。半透膜可以是生物性的选择透过性膜，如细胞膜，也可以是物理性的过滤膜，如玻璃纸。
②半透膜两侧的溶液具有浓度差。浓度差的实质是单位体积溶液中溶质分子数的差，即物质的量浓度之差，而不是质量分数浓度差。
(3)常见渗透装置图分析
①水分的流动判断：当溶液浓度S1>S2时，水分就通过半透膜由S2流向S1；当溶液浓度S1
2．动物细胞的吸水和失水
(2)原理和现象
①外界溶液浓度<细胞质浓度⇒细胞吸水膨胀。
②外界溶液浓度>细胞质浓度⇒细胞失水皱缩。
③外界溶液浓度＝细胞质浓度⇒水分进出平衡。
3．植物细胞的吸水和失水
(1)成熟植物细胞的结构
(2)原理和现象
①外界溶液浓度＞细胞液浓度时，细胞失水，发生质壁分离现象。
②外界溶液浓度＜细胞液浓度时，细胞吸水，发生质壁分离复原现象。
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)渗透作用中膜两侧溶液的浓度指的是质量百分比浓度。(×)
提示：该浓度是指物质的量浓度。
(2)植物细胞的原生质层包括细胞膜、细胞质和细胞核。(×)
提示：原生质层包括细胞膜、液泡膜及两膜之间的细胞质。
(3)将动物细胞放入一定浓度的外界溶液中，不能发生渗透作用。(×)
提示：动物细胞的细胞膜相当于半透膜，将动物细胞放入一定浓度的外界溶液中，能发生渗透作用。
(4)质壁分离过程中水分子扩散只能单向进行。(×)
提示：质壁分离过程中水分子扩散是双向进行的。
(5)成熟的植物细胞发生质壁分离过程中，细胞的吸水能力逐渐减小。
(×)
提示：发生质壁分离过程中，细胞的吸水能力逐渐变大。
2．思考回答(规范表述)
酶的特性可通过实验进行验证。现有质量分数为10%淀粉溶液、质量分数为10%蔗糖溶液、质量分数为10%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型管各一个。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型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。)
考法1 考查渗透作用的原理及条件
1．(2019·泰安模拟)如图A为两个渗透装置，溶液a、b为不同浓度的同种溶液，且a溶液浓度
A．图A中装置2的液面一段时间后会高于装置1的液面
B．图B中的⑤、④、⑥相当于图A中的②
C．若图B所示为某农作物的根毛细胞，此时应及时灌溉
D．图B中的⑦与图A中的②通透性不同
B [图A中的②为半透膜，相当于B图中的⑥⑧⑦，B项错误。]
2．(2019·湖南省常德市检测)如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。漏斗内外起始时液面相平，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，溶液S1的浓度等于溶液S2的浓度
B．若向漏斗中加入蔗糖分子，则平衡时m变小
C．达到渗透平衡时，仍有水分子通过半透膜进出
D．若吸出漏斗中高出烧杯液面的溶液，再次平衡时m将增大
C [漏斗内外起始时液面相平，液面差m的形成与漏斗内外的渗透压不同有关，即渗透平衡时，溶液S1的浓度大于溶液S2的浓度，A错误；向漏斗中加入蔗糖分子半透膜两侧浓度差变大，则平衡时m变大，B错误；吸出漏斗中高出烧杯液面的溶液，会导致漏斗内的蔗糖溶液的渗透压减小，再次平衡时m将减小，D错误。]
考法2 考查动植物细胞的吸水和失水
3．(2019·成都模拟)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
D [由图可知：红细胞浸入a溶液中保持正常形态，说明a溶液浓度等于细胞内液的溶质浓度；红细胞浸入b溶液中吸水膨胀，说明b溶液浓度小于细胞内液的溶质浓度；红细胞浸入c溶液中失水皱缩，说明c溶液浓度大于细胞内液的溶质浓度。因此，a、b、c溶液浓度大小：b
实验组别
a
b
c
d
e
f
蔗糖溶液浓度(g/mL)
0.25
0.30
0.35
0.40
0.45
0.50
实验前细胞长度/
实验后细胞长度
0.70
0.80
0.90
1.05
1.10
1.15
A．实验过程中水分子通过自由扩散的方式进出细胞
B．随着蔗糖溶液浓度的升高，表皮细胞长度逐渐变小
C．实验后，c组液泡中的溶质浓度高于b组
D．实验后，f组表皮细胞细胞液的渗透压低于d组
D [水分子进出细胞的方式是自由扩散，A正确；根据表格分析可知，随着蔗糖溶液浓度的增加，实验前细胞长度/实验后细胞长度一直增加，由于实验前的细胞长度是一定的，所以说明实验后表皮细胞长度逐渐变小，B正确；根据以上分析可知，实验后c组的细胞长度小于b组的细胞长度，说明c组细胞中液泡的溶质浓度高于b组，C正确；根据以上分析可知，实验后f组的细胞长度最小，所以其渗透压最高，D错误。]
(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；当细胞外溶液与细胞液的浓度相等时，细胞失水量和吸水量相等，处于动态平衡。
(2)根据重量或长度变化(如萝卜条)来判定：若重量增加或长度变长，则吸水；反之则失水。
考点二| 观察植物细胞的质壁分离和复原(实验)
1．实验原理
(1)成熟植物细胞的原生质层相当于一层半透膜。
(2)细胞液具有一定的浓度，能渗透吸水和失水。
(3)原生质层的伸缩性比细胞壁的伸缩性大。
2．实验步骤
操作一：观察新制取的洋葱表皮
操作二：将洋葱表皮置于较大浓度的溶液中观察
②低倍显微镜观察
操作三：将操作二中的洋葱表皮置于清水中观察
②低倍显微镜观察
3．实验结论
1．关于质壁分离和复原实验的四个注意点
(1)将发生质壁分离的植物细胞置于低浓度的溶液或蒸馏水中，植物细胞会发生质壁分离的复原，但如果所用溶液为葡萄糖、KNO3、尿素、乙二醇等能被细胞吸收的物质，发生质壁分离后因细胞主动或被动吸收溶质而使细胞液浓度增大，植物细胞会吸水引起质壁分离后的自动复原。
(2)质壁分离过程中，外界溶液浓度大于细胞液浓度，质壁分离程度越大，植物细胞吸水能力越强；质壁分离复原过程中，外界溶液浓度小于细胞液浓度。
(3)质壁分离与复原过程中水分子的移动是双向的，但结果是单向的。
(4)本实验用显微镜观察了三次，第一次与第二次形成对照，第三次与第二次形成对照，该对照方法为自身对照。
2．质壁分离实验的拓展应用
(1)判断成熟植物细胞是否有生物活性
待测成熟植物细胞＋一定浓度的蔗糖溶液
⇓
镜检
(2)测定细胞液浓度范围
待测细胞＋一系列浓度梯度的蔗糖溶液细胞液浓度
介于未发生质壁分离和刚发生质壁分离的蔗糖溶液浓度之间。
(3)比较不同植物细胞的细胞液浓度
不同植物细胞＋同一浓度的蔗糖溶液发生质壁分离所需时间越短，细胞液浓度越小，反之细胞液浓度越大。
(4)比较未知浓度溶液的浓度大小
同一植物的成熟细胞＋未知浓度的溶液记录刚刚发生质壁分离所需时间→比较所用时间长短→判断溶液浓度的大小(时间越短，未知溶液的浓度越大)。
(5)鉴别不同种类的溶液(如KNO3和蔗糖溶液)
成熟植物细胞＋不同种类溶液
⇓
镜检
1．(2014·全国卷Ⅰ)下列关于植物细胞质壁分离实验的叙述，错误的是( )
A．与白色花瓣相比，采用红色花瓣有利于实验现象的观察
B．用黑藻叶片进行实验时，叶绿体的存在会干扰实验现象的观察
C．用紫色洋葱鳞片叶外表皮不同部位观察到的质壁分离程度可能不同
D．紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的液泡中有色素，有利于实验现象的观察
B [红色花瓣细胞的液泡呈红色，比白色花瓣更便于观察质壁分离现象，A项正确；黑藻叶片的叶肉细胞中液泡呈无色，叶绿体的存在使原生质层呈绿色，有利于实验现象的观察，B项错误；紫色洋葱鳞片叶外表皮不同部位细胞的细胞液浓度不一定都相同，用相同浓度的外界溶液进行质壁分离实验时观察到的质壁分离程度可能不同，C项正确；紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的液泡含有色素，呈紫色，有利于实验现象的观察，D项正确。]
2．(2019·长春市高三质检)将同一红色月季花瓣制成两组相同的临时装片，分别浸润在甲乙两种溶液中，测得液泡直径的变化情况如图所示。下列相关叙述正确的是( )
A．乙溶液的浓度大于甲溶液的浓度
B．2～6 min乙溶液中细胞的吸水能力逐渐增大
C．甲溶液中的溶质分子在2 min后开始进入细胞
D．甲溶液中细胞体积与液泡体积的变化量相等
B [从图中曲线可知，最初2 min内，甲细胞失水速度快于乙细胞，所以甲溶液的浓度大于乙溶液的浓度；处于甲溶液中液泡体积在2 min前减小的幅度变缓，说明甲的溶质分子在2 min前开始进入细胞；植物细胞的细胞壁伸缩性小，细胞体积基本没变，而液泡体积变小。]
3．(2014·江苏高考)在“观察植物细胞的质壁分离和复原”实验中，对紫色洋葱鳞片叶外表皮临时装片进行了三次观察(如图所示)。下列有关叙述正确的是
( )
A．第一次观察时容易看到紫色大液泡和较大的无色细胞质基质区域
B．第二次观察时可以发现细胞质壁分离首先发生在细胞的角隅处
C．吸水纸的主要作用是吸除滴管滴加的多余液体，以免污染镜头
D．为了节约实验时间，通常可以省略第一次显微观察步骤
B [A项，第一次观察时由于未滴加蔗糖溶液，细胞还没有发生质壁分离，较易观察到的是紫色的大液泡，由于此时液泡占整个细胞体积的比例较大，因此观察到的无色的细胞质基质区域应较小。B项，第二次观察时已经通过引流法使紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞浸润在蔗糖溶液中，可以发现首先从细胞的角隅处开始发生质壁分离。C项，吸水纸的主要作用是吸引蔗糖溶液或清水，使溶液浸润整个标本。D项，第一次显微观察是为了获得实验前的现象，以便于和实验中的现象变化进行前后对照，因此不能省略。]
4．(2019·山西康杰中学模拟)引起50%左右细胞发生初始质壁分离的浓度，称为细胞液的等渗浓度。某生物兴趣小组将剪成均等小块的洋葱表皮分别等量放入下面各组溶液中，并记录实验结果如下表。下列相关叙述错误的是( )
培养皿
1
2
3
4
5
6
7
8
蔗糖溶液(mol/L)
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
发生初始质壁分离
的细胞所占的比例
0
0
15%
40%
80%
99%
100%
100%
A．蔗糖溶液浓度小于0.3 mol/L时，洋葱表皮细胞不发生渗透作用
B．该实验结果说明洋葱表皮细胞存在不同浓度的细胞液
C．该洋葱表皮细胞细胞液的等渗浓度范围为0.5 mol/L～0.6 mol/L
D．为了更精确地测定洋葱表皮细胞细胞液的等渗浓度，可以设置更小蔗糖溶液的浓度梯度进行实验
A [蔗糖溶液浓度小于0.3 mol/L时，洋葱表皮细胞没有发生质壁分离，但不是没有发生渗透作用，在低浓度的溶液中细胞会吸水，A项错误；在不同浓度的蔗糖溶液中细胞质壁分离的比例不同，说明洋葱表皮细胞存在不同浓度的细胞液，B项正确；引起50%左右细胞发生初始质壁分离的浓度，称为细胞液的等渗浓度，根据表格结果可知，该洋葱表皮细胞细胞液的等渗浓度范围为0.5 mol/L～0.6 mol/L，C项正确； 为了更精确地测定洋葱表皮细胞细胞液的等渗浓度，可以设置更小蔗糖溶液的浓度梯度进行实验，D项正确。]
5．成熟的植物细胞在较高浓度的外界溶液中，会发生质壁分离现象，图a是发生质壁分离的植物细胞，图b是显微镜下观察到的某一时刻的图像。请据图回答下列问题：
图a 图b
(1)图a中细胞的质壁分离指的是细胞壁和________的分离，后者的结构包括[ ]和[ ]以及二者之间的细胞质。([ ]内填图中序号)
(2)植物细胞发生质壁分离所需的外界条件是____________________
_________________________________________________________，
植物细胞自身应具备的结构特点是____________________________
_________________________________________________________。
(3)图b是某同学观察植物细胞质壁分离和复原实验时拍下的显微照片，此时细胞液浓度与外界溶液浓度的关系是___________________。
(4)取形状、大小相同的红心萝卜A和红心萝卜B幼根各5段，分别放在不同浓度的蔗糖溶液(甲～戊)中，一段时间后，取出红心萝卜的幼根称重，结果如图c所示，据图分析：
图c
①红心萝卜A比红心萝卜B的细胞液浓度________。
②在甲蔗糖溶液中加入适量的清水，一段时间后红心萝卜A的细胞液浓度会________。
答案：(1)原生质层 2 4 (2)外界溶液浓度高于细胞液浓度 原生质层具有选择透过性、原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性 (3)细胞液的浓度大于、等于或小于外界溶液的浓度 (4)①高 ②降低
考点三| 物质出入细胞的方式
1．物质跨膜运输的其他实例
番茄和水稻吸收无机盐离子的比较：
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：
(1)实验结果
①不同植物对同一种无机盐离子的吸收有差异。
②同一种植物对不同种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。
(3)微生物吸收无机盐离子的特点
①不同微生物对无机盐离子的吸收有选择性。
②不同微生物对各种无机盐离子的需要量不同。
2．物质跨膜运输的方式
3．物质跨膜运输方式的图解
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)甘油是极性分子，所以不能以自由扩散的方式通过细胞膜。(×)
提示：甘油是脂溶性小分子，其通过细胞膜的方式为自由扩散。
(2)通过载体蛋白的物质转运属于主动运输。(×)
提示：协助扩散也通过载体蛋白转运物质。
(3)在神经细胞上动作电位产生与膜电位恢复过程中，Na＋流入和排出都是主动运输。(×)
提示：Na＋流入为被动运输。
(4)细胞外液中的K＋进入神经细胞属于自由扩散。(×)
提示：K＋进入神经细胞属于主动运输。
(5)主动运输使膜内外物质浓度趋于一致，维持了细胞的正常代谢。
(×)
提示：主动运输是把物质从低浓度一侧运输到高浓度一侧。
2．思考回答(规范表述)
(1)同一种物质进入不同细胞的方式相同吗？举例说明。同一种物质出入同一细胞的方式相同吗？举例说明。
提示：不一定相同，人的红细胞吸收葡萄糖的方式是协助扩散，肾小管重吸收葡萄糖的方式是主动运输。不一定相同，神经元吸收钾离子的方式是主动运输，而静息时钾离子外流的方式是协助扩散。
(2)若对离体心肌细胞施用某种毒素，结果心肌细胞对Ca2＋吸收量明显减少，而对K＋的吸收不受影响，其原因最可能是什么？
提示：运输Ca2＋的载体被破坏。
1．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，原因是受载体数量的限制。
(2)氧气含量对物质跨膜运输的影响
通过影响细胞的呼吸进而影响主动运输的速率。
①P点时：无氧呼吸为物质的吸收提供能量。
②PQ段：随着氧气含量的增加，有氧呼吸产生的能量增多，主动运输的速率增大。
③Q点以后：当氧气含量达到一定程度后，受载体蛋白数量以及其他限制因素的影响，运输速率不再增加。
(3)温度：
温度影响物质运输速率时，既与分子的运动有关，也与细胞呼吸有关。
2．实验探究物质跨膜运输的方式
(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
考法1 结合图示考查物质出入细胞的方式
1．(2018·北京市房山区期末)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，下列说法不正确的是( )
A．Na＋和K＋的运输方式为主动运输
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．该运输过程的持续会导致大量ADP的积累
D [读图可知，Na＋和K＋的运输过程中需要载体蛋白参与且消耗ATP，其运输方式为主动运输，A正确；Na＋－ K＋泵每次运输中，泵出3个Na＋泵入2个K＋，即每次运输的Na＋数量多于K＋，B正确；乌苯苷会竞争与载体蛋白的结合位点，C正确；在细胞内ATP和ADP之间的转化存在一个动态平衡，因此该运输过程的持续不会导致ADP大量积累，D错误。]
2．(2019·邯郸市高三模拟)主动运输的能量可来自ATP水解或电化学梯度(离子的浓度梯度)，如图是与小肠上皮细胞有关的葡萄糖跨膜运输的示意图，其中a、b、c表示载体蛋白。据图分析，下列叙述正确的是( )
A．载体蛋白b转运葡萄糖的过程中需要ATP水解供能
B．在载体蛋白c的协助下，细胞内外的Na＋浓度趋于相同
C．肠腔中的Na＋浓度降低，会影响小肠上皮细胞吸收葡萄糖
D．机体短暂的供氧不足，会影响葡萄糖由小肠上皮细胞进入组织液
C [载体蛋白b转运葡萄糖是从高浓度向低浓度一侧运输，为协助扩散，不需要消耗ATP，A错误；载体蛋白c运输Na＋，是由低浓度向高浓度一侧运输，为主动运输，最终会使细胞外的Na＋浓度高于细胞内的Na＋浓度，B错误；葡萄糖运出小肠上皮细胞进入组织液时，是从高浓度向低浓度一侧运输，为协助扩散，不需要消耗ATP，机体短暂的供氧不足，不会影响葡萄糖由小肠上皮细胞进入组织液，D错误。]
1．胞吐、胞吞的不一定是大分子物质，如神经递质是小分子物质，通过胞吐排出细胞。
2．生物大分子不一定都是以胞吞、胞吐方式运输的，如RNA和蛋白质可通过核孔出入细胞核。
3．消耗能量的运输方式并不一定就是主动运输，胞吞和胞吐也消耗能量。
考法2 结合实例考查物质出入细胞的方式
3．(2018·全国卷Ⅱ)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
C [吞噬细胞依赖细胞膜的流动性以胞吞的方式摄入病原体，A项错误；固醇类激素属于脂质，以自由扩散的方式进入靶细胞，B项错误；神经细胞受到刺激时，Na＋顺浓度梯度内流，属于被动运输，C项正确；甘油以自由扩散的方式进入细胞，D项错误。]
4．(2018·唐山市高三一模)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
D [H＋逆浓度梯度运输需消耗ATP，即可能与P型质子泵或V型质子泵有关，A错误；H＋顺浓度梯度运输既不消耗也不合成ATP，与P型质子泵无关，B错误；类囊体薄膜上发生合成ATP的光反应，应与F型质子泵有关，C错误；线粒体内膜上发生生成ATP的化学反应，即与F型质子泵有关，D正确。]
1．葡萄糖
2．Na＋
3．K＋
考法3 考查外界因素对物质出入细胞的影响
5．(2018·潍坊期中)下列关于细胞物质输入和输出的叙述，错误的是
( )
A．受O2浓度影响的物质运输方式一定需要载体
B．性激素和胰岛素的运输方式不同
C．水的跨膜运输是顺相对含量梯度的
D．某些离子和一些较大的分子可以顺浓度梯度进行协助扩散
A [胞吞、胞吐受O2浓度的影响，但不需要载体。]
6．(2019·衡阳模拟)如图甲、乙分别是洋葱根尖在不同含氧量及不同底物浓度情况下(其他条件适宜)，从含硝酸钾的全营养液中吸收NO的速率曲线图。相关描述不正确的是( )
甲 乙
A．A点时影响离子吸收速率的主要因素是能量
B．B点时离子吸收速率不再增加是因为载体的数量有限
C．C点时影响离子吸收速率的主要因素是底物浓度
D．D点时离子吸收速率不再增大是因为底物浓度太高，细胞发生质壁分离
D [洋葱根尖吸收NO的方式是主动运输，吸收速率受能量、载体和底物浓度的影响。A点时吸收速率未达到最大，限制因素是O2浓度，而O2浓度通过影响呼吸作用产生的能量影响吸收速率，故此时主要影响因素是能量，A正确；B点时离子吸收速率不再随着O2浓度的增大而增大，此时的限制因素是载体的数量，B正确；C点时离子吸收速率未达到最大，此时影响离子吸收速率的主要因素是底物浓度，C正确；D点时离子吸收速率不再随底物浓度增大而增大，其他条件适宜，则其主要是因为载体数量有限，D错误。]
真题体验| 感悟高考 淬炼考能
1．(2018·全国卷Ⅰ)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
A [小麦不能直接吸收利用土壤中的N2，N2必须被固定后，才能被植物吸收利用，A错误；农田适时松土可以增加土壤中的氧气，增强农作物根系的有氧呼吸，有利于农作物根细胞通过主动运输的方式对矿质元素进行吸收，B正确；土壤微生物可以将秸秆中的有机物分解成无机离子等，植物的根系能吸收这些无机离子用于生命活动，C正确；给玉米施肥过多时，土壤渗透压升高，当其高于玉米根的细胞液渗透压时，玉米会因根系水分外流而出现“烧苗”现象，D正确。]
2．(2017·全国卷Ⅱ)将某种植物的成熟细胞放入一定浓度的物质A溶液中，发现其原生质体(即植物细胞中细胞壁以内的部分)的体积变化趋势如图所示。下列叙述正确的是( )
A．0～4 h内物质A没有通过细胞膜进入细胞内
B．0～1 h内细胞体积与原生质体体积的变化量相等
C．2～3 h内物质A溶液的渗透压小于细胞液的渗透压
D．0～1 h内液泡中液体的渗透压大于细胞质基质的渗透压
C [本题考查渗透作用、植物细胞的吸水与失水。0～4 h内，开始一段时间内，原生质体的相对体积逐渐减小，说明细胞液浓度小于物质A溶液的浓度，当原生质体相对体积达到最小后又逐渐增大，说明部分物质A通过细胞膜进入细胞内，使细胞液浓度增大，从而使细胞吸水，表现为原生质体相对体积逐渐增大，A错误；因细胞壁的伸缩性较小，而原生质体的伸缩性较大，故0～1 h内细胞体积的变化量小于原生质体体积的变化量，B错误；据图可知，2～3 h内，原生质体的相对体积增大，表明细胞吸水，此时物质A溶液的渗透压小于细胞液的渗透压，C正确；0～1 h内，原生质体的相对体积减小，表明细胞失水，此时液泡中液体(细胞液)的渗透压小于细胞质基质的渗透压，细胞质基质的渗透压又小于物质A溶液的渗透压，D错误。]
3．(2016·全国卷Ⅰ)离子泵是一种具有ATP水解酶活性的载体蛋白，能利用水解ATP释放的能量跨膜运输离子。下列叙述正确的是( )
A．离子通过离子泵的跨膜运输属于协助扩散
B．离子通过离子泵的跨膜运输是顺着浓度梯度进行的
C．动物一氧化碳中毒会降低离子泵跨膜运输离子的速率
D．加入蛋白质变性剂会提高离子泵跨膜运输离子的速率
C [由题意可知，离子通过离子泵进行跨膜运输需要消耗能量，而协助扩散不需要消耗能量，故A项错误；消耗能量的物质跨膜运输一般是逆浓度梯度进行的，故B项错误；动物一氧化碳中毒会影响红细胞运输氧，进而影响有氧呼吸，影响ATP的合成，从而降低离子泵跨膜运输离子的速率，故C项正确；离子泵是一种蛋白质，因此加入蛋白质变性剂会破坏离子泵的结构，进而降低离子泵跨膜运输离子的速率，故D项错误。]
4．(2016·海南高考)下列关于膜蛋白和物质跨膜运输的叙述，错误的是( )
A．膜蛋白在细胞膜上的分布是不对称的
B．膜蛋白不参与物质跨膜运输的被动运输过程
C．主动运输可以使被运输离子在细胞内外浓度不同
D．物质通过脂质双分子层的扩散速率与脂溶性有关
B [膜蛋白镶嵌、贯穿或覆盖磷脂双分子层，在细胞膜上的分布是不对称的，A项正确；膜蛋白参与协助扩散过程，B项错误；主动运输是逆浓度运输离子，使细胞内外离子浓度不同，C项正确；脂溶性物质容易通过细胞膜，非脂溶性物质不容易通过细胞膜，D项正确。]
5．(2015·全国卷Ⅱ)将三组生理状态相同的某植物幼根分别培养在含有相同培养液的密闭培养瓶中，一段时间后，测定根吸收某一矿质元素离子的量。培养条件及实验结果见下表：
培养瓶中气体
温度(℃)
离子相对吸收量(%)
空气
17
100
氮气
17
10
空气
3
28
下列分析正确的是( )
A．有氧条件有利于该植物幼根对该离子的吸收
B．该植物幼根对该离子的吸收与温度的变化无关
C．氮气环境中该植物幼根细胞吸收该离子不消耗ATP
D．与空气相比，氮气环境有利于该植物幼根对该离子的吸收
A [A项，温度为17 ℃时，在空气环境中，根对该离子的相对吸收量高于在氮气环境中的，说明有氧条件有利于该植物幼根吸收该离子，同时说明幼根对该离子的相对吸收量与氧气有关，为主动运输。B项，在空气环境中，低温下幼根对该离子的相对吸收量较低，说明温度能够影响根对该离子的吸收。C项，幼根对该离子的吸收方式为主动运输，需要消耗ATP，在氮气环境中，植物可通过无氧呼吸产生ATP。D项，温度为17 ℃时，与空气环境中相比，氮气环境中该植物幼根对该离子的相对吸收量较低，说明氮气环境不利于该植物幼根对该离子的吸收。]
6．(2015·全国卷Ⅱ)下列过程中，不属于胞吐作用的是( )
A．浆细胞分泌抗体到细胞外的过程
B．mRNA从细胞核到细胞质的过程
C．分泌蛋白从胰腺的腺泡细胞到胞外的过程
D．突触小泡中的神经递质释放到突触间隙的过程
B [A项浆细胞分泌抗体、C项胰腺的腺泡细胞向胞外分泌蛋白、D项突触小泡向突触间隙释放神经递质都属于胞吐作用。B项mRNA是通过核孔从细胞核进入细胞质的，不属于胞吐作用。]
第3讲 细胞的物质输入与输出
[考纲展示] 1.物质出入细胞的方式(Ⅱ) 2.实验：通过模拟实验探究膜的透性 3.实验：观察植物细胞的质壁分离和复原
考点一| 细胞的吸水和失水
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)明确渗透系统的组成及条件
①具有半透膜。半透膜可以是生物性的选择透过性膜，如细胞膜，也可以是物理性的过滤膜，如玻璃纸。
②半透膜两侧的溶液具有浓度差。浓度差的实质是单位体积溶液中溶质分子数的差，即物质的量浓度之差，而不是质量分数浓度差。
(3)常见渗透装置图分析
①水分的流动判断：当溶液浓度S1>S2时，水分就通过半透膜由S2流向S1；当溶液浓度S1
2．动物细胞的吸水和失水
(2)原理和现象
①外界溶液浓度<细胞质浓度⇒细胞吸水膨胀。
②外界溶液浓度>细胞质浓度⇒细胞失水皱缩。
③外界溶液浓度＝细胞质浓度⇒水分进出平衡。
3．植物细胞的吸水和失水
(1)成熟植物细胞的结构
(2)原理和现象
①外界溶液浓度＞细胞液浓度时，细胞失水，发生质壁分离现象。
②外界溶液浓度＜细胞液浓度时，细胞吸水，发生质壁分离复原现象。
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)渗透作用中膜两侧溶液的浓度指的是质量百分比浓度。(×)
提示：该浓度是指物质的量浓度。
(2)植物细胞的原生质层包括细胞膜、细胞质和细胞核。(×)
提示：原生质层包括细胞膜、液泡膜及两膜之间的细胞质。
(3)将动物细胞放入一定浓度的外界溶液中，不能发生渗透作用。(×)
提示：动物细胞的细胞膜相当于半透膜，将动物细胞放入一定浓度的外界溶液中，能发生渗透作用。
(4)质壁分离过程中水分子扩散只能单向进行。(×)
提示：质壁分离过程中水分子扩散是双向进行的。
(5)成熟的植物细胞发生质壁分离过程中，细胞的吸水能力逐渐减小。
(×)
提示：发生质壁分离过程中，细胞的吸水能力逐渐变大。
2．思考回答(规范表述)
酶的特性可通过实验进行验证。现有质量分数为10%淀粉溶液、质量分数为10%蔗糖溶液、质量分数为10%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型管各一个。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型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。)
考法1 考查渗透作用的原理及条件
1．(2019·泰安模拟)如图A为两个渗透装置，溶液a、b为不同浓度的同种溶液，且a溶液浓度
A．图A中装置2的液面一段时间后会高于装置1的液面
B．图B中的⑤、④、⑥相当于图A中的②
C．若图B所示为某农作物的根毛细胞，此时应及时灌溉
D．图B中的⑦与图A中的②通透性不同
B [图A中的②为半透膜，相当于B图中的⑥⑧⑦，B项错误。]
2．(2019·湖南省常德市检测)如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。漏斗内外起始时液面相平，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，溶液S1的浓度等于溶液S2的浓度
B．若向漏斗中加入蔗糖分子，则平衡时m变小
C．达到渗透平衡时，仍有水分子通过半透膜进出
D．若吸出漏斗中高出烧杯液面的溶液，再次平衡时m将增大
C [漏斗内外起始时液面相平，液面差m的形成与漏斗内外的渗透压不同有关，即渗透平衡时，溶液S1的浓度大于溶液S2的浓度，A错误；向漏斗中加入蔗糖分子半透膜两侧浓度差变大，则平衡时m变大，B错误；吸出漏斗中高出烧杯液面的溶液，会导致漏斗内的蔗糖溶液的渗透压减小，再次平衡时m将减小，D错误。]
考法2 考查动植物细胞的吸水和失水
3．(2019·成都模拟)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
D [由图可知：红细胞浸入a溶液中保持正常形态，说明a溶液浓度等于细胞内液的溶质浓度；红细胞浸入b溶液中吸水膨胀，说明b溶液浓度小于细胞内液的溶质浓度；红细胞浸入c溶液中失水皱缩，说明c溶液浓度大于细胞内液的溶质浓度。因此，a、b、c溶液浓度大小：b
实验组别
a
b
c
d
e
f
蔗糖溶液浓度(g/mL)
0.25
0.30
0.35
0.40
0.45
0.50
实验前细胞长度/
实验后细胞长度
0.70
0.80
0.90
1.05
1.10
1.15
A．实验过程中水分子通过自由扩散的方式进出细胞
B．随着蔗糖溶液浓度的升高，表皮细胞长度逐渐变小
C．实验后，c组液泡中的溶质浓度高于b组
D．实验后，f组表皮细胞细胞液的渗透压低于d组
D [水分子进出细胞的方式是自由扩散，A正确；根据表格分析可知，随着蔗糖溶液浓度的增加，实验前细胞长度/实验后细胞长度一直增加，由于实验前的细胞长度是一定的，所以说明实验后表皮细胞长度逐渐变小，B正确；根据以上分析可知，实验后c组的细胞长度小于b组的细胞长度，说明c组细胞中液泡的溶质浓度高于b组，C正确；根据以上分析可知，实验后f组的细胞长度最小，所以其渗透压最高，D错误。]
(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；当细胞外溶液与细胞液的浓度相等时，细胞失水量和吸水量相等，处于动态平衡。
(2)根据重量或长度变化(如萝卜条)来判定：若重量增加或长度变长，则吸水；反之则失水。
考点二| 观察植物细胞的质壁分离和复原(实验)
1．实验原理
(1)成熟植物细胞的原生质层相当于一层半透膜。
(2)细胞液具有一定的浓度，能渗透吸水和失水。
(3)原生质层的伸缩性比细胞壁的伸缩性大。
2．实验步骤
操作一：观察新制取的洋葱表皮
操作二：将洋葱表皮置于较大浓度的溶液中观察
②低倍显微镜观察
操作三：将操作二中的洋葱表皮置于清水中观察
②低倍显微镜观察
3．实验结论
1．关于质壁分离和复原实验的四个注意点
(1)将发生质壁分离的植物细胞置于低浓度的溶液或蒸馏水中，植物细胞会发生质壁分离的复原，但如果所用溶液为葡萄糖、KNO3、尿素、乙二醇等能被细胞吸收的物质，发生质壁分离后因细胞主动或被动吸收溶质而使细胞液浓度增大，植物细胞会吸水引起质壁分离后的自动复原。
(2)质壁分离过程中，外界溶液浓度大于细胞液浓度，质壁分离程度越大，植物细胞吸水能力越强；质壁分离复原过程中，外界溶液浓度小于细胞液浓度。
(3)质壁分离与复原过程中水分子的移动是双向的，但结果是单向的。
(4)本实验用显微镜观察了三次，第一次与第二次形成对照，第三次与第二次形成对照，该对照方法为自身对照。
2．质壁分离实验的拓展应用
(1)判断成熟植物细胞是否有生物活性
待测成熟植物细胞＋一定浓度的蔗糖溶液
⇓
镜检
(2)测定细胞液浓度范围
待测细胞＋一系列浓度梯度的蔗糖溶液细胞液浓度
介于未发生质壁分离和刚发生质壁分离的蔗糖溶液浓度之间。
(3)比较不同植物细胞的细胞液浓度
不同植物细胞＋同一浓度的蔗糖溶液发生质壁分离所需时间越短，细胞液浓度越小，反之细胞液浓度越大。
(4)比较未知浓度溶液的浓度大小
同一植物的成熟细胞＋未知浓度的溶液记录刚刚发生质壁分离所需时间→比较所用时间长短→判断溶液浓度的大小(时间越短，未知溶液的浓度越大)。
(5)鉴别不同种类的溶液(如KNO3和蔗糖溶液)
成熟植物细胞＋不同种类溶液
⇓
镜检
1．(2014·全国卷Ⅰ)下列关于植物细胞质壁分离实验的叙述，错误的是( )
A．与白色花瓣相比，采用红色花瓣有利于实验现象的观察
B．用黑藻叶片进行实验时，叶绿体的存在会干扰实验现象的观察
C．用紫色洋葱鳞片叶外表皮不同部位观察到的质壁分离程度可能不同
D．紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的液泡中有色素，有利于实验现象的观察
B [红色花瓣细胞的液泡呈红色，比白色花瓣更便于观察质壁分离现象，A项正确；黑藻叶片的叶肉细胞中液泡呈无色，叶绿体的存在使原生质层呈绿色，有利于实验现象的观察，B项错误；紫色洋葱鳞片叶外表皮不同部位细胞的细胞液浓度不一定都相同，用相同浓度的外界溶液进行质壁分离实验时观察到的质壁分离程度可能不同，C项正确；紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的液泡含有色素，呈紫色，有利于实验现象的观察，D项正确。]
2．(2019·长春市高三质检)将同一红色月季花瓣制成两组相同的临时装片，分别浸润在甲乙两种溶液中，测得液泡直径的变化情况如图所示。下列相关叙述正确的是( )
A．乙溶液的浓度大于甲溶液的浓度
B．2～6 min乙溶液中细胞的吸水能力逐渐增大
C．甲溶液中的溶质分子在2 min后开始进入细胞
D．甲溶液中细胞体积与液泡体积的变化量相等
B [从图中曲线可知，最初2 min内，甲细胞失水速度快于乙细胞，所以甲溶液的浓度大于乙溶液的浓度；处于甲溶液中液泡体积在2 min前减小的幅度变缓，说明甲的溶质分子在2 min前开始进入细胞；植物细胞的细胞壁伸缩性小，细胞体积基本没变，而液泡体积变小。]
3．(2014·江苏高考)在“观察植物细胞的质壁分离和复原”实验中，对紫色洋葱鳞片叶外表皮临时装片进行了三次观察(如图所示)。下列有关叙述正确的是
( )
A．第一次观察时容易看到紫色大液泡和较大的无色细胞质基质区域
B．第二次观察时可以发现细胞质壁分离首先发生在细胞的角隅处
C．吸水纸的主要作用是吸除滴管滴加的多余液体，以免污染镜头
D．为了节约实验时间，通常可以省略第一次显微观察步骤
B [A项，第一次观察时由于未滴加蔗糖溶液，细胞还没有发生质壁分离，较易观察到的是紫色的大液泡，由于此时液泡占整个细胞体积的比例较大，因此观察到的无色的细胞质基质区域应较小。B项，第二次观察时已经通过引流法使紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞浸润在蔗糖溶液中，可以发现首先从细胞的角隅处开始发生质壁分离。C项，吸水纸的主要作用是吸引蔗糖溶液或清水，使溶液浸润整个标本。D项，第一次显微观察是为了获得实验前的现象，以便于和实验中的现象变化进行前后对照，因此不能省略。]
4．(2019·山西康杰中学模拟)引起50%左右细胞发生初始质壁分离的浓度，称为细胞液的等渗浓度。某生物兴趣小组将剪成均等小块的洋葱表皮分别等量放入下面各组溶液中，并记录实验结果如下表。下列相关叙述错误的是( )
培养皿
1
2
3
4
5
6
7
8
蔗糖溶液(mol/L)
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
发生初始质壁分离
的细胞所占的比例
0
0
15%
40%
80%
99%
100%
100%
A．蔗糖溶液浓度小于0.3 mol/L时，洋葱表皮细胞不发生渗透作用
B．该实验结果说明洋葱表皮细胞存在不同浓度的细胞液
C．该洋葱表皮细胞细胞液的等渗浓度范围为0.5 mol/L～0.6 mol/L
D．为了更精确地测定洋葱表皮细胞细胞液的等渗浓度，可以设置更小蔗糖溶液的浓度梯度进行实验
A [蔗糖溶液浓度小于0.3 mol/L时，洋葱表皮细胞没有发生质壁分离，但不是没有发生渗透作用，在低浓度的溶液中细胞会吸水，A项错误；在不同浓度的蔗糖溶液中细胞质壁分离的比例不同，说明洋葱表皮细胞存在不同浓度的细胞液，B项正确；引起50%左右细胞发生初始质壁分离的浓度，称为细胞液的等渗浓度，根据表格结果可知，该洋葱表皮细胞细胞液的等渗浓度范围为0.5 mol/L～0.6 mol/L，C项正确； 为了更精确地测定洋葱表皮细胞细胞液的等渗浓度，可以设置更小蔗糖溶液的浓度梯度进行实验，D项正确。]
5．成熟的植物细胞在较高浓度的外界溶液中，会发生质壁分离现象，图a是发生质壁分离的植物细胞，图b是显微镜下观察到的某一时刻的图像。请据图回答下列问题：
图a 图b
(1)图a中细胞的质壁分离指的是细胞壁和________的分离，后者的结构包括[ ]和[ ]以及二者之间的细胞质。([ ]内填图中序号)
(2)植物细胞发生质壁分离所需的外界条件是____________________
_________________________________________________________，
植物细胞自身应具备的结构特点是____________________________
_________________________________________________________。
(3)图b是某同学观察植物细胞质壁分离和复原实验时拍下的显微照片，此时细胞液浓度与外界溶液浓度的关系是___________________。
(4)取形状、大小相同的红心萝卜A和红心萝卜B幼根各5段，分别放在不同浓度的蔗糖溶液(甲～戊)中，一段时间后，取出红心萝卜的幼根称重，结果如图c所示，据图分析：
图c
①红心萝卜A比红心萝卜B的细胞液浓度________。
②在甲蔗糖溶液中加入适量的清水，一段时间后红心萝卜A的细胞液浓度会________。
答案：(1)原生质层 2 4 (2)外界溶液浓度高于细胞液浓度 原生质层具有选择透过性、原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性 (3)细胞液的浓度大于、等于或小于外界溶液的浓度 (4)①高 ②降低
考点三| 物质出入细胞的方式
1．物质跨膜运输的其他实例
番茄和水稻吸收无机盐离子的比较：
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：
(1)实验结果
①不同植物对同一种无机盐离子的吸收有差异。
②同一种植物对不同种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。
(3)微生物吸收无机盐离子的特点
①不同微生物对无机盐离子的吸收有选择性。
②不同微生物对各种无机盐离子的需要量不同。
2．物质跨膜运输的方式
3．物质跨膜运输方式的图解
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)甘油是极性分子，所以不能以自由扩散的方式通过细胞膜。(×)
提示：甘油是脂溶性小分子，其通过细胞膜的方式为自由扩散。
(2)通过载体蛋白的物质转运属于主动运输。(×)
提示：协助扩散也通过载体蛋白转运物质。
(3)在神经细胞上动作电位产生与膜电位恢复过程中，Na＋流入和排出都是主动运输。(×)
提示：Na＋流入为被动运输。
(4)细胞外液中的K＋进入神经细胞属于自由扩散。(×)
提示：K＋进入神经细胞属于主动运输。
(5)主动运输使膜内外物质浓度趋于一致，维持了细胞的正常代谢。
(×)
提示：主动运输是把物质从低浓度一侧运输到高浓度一侧。
2．思考回答(规范表述)
(1)同一种物质进入不同细胞的方式相同吗？举例说明。同一种物质出入同一细胞的方式相同吗？举例说明。
提示：不一定相同，人的红细胞吸收葡萄糖的方式是协助扩散，肾小管重吸收葡萄糖的方式是主动运输。不一定相同，神经元吸收钾离子的方式是主动运输，而静息时钾离子外流的方式是协助扩散。
(2)若对离体心肌细胞施用某种毒素，结果心肌细胞对Ca2＋吸收量明显减少，而对K＋的吸收不受影响，其原因最可能是什么？
提示：运输Ca2＋的载体被破坏。
1．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，原因是受载体数量的限制。
(2)氧气含量对物质跨膜运输的影响
通过影响细胞的呼吸进而影响主动运输的速率。
①P点时：无氧呼吸为物质的吸收提供能量。
②PQ段：随着氧气含量的增加，有氧呼吸产生的能量增多，主动运输的速率增大。
③Q点以后：当氧气含量达到一定程度后，受载体蛋白数量以及其他限制因素的影响，运输速率不再增加。
(3)温度：
温度影响物质运输速率时，既与分子的运动有关，也与细胞呼吸有关。
2．实验探究物质跨膜运输的方式
(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
考法1 结合图示考查物质出入细胞的方式
1．(2018·北京市房山区期末)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，下列说法不正确的是( )
A．Na＋和K＋的运输方式为主动运输
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．该运输过程的持续会导致大量ADP的积累
D [读图可知，Na＋和K＋的运输过程中需要载体蛋白参与且消耗ATP，其运输方式为主动运输，A正确；Na＋－ K＋泵每次运输中，泵出3个Na＋泵入2个K＋，即每次运输的Na＋数量多于K＋，B正确；乌苯苷会竞争与载体蛋白的结合位点，C正确；在细胞内ATP和ADP之间的转化存在一个动态平衡，因此该运输过程的持续不会导致ADP大量积累，D错误。]
2．(2019·邯郸市高三模拟)主动运输的能量可来自ATP水解或电化学梯度(离子的浓度梯度)，如图是与小肠上皮细胞有关的葡萄糖跨膜运输的示意图，其中a、b、c表示载体蛋白。据图分析，下列叙述正确的是( )
A．载体蛋白b转运葡萄糖的过程中需要ATP水解供能
B．在载体蛋白c的协助下，细胞内外的Na＋浓度趋于相同
C．肠腔中的Na＋浓度降低，会影响小肠上皮细胞吸收葡萄糖
D．机体短暂的供氧不足，会影响葡萄糖由小肠上皮细胞进入组织液
C [载体蛋白b转运葡萄糖是从高浓度向低浓度一侧运输，为协助扩散，不需要消耗ATP，A错误；载体蛋白c运输Na＋，是由低浓度向高浓度一侧运输，为主动运输，最终会使细胞外的Na＋浓度高于细胞内的Na＋浓度，B错误；葡萄糖运出小肠上皮细胞进入组织液时，是从高浓度向低浓度一侧运输，为协助扩散，不需要消耗ATP，机体短暂的供氧不足，不会影响葡萄糖由小肠上皮细胞进入组织液，D错误。]
1．胞吐、胞吞的不一定是大分子物质，如神经递质是小分子物质，通过胞吐排出细胞。
2．生物大分子不一定都是以胞吞、胞吐方式运输的，如RNA和蛋白质可通过核孔出入细胞核。
3．消耗能量的运输方式并不一定就是主动运输，胞吞和胞吐也消耗能量。
考法2 结合实例考查物质出入细胞的方式
3．(2018·全国卷Ⅱ)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
C [吞噬细胞依赖细胞膜的流动性以胞吞的方式摄入病原体，A项错误；固醇类激素属于脂质，以自由扩散的方式进入靶细胞，B项错误；神经细胞受到刺激时，Na＋顺浓度梯度内流，属于被动运输，C项正确；甘油以自由扩散的方式进入细胞，D项错误。]
4．(2018·唐山市高三一模)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
D [H＋逆浓度梯度运输需消耗ATP，即可能与P型质子泵或V型质子泵有关，A错误；H＋顺浓度梯度运输既不消耗也不合成ATP，与P型质子泵无关，B错误；类囊体薄膜上发生合成ATP的光反应，应与F型质子泵有关，C错误；线粒体内膜上发生生成ATP的化学反应，即与F型质子泵有关，D正确。]
1．葡萄糖
2．Na＋
3．K＋
考法3 考查外界因素对物质出入细胞的影响
5．(2018·潍坊期中)下列关于细胞物质输入和输出的叙述，错误的是
( )
A．受O2浓度影响的物质运输方式一定需要载体
B．性激素和胰岛素的运输方式不同
C．水的跨膜运输是顺相对含量梯度的
D．某些离子和一些较大的分子可以顺浓度梯度进行协助扩散
A [胞吞、胞吐受O2浓度的影响，但不需要载体。]
6．(2019·衡阳模拟)如图甲、乙分别是洋葱根尖在不同含氧量及不同底物浓度情况下(其他条件适宜)，从含硝酸钾的全营养液中吸收NO的速率曲线图。相关描述不正确的是( )
甲 乙
A．A点时影响离子吸收速率的主要因素是能量
B．B点时离子吸收速率不再增加是因为载体的数量有限
C．C点时影响离子吸收速率的主要因素是底物浓度
D．D点时离子吸收速率不再增大是因为底物浓度太高，细胞发生质壁分离
D [洋葱根尖吸收NO的方式是主动运输，吸收速率受能量、载体和底物浓度的影响。A点时吸收速率未达到最大，限制因素是O2浓度，而O2浓度通过影响呼吸作用产生的能量影响吸收速率，故此时主要影响因素是能量，A正确；B点时离子吸收速率不再随着O2浓度的增大而增大，此时的限制因素是载体的数量，B正确；C点时离子吸收速率未达到最大，此时影响离子吸收速率的主要因素是底物浓度，C正确；D点时离子吸收速率不再随底物浓度增大而增大，其他条件适宜，则其主要是因为载体数量有限，D错误。]
真题体验| 感悟高考 淬炼考能
1．(2018·全国卷Ⅰ)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
A [小麦不能直接吸收利用土壤中的N2，N2必须被固定后，才能被植物吸收利用，A错误；农田适时松土可以增加土壤中的氧气，增强农作物根系的有氧呼吸，有利于农作物根细胞通过主动运输的方式对矿质元素进行吸收，B正确；土壤微生物可以将秸秆中的有机物分解成无机离子等，植物的根系能吸收这些无机离子用于生命活动，C正确；给玉米施肥过多时，土壤渗透压升高，当其高于玉米根的细胞液渗透压时，玉米会因根系水分外流而出现“烧苗”现象，D正确。]
2．(2017·全国卷Ⅱ)将某种植物的成熟细胞放入一定浓度的物质A溶液中，发现其原生质体(即植物细胞中细胞壁以内的部分)的体积变化趋势如图所示。下列叙述正确的是( )
A．0～4 h内物质A没有通过细胞膜进入细胞内
B．0～1 h内细胞体积与原生质体体积的变化量相等
C．2～3 h内物质A溶液的渗透压小于细胞液的渗透压
D．0～1 h内液泡中液体的渗透压大于细胞质基质的渗透压
C [本题考查渗透作用、植物细胞的吸水与失水。0～4 h内，开始一段时间内，原生质体的相对体积逐渐减小，说明细胞液浓度小于物质A溶液的浓度，当原生质体相对体积达到最小后又逐渐增大，说明部分物质A通过细胞膜进入细胞内，使细胞液浓度增大，从而使细胞吸水，表现为原生质体相对体积逐渐增大，A错误；因细胞壁的伸缩性较小，而原生质体的伸缩性较大，故0～1 h内细胞体积的变化量小于原生质体体积的变化量，B错误；据图可知，2～3 h内，原生质体的相对体积增大，表明细胞吸水，此时物质A溶液的渗透压小于细胞液的渗透压，C正确；0～1 h内，原生质体的相对体积减小，表明细胞失水，此时液泡中液体(细胞液)的渗透压小于细胞质基质的渗透压，细胞质基质的渗透压又小于物质A溶液的渗透压，D错误。]
3．(2016·全国卷Ⅰ)离子泵是一种具有ATP水解酶活性的载体蛋白，能利用水解ATP释放的能量跨膜运输离子。下列叙述正确的是( )
A．离子通过离子泵的跨膜运输属于协助扩散
B．离子通过离子泵的跨膜运输是顺着浓度梯度进行的
C．动物一氧化碳中毒会降低离子泵跨膜运输离子的速率
D．加入蛋白质变性剂会提高离子泵跨膜运输离子的速率
C [由题意可知，离子通过离子泵进行跨膜运输需要消耗能量，而协助扩散不需要消耗能量，故A项错误；消耗能量的物质跨膜运输一般是逆浓度梯度进行的，故B项错误；动物一氧化碳中毒会影响红细胞运输氧，进而影响有氧呼吸，影响ATP的合成，从而降低离子泵跨膜运输离子的速率，故C项正确；离子泵是一种蛋白质，因此加入蛋白质变性剂会破坏离子泵的结构，进而降低离子泵跨膜运输离子的速率，故D项错误。]
4．(2016·海南高考)下列关于膜蛋白和物质跨膜运输的叙述，错误的是( )
A．膜蛋白在细胞膜上的分布是不对称的
B．膜蛋白不参与物质跨膜运输的被动运输过程
C．主动运输可以使被运输离子在细胞内外浓度不同
D．物质通过脂质双分子层的扩散速率与脂溶性有关
B [膜蛋白镶嵌、贯穿或覆盖磷脂双分子层，在细胞膜上的分布是不对称的，A项正确；膜蛋白参与协助扩散过程，B项错误；主动运输是逆浓度运输离子，使细胞内外离子浓度不同，C项正确；脂溶性物质容易通过细胞膜，非脂溶性物质不容易通过细胞膜，D项正确。]
5．(2015·全国卷Ⅱ)将三组生理状态相同的某植物幼根分别培养在含有相同培养液的密闭培养瓶中，一段时间后，测定根吸收某一矿质元素离子的量。培养条件及实验结果见下表：
培养瓶中气体
温度(℃)
离子相对吸收量(%)
空气
17
100
氮气
17
10
空气
3
28
下列分析正确的是( )
A．有氧条件有利于该植物幼根对该离子的吸收
B．该植物幼根对该离子的吸收与温度的变化无关
C．氮气环境中该植物幼根细胞吸收该离子不消耗ATP
D．与空气相比，氮气环境有利于该植物幼根对该离子的吸收
A [A项，温度为17 ℃时，在空气环境中，根对该离子的相对吸收量高于在氮气环境中的，说明有氧条件有利于该植物幼根吸收该离子，同时说明幼根对该离子的相对吸收量与氧气有关，为主动运输。B项，在空气环境中，低温下幼根对该离子的相对吸收量较低，说明温度能够影响根对该离子的吸收。C项，幼根对该离子的吸收方式为主动运输，需要消耗ATP，在氮气环境中，植物可通过无氧呼吸产生ATP。D项，温度为17 ℃时，与空气环境中相比，氮气环境中该植物幼根对该离子的相对吸收量较低，说明氮气环境不利于该植物幼根对该离子的吸收。]
6．(2015·全国卷Ⅱ)下列过程中，不属于胞吐作用的是( )
A．浆细胞分泌抗体到细胞外的过程
B．mRNA从细胞核到细胞质的过程
C．分泌蛋白从胰腺的腺泡细胞到胞外的过程
D．突触小泡中的神经递质释放到突触间隙的过程
B [A项浆细胞分泌抗体、C项胰腺的腺泡细胞向胞外分泌蛋白、D项突触小泡向突触间隙释放神经递质都属于胞吐作用。B项mRNA是通过核孔从细胞核进入细胞质的，不属于胞吐作用。]
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