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第二单元 细胞的基本结构和物质运输功能
学案9 物质跨膜运输的实例
考纲要求　
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。
复习要求
1．举例说明细胞膜是选择透过性膜
2．初步学会对图表数据的解读
3．探讨生物膜在实践中的应用价值
基础自查
一．物质跨膜运输的实例
1．细胞的吸水和失水
（1）渗透作用发生的条件有哪些？
（2）动物细胞的吸水和失水
①细胞膜相当于________________________
②当　　　　　　时，细胞_________；当　　　　　时，细胞_________；当________________________时，水分进出平衡
（3）植物细胞的吸水和失水
①原生质层包括_____________________________________________，具有___________性，相当于________________________
②当　　　　　　　　　　　时，细胞_________；当外界溶液浓度＞细胞质浓度时，细胞_________；当________________________时，水分进出平衡。
（４）水分子跨膜运输的特点是什么？
2．物质跨膜运输的其他实例
1．无机盐的跨膜运输的特点有哪些？
2．物质跨膜运输的特点？
课堂深化探究
一．渗透系统的组成对比分析
渗透作用模型 植物细胞与外界溶液形成渗透系统
图解
基本组成或条件　　
原理
水扩散的方向
特别提醒:
两组相近概念比较
(1)半透膜、选择透过性膜
区别：①半透膜是无生命的物理性薄膜，是指某些物质可以透过而另一些物质不能透过的多孔性薄膜，物质能否通过取决于分子的大小。
②选择透过性膜是具有生命的生物膜，载体的存在决定了其对不同物质是否吸收的选择性。细胞死亡或膜载体蛋白失活后，其选择透过性丧失。
共性：都允许水分子自由通过，而不允许大分子物质通过。
(2)原生质层、原生质体
①原生质层在成熟的植物细胞内相当于半透膜的结构，由细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质组成，不包括细胞核和液泡内的细胞液。此结构仅存在于成熟的植物细胞中。
②原生质体是去除了植物细胞壁后所剩下的具有生物活性的植物细胞结构，包括细胞膜、细胞质、细胞核三部分，常用作植物细胞融合的材料。
二.生物膜选择透过性的分析
用完全培养液在两个相同的容器内分别培养水稻和番茄苗，假设两植物的吸水速率相同，一段时间后，测定培养液中各种离子与实验开始时各种离子浓度之比如图所示：
(1)不同植物细胞对同一无机盐离子、同一植物细胞对不同无机离子的吸收均有差异，说明什么？
　
(2)从营养学角度讲番茄与水稻，谁的补钙效果好，为什么？
　
(3)植物细胞在同一时间吸收离子和吸水的量____(相同、不同)，说明什么？
　
思维拓展
1．矿质元素必须溶解在水中呈离子状态，才能被细胞吸收。
2．吸收矿质元素离子的多少可以调节细胞液的浓度，影响对水分的吸收。
3．矿质元素离子被吸收后随水分在导管中运输，蒸腾作用在促进水分运输的同时也促进矿质元素离子的运输。
4．植物对离子的选择性吸收
原因：遗传性载体蛋白种类、数量选择性。
三、植物细胞的质壁分离及其复原
1．该实验的原理是什么？
2．请回顾质壁分离与复原实验流程。
3．质壁分离的原因
表现
　特别提醒1.质壁分离实验的拓展应用及方法
（1）判断细胞的死活
待测细胞＋蔗糖溶液
（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刚发生质壁分离的蔗糖溶液的浓度之间。
（3）比较不同植物细胞的细胞液浓度大小
不同植物细胞＋同一浓度的蔗糖溶液刚刚发生质壁分离时所需时间的比较―→判断细胞液浓度大小(时间越短，细胞液浓度越小)。
比较一系列溶液的浓度的大小
同一植物的相同成熟细胞＋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溶液和蔗糖溶液)
相同成熟植物细胞＋不同种类溶液
对应训练
1．下面能发生质壁分离现象的一组细胞是 (　　)
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用盐酸解离的洋葱根尖细胞　⑥根尖分生区细胞
A．①⑤　　　　　　　　　　　　B．②③⑥
C．①②③④⑤⑥ D．②③
2.小明用玻璃槽、饱和蔗糖溶液和清水做成如图所示的实验装置，进行生物膜透性的模拟实验。甲、乙两槽间的隔板中央圆圈为玻璃纸，玻璃纸是一种半透膜，蔗糖分子不能透过，而水分子能自由通过。几小时后，发现 (　　)
A．甲槽内水的体积减小　　　　　　　　
B．乙槽内溶液的体积减小
C．甲槽内水的体积无变化
D．乙槽内溶液的体积无变化
3．下列关于物质跨膜运输实例的说法中，不正确的是 (　 )
A．细胞膜、核膜等生物膜都是选择透过性膜
B．植物细胞的原生质层相当于一层半透膜
C．小分子物质都能通过细胞膜，大分子物质则不能
D．细胞的吸水和失水是水分子顺相对含量梯度跨膜运输的过程
4.某同学在做植物细胞质壁分离实验时，观察到紫色洋葱表皮细胞的中央液泡逐渐缩小，这说明 (　　)
A．洋葱表皮细胞是活细胞
B．细胞液的溶质透出细胞
C．蔗糖溶液浓度小于细胞液浓度
D．细胞壁收缩导致中央液泡失水
5．下图中甲、乙两图是渗透装置示意图，图丙是根毛细胞示意图。请根据甲、乙、丙三图回答下列问题(图甲是发生渗透作用的初始状态，图乙是图甲发生了较长时间的渗透作用之后达到的平衡状态)。
(1)典型的渗透装置必须具备两个条件是______和_______。
(2)比较图甲中①和②处溶液浓度的大小：①______②(填大于/小于/等于)。
(3)图丙中⑦为________，其在渗透系统中的作用相似于图甲中的________。
(4)图甲和图丙中都有半透膜，两者相比其本质的区别是细胞膜作为生物膜具有________性，细胞膜的这一特性与其膜上________有关。
(5)若把根毛细胞放在30%的蔗糖溶液中，它会出现什么变化？________。若把根毛细胞放在5%的NaCl溶液中，在显微镜下连续观察一段时间可能会发生什么变化？___。
(6)盐碱地中的植物常出现萎蔫现象，其原因是 。
实验探究
回答下列与细胞有关的实验问题。
(1)下列4项实验中，需保持细胞生理活性的有________(填序号)。
①观察叶绿体和线粒体
②观察洋葱鳞片叶内表皮细胞中DNA的分布
③探究酵母菌的呼吸方式
④红细胞中血红蛋白的提取和分离
(2)按下面步骤进行质壁分离实验。
步骤一：在洁净的载玻片中央加一滴清水，取一片藓类小叶，盖上盖玻片。
步骤二：从盖玻片一侧滴入0.3g/mL的蔗糖溶液，在盖玻片的另一侧用吸水纸吸引。这样重复几次，使盖玻片下面的藓类小叶浸润在0.3 g/mL的蔗糖溶液中。
步骤三：在显微镜下观察，结果如图所示。
①图中A、B处的颜色分别是_____________ _______。
②如果上述实验步骤二中从盖玻片的一侧滴入的是加有伊红
(植物细胞不吸收的红色染料)的0.3 g/mL的蔗糖溶液，则在
显微镜下观察到A、B处的颜色分别是___________________。
③如果将步骤二中浸润在0.3 g/mL的蔗糖溶液中的藓类小叶的装片，放在80℃条件下处理一段时间(装片中的藓类小叶保持在0.3 g/mL的蔗糖溶液中)。在显微镜下清晰地观察到细胞结构后，为更准确地判断A处颜色，对显微镜的操作方法是__________、__________。如果A处呈绿色，可能的原因是________________________________________ ______
________________________________________________________________________。
限时训练
题组一　细胞吸水和失水
1.若右图表示植物细胞渗透作用的图解，下列说法中错误的是(　　)
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．当溶液甲的浓度＞细胞液乙的浓度时，细胞发生渗透失水，当细胞液乙的浓度＞溶液甲的浓度时，细胞发生渗透吸水
D．当溶液甲的浓度＝细胞液乙的浓度时，细胞处于平衡状态，水分子不再通过原生质层
2.将不同植物的三个未发生质壁分离的细胞置于同一蔗糖溶液中，形态不再变化后的细胞图如下。则有关各细胞液的浓度判断正确的是 (　　)
①实验前乙<甲<丙　 ②实验前乙>甲>丙
③实验后乙≥甲＝丙　 ④实验后乙<甲<丙
A．①③ B．②③
C．①④ D．②④
3.某种植物细胞在浓度分别为200 mmol·L－1和400 mmol·L－1的小分子物质M溶液中，细胞吸收M的速率都是10 mmol·min－1。对此结果最合理的解释是 (　　)
A．细胞吸收M的方式为自由扩散
B．细胞吸收M的方式为主动运输
C．细胞吸收M需要载体蛋白的参与
D．吸收M物质时所需能量供应不足
题组二　质壁分离及质壁分离复原
4．某同学用30%的蔗糖溶液来处理某生物细胞，在操作步骤完全正确的情况下，细胞没有出现质壁分离现象。试分析该同学所使用的实验材料可能是(　　)
①根尖分生区细胞　②动物细胞　③死细胞　④去除了细胞壁的植物细胞
A．②④　　　　　　　　　　　 　B．①②④
C．②③④ D．①②③④
5．(2011·长沙质检)浸泡在一定浓度KNO3溶液中的洋葱表皮细胞，发生质壁分离后又出现质壁分离复原，与此过程直接相关的细胞器有(　　)
A．液泡 B．线粒体、液泡
C．线粒体 D．线粒体、高尔基体
6．下图是某同学在观察植物细胞的质壁分离与复原实验中的基本操作步骤，其中步骤D在质壁分离和质壁复原实验中分别属于(　　)
A．实验组，对照组 B．实验组，实验组
C．对照组，对照组 D．对照组，实验组
题组三　生物膜功能特性
7．用相同的完全培养液，在相同条件下分别培养水稻和番茄幼苗。在二者的吸水率几乎相同的情况下，72 h后原培养液中部分离子浓度发生了如下表所示的变化(表中数据为72 h后溶液中部分离子浓度占实验开始时的百分比)。分析下表不能得出的结论是(　　)
K＋ Mg2＋ Ca2＋ SiO
水稻 17.0 105 117 19.5
番茄 19.1 85 59.6 118
A．不同植物对同一离子的需要量是不同的
B．与番茄相比，水稻对SiO需要量大，对Ca2＋需要量小
C．不同植物根尖细胞膜上载体的种类和数量是不同的
D．植物对各种离子的吸收速率与溶液中离子的浓度有关
8．(2010·常州质检)下列关于物质跨膜运输实例的说法中，正确的是(多选)(　　)
A．细胞膜、核膜等生物膜都是选择透过性膜
B．水分子进出细胞，取决于细胞内外液体的浓度差
C．小分子物质都能通过细胞膜，大分子物质则不能
D．细胞的吸水和失水是水分子顺相对含量的梯度跨膜运输的过程
9．将等量的、微量的NH、PO、K＋、Ca2＋共同置于100 mL蒸馏水中，再放入一些新鲜的水稻根尖，一段时间后，测定溶液中上述四种离子和水的含量变化(见下表)。实验结果可以说明(　　)
项目 H2O NH K＋ Ca2＋ PO
减少量 0% 23% 12% 37% 14%
①根对水的吸收和对矿质离子的吸收是两个相对独立的过程　②根对矿质离子的吸收不是等比例进行的　③根细胞吸收矿质离子的方式是主动运输　④根吸收矿质离子的过程不受温度的影响
A．只有①② B．只有①③
C．只有①②③ D．都正确
题组四　应用提升
10．植物根尖成熟区的主要功能是吸收水分和矿质元素离子。下图表示刚施肥后的根尖成熟区表皮细胞在土壤溶液中的状态。请据图回答：
(1)该部位的表皮细胞与功能相适应的结构特点是__________________________和____________。
(2)图中根表皮细胞此时所处的生理状态是________________。此时，还能吸收水分和矿质离子吗？____________________。
(3)现提供0.3 g/mL的蔗糖溶液、1 mol/L的硝酸钾溶液、1 mol/L的醋酸溶液三种药品(以上溶液的浓度均比一般细胞液浓度大)，紫色洋葱，显微镜。请你选择一种正确的药品及其他必要的仪器用具，设计一个简单的实验，证实你对第(2)题第二问的判断。
实验步骤：①取一干净的载玻片，在中央加入1滴______________；②撕取紫色洋葱鳞片叶表皮，平展于液滴中，盖上盖玻片，置于显微镜下观察。
实验现象：细胞先出现__________，后慢慢__________。
实验结论：由此证明了____________________________________________________ ____________________。
11.某实验小组为了探究细胞膜的通透性，将小鼠肝细胞在体外培养一段时间后，检测培养液中的氨基酸、葡萄糖和尿素含量，发现它们的含量发生了明显变化(如下图)。请回答问题。
(1)由图可知，随培养时间延长，培养液中葡萄糖和氨基酸含量________，尿素含量________。由于在原培养液中没有尿素，推测其是________的产物。
(2)培养液中的氨基酸进入细胞后，其主要作用是________；被吸收的葡萄糖主要通过________作用，为细胞提供______________________。
(3)转氨酶是肝细胞内参与氨基酸分解与合成的一类酶，正常情况下这类酶不会排出胞外，若在细胞培养液中检测到该类酶，可能的原因是________________。
(4)由(1)和(3)可初步判断，细胞膜对物质的转运具有__________的特性。
高考真题体验
1.(2012北京卷) 31.（16分）科学家为了研究蛋白A的功能，选用细胞膜中缺乏此蛋白的非洲爪蟾卵母细胞进行实验，处理及结果见下表。
实验组号 在等渗溶液中进行的处理 在低渗溶液中测定卵细胞的水通透速率（cm/s×10-4）
I 向卵母细胞注入微量水（对照） 27.9
II 向卵母细胞注入蛋白A的mRNA 210.0III 将部分II细胞放入含HgCl2的等渗溶液中 80.7
IV 将部分III组细胞放入含试剂M的等渗溶液中 188.0
（1）将I组卵母细胞放入低渗溶液后，水分子经自由扩散(渗透)穿过膜的____________进入卵母细胞。
（2）将蛋白A的mRNA注入卵母细胞一定时间后，该mRNA____________的蛋白质进入细胞膜，使细胞在低渗溶液中体积____________。
（3）与II组细胞相比，III组细胞对水的通透性____________，说明HgC12对蛋白A的功能有____________作用。比较III、IV组的结果，表明试剂M能够使蛋白A的功能____________。推测HgC12没有改变蛋白A的氨基酸序列，而是破坏了蛋白A的____________。
（4）已知抗利尿激素通过与细胞膜上的____________结合，可促进蛋白A插入肾小管上皮细胞膜中，从而加快肾小管上皮细胞对原尿中水分子的____________。
（5）综合上述结果，可以得出____________的推论。
2.（2012浙江卷）1．人体肝细胞内CO2分压和K+浓度高于细胞外，而O2分压和Na+浓度低于细胞外，上述四种物质中通过主动转运进入该细胞的是
A．CO2 B．O2 C．K+ D．Na+
3.(2011·新课标卷)撕去紫色洋葱外表皮，分为两份，假定两份外表皮细胞的大小、数目和生理状态一致，一份在完全营养液中浸泡一段时间，浸泡后的外表皮称为甲组；另一份在蒸馏水中浸泡相同的时间，浸泡后的外表皮称为乙组。然后，两组外表皮都用浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液里处理，一段时间后外表皮细胞中的水分不再减少。此时甲、乙两组细胞水分渗出量的大小，以及水分运出细胞的方式是(　　)。
A．甲组细胞的水分渗出量与乙组细胞的相等，主动运输
B．甲组细胞的水分渗出量比乙组细胞的高，主动运输
C．甲组细胞的水分渗出量比乙组细胞的低，被动运输
D．甲组细胞的水分渗出量与乙组细胞的相等，被动运输
4.(2011·上海理综，20)某同学拟选择一种半透性的膜材料，用于自制渗透计。他采用如图1所示的装置(示意图)，对收集到的四种材料甲、乙、丙和丁进行试验，得到了倒置漏斗中的液面高度随时间变化的曲线(如图2)。据图分析，该同学应选择的膜材料是(　　)。
A．甲 B．乙 C．丙 D．丁
5.(2010·山东理综，13)由图中曲线a、b表示物质跨(穿)膜运输的两种方式，下列表述正确的是(　　)。
A．脂溶性小分子物质不能通过方式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b的最大转运速率与载体蛋白数量有关
D．抑制细胞呼吸对方式a和b的转运速率均有影响
6.(2011·天津理综卷)将紫色洋葱鳞片叶表皮细胞浸润在0.3 g/mL的蔗糖溶液中，1分钟后进行显微观察，结果见右图。下列叙述错误的是(　　)。
A．图中L是细胞壁，M是液泡，N是细胞质
B．将视野中的细胞浸润在清水中，原生质体会逐渐复原
C．实验说明细胞膜与细胞壁在物质透过性上存在显著差异
D．洋葱根尖分生区细胞不宜作为该实验的实验材料
7．(2011·大纲版全国卷)将紫色洋葱在完全营养液中浸泡一段时间，撕取外表皮，先用质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液处理，细胞发生质壁分离后，立即将外表皮放入蒸馏水中，直到细胞中的水分不再增加。在该实验中，蔗糖溶液处理前外表皮细胞液的浓度为甲，细胞中的水分不再增加时外表皮细胞液的浓度为乙，则甲、乙的关系，以及实验过程中水分进出细胞的方式为(　　)。
A．甲<乙，被动运输 B．甲>乙，被动运输
C．甲>乙，主动运输 D．甲＝乙，主动运输
8．(2011·重庆卷)下图为某种植物幼苗(大小、长势相同)均分为甲、乙两组后，在两种不同浓度的KNO3溶液中培养时鲜重的变化情况(其他条件相同且不变)。下列有关叙述，错误的是(　　)。
两组幼苗在KNO3溶液中的鲜重变化
A．3 h时，两组幼苗均已出现萎蔫现象，直接原因是蒸腾作用和根细胞失水
B．6 h时，甲组幼苗因根系开始吸收K＋、NO，吸水能力增强，使鲜重逐渐提高
C．12 h后，若继续培养，甲组幼苗的鲜重可能超过处理前，乙组幼苗将死亡
D．实验表明，该植物幼苗对水分和矿质元素的吸收是两个相对独立的过程
9.(2010·广东卷)下图是植物从土壤中吸收某矿物质离子示意图。据图判断，该离子跨膜进入根毛细胞的方式为(　　)。
A. 自由扩散 B. 协助扩散
C. 主动运输 D. 被动运输
10．(2010·天津卷)下列关于物质跨膜运输的叙述，错误的是(　　)。
A．主动运输过程中，需要载体蛋白协助和ATP提供能量
B．在静息状态下，神经细胞不再进行葡萄糖的跨膜运输
C．质壁分离过程中水分子外流导致细胞内渗透压升高
D．抗体分泌过程中，囊泡膜经融合成为细胞膜的一部分
11．(2011·海南单科，27)原尿中葡萄糖、氨基酸等物质的浓度与血浆中的基本相同。原尿经肾小管上皮细胞的选择性重吸收和分泌作用后形成尿液。正常情况下尿液中不含葡萄糖。肾小管上皮细胞中的葡萄糖通过被动运输的方式进入组织液。下图为肾小管壁及相关结构示意图。
回答问题。
(1)肾小管上皮细胞中的葡萄糖浓度________(高于、低于、等于)组织液中的。
(2)原尿中的葡萄糖进入肾小管上皮细胞的运输方式是________，需要________的参与。
(3)肾小管上皮细胞重吸收水分的原理是________，原尿中葡萄糖未能被完全重吸收从而导致尿量增加的原因是_______________________________________________________________
________________________________________________________________________。
12.(2010·浙江卷，29，Ⅱ)为研究兔红细胞在不同浓度NaCl溶液中的形态变化，请根据以下提供的实验材料与用具，写出实验思路，设计记录实验结果及原因分析的表格，并填入相应内容。
材料与用具：兔红细胞稀释液、质量分数为1.5%的NaCl溶液、蒸馏水、试管、显微镜等。
(要求：答题时对NaCl溶液的具体配制、待观察装片的具体制作不作要求)
(1)实验思路：
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________；
③________________________________________________________________________。
(2)设计一张表格，并将预期实验结果及原因分析填入该表中。
解析　实验目的为研究兔红细胞在不同浓度NaCl溶液中的形态变化，所以需要设置不同梯度浓度的NaCl溶液，实验原理是动物细胞的细胞溶液浓度为0.9%，在浓度低于0.9%的NaCl溶液中动物细胞会吸水膨胀甚至涨破，在浓度高于0.9%的NaCl溶液中动物细胞会失水皱缩，且浓度差越大，现象越明显。
学案9 物质跨膜运输的实例
答案与解析
基础自查
一．物质跨膜运输的实例
1．细胞的吸水和失水
（1）渗透作用发生的条件
①具有半透膜
②半透膜两侧的溶液具有浓度差
（2）动物细胞的吸水和失水
①细胞膜相当于半透膜
②当外界溶液浓度＜细胞质浓度时，细胞吸水；当外界溶液浓度＞细胞质浓度时，细胞失水；当外界溶液浓度＝细胞质浓度时，水分进出平衡
（3）植物细胞的吸水和失水
①原生质层包括细胞膜、液泡膜及它们之间的细胞质，具有伸缩性性，相当于半透膜。
②当外界溶液浓度＜细胞液浓度时，细胞吸水；当外界溶液浓度＞细胞液浓度时，细胞失水；当外界溶液浓度＝细胞液浓度时，水分进出平衡。
（４）水分子是顺相对含量度跨膜运输的
2．物质跨膜运输的其他实例
1． (1)同种植物对不同离子吸收存在差异。
(2)不同植物对同一种离子吸收存在差异。
(3)人体甲状腺滤泡上皮细胞可以逆含量梯度从血液中吸收碘。
(4)不同微生物对不同矿物质的吸收表现出较大的差异。
2．物质跨膜运输的特点
(1)水分子可以自由通过，一些需要的离子、小分子也可以通过，其他的离子、小分子和大分子则不能通过。
(2)对物质的吸收具有选择性，原因在于细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜。
(３)物质的跨膜运输既有顺浓度梯度的，也有逆浓度梯度的。
二、植物细胞的质壁分离及其复原
１、(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不发生质壁分离现象。
②具有中央大液泡的成熟植物细胞可发生质壁分离现象。
③盐酸、酒精、醋酸等溶液能杀死细胞，不适于用做质壁分离的外界溶液。
(2)从溶液角度分析
①在一定浓度(溶质不能透膜)的溶液中可发生质壁分离现象。
②在一定浓度(溶质可透膜)的溶液中可发生质壁分离后自动复原。如甘油、尿素、乙二醇、KNO3等。
③在高浓度溶液中可发生质壁分离现象，但不会发生质壁分离复原现象。
２. （１）
（２）
（３）
（４）
（５）
（６）
课堂深化探究
一．
渗透作用模型 植物细胞与外界溶液形成渗透系统
图解
基本组成或条件　　 半透膜两侧的溶液具有浓度差 原生质层——选择透过性膜浓度差——细胞液与外界溶液之间
原理 水分子通过半透膜的扩散作用 细胞液通过原生质层与外界溶液之间发生渗透
水扩散的方向 低浓度溶液―→高浓度溶液
二:生物膜选择透过性的分析
(1)植物细胞膜对无机盐离子的吸收具有选择性。
(2)番茄好，番茄吸收Ca2＋多，水稻吸收Ca2＋少。
(3)不同　说明植物吸收离子和吸收水是两个不同的过程。
三.1．成熟的植物细胞的原生质层相当于一层半透膜，细胞液具有一定的浓度，能够渗透失水和吸水。
2．30%的蔗糖溶液　逐渐变小(紫色加深)　逐渐分离　逐渐变大　逐渐贴近细胞壁
3．(1)内因
(2)外因：外界溶液浓度大于细胞液浓度。
4．表现
对应训练
1． 解析：能发生质壁分离的细胞为活的成熟的高等植物的体细胞，①是死细胞，④是人的细胞，没有细胞壁，⑤用盐酸解离会杀死细胞，⑥没有大的液泡，这些细胞都不能发生质壁分离。②和③都是活的成熟的高等植物细胞，可以发生质壁分离。
答案：D
2. 解析：半透膜具有一定的选择透过性，水分子可以通过，而蔗糖分子不能透过，通过渗透作用，甲槽内水
的体积减小。
答案： A
3． 解析：细胞需要的小分子物质和离子可通过选择透过性的细胞膜，而细胞不需要的小分子物质和离子以及大分子物质则不能通过细胞膜。
答案：C
4. 解析：植物细胞质壁分离实验中，由于蔗糖溶液浓度大于细胞液浓度，细胞失水，又因为原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性，所以可观察到紫色洋葱表皮细胞的中央液泡逐渐缩小。细胞膜和液泡膜是选择透过性膜，细胞液的溶质不能透出细胞。如果洋葱表皮细胞失活，原生质层失去选择透过性，细胞不能发生质壁分离。
答案：A
5． 解析：由图乙可知图甲渗透装置内部溶液浓度高于外部溶液浓度，所以①小于②。原生质层包括细胞膜、细胞质、液泡膜，相当于一层半透膜。载体蛋白的存在使得原生质层具有选择透过性。细胞外液浓度高于细胞液浓度时，细胞失水发生质壁分离。植物细胞可以吸收Na＋、Cl－使细胞液浓度升高，所以根毛细胞放在5%的NaCl溶液中，会发生质壁分离与复原。
答案：(1)具有半透膜　膜两侧溶液具有浓度差
(2)小于　(3)原生质层　③
(4)选择透过　载体(蛋白质)
(5)发生质壁分离　先质壁分离后复原
(6)土壤溶液的浓度大于根毛细胞液的浓度，细胞不能正常吸水
实验探究
解析：(1)②中盐酸处理后细胞死亡，④中红细胞吸水破裂血红蛋白才能释放出来。(2)滴加含有伊红的蔗糖溶液后，A处为红色，B处仍为绿色，因为伊红为植物细胞不吸收的红色染料。(3)要观察清楚无色的部分，需使视野稍暗些，可改变光圈大小和调节反光镜(或调节电光源亮度)。在高温下如果A处为绿色，则可能是高温使细胞膜、叶绿体膜失去选择透过性，叶绿素等色素进入了A处。
答案：(1)①③　(2)①无色、绿色　②红色、绿色　③改变光圈大小　调节反光镜(电光源亮度)　高温下细胞膜、叶绿体膜失去选择透过性，叶绿素等色素进入A处
限时训练
题组一　细胞吸水和失水
1. 解析：渗透作用是水分子通过半透膜的扩散，当溶液甲的浓度＝细胞液乙的浓度时，水分子仍进行扩散，只是水分进出平衡。
答案：D
2. 解析：乙未出现质壁分离，丙质壁分离现象最明显，所以实验前，乙的细胞液浓度最高，丙最低，即乙>甲>丙。实验后，形态不再变化，则甲、丙的细胞液浓度与蔗糖溶液浓度相同，乙的细胞液浓度≥蔗糖溶液浓度，所以乙≥甲＝丙。
答案： B
3. 解析：从题中信息可知，该植物对小分子物质M的吸收速率不随细胞外液的浓度变化而变化，也就是说细胞吸收M的速率受到某种条件的限制，这种条件应该是固定不变的，应是由遗传物质决定的载体蛋白，其数量和种类决定了吸收物质的种类和速率。
答案：C
题组二　质壁分离及质壁分离复原
4． 解析：浸泡在30%的蔗糖溶液中，存在着浓度差，在操作步骤完全正确的情况下，细胞没有出现质壁分离现象可能的原因有：一是死细胞；二是动物细胞或去除了细胞壁的植物细胞；三是没有大液泡的非成熟区的细胞，如根尖分生区的细胞。
答案：D
5． 解析：质壁分离与水分的散失有关，水分的散失与液泡有关。质壁分离的自动复原与细胞吸收K＋和NO有关，细胞吸收K＋是主动运输过程，需要消耗能量，故该过程与线粒体有关。
答案：B
6． 解析：该实验属于自身对照实验。所谓自身对照是指对照组和实验组在同一研究对象上进行，是实验前后之间的对照。步骤D在质壁分离实验中属于实验组；在质壁分离复原实验中属于对照组。
答案：A
题组三　生物膜功能特性
7． 解析：由表中每一列数据分析可知，不同植物对同种离子的需要量及同一植物对不同离子的需要量不同，水稻吸收的SiO多，对Ca2＋、Mg2＋吸收少，而番茄吸收的Ca2＋和Mg2＋较多，对SiO吸收量少。这体现了植物对无机盐离子的吸收具有选择性，其原因在于不同植物根尖细胞膜上载体的种类和数量是不同的。选项D所表述的内容不能从表中数据得出。
答案：D
8．ABD　[细胞膜等生物膜具有选择透过性，细胞需要的小分子、离子可以通过细胞膜，而细胞不需要的小分子、离子和大分子则不能通过细胞膜。]
9．A　[本题考查植物细胞吸收水分和无机盐的关系，以及理解应用能力、数据分析与判断能力等。从表中可以看出：水没有减少，而矿质离子不同程度的减少，所以吸收水和吸收矿质离子是两个相对独立的过程，且不同矿质离子的吸收不成比例。表中不能看出根尖对矿质离子的吸收是主动运输方式，以及是否受温度的影响。]
题组四　应用提升
10． 解析　(1)可根据示意图直接回答；(2)由于图中是原生质层已与细胞壁分离，表明该细胞已失水；由于细胞吸水和吸收矿质离子是两个相对独立的过程，故该细胞不能吸水，但可以吸收矿质离子；(3)这是教材中的质壁分离的延伸，特别提醒的是，将植物细胞置于适宜的硝酸钾溶液中，细胞先发生质壁分离，后又自动复原，原因是细胞主动地选择吸收K＋、NO，提高了细胞液的浓度，致使细胞又吸收水分，发生质壁分离复原。
11. 解析：(1)由题干和图示知：培养液中葡萄糖和氨基酸的含量随培养时间的延长而减少，而尿素含量则增加，因原培养液中无尿素，根据葡萄糖、氨基酸和尿素的化学元素组成特点可知：尿素为氨基酸的代谢产物。(2)氨基酸在细胞内主要用于合成蛋白质，葡萄糖则主要作为能源物质，通过氧化分解为细胞提供能量。(3)正常情况下，因肝细胞膜通透性功能正常，所以转氨酶不会排出胞外，若肝细胞发生病变，其细胞膜通透功能异常时，转氨酶就会排出胞外。(4)细胞膜对物质的转运具有选择透过性。
答案：(1)降低　增加　细胞代谢(代谢)
(2)作为蛋白质合成的原料　呼吸(分解)　能量(ATP)
(3)肝细胞膜受损(或细胞裂解)
高考真题体验
1.(1)磷脂双分子层
(2)翻译 迅速增大
(3)明显降低 抑制 部分恢复 空间结构
(4)受体 重吸收
(5)蛋白A是水通道蛋白
解析：
（1）考察生物膜的结构和自由扩散，自由扩散不需要载体蛋白的协助，所以水穿过膜，就是穿越了磷脂双分子层。
（2）考察翻译和水分进出细胞，mRNA是翻译的模板。根据实验Ⅱ可知，蛋白A可以提高水的通透速率，因此细胞在低渗溶液会吸水而膨胀。
（3）考察实验分析能力，从实验结果可知：与II组细胞相比，III组细胞对水的通透性降低，说明HgC12对蛋白A的功能有抑制作用；与III组细胞 相比，IV组细胞对水的通透性升高，但是没有恢复到II组的水平，说明试剂M能够使蛋白A的功能部分恢复，最终可以推测HgC12没有改变蛋白A的氨基酸序列，而是破坏了蛋白A的空间结构。
（4）考察水盐平衡调节，见答案。
（5）考察实验分析能力，从实验结果可知，蛋白A可以提高水通透速率，意味着蛋白A是水通道蛋白。
2.【答案】C
【思路点拨】可通过肝细胞内外各物质的浓度的关系来迅速作出判断，K+逆浓度从细胞外进入到细胞内部，其跨膜运输的方式为主动运输。
3. 解析　考查物质运输方式及浓度差。甲组在完全培养液中培养一段时间后，与质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液浓度差没有乙组和蔗糖溶液的浓度差大，所以甲组水分渗出量比乙组细胞低。H2O的运出方式是被动运输里的自由扩散。
答案　C
4. 解析　根据图1可知，漏斗内糖水的浓度高于烧杯中的水，因此，一定时间内，烧杯中的水将大量渗透到漏斗中而使其液面升高，但当液面差达到一定高度时，由于浓度差和压力差的综合作用使液面不再升高。
答案　A
5. 解析　本题考查物质跨膜运输的方式的分析与坐标曲线的综合。分析坐标曲线可以看出，a为自由扩散，b为协助扩散(或主动运输)。脂溶性小分子物质通过自由扩散(即方式a)运输，因此A错误；方式a与载体无关，只与浓度有关，因此B错误；方式b的最大的转运速率与载体的种类和数量有关，因此C正确。抑制细胞呼吸，能量供应不足，导致主动运输受阻，而与自由扩散(协助扩散)无关，因此D错误。
答案　C
6. 解析　显微观察质壁分离的实验材料应选择具有大液泡的、成熟的植物细胞，洋葱根尖分生区细胞无大液泡，不宜作为该实验的实验材料；植物细胞的细胞壁是全透性的，蔗糖分子能够通过，细胞膜是选择透过性膜，蔗糖分子不能通过。0.3 g/mL的蔗糖溶液浓度大于细胞液浓度，细胞失水，洋葱鳞片叶表皮细胞表现为质壁分离，结果如图。图中L是细胞壁，M是液泡，N是蔗糖溶液。N的成分说明细胞膜与细胞壁在物质透过性上存在显著差异；将发生质壁分离的细胞浸润在清水中，细胞吸水，原生质体会逐渐复原。
答案　A
7． 解析　考查渗透作用相关知识。水分子过膜方式是自由扩散，属于被动运输。洋葱表皮细胞在质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液处理，细胞发生质壁分离后，说明细胞失水了。把发生质壁分离的细胞立即将外表皮放入蒸馏水中，直到细胞中的水分不再增加，此时细胞吸水且细胞液应该小于蔗糖溶液处理前外表皮细胞液的浓度。
答案　B
8． 解析　3 h后，两组幼苗重量均已低于开始幼苗鲜重，即发生了萎蔫，一方面是因为蒸腾作用散失的水分，另一方面是因放在比根细胞浓度大的KNO3溶液中，根细胞通过渗透作用失水。根系从一开始就通过主动运输吸收K＋、NO，6 h后甲组幼苗鲜重增加说明根细胞吸收的水分比蒸腾作用散失的水分多，根细胞内离子浓度高于外界溶液浓度应在6 h前就开始了，只不过根细胞吸收的水分比蒸腾作用散失的水分少，所以鲜重还是在减少。根细胞内通过主动运输吸收的离子数量在增多，而吸水量也在增加，根细胞内离子浓度在变化，而根外溶液离子被吸收和水分的吸收也在变化，根细胞内外离子浓度差的变化不好确定，所以根的吸水能力不好判定。12 h后，由于甲组根系不断通过主动运输吸收K＋、NO，从而保持根细胞内外浓度差，使其吸水量大于蒸腾量而有可能超过处理前的鲜重量，而乙组放在比根细胞浓度大很多的KNO3溶液中，根细胞通过渗透作用和蒸腾作用不断大量失水造成严重萎蔫最后死亡。通过以上分析可知吸收离子与吸收水分是两个相对独立的过程。
答案　B
9. 解析　考查学生获取信息的能力和理解能力。结合图示可以看出，该矿质离子的跨膜运输有两个特点：一是逆浓度梯度，二是消耗ATP，故应为主动运输。
答案　C
10． 解析　物质从低浓度一侧运输到高浓度一侧，需要载体蛋白的协助，同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，这种方式叫做主动运输。在静息状态下，神经细胞进行着K＋外流和其他的生命活动，需要能量供给，进行着葡萄糖的跨膜运输和葡萄糖的分解。抗体分泌过程属于胞吐，高尔基体分泌的囊泡到达细胞膜时，囊泡膜与细胞膜融合，成为细胞膜的一部分。
答案　B
11． 解析　(1)依据题干中提供的信息“肾小管上皮细胞中的葡萄糖通过被动运输的方式进入组织液”可推测肾小管上皮细胞中的葡萄糖浓度高于组织液中的葡萄糖浓度。(2)依据题干提供的信息：“原尿中葡萄糖浓度与血浆中的基本相同”、“正常情况下尿液中不含葡萄糖”可推知原尿中葡萄糖进入肾小管上皮细胞的运输方式是主动运输，需要载体蛋白参与。(3)肾小管上皮细胞重吸收水分的原理是渗透作用。原尿中葡萄糖未能被完全重吸收，会使原尿渗透压增加，水分重吸收减弱带走大量水分。
答案　(1)高于　(2)主动运输　载体蛋白和ATP　(3)渗透吸水　肾小管腔中液体的浓度高于正常水平，渗透压高，水分重吸收减弱，造成尿量增加
12. 答案　(1)①配制质量分数由低到1.5%的NaCl溶液，分别等量加入各支试管中　②向上述各支试管中分别加入等量的兔红细胞稀释液，放置一定时间　③取兔红细胞稀释液和上述试管中的红细胞稀释液制作装片，用显微镜观察并比较红细胞形态的变化
(2)不同浓度NaCl溶液对兔红细胞形态变化记录表
NaCl溶液的浓度 红细胞形态的变化 原因分析
低于一定浓度的NaCl溶液 体积变大甚至涨破 红细胞吸水
一定浓度的NaCl溶液 形态未变 进出红细胞的水分子数相等
高于一定浓度的NaCl溶液 皱缩，体积变小 红细胞失水

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