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第三单元　细胞的能量供应和利用
第6课　细胞的物质输入和输出
[课标 要求] 1．基于对不同物质跨膜运输实例的分析，理解细胞内物质运输与能量供应的关系，并归纳跨膜运输的方式与特点。
(生命观念、科学思维)
2．基于对不同物质跨膜运输发生条件的比较，认同不同运输方式需要的条件不同。(科学思维)
3．设计实验探究细胞膜的透性；分析植物细胞的质壁分离及质壁分离复原实验。(科学探究)
4．依据渗透作用原理指导灌溉和施肥。(社会责任)
一、渗透作用
水分子（或其他溶剂分子）从相对含量高的地方向相对含量低的地方通过半透膜扩散的过程。
（2）发生渗透作用的条件：
具有半透膜 ;
半透膜两侧存在浓度差。
（1）渗透作用:
1.概念和原理
一、渗透作用
①漏斗内液面升高的原因是什么？
玻璃纸（赛璐玢）：一种半透膜,水分子可以自由通过，蔗糖分子不能通过。
渗透现象分析
单位时间内由清水侧进入蔗糖溶液的水分子多于由蔗糖溶液进入清水的水分子。
②漏斗内的液面不会一直上升的原因是什么？
因为随着漏斗内液面的上升，漏斗内液面与烧杯内液面差产生的静水压会增大，由于静水压的作用，漏斗内的水分子向烧杯扩散的速度会加快，当水分子由蔗糖溶液向清水扩散的速度与由清水向蔗糖溶液扩散的速度相等时，扩散达到平衡状态，漏斗内的液面不再上升。
渗透平衡分析
渗透平衡时力的分析：
△h的液体重力+S1（渗透压力） =S2（渗透压力）
5%蔗糖溶液
10%蔗糖溶液
平衡前：
S表示溶液浓度：
渗透过程：
平衡后：
S1与S2的浓度差越大，高度差就越大。
S2＞S1
S2↓，S1↑
S2＞S1
S1
S2
（3）渗透压：
溶液中单位体积溶质微粒对水的吸引力。（物质的量浓度）
单位体积溶质微粒越多,对水的吸引力越大,溶液渗透压越高；反之，溶液渗透压越低。
③渗透装置中，当漏斗内溶液不再上升时，半透膜两侧的溶液浓度相同吗？
一、渗透作用
渗透现象分析
不同。渗透作用达到平衡时，水分子通过半透膜的双向扩散速率相等，漏斗内蔗糖溶液的浓度仍高于烧杯中清水的浓度。
从溶液浓度的角度：低浓度 高浓度
从水分子的角度： 相对含量高→相对含量低
（4）扩散的方向：
2.渗透装置的变式分析
液面不变
（1）半透膜只允许水分子通过
一、渗透作用
右侧液面升高
蔗糖侧： n=m C12H22O11
葡萄糖侧：n=m C6H12O6
①c=n V(mol L)
②n=m M(mol)
10%葡萄糖和10%蔗糖的质量浓度相同，但10%蔗糖（二糖）的物质的量浓度的小。
加蔗糖酶
蔗糖被水解为两分子单糖，导致左侧浓度升高，水分子由10%的葡萄糖溶液→10%的蔗糖溶液较多，则左侧液面升高，最终高于右侧
待液面稳定后，将右侧液面高出部分吸走后结果是：
右侧液面继续升高并达到新的平衡
（1）半透膜只允许水分子通过
一、渗透作用
葡萄糖可以透过半透膜
左侧液面先上升后下降，最后液面持平。
一、渗透作用
2.渗透装置的变式分析
（2）溶质能通过半透膜的渗透装置
20%
葡萄糖
右侧液面先上升后下降，最终左侧液面高于右侧液面。
葡萄糖可以通过半透膜，蔗糖不可以
（2）溶质能通过半透膜的渗透装置
一、渗透作用
2.渗透装置的变式分析
渗透作用产生的条件
提出假说
具有半透膜——细胞膜 ;
半透膜两侧存在浓度差——细胞质浓度和外界溶液浓度。
水分子可以跨过细胞膜从低浓度进入高浓度溶液
实验设计思路
将哺乳动物的红细胞放入不同的氯化钠溶液中，一段时间后，观察细胞形态变化
实验结果
1.动物细胞的吸水和失水
实验结论
二、细胞的吸水和失水
动物细胞也是渗透系统
清水中
高浓度NaCl
生理盐水
吸水膨胀
失水皱缩
形态不变
考向2| 动植物细胞的吸水与失水
2．(2022·湖北卷)哺乳动物成熟红细胞的细胞膜含有丰富的水通道蛋白，硝酸银(AgNO3)可使水通道蛋白失去活性。下列叙述错误的是(　　)
A．经AgNO3处理的红细胞在低渗蔗糖溶液中会膨胀
B．经AgNO3处理的红细胞在高渗蔗糖溶液中不会变小
C．未经AgNO3处理的红细胞在低渗蔗糖溶液中会迅速膨胀
D．未经AgNO3处理的红细胞在高渗蔗糖溶液中会迅速变小
B
　解析：经AgNO3处理的红细胞，水通道蛋白失去活性，但水可以通过自由扩散的形式进出细胞，故其在低渗蔗糖溶液中会吸水膨胀，在高渗蔗糖溶液中会失水皱缩，A正确，B错误；未经AgNO3处理的红细胞，水可通过水通道蛋白快速进出细胞，也可通过自由扩散进出细胞，故其在低渗蔗糖溶液中会迅速吸水膨胀，在高渗蔗糖溶液中会迅速失水变小，C、D正确。
流程 注释
提出问题 探究起始于问题的提出。问题要有探究的价值，才有意义。
作出假设 假设是对问题所作的尝试性回答。假设不是凭空猜测，而是根据已有的知识和经验作出合理的推断。
设计实验 实验思路→预期实验结果→选择实验材料用具→方法步骤
进行实验 按实验方案进行实验，记录实验结果
得出结论 根据实验结果与预期结果是否相符，从而得出结论
探究实验
2.探究实验：植物细胞的吸水和失水
二、细胞的吸水和失水
将白菜剁碎做馅时,常常放一些盐,一会儿后就可看到水分渗出
对农作物施肥过多，会造成“烧苗”现象。
①植物细胞在什么情况下会吸水和失水？
②什么结构相当于一层半透膜？
提出问题：
细胞膜
细胞质
液泡膜
原生质层
细胞壁
（全透性）
细胞液
(细胞内环境，具有一定的浓度)
水进出细胞，主要指水经过原生质层进出液泡
提出问题
作出假设
设计实验
水分进出植物细胞是通过渗透作用吗？
原生质层是不是相当于一层半透膜？
原生质层相当于一层半透膜
①制作临时装片, 观察植物细胞 正常形态 ；
②将植物细胞浸润在 较高浓度的蔗糖溶液 中，观察其大小变化；③再将植物细胞浸润在 清水 中，观察其大小的变化。
预期结果
在蔗糖溶液中植物细胞的中央液泡会变小，细胞皱缩；在清水中植物细胞的中央液泡会变大，细胞膨胀。
三、观察植物细胞的质壁分离和复原
实验步骤
实验结论
（1）选材：
成熟植物细胞可以发生质壁分离和质壁分离的复原。
紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液中有花青素，使液泡中的细胞液呈紫色，有利于观察。
如果细胞无色，可在外界溶液中加染料，便于观察。
不可以，根尖分生区细胞不会发生质壁分离，因为它无大液泡，主要进行吸胀吸水。
洋葱内表皮细胞？
根尖分生区细胞？
可观察到原生质层外有颜色，液泡没颜色。
进行实验
三、观察植物细胞的质壁分离和复原
植物成熟的叶肉细胞呢？
可以，细胞质中有叶绿体，有颜色。
选材标准：活细胞、有细胞壁、有大液泡---颜色差异
三、观察植物细胞的质壁分离和复原
实验试剂的选择
① 对细胞无害。盐酸、酒精、醋酸等溶液能杀死细胞，
不适于用作实验试剂。
② 常选用质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液作为外界溶液，
原因是：该浓度的蔗糖溶液既能使细胞发生明显的质壁分离，又不会导致细胞过快死亡。
若蔗糖溶液过高，如0.5g/mL的蔗糖溶液，原生质层分离的速率虽快，但不久就会死亡，不能再进行质壁分离实验；
若蔗糖溶液的浓度过低，则不能使细胞发生明显的质壁分离或质壁分离速率较慢。
三、观察植物细胞的质壁分离和复原
(2)实验步骤:
植物细胞的质壁分离
植物细胞的质壁分离复原
三、观察植物细胞的质壁分离和复原
发生质壁分离的洋葱表皮细胞的原生质层与细胞壁之间是何物质？
（3）分析实验现象
细胞壁是全透性的，洋葱表皮细胞原生质层与细胞壁之间是蔗糖溶液。
观察 次数 观察现象
中央液泡 原生质层位置
第一次 有一个紫色的中央液泡 紧贴细胞壁
第二次 _________(紫色加深) _________________
第三次 _________(紫色_____) _______________
逐渐变小
与细胞壁逐渐分离
逐渐变大
变浅
逐渐贴近细胞壁
（低倍显微镜）
（植物细胞大小基本不变）
（3）分析实验现象
该实验中，是否有对照？
三、观察植物细胞的质壁分离和复原
自身前后对照。
植物的原生质层相当于一层半透膜，植物细胞也是通过渗透作用吸水和失水的。
（4）实验结论
A. 原因
B. 表现
a.原生质层具有选择通过性
b.细胞壁伸缩性小于原生质层伸缩性
宏观上：植物由坚挺→萎蔫
微观上：质壁分离
液泡（大→小）
细胞液颜色（浅→深）
原生质层与细胞壁分离
内因
外因：外界溶液浓度大于细胞液浓度
归纳总结
植物细胞发生质壁分离的原因和表现
① 清水中，植物细胞会一直吸水吗？为什么？
植物细胞有细胞壁，细胞壁的收缩性是有限度的，植物细胞因吸水产生的膨压作用于细胞壁，细胞壁产生壁压，最后达到动态平衡。
② 为什么当部分细胞发生了质壁分离时，也有部分区域的细胞没发生质壁分离？
不同部位的细胞的细胞液浓度有差异。
不会。
实验拓展
滴加蔗糖溶液
滴加清水
质壁分离
质壁分离复原
③ 细胞质壁分离过程中，细胞液的浓度和细胞的吸水能力有什么变化？质壁分离复原过程中，两者又有什么变化？
实验拓展
质壁分离过程中，随着质壁分离程度增大，细胞液的浓度增大，
植物细胞吸水能力增强；
质壁分离复原过程中，随着质壁分离复原的进行，细胞液的浓度变小，植物细胞吸水能力减弱。
④ 把实验试剂改为0.3 g/mL的葡萄糖溶液，结果会怎样？
能观察到质壁分离并自动复原。
因为开始时这些物质的浓度大于细胞液的浓度，细胞渗透______，发生___________；同时，甘油和尿素以自由扩散的方式、葡萄糖或钾离子和硝酸根离子以主动运输的方式进入细胞，使细胞液的浓度_________，当浓度增大到一定程度后，细胞开始渗透_______，发生________________。
失水
增大
质壁分离
吸水
质壁分离的复原
当以植物细胞可吸收的物质作溶质(如甘油、尿素、KNO3、葡萄糖乙二醇等)时，可出现质壁分离及自动复原现象。
实验拓展
拓展应用
P67 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。写出实验思路，并分析其中的原理。
实验思路：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。
据此推算出细胞液溶质浓度应介于这两个浓度之间。
①对农作物的合理灌溉，既满足了作物对水分的需要，同时也降低了土壤溶液的浓度，有利于水分的吸收。
联系生活
②盐碱地中的植物不易存活或一次施肥过多造成“烧苗”现象，都是由土壤溶液浓度过高，甚至超过了根细胞液浓度，导致根细胞不易吸水甚至失水造成的。
③防腐杀菌：在高浓度的溶液中，细菌等微生物将因失水过多而死亡，从而有效防止了食品腐烂变质。糖渍、盐渍食品不易变质的原因是高浓度的溶液使微生物(如细菌)不能生存和繁殖，从而能较长时间保存食物。
④医用生理盐水浓度为0.9%，其渗透压与人体细胞外液的渗透压相当，可以使人体细胞保持正常的形态和功能。
(1)判断植物细胞的生活状况
判断细胞死、活的方法：染色排除法、细胞质的流动、质壁分离和复原
例：持续观察在0.3 g/mL蔗糖溶液中的洋葱表皮细胞，发现中央液泡逐渐变小，说明( )
A.细胞壁是一层半透膜 B.洋葱表皮细胞已经死亡
C.蔗糖溶液浓度小于细胞液浓度 D.细胞液的浓度逐渐增大
D
三、观察植物细胞的质壁分离和复原
2.实验拓展应用
(2)测定植物细胞的细胞液浓度范围
例：将洋葱鳞片叶放在0.45 mol/L蔗糖溶液中，细胞发生质壁分离；放在0.35 mol/L的蔗糖溶液中，细胞有胀大趋势，放在0.4 mol/L的蔗糖溶液中，细胞几乎不发生变化，这表明( )
A.洋葱表皮细胞已经死亡
B.细胞膜不允许水分子自由通过
C.蔗糖分子进入细胞导致渗透平衡
D.细胞液浓度为0.4 mol/L左右
D
三、观察植物细胞的质壁分离和复原
(3)比较不同植物细胞的细胞液浓度
例：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像如下图。则有关各细胞实验前细胞液浓度的判断，正确的是( )
A.甲>乙>丙　　　　　　
B.乙>甲>丙
C.乙>丙>甲　　　　　　
D.丙>甲>乙
B
三、观察植物细胞的质壁分离和复原
例.下图表示以洋葱表皮为材料及清水、0.3 g/mL蔗糖溶液、0.5 g/mL蔗糖溶液、0.3 g/mL尿素溶液进行相关实验（时间1表示开始用四种溶液分别处理洋葱表皮；时间2表示开始用清水处理洋葱表皮），测得该细胞
原生质体体积变化，图中代表尿素溶液处
理结果的是（ ）
A.a B.b C.c D.d
B
(4)鉴别不同种类的溶液(如KNO3溶液和蔗糖溶液)
三、观察植物细胞的质壁分离和复原
考向1| 渗透作用的原理及应用分析
1．(2023·广东广州模拟)某实验小组将甲、乙两个液泡初始体积相等的洋葱鳞片叶细胞分别置于A、B两个烧杯中，两个烧杯装有等浓度的KNO3溶液，甲和乙两个细胞的液泡体积变化如下图所示。下列说法错误的是(　　)
A．初始状态下，甲的细胞液浓度大于乙的
B．t1时，甲细胞液的渗透压与外界溶液的相近
C．O～t1，甲和乙的细胞吸水能力都逐渐增强
D．t2时，甲、乙的细胞液浓度和初始状态相等
D
　解析：根据曲线可知，达到平衡时甲的失水量较少，因此甲和外界溶液的浓度差较小，甲的细胞液浓度大于乙的，A正确；t1时，甲吸水和失水均处于动态平衡，因此甲的细胞液渗透压与外界溶液的相近，B正确；O～t1，甲和乙都在失水，细胞液浓度变大，因此吸水能力逐渐增强，C正确；t2时，甲、乙的液泡体积和初始状态相等，但是都从外界吸收了溶质分子，因此t2时，细胞液浓度大于初始状态，D错误。
3．在无任何相反压力时，渗透吸水会使细胞膨胀甚至破裂，不同的细胞用不同的机制解决这种危机。下图表示高等动物、高等植物与原生生物细胞以三种不同的机制避免渗透膨胀，据此推断下列说法正确的是(　　)
A．动物细胞避免渗透膨胀需要转运蛋白的协助
B．植物细胞吸水达到渗透平衡时，细胞内外溶液浓度相等
C．若将原生生物置于高于其细胞质浓度的溶液中，其收缩泡的伸缩频率会升高
D．三种细胞发生渗透吸水的原理均为细胞膜相当于半透膜
A
　解析：动物细胞避免渗透膨胀需要转运蛋白将离子转运到细胞外，以减小细胞内液的渗透压，防止细胞渗透吸水涨破，A正确；植物细胞在低浓度溶液中会发生吸水，但是由于细胞壁的支撑作用，吸水到一定程度后达到平衡，故此时细胞外溶液浓度仍可能小于细胞液浓度，B错误；原生生物生活在低渗溶液中，会通过收缩泡将多余的水排到细胞外，若将原生生物置于高于其细胞质浓度的溶液中，其收缩泡的伸缩频率会降低，C错误；动物细胞和原生生物发生渗透吸水的原理均为细胞膜相当于半透膜，而植物细胞发生渗透吸水的原理是原生质层相当于半透膜，D错误。
考向2| 实验的拓展和应用
3．(2022·山东烟台模拟)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
D
　解析：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，观察到的红花檵木细胞数目最多，说明其细胞最小，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，则不能确定5种材料复原时间，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。
1．(2022·全国甲卷)植物成熟叶肉细胞的细胞液浓度可以不同。现将a、b、c三种细胞液浓度不同的某种植物成熟叶肉细胞，分别放入三个装有相同浓度蔗糖溶液的试管中，当水分交换达到平衡时观察到：①细胞a未发生变化；②细胞b体积增大；③细胞c发生了质壁分离。若在水分交换期间细胞与蔗糖溶液没有溶质的交换，下列关于这一实验的叙述，不合理的是(　　)
A．水分交换前，细胞b的细胞液浓度大于外界蔗糖溶液的浓度
B．水分交换前，细胞液浓度大小关系为细胞b>细胞a>细胞c
C．水分交换平衡时，细胞c的细胞液浓度大于细胞a的细胞液浓度
D．水分交换平衡时，细胞c的细胞液浓度等于外界蔗糖溶液的浓度
C
[思维培养]
　解析：由于细胞b在水分交换达到平衡时细胞的体积增大，说明细胞吸水，则水分交换前，细胞b的细胞液浓度大于外界蔗糖溶液的浓度，A正确。水分交换达到平衡时，细胞a未发生变化，细胞b体积增大(细胞吸水)，细胞c发生质壁分离(细胞失水)，因此水分交换前，细胞液浓度大小关系为细胞b>细胞a>细胞c，B正确。由题可知，水分交换达到平衡时，细胞a未发生变化，说明其细胞液浓度与外界蔗糖溶液浓度相等；水分交换达到平衡时，虽然细胞内外溶液浓度相同，但细胞c失水后外界蔗糖溶液的浓度减小，因此水分交换平衡时，细胞c的细胞液浓度小于细胞a的细胞液浓度，C错误。在一定的蔗糖溶液中，细胞c发生了质壁分离，水分交换达到平衡时，其细胞液浓度等于外界蔗糖溶液的浓度，D正确。
物质出入细胞的方式和影响因素内容聚焦
1、被动运输
物质以扩散方式进入细胞，不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量的跨膜运输方式，包括自由扩散和协助扩散。
自由扩散
协助扩散
协助扩散
协助扩散
协助扩散
载体蛋白
通道蛋白
自由扩散
转运蛋白
四、物质出入细胞的方式和影响因素
物质通过简单扩散作用进出细胞（简单扩散）
借助膜上的 进出细胞的物质扩散方式（易化扩散）
共同点: 都是顺浓度梯度运输，不消耗能量，
自由扩散：
协助扩散：
不同点：是否需要膜转运蛋白，包括载体蛋白和通道蛋白，
协助扩散需要转运蛋白协助，具有特异性，饱和性， 比自由扩散转运速率高。
水、O2、CO2、苯、甘油、脂肪酸、尿素、固醇、乙醇。
四、物质出入细胞的方式和影响因素
转运蛋白
水（大部分）、葡萄糖进入红细胞、氨基酸的顺浓度跨膜运输
（1）载体蛋白 与运输物质结合，只容许________________________的分子或离子通过，而且每次转运时都会______________________；
载体蛋白可重复使用，包括主动运输、协助扩散。
（2）通道蛋白_________与通过的物质相结合，只容许与自身通道的__________________________________________ 分子或离子通过。
通道蛋白是在膜上形成跨膜的通道，只参与协助扩散。
与自身结合部位相适应
发生自身构象的改变
直径和形状相适配、大小和电荷相适宜的
不需要
需要
载体蛋白和通道蛋白在转运分子和离子时，其机制是不同的。
生物科学史话
过去人们普遍认为，水分子都是通过自由扩散进出细胞的，但后来的研究表明，水分子更多的是借助细胞膜上的水通道蛋白以协助扩散方式进出细胞的。
(肾小球的滤过作用和肾小管的重吸收作用)
哺乳动物细胞内外Na+和K+浓度
细胞内浓度 细胞外浓度
Na+ 10～20mmol/L 约150mmol/L
K+ 约100mmol/L 约5mmol/L
依靠被动运输，能不能建立起细胞内外K+、Na+的浓度差
（Na+-K+泵）
Na+-K+泵逆浓度梯度进行Na+和K+的主动运输，以建立膜两侧Na+和K+的浓度差，运输过程中需要消耗能量(ATP)以改变载体蛋白的空间结构。
2.主动运输
四、物质出入细胞的方式和影响因素
(1)概念：物质逆浓度梯度进行跨膜运输,需要载体蛋白的协助，同时还需要消耗细胞内化学反应释放的能量，这种方式叫做主动运输。
四、物质出入细胞的方式和影响因素
2.主动运输
①运输方向：
②特点：
③影响因素：
逆浓度梯度
[ATP水解\电势能\光能]
需要载体 需要能量(ATP)
物质的浓度、
载体蛋白的种类和数量、能量
2.主动运输
四、物质出入细胞的方式和影响因素
（3）意义
保证了活细胞能够按照生命活动的需要，主动选择吸收所需要的营养物质，排出代谢废物和对细胞有害的物质。
小肠绒毛上皮细胞与肾小管细胞吸收葡萄糖、氨基酸和无机盐等；神经细胞（Na+-K+泵）；轮藻细胞对K＋的吸收。
（2）实例
主动运输
载体蛋白
ATP
ADP+Pi
考向1| 物质跨膜运输方式的判断
1．下图为动物细胞的细胞膜转运部分物质的示意图，下列分析不正确的是(　　)
A．根据乙侧耗能的情况可知，甲侧为细胞外，乙侧为细胞内
B．图示中葡萄糖的跨膜运输方式与细胞吸收水分的方式相同
C．图中a和b不是静止的，其运动的特性有利于物质的跨膜运输
D．用胰蛋白酶处理细胞膜，会影响葡萄糖、Na＋等物质的运输
B
考向2| 影响物质跨膜运输的因素分析
2．(2022·山东卷和是植物利用的主要无机氮源的吸收由根细胞膜两侧的电位差驱动的吸收由H＋浓度梯度驱动，相关转运机制如图。铵肥施用过多时，细胞内的浓度增加和细胞外酸化等因素引起植物生长受到严重抑制的现象称为铵毒。下列说法正确的是(　　)
通过AMTs进入细胞消耗的
能量直接来自ATP
B．通过SLAH3转运到细胞外的
方式属于被动运输
C．铵毒发生后，增加细胞外的会加重铵毒
D．载体蛋白NRT1.1转运和H＋的速度与二者在膜外的浓度呈正相关
B
1
2
3
4
　解析：由题可知的吸收是根细胞膜两侧的电位差驱动的，所以通过AMTs进入细胞不消耗能量，A错误。由题图可知进入根细胞膜由H＋的浓度梯度驱动，进行逆浓度梯度运输，所以通过SLAH3转运到细胞外是顺浓度梯度运输，属于被动运输，B正确。铵毒发生后，H＋在细胞外更多，增加细胞外的，可以促使H＋向细胞内转运，减少细胞外的H＋，从而减轻铵毒，C错误。据题图可知，载体蛋白NRT1.1转运属于主动运输，主动运输的速率与其浓度无必然关系；运输H＋属于协助扩散，协助扩散在一定范围内运输速率与其浓度呈正相关，超过一定范围后不成比例，D错误。
当细胞摄取大分子时，首先是大分子与膜上的蛋白质结合，从而引起这部分细胞膜内陷形成小囊，包围着大分子。然后小囊从细胞膜上分离下来，形成囊泡进入细胞内部，这种现象叫作胞吞。
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，这种现象叫作胞吐。
3.胞吞胞吐
四、物质出入细胞的方式和影响因素
例如：变形虫的摄食；白细胞吞噬病菌。
例如：分泌蛋白的分泌,神经递质的释放,变形虫排出食物残渣和废物等。
不需要载体
需要能量
③影响因素：
细胞膜的流动性、温度和能量等
①特点：
膜具有一定流动性
②结构基础：
四、物质出入细胞的方式和影响因素
3.胞吞胞吐
④意义：
不仅仅运输大分子物质，比如乙酰胆碱、去甲肾上腺素等神经递质的转运以胞吞的形式进行。
胞吞胞吐给细胞摄取或排出物质的运输与细胞的信号转导相耦联，更好地调节细胞的生命活动。
1）游离于细胞质基质中的核糖体合成的蛋白质也只能游离于细胞质基质中，一般只能留在细胞内供细胞自身使用，而附着在内质网上的核糖体合成的蛋白质能够进入 腔中，并借助囊泡移动进入 ，经过加工包装后，包裹在囊泡中的蛋白质就能以 分泌到细胞外。
2）淡水中生活的原生动物，如草履虫能通过伸缩泡排出细胞内过多的水，以防止细胞涨破。如果将草履虫放入蒸馏水其伸缩泡的伸缩频率 ，如果将草履虫放入海水中其伸缩泡的伸缩频率 。
加快
减慢
内质网
高尔基体
胞吐
思考与讨论
3）胞吞形成的囊泡，在细胞内可以被 降解。
溶酶体
与社会的联系
P70 囊性纤维化的原因是，患者肺部支气管上皮细胞表面转运Cl-的 的功能发生异常，导致粘液增多，细菌感染。这一发现给其治疗带来了希望。
载体蛋白
P72 人体肠道内寄生的 一种变形虫——痢疾内变形虫，
能通过 分泌蛋白分解酶，溶解人的肠壁组织，
通过 “吃掉”肠壁组织细胞，并引发阿米巴痢疾。这种病原体通过饮食传播，注意个人 饮食卫生、加强公共卫生建设是预防阿米巴痢疾的关键措施。
胞吐作用
胞吞作用
除一些不带电荷的小分子可以自由扩散的方式进入细胞外，离子和较小的有机分子的跨膜运输必须借助于转运蛋白。这又一次体现了蛋白质是生命活动的承担者。
一种转运蛋白往往只适合转运特定的物质。细胞膜上转运蛋白的种类和数量或空间结构的变化对物质跨膜运输起决定性作用，这也是细胞膜具有选择透过性的结构基础。
胞吞或胞吐其过程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。
4.物质跨膜运输的方式与细胞膜结构的关系
四、物质出入细胞的方式和影响因素
延伸应用
“三看法”快速判定物质出入细胞的方式
1）同一种物质进出不同细胞时，
运输方式可能不同。
2）RNA和蛋白质等大分子物质通过核孔进出细胞核，不是通过胞吞、
胞吐作用。
3）通过胞吐运输的不一定都是大分子物质，如某些神经递质的释放。
4）被动运输和主动运输体现了生物膜的选择透过性；胞吞、胞吐体现了生物膜的流动性，通过的细胞膜层数是0。
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(钠—钾泵)
K＋ 进入神经细胞 主动运输(钠—钾泵)
运出神经细胞 协助扩散(靠离子通道)
归纳总结
（1）物质的浓度
受载体蛋白或通道蛋白数量或能量的限制
运输速度
物质浓度
自由扩散
协助扩散或主动运输
运输速度
物质浓度
P
4.影响因素
四、物质出入细胞的方式和影响因素
（2）氧气含量
①Q点时： 为物质的运输提供能量。
②QP段：随着氧气含量的增加，有氧呼吸产生的能量越 ，主动运输的速率越大。
③P点以后：当氧气含量达到一定程度后，受_____________以及其他限制因素的影响，运输速率不再增加。
无氧呼吸
多
与有氧呼吸供能无关
载体蛋白数量
自由扩散或协助扩散或
仅由无氧呼吸供能的主动运输
主动运输
四、物质出入细胞的方式和影响因素
（3）温度
四、物质出入细胞的方式和影响因素
假设：温度变化会影响水分通过半透膜的扩散速率。
设计实验提示：可以借用本节问题探讨中的渗透装置进行实验。
将该渗透装置置于不同温度的环境中，通过比较不同温度下漏斗管液面上升速度的快慢，判定温度是否影响水分子的扩散速度。
无关变量的排除：如置于不同温度中的漏斗内的蔗糖溶液的量和浓度必须相等，以确保实验的准确性。
p67温度变化会影响水分通过半透膜的扩散速率吗？请提出假设，并设计检验该假设的实验方案。
柽柳是强耐盐植物，它的叶子和嫩枝可以将吸收到植物体内的无机盐排出体外。轻柳的根部吸收无机盐离子是主动运输还是被动运输？
如果要设计实验加以证明，请说出实验思路。
实验思路：
取甲、两组生长状态基本相同的柽柳幼苗，放入适宜浓度的含有Ca2+、K+的溶液中；
甲组给予正常的细胞呼吸条件，乙组抑制细胞呼吸；一段时间后测定两组植株根系对Ca2+、K+的吸收速率，
教材拓展应用（72页）：
若两组植株对Ca2+、K+的吸收速率相同，说明柽柳从土壤中吸收无机盐为被动运输；若乙组吸收速率明显小于甲组吸收速率，说明柽柳从壤中吸收无机盐是主动运输。
预期结果：
(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
实验探究思路
物质跨膜运输的方式 被动运输 主动运输 胞吞 胞吐
自由扩散 协助扩散
物质运输方向 高浓度→低浓度 高浓度→低浓度 低浓度→高浓度 细胞外→细胞内 细胞内→细胞外
是否需要载体 不需要 需要 需要 不需要 不需要
运输动力 浓度差 浓度差 消耗能量 消耗能量 消耗能量
图　例
模　型
举　例 O2、CO2、H2O、甘油、乙醇、苯等 红细胞吸收葡萄糖 小肠吸收葡萄糖、氨基酸、无机盐等 变形虫吞食食物颗粒，白细胞吞噬病菌等 各种分泌蛋白，如抗体、消化酶、蛋白质类激素等
归纳总结
1
2
3
4
3．下图是几种物质进出细胞方式中运输速率与影响因素间的关系曲线图，下列叙述中正确的是(　　)
A．与氧气进出细胞相符的图有①③⑤
B．与葡萄糖进入红细胞相符的图有①④⑥
C．与K＋进入神经细胞相符的图有②④⑤
D．与蛋白质类物质进出细胞相符的图有②③⑥
1
2
3
4
A　解析：题图中①～⑥分别表示自由扩散、协助扩散或主动运输、被动运输或由无氧呼吸供能的主动运输、主动运输、自由扩散、协助扩散或主动运输。氧气通过自由扩散的方式进出细胞，与此相符的是①③⑤，A正确；葡萄糖通过协助扩散的方式进入红细胞，与此相符的是②③⑥，B错误；K＋进入神经细胞的方式是主动运输，与图中②④⑥相符，C错误；蛋白质类物质通过胞吞或胞吐进出细胞，D错误。
2．(2021·山东卷)液泡是植物细胞中储存Ca2+的主要细胞器。液泡膜上的H＋焦磷酸酶可利用水解无机焦磷酸释放的能量跨膜运输H＋，建立液泡膜两侧的H＋浓度梯度。该浓度梯度驱动H＋通过液泡膜上的载体蛋白CAX完成跨膜运输，从而使Ca2+以与H＋相反的方向同时通过CAX进入液泡并储存。下列说法错误的是(　　)
A．Ca2+通过CAX的跨膜运输方式属于协助扩散
B．Ca2+通过CAX的运输有利于植物细胞保持坚挺
C．加入H＋焦磷酸酶抑制剂，Ca2+通过CAX的运输速率变慢
D．H＋从细胞质基质转运到液泡的跨膜运输方式属于主动运输
A
　解析：Ca2+通过 CAX 的跨膜运输方式为主动运输，所需要的能量由H＋顺浓度梯度产生的势能提供，A错误；Ca2+通过 CAX 的运输进入液泡增加细胞液的浓度，有利于植物细胞保持坚挺，B正确；加入 H＋焦磷酸酶抑制剂，则液泡中的H＋浓度降低，液泡膜两侧的 H＋浓度梯度差减小，为Ca2+通过 CAX 的运输提供的能量减少，C正确；H＋从细胞质基质转运到液泡的跨膜运输方式需要水解无机焦磷酸释放的能量来提供，为主动运输，D正确。
1．(科学实验和探究情境)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
D
　解析：由题干信息可知，叶细胞与溶液之间无溶质交换，而甲组的甲糖溶液浓度升高，则可能是由于叶细胞的细胞液浓度大于甲糖溶液物质的量浓度，引起了细胞吸水，A正确；若乙糖溶液浓度不变，说明乙糖溶液物质的量浓度与叶细胞的细胞液浓度相等，叶细胞净吸水量为零，B正确；若乙糖溶液浓度降低，说明细胞失水，叶肉细胞可能发生了质壁分离，C正确；若乙糖溶液浓度升高，说明乙糖溶液物质的量浓度低于叶细胞的细胞液浓度，细胞吸水，而乙糖溶液的物质的量浓度约为甲糖溶液的2倍，因此叶细胞的净吸水量应是乙组小于甲组，D错误。
2．(生命科学史情境)诺贝尔化学奖曾经授予研究细胞膜通道蛋白的科学家。通道蛋白是一类跨越细胞膜磷脂双分子层的蛋白质，它包含离子通道蛋白和水通道蛋白。下列相关叙述错误的是(　　)
A．肾小管上皮细胞膜上可能存在水通道蛋白，有利于对原尿中水的重吸收
B．磷脂双分子层内部是疏水的，因此水分子的运输都需要水通道蛋白
C．神经细胞在静息状态下K＋外流的过程是通过K＋通道来完成的被动运输
D．离子通道一般具有特异性，在特定信息的作用下才会开放，能实现相应物质的快速运输
B
　解析：肾小管上皮细胞膜上可能存在水通道蛋白，有利于对原尿中水的重吸收，A正确；磷脂双分子层内部是疏水的，磷脂双分子层是可以运动的，水分子可以通过自由扩散的方式跨膜运输，也可以通过水通道蛋白以协助扩散的方式跨膜运输，B错误；神经细胞在静息状态下钾离子外流的过程是通过钾离子通道来完成的被动运输，C正确；离子通道一般具有特异性，在特定信息的作用下才会开放，能实现相应物质的快速运输，D正确。
1.主动运输消耗的能量可来自ATP或离子电化学梯度等。如图为Na＋、葡萄糖进出小肠上皮细胞的示意图。下列关于图中物质跨膜运输过程的分析错误的是
A.葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞是不需耗能的主动运输
B.Na＋从小肠上皮细胞进入组织液是需要消耗ATP的主动运输
C.葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞与Na＋从肠腔进入小肠上皮细胞相伴随
D.Na＋从肠腔到小肠上皮细胞以及葡萄糖从小肠上皮细胞到组织液均为被动运输
离子电化学梯度
√
提醒：
某物质的具体运输方式并不唯一，需要根据具体情况去分析判定

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