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人教(2019)生物必修1（知识点+跟踪检测）
第8讲 物质跨膜运输的实例和方式
【课标导航】
2.1.1　
阐明质膜具有选择透过性
2．1.2　举例说明有些物质顺浓度梯度进出细胞，不需要额外提供能量；有些物质逆浓度梯度进出细胞，需要能量和载体蛋白
2．1.3　举例说明大分子物质可以通过胞吞、胞吐进出细胞
一、借助渗透原理理解细胞的吸水和失水
1．渗透作用发生的两个必备条件
2．动物细胞的吸水和失水
3．植物细胞的吸水和失水(以成熟植物细胞为例)
(1)条件：成熟植物细胞具有中央大液泡。
(3)验证
①当外界溶液的浓度大于细胞液泡浓度时，细胞就通过渗透作用失水，植物细胞就发生质壁分离现象。
②将已发生质壁分离的植物细胞放入清水中，此时细胞液的浓度高于外界清水，植物细胞就吸水发生质壁分离复原现象。
(4)引发质壁分离的两种原因
二、物质进出细胞的方式
1．物质运输的方式及特点
2．物质运输的方式和实例(连线)
[基础微点练清]
1．判断正误
(1)α 淀粉酶从糊粉层细胞排到细胞外的方式是经顺浓度梯度协助扩散排出(×)
(2)细胞膜和液泡膜都相当于半透膜(√)
[新人教版必修1 P67“概念检测”T1(1)]
(3)载体蛋白和通道蛋白在转运分子和离子时，其作用机制是一样的[新人教版必修1 P67“概念检测”T1(3)](×)
(4)只要运输过程消耗ATP，一定是主动运输(×)
(5)相对分子质量小的物质或离子都可以通过自由扩散进入细胞内[新人教版必修1 P72“概念检测”T1(1)](×)
(6)植物细胞通过主动运输吸收不同矿质元素离子的速率都相同(×)
(7)Na＋与有关载体蛋白结合排出细胞属于主动运输(√)
2．下列关于物质进出细胞方式的叙述，错误的是(　　)
A．O2和酒精以扩散方式进入细胞
B．胰蛋白酶以胞吐方式分泌到细胞外
C．细菌和病毒被吞噬细胞吞噬时需依赖细胞膜的选择透过性
D．红细胞在蒸馏水中会因渗透作用吸水而破裂
解析：选C　O2和酒精在顺浓度梯度时以扩散方式进入细胞；胰蛋白酶是分泌蛋白，蛋白质是大分子物质，分泌方式为胞吐；吞噬细胞吞噬细菌和病毒的方式是胞吞，依赖细胞膜的流动性；红细胞在蒸馏水中由于细胞内液浓度大于外界溶液浓度，因而发生渗透作用吸水，导致其破裂。
3．基于对植物细胞质壁分离原理的理解，判断下列各项无法通过质壁分离实验证明的是(　　)
A．成熟植物细胞的死活
B．原生质层比细胞壁的伸缩性大
C．成熟的植物细胞能进行渗透吸水
D．水分子可以通过通道蛋白进入细胞
解析：选D　A、B、C选项都是质壁分离实验的应用；水分子可以通过通道蛋白进入细胞无法通过质壁分离实验证明。
4.如图所示，、分别代表两种不同的物质。下列说法正确的是(　　)
A．运输和都需要具有特异性的载体蛋白
B．氧气浓度的高低影响物质的运输速度
C．温度越高，物质的运输速度越快
D．葡萄糖进入红细胞类似于的运输
解析：选B　图中显示运输需要载体蛋白且需要消耗能量，但不能确定运输的方式，A错误；氧气浓度的高低影响ATP的合成，从而影响物质的运输速度，B正确；在一定范围内，温度高可能影响载体蛋白的生物活性，进而影响物质的运输速度，但温度过高，参与细胞呼吸的酶的活性降低，ATP的合成减少，物质的运输速度减慢，C错误；葡萄糖进入红细胞的方式是协助扩散，不需要消耗能量，D错误。
5．(新人教版必修1 P67“拓展应用”T1)细胞液中物质的浓度对于维持细胞的生命活动非常重要。现提供紫色洋葱鳞片叶表皮细胞，请设计实验，测定该细胞的细胞液的浓度相当于多少质量分数的蔗糖溶液。写出你的实验思路，并分析其中的基本原理。
提示：可以配制出一系列浓度梯度的蔗糖溶液。将紫色洋葱鳞片叶表皮细胞置于配好的各种浓度的蔗糖溶液中，适当时间后用显微镜观察细胞质壁分离情况。记录刚好发生质壁分离的细胞所用的蔗糖溶液浓度，以及刚好尚未发生质壁分离的细胞所用的蔗糖溶液浓度，据此推算出细胞液浓度应介于这两个浓度之间。
一、渗透作用的原理及应用
[试考题·查欠缺]
1．(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。据题意可知，水分交换达到平衡时，甲糖溶液浓度升高，推测甲糖溶液浓度低于叶细胞的细胞液浓度，叶细胞吸水导致甲糖溶液浓度升高，A正确；若测得乙糖溶液浓度不变，则乙糖溶液浓度等于叶细胞的细胞液浓度，水分子进出乙组叶细胞的量相等，净吸水量为零，B正确；若测得乙糖溶液浓度降低，则乙糖溶液浓度高于叶细胞的细胞液浓度，乙组叶肉细胞可能会发生渗透失水而表现为质壁分离，C正确；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。
2．(浙江选考)哺乳动物细胞在0.9%NaCl溶液中仍能保持其正常形态。将兔红细胞置于不同浓度NaCl溶液中，一段时间后制作临时装片，用显微镜观察并比较其形态变化。下列叙述正确的是(　　)
A．在高于0.9%NaCl溶液中，红细胞因渗透作用失水皱缩并发生质壁分离
B．在0.9%NaCl溶液中，红细胞形态未变是由于此时没有水分子进出细胞
C．在低于0.9%NaCl溶液中，红细胞因渗透作用吸水膨胀甚至有的破裂
D．渗透作用是指水分子从溶液浓度较高处向溶液浓度较低处进行的扩散
解析：选C　兔红细胞没有细胞壁，不会发生质壁分离，A错误；在0.9%NaCl溶液中，红细胞形态未变是由于水分子进出达到平衡，B错误；在低于0.9%NaCl溶液中，进入红细胞的水分子多于出红细胞的水分子，红细胞会因渗透作用吸水膨胀甚至有的破裂，C正确；渗透作用是水分子通过膜的扩散，其中水分子是从其分子数相对较多处向相对较少处扩散，即从溶液浓度较低处向溶液浓度较高处进行扩散，D错误。
3.如图是达到平衡的渗透装置，半透膜不允许蔗糖分子通过，此时漏斗内(S1)和漏斗外(S2)为两种不同浓度的蔗糖溶液，液面的高度差为Δh，初始时漏斗内、外液面相平。下列说法正确的是(　　)
A．初始时水分子从S1到S2的速率小于S2到S1的速率
B．此时漏斗内外液体浓度大小关系为S1小于S2
C．若向漏斗内加入蔗糖酶，则Δh逐渐变大直至重新达到平衡
D．若漏斗内外是不同浓度的KNO3溶液，平衡时S1的浓度大于S2的浓度
解析：选A　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，渗透平衡时液面的高度差为Δh，此时S1和S2浓度的大小关系为S1＞S2，初始时水分子从S1到S2的速率小于S2到S1的速率，A正确，B错误；若向漏斗内加入蔗糖酶，则S1溶液摩尔浓度增大，液面会上升，随着蔗糖分解成的单糖透过半透膜，液面开始下降，C错误；如果S1、S2为不同浓度的KNO3溶液，则在水中电离成NO和K＋，而NO和K＋能够通过半透膜，最终半透膜两侧的溶液浓度相等，则一段时间后Δh为零，D错误。
[强知能·补欠缺]
1．影响渗透作用中液面变化的因素分析
半透膜表面积的大小 半透膜两侧的浓度差
在浓度B＝C>A，其他条件相同的情况下，半透膜的表面积越大，单位时间内进出半透膜的水量越多，液面变化越明显 在其他条件相同的情况下，半透膜两侧的浓度差越大，单位时间内进出半透膜的水量越多，液面变化越明显
2．渗透装置中溶液渗透方向与浓度的判断
[练题点·全过关]
1．如图为渗透作用实验，开始时如图1，a代表清水，b、c代表蔗糖溶液(蔗糖不能透过半透膜)，过一段时间后结果如图2，漏斗管内的液面不再发生变化，H1、H2表示漏斗管内液面与清水的高度差。下列说法错误的是(　　)
A．图1中b的浓度大于c的浓度
B．图2中b的浓度等于c的浓度
C．图1 a中水分子扩散到b的速率大于a中水分子扩散到c的速率
D．图2 a中水分子扩散到b的速率等于b中水分子扩散到a的速率
解析：选B　图2漏斗中的液面不再变化，处于平衡状态，H1高于H2，所以图2中b的浓度大于c的浓度。
2．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模式图所示。下列叙述错误的是(　　)
A．图中所示细胞内液的渗透压，a组比b组高
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，则其细胞可能先皱缩后恢复原状
D．上述实验中引起细胞形态的改变而消耗ATP的量：c>b>a
解析：选D　根据图中信息，a组细胞基本可以维持原状，b组细胞吸水膨胀，c组细胞皱缩，细胞失水较多；与a组相比，b组细胞吸水，细胞内液渗透压较低；向a组烧杯中加入少量葡萄糖后，刚开始外界溶液渗透压大于细胞内液渗透压，细胞失水皱缩，后来葡萄糖通过协助扩散方式进入细胞内，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自由扩散方式失水或吸水造成的，不消耗ATP。
3．将若干生理状况基本相同，长度为3 cm的鲜萝卜条分为四组，分别置于三种浓度相同的溶液(实验组)和清水(对照组)中，测量每组萝卜条的平均长度，结果如图。据图分析，下列叙述错误的是(　　)
A．对照组中萝卜条长度增加较少的原因是细胞壁的伸缩性较小
B．实验说明萝卜细胞膜上运载甘油的载体比葡萄糖载体数量多
C．蔗糖溶液中的萝卜条不能恢复原长度是因为细胞不吸收蔗糖
D．实验结束后，实验组中的萝卜条的细胞液浓度都比实验前大
解析：选B　植物细胞壁的伸缩性较小，导致对照组中萝卜条吸水后增加的长度较小；甘油进入植物细胞的方式为自由扩散，不需要载体；由于蔗糖是二糖，不能进入植物细胞，因此当细胞失水达到平衡后，萝卜条的长度不变；甘油通过自由扩散进入细胞，葡萄糖通过主动运输方式进入细胞，而实验前后细胞大小几乎不变，故这两组细胞液浓度比实验前增大，而蔗糖溶液中植物细胞通过渗透作用失水从而导致细胞液浓度增大。
4．图甲为研究渗透作用的实验装置示意图；图乙表示紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞处在某浓度的外界溶液中的一种状态(此时细胞有活性)；图丙是选用蔗糖作为实验材料，用U型管所做的渗透实验。请回答下列问题：
(1)图甲中的渗透作用发生需要两个条件：①有半透膜，②a和b之间存在____________。当液面上升到最大高度后处于静止状态时，________(填“有”或“无”)水分子通过半透膜进入漏斗中。
(2)在“观察植物细胞的质壁分离和质壁分离复原”的实验过程中，常选用图乙所示的紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞作为实验材料，原因是该种细胞具有________，易于观察。细胞处于该状态时，A、B处的浓度关系为___________________________________________。
(3)植物细胞质壁分离是指____________和细胞壁的分离。
(4)图丙实验结果说明蔗糖分子不能通过半透膜。某同学想继续探究蔗糖水解产物能否通过半透膜，他向b管中滴加了两滴一定浓度的蔗糖酶，并在适宜温度下水浴保温一段时间，观察实验现象并预测实验结果：
①一段时间后，若发现a、b两管的液面高度差继续增大，直至最后稳定不变。请分析造成此现象的原因有滴加蔗糖酶后使b侧溶液浓度________；蔗糖被水解，其产物________(填“能”或“不能”)通过半透膜。
②一段时间后，若发现b管液面先上升后下降，直至b侧液面仅略高于a侧后不再变化。为使两侧液面等高，应进行的操作是在a管中滴加等量的______________。
解析：(1)渗透作用发生需要具备的两个条件是①有半透膜，②半透膜两侧的溶液(如图甲a和b)之间存在浓度差。当液面上升到最大高度后处于静止状态时，水分子进出半透膜处于动态平衡状态，因此有水分子通过半透膜进入漏斗中。(2)图乙中的A、B分别表示细胞液、外界溶液。紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞具有(紫色)大液泡，以此作为“观察植物细胞的质壁分离和质壁分离复原”的实验材料，其细胞的质壁分离和质壁分离复原现象明显，易于观察。图乙所示的细胞处于质壁分离状态，可能正处于质壁分离复原的过程中，也可能正处于质壁分离的过程中，或已经达到渗透平衡，因此A、B处的浓度关系为A＞B或A＜B或A＝B。(3)植物细胞质壁分离是指原生质层和细胞壁的分离。(4)一分子的蔗糖在蔗糖酶的催化下可以被水解为一分子的葡萄糖与一分子的果糖。在图丙实验的基础上，若要探究蔗糖的水解产物能否通过半透膜，则向b管中滴加了两滴一定浓度的蔗糖酶，因蔗糖酶能使蔗糖水解，导致b侧溶液浓度升高；如果在适宜温度下水浴保温一段时间后，①若发现a、b两管的液面高度差继续增大，直至最后稳定不变，说明蔗糖的水解产物不能通过半透膜。②若发现b管液面先上升后下降，直至b侧液面仅略高于a侧后不再变化，说明b侧浓度高于a侧，原因是蔗糖水解产物能通过半透膜，但b管中滴加了两滴一定浓度的蔗糖酶，为使两侧液面等高，应进行的操作是在a管中滴加等量的蔗糖酶溶液。
答案：(1)浓度差　有　(2)(紫色)大液泡　A＞B或A＜B或A＝B　 (3)原生质层　 (4)①升高(或增加、增大)　
不能　②蔗糖酶溶液
二、质壁分离和复原(实验)
[试考题·查欠缺]
1．(2021·咸宁月考)关于探究植物细胞质壁分离及复原实验的叙述，正确的是(　　)
A．该实验观察了质壁分离和复原现象，实验中没有对照
B．该实验中需要使用高倍显微镜才能观察到明显的实验现象
C．滴加清水后，质壁分离的细胞又复原，说明此细胞是活细胞
D．用任何浓度的KNO3溶液代替蔗糖溶液都不能引起细胞质壁分离
解析：选C　该实验观察了质壁分离和复原现象，形成前后对照，因此有对照实验，A错误；实验中细胞形态的变化使用低倍显微镜即可观察，B错误；滴加清水后，质壁分离的细胞又复原，说明此细胞是活细胞，C正确；用适宜浓度的KNO3溶液代替蔗糖溶液可以发生质壁分离后自动复原，D错误。
2.(2021·济宁模拟)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
解析：选C　将某种植物的成熟细胞放入一定浓度的物质A溶液中，0～4 h内，原生质体体积先减小后增大，说明细胞发生质壁分离后自动复原，而原生质体体积增大，是由于物质A通过细胞膜进入细胞内，导致细胞液的渗透压升高、细胞渗透吸水所致，A错误；在0～1 h内，原生质体体积不断减小，说明物质A溶液的浓度高于细胞液浓度，细胞不断失水，因细胞壁的伸缩性小于原生质层的伸缩性，所以细胞体积与原生质体体积的变化不相等，B错误；在2～3 h内原生质体体积不断增大，是因为随着物质A不断被细胞吸收，使物质A溶液的渗透压小于细胞液的渗透压、细胞渗透吸水所致，C正确；0～1 h内原生质体体积不断减小，细胞失水，此时物质A溶液渗透压＞细胞质基质渗透压＞细胞液渗透压(液泡中液体的渗透压)，D错误。
[强知能·补欠缺]
1．实验的操作过程及观察指标
2．质壁分离发生的条件
(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(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细胞可发生质壁分离及复原现象。
(2)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。
3．质壁分离实验中的两组对照
实验组 对照组
第一组 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 自然状态下的洋葱鳞片叶外表皮细胞
第二组 用清水处理后发生了质壁分离复原的细胞 发生了质壁分离的洋葱鳞片叶外表皮细胞
[练题点·全过关]
1.将正常形态的洋葱紫色外表皮细胞放入较高浓度的蔗糖溶液中，液泡体积的变化如图所示。下列叙述正确的是(　　)
A．与a点相比，b点时细胞的吸水能力减弱
B．b点到c点过程中，液泡体积变化速率下降主要是受细胞壁的影响
C．c点时细胞不再发生渗透作用，但仍有水分子进出细胞
D．质壁分离实验无法证明蔗糖分子能否通过细胞壁
解析：选C　与a点相比，b点时细胞液浓度增大，吸水能力增强，A错误；b点到c点过程中，液泡体积变化速率下降是细胞液浓度增大，最终与外界相等所致，B错误；c点时细胞内外溶液浓度相等，不再发生渗透作用，但仍有水分子进出细胞，C正确；质壁分离实验证明蔗糖分子可以通过细胞壁，D错误。
2．(2021年1月新高考8省联考·重庆卷)某兴趣小组用相同生理状态的洋葱表皮进行“植物细胞的吸水和失水”实验，记录如下表：
分组 ① ② ③ ④ ⑤
步骤1 从盖玻片一侧滴入蔗糖溶液，另一侧用吸水纸吸引，浸润的蔗糖溶液浓度如下
0.1 g/mL 0.2 g/mL 0.3 g/mL 0.4 g/mL 0.5 g/mL
质壁分离现象 － ＋＋ ＋＋＋ ＋＋＋＋ ＋＋＋＋
步骤2 从盖玻片一侧滴入清水，另一侧用吸水纸吸引，充分清洗3次
质壁分离现象 － － ＋ ＋＋ ＋＋＋＋
注：“－”表示没有质壁分离；“＋”表示质壁分离的程度。
下列叙述正确的是(　　)
A．①中，蔗糖浓度＞细胞液浓度
B．据表推测细胞液浓度范围在0.2～0.3 g/mL之间
C．步骤2⑤中，质壁分离可以复原
D．步骤2③的吸水速度＞步骤2②的吸水速度
解析：选D　根据表中信息分析，①中未发生质壁分离，其蔗糖浓度≤细胞液浓度，A错误；据表推测细胞液浓度范围在0.1～0.2 g/mL之间(包含0.1 g/mL)，B错误；步骤2 ⑤中，0.5 g/mL的蔗糖溶液使细胞发生质壁分离后滴加清水不能复原，说明细胞已脱水死亡，C错误；③中细胞质壁分离(失水)程度大于②，因此失水后③中细胞液浓度大于②，故步骤2 ③细胞的吸水速度＞步骤2 ②的吸水速度，D正确。
三、物质出入细胞的方式
[试考题·查欠缺]
1．(2018·全国卷Ⅱ)下列有关物质跨膜运输的叙述，正确的是(　　)
A．巨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
解析：选C　巨噬细胞摄入病原体的过程属于胞吞；固醇类激素如性激素以自由扩散的方式进入靶细胞；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；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。
2．(2020·海南高考)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Mg 2＋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
解析：选A　Mg2＋通过主动运输进入根细胞，A错误；MgSO4必须溶解在水中以离子形式，才能被根吸收，B正确；Mg是叶绿素的重要组成元素，所以根吸收的Mg2＋可以参与叶绿素的形成，C正确；降低温度会影响膜的流动性和酶的活性，从而影响细胞呼吸，则对 Mg2＋ 的吸收也会造成影响，D正确。
3．(2021年1月新高考8省联考·湖南卷)细胞通过跨膜运输与外界进行物质交换。下列叙述正确的是(　　)
A．依赖载体蛋白的跨膜转运是物质进出细胞的主要方式
B．需要消耗能量和逆浓度梯度运输是主动运输的特点
C．自由扩散可以通过消耗能量加快物质进出细胞的速度
D．葡萄糖分子既能通过自由扩散也能借助载体蛋白进出细胞
解析：选B　物质进出细胞的主要方式是主动运输，而主动运输和协助扩散都需要依赖载体蛋白，A错误；需要消耗能量和逆浓度梯度运输是主动运输的特点，B正确；自由扩散不需要消耗能量，而是由膜两侧的浓度差决定物质进出细胞的速度，C错误；葡萄糖分子既能通过主动运输也能通过协助扩散进出细胞，但不能通过自由扩散进出细胞，D错误。
[强知能·补欠缺]
1．归纳法记忆同一物质的不同运输方式
物质 相应过程 运输方式
葡萄糖 进入红细胞 协助扩散
进入小肠绒毛上皮细胞 肾小管重吸收葡萄糖 主动运输
Na＋ 进入神经细胞 协助扩散(靠离子通道)
运出神经细胞 主动运输(Na＋ K＋泵)
K＋ 进入神经细胞 主动运输(Na＋ K＋泵)
运出神经细胞 协助扩散(靠离子通道)
2.“三看法”快速判定物质出入细胞的方式
3．不同物质出入细胞方式的曲线分析及判断
(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载体蛋白的数量有限。
(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)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。
[特别提醒]
物质出入细胞曲线题的解题关键
(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。　
[练题点·全过关]
1．(2021年1月新高考8省联考·福建卷，节选)TRPs通道是主要位于神经细胞膜上的离子通道。细胞内的脂质PIP2可以活化感觉神经元上的TRPs通道，使其开放后引起Ca2＋内流(如下图)，参与疼痛的信号传递。
下列关于TRPs通道的叙述，错误的是(　　)
A．TRPs通道是一类跨膜蛋白
B．Ca2＋通过TRPs通道跨膜运输属于协助扩散
C．不同神经细胞的TRPs通道数量和活性相同
D．TRPs通道的形成需要核糖体和线粒体的参与
解析：选C　据图分析可知，TRPs通道是一类跨膜蛋白，A正确；Ca2＋通过TRPs通道跨膜运输，是从高浓度到低浓度的扩散，不消耗能量，属于协助扩散，B正确；蛋白质在细胞膜行使功能时起重要作用，不同神经细胞的TRPs通道数量和活性不同，C错误；TRPs通道的化学本质是蛋白质，其在核糖体上合成，并且需要线粒体提供能量，故TRPs通道的形成需要核糖体和线粒体的参与，D正确。
2．(2020·江苏高考)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
解析：选A　由图示可知，葡萄糖进入小肠上皮细胞时逆浓度梯度运输，该运输方式属于主动运输，葡萄糖运出小肠上皮细胞时顺浓度梯度运输且需要载体，该运输方式为协助扩散，A正确；据图可知，Na＋主要以方式②(主动运输)运出小肠上皮细胞，B错误；多肽以方式⑤(胞吞)进入细胞，以胞吐方式离开细胞，C错误；维生素D为固醇类物质，口服维生素D通过方式④(自由扩散)被吸收，D错误。
3．(2021年1月新高考8省联考·湖北卷)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下图所示，据图判断，下列叙述错误的是(　　)
A．Na＋在液泡中的积累有利于提高拟南芥的耐盐能力
B．Na＋以主动运输的方式由细胞质基质进入液泡
C．Cl－以协助扩散的方式由细胞质基质进入液泡
D．H2O以自由扩散的方式进出液泡
解析：选D　Na＋在液泡中的积累能使液泡内Na＋浓度增大，有利于细胞吸水，进而提高拟南芥的耐盐碱能力，A正确；由分析可知，Na＋通过载体蛋白和借助液泡膜两侧H＋的浓度梯度，以主动运输的方式由细胞质基质进入液泡，B正确；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，C正确；H2O 借助水通道蛋白以协助扩散的方式进出液泡，D错误。
一、科学探究——探究物质跨膜运输的方式
[思维建模]
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
[析题用模]
1．科学家在研究Na＋通过细胞膜的运输方式时，做了下述实验：先向枪乌贼神经纤维里注入微量的放射性同位素24Na＋，不久可测得神经纤维周围溶液中存在24Na＋，如果在神经纤维膜外溶液中先后加入某药物和ATP，测得周围溶液中24Na＋的量如图所示。据图作出的下列推断，错误的是(　　)
A．加入某药物后，溶液中24Na＋的量不再增加
B．加入ATP后，细胞中24Na＋的量减少
C．“某药物”的作用机理是抑制ATP水解
D．“某药物”的作用机理是抑制细胞呼吸
解析：选C　由题图知，在神经纤维膜外溶液中先加入某药物后，测得周围溶液中24Na＋的量停止增加；加入ATP后，周围溶液中24Na＋的量迅速增加，说明Na＋从神经细胞排出需要消耗能量，属于主动运输，而该药物的作用是抑制呼吸作用的进行。
2．红树林分布于热带亚热带海岸潮间带，通常受到盐胁迫。红树林植物为抵抗盐胁迫，通过叶子和嫩枝可以将吸收到植物体内的盐分排出，是强耐盐植物。为探究红树林植株从海水及土壤中吸收无机盐的方式是主动运输还是被动运输，设计以下实验进行探究。
(1)实验步骤：
①取生长发育相同的某红树林植株，分成A、B两组，放入适宜浓度的含有K＋、Ca2＋的溶液中；
②A组给予正常的呼吸条件，B组________________________________________；
③________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)实验结论：
①若两组植株对K＋、Ca2＋的吸收速率相同，说明_____________________________
________________________________________________________________________；
②__________________________________，说明红树林植株从海水及土壤中吸收无机盐的方式是主动运输。
解析：主动运输和被动运输最主要的区别在于是否需要消耗能量，而能量主要是通过细胞的呼吸作用提供的，因此实验组和对照组的自变量应为是否进行呼吸作用，因变量是无机盐离子的吸收速率。
答案：(1)②加入呼吸抑制剂　③一段时间后测定两组植株根系对K＋、Ca2＋等无机盐的吸收速率
(2)①红树林植株从海水及土壤中吸收无机盐的方式是被动运输　②若B组吸收速率明显小于A组吸收速率
3.(2019·海南高考)在适宜条件下，测得的某植物根细胞对a、b两种物质的吸收速率与外界溶液中这两种物质浓度的关系如图所示(a、b两条曲线分别代表植物根细胞对不同浓度a、b两种物质的吸收速率)。回答下列问题：
(1)根据实验结果发现a是通过自由扩散方式跨膜运输的。自由扩散的含义是________________________________________________________________________。
(2)实验结果表明：当外界溶液中b的浓度达到一定数值时，再增加b的浓度，根细胞对b的吸收速率不再增加。可能的原因是_________________________________________。
(3)王同学据图认为b的跨膜运输方式是主动运输，李同学认为是协助扩散。请设计实验确定王同学的判断是否正确。要求简要写出实验思路、预期结果和结论。
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
解析：(1)物质通过简单的扩散作用进出细胞即自由扩散，该过程不需要载体和能量，受细胞内外浓度差的影响。(2)由图可知，b可能是协助扩散或主动运输，b需要载体协助，当外界溶液中b的浓度达到一定数值时，载体数目饱和，再增加b的浓度，根细胞对b的吸收速率不再增加。(3)协助扩散与主动运输的区别在于前者不需要消耗能量，后者需要消耗能量。有氧呼吸产生的能量较多，无氧呼吸产生的能量较少，故实验设计的自变量是有无氧气，因变量是细胞对b的吸收速率。设计实验时要注意等量原则和单一变量原则。实验思路及预期结果和结论参见答案。
答案：(1)物质通过简单的扩散作用进出细胞　(2)载体数量饱和　(3)实验思路：将长势相同的某植物根细胞平均分为两组，甲组放在有氧条件下，乙组放在无氧条件下，将甲、乙两组植物根细胞放在相同且适宜的条件下培养一段时间后，分别测定根细胞对b物质的吸收速率。预期结果和结论：若甲组根细胞对b物质的吸收速率大于乙组，则说明b物质的跨膜运输方式为主动运输；若甲组和乙组根细胞对b物质的吸收速率大致相同，则说明b物质的跨膜运输方式为协助扩散。
二、科学探究——质壁分离实验的拓展应用
[思维建模]
1．判断成熟植物细胞的死活
2．测定细胞液浓度范围
3．比较不同植物细胞的细胞液浓度大小
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)
[析题用模]
1．(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(　　)
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
解析：选B　具有大液泡的活细胞才能发生质壁分离；质壁分离过程中，细胞失水，此时，细胞外甲物质的浓度高于细胞内细胞液的浓度；细胞液中的H2O可以经扩散进入甲物质溶液中；细胞壁是全透的，甲物质和H2O能自由通过。
2．在质壁分离与复原实验中，显微镜下依次观察到洋葱鳞片叶外表皮细胞的三种状态，如图所示。分别测量甲、乙、丙细胞的长度a和原生质体长度b，下列相关叙述正确的是(　　)
A．细胞液浓度：甲＞乙＞丙　 B．细胞液浓度：丙＞乙＞甲
C．由甲到乙，b/a(%)值变大 D．丙的b/a(%)值最大
解析：选D　由图可知，质壁分离程度：丙＜甲＜乙，则细胞液浓度乙＞甲＞丙，A、B错误；由甲到乙原生质体减小，b/a(%)的值减小，C错误；甲、乙、丙中，质壁分离程度最小的是丙，则丙的b/a(%)的值最大，D正确。
3．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
解析：选D　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，则细胞最小，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。
4．用不同浓度的NaCl溶液处理洋葱鳞片叶外表皮细胞，研究其发生质壁分离与复原的快慢，结果如下表所示，下列说法正确的是(　　)
不同浓度NaCl溶液处理细胞质壁分离与复原的时间(s)
NaCl溶液浓度/% 开始质壁 分离时间 完全质壁 分离时间 质壁分离 最大程度 完全质壁分 离复原时间 质壁分离 复原程度
0.8 不发生
0.9～1 219 497 ＋ >600 ＋
2 46 151 ＋＋ 205 ＋＋
4 27 125 ＋＋＋ 97 ＋＋＋
6 17 76 ＋＋＋＋ 81 ＋＋＋＋
7 浓度≥7%都发生质壁分离，且所需时间<13 54 ＋＋＋＋ 浓度≥7%不发生质壁分离复原
9 38 ＋＋＋＋
11以上 <25 ＋＋＋＋
注：“＋”表示质壁分离与复原的程度。
A．处理的NaCl溶液浓度越高，质壁分离发生越快，质壁分离程度越大
B．实验观察细胞质壁分离与复原的NaCl溶液浓度最好在4%～6%之间选择
C．洋葱鳞片叶外表皮细胞的浓度与约7%的NaCl溶液浓度相等
D．若某浓度蔗糖溶液与浓度为4%的NaCl溶液渗透压相当，则在两种溶液中细胞的质壁分离与复原程度应大致相同
解析：选B　处理的NaCl溶液浓度越高，质壁分离发生越快，质壁分离程度逐渐增大，到达一定程度将不再变化；当NaCl溶液浓度为0.8%时不发生质壁分离与复原现象，当NaCl溶液浓度≥7%时质壁分离后将不再复原，实验观察细胞质壁分离与复原的NaCl溶液浓度最好在4%～6%之间选择；当NaCl溶液浓度为0.8%时不发生质壁分离与复原现象，当NaCl溶液浓度在0.9%～1%时细胞刚发生质壁分离与复原，所以洋葱鳞片叶外表皮细胞的浓度与约0.8%的NaCl溶液浓度相等；若某浓度蔗糖溶液与浓度为4%的NaCl溶液渗透压相当，则在两种溶液中细胞的质壁分离程度应大致相同，但在蔗糖溶液中不会发生质壁分离复原。
一、选择题
1．下列关于细胞质壁分离的叙述，正确的是(　　)
A．植物细胞在一定条件下都能观察到明显的质壁分离现象
B．动物细胞不能发生质壁分离的根本原因是不具有半透膜
C．一定浓度的甘油溶液可以使洋葱表皮细胞发生质壁分离
D．处于质壁分离状态时细胞液浓度一定小于外界溶液浓度
解析：选C　成熟植物细胞在一定条件下才能观察到明显的质壁分离现象，A错误；动物细胞不能发生质壁分离的根本原因是不具有细胞壁，B错误；一定浓度的甘油溶液可以使洋葱表皮细胞发生质壁分离，C正确；处于质壁分离状态的细胞，在质壁分离过程中细胞液浓度小于外界溶液的浓度，而在质壁分离复原过程中细胞液浓度大于外界溶液的浓度，D错误。
2．水分子之所以能从低浓度的溶液中进入高浓度的溶液中，是因为存在渗透压。为了证明这一渗透压的存在，并且也能测定渗透压的大小，有人设计了以下三个实验，假设三个实验中水分子进入半透膜的速度是V1，出来的速度是V2。下列对a→b的过程中V1的变化情况和b→c的过程中V2的变化情况描述正确的是(　　)
A．V2由快变慢，V1由慢变快 B．V1和V2都是由慢变快
C．V1和V2都是由快变慢 D．V1 由快变慢，V2由慢变快
解析：选D　由于蔗糖溶液的浓度大于蒸馏水的浓度，由a→b的过程中，a中水分子进入半透膜的速度很快；b中由于水柱的压强作用，水分子进入半透膜的速度变慢，由b→c的过程中，由于c中施加了压力，水从半透膜出来的速度比较快。
3．(2021年1月新高考8省联考·河北卷)植物细胞膜磷脂双分子层对水有一定的通透性，但研究发现大量的水通过细胞膜上的水通道蛋白进出细胞。下列关于水通道蛋白与植物体内水分代谢关系的叙述，错误的是(　　)
A．水通道蛋白活性增强的植物叶片气孔更易开放
B．水通道蛋白活性减弱的植物细胞在高渗溶液中不发生质壁分离
C．水通道蛋白活性增强的植物在缺水条件下更易发生萎蔫
D．水通道蛋白活性减弱的植物细胞伸长生长速度降低
解析：选B　保卫细胞吸水膨胀会使气孔开放，水通道蛋白活性增强的植物，水更容易进出细胞，所以气孔更容易开放，A正确；水通道蛋白活性减弱的植物，水进出细胞受阻，所以在高渗溶液中质壁分离的过程会减慢，但依旧会发生质壁分离，B错误；水通道蛋白活性增强的植物，水更容易进出细胞，在缺水条件下，水容易离开细胞，不利于植物生存，容易发生萎蔫，C正确；水通道蛋白活性减弱的植物，水进出细胞受阻，细胞代谢受到影响，所以生长速率减慢，D正确。
4．下列属于主动运输的是(　　)
A．动物肺泡细胞释放CO2　 B．蔗糖通过植物细胞的细胞壁
C．苯分子进入人的皮肤细胞 D．丽藻细胞吸收SO的过程
解析：选D　CO2属于小分子，苯分子属于脂溶性物质，二者均以自由扩散的方式进出细胞；蔗糖以扩散的方式通过细胞壁；离子的吸收属于主动运输。
5．(2021·天津模拟)图1表示某溶液中甲、乙、丙、丁四种物质通过细胞膜的过程，图中①②③为细胞膜相关组成成分，图2表示O2含量变化对小肠上皮细胞吸收K＋速率的影响。下列有关叙述错误的是(　　)
A．图1中细胞膜的上侧是细胞膜的外侧
B．图2说明K＋的吸收方式是主动运输
C．若图1中甲表示葡萄糖，则该细胞不可能是哺乳动物红细胞
D．图2中K＋吸收速率不再增加时，限制因素是载体数量和O2含量
解析：选D　图1中细胞膜的上侧有②多糖，多糖位于细胞膜的外侧，说明上侧是细胞膜的外侧，A正确；据图2曲线可知，开始时随O2含量增多，细胞呼吸速率加快，提供能量增多，K＋吸收速率增大，随后O2含量继续增多，K＋吸收速率受载体数量限制，不再增大，说明K＋的吸收方式是主动运输，B正确；若图1中甲表示葡萄糖，则甲通过细胞膜的方式为主动运输，而哺乳动物红细胞吸收葡萄糖是协助扩散，故该细胞不可能是哺乳动物红细胞，C正确；图2中K＋吸收速率不再增加时，O2含量还在继续增加，故限制因素是载体数量，不是O2含量，D错误。
6．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
解析：选B　胞吐是指细胞需要外排的大分子等物质，先在细胞内形成囊泡，囊泡移动到细胞膜处与细胞膜融合，将大分子等排出细胞的现象。细胞胞吐的是大分子等物质，此过程需要消耗能量。浆细胞分泌抗体、胰腺的腺泡细胞向胞外分泌蛋白、突触小泡向突触间隙释放神经递质都属于胞吐。mRNA是通过核孔从细胞核到细胞质的，不属于胞吐。
7．(2021年1月新高考8省联考·广东卷)如图示质子泵跨膜运输H＋的过程。质子泵抑制剂可与胃壁细胞膜上的质子泵共价结合，使其不可逆地失活，从而抑制胃酸的分泌。下列叙述错误的是(　　)
A．质子泵以主动运输的方式将H＋运出细胞
B．质子泵参与细胞及其微环境的pH调控
C．质子泵本质上是一种生物膜上的载体蛋白
D．呼吸抑制剂使质子泵失活而抑制胃酸分泌
解析：选D　分析题图可知，H＋运出细胞需要消耗能量、载体且逆浓度梯度运输，所以质子泵以主动运输的方式将H＋运出细胞，A正确；质子泵可以运输H＋，进而可以参与细胞及其微环境的pH调控，B正确；质子泵本质上是一种生物膜上的载体蛋白，起到运输作用，C正确；由题意可知，质子泵抑制剂可与胃壁细胞膜上的质子泵共价结合，使其不可逆地失活，从而抑制胃酸的分泌，而非呼吸抑制剂，D错误。
8．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
解析：选A　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；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；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；施肥过多会使土壤溶液浓度大于根细胞液浓度，从而导致根细胞因失水过多而死亡，造成“烧苗”现象。
9．某班级为探究植物细胞外界溶液浓度与质壁分离程度的关系，用原生质层长度(b)与细胞长度(a)的比值b/a表示质壁分离程度，用不同浓度的NaCl溶液进行实验，结果如图所示。下列有关叙述错误的是(　　)
A．浓度1可能是清水对照
B．NaCl溶液浓度从1至5逐渐升高
C．浓度2已引起质壁分离
D．外界溶液浓度越大，则质壁分离程度越小
解析：选D　由于植物存在细胞壁，因此当植物吸水时，原生质层不会大于细胞长度，而1中b/a值为1，表明植物不发生失水，因此外界溶液可能是清水，A正确；从1至5植物的b/a值逐渐变小，植物质壁分离程度越来越高，NaCl溶液浓度逐渐升高，B正确；浓度2中b/a值小于1，表明原生质层长度比细胞壁短，植物发生质壁分离，C正确；外界溶液浓度越大，则质壁分离程度越大，D错误。
10．如图表示细胞膜结构及物质跨膜运输。下列有关叙述正确的是(　　)
A．甘油和脂肪酸以图中的b途径通过细胞膜
B．图中③表示细胞膜的基本支架
C．葡萄糖进入小肠绒毛上皮细胞可用图中的c表示
D．图中①②③④都能运动，体现了细胞膜的结构特点
解析：选A　甘油和脂肪酸都是亲脂性物质，以b自由扩散方式运输，A正确；③是磷脂分子，细胞膜的基本支架是磷脂双分子层，B错误；葡萄糖进入小肠绒毛上皮细胞是主动运输，而图中c也表示主动运输，但二者的方向不同，c表示物质从膜内运向膜外，C错误；构成细胞膜的大多数蛋白质分子是可以运动的，D错误。
11．在植物体内叶肉细胞中合成的蔗糖不断运出，再由筛管转运到其他部位贮存、利用。如图表示蔗糖分子的跨膜运输及相关过程。有关叙述错误的是(　　)
A．蔗糖载体和ATP酶之间功能的差异与它们分子结构的差异直接相关
B．图中蔗糖和K＋的运输都属于主动运输，但两者的运输动力不同
C．若将洋葱表皮细胞置于一定浓度的蔗糖溶液中，细胞可能会发生质壁分离和自动复原现象
D．叶肉细胞保持较高的pH有利于蔗糖分子运出
解析：选D　蛋白质的结构与功能相适应，蔗糖载体与ATP酶的功能不同，其直接原因是组成蛋白质的氨基酸种类、数量、排列顺序不同，以及多肽链的空间结构不同，A正确；图示蔗糖主动运输的动力是膜两侧H＋浓度差，而K＋的运输动力是ATP，B正确；根据题干信息可知，蔗糖可以从叶肉细胞运出后运到一些部位贮存，则洋葱细胞可以吸收蔗糖，因此将洋葱表皮细胞放在一定浓度的蔗糖溶液中，细胞可能会发生质壁分离和自动复原，C正确；根据图示蔗糖运输时，蔗糖须与H＋同向运输，因此，叶肉细胞内H＋多(pH低)更有利于蔗糖运出叶肉细胞，D错误。
12．氰化物是一种剧毒物质，其通过抑制[H]与O2的结合，使得组织细胞不能利用O2而陷入内窒息。如图为研究植物根尖吸收K＋的相关实验。下列分析错误的是(　　)
A．通过实验甲可以判断植物根尖细胞吸收K＋属于主动运输
B．实验甲中，4 h后O2消耗速率下降是因为细胞外K＋浓度降低
C．实验乙中，4 h后吸收K＋消耗的能量可能来自无氧呼吸
D．实验乙加入氰化物后，细胞对O2的吸收速率不变
解析：选D　由实验甲可知，加入KCl后，O2的消耗速率增加，说明植物根尖细胞吸收K＋需要消耗能量，属于主动运输；实验甲中，4 h后O2消耗速率下降是因为细胞外K＋浓度降低，细胞吸收K＋的量减少；实验乙中，4 h后组织细胞吸收K＋的速率不再降低，说明此时细胞已经不能利用O2，其吸收K＋消耗的能量可能来自无氧呼吸；氰化物能抑制[H]与O2的结合，因此实验乙加入氰化物后，细胞对O2的吸收速率减慢。
二、非选择题
13．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______(填题图编号)所示现象，最终红细胞会________。
(2)若将洋葱表皮细胞放在0.3 g/mL的蔗糖溶液中，会出现如图________(填题图编号)所示现象，达到平衡时，水分子进出细胞的状况如图________(填题图编号)所示。然后将其放在清水中，则达到平衡时细胞内液渗透压________(填“大于”“小于”或“等于”)清水的渗透压。
(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且最终________(填“会涨破”或“不会涨破”)。
解析：(1)将人的成熟红细胞放入清水中，细胞吸水，如图甲所示。动物细胞无细胞壁，红细胞会因吸水过多而涨破。(2)将洋葱表皮细胞放在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；此时将其放入清水中，细胞吸水，达到平衡时，水分子进出细胞的速率相等，此时细胞内外仍存在浓度差，细胞内液渗透压较高。(3)若某叶肉细胞正处于图甲所示状态，细胞体积会增大但不会涨破，因为植物细胞有细胞壁的保护。
答案：(1)甲　涨破　(2)丙　乙　大于　(3)不会涨破
14．正常细胞内K＋浓度约为细胞外的30倍，细胞外Na＋浓度约为细胞内的12倍。当细胞内外的Na＋浓度差、K＋浓度差减小时，细胞膜上的Na＋/K＋ ATP酶发挥作用，这种酶可以通过水解ATP，将细胞内的Na＋移出膜外，将细胞外的K＋移入膜内。具体过程如图1所示：
(1)膜内外Na＋具有浓度差，与膜的______________性有关。Na＋/K＋ ATP酶将细胞内的Na＋移出膜外的跨膜运输方式是____________________。
(2)在运输Na＋和K＋的过程中，Na＋/K＋ ATP酶的________发生改变，有利于与离子的结合与分离。
(3)比较图2和图3，当Na＋和K＋____________浓度差流过Na＋/K＋ ATP酶时，将ADP合成ATP；进行ATP合成或分解的反应条件取决于____________。
(4)生物膜系统的________作用及能量是维系细胞有序性的基础，线粒体内膜上主要完成类似图________(填编号)的过程。
解析：(1)由题意知，细胞外Na＋浓度约为细胞内的12倍，这与细胞膜的选择透过性有关；Na＋/K＋ ATP酶将细胞内的Na＋移出膜外是从低浓度向高浓度运输的，且需要ATP提供能量，是主动运输。(2)分析图1，在运输Na＋和K＋的过程中，Na＋/K＋ ATP酶的空间结构发生改变，这种改变有利于与离子的结合与分离。(3)分析图2、3可知，当Na＋和K＋从高浓度向低浓度运输时，伴随ATP的合成过程，当Na＋和K＋从低浓度向高浓度运输时，伴随ATP的水解过程；进行ATP合成或分解的反应条件取决于离子浓度差(或离子流动方向)。(4)生物膜把各种细胞器分隔开，使细胞内的许多化学反应可以同时高效、有序地进行，因此生物膜系统的分隔作用及能量是维系细胞有序性的基础，线粒体内膜上还原氢与氧气反应生成水，释放能量，该过程伴随ATP的合成，类似于图2过程。
答案：(1)选择透过　主动运输　(2)空间结构　(3)顺　离子浓度差(或离子流动方向)　(4)分隔　2
15．图1表示小肠细胞吸收葡萄糖的情况，为进一步探究细胞吸收葡萄糖的方式与细胞内、外葡萄糖浓度差的关系，有人设计了如图2实验(记作甲)：锥形瓶内盛有130 mg/dL的葡萄糖溶液以及活的小肠上皮组织切片。溶液内含细胞生活必需的物质(浓度忽略不计)。实验初，毛细玻璃管内的红色液滴向左缓缓移动，5 min起速率逐渐加快，此时，锥形瓶内葡萄糖溶液的浓度为a mg/dL。
(1)图1显示：曲线AB段、BC段，小肠细胞吸收葡萄糖方式依次属于____________________。分析CD段变化原因可能是载体失活而不是载体饱和，理由：当载体饱和时，_____________而使细胞内浓度升高，这与事实矛盾。
(2)图2锥形瓶红色液滴的移动直接显示瓶内________含量的变化。
(3)为验证5 min时造成红色液滴移动速率加快的直接因素，需要设计一个对照实验(记作乙)：乙实验装置的不同之处是5 min时用呼吸抑制剂处理小肠上皮组织。假定呼吸被彻底阻断，预期结果：①实验开始5 min时，液滴移动情况是：实验甲突然加快，实验乙________；②葡萄糖溶液浓度变化情况是：实验甲________，实验乙________。
(4)若用相等质量的成熟红细胞替代小肠上皮细胞，红色液滴移动情况是________。
解析：(1)曲线AB段细胞外的葡萄糖浓度高于细胞内，细胞吸收葡萄糖的方式属于协助扩散；BC段细胞内的葡萄糖浓度高于细胞外，细胞吸收葡萄糖的方式属于主动运输，CD段变化原因可能是载体失活，而不是载体饱和，理由是：当载体饱和时，细胞仍然吸收葡萄糖而使细胞内浓度升高，这与事实矛盾。(2)瓶中加入KOH溶液，可吸收容器中的CO2，小肠上皮细胞在葡萄糖溶液中进行呼吸作用，吸收氧气，释放CO2，CO2被KOH溶液吸收，锥形瓶红色液滴的移动直接显示瓶内氧气含量的变化。(3)甲组和乙组的变量是：是否存在呼吸作用，甲组有呼吸作用，乙组没有呼吸作用，故液滴移动情况是：实验甲组加快，乙组不移动；葡萄糖溶液浓度变化情况是：实验甲组下降，乙组不变。(4)人成熟红细胞不能进行有氧呼吸，故红色液滴不移动。
答案：(1)协助扩散、主动运输　细胞仍然吸收葡萄糖　(2)氧气　(3)①停止移动　②下降　不变　(4)不移动

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