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(共80张PPT)
第8讲　细胞的物质输入与输出
考点一　水进出细胞的原理
考点二　探究植物细胞的吸水和失水
考点三　物质进出细胞的方式
悟高考·瞻动向
课程标准解读与能力要求 知识网络概览
1.阐明质膜具有选择透过性。 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。比较自由扩散、协助扩散、主动运输和胞吞、胞吐方式的异同点,判断其运输方式,培养分析与综合能力。 3.举例说明大分子物质可以通过胞吞、胞吐进出细胞。 4.通过选择合适的实验材料,观察植物细胞的质壁分离与复原,分析实验结果,得出实验结论,培养实验探究能力。
考点一　水进出细胞的原理
【要点梳理·夯基固本】
一、渗透作用
名师点睛　(1)在液面稳定时,处于动态平衡,两者之间有水分子进出,只不过数目基本相同。
(2)在液面稳定后,只要存在液面差,原高浓度的溶液浓度仍大于低浓度的溶液。
二、水进出细胞的原理
1.动物细胞的吸水和失水:
2.植物细胞的吸水和失水:
名师点睛　正确理解溶液浓度
这里的浓度是溶质的物质的量浓度,不是溶质的质量浓度。如向两烧杯等量的水中各加入1 g葡萄糖和1 g蔗糖完全溶解后,葡萄糖溶液的物质的量浓度大于蔗糖溶液的物质的量浓度。
易错辨析
1.物质自由扩散进出细胞的速度既与浓度梯度有关,也与分子大小有关。( )
2.1 mol/L NaCl溶液和1 mol/L蔗糖溶液的渗透压大小相等。( )
分析:1 mol/L NaCl溶液中,含1 mol/L的Na+和1 mol/L的Cl-,即溶质微粒浓
度为2 mol/L,而1 mol/L蔗糖溶液中,溶质为蔗糖分子,不可再拆分,所以1 mol/L
NaCl溶液的渗透压大于1 mol/L蔗糖溶液的渗透压。
3.在渗透作用中,当半透膜两侧溶液浓度相等时,水分子不再通过半透膜。( )
分析:当半透膜两侧溶液浓度相等时,半透膜两侧的水分子进出平衡。
√
×
×
4.质壁分离是指细胞质与细胞壁发生分离。( )
分析:质壁分离是指原生质层与细胞壁发生分离。
5.质壁分离过程中细胞液的吸水能力逐渐变大。( )
6.发生质壁分离的细胞,细胞壁与原生质层之间的液体是清水。( )
分析:发生质壁分离的细胞,细胞壁与原生质层之间的液体是外界溶液。
×
√
×
长句表达
(必修1 P67“拓展应用”)温度变化会影响水分子通过半透膜的扩散速率,
检验该结论的实验设计为:________________________________________
______________________________________________________。
将该渗透装置放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
【扣点专练·通法悟道】
1.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。蛋壳内灌入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,如图所示。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
C.若将清水换为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。本实验中相当于渗透装置中半透膜的是壳膜,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,B正确;若将清水换为15%的NaCl溶液,则NaCl溶液的浓度大于蔗糖溶液,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浓度大于壳膜外的溶液的浓度,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。
2.图甲是某动物细胞长时间处在不同浓度的NaCl溶液中,体积(V)与初始体积(V0)之比的变化曲线;图乙是某植物细胞在一定量的250 mmol·L-1的KNO3溶液中细胞失水量的变化情况。下列分析错误的是(　　)
A.从图甲可知细胞内的NaCl的浓度小于 150 mmol·L-1
B.图乙中OA段A点时细胞失水量最大,此时细胞的体
积最小,细胞吸水能力最大
C.图乙中B点细胞中液泡体积和细胞液浓度均与O点
时状态相同
D.若该动物细胞长时间处在图甲中300 mmol·L-1的NaCl
溶液中可能会因失水过多而死亡
√
【解析】选C。图甲中,150 mmol L-1的NaCl溶液中细胞体积与初始体积之比等于1,说明该溶液浓度与细胞液的渗透压相等,即细胞内的渗透压与外界溶液中的150 mmol·L-1的NaCl溶液的浓度相同,但由于细胞液中还有其他离子,故细胞内的NaCl的浓度小于150 mmol·L-1,A正确;图乙中A点细胞失水量最大,此时细胞的体积最小,细胞液的浓度最大,细胞吸水能力也最强,B正确;据题图可知,图乙中植物细胞失水量先变大后变小,B点后细胞吸水,说明KNO3溶液中的K+和N被吸收进入细胞,则B点时细胞液浓度比初始浓度(0点)增大,C错误;据题图可知,该动物细胞处在图甲中300 mmol·L-1的NaCl溶液中细胞失水,故若该动物细胞长时间处在图甲中300 mmol·L-1的NaCl溶液中可能会因失水过多而死亡,D正确。
考点二　探究植物细胞的吸水和失水
【要点梳理·夯基固本】
一、实验原理
二、实验步骤
名师点睛　本实验探究细胞的吸水和失水两个过程,这两个过程在同一装片中先后进行,属于自身对照。
易错辨析
1.观察植物细胞吸水和失水时,可用蔗糖溶液处理紫色洋葱鳞片叶外表
皮。( )
2.质壁分离过程中,黑藻细胞绿色加深、吸水能力减小。( )
分析:质壁分离过程中,细胞液浓度增大,吸水能力增大。
3.可以用大蒜根尖分生区细胞作实验材料来观察细胞的质壁分离与复
原。( )
分析:根尖分生区细胞没有大液泡,不适合作此实验材料。
√
×
×
4.在高倍显微镜下才能观察到洋葱鳞片叶外表皮细胞的质壁分离。( )
分析:整个实验过程只需低倍镜观察。
5.植物细胞的原生质层包括细胞膜、细胞质和细胞核。( )
分析:植物细胞的原生质层包括细胞膜、液泡膜及两者之间的细胞质。
×
×
长句表达
1.(必修1 P64“探究·实践”拓展)将质量浓度为0.3 g·mL-1的蔗糖溶液换成一
定浓度的KNO3溶液,细胞发生质壁分离后能自动复原,原因是____________
___________________________________________________________。
2.(必修1 P67“拓展应用”)利用紫色洋葱鳞片叶表皮细胞设计实验,测定该细
胞的细胞液浓度相当于多少质量分数的蔗糖溶液。实验思路:(1)配制出
__________________________,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________观察细胞质壁分离情况。
K+、N都
可转运到细胞内,使细胞液浓度升高,细胞渗透吸水而发生自动复原
一系列浓度梯度的蔗糖溶液
显微镜
(2)记录__________________的细胞所用的蔗糖溶液浓度,以及刚好未发生
质壁分离的细胞所用的蔗糖溶液浓度,据此推算出_____________________
______________。
刚好发生质壁分离
细胞液溶质浓度应在这
两个浓度之间
【扣点专练·通法悟道】
1.(2025·北京高考)探究植物细胞的吸水和失水实验中,在清水和0.3 g/mL蔗糖溶液中处于稳定状态的细胞如图。以下叙述错误的是(　　)
A.图1,水分子通过渗透作用进出细胞
B.图1,细胞壁限制过多的水进入细胞
C.图2,细胞失去的水分子是自由水
D.与图1相比,图2中细胞液浓度小
√
【解析】选D。图1中,水分子通过渗透作用进出细胞,A正确;细胞壁有保护和支撑的作用,所以限制过多的水进入细胞,维持细胞形态,B正确;图2,细胞发生质壁分离,此时失去的水分子是自由水,C正确;与图1相比,图2中细胞发生质壁分离,此时细胞失水,所以图2中细胞液浓度大,D错误。
2.(2024·江苏高考)有同学以紫色洋葱为实验材料,进行观察植物细胞的质壁分离和复原实验。下列相关叙述合理的是(　　)
A.制作临时装片时,先将撕下的表皮放在载玻片上,再滴一滴清水,盖上盖玻片
B.用低倍镜观察刚制成的临时装片,可见细胞多呈长条形,细胞核位于细胞中央
C.用吸水纸引流使0.3 g/mL蔗糖溶液替换清水,可先后观察到质壁分离和复原现象
D.通过观察紫色中央液泡体积大小变化,可推测表皮细胞是处于吸水还是失水状态
√
【解析】选D。本题考查观察植物细胞的质壁分离和复原实验过程、现象和应用等。制作临时装片时,通常是先滴一滴清水在载玻片上,然后将撕下的表皮放在清水上,再盖上盖玻片,A错误;用低倍镜观察刚制成的临时装片时,细胞核通常位于细胞的一侧,而不是中央,B错误;用吸水纸引流蔗糖溶液替换清水,可以观察到质壁分离现象,但要观察复原现象需要重新用清水替换蔗糖溶液,C错误;液泡体积变大说明细胞吸水,液泡体积变小说明细胞失水,所以通过观察紫色中央液泡体积大小变化,可推测表皮细胞是处于吸水还是失水状态,D正确。
从教材走向高考
3.(必修1 P74“复习与提高”拓展)将若干生理状况基本相同、长度为4 cm的鲜萝卜条分为四组,分别置于清水(对照组)和浓度相同的三种溶液中(实验组),尿素溶液、KNO3溶液和蔗糖溶液分别编号为1、2、3组。测量每组萝卜条的平均长度,结果如图。据图分析回答下列问题。
(1)实验组中可以发生质壁分离和复原现象的是________组(填序号)。判断依据是________________________________________________________
______________________________________________________________
______________________________________________。
1、2　
在尿素溶液中,细胞先失水,后来由于尿素进入细胞,细胞吸水复原;在KNO3溶液中,细胞先失水,后来K+、N进入细胞,细胞吸水复原;在蔗糖溶液中,萝卜条失水,细胞只能发生质壁分离
【解析】(1)根据题干信息可以看出,在所给的实验试剂中尿素和KNO3可以进入细胞,这样就可以改变细胞的渗透压,而蔗糖分子无法穿过细胞膜,所以尿素溶液和KNO3溶液这两组可以先发生质壁分离后自动复原,加入蔗糖的这一组只能发生质壁分离而无法发生自动复原。

(2)若质壁分离后不能复原,导致细胞失水过度而死亡的原因可能有:
①____________________,②___________________。若改用相同质量浓度
的葡萄糖溶液,则会使细胞开始发生质壁分离时所用时间更________(填
“长”或“短”)。
蔗糖溶液浓度过大
质壁分离时间过长
短
【解析】 (2)若质壁分离后不能复原,导致细胞失水过度而死亡的原因可能是蔗糖溶液浓度过大,也可能是质壁分离时间过长。由于葡萄糖的相对分子质量小于蔗糖,因此相同质量浓度的葡萄糖溶液物质的量浓度高于蔗糖溶液,所以开始发生质壁分离时所用时间更短。
提升·关键能力——科学探究
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):
考点三　物质进出细胞的方式
【要点梳理·夯基固本】
一、物质进出细胞的方式
1.被动运输:
(1)含义:物质以______方式进出细胞,________消耗细胞内化学反应所释放
的能量的物质跨膜运输方式。
扩散
不需要
(2)类型:
名师点睛　浓度差主要影响自由扩散和协助扩散
(1)自由扩散中,浓度差越大,运输速率越大。
(2)协助扩散中,浓度差达到一定程度后运输速率不再继续增加,原因是受转运蛋白数量的限制。
2.主动运输:
3.胞吞和胞吐:
二、影响物质跨膜运输因素
1.浓度差对物质跨膜运输的影响:
2.转运蛋白数量对跨膜运输的影响:
名师点睛　转运蛋白主要影响协助扩散和主动运输
(1)其他条件适宜的情况下,协助扩散中转运蛋白数量越多,运输速率越大。
(2)主动运输中载体蛋白数量达到一定程度后运输速率不再增加,可能原因是受能量供应限制。自由扩散不受转运蛋白数量的影响。
3.氧气含量对跨膜运输的影响:
(1)P点时:__________为物质的运输提供能量。
(2)PQ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____。
(3)Q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
大
载体蛋白数量
4.温度:
易错辨析
1.一种载体蛋白通常只适合与一种或一类离子或分子结合。( )
2.人体不同细胞吸收葡萄糖的方式都是协助扩散。( )
分析:人体红细胞吸收葡萄糖的方式是协助扩散,小肠上皮细胞吸收葡萄
糖的方式是主动运输。
3.水分子更多的是借助细胞膜上的水通道蛋白以协助扩散的方式进出细
胞。( )
4.分子或离子通过通道蛋白时,需要与通道蛋白结合。 ( )
分析:分子或离子通过通道蛋白时,不需要与通道蛋白结合。
√
×
√
×
5.通过胞吞或胞吐方式进出细胞,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。( )
6.果脯在腌制过程中细胞通过主动运输吸收蔗糖分子。( )
分析:果脯中的细胞在腌制过程中已被杀死,细胞膜失去了其控制物质进出
的作用,因此蔗糖分子进入细胞不是主动运输。
√
×
长句表达
1.(必修1 P70“与社会的联系”)引起囊性纤维化的直接原因是___________
__________________________;根本原因是___________________________。
2.(必修1 P67“拓展应用”)细胞内外溶液浓度差会影响物质运输速率,温度
会影响水分子通过细胞膜的扩散速率,原因是温度会影响膜上___________
________________,水分子通过细胞膜的方式为自由扩散和协助扩散,在一定
温度范围内,________________________________。
转运氯离子
的载体蛋白的功能发生异常
3个碱基对缺失造成基因突变
磷脂分子和
蛋白质的流动性
升高温度,会加快水分子的扩散速率
【命题探究·释疑解惑】
【典例】葡萄糖转运蛋白家族包括GLUT1~GLUT14,均参与葡萄糖的运输。GLUT2是肝细胞的葡萄糖转运蛋白,其作用过程如图1所示,小肠绒毛上皮细胞膜存在载体蛋白SGLT1。借助SGLT1,当Na+顺浓度进入小肠绒毛上皮细胞的同时,葡萄糖进入小肠细胞。
探究:
(1)与葡萄糖转运蛋白的合成和运输有关的细胞器有____________ ___________________________________。
(2)根据图1葡萄糖进入肝细胞的方式是___________,影响葡萄糖进入肝细胞速率的因素有________________________________________________。
细胞内外葡萄糖的浓度差和GLUT2转运蛋白的数量
核糖体、
内质网、高尔基体、线粒体
协助扩散
【解析】(1)转运蛋白的化学本质是蛋白质,与其合成和运输有关的细胞器有核糖体、内质网、高尔基体、线粒体。
(2)由于葡萄糖的运输方向是顺浓度梯度且需要转运蛋白,故葡萄糖进入细胞的方式是协助扩散。影响协助扩散的因素有细胞内外葡萄糖的浓度差和GLUT2转运蛋白的数量。
(3)上述转运蛋白转运葡萄糖的过程中,其空间结构发生了变化,______(填“能”或“不能”)继续转运葡萄糖。
(4)根据图2可以判断葡萄糖进入小肠绒毛上皮细胞的运输方式为____________,判断的依据是_______________________________________ ______________________________________________________________
__________________________。
聚焦考查点:物质跨膜运输的方式及判断方法。
能　
主动运输
葡萄糖在进入小肠绒毛上皮细胞的过程中属于逆浓度梯度运输,需要Na+顺浓度进入细胞提供能量,同时需要载体蛋白
【解析】 (3)转运蛋白可以反复利用,在行使功能过程中不被“消耗”,此转运蛋白为载体蛋白。
(4)根据题干信息,结合图2,我们可以看出葡萄糖在进入小肠绒毛上皮细胞的过程中属于逆浓度梯度运输,需要Na+顺浓度进入细胞提供能量,同时需要载体蛋白,符合主动运输的条件。
破解策略
物质跨膜运输方式的判断
【扣点专练·通法悟道】
1.(2025·河南高考)耐寒黄花苜蓿的基因M编码的蛋白M属于水通道蛋白家族,将基因M转入烟草植株可提高其耐寒能力。下列叙述错误的是(　　)
A.细胞内的结合水占比增加可提升植物的耐寒能力
B.低温时,水分子通过与蛋白M结合转运到细胞外
C.蛋白M增加了水的运输能力,但不改变水的运输方向
D.水通道蛋白介导的跨膜运输不是水进出细胞的唯一方式
√
【解析】选B。结合水是与细胞内的其他物质相结合的水,是细胞结构的重要组成成分,细胞内的结合水占比增加可提升植物的耐寒能力,A正确;水分子通过细胞膜上的通道蛋白进行跨膜运输时,不与通道蛋白相结合,B错误;蛋白M是细胞膜上的水分子通道蛋白,增加了水的运输能力,但不改变水的运输方向,水的运输方向为顺浓度梯度,C正确;水进出细胞的方式为自由扩散和水通道蛋白介导的协助扩散,D正确。
2.(2024·甘肃高考)维持细胞的 Na+平衡是植物的耐盐机制之一。盐胁迫下,植物细胞膜(或液泡膜)上的 H+-ATP酶(质子泵)和Na+-H+逆向转运蛋白可将Na+从细胞质基质中转运到细胞外(或液泡中),以维持细胞质基质中的低Na+水平(如图)。下列叙述错误的是(　　)
A.细胞膜上的 H+-ATP酶磷酸化时伴随着空间构象的改变
B.细胞膜两侧的H+浓度梯度可以驱动Na+转运到细胞外
C.H+-ATP 酶抑制剂会干扰 H+的转运,但不影响Na+转运
D.盐胁迫下Na+-H+逆向转运蛋白的基因表达水平可能提高
√
【解析】选C。本题考查物质跨膜运输的原理和影响因素。H+-ATP酶是一种转运蛋白,也是一种ATP水解酶,每次转运物质时,与ATP脱落下来的磷酸基团结合后都会发生自身构象的改变,A正确;Na+通过Na+-H+逆向转运蛋白以主动运输的方式运到细胞外(或液泡中),其动力来自H+膜内外浓度差产生的势能,B正确;使用H+-ATP 酶抑制剂会干扰 H+的转运,进而使膜内外H+的浓度梯度降低,影响Na+转运,C错误;盐胁迫下Na+-H+逆向转运蛋白的数量会增多,其相关基因表达水平会提高,D正确。
3.图甲曲线a、b表示物质跨膜运输的两种方式,图乙表示大分子物质进行胞吞和胞吐的过程。下列相关叙述错误的是(　　)
A.图甲中的方式a运输的物质可能是O2、甘油和酒精等
B.图甲b曲线所示方式和图乙过程均需要消耗能量
C.图甲中b曲线达到最大转运速率后的限制因素可能是转运蛋白的数量
D.图乙过程的顺利进行依赖于细胞膜具有流动性,该过程受温度的影响
√
【解析】选B。分析图甲曲线:方式a只与浓度有关,且与浓度呈正相关,属于自由扩散,可能是O2、甘油和酒精等,A正确。方式b除了与浓度相关,还与载体数量有关,属于协助扩散或主动运输,协助扩散不需要消耗能量,主动运输需要消耗能量,胞吞和胞吐是耗能过程,需要细胞内部提供能量,B错误。图甲中方式b除了与浓度相关,还与载体数量有关,其最大转运速率与载体蛋白数量有关, b 曲线达到最大转运速率后的限制因素可能是转运蛋白的数量,C正确。图乙中的胞吞和胞吐过程通过膜融合完成,依赖于细胞膜的流动性,温度会影响膜的流动性,故该过程受温度的影响,D正确。
悟高考·瞻动向
体验高考·淬炼考能
1.(2025·广东高考)物质跨膜运输是维持细胞正常生命活动的基础,下列叙述正确的是(　　)
A.呼吸时O2从肺泡向肺毛细血管扩散的速率受O2浓度的影响
B.心肌细胞主动运输Ca2+时参与转运的载体蛋白仅与Ca2+结合
C.血液中葡萄糖经协助扩散进入红细胞的速率与细胞代谢无关
D.集合管中Na+与通道蛋白结合后使其通道开放进而被重吸收
√
【解析】选A。O2从肺泡向肺毛细血管扩散属于自由扩散,速率由O2浓度差决定。因此呼吸时O2从肺泡向肺毛细血管扩散的速率受O2浓度的影响,A正确。心肌细胞主动运输Ca2+时,载体蛋白需结合Ca2+并催化ATP水解,还需结合磷酸基团从而磷酸化,并非仅与Ca2+结合,B错误。葡萄糖进入红细胞的运输方式为协助扩散,扩散速率受浓度差和载体蛋白数量影响。细胞代谢虽不直接供能,但代谢活动维持细胞内低葡萄糖浓度,从而保持浓度差,因此葡萄糖进入红细胞的速率与细胞代谢有关,C错误。集合管中Na+重吸收主要通过主动运输(如钠钾泵),需载体蛋白且消耗能量,而非通过通道蛋白结合Na+被重吸收,D错误。
2.(2025·黑吉辽内蒙古高考)黑暗条件下,叶绿体内膜的载体蛋白NTT顺浓度梯度运输ATP、ADP和Pi的过程示意图如下。其他条件均适宜,下列叙述正确的是(　　)
A.ATP、ADP和Pi通过NTT时,无须与NTT结合
B.NTT转运ATP、ADP和Pi的方式为主动运输
C.图中进入叶绿体基质的ATP均由线粒体产生
D.光照充足,NTT运出ADP的数量会减少甚至停止
√
【解析】选D。载体蛋白的作用机制通常需要与底物结合后才能转运物质。NTT作为载体蛋白,运输ATP、ADP和Pi时需要结合底物,A错误。黑暗条件下,叶绿体内膜的载体蛋白NTT顺浓度梯度运输ATP、ADP和Pi,因此不是主动运输,B错误。黑暗条件下,叶绿体无法进行光反应,自身不能合成ATP。此时进入叶绿体基质的ATP可来自细胞呼吸,但细胞呼吸产生ATP的场所包括细胞质基质(糖酵解)和线粒体(有氧呼吸第二、三个阶段),C错误。光照充足时,叶绿体类囊体膜上进行光反应合成ATP,需要消耗大量ADP和Pi作为原料。此时叶绿体基质中的ADP和Pi会优先被类囊体膜利用,导致基质中ADP浓度降低。由于NTT顺浓度梯度运输ADP(从基质到细胞质基质),当基质中ADP不足时,NTT运出ADP的数量会减少甚至停止,D正确。
3.(2024·贵州高考)茶树根细胞质膜上的硫酸盐转运蛋白可转运硒酸盐。硒酸盐被根细胞吸收后,随着植物的生长;吸收的大部分硒与胞内蛋白结合形成硒蛋白,硒蛋白转移到细胞壁中储存。下列叙述错误的是(　　)
A.硒酸盐以离子的形式才能被根细胞吸收
B.硒酸盐与硫酸盐进入细胞可能存在竞争关系
C.硒蛋白从细胞内转运到细胞壁需转运蛋白
D.利用呼吸抑制剂可推测硒酸盐的吸收方式
√
【解析】选C。本题考查物质运输。硒酸盐是无机盐,以离子的形式才能被根细胞吸收,A正确;根据题意,由于根细胞质膜上的硫酸盐转运蛋白可转运硒酸盐,故硒酸盐与硫酸盐进入细胞可能存在竞争关系,B正确;硒蛋白转运到细胞壁是通过胞吐的方式实现的,故不需转运蛋白,C错误;利用呼吸抑制剂从细胞内处理根细胞,根据处理前后根细胞吸收硒酸盐的量可推测硒酸盐的吸收方式,如果是主动运输硒酸盐吸收会受影响,被动运输则不会受影响,D正确。
4.(2024·江西高考)营养物质是生物生长发育的基础。依据表中信息,下列有关小肠上皮细胞吸收营养物质方式的判断,错误的是(　　)
A.甲为主动运输
B.乙为协助扩散
C.丙为胞吞作用
D.丁为自由扩散
方式 细胞外相 对浓度 细胞内相 对浓度 需要提 供能量 需要转
运蛋白
甲 低 高 是 是
乙 高 低 否 是
丙 高 低 是 是
丁 高 低 否 否
√
【解析】选C。本题主要考查物质跨膜运输方式的判断。甲逆浓度梯度进行,且需要消耗能量,并通过转运蛋白转运,为主动运输,A正确;乙顺浓度梯度进行,需要转运蛋白,不需要消耗能量,为协助扩散,B正确;胞吞、胞吐不需要转运蛋白的协助,因此丙不是胞吞作用,C错误;丁顺浓度梯度进行,不需要转运蛋白,也不需要消耗能量,是自由扩散,D正确。
5.(2023·山东高考)溶酶体膜上的H+载体蛋白和Cl-/H+转运蛋白都能运输H+,溶酶体内H+浓度由H+载体蛋白维持,Cl-/H+转运蛋白在H+浓度梯度驱动下,运出H+的同时把Cl-逆浓度梯度运入溶酶体。Cl-/H+转运蛋白缺失突变体的细胞中,因Cl-转运受阻导致溶酶体内的吞噬物积累,严重时可导致溶酶体破裂。下列说法错误的是(　　)
A.H+进入溶酶体的方式属于主动运输
B.H+载体蛋白失活可引起溶酶体内的吞噬物积累
C.该突变体的细胞中损伤和衰老的细胞器无法得到及时清除
D.溶酶体破裂后,释放到细胞质基质中的水解酶活性增强
√
【解析】选D。本题考查物质跨膜运输方式。Cl-/H+转运蛋白在H+浓度梯度驱动下,运出H+的同时把Cl-逆浓度梯度运入溶酶体,说明H+浓度为溶酶体内较高,因此H+进入溶酶体为逆浓度运输,方式属于主动运输,A正确;溶酶体内H+浓度由H+载体蛋白维持,若H+载体蛋白失活,溶酶体内pH改变导致溶酶体酶活性降低,进而导致溶酶体内的吞噬物积累,B正确;由题干信息可知,Cl-/H+转运蛋白缺失突变体的细胞中,因Cl-转运受阻导致溶酶体内的吞噬物积累,因此该突变体的细胞中损伤和衰老的细胞器无法得到及时清除,C正确;细胞质基质中的pH与溶酶体内不同,溶酶体破裂后,释放到细胞质基质中的水解酶可能失活,D错误。
基于核心素养的新考向:
1.(结构与功能观)Q侧属于细胞的______侧,判断的依据是________________________________________________________。
内　
糖蛋白位于细胞膜的外侧(或ATP水解酶位于细胞膜内侧)
【解析】1.糖蛋白位于细胞膜的P侧,为外侧(或ATP水解酶位于细胞膜的Q侧,为内侧),可判断Q侧属于细胞的内侧。
2.(稳态与平衡观)Na+ -K+ 泵是常见的 ATP驱动泵,这种泵能逆浓度梯度把3个Na+泵出细胞外,2个K+泵入细胞内,Na+ 通过Na+-K+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.(物质与能量观)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”)。
主动运输　　
协助扩散
X运输中的梯度动力
【解析】2.Na+ 通过Na+-K+泵运输到细胞外侧,是从低浓度运向高浓度,为主动运输;神经纤维膜上受到刺激后 Na+ 内流的方向是从高浓度流向低浓度,属于协助扩散。
3.图中a方式属于由X驱动的Y主动运输,物质 Y 转运所需能量来源于X运输中的梯度动力。
4.(设计实验)最新研究表明,若肠腔葡萄糖浓度较高,葡萄糖主要通过蛋白(GLUT2)的协助,通过协助扩散的方式进入小肠上皮细胞。在协助扩散的同时,通过蛋白(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蛋白基因的小肠上皮细胞)、乙(敲除了 GLUT2蛋白基因的小肠上皮细胞)、丙(正常的小肠上皮细胞),三组细胞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。
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
【解析】4.可设计实验如下:第一步,取甲(敲除了SGLT1蛋白基因的小肠上皮细胞)、乙(敲除了GLUT2蛋白基因的小肠上皮细胞)、丙(正常的小肠上皮细胞),三组细胞其他生理状况均相同;第二步,将甲、乙、丙三组细胞分别置于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;第三步,检测培养液中葡萄糖浓度。实验结果: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,则验证了题干中的最新研究结果。核心素养测评 第二单元 第8讲　细胞的物质输入与输出
(20分钟　30分)
一、选择题:本题共6小题,每小题3分,共18分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1.如图为常见的两套渗透装置,图中S1为0.3 mol·L-1的蔗糖溶液、S2为蒸馏水、S3为0.3 mol·L-1的葡萄糖溶液;已知葡萄糖能通过半透膜,但蔗糖不能通过半透膜;两装置半透膜面积相同,初始时液面高度一致,A装置一段时间后再往漏斗中加蔗糖酶。下列有关叙述错误的是(　　)
A.实验刚刚开始时,装置A和装置B中水分子从S2侧进入另一侧的速度一样
B.装置B的现象是S3溶液液面先上升后下降,最终S3和S2溶液液面持平
C.漏斗中液面先上升,加酶后继续上升,然后开始下降
D.若不加入酶,装置A、B达到渗透平衡时,S1溶液浓度小于S3溶液浓度
【解析】选D。根据渗透作用的原理,实验刚刚开始时,由于装置A和装置B中半透膜两侧的溶液浓度分别相同,所以水分子从S2侧进入另一侧的速度一样,A正确。由于葡萄糖能通过半透膜,所以装置B的现象是S3溶液液面先上升后下降,最终S3和S2溶液液面持平,B正确。装置A因渗透作用,水分子通过半透膜进入漏斗使液面上升,加酶后,S1溶液浓度继续增大,液面会继续上升,但是由于蔗糖被蔗糖酶水解为葡萄糖和果糖,葡萄糖和果糖能透过半透膜,所以S1溶液浓度减小,而烧杯中溶液浓度增大,故漏斗中液面开始下降,C正确。装置A达到渗透平衡后,由于漏斗中溶液存在势能,所以S1溶液浓度仍大于S2溶液浓度,装置B中由于葡萄糖能透过半透膜,最后两侧的葡萄糖溶液浓度相等。由于装置A中烧杯内的蒸馏水不可能进入漏斗中过半,所以最后漏斗中蔗糖溶液浓度大于“U”型管两侧的葡萄糖溶液浓度,即S1溶液浓度大于S3溶液浓度,D错误。
2.(2026·广州模拟)细胞液中物质的浓度对于维持细胞的生命活动非常重要。某小组用紫色洋葱鳞片叶表皮细胞为实验材料,测定该细胞的细胞液浓度与多少质量分数的蔗糖溶液相当。下列实验操作正确的是(　　)
A.仅能用紫色洋葱鳞片叶内表皮制成临时装片
B.仅配制质量浓度为0.3 g /mL的蔗糖溶液
C.记录刚好发生和尚未发生质壁分离时的蔗糖溶液浓度
D.在高倍镜下观察液泡大小和原生质层的位置
【解析】选C。紫色洋葱鳞片叶外表皮和内表皮细胞中都含有大液泡,都可制成临时装片,A错误;要测定该细胞的细胞液浓度时,需要配制一系列质量浓度的蔗糖溶液,B错误;记录刚好发生和尚未发生质壁分离时的蔗糖溶液浓度,据此推算出细胞液浓度介于这两个浓度,C正确;该实验只需要在低倍镜下观察液泡大小和原生质层的位置,D错误。
3.(2024·山东高考)仙人掌的茎由内部薄壁细胞和进行光合作用的外层细胞等组成,内部薄壁细胞的细胞壁伸缩性更大。水分充足时,内部薄壁细胞和外层细胞的渗透压保持相等;干旱环境下,内部薄壁细胞中单糖合成多糖的速率比外层细胞快。下列说法错误的是(　　)
A.细胞失水过程中,细胞液浓度增大
B.干旱环境下,外层细胞的细胞液浓度比内部薄壁细胞的低
C.失水比例相同的情况下,外层细胞更易发生质壁分离
D.干旱环境下内部薄壁细胞合成多糖的速率更快,有利于外层细胞的光合作用
【解析】选B。本题主要考查植物细胞的吸水和失水。细胞失水过程中,细胞液浓度增大,A正确;依题意,干旱环境下,内部薄壁细胞中单糖合成多糖的速率比外层细胞快,则外层细胞的细胞液单糖多,故外层细胞的细胞液浓度比内部薄壁细胞的细胞液浓度高,B错误;内部薄壁细胞的细胞壁的伸缩性比外层细胞的细胞壁伸缩性更大,失水比例相同的情况下,外层细胞更易发生质壁分离,C正确;干旱环境下,内部薄壁细胞中单糖合成多糖的速率比外层细胞快,有利于外层细胞光合作用产物向内部薄壁细胞转移,且内部薄壁细胞的渗透压比外层细胞小,有利于水分子由内部薄壁细胞渗透到外层细胞,可促进外层细胞的光合作用,D正确。
4.(2025·江苏高考改编)研究小组开展了Cl-胁迫下,添加脱落酸(ABA)对植物根系应激反应的实验,机理如图所示。下列相关叙述正确的是(　　)
A.Cl-通过自由扩散进入植物细胞
B.转运蛋白甲、乙的结构和功能相同
C.ABA进入细胞核促进相关基因的表达
D.细胞质膜发挥了物质运输、信息交流的功能
【解析】选D。由题图可知,Cl-借助转运蛋白甲顺浓度梯度进入植物细胞,属于协助扩散,A错误;由题图可知,转运蛋白甲和乙形态不同,说明其空间结构不同,转运蛋白甲协助Cl-顺浓度梯度进入植物细胞,转运蛋白乙协助Cl-排出植物细胞,两者的功能也不同,B错误;由题图可知,ABA与细胞质膜上的受体结合,没有进入细胞,通过信号转导促进细胞核相关基因的表达,C错误;细胞质膜实现了跨膜运输Cl-及接受ABA的信息分子,发挥了物质运输、信息交流的功能,D正确。
5.保卫细胞吸水膨胀使植物气孔张开。适宜条件下,制作紫鸭跖草叶片下表皮临时装片,观察蔗糖溶液对气孔开闭的影响,如图为操作及观察结果示意图。下列叙述错误的是(　　)
A.比较保卫细胞细胞液浓度,③处理后>①处理后
B.质壁分离现象最可能出现在滴加②后的观察视野中
C.滴加③后有较多水分子进入保卫细胞
D.推测3种蔗糖溶液浓度高低为②>①>③
【解析】选A。通过分析可知,①细胞处吸水量少于③细胞处,说明①处理后保卫细胞细胞液浓度>③处理后,A错误;②处细胞失水,故质壁分离现象最可能出现在滴加②后的观察视野中,B正确;滴加③后细胞大量吸水,故滴加③后有较多水分子进入保卫细胞,C正确;通过分析可知,推测3种蔗糖溶液浓度高低为②>①>③,D正确。
6.(2026·广州模拟)如图所示,“海水稻”能通过一系列跨膜运输调控机制维持细胞质基质中的低Na+水平,从而适应盐碱环境。下列推测错误的是(　　)
A.过程①和②都不消耗能量,但过程①的运输速率更快
B.盐胁迫下,海水稻通过增强过程⑤⑧以提高耐盐性
C.H+—ATP酶磷酸化时伴随着空间结构的改变将H+释放到膜外
D.海水稻根部SOS1基因的表达水平显著高于普通水稻的
【解析】选A。由图可知,①为自由扩散,②为协助扩散(通过水通道蛋白),两者都不消耗能量,但因为有通道蛋白协助,过程②的运输速率更快,A错误;盐胁迫下细胞分别通过⑤⑧主动运输将Na+运出细胞或运入液泡,维持细胞质基质中的低Na+水平,提高耐盐性,B正确;H+—ATP酶磷酸化时伴随着空间结构的改变,通过主动运输将H+释放到膜外,C正确;SOS1蛋白可将Na+运出细胞,从而维持细胞质基质中的低Na+水平以适应盐碱环境,因此海水稻根部SOS1基因的表达水平显著高于普通水稻的,D正确。
二、非选择题
7.(12分)在许多植物中,花的开放对于成功受粉至关重要,部分植物的花能够反复开合,主要是相关细胞膨压,即原生质体对细胞壁的压力变化引起的。龙胆花在处于低温(16℃)下30 min内发生闭合而在转移至正常生长温度(22℃)、光照条件下30 min内重新开放,这与花冠近轴表皮细胞膨压变化有关,水通道蛋白在该过程中发挥了重要作用(水通道蛋白磷酸化后运输水的活性增强),其相关机理如图所示。
(1)水分子进出龙胆花冠近轴表皮细胞的运输方式有_________________。
(2)龙胆花由低温转移至正常温度、光照条件下重新开放过程中花冠近轴表皮细胞膨压逐渐________,该过程可以体现出细胞膜的特点是______________。
(3)据图分析、蛋白激酶GsCPK16使水通道蛋白磷酸化__________(填“会”或“不会”)引起水通道蛋白构象的改变,龙胆花由低温转移至正常温度、光照条件下重新开放的机理是____________________________________________,
推测在常温、黑暗条件下,龙胆花开放速度会变________。
【解析】(1)由图可知,水分子进出龙胆花冠近轴表皮细胞的方式有两种,一种需要水通道蛋白,这种运输方式为协助扩散,另一种不需要水通道蛋白,这种运输方式为自由扩散。
(2)龙胆花由低温转移至正常温度、光照条件下,水分子通过自由扩散和协助扩散进入花冠近轴表皮细胞中,导致花冠近轴表皮细胞膨压逐渐增大,引起龙胆花重新开放。该过程体现出细胞膜的特点是具有一定的流动性和选择透过性。
(3)磷酸化会造成蛋白质空间构象发生改变,故蛋白激酶GsCPK16使水通道蛋白磷酸化会引起水通道蛋白构象的改变。龙胆花由低温转移至正常温度、光照条件下,一方面温度升高促使囊泡上的水通道蛋白去磷酸化后转移至细胞膜,另一方面光照促进Ca2+运输至细胞内,激活蛋白激酶GsCPK16,使水通道蛋白磷酸化,运输水的活性增强。如果仅在常温、黑暗条件下,水通道蛋白不发生磷酸化,运输水的功能不会增强,龙胆花开放速度会变慢。
答案:(1)自由扩散和协助扩散
(2)增大　 具有一定的流动性和选择透过性
(3)会　 一方面温度升高促使囊泡上的水通道蛋白去磷酸化后转移至细胞膜,另一方面光照促进Ca2+运输至细胞内,激活蛋白激酶GsCPK16,使水通道蛋白磷酸化,运输水的活性增强　慢
- 7 -(共20张PPT)
核心素养测评 第二单元 第8讲　细胞的物质输入与输出
(20分钟　30分)
一、选择题:本题共6小题,每小题3分,共18分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1.如图为常见的两套渗透装置,图中S1为0.3 mol·L-1的蔗糖溶液、S2为蒸馏水、S3为0.3 mol·L-1的葡萄糖溶液;已知葡萄糖能通过半透膜,但蔗糖不能通过半透膜;两装置半透膜面积相同,初始时液面高度一致,A装置一段时间后再往漏斗中加蔗糖酶。下列有关叙述错误的是(　　)
A.实验刚刚开始时,装置A和装置B中水分子从S2侧进入另一侧的速度一样
B.装置B的现象是S3溶液液面先上升后下降,最终S3和S2溶液液面持平
C.漏斗中液面先上升,加酶后继续上升,然后开始下降
D.若不加入酶,装置A、B达到渗透平衡时,S1溶液浓度小于S3溶液浓度
√
【解析】选D。根据渗透作用的原理,实验刚刚开始时,由于装置A和装置B中半透膜两侧的溶液浓度分别相同,所以水分子从S2侧进入另一侧的速度一样,A正确。由于葡萄糖能通过半透膜,所以装置B的现象是S3溶液液面先上升后下降,最终S3和S2溶液液面持平,B正确。装置A因渗透作用,水分子通过半透膜进入漏斗使液面上升,加酶后,S1溶液浓度继续增大,液面会继续上升,但是由于蔗糖被蔗糖酶水解为葡萄糖和果糖,葡萄糖和果糖能透过半透膜,所以S1溶液浓度减小,而烧杯中溶液浓度增大,故漏斗中液面开始下降,C正确。
装置A达到渗透平衡后,由于漏斗中溶液存在势能,所以S1溶液浓度仍大于S2溶液浓度,装置B中由于葡萄糖能透过半透膜,最后两侧的葡萄糖溶液浓度相等。由于装置A中烧杯内的蒸馏水不可能进入漏斗中过半,所以最后漏斗中蔗糖溶液浓度大于“U”型管两侧的葡萄糖溶液浓度,即S1溶液浓度大于S3溶液浓度,D错误。
2.(2026·广州模拟)细胞液中物质的浓度对于维持细胞的生命活动非常重要。某小组用紫色洋葱鳞片叶表皮细胞为实验材料,测定该细胞的细胞液浓度与多少质量分数的蔗糖溶液相当。下列实验操作正确的是(　　)
A.仅能用紫色洋葱鳞片叶内表皮制成临时装片
B.仅配制质量浓度为0.3 g /mL的蔗糖溶液
C.记录刚好发生和尚未发生质壁分离时的蔗糖溶液浓度
D.在高倍镜下观察液泡大小和原生质层的位置
√
【解析】选C。紫色洋葱鳞片叶外表皮和内表皮细胞中都含有大液泡,都可制成临时装片,A错误;要测定该细胞的细胞液浓度时,需要配制一系列质量浓度的蔗糖溶液,B错误;记录刚好发生和尚未发生质壁分离时的蔗糖溶液浓度,据此推算出细胞液浓度介于这两个浓度,C正确;该实验只需要在低倍镜下观察液泡大小和原生质层的位置,D错误。
3.(2024·山东高考)仙人掌的茎由内部薄壁细胞和进行光合作用的外层细胞等组成,内部薄壁细胞的细胞壁伸缩性更大。水分充足时,内部薄壁细胞和外层细胞的渗透压保持相等;干旱环境下,内部薄壁细胞中单糖合成多糖的速率比外层细胞快。下列说法错误的是(　　)
A.细胞失水过程中,细胞液浓度增大
B.干旱环境下,外层细胞的细胞液浓度比内部薄壁细胞的低
C.失水比例相同的情况下,外层细胞更易发生质壁分离
D.干旱环境下内部薄壁细胞合成多糖的速率更快,有利于外层细胞的光合作用
√
【解析】选B。本题主要考查植物细胞的吸水和失水。细胞失水过程中,细胞液浓度增大,A正确;依题意,干旱环境下,内部薄壁细胞中单糖合成多糖的速率比外层细胞快,则外层细胞的细胞液单糖多,故外层细胞的细胞液浓度比内部薄壁细胞的细胞液浓度高,B错误;内部薄壁细胞的细胞壁的伸缩性比外层细胞的细胞壁伸缩性更大,失水比例相同的情况下,外层细胞更易发生质壁分离,C正确;干旱环境下,内部薄壁细胞中单糖合成多糖的速率比外层细胞快,有利于外层细胞光合作用产物向内部薄壁细胞转移,且内部薄壁细胞的渗透压比外层细胞小,有利于水分子由内部薄壁细胞渗透到外层细胞,可促进外层细胞的光合作用,D正确。
4.(2025·江苏高考改编)研究小组开展了Cl-胁迫下,添加脱落酸(ABA)对植物根系应激反应的实验,机理如图所示。下列相关叙述正确的是(　　)
A.Cl-通过自由扩散进入植物细胞
B.转运蛋白甲、乙的结构和功能相同
C.ABA进入细胞核促进相关基因的表达
D.细胞质膜发挥了物质运输、信息交流
的功能
√
【解析】选D。由题图可知,Cl-借助转运蛋白甲顺浓度梯度进入植物细胞,属于协助扩散,A错误;由题图可知,转运蛋白甲和乙形态不同,说明其空间结构不同,转运蛋白甲协助Cl-顺浓度梯度进入植物细胞,转运蛋白乙协助Cl-排出植物细胞,两者的功能也不同,B错误;由题图可知,ABA与细胞质膜上的受体结合,没有进入细胞,通过信号转导促进细胞核相关基因的表达,C错误;细胞质膜实现了跨膜运输Cl-及接受ABA的信息分子,发挥了物质运输、信息交流的功能,D正确。
5.保卫细胞吸水膨胀使植物气孔张开。适宜条件下,制作紫鸭跖草叶片下表皮临时装片,观察蔗糖溶液对气孔开闭的影响,如图为操作及观察结果示意图。下列叙述错误的是(　　)
A.比较保卫细胞细胞液浓度,③处理后>①处理后
B.质壁分离现象最可能出现在滴加②后的观察视野中
C.滴加③后有较多水分子进入保卫细胞
D.推测3种蔗糖溶液浓度高低为②>①>③
√
【解析】选A。通过分析可知,①细胞处吸水量少于③细胞处,说明①处理后保卫细胞细胞液浓度>③处理后,A错误;②处细胞失水,故质壁分离现象最可能出现在滴加②后的观察视野中,B正确;滴加③后细胞大量吸水,故滴加③后有较多水分子进入保卫细胞,C正确;通过分析可知,推测3种蔗糖溶液浓度高低为②>①>③,D正确。
6.(2026·广州模拟)如图所示,“海水稻”能通过一系列跨膜运输调控机制维持细胞质基质中的低Na+水平,从而适应盐碱环境。下列推测错误的是(　　)
A.过程①和②都不消耗能量,但过程①的运输速率更快
B.盐胁迫下,海水稻通过增强过程⑤⑧以提高耐盐性
C.H+—ATP酶磷酸化时伴随着空间结构的改变将H+释放到膜外
D.海水稻根部SOS1基因的表达水平显著高于普通水稻的
√
【解析】选A。由图可知,①为自由扩散,②为协助扩散(通过水通道蛋白),两者都不消耗能量,但因为有通道蛋白协助,过程②的运输速率更快,A错误;盐胁迫下细胞分别通过⑤⑧主动运输将Na+运出细胞或运入液泡,维持细胞质基质中的低Na+水平,提高耐盐性,B正确;H+—ATP酶磷酸化时伴随着空间结构的改变,通过主动运输将H+释放到膜外,C正确;SOS1蛋白可将Na+运出细胞,从而维持细胞质基质中的低Na+水平以适应盐碱环境,因此海水稻根部SOS1基因的表达水平显著高于普通水稻的,D正确。
二、非选择题
7.(12分)在许多植物中,花的开放对于成功受粉至关重要,部分植物的花能够反复开合,主要是相关细胞膨压,即原生质体对细胞壁的压力变化引起的。龙胆花在处于低温(16℃)下30 min内发生闭合而在转移至正常生长温度(22℃)、光照条件下30 min内重新开放,这与花冠近轴表皮细胞膨压变化有关,水通道蛋白在该过程中发挥了重要作用(水通道蛋白磷酸化后运输水的活性增强),其相关机理如图所示。
(1)水分子进出龙胆花冠近轴表皮细胞的运输方式有________________
___________。
(2)龙胆花由低温转移至正常温度、光照条件下重新开放过程中花冠近轴表皮细胞膨压逐渐________,该过程可以体现出细胞膜的特点是____________________________________________。
自由扩散和协助
增大
具有一定的流动性和选择透过性
扩散
【解析】(1)由图可知,水分子进出龙胆花冠近轴表皮细胞的方式有两种,一种需要水通道蛋白,这种运输方式为协助扩散,另一种不需要水通道蛋白,这种运输方式为自由扩散。
(2)龙胆花由低温转移至正常温度、光照条件下,水分子通过自由扩散和协助扩散进入花冠近轴表皮细胞中,导致花冠近轴表皮细胞膨压逐渐增大,引起龙胆花重新开放。该过程体现出细胞膜的特点是具有一定的流动性和选择透过性。
(3)据图分析、蛋白激酶GsCPK16使水通道蛋白磷酸化__________(填“会”或“不会”)引起水通道蛋白构象的改变,龙胆花由低温转移至正常温度、光照条件下重新开放的机理是________________________________________ ________________________________________________________________
_____________________________________________________,推测在常温、黑暗条件下,龙胆花开放速度会变________。
会　 　
一方面温度升高促使囊泡上的水通道蛋白去磷酸化后转移至细胞膜,另一方面光照促进Ca2+运输至细胞内,激活蛋白激酶GsCPK16,使水通道蛋白磷酸化,运输水的活性增强
慢
【解析】 (3)磷酸化会造成蛋白质空间构象发生改变,故蛋白激酶GsCPK16使水通道蛋白磷酸化会引起水通道蛋白构象的改变。龙胆花由低温转移至正常温度、光照条件下,一方面温度升高促使囊泡上的水通道蛋白去磷酸化后转移至细胞膜,另一方面光照促进Ca2+运输至细胞内,激活蛋白激酶GsCPK16,使水通道蛋白磷酸化,运输水的活性增强。如果仅在常温、黑暗条件下,水通道蛋白不发生磷酸化,运输水的功能不会增强,龙胆花开放速度会变慢。第8讲　细胞的物质输入与输出
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1.阐明质膜具有选择透过性。 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。比较自由扩散、协助扩散、主动运输和胞吞、胞吐方式的异同点,判断其运输方式,培养分析与综合能力。 3.举例说明大分子物质可以通过胞吞、胞吐进出细胞。 4.通过选择合适的实验材料,观察植物细胞的质壁分离与复原,分析实验结果,得出实验结论,培养实验探究能力。
考点一　水进出细胞的原理
【要点梳理·夯基固本】
一、渗透作用
名师点睛　(1)在液面稳定时,处于动态平衡,两者之间有水分子进出,只不过数目基本相同。
(2)在液面稳定后,只要存在液面差,原高浓度的溶液浓度仍大于低浓度的溶液。
二、水进出细胞的原理
1.动物细胞的吸水和失水:
2.植物细胞的吸水和失水:
名师点睛　正确理解溶液浓度
这里的浓度是溶质的物质的量浓度,不是溶质的质量浓度。如向两烧杯等量的水中各加入1 g葡萄糖和1 g蔗糖完全溶解后,葡萄糖溶液的物质的量浓度大于蔗糖溶液的物质的量浓度。
易错辨析
1.物质自由扩散进出细胞的速度既与浓度梯度有关,也与分子大小有关。(√)
2.1 mol/L NaCl溶液和1 mol/L蔗糖溶液的渗透压大小相等。(×)
分析:1 mol/L NaCl溶液中,含1 mol/L的Na+和1 mol/L的Cl-,即溶质微粒浓度为
2 mol/L,而1 mol/L蔗糖溶液中,溶质为蔗糖分子,不可再拆分,所以1 mol/L NaCl溶液的渗透压大于1 mol/L蔗糖溶液的渗透压。
3.在渗透作用中,当半透膜两侧溶液浓度相等时,水分子不再通过半透膜。(×)
分析:当半透膜两侧溶液浓度相等时,半透膜两侧的水分子进出平衡。
4.质壁分离是指细胞质与细胞壁发生分离。(×)
分析:质壁分离是指原生质层与细胞壁发生分离。
5.质壁分离过程中细胞液的吸水能力逐渐变大。(√)
6.发生质壁分离的细胞,细胞壁与原生质层之间的液体是清水。(×)
分析:发生质壁分离的细胞,细胞壁与原生质层之间的液体是外界溶液。
长句表达
(必修1 P67“拓展应用”)温度变化会影响水分子通过半透膜的扩散速率,检验该结论的实验设计为:将该渗透装置放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。
【扣点专练·通法悟道】
1.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。蛋壳内灌入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,如图所示。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
C.若将清水换为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。本实验中相当于渗透装置中半透膜的是壳膜,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,B正确;若将清水换为15%的NaCl溶液,则NaCl溶液的浓度大于蔗糖溶液,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浓度大于壳膜外的溶液的浓度,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。
2.图甲是某动物细胞长时间处在不同浓度的NaCl溶液中,体积(V)与初始体积(V0)之比的变化曲线;图乙是某植物细胞在一定量的250 mmol·L-1的KNO3溶液中细胞失水量的变化情况。下列分析错误的是(　　)
A.从图甲可知细胞内的NaCl的浓度小于 150 mmol·L-1
B.图乙中OA段A点时细胞失水量最大,此时细胞的体积最小,细胞吸水能力最大
C.图乙中B点细胞中液泡体积和细胞液浓度均与O点时状态相同
D.若该动物细胞长时间处在图甲中300 mmol·L-1的NaCl溶液中可能会因失水过多而死亡
【解析】选C。图甲中,150 mmol L-1的NaCl溶液中细胞体积与初始体积之比等于1,说明该溶液浓度与细胞液的渗透压相等,即细胞内的渗透压与外界溶液中的150 mmol·L-1的NaCl溶液的浓度相同,但由于细胞液中还有其他离子,故细胞内的NaCl的浓度小于150 mmol·L-1,A正确;图乙中A点细胞失水量最大,此时细胞的体积最小,细胞液的浓度最大,细胞吸水能力也最强,B正确;据题图可知,图乙中植物细胞失水量先变大后变小,B点后细胞吸水,说明KNO3溶液中的K+和N被吸收进入细胞,则B点时细胞液浓度比初始浓度(0点)增大,C错误;据题图可知,该动物细胞处在图甲中300 mmol·L-1的NaCl溶液中细胞失水,故若该动物细胞长时间处在图甲中300 mmol·L-1的NaCl溶液中可能会因失水过多而死亡,D正确。
考点二　探究植物细胞的吸水和失水
【要点梳理·夯基固本】
一、实验原理
二、实验步骤
名师点睛　本实验探究细胞的吸水和失水两个过程,这两个过程在同一装片中先后进行,属于自身对照。
易错辨析
1.观察植物细胞吸水和失水时,可用蔗糖溶液处理紫色洋葱鳞片叶外表皮。(√)
2.质壁分离过程中,黑藻细胞绿色加深、吸水能力减小。(×)
分析:质壁分离过程中,细胞液浓度增大,吸水能力增大。
3.可以用大蒜根尖分生区细胞作实验材料来观察细胞的质壁分离与复原。(×)
分析:根尖分生区细胞没有大液泡,不适合作此实验材料。
4.在高倍显微镜下才能观察到洋葱鳞片叶外表皮细胞的质壁分离。(×)
分析:整个实验过程只需低倍镜观察。
5.植物细胞的原生质层包括细胞膜、细胞质和细胞核。(×)
分析:植物细胞的原生质层包括细胞膜、液泡膜及两者之间的细胞质。
长句表达
1.(必修1 P64“探究·实践”拓展)将质量浓度为0.3 g·mL-1的蔗糖溶液换成一定浓度的KNO3溶液,细胞发生质壁分离后能自动复原,原因是K+、N都可转运到细胞内,使细胞液浓度升高,细胞渗透吸水而发生自动复原。
2.(必修1 P67“拓展应用”)利用紫色洋葱鳞片叶表皮细胞设计实验,测定该细胞的细胞液浓度相当于多少质量分数的蔗糖溶液。实验思路:(1)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。
(2)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在这两个浓度之间。
【扣点专练·通法悟道】
1.(2025·北京高考)探究植物细胞的吸水和失水实验中,在清水和0.3 g/mL蔗糖溶液中处于稳定状态的细胞如图。以下叙述错误的是(　　)
A.图1,水分子通过渗透作用进出细胞
B.图1,细胞壁限制过多的水进入细胞
C.图2,细胞失去的水分子是自由水
D.与图1相比,图2中细胞液浓度小
【解析】选D。图1中,水分子通过渗透作用进出细胞,A正确;细胞壁有保护和支撑的作用,所以限制过多的水进入细胞,维持细胞形态,B正确;图2,细胞发生质壁分离,此时失去的水分子是自由水,C正确;与图1相比,图2中细胞发生质壁分离,此时细胞失水,所以图2中细胞液浓度大,D错误。
2.(2024·江苏高考)有同学以紫色洋葱为实验材料,进行观察植物细胞的质壁分离和复原实验。下列相关叙述合理的是(　　)
A.制作临时装片时,先将撕下的表皮放在载玻片上,再滴一滴清水,盖上盖玻片
B.用低倍镜观察刚制成的临时装片,可见细胞多呈长条形,细胞核位于细胞中央
C.用吸水纸引流使0.3 g/mL蔗糖溶液替换清水,可先后观察到质壁分离和复原现象
D.通过观察紫色中央液泡体积大小变化,可推测表皮细胞是处于吸水还是失水状态
【解析】选D。本题考查观察植物细胞的质壁分离和复原实验过程、现象和应用等。制作临时装片时,通常是先滴一滴清水在载玻片上,然后将撕下的表皮放在清水上,再盖上盖玻片,A错误;用低倍镜观察刚制成的临时装片时,细胞核通常位于细胞的一侧,而不是中央,B错误;用吸水纸引流蔗糖溶液替换清水,可以观察到质壁分离现象,但要观察复原现象需要重新用清水替换蔗糖溶液,C错误;液泡体积变大说明细胞吸水,液泡体积变小说明细胞失水,所以通过观察紫色中央液泡体积大小变化,可推测表皮细胞是处于吸水还是失水状态,D正确。
从教材走向高考
3.(必修1 P74“复习与提高”拓展)将若干生理状况基本相同、长度为4 cm的鲜萝卜条分为四组,分别置于清水(对照组)和浓度相同的三种溶液中(实验组),尿素溶液、KNO3溶液和蔗糖溶液分别编号为1、2、3组。测量每组萝卜条的平均长度,结果如图。据图分析回答下列问题。
(1)实验组中可以发生质壁分离和复原现象的是________组(填序号)。判断依据是________________________________________________________。
(2)若质壁分离后不能复原,导致细胞失水过度而死亡的原因可能有:①_______ _____________________________________,②___________________________ _________________。若改用相同质量浓度的葡萄糖溶液,则会使细胞开始发生质壁分离时所用时间更________(填“长”或“短”)。
【解析】(1)根据题干信息可以看出,在所给的实验试剂中尿素和KNO3可以进入细胞,这样就可以改变细胞的渗透压,而蔗糖分子无法穿过细胞膜,所以尿素溶液和KNO3溶液这两组可以先发生质壁分离后自动复原,加入蔗糖的这一组只能发生质壁分离而无法发生自动复原。
(2)若质壁分离后不能复原,导致细胞失水过度而死亡的原因可能是蔗糖溶液浓度过大,也可能是质壁分离时间过长。由于葡萄糖的相对分子质量小于蔗糖,因此相同质量浓度的葡萄糖溶液物质的量浓度高于蔗糖溶液,所以开始发生质壁分离时所用时间更短。
答案:(1)1、2　在尿素溶液中,细胞先失水,后来由于尿素进入细胞,细胞吸水复原;在KNO3溶液中,细胞先失水,后来K+、N进入细胞,细胞吸水复原;在蔗糖溶液中,萝卜条失水,细胞只能发生质壁分离
(2)①蔗糖溶液浓度过大　②质壁分离时间过长　短
提升·关键能力——科学探究
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):
考点三　物质进出细胞的方式
【要点梳理·夯基固本】
一、物质进出细胞的方式
1.被动运输:
(1)含义:物质以扩散方式进出细胞,不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量的物质跨膜运输方式。
(2)类型:
名师点睛　浓度差主要影响自由扩散和协助扩散
(1)自由扩散中,浓度差越大,运输速率越大。
(2)协助扩散中,浓度差达到一定程度后运输速率不再继续增加,原因是受转运蛋白数量的限制。
2.主动运输:
3.胞吞和胞吐:
二、影响物质跨膜运输因素
1.浓度差对物质跨膜运输的影响:
2.转运蛋白数量对跨膜运输的影响:
名师点睛　转运蛋白主要影响协助扩散和主动运输
(1)其他条件适宜的情况下,协助扩散中转运蛋白数量越多,运输速率越大。
(2)主动运输中载体蛋白数量达到一定程度后运输速率不再增加,可能原因是受能量供应限制。自由扩散不受转运蛋白数量的影响。
3.氧气含量对跨膜运输的影响:
(1)P点时:无氧呼吸为物质的运输提供能量。
(2)PQ段:随着氧气含量的增加,有氧呼吸产生的能量越多,主动运输的速率越大。
(3)Q点以后:当氧气含量达到一定程度后,受载体蛋白数量以及其他限制因素的影响,运输速率不再增加。
4.温度:
易错辨析
1.一种载体蛋白通常只适合与一种或一类离子或分子结合。(√)
2.人体不同细胞吸收葡萄糖的方式都是协助扩散。(×)
分析:人体红细胞吸收葡萄糖的方式是协助扩散,小肠上皮细胞吸收葡萄糖的方式是主动运输。
3.水分子更多的是借助细胞膜上的水通道蛋白以协助扩散的方式进出细胞。(√)
4.分子或离子通过通道蛋白时,需要与通道蛋白结合。 (×)
分析:分子或离子通过通道蛋白时,不需要与通道蛋白结合。
5.通过胞吞或胞吐方式进出细胞,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。(√)
6.果脯在腌制过程中细胞通过主动运输吸收蔗糖分子。(×)
分析:果脯中的细胞在腌制过程中已被杀死,细胞膜失去了其控制物质进出的作用,因此蔗糖分子进入细胞不是主动运输。
长句表达
1.(必修1 P70“与社会的联系”)引起囊性纤维化的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3个碱基对缺失造成基因突变。
2.(必修1 P67“拓展应用”)细胞内外溶液浓度差会影响物质运输速率,温度会影响水分子通过细胞膜的扩散速率,原因是温度会影响膜上磷脂分子和蛋白质的流动性,水分子通过细胞膜的方式为自由扩散和协助扩散,在一定温度范围内,升高温度,会加快水分子的扩散速率。
【命题探究·释疑解惑】
【典例】葡萄糖转运蛋白家族包括GLUT1~GLUT14,均参与葡萄糖的运输。GLUT2是肝细胞的葡萄糖转运蛋白,其作用过程如图1所示,小肠绒毛上皮细胞膜存在载体蛋白SGLT1。借助SGLT1,当Na+顺浓度进入小肠绒毛上皮细胞的同时,葡萄糖进入小肠细胞。
探究:
(1)与葡萄糖转运蛋白的合成和运输有关的细胞器有____________________。
(2)根据图1葡萄糖进入肝细胞的方式是________________,影响葡萄糖进入肝细胞速率的因素有_________________________________________________。
(3)上述转运蛋白转运葡萄糖的过程中,其空间结构发生了变化,______(填“能”或“不能”)继续转运葡萄糖。
(4)根据图2可以判断葡萄糖进入小肠绒毛上皮细胞的运输方式为____________,判断的依据是_________________________________________________。
聚焦考查点:物质跨膜运输的方式及判断方法。
【解析】(1)转运蛋白的化学本质是蛋白质,与其合成和运输有关的细胞器有核糖体、内质网、高尔基体、线粒体。
(2)由于葡萄糖的运输方向是顺浓度梯度且需要转运蛋白,故葡萄糖进入细胞的方式是协助扩散。影响协助扩散的因素有细胞内外葡萄糖的浓度差和GLUT2转运蛋白的数量。
(3)转运蛋白可以反复利用,在行使功能过程中不被“消耗”,此转运蛋白为载体蛋白。
(4)根据题干信息,结合图2,我们可以看出葡萄糖在进入小肠绒毛上皮细胞的过程中属于逆浓度梯度运输,需要Na+顺浓度进入细胞提供能量,同时需要载体蛋白,符合主动运输的条件。
答案:(1)核糖体、内质网、高尔基体、线粒体
(2)协助扩散　细胞内外葡萄糖的浓度差和GLUT2转运蛋白的数量
(3)能　
(4)主动运输　葡萄糖在进入小肠绒毛上皮细胞的过程中属于逆浓度梯度运输,需要Na+顺浓度进入细胞提供能量,同时需要载体蛋白
破解策略
物质跨膜运输方式的判断
【扣点专练·通法悟道】
1.(2025·河南高考)耐寒黄花苜蓿的基因M编码的蛋白M属于水通道蛋白家族,将基因M转入烟草植株可提高其耐寒能力。下列叙述错误的是(　　)
A.细胞内的结合水占比增加可提升植物的耐寒能力
B.低温时,水分子通过与蛋白M结合转运到细胞外
C.蛋白M增加了水的运输能力,但不改变水的运输方向
D.水通道蛋白介导的跨膜运输不是水进出细胞的唯一方式
【解析】选B。结合水是与细胞内的其他物质相结合的水,是细胞结构的重要组成成分,细胞内的结合水占比增加可提升植物的耐寒能力,A正确;水分子通过细胞膜上的通道蛋白进行跨膜运输时,不与通道蛋白相结合,B错误;蛋白M是细胞膜上的水分子通道蛋白,增加了水的运输能力,但不改变水的运输方向,水的运输方向为顺浓度梯度,C正确;水进出细胞的方式为自由扩散和水通道蛋白介导的协助扩散,D正确。
2.(2024·甘肃高考)维持细胞的 Na+平衡是植物的耐盐机制之一。盐胁迫下,植物细胞膜(或液泡膜)上的 H+-ATP酶(质子泵)和Na+-H+逆向转运蛋白可将Na+从细胞质基质中转运到细胞外(或液泡中),以维持细胞质基质中的低Na+水平(如图)。下列叙述错误的是(　　)
A.细胞膜上的 H+-ATP酶磷酸化时伴随着空间构象的改变
B.细胞膜两侧的H+浓度梯度可以驱动Na+转运到细胞外
C.H+-ATP 酶抑制剂会干扰 H+的转运,但不影响Na+转运
D.盐胁迫下Na+-H+逆向转运蛋白的基因表达水平可能提高
【解析】选C。本题考查物质跨膜运输的原理和影响因素。H+-ATP酶是一种转运蛋白,也是一种ATP水解酶,每次转运物质时,与ATP脱落下来的磷酸基团结合后都会发生自身构象的改变,A正确;Na+通过Na+-H+逆向转运蛋白以主动运输的方式运到细胞外(或液泡中),其动力来自H+膜内外浓度差产生的势能,B正确;使用H+-ATP 酶抑制剂会干扰 H+的转运,进而使膜内外H+的浓度梯度降低,影响Na+转运,C错误;盐胁迫下Na+-H+逆向转运蛋白的数量会增多,其相关基因表达水平会提高,D正确。
3.图甲曲线a、b表示物质跨膜运输的两种方式,图乙表示大分子物质进行胞吞和胞吐的过程。下列相关叙述错误的是(　　)
A.图甲中的方式a运输的物质可能是O2、甘油和酒精等
B.图甲b曲线所示方式和图乙过程均需要消耗能量
C.图甲中b曲线达到最大转运速率后的限制因素可能是转运蛋白的数量
D.图乙过程的顺利进行依赖于细胞膜具有流动性,该过程受温度的影响
【解析】选B。分析图甲曲线:方式a只与浓度有关,且与浓度呈正相关,属于自由扩散,可能是O2、甘油和酒精等,A正确。方式b除了与浓度相关,还与载体数量有关,属于协助扩散或主动运输,协助扩散不需要消耗能量,主动运输需要消耗能量,胞吞和胞吐是耗能过程,需要细胞内部提供能量,B错误。图甲中方式b除了与浓度相关,还与载体数量有关,其最大转运速率与载体蛋白数量有关, b 曲线达到最大转运速率后的限制因素可能是转运蛋白的数量,C正确。图乙中的胞吞和胞吐过程通过膜融合完成,依赖于细胞膜的流动性,温度会影响膜的流动性,故该过程受温度的影响,D正确。
悟高考·瞻动向
体验高考·淬炼考能
1.(2025·广东高考)物质跨膜运输是维持细胞正常生命活动的基础,下列叙述正确的是(　　)
A.呼吸时O2从肺泡向肺毛细血管扩散的速率受O2浓度的影响
B.心肌细胞主动运输Ca2+时参与转运的载体蛋白仅与Ca2+结合
C.血液中葡萄糖经协助扩散进入红细胞的速率与细胞代谢无关
D.集合管中Na+与通道蛋白结合后使其通道开放进而被重吸收
【解析】选A。O2从肺泡向肺毛细血管扩散属于自由扩散,速率由O2浓度差决定。因此呼吸时O2从肺泡向肺毛细血管扩散的速率受O2浓度的影响,A正确。心肌细胞主动运输Ca2+时,载体蛋白需结合Ca2+并催化ATP水解,还需结合磷酸基团从而磷酸化,并非仅与Ca2+结合,B错误。葡萄糖进入红细胞的运输方式为协助扩散,扩散速率受浓度差和载体蛋白数量影响。细胞代谢虽不直接供能,但代谢活动维持细胞内低葡萄糖浓度,从而保持浓度差,因此葡萄糖进入红细胞的速率与细胞代谢有关,C错误。集合管中Na+重吸收主要通过主动运输(如钠钾泵),需载体蛋白且消耗能量,而非通过通道蛋白结合Na+被重吸收,D错误。
2.(2025·黑吉辽内蒙古高考)黑暗条件下,叶绿体内膜的载体蛋白NTT顺浓度梯度运输ATP、ADP和Pi的过程示意图如下。其他条件均适宜,下列叙述正确的是(　　)
A.ATP、ADP和Pi通过NTT时,无须与NTT结合
B.NTT转运ATP、ADP和Pi的方式为主动运输
C.图中进入叶绿体基质的ATP均由线粒体产生
D.光照充足,NTT运出ADP的数量会减少甚至停止
【解析】选D。载体蛋白的作用机制通常需要与底物结合后才能转运物质。NTT作为载体蛋白,运输ATP、ADP和Pi时需要结合底物,A错误。黑暗条件下,叶绿体内膜的载体蛋白NTT顺浓度梯度运输ATP、ADP和Pi,因此不是主动运输,B错误。黑暗条件下,叶绿体无法进行光反应,自身不能合成ATP。此时进入叶绿体基质的ATP可来自细胞呼吸,但细胞呼吸产生ATP的场所包括细胞质基质(糖酵解)和线粒体(有氧呼吸第二、三个阶段),C错误。光照充足时,叶绿体类囊体膜上进行光反应合成ATP,需要消耗大量ADP和Pi作为原料。此时叶绿体基质中的ADP和Pi会优先被类囊体膜利用,导致基质中ADP浓度降低。由于NTT顺浓度梯度运输ADP(从基质到细胞质基质),当基质中ADP不足时,NTT运出ADP的数量会减少甚至停止,D正确。
3.(2024·贵州高考)茶树根细胞质膜上的硫酸盐转运蛋白可转运硒酸盐。硒酸盐被根细胞吸收后,随着植物的生长;吸收的大部分硒与胞内蛋白结合形成硒蛋白,硒蛋白转移到细胞壁中储存。下列叙述错误的是(　　)
A.硒酸盐以离子的形式才能被根细胞吸收
B.硒酸盐与硫酸盐进入细胞可能存在竞争关系
C.硒蛋白从细胞内转运到细胞壁需转运蛋白
D.利用呼吸抑制剂可推测硒酸盐的吸收方式
【解析】选C。本题考查物质运输。硒酸盐是无机盐,以离子的形式才能被根细胞吸收,A正确;根据题意,由于根细胞质膜上的硫酸盐转运蛋白可转运硒酸盐,故硒酸盐与硫酸盐进入细胞可能存在竞争关系,B正确;硒蛋白转运到细胞壁是通过胞吐的方式实现的,故不需转运蛋白,C错误;利用呼吸抑制剂从细胞内处理根细胞,根据处理前后根细胞吸收硒酸盐的量可推测硒酸盐的吸收方式,如果是主动运输硒酸盐吸收会受影响,被动运输则不会受影响,D正确。
4.(2024·江西高考)营养物质是生物生长发育的基础。依据表中信息,下列有关小肠上皮细胞吸收营养物质方式的判断,错误的是(　　)
方式 细胞外相 对浓度 细胞内相 对浓度 需要提 供能量 需要转 运蛋白
甲 低 高 是 是
乙 高 低 否 是
丙 高 低 是 是
丁 高 低 否 否
A.甲为主动运输
B.乙为协助扩散
C.丙为胞吞作用
D.丁为自由扩散
【解析】选C。本题主要考查物质跨膜运输方式的判断。甲逆浓度梯度进行,且需要消耗能量,并通过转运蛋白转运,为主动运输,A正确;乙顺浓度梯度进行,需要转运蛋白,不需要消耗能量,为协助扩散,B正确;胞吞、胞吐不需要转运蛋白的协助,因此丙不是胞吞作用,C错误;丁顺浓度梯度进行,不需要转运蛋白,也不需要消耗能量,是自由扩散,D正确。
5.(2023·山东高考)溶酶体膜上的H+载体蛋白和Cl-/H+转运蛋白都能运输H+,溶酶体内H+浓度由H+载体蛋白维持,Cl-/H+转运蛋白在H+浓度梯度驱动下,运出H+的同时把Cl-逆浓度梯度运入溶酶体。Cl-/H+转运蛋白缺失突变体的细胞中,因Cl-转运受阻导致溶酶体内的吞噬物积累,严重时可导致溶酶体破裂。下列说法错误的是(　　)
A.H+进入溶酶体的方式属于主动运输
B.H+载体蛋白失活可引起溶酶体内的吞噬物积累
C.该突变体的细胞中损伤和衰老的细胞器无法得到及时清除
D.溶酶体破裂后,释放到细胞质基质中的水解酶活性增强
【解析】选D。本题考查物质跨膜运输方式。Cl-/H+转运蛋白在H+浓度梯度驱动下,运出H+的同时把Cl-逆浓度梯度运入溶酶体,说明H+浓度为溶酶体内较高,因此H+进入溶酶体为逆浓度运输,方式属于主动运输,A正确;溶酶体内H+浓度由H+载体蛋白维持,若H+载体蛋白失活,溶酶体内pH改变导致溶酶体酶活性降低,进而导致溶酶体内的吞噬物积累,B正确;由题干信息可知,Cl-/H+转运蛋白缺失突变体的细胞中,因Cl-转运受阻导致溶酶体内的吞噬物积累,因此该突变体的细胞中损伤和衰老的细胞器无法得到及时清除,C正确;细胞质基质中的pH与溶酶体内不同,溶酶体破裂后,释放到细胞质基质中的水解酶可能失活,D错误。
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锁定新情境:
膜转运蛋白
　　科学研究发现,细胞进行主动运输主要以以下几种方式进行: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)。请根据所学知识回答下列问题。
基于核心素养的新考向:
1.(结构与功能观)Q侧属于细胞的______侧,判断的依据是__________________ ______________________________________。
2.(稳态与平衡观)Na+ -K+ 泵是常见的 ATP驱动泵,这种泵能逆浓度梯度把3个Na+泵出细胞外,2个K+泵入细胞内,Na+ 通过Na+-K+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.(物质与能量观)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.(设计实验)最新研究表明,若肠腔葡萄糖浓度较高,葡萄糖主要通过蛋白(GLUT2)的协助,通过协助扩散的方式进入小肠上皮细胞。在协助扩散的同时,通过蛋白(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蛋白基因的小肠上皮细胞)、乙(敲除了 GLUT2蛋白基因的小肠上皮细胞)、丙(正常的小肠上皮细胞),三组细胞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。
【解析】1.糖蛋白位于细胞膜的P侧,为外侧(或ATP水解酶位于细胞膜的Q侧,为内侧),可判断Q侧属于细胞的内侧。
2.Na+ 通过Na+-K+泵运输到细胞外侧,是从低浓度运向高浓度,为主动运输;神经纤维膜上受到刺激后 Na+ 内流的方向是从高浓度流向低浓度,属于协助扩散。
3.图中a方式属于由X驱动的Y主动运输,物质 Y 转运所需能量来源于X运输中的梯度动力。
4.可设计实验如下:第一步,取甲(敲除了SGLT1蛋白基因的小肠上皮细胞)、乙(敲除了GLUT2蛋白基因的小肠上皮细胞)、丙(正常的小肠上皮细胞),三组细胞其他生理状况均相同;第二步,将甲、乙、丙三组细胞分别置于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;第三步,检测培养液中葡萄糖浓度。实验结果: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,则验证了题干中的最新研究结果。
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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