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人教(2019)生物高考知识点梳理&对点训练
2.2 细胞的物质输入和输出
知识点(一)　水进出细胞的原理
(一)渗透作用
概念 指水分子或其他溶剂分子通过半透膜的扩散过程，是自由扩散的一种形式
发生条件 ①有一层半透膜； ②半透膜两侧的溶液具有浓度差(物质的量浓度而非质量浓度)
现象 ①开始时，漏斗内液面上升； ②当水分子进出达到相对平衡时，漏斗内液面停止上升
(二)动物细胞和植物细胞的吸水和失水
1．动物细胞的渗透吸水和失水(以哺乳动物红细胞为例)
半透膜 浓度差 细胞状态
细胞膜相当于一层半透膜 外界溶液浓度 ＞ 细胞质的浓度 皱缩
＜ 膨胀
＝ 不变
2.植物细胞的吸水和失水
(1)条件：成熟植物细胞具有中央大液泡。
(2)原理。
(3)现象。
当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞发生质壁分离现象 当外界溶液浓度小于细胞液浓度时，细胞吸水膨胀，由于存在细胞壁，细胞不会涨破 当外界溶液浓度等于细胞液浓度时，细胞维持正常形态
【连接教材资料】(必修1 P67“拓展应用”T2)温度变化会影响水分通过半透膜的扩散速率吗？请你提出假设，并设计检验该假设的实验方案。
材料及用具：有如图所示相同的渗透装置三个，酒精灯(或水浴锅)、冰块及用具若干。
①实验假设：_______________________________________________________________。
②实验方案设计：___________________________________________________________
________________________________________________________________________。
提示：①温度变化会影响水分子通过半透膜的扩散速率。在一定温度范围内，提高温度会加快水分子通过半透膜的速率；而降低温度则减缓水分子通过半透膜的速率。②实验方案设计如下：准备如图所示的渗透装置三套，在第一组的烧杯外用酒精灯或水浴锅加热升温；第二组烧杯外加冰块降温；第三组留作对照。三组装置同时开始实验，并记录液面变化及时间。
[知识梳理]
理清渗透作用
1．渗透作用的现象分析
(1)渗透系统的溶液浓度指物质的量浓度而非质量浓度，实质是指渗透压。如质量分数为10%的葡萄糖溶液和质量分数为10%的蔗糖溶液的质量浓度相等，但质量分数为10%的蔗糖溶液的渗透压小，故水分子可通过半透膜由蔗糖溶液向葡萄糖溶液移动。
(2)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。
(3)漏斗内液面上升的原因：单位时间内由清水进入蔗糖溶液中的水分子数多于由蔗糖溶液进入清水中的水分子数。
(4)漏斗内液面停止上升的原因：随着液面的不断上升，漏斗内液体的压强越来越大，从而使水分子从漏斗内移向烧杯的速率加快，水分子进出漏斗的速率越来越接近，直至完全相等，漏斗内液面不再升高，此时水分子的进出达到相对平衡。
(5)若渗透平衡后，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。
2．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。
漏斗内溶液浓度为M，烧杯内溶液浓度为N，以下为各种现象及对应的结论：
(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
[对点练习]
1．某实验小组为探究蔗糖分子能否透过某种半透膜，制作了如图所示的渗透装置，将该渗透装置放置3 h，观察到漏斗液面明显上升，3 h 时取烧杯内液体加入试管甲和试管乙中，再分别加入蔗糖酶和等量蒸馏水，适宜条件下处理一定时间后用斐林试剂检测，试管中甲出现砖红色沉淀，试管乙中无砖红色沉淀。下列叙述错误的是(　 )
A．放置3 h时，漏斗内溶液浓度大于烧杯内溶液浓度
B．试管乙作为对照可排除无关变量对实验结果的影响
C．当液面高度不再变化时，漏斗内液面仍高于烧杯内液面
D．将实验中的蔗糖溶液换成淀粉溶液，甲试管内无砖红色沉淀
解析：选C　放置3 h漏斗液面明显上升，说明漏斗内溶液浓度大于烧杯内溶液浓度，A正确；试管乙作为对照，证明加热时斐林试剂本身不会产生砖红色沉淀，可排除无关变量对实验结果的影响，B正确；甲试管有砖红色沉淀，说明漏斗内的蔗糖分子可通过半透膜进入烧杯，达到渗透平衡后液面相平，C错误；淀粉不能被蔗糖酶水解，淀粉是非还原糖，不能与斐林试剂反应生成砖红色沉淀，故将实验中的蔗糖溶液换成淀粉溶液，甲试管内无砖红色沉淀，D正确。
2．将生鸡蛋的大头保持壳膜完好去掉蛋壳，小头开个小孔让蛋清和蛋黄流出。将蛋壳内灌入质量分数15%的蔗糖溶液，然后放在烧杯的清水中并用铅笔标上吃水线。下列分析错误的是(　 )
A．壳膜相当于渗透装置中的半透膜
B．半小时后吃水线低于烧杯的水面是由于清水渗入蛋壳所致
C．若将清水换为质量分数15%的NaCl溶液，则蛋壳先上浮后下沉
D．若将正常的线粒体放入清水中，则线粒体内膜先涨破
解析：选D　本实验中壳膜相当于渗透装置中的半透膜，A正确；蛋壳内为15%的蔗糖溶液，单位时间内进入壳膜的水分子多于从壳膜流出的水分子，导致蛋壳下沉，半小时后吃水线低于烧杯的水面是由于清水渗入蛋壳所致，B正确；若将清水换为15%的NaCl溶液，则NaCl溶液的摩尔浓度大于蔗糖，单位时间内进入壳膜的水分子少于从壳膜流出的水分子，导致蛋壳上浮，随着Cl－和Na＋进入壳膜，导致壳膜内的溶液的物质的量浓度大于壳膜外的溶液的物质的量浓度，单位时间内进入壳膜的水分子多于从壳膜流出的水分子，导致蛋壳下沉，C正确；线粒体内膜内折，形成嵴，内膜面积远大于外膜，若将正常的线粒体放入清水中，则线粒体外膜先涨破，D错误。
[知识梳理]
细胞的吸水与失水
[典例]　(2022·石家庄模拟)将新鲜萝卜切成大小、形状相同的细条，分别置于清水和两种渗透压相同的溶液中，浸泡一段时间后测量各组萝卜条的长度，实验结果如图。下列分析错误的是(　 )
A．a组的变化是因为细胞壁具有一定的伸缩性
B．c组实验后的萝卜细胞吸水能力比实验前强
C．用一定的方法可在低倍镜下观察到质壁分离现象
D．b组细胞在实验过程中不会发生质壁分离
[解析]　a组置于清水中，细胞吸水，由于细胞壁具有一定的伸缩性，故细胞体积有所变大，A正确；c组置于蔗糖溶液中，细胞失水，细胞液浓度变大，故实验后的萝卜细胞吸水能力比实验前强，B正确；质壁分离即原生质层与细胞壁分离，两者之间充满外界溶液，故用一定的方法可在低倍镜下观察到质壁分离现象，C正确；在葡萄糖溶液中细胞先失水，萝卜条长度变短，发生质壁分离，后来由于葡萄糖进入细胞内，细胞吸水复原，萝卜条最后保持原来的长度不变，D错误。
[答案]　D
方法一：通过比较细胞外溶液和细胞液的浓度大小来判断：细胞外溶液浓度>细胞液浓度 细胞失水；细胞外溶液浓度<细胞液浓度 细胞吸水；细胞外溶液浓度＝细胞液浓度 失水量和吸水量相等，处于动态平衡。
方法二：根据重量或长度变化来判断：重量增加或长度变长 吸水；反之则失水。　　
[对点练习]
3．植物体内有三个相邻的细胞a、b、c，已知它们的细胞液浓度大小关系是a>b>c，那么它们三者之间水分渗透的方向表示正确的是(　　)
解析：选C　细胞液的浓度越高，则吸水能力越强，a细胞液浓度最高，c细胞液浓度最低，b细胞液浓度介于a、c细胞液浓度之间，水分的渗透方向是由c→b→a，以及由c→a。
4．将小鼠一些肝细胞放置于不同浓度的NaCl溶液中，一段时间后测定细胞体积和数量，实验结果如图。下列叙述正确的是(　 )
A．乙曲线表明不同肝细胞内的溶液浓度并不相同
B．甲曲线说明，当NaCl溶液浓度大于P时细胞开始增殖
C．在NaCl溶液浓度大于Q点所对应的浓度时，细胞开始渗透失水
D．当细胞体积不再发生变化时，说明细胞内外溶液的NaCl浓度相等
解析：选A　乙曲线表明在不同浓度的NaCl溶液中，不同细胞的体积是不一样的，说明细胞失水的量不一样，即不同细胞内的溶液浓度不一样，A正确；甲曲线说明，当NaCl溶液浓度大于P时肝细胞数量开始增多，说明在不同浓度下的NaCl溶液中，细胞存活数量是不一样的，不能说明细胞开始增殖，B错误；乙曲线表明当NaCl溶液浓度大于P时，细胞开始渗透失水，细胞体积减小，C错误；当细胞体积不再发生变化时，可能是细胞内外溶液的NaCl浓度相等，也可能是细胞过度失水，已经死亡，D错误。
5．(2020·全国卷Ⅱ)取某植物的成熟叶片，用打孔器获取叶圆片，等分成两份，分别放入浓度(单位为g/mL)相同的甲糖溶液和乙糖溶液中，得到甲、乙两个实验组(甲糖的相对分子质量约为乙糖的2倍)。水分交换达到平衡时，检测甲、乙两组的溶液浓度，发现甲组中甲糖溶液浓度升高。在此期间叶细胞和溶液之间没有溶质交换。据此判断下列说法错误的是(　 )
A．甲组叶细胞吸收了甲糖溶液中的水使甲糖溶液浓度升高
B．若测得乙糖溶液浓度不变，则乙组叶细胞的净吸水量为零
C．若测得乙糖溶液浓度降低，则乙组叶肉细胞可能发生了质壁分离
D．若测得乙糖溶液浓度升高，则叶细胞的净吸水量乙组大于甲组
解析：选D　甲、乙两组糖溶液的质量浓度(单位为g/mL)相同，但甲糖的相对分子质量大于乙糖，所以甲、乙两组糖溶液的物质的量浓度不同(甲<乙)，将相同的叶圆片浸入两种不同物质的量浓度的溶液中，在吸水和失水的表现上可能不同。若测得乙糖溶液浓度升高，则甲、乙两组溶液浓度均小于叶细胞的细胞液浓度，两组细胞均吸水，但由于甲糖溶液的物质的量浓度小于乙糖溶液，所以乙组叶细胞的净吸水量小于甲组叶细胞，D错误。
知识点(二)　物质出入细胞的方式
1．物质进出细胞的方式
2．膜上的两种转运蛋白比较
名称 转运对象 特点
载体蛋白 只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过 每次转运时都会发生自身构象的改变
通道蛋白 只容许与自身通道的直径和形状相适配、大小和电荷相适宜的分子或离子通过 转运分子或离子不需要与通道蛋白结合
3.物质跨膜运输速率的曲线分析
(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是膜上转运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膜上载体蛋白的数量。
(3)若图3表示哺乳动物成熟红细胞的物质运输，还可表示主动运输。
【连接教材资料】1．(必修1 P70“与社会的联系”)引起囊性纤维化疾病的直接原因和根本原因分别是什么？
提示：直接原因是转运氯离子的载体蛋白的功能发生异常，根本原因是三个碱基对缺失造成基因突变。
2．(必修1 P72正文发掘)举例说明物质跨膜运输的方式与细胞膜结构的关系。
提示：①协助扩散和主动运输依赖细胞膜上转运蛋白的种类和数量，或转运蛋白空间结构的变化，这也是细胞膜具有选择透过性的结构基础。
②胞吞和胞吐也需要膜上蛋白质的参与，更离不开膜上磷脂双分子层的流动性。
3．(必修1 P72“概念检测”T2延伸应用)举例说明同一种物质进出细胞的运输方式相同吗？
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，肾小管细胞重吸收葡萄糖的方式是主动运输。神经细胞吸收钾离子的方式是主动运输，而神经细胞维持静息电位时钾离子外流的方式是协助扩散。
【知识点考法训练】
考法(一)　考查物质进出细胞的方式
1．ABC转运蛋白是一类跨膜转运蛋白，参与细胞吸收多种营养物质，每一种ABC转运蛋白对物质运输具有特异性，ABC转运蛋白的结构及转运过程如图所示。下列有关叙述正确的是(　 )
A．ABC转运蛋白可提高O2的跨膜运输速度
B．ABC转运蛋白可协助葡萄糖顺浓度梯度进入细胞
C．Ca2＋和氨基酸依赖同一种ABC转运蛋白跨膜运输
D．若ATP水解受阻，ABC转运蛋白不能完成转运过程
解析：选D　O2的跨膜方式是自由扩散，所以ABC转运蛋白不能提高O2的跨膜运输速度，A错误；由于ABC转运蛋白转运物质时需要消耗能量，而葡萄糖顺浓度梯度进入细胞不需要消耗能量，因此，ABC转运蛋白不可协助葡萄糖顺浓度梯度进入细胞，B错误；由于每一种ABC转运蛋白对物质运输具有特异性，所以Ca2＋和氨基酸依赖不同种ABC转运蛋白跨膜运输，C错误；由于ABC转运蛋白转运物质时需要消耗能量，若ATP水解受阻，ABC转运蛋白不能完成转运过程，D正确。
2．如图为肾小管上皮细胞重吸收水分和K＋的通道蛋白的立体结构的示意图。下列与通道蛋白有关的叙述正确的是(　 )
A．水通道蛋白往往贯穿于磷脂双分子层中
B．K＋通道蛋白运输物质的方式为协助扩散，需要消耗ATP
C．通道蛋白运输时没有选择性，比通道直径小的物质可自由通过
D．机体只能通过调节细胞膜上通道蛋白的数量来调节物质的运输
解析：选A　水通道蛋白位于细胞膜上，往往贯穿于磷脂双分子层中，A正确；分析题图可知，K＋通道运输K＋的方式为协助扩散，不消耗能量，B错误；通道蛋白运输物质时具有选择性，如水通道蛋白只能运输水分、K＋通道蛋白只能运输K＋，C错误；水通道蛋白的数量受核基因调控，据此可推测机体可通过调节细胞膜上通道蛋白的数量或开关来调节物质的运输，D错误。
(1)“三看法”快速判定物质出入细胞的方式。
(2)物质跨膜运输方式图解。
　　
考法(二)　考查物质跨膜运输的影响因素
3．(2022·潍坊三模)研究发现，与生活在适宜温度条件下相比，较长时间生活在低温条件下的某植物根系干重下降、对磷的吸收减慢。下列有关这一现象出现的原因的说法，错误的是(　 )
A．根系在低温条件下生长缓慢，根毛区的有效吸收面积较常温下生长的根系小
B．运输PO等相关离子的载体在低温下空间结构被破坏
C．组成根细胞膜的磷脂分子和蛋白质分子在低温下流动性降低
D．低温影响与细胞呼吸有关酶的活性，能量供应减少
解析：选B　运输PO等相关离子的载体在低温下空间结构不会被破坏，在高温下空间结构才会被破坏，B错误。
4．如图甲、乙分别是洋葱根尖在不同O2浓度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。下列相关叙述错误的是(　 )
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大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
解析：选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。D点时离子吸收速率不再随底物浓度增大而增大，主要是因为载体数量有限或能量供应不足，D错误。
(1)分析此类曲线题时，要注意区分横坐标表示的意义，曲线横坐标不同，表示的物质运输方式不完全相同。
(2)解答此类问题时，要明确自由扩散、协助扩散和主动运输三种跨膜运输方式的区别和联系，主要从是否需要能量和载体蛋白两个方面考虑。　　
考法(三)　考查物质跨膜运输的实验探究
5．紫色洋葱的鳞片叶外表皮细胞吸收MoO后，液泡的颜色会由紫色变为蓝色。某实验小组为了探究紫色洋葱的鳞片叶外表皮细胞吸收MoO的方式，用等量的下表溶液分别处理细胞，一段时间后观察变色细胞所占比例，结果如下表。据此判断下列相关叙述错误的是(　 )
组别 Na2MoO4溶液浓度/(mol·L－1) ATP溶液浓度/(mol·L－1) 变色细胞的比例/%
甲组 0.005 0 4.1
乙组 0.005 5×10－7 10.5
丙组 0 5×10－7 0
A.甲组实验细胞吸收MoO所消耗的ATP来自细胞质基质、线粒体和叶绿体
B．细胞膜和液泡膜上均可能存在运输MoO的载体蛋白
C．根据实验结果可判断细胞吸收MoO的方式为主动运输
D．丙组实验是为了排除ATP溶液对实验结果的影响
解析：选A　与甲组比，加入ATP的乙组的变色细胞的比例大幅度提高，说明MoO进入植物细胞需要消耗ATP，所需ATP来自植物的细胞呼吸，场所是细胞质基质和线粒体，A错误；MoO4最终进入液泡，说明细胞膜和液泡膜上均可能存在运输MoO的载体蛋白，B正确；与甲组比，加入ATP的乙组的变色细胞的比例大幅度提高，说明MoO进入植物细胞需要消耗ATP，故细胞吸收MoO的方式是主动运输，C正确；为排除ATP溶液会使细胞变色的可能性，应该设置只用ATP溶液处理的实验作对照，所以丙组实验是为了排除ATP溶液对实验结果的影响，D正确。
6．(2022·北京顺义区模拟)植物液泡中的花青素在碱性环境中呈蓝色，酸性环境中呈红色。某同学用紫色矮牵牛花瓣为材料探究Na＋跨膜运输的方式，具体操作流程及结果如下图。下列相关叙述正确的是(　 )
A．显微观察时需经解离、漂洗、染色等步骤制作临时装片
B．伴随钼酸钠的进入，液泡因pH降低而呈现蓝色
C．该实验中“显微观察液泡初始颜色”的步骤可以略去
D．实验结果说明Na＋跨膜运输的方式可能为主动运输
解析：选D　探究Na＋跨膜运输的方式，需要的活细胞，不能解离，A错误；伴随钼酸钠进入液泡，液泡因pH升高，而呈现蓝色，B错误；该实验需要与初始颜色比较，才能判断颜色是否变化，C错误；B组添加了呼吸抑制剂，细胞没有能量的产生，B组细胞液泡几乎不变色，说明钼酸钠进入液泡需要消耗能量，所以推测Na＋的跨膜运输方式为主动运输，D正确。
(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。
　　
知识点(三)　观察植物细胞的质壁分离和复原(实验探究)
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．实验结论
成熟植物细胞能与外界溶液构成渗透系统并发生渗透作用：当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞失水；当外界溶液浓度小于细胞液浓度时，细胞吸水。
[考法全训]
考法(一)　探究植物细胞的吸水和失水实验
1．本实验存在两组对照实验
第一组 实验组 经质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液处理后发生质壁分离的洋葱鳞片叶外表皮细胞
对照组 自然状态下的洋葱鳞片叶外表皮细胞
第二组 实验组 用清水处理后发生了质壁分离复原的洋葱鳞片叶外表皮细胞
对照组 发生了质壁分离的洋葱鳞片叶外表皮细胞
2．质壁分离发生的条件
从细胞角度分析 ①死细胞、动物细胞及未成熟的植物细胞(如根尖分生区细胞)不发生质壁分离及复原现象 ②具有中央大液泡的成熟植物活细胞可发生质壁分离及复原现象
从溶液角度分析　 ①在一定浓度(溶质不能透过膜)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(溶质可透过膜)的溶液(如KNO3、甘油等)中可发生质壁分离后自动复原现象 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
[对点练习]
1．某同学用不同浓度的蔗糖溶液分别处理红山茶花的花瓣表皮临时装片，观察花瓣表皮细胞的吸水和失水。图1为0.35 g·mL－1蔗糖溶液的处理结果。该同学用显微镜连接计算机并通过相关软件分别计算不同蔗糖溶液浓度下花瓣表皮细胞和液泡的面积，求出液泡面积与细胞面积的比值，得到平均值H，相关数据如图2所示。下列叙述正确的是(　 )
A．图1丙区域表示细胞质基质，该面积可作为质壁分离的观察指标
B．图1甲区域为蔗糖溶液，乙区域和丙区域的溶液几乎不含蔗糖
C．用0.45 g·mL－1蔗糖溶液处理的装片，细胞失水量更大，图1乙区域平均面积更大
D．H值可反映细胞的质壁分离程度，H值越小，细胞液的渗透压越小
解析：选C　图1丙区域表示原生质体，乙区域是细胞壁与原生质层之间的蔗糖溶液，A、B错误；由图2柱形图可知，用0.45 g·mL－1蔗糖溶液处理的装片，细胞失水量更大，图1乙区域平均面积更大，丙区域平均面积更小，C正确；H值可反映细胞的质壁分离程度，H值越小，细胞液浓度越高，渗透压越大，D错误。
2．(2022·苏州联考)用2 mol·L－1的乙二醇溶液和2 mol·L－1的蔗糖溶液分别浸泡取自同一部位的植物表皮。每隔相同时间在显微镜下测量视野中若干个细胞的长度x和原生质体长度y(如图1)，并计算x/y的平均值，得到图2所示结果。下列对结果曲线的分析，错误的是(　 )
A．2 mol·L－1的乙二醇溶液和2 mol·L－1的蔗糖溶液的渗透压相等
B．a点前比值不变说明表皮细胞水分子进出平衡
C．b点前表皮细胞的吸水能力逐渐增大
D．c点后表皮细胞发生质壁分离复原
解析：选B　渗透压的大小取决于单位体积溶液中溶质微粒的数目，2 mol·L－1的乙二醇溶液和2 mol·L－1的蔗糖溶液的渗透压相等，A正确；a点前比值不变且等于1，说明一开始细胞失水较少，原生质体与细胞壁还未分离，B错误；b点前曲线上升，表明表皮细胞在蔗糖溶液中发生质壁分离现象，其吸水能力逐渐增大，C正确；c点后，曲线下降，表明乙二醇(属于脂类小分子物质)可以进入细胞内部从而引起表皮细胞发生质壁分离复原现象，D正确。
考法(二)　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．比较未知浓度溶液的浓度大小
5．鉴别不同种类的溶液(如KNO3溶液和蔗糖溶液)
[对点练习]
3．某实验小组从同一萝卜上取相同长度的萝卜条5根，其中4根分别放置在浓度为a、b、c、d的蔗糖溶液中处理1 h，另外一根不做处理，作为对照组。然后将这5根萝卜条依次放入质量相同的甲、乙、丙、丁、戊5杯蒸馏水中静置1 h后，取出萝卜条，测定蒸馏水溶液质量的变化量，结果如图所示。据此判断，下列推测正确的是(　 )
A．蔗糖溶液浓度大小关系为cB．原萝卜条细胞液浓度位于b和c之间
C．经过c浓度的蔗糖溶液处理之后的萝卜条细胞的原生质层紧贴细胞壁
D．浓度为d的蔗糖溶液可能使萝卜条细胞失水过多而死亡
解析：选D　蔗糖溶液浓度大小关系为a＜b＜c＜d，A错误；原萝卜条细胞液浓度应位于a和b之间，B错误；由于c浓度的蔗糖溶液高于萝卜细胞液浓度，故经过c浓度的蔗糖溶液处理之后的萝卜条细胞的原生质层与细胞壁会发生分离，C错误；戊组质量不变，说明可能是细胞的原生质层已没有选择透过性，浓度为d的蔗糖溶液可能使萝卜条细胞失水过多而死亡，D正确。
[课时验收评价]
1．水分子存在两种跨膜运输机制，一种是通过磷脂双分子层的自由扩散，另一种是通过水通道蛋白的跨膜运输。研究者为探究哺乳动物成熟红细胞的吸水方式，进行了如下实验，将甲组红细胞用生理盐水配制的蛋白酶溶液处理，乙组红细胞用等量的生理盐水处理。将甲、乙两组制成装片，在盖玻片一侧滴加清水，另一侧用吸水纸吸引，显微镜下观察在相同时间内两组细胞发生破裂的情况。下列分析不合理的是(　 )
A．水分子的上述两种跨膜运输方式，都是顺浓度梯度进行的
B．磷脂双分子层内部具有疏水性，水分子自由扩散通过细胞膜时会受到一定阻碍
C．若甲、乙两组细胞破裂数差异不大，则说明水分子主要以自由扩散进入红细胞
D．若甲组细胞破裂的数量比乙组少，则说明水分子仅通过通道蛋白进入红细胞
解析：选D　若水分子仅通过通道蛋白进入红细胞，则甲组细胞膜上的水通道蛋白被蛋白酶破坏，则水分子不能进入甲组细胞，甲组细胞不会破裂，D错误。
2．提取某种哺乳动物的红细胞并分成甲、乙两组，乙组用一定试剂处理抑制膜蛋白的功能，甲组不做处理，两组细胞均置于清水中，显微镜下观察红细胞的变化如图所示，乙组细胞体积略有增大。
下列相关叙述正确的是(　 )
A．甲组和乙组的红细胞吸收水分都是顺溶液浓度梯度进行
B．该实验说明红细胞吸水的方式主要是自由扩散
C．该实验说明红细胞可以通过膜蛋白运输水分子
D．甲组中2.5 min时红细胞的吸水能力大于0.5 min时
解析：选C　清水中水分子的数量大于红细胞内水分子的数量，溶液浓度指的是溶质浓度，因此水分子是从低浓度向高浓度运输，A错误；据题干信息可知，甲组不做处理，乙组抑制了膜蛋白的功能，由图可知，在相同的时间内，甲组细胞体积增大的程度比乙组大，说明甲组的吸水能力要远大于乙组，B错误；大部分的水分子进出细胞的方式为协助扩散，需要载体蛋白的协助，C正确；甲组中2.5 min时红细胞吸水量大于0.5 min时，溶液浓度比0.5 min时低，故吸水能力比0.5 min时弱，D错误。
3．如图表示渗透作用装置图，其中半透膜为膀胱膜(允许单糖透过，不允许二糖、多糖及蔗糖酶透过)，装置溶液A、B、a、b浓度分别用MA、MB、Ma、Mb表示，图2、图4分别表示达到平衡后，图1、图3液面上升的高度h1、h2。如果A、B、a、b均为蔗糖溶液，且MA＞MB，Ma＝Mb＞MA。下列分析正确的是(　 )
A．平衡后，漏斗内溶液浓度Ma大于Mb
B．平衡后，漏斗内液面上升高度h1＞h2C．平衡后，膜两侧水分子进出速度相等，膜两侧溶液浓度相等
D．若再向a、b中加入等量的蔗糖酶，漏斗内外液面最终会齐平
解析：选A　初始浓度Ma＝Mb，题图1漏斗两侧的浓度差较小，液面上升高度较小，因此平衡后，漏斗内溶液浓度Ma＞Mb，漏斗内液面上升高度h1＜h2，A正确，B错误；平衡后，膜两侧水分子进出速度相等，但膜两侧溶液浓度不相等，C错误；若再向a、b中加入等量的蔗糖酶，蔗糖酶不能透过半透膜，则漏斗内的蔗糖被水解成单糖，单糖可以移动到漏斗外，而漏斗外的蔗糖不能被水解，所以漏斗内外溶液浓度难以相等，因此漏斗内外液面不会齐平，D错误。
4．如图①～⑤表示物质进、出小肠上皮细胞的几种方式，下列叙述正确的是(　 )
A．葡萄糖进、出小肠上皮细胞的方式不同
B．Na＋主要以方式③运出小肠上皮细胞
C．多肽以方式⑤进入细胞，以方式②离开细胞
D．口服维生素D通过方式⑤被吸收
答案：A
5．为探究植物细胞的吸水和失水过程，某同学进行了相关实验，下图为某植物细胞在同一溶液中出现的三个状态下的细胞图像，且三个状态下的细胞仍为活细胞。
下列有关叙述错误的是(　 )
A．图示细胞正在发生质壁分离，且先后顺序是乙→甲→丙
B．三种状态下，细胞液的浓度大小关系是丙>甲>乙
C．三种状态下，细胞的吸水能力大小关系是丙>甲>乙
D．若甲表示细胞处于平衡状态，则原生质层内外溶液浓度差为0
解析：选A　图示细胞也可能正在发生质壁分离后的复原，A错误。
6.大型胞饮作用是一种特殊的胞吞作用，内吞物与细胞膜上的受体结合后，细胞膜形成皱褶包裹内吞物形成囊泡，囊泡与溶酶体融合并被水解酶降解，过程如图所示。下列叙述错误的是(　 )
A．大型胞饮作用依赖于细胞膜的流动性
B．内吞物被降解后的产物都能被细胞回收利用
C．细胞膜形成皱褶的过程需要细胞骨架发挥作用
D．细胞通过大型胞饮作用摄入物质具有选择性
解析：选B　内吞物被降解后只有部分产物能被细胞回收利用，B错误。
7．如图为某种植物幼苗(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)。
下列叙述正确的是(　 )
A．3 h时，两组幼苗中都有处于质壁分离状态的细胞
B．6 h时，甲组幼苗开始吸收K＋、NO，吸水能力增强，使鲜重逐渐提高
C．12 h后，甲组幼苗鲜重恢复至处理前，乙组幼苗将死亡
D．实验表明，甲组幼苗能吸收K＋、NO，而乙组幼苗不能
解析：选A　3 h时，两组幼苗重量均低于处理前的鲜重，说明幼苗根细胞失水，处于质壁分离状态，A正确。实验开始时，甲组幼苗根系就已开始吸收K＋、NO，而不是在6 h时才开始吸收K＋、NO，到6 h时细胞液浓度大于KNO3溶液浓度，从而使细胞吸水能力增强，使鲜重逐渐提高，B错误。12 h后，由于甲组幼苗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；乙组幼苗置于比根细胞液浓度大很多的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，C错误。实验表明，甲、乙两组幼苗都能吸收K＋、NO，D错误。
8．拟南芥液泡膜上存在Na＋/H＋反向转运载体蛋白，它可利用液泡内外H＋的电化学梯度(电位和浓度差)将H＋转运出液泡，同时将Na＋由细胞质基质转入液泡。部分物质跨液泡膜转运过程如图所示。据图判断，下列叙述错误的是(　　)
A．H2O通过图中方式可以更快地进出液泡
B．Cl－以协助扩散的方式进入细胞质基质
C．降低Na＋/H＋反向转运载体蛋白基因的表达会降低拟南芥的抗盐能力
D．图示中的转运过程体现了生物膜的选择透过性
解析：选B　由题图可知，H2O借助水通道蛋白以协助扩散的方式进出液泡，比自由扩散速度更快，A正确；由题图可知，Cl－借助通道蛋白，以协助扩散的方式由细胞质基质进入液泡，B错误；根据题干信息“拟南芥液泡膜上存在Na＋/H＋反向转运载体蛋白，它可利用液泡内外H＋的电化学梯度(电位和浓度差)将H＋转运出液泡，同时将Na＋由细胞质基质转入液泡”，因此降低Na＋/H＋反向转运载体蛋白基因的表达会降低液泡内Na＋含量，进而降低拟南芥的抗盐能力，C正确；图示中的转运过程体现了生物膜的选择透过性，D正确。
9．(2022·衡水模拟)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Tf Fe3＋结合形式进入血液。Tf Fe3＋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
解析：选C　Fe2＋从小肠上皮细胞进入组织液时，是顺浓度梯度且需要载体，但不需要能量，属于协助扩散，A正确；细胞膜上的转铁蛋白受体(TfR)具有识别作用，与Tf Fe3＋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；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。
10．物质进入细胞的“载体假说”认为：载体首先与待输送的膜外物质结合成复合体，然后此复合体转向膜内，将输送的物质释放到膜内，载体再恢复原状，继续与新的待运输物质结合，其运输过程如图所示(图中R为载体；Mo为膜外物质；MR为载体复合体；Mi为膜内物质)。
以下支持该假说的事实是(　 )
A．植物根系对矿质元素的吸收速率具有饱和效应
B．土壤溶液的浓度高于植物根细胞液浓度
C．静息电位时K＋外流，动作电位时Na＋内流
D．植物体内阴、阳离子总量之间存在着某种平衡
解析：选A　据图可知，“载体假说”运输物质需要载体和能量，属于主动运输，植物根系对矿质元素的吸收属于主动运输，当运输的物质达到最大量时，运输速率会达到饱和效应，A支持该假说；B、C项所述为被动运输，不支持该假说；植物体内阴、阳离子总量之间可以达到某种平衡，主动运输会使植物体内阴、阳离子趋于不平衡，D不支持该假说。
11．科学研究发现，细胞进行主动运输主要以几种方式进行：①偶联转运蛋白：把一种物质穿过膜的上坡转运与另一种物质的下坡转运相偶联。②ATP驱动泵：把上坡转运与ATP的水解相偶联。③光驱动泵：主要在细菌中发现，能把上坡转运与光能的输入相偶联(图中a、b、c代表物质跨膜运输方式，■、▲分别代表跨膜的离子或小分子X、Y)。回答下列问题：
(1)Q这一侧属于细胞的________侧，判断的依据是________________________________________。
(2)Na＋ K＋泵是常见的ATP驱动泵，这种泵能逆浓度梯度把3个钠离子泵出细胞外，2个钾离子泵入细胞内，Na＋通过钠钾泵运输的方式与在神经纤维膜上受到刺激后Na＋内流的方式分别属于________和________。
(3)图中a方式，物质Y转运所需能量来源于__________________(填“ATP直接供能”或“X运输中的梯度动力”)。
(4)最新研究表明，若肠腔葡萄糖浓度较高，葡萄糖主要通过载体蛋白(GLUT2)的协助以协助扩散的方式进入小肠上皮细胞。在协助扩散进行的同时，通过载体蛋白(SGLT1)的主动运输过程也在发生。但主动运输的载体(SGLT1)容易饱和，协助扩散吸收葡萄糖的速率比主动运输快数倍。请你设计实验加以验证。
实验步骤：
第一步：取甲(敲除了SGLT1载体蛋白基因的小肠上皮细胞)、乙(敲除了GLUT2载体蛋白基因的小肠上皮细胞)、丙(正常的小肠上皮细胞)，三组其他生理状况均相同。
第二步：将甲、乙、丙三组细胞分别置于________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
第三步：__________________________________________________________________；
实验结果：_______________________________________________________________，则验证了上面的最新研究结果。
答案：(1)内　糖蛋白位于细胞膜的外侧(或ATP水解酶位于细胞膜内侧)　(2)主动运输　协助扩散　(3)X运输中的梯度动力　(4)一定较高浓度的葡萄糖溶液中(三组浓度相同)，培养一段时间，其他条件相同且适宜　检测培养液中葡萄糖浓度　若丙组培养液中葡萄糖浓度小于甲组，甲组培养液中葡萄糖浓度小于乙组

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