第3讲 细胞的物质输入与输出
李仕才
考纲要求 全国卷五年考情 2016·卷ⅠT2,2016·卷ⅢT1,2016·卷Ⅲ1.物质出入细胞的方式(Ⅱ) T29,2015·卷ⅡT1 2015·卷ⅡT3,2014·大纲卷T32,2014·卷ⅡT4,2013·卷ⅠT3 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 2014·卷ⅡT4,2014·大纲卷T32 2017·卷ⅡT4,2014·卷ⅠT4,2014·卷ⅡT4 考点一| 细胞的吸水和失水 (对应学生用书第32页) [识记—基础梳理]
1．渗透作用原理
(1)发生渗透作用的条件 ①具有半透膜；
②膜两侧溶液具有浓度差。
(2)渗透作用的实质：单位时间由清水进入蔗糖溶液中的水分子多于由蔗糖溶液进入清水中的水分子，导致蔗糖溶液液面上升。 2．动物细胞的吸水和失水
(1)人成熟的红细胞中发生渗透作用的条件 ①细胞膜相当于半透膜；
②细胞质与外界溶液之间存在浓度差。
(2)引起细胞失水与吸水的条件：外界溶液与细胞质之间存在浓度差。 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。
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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。 [辨析与识图] 1．判断正误
(1)在U形管两侧装入等量不同浓度的蔗糖溶液，渗透达到平衡时，两侧溶液浓度是相等的。(×) 【提示】 达到渗透平衡时，液面高的一侧溶液浓度大于液面低的一侧溶液浓度。 (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】 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．据图思考
下图甲是一个典型的渗透装置，作为成熟植物细胞也应符合渗透系统的全部条件。请指出图乙中与图甲a、b、c对应的结构分别是什么？
【提示】 ①细胞液对应a，⑥原生质层对应b，外界溶液对应c。
[理解—深化探究]
1．渗透作用中，膜两侧溶液的浓度指的是质量浓度吗？ 【提示】 不是，溶液浓度指物质的量浓度。 2．原生质体与原生质层有什么区别？
【提示】 原生质层由细胞膜、液泡膜以及两膜间的细胞质组成，原生质体是指去除植物细胞壁以后所剩下的植物细胞结构。
3．对于动植物细胞来说，单位时间内，水分子进出细胞的数量相等时，细胞内外液体的浓度一定相等吗？ 【提示】 不一定。对动物细胞来说，水分子进出细胞的数量相等时，细胞内外溶液的浓度相等。但植物细胞有细胞壁的支持、保护作用，当单位时间内水分子进出植物细胞数量相等时，有可能细胞液浓度大于细胞外溶液浓度。
4．A、B分别表示渗透作用装置，据图探究下列问题：
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(1)渗透达到平衡，半透膜两侧的水分子不是(填“是”或“不是”)静止不动的。
(2)Δh不变时，S1、S2浓度的大小关系为：S1＞S2(填“＞”“＜”或“＝”)(S1、S2中溶质不能通过半透膜)。 (3)在B图所示的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。
①一段时间后，两管中液面的变化为：左管液面升高，右管液面降低。(填“升高”“降低”或“不变”) ②如同时向两管内加入等量的麦芽糖酶，两管中液面的变化分别为：左管液面下降，右管液面上升，最后稳定在一定高度。
[运用—考向对练]
考向1 考查渗透作用模型实验分析
1．如图为平衡时的渗透装置，烧杯的液面高度为a，漏斗的液面高度为b，液面差m＝b－a。在此基础上继续实验，以渗透平衡时的液面差为观测指标，下列有关叙述正确的是( )
A．若吸出漏斗中高出烧杯液面的溶液，则平衡时m增大 B．若向漏斗中滴入清水，平衡时m将减小
C．若向漏斗中滴入适量等浓度的蔗糖溶液，则平衡时m不变 D．向烧杯中加入适量清水，平衡时m将增大
B [吸出漏斗中高出烧杯液面的溶液，由于渗透作用液面会继续上升，上升的时候将漏斗内的溶液稀释，渗透压下降，因此m减小，A错误；向漏斗中滴入清水，漏斗内的浓度降低，渗透压下降，m将减小，B正确；注入了和开始等浓度的蔗糖溶液，实际上此时漏斗中的蔗糖溶液浓度增大了，因此通过渗透作用进入漏斗中的水分子增加，m升高，C错误；向烧杯中加入适量清水，a增大，b也增大但小于a的增加值，m减小，D错误。] 2．(2018·福州模拟)右图所示的U形管中间被半透膜(体积小于或等于单糖的物质才能通过)隔开，两侧分别加入等量的0.1 mol·L的蔗糖溶液和麦芽糖溶液。一段时间后左右两侧液面高度变化是怎样的？若向U形管两侧加入等量某种微量物质，最终右侧液面上升，那么加入的这种微量物质最可能是什么( )
－1
A．右侧液面高度下降；葡萄糖 B．两侧液面高度不变；蔗糖酶
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C．两侧液面高度不变；麦芽糖酶 D．右侧液面高度下降；蒸馏水
B [半透膜两侧的溶液物质的量浓度相等，因此两侧液面高度不变；若向U形管两侧加入的物质是等量的蔗糖酶，则左侧的每个蔗糖分子会被分解成1分子果糖和1分子葡萄糖，溶液浓度增加，左侧液面上升，但随着果糖、葡萄糖不断透过半透膜进入右侧，而麦芽糖不能透过半透膜，这样右侧溶液浓度不断增加，最终右侧液面上升。]
考向2 考查动植物细胞的吸水与失水
3．(2018·石家庄检测)将哺乳动物红细胞置于一定浓度的某溶液中，显微镜下观察发现细胞逐渐涨大但未破裂。下列有关叙述错误的是( ) A．该过程中细胞的吸水能力逐渐降低 B．该溶液浓度比细胞内液浓度低 C．水分进出该细胞的方式属于被动运输 D．将涨大细胞置于清水中可使细胞复原
D [该过程中细胞不断吸水导致细胞内液浓度下降，细胞的吸水能力逐渐降低，A正确。该溶液浓度比细胞内液浓度低，细胞吸水，B正确。水分进出该细胞的方式属于被动运输中的自由扩散，C正确。将涨大细胞置于清水中可使细胞继续吸水膨胀破裂，D错误。]
4．(2018·山西四校联考)把数条5 cm长的马铃薯条分别浸在蒸馏水和不同浓度的蔗糖溶液中，每隔一段时间测量薯条的长度。如图显示薯条在不同溶液中长度改变的百分率。下列相关叙述错误的是( )
A．马铃薯条通过渗透吸(失)水改变其长度 B．在0.10 M蔗糖溶液中马铃薯细胞发生质壁分离 C．马铃薯细胞液浓度相当于0.30 M的蔗糖溶液 D．在0.40 M蔗糖溶液中马铃薯细胞失水
B [从实验结果看出0.30 M蔗糖溶液的浓度是马铃薯细胞细胞液的等渗浓度，低于0.30 M马铃薯细胞吸水，高于0.30 M马铃薯细胞失水。在0.10 M蔗糖溶液中马铃薯细胞吸水，不发生质壁分离。] [误区警示] 有关渗透作用的两个易错点
1．水的运输特点：无论细胞吸水还是失水，水分子通过原生质层的扩散都是双向进行的。
2．渗透平衡的实质：渗透平衡只意味着半透膜两侧水分子移动达到平衡状态，既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。 [备选习题]
(2018·石景山区期末)某同学探究“不同浓度蔗糖溶液对叶表皮细胞形态的影响”，得到如图所示结果，相关叙
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述不正确的是( )
A．实验主要原理是成熟的植物细胞能够发生渗透作用 B．实验中需要使用血细胞计数板、盖玻片、显微镜等仪器 C．叶表皮细胞浸润在蒸馏水中时，细胞会发生膨胀
D．结果表明大多数细胞的细胞液浓度介于0.2～0.25 mmol/L之间
B [成熟的植物细胞放在外界溶液中能够发生渗透作用，故A正确；实验中需要制备临时装片，用盖玻片、显微镜等仪器进行观察，但不需要血细胞计数板，故B错误；叶表皮细胞浸润在蒸馏水中时，细胞会吸水膨胀，但是不能涨破，因为细胞外面存在细胞壁，故C正确；外界溶液为0.2 mmol/L时，质壁分离的细胞为20%，外界溶液为0.25 mmol/L时，质壁分离的细胞为80%，则说明大多数细胞的细胞液浓度介于0.2～0.25 mmol/L之间，故D正确。]
考点二| 观察植物细胞的质壁分离和复原(实验)
(对应学生用书第33页)
[原理流程]
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
①制作紫色洋葱鳞片叶外表皮的临时装片
有一个紫色的中央大液泡
②低倍显微镜观察
原生质层紧贴细胞壁
操作二：将洋葱表皮置于较大浓度的溶液中观察
中央液泡逐渐变小紫色加深
②低倍显微镜观察
原生质层与细胞壁逐渐分离
操作三：将操作二中的洋葱表皮置于清水中观察
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中央液泡逐渐变大
②低倍显微镜观察
原生质层逐渐贴近细胞壁
3．实验结论
[实验关键]
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 ⇓
发生质壁分离→活细胞
镜检
不发生质壁分离→死细胞
(2)测定细胞液浓度范围
镜检
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
镜检 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
镜检 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
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⇓
只发生质壁分离→蔗糖溶液
镜检
质壁分离后自动复原→KNO3溶液
[对点练习]
1．(2018·山东潍坊统考)下列关于质壁分离和复原实验的叙述，正确的是
( ) 【导学号：67110025】
A．水以主动运输的方式渗出细胞使细胞发生质壁分离 B．细胞质壁分离复原时原生质层变薄
C．用不同浓度的蔗糖溶液处理细胞均能观察到质壁分离和复原现象 D．质壁分离过程中细胞的吸水能力逐渐减弱
B [水分的运输方式是自由扩散，A错误；细胞质壁分离复原时，液泡不断吸水，液泡体积逐渐变大，原生质层变薄，B正确；高浓度的蔗糖溶液处理会使植物细胞过度失水而死亡，不会观察到质壁分离复原现象，C错误；质壁分离过程中，细胞液浓度逐渐增大，导致细胞的吸水能力逐渐增强，D错误。]
2．(2016·天津高考)在紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的失水和吸水实验中，显微镜下可依次观察到甲、乙、丙三种细胞状态。下列叙述正确的是( )
A．由观察甲到观察乙须将5倍目镜更换为10倍目镜 B．甲、乙、丙可在同一个细胞内依次发生 C．与甲相比，乙所示细胞的细胞液浓度较低
D．由乙转变为丙的过程中，没有水分子从胞内扩散到胞外
B [观察甲、乙、丙三种细胞状态所用显微镜倍数没有发生变化，A选项错误；甲→乙→丙表示质壁分离和质壁分离复原的过程，只要细胞不死亡，此过程可在一个细胞内依次发生，B选项正确；与甲相比，乙细胞发生质壁分离，细胞液浓度升高，渗透压升高，C选项错误；细胞膜是选择透过性膜，水分子可以自由通过，在由乙转变为丙的过程中，既有水分子扩散到细胞外，又有水分子扩散到细胞内，只是扩散到细胞内的多于扩散到细胞外的，D选项错误。]
3．(2018·青州质检)如图细胞吸水力随质壁分离程度变化曲线，下列相关叙述中，正确的是( )
A．细胞吸水力与质壁分离程度呈负相关 B．细胞不发生质壁分离就没有吸水力
C．如果增大外界溶液的浓度，则细胞的质壁分离程度更高 D．在质壁分离复原的过程中，细胞吸水力应逐渐升高
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C [细胞吸水力与质壁分离程度呈正相关，即质壁分离程度越大，细胞吸水力越大，A错误；细胞不发生质壁分离说明细胞液的浓度等于或大于外界溶液的浓度，说明细胞仍有吸水力，B错误；如果增大外界溶液的浓度，则浓度差越大，导致细胞失水越多，细胞的质壁分离程度更高，C正确；在质壁分离复原的过程中，细胞液的浓度逐渐减小，细胞吸水力应逐渐降低，D错误。]
4．(2018·荆州中学检测)现有两个取自同一个紫色洋葱鳞片叶外表皮的大小相同、生理状态相似的成熟细胞，将它们分别浸没在甲、乙两种溶液中，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。下列有关叙述中，正确的是( )
A．乙溶液的浓度一定比甲溶液的大
B．0～2 min内细胞体积与原生质体体积的变化量相等 C．4～6 min内甲溶液的渗透压小于细胞液的渗透压
D．10 min时，取出两个细胞并置于清水中，都能观察到质壁分离复原的 现象
C [从图看出甲溶液中原生质体的体积减小快，因此甲溶液的浓度比乙溶液大，A项错误；0～2 min原生质体的体积变化大，细胞体积变化小，B项错误；4～6 min甲溶液中细胞自动质壁分离复原，因此甲溶液的渗透压小于细胞液的渗透压，C项正确；10 min时甲细胞已经自动质壁分离复原，置于清水中也不能观察到质壁分离复原，D项错误。]
考点三| 物质出入细胞的方式 (对应学生用书第35页) [识记—基础梳理]
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Ca、Mg和SiO4的培养液中培养，结果及分析如下：
2＋
2＋
4－
(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。
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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
(1)连线物质运输的方式、特点和实例
特点 方式 实例 Ⅰ.水、O2、CO2、
①不需载体和能量 a．主动运输
甘油、乙醇Ⅱ.红细胞吸
②需载体，不需能量 b．自由扩散
收葡萄糖Ⅲ.小肠上皮细胞
③需载体和能量 c．协助扩散
吸收葡萄糖Ⅳ.大分子、颗
④需能量，不需载体d．胞吞和胞吐
粒物质 【提示】 ①—b—Ⅰ ②—c—Ⅱ ③—a—Ⅲ ④—d—Ⅳ (2)根据图示进一步确定物质跨膜运输的方式和影响因素
①填写以下有关跨膜运输方式及结构的名称：
甲：自由扩散；乙：协助扩散；丙：主动运输；a：载体蛋白。 ②填写以下有关跨膜运输方式的影响因素：
甲图：浓度差；乙图：浓度差和载体蛋白；丙图：载体蛋白和能量。
[教材边角知识] 必修1 P73“与社会的联系”,囊性纤维病是细胞中某种蛋白质结构异常，影响了Na和Cl
＋
－
的跨膜运输，这一事例说明这种结构蛋白属于细胞膜上的 ，也反映了细胞膜对离子的吸收具有选择性是通过细胞膜上 来实现的。 【提示】 载体蛋白 载体蛋白的种类和数量 [辨析与识图] 1．判断正误
(1)CO2进出肺泡上皮细胞不依赖于膜蛋白。(√) (2)被细胞胞吞的一定是固体物质。(×) 【提示】 胞吞的可能是液体物质。
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(3)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。 (4)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。
(5)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。
(6)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。
(7)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。 (8)同一种物质进出不同细胞时，运输方式可能不同。(√) 2．据图思考
图甲、乙分别为物质进出细胞的坐标图和模式图。
＋
＋
＋
＋
甲 乙
(1)甲、乙的物质进出细胞方式一样吗？为什么？
________________________________________________________________ ________________________________________________________________ (2)图乙的物质运输方式也可以逆浓度梯度进行吗？
________________________________________________________________ (3)只要是消耗能量的运输方式就是主动运输吗？
________________________________________________________________
【提示】 (1)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)不能，逆浓度梯度运输需要消耗能量。
(3)不是，需要消耗能量的运输方式除了主动运输外，还有胞吞和胞吐。
[理解—深化探究]
1．探究影响物质运输的因素 (1)物质浓度：
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甲 乙 丙
①图中甲表示自由扩散，运输的动力是两侧溶液的浓度差，在一定浓度范围内，随物质浓度的增大，其运输速率与物质浓度成正比。
②图中乙表示协助扩散或主动运输，共同点是都需要载体蛋白协助，在物质浓度较低时，随物质浓度的增大，运输速率也逐渐增大，到达一定物质浓度时，由于受膜上载体蛋白的数量的限制，运输速率不再随物质浓度的增大而增大。
③图中丙表示主动运输，运输方向通常由低浓度一侧到高浓度一侧，随着能量供应的增加，由于受膜上载体蛋白的数量的限制，运输速率不会一直增大。
(2)氧气浓度(哺乳动物成熟红细胞的主动运输与O2浓度无关)：
甲 乙
①一般情况下，图中甲表示自由扩散或协助扩散，它们统称为被动运输，其运输方向都是从高浓度一侧到低浓度一侧，其运输的动力都是浓度差，不需要能量，因此与氧气浓度无关，运输速率不随氧气浓度增大而改变。 ②图中乙表示主动运输，特点是既需要载体蛋白协助又需要消耗能量。
a．在氧气浓度为零时(图中Q点)，细胞通过无氧呼吸供能，但无氧呼吸产生能量较少，所以运输速率较低； b．在一定范围内随氧气浓度升高，有氧呼吸加强，产生的能量逐渐增多，所以运输速率不断加快，当氧气浓度足够高时(图中P点)，能量供应充足，但由于受到载体蛋白数量的限制，运输速率不再随氧气浓度增大而加快。 (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
[运用—考向对练]
考向1 结合图示考查物质出入细胞的方式
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1．(2018·湖北重点中学联考)下图是细胞膜的亚显微结构模式图，a、b为物质运输的两种方式，下列相关叙述正确的是( )
A．a可以表示二氧化碳运出细胞 B．b可以体现细胞膜的功能特点 C．温度变化对a方式没有影响 D．a、b与细胞膜的结构特点无关
B [Ⅰ侧有糖蛋白，是细胞膜外表面。a表示物质顺浓度梯度以自由扩散的方式运入细胞，A项错误；b表示的物质逆浓度梯度运入细胞，需要载体蛋白的协助，需要ATP供能，其方式为主动运输，可以体现细胞膜的功能特点(选择透过性)，B项正确；温度变化会影响磷脂双分子层的流动性，进而对a方式产生影响，C项错误；自由扩散和主动运输均与细胞膜的结构特点有关，D项错误。]
2．(2018·邯郸二模)如图表示小肠上皮细胞吸收葡萄糖的过程，小肠上皮细胞膜上的ATPase(ATP水解酶)能将胞内Na主动转运进入血液，以维持肠腔内
Na浓度高于胞内的状态，而小肠上皮细胞内的葡萄糖浓度高于血浆和肠腔，据此判断，下列叙述不正确的是( )
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＋
A．Na由肠腔进入小肠上皮细胞不消耗ATP B．ATPase能协助小肠上皮细胞排出K、积累Na C．SGLT1介导的葡萄糖跨膜运输的方式为主动运输 D．GLUT2介导的葡萄糖进入血浆的方式为协助扩散
B [Na由肠腔进入小肠上皮细胞通过SGLT1介导，不消耗能量，属于协助扩散，A正确；ATPase能协助小肠上皮细胞排出Na、积累K，属于主动运输，B错误；根据题干信息可知，小肠上皮细胞内的葡萄糖浓度高于肠腔，因此SGLT1介导的葡萄糖跨膜运输的方式为主动运输，C正确；由于小肠上皮细胞内的葡萄糖浓度高于血浆，因此GLUT2介导的葡萄糖进入血浆的方式为协助扩散，D正确。] [误区警示] 物质运输的三个“不一定”
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1．小分子物质的运输方式不一定都是跨膜运输，如神经递质的释放是胞吐作用。
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。 [备选习题]
(2018·长春三模)研究发现，水分子进入植物细胞的两种方式如图所示。下列叙述错误的是( )
A．根毛细胞吸水能力与其细胞液中水的相对含量有关 B．土壤溶液浓度过高时，植物细胞吸水需要消耗能量 C．水分子通过水通道蛋白是顺相对含量梯度运输的 D．水分子不通过水通道蛋白的跨膜运输方式为自由扩散
B [根毛细胞吸水能力与其细胞液中水的相对含量有关，例如细胞液水的相对含量少，根毛细胞吸水能力强，A正确；土壤溶液浓度过高时，细胞失水，可通过自由扩散或协助扩散失水，都不需要消耗能量，B错误；据图分析，水分子通过水通道蛋白是顺相对含量的梯度进行的，C正确；水分子不需要水通道蛋白的协助，只通过磷脂双分子层的跨膜运输方式为自由扩散，D正确。] 考向2 结合实例考查物质出入细胞的方式
3．(2018·太原市一模)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水解所释放出的能量，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，下列相关叙述错误的是( )
A．K进出细胞的跨膜运输方式不同
B．H从胃壁细胞进入胃腔与葡萄糖进入红细胞的跨膜运输方式不同 C．胃壁细胞上质子泵驱动的K进入细胞与突触后膜兴奋时Na进入细胞的 跨膜运输方式相同
D．质子泵具有ATP水解酶的功能
C [K从胃腔进入胃壁细胞需消耗ATP水解所释放的能量，其方式是主动运输；细胞内K经通道蛋白顺浓度进入胃腔，其方式是协助扩散，两者不一样，A正确；H从胃壁细胞进入胃腔，需消耗ATP水解所释放的能量，其方式是主动运输，葡萄糖进入红细胞的跨膜运输方式是协助扩散，B正确；胃壁细胞上质子泵驱动的K进入细胞需要消耗能量，为主动运输，突触后膜兴奋时Na进入细胞的跨膜运输方式为协助扩散，C错误；质子泵能催化ATP的水解，因此具有ATP水解酶的功能，D正确。]
4．(2018·东北三校模拟)已知离子泵是一种载体蛋白，能利用水解ATP释放的能量跨膜运输离子；离子通道是一种通道蛋白，受到适当的刺激，通道会打开，离子顺浓度梯度跨膜运输。下列叙述错误的是( ) A．使离子通道打开的适当刺激有可能是神经递质
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B．离子通过离子泵进行的跨膜运输属于主动运输 C．温度能够影响离子泵和离子通道进行跨膜运输 D．通道打开和关闭与蛋白质空间结构的变化无关
D [使离子通道打开的适当刺激有可能是神经递质，使得下一个神经元兴奋或抑制，进而使得钠离子内流或氯离子内流，A正确；离子泵是一种载体蛋白，能利用水解ATP释放的能量跨膜运输离子，属于主动运输，B正确；温度能够影响分子的运动，则能影响离子泵和离子通道进行跨膜运输，C正确；离子通道是一种蛋白质，通道打开涉及蛋白质空间结构的改变，D错误。] [技法总结] 归纳法记忆同一物质的不同运输方式
进入红细胞：协助扩散
1．葡萄糖进入小肠绒毛上皮细胞
主动运输肾小管重吸收葡萄糖
进入神经细胞：协助扩散靠离子通道＋
2．Na＋＋
－K泵运出神经细胞：主动运输进入神经细胞：主动运输
3．K
运出神经细胞：协助扩散
＋
＋
－K泵
＋
靠离子通道
[备选习题]
(2018·青岛市一模)健康人原尿中葡萄糖的浓度与血浆中的基本相同，而终尿中几乎不含葡萄糖。原尿中的葡萄糖是借助于Na的转运被肾小管主动重吸收的，葡萄糖由肾小管上皮细胞进入血液不消耗ATP，下列有关叙述不正确是
( )
A．葡萄糖进入肾小管上皮细胞是逆浓度梯度进行的
B．细胞膜上相关载体蛋白的数量和Na的吸收量会限制肾小管上皮细胞对葡 萄糖的重吸收
C．驱动葡萄糖由肾小管上皮细胞进入血液的动力来自葡萄糖的浓度差 D．胰岛B细胞受损的糖尿病患者肾小管上皮细胞对Na的转运少于正常人
D [葡萄糖进入肾小管上皮细胞是主动运输，是逆浓度梯度进行的，A正确；肾小管上皮细胞对葡萄糖的重吸收是主动运输，限制因素是细胞膜上相关载体蛋白的数量和Na的吸收量，B正确；“葡萄糖由肾小管上皮细胞进入血液不消耗ATP”，说明葡萄糖由肾小管上皮细胞进入血液是协助扩散，动力来自葡萄糖的浓度差，C正确；胰岛B细胞受损，胰岛素分泌不足，血糖增高，使原尿中的葡萄糖浓度超过了肾小管的重吸收能力，D错误。] 考向3 考查外界因素对物质出入细胞方式的影响
5．(2018·福建质检)丽藻细胞液中K浓度比它们生活的池水高1 065倍，而生活在同一片水域的轮藻仅高63倍。对两种藻类细胞积累K的相关叙述，不正确的是( ) A．K的积累保证了细胞正常生命活动的需要 B．吸收K的过程都需要载体蛋白的协助 C．K积累量的差异取决于它们遗传基础的差异
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D．K吸收速率与池水中的溶解氧的浓度无关
D [无机盐离子能维持细胞进行正常的生命活动，A项正确；吸收K的方式是主动运输，需要载体蛋白的协助，B项正确；两种藻类细胞积累K的量的不同取决于它们遗传基础的差异，C项正确；吸收K的方式是主动运输，需要消耗能量，能量绝大部分来源于有氧呼吸，故K吸收速率与池水中的溶解氧的浓度有关，D项错误。] 6．(2018·山西名校联考)将洋葱表皮细胞放置在不同浓度的物质M溶液中，并测定洋葱表皮细胞吸收M的速率，结果如下图所示。对结果的解释最合理的是
( )
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A．细胞吸收M是从低浓度向高浓度 B．细胞吸收M的方式为主动运输 C．细胞吸收M需载体蛋白的参与 D．细胞吸收M所需能量供应不足
C [物质M的浓度增大的时候，物质吸收的速率并没有改变，可能是受细胞通入空气后没有改变吸收速率，说明与能量供应无关；该物质M运输的方式正确。]
真题验收| 感悟高考 淬炼考能 (对应学生用书第37页)
1．(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( )
膜上载体蛋白的限制；可能是协助扩散，故C
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。A错：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
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相对体积逐渐增大。B
※ -精 品 人教 试 卷- ※
错：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。C对：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。D错：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。]
2．(2017·海南高考)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( ) 【导学号：67110026】 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
B [据实验结果可知该植物的叶表皮细胞是具有中央大液泡的活细胞，A正确；细胞发生质壁分离的外界条件是外界溶液浓度大于细胞液浓度，B错误；水分子进出细胞是双向的并且通过自由扩散进出，C正确；细胞壁具有全透性，甲物质和H2O能自由通过该叶表皮细胞的细胞壁，D正确。]
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．(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 [胞吐是指细胞需要外排的大分子，先在细胞内形成囊泡，囊泡移动到细胞膜处与细胞膜融合，将大分子排出细胞的现象。细胞胞吐的是大分子物质，且细胞通过胞吐作用向外分泌物质是需要消耗能量的。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。B项mRNA是通过核孔从细胞核到细胞质的，不属于胞吐。]
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 人教版 ※- 推- 荐 ※ 下- 载- ※
温度(℃) 离子相对吸收量(%) ※ -精 品 人教 试 卷- ※ 空气 氮气 空气 下列分析正确的是( ) 17 17 3 100 10 28 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．(2014·全国卷Ⅱ)将某植物花冠切成大小和形状相同的细条，分为a、b、c、d、e和f组(每组的细条数相等)，取上述6组细条分别置于不同浓度的蔗糖溶液中，浸泡相同时间后测量各组花冠细条的长度，结果如下图所示。假如蔗糖溶液与花冠细胞之间只有水分交换，则( )
A．实验后，a组液泡中的溶质浓度比b组的高 B．浸泡导致f组细胞中液泡的失水量小于b组的 C．a组细胞在蔗糖溶液中失水或吸水所耗ATP大于b组
D．使细条在浸泡前后长度不变的蔗糖浓度介于0.4～0.5 mol·L之间
D [实验前长度/实验后长度的比值为1时，水分进出细胞达到平衡；比值小于1表明细胞吸水，且比值越小，花冠吸水越多；比值大于1表明细胞失水，且比值越大，花冠失水越多。据图可推知a组吸水多于b组，因此实验后a组细胞液中溶质浓度低于b组；f组比值大于b组，因此失水量大于b组；水分子进出细胞的方式是自由扩散，不消耗能量；由c组吸水，d组失水知细条细胞液浓度介于0.4～0.5 mol·L之间。] 7．(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
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※ -精 品 人教 试 卷- ※
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。]
1．渗透作用的发生必须依赖半透膜和膜两侧的浓度差。
2．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。
3．被动运输包括自由扩散和协助扩散，它们都是顺浓度梯度运输的过程，不消耗能量，但是协助扩散需要载体蛋白的协助。
4．主动运输是逆浓度梯度运输的过程，需要载体蛋白的协助和消耗能量。
5．胞吞和胞吐是借助于膜的融合完成的，与膜的流动性有关，它是大分子和颗粒性物质进出细胞的物质运输方式，靠ATP提供动力。
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