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第三节　物质通过多种方式出入细胞
素养测练
对点达标练
知识点1　被动转运
1.(“衢温5+1”联盟高一期中)原尿中的水通过水通道蛋白快速地被肾小管重吸收,且不消耗能量。这类转运方式属于(　A　)
A.易化扩散 B.扩散
C.主动运输 D.胞吞和胞吐
解析:通过水通道蛋白进行的运输是从水多的地方向水少的地方运输,不消耗能量,为易化扩散,A符合题意。
2.下列物质中,出入细胞既不需要载体蛋白,又不消耗能量的是(　D　)
A.K+ B.Na+
C.氨基酸 D.O2
解析:K+、Na+的跨膜转运方式为主动转运或易化扩散,一定需要载体蛋白,A、B不符合题意;氨基酸的跨膜转运方式一般为主动转运,需要载体蛋白,也需要消耗能量,C不符合题意;O2的跨膜转运方式是扩散,既不需要载体蛋白,又不消耗能量,D符合题意。
3.(绍兴高一阶段考)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的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(　C　)
A.在浓度高于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,红细胞的形态未变是由于此时没有水分子进出细胞
C.在浓度低于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:在浓度高于0.9%NaCl溶液中,红细胞因渗透作用失水皱缩,但红细胞无细胞壁结构,故不会发生质壁分离,A错误;在0.9%NaCl溶液中,红细胞的形态未变是由于水分子进出细胞达到动态平衡,而不是没有水分子进出细胞,B错误;在浓度低于0.9%NaCl溶液中,红细胞会吸水甚至涨破,C正确;渗透是指水分子或其他溶剂分子从低浓度的溶液通过半透膜进入高浓度的溶液中的扩散,D错误。
4.(强基联盟高一联考)某学习小组设计了一个简易渗透装置,如图所示。用磷脂双分子层制作的人工膜作为半透膜,A侧为1 mol·L-1的葡萄糖溶液,B侧为1 mol·L-1的蔗糖溶液。A侧液面的变化趋势是(　D　)
A.升高 　 B.降低
C.先升高后降低 D.不变
解析:若A侧为1 mol·L-1的葡萄糖溶液,B侧为1 mol·L-1的蔗糖溶液,若用磷脂双分子层制作的人工膜作为图中的半透膜,由于膜上没有蛋白质,葡萄糖和蔗糖都不能通过半透膜,因二者物质的量浓度相同,故A侧液面等于B侧液面,D符合题意。
知识点2　质壁分离及质壁分离复原现象
5.将黑藻叶肉细胞置于一定浓度的某溶液中,在显微镜下观察到的现象如图所示。下列关于细胞甲的叙述,正确的是(　D　)
A.此时该细胞中没有水分子的进出
B.此时该细胞液泡的颜色较初始状态深
C.此时该细胞的细胞液浓度等于某溶液浓度
D.若某溶液是甘油溶液,细胞甲的液泡体积可能将变大
解析:甲正处于原生质层和细胞壁分离的状态,可能正处于失水、吸水或水分子进出平衡的状态,无论处于何种状态,一定有水分子的进出,A错误;黑藻液泡的细胞液是无色的,B错误;由A项分析可知,该细胞的细胞液浓度不一定等于某溶液浓度,C错误;若某溶液是甘油溶液,能扩散进入液泡,使细胞液浓度增大,细胞甲将吸水,液泡体积可能将变大,D正确。
6.(杭州高一期中)如图为用洋葱鳞茎叶内表皮细胞、红色色素(水溶性大分子物质)、适宜浓度的蔗糖溶液、清水等做质壁分离及复原实验时,依据视野中观察到的一个细胞所画的模式图。下列叙述正确的是(　B　)
A.④处的颜色先变深,然后随质壁分离复原而恢复原状
B.该细胞可能正发生质壁分离,也可能正在质壁分离复原
C.②和③及其之间的细胞液构成原生质层,具有选择透过性
D.质壁分离复原以后,细胞吸水膨胀导致①明显变薄
解析:洋葱鳞茎叶内表皮细胞的液泡中没有色素,不能观察到④处的颜色变化,A错误;图中细胞处于质壁分离的状态,但该细胞可能正发生质壁分离,也可能正在质壁分离复原,B正确;②和③及其之间的细胞质构成原生质层,细胞液是指液泡内的液体,C错误;质壁分离复原以后,细胞会吸水膨胀,但细胞壁(①)的伸缩性有限,不会明显变薄,D错误。
7.将完全相同的两类植物细胞分别放置在甲、乙溶液中,对细胞失水量进行统计后绘制出如下曲线。下列叙述正确的是(　B　)
A.选取植物根尖分生区的细胞作为实验材料较为适宜
B.图中放入甲、乙溶液的细胞质壁分离后再放入清水中有可能都复原
C.乙溶液溶质分子进出细胞的方式不可能是易化扩散
D.在0～4 min,两条曲线的差异不可能是细胞内外的物质浓度差导致的
解析:质壁分离和复原实验中,通常要选择活的成熟的植物细胞,即含有大液泡的植物细胞,根尖分生区细胞中无大液泡,通常不宜用来作为观察质壁分离的实验材料,A错误;若处于甲、乙溶液发生质壁分离后的细胞是活细胞,则放到清水中后,有可能复原,B正确;乙溶液中的细胞失水量先增大后减小,说明细胞先发生质壁分离后自动复原,乙溶液溶质分子有可能通过易化扩散的方式进入细胞,C错误;在0～4 min,两种曲线的失水程度不同,有可能是浓度差不同引起的,D错误。
知识点3　主动转运
8.下图是某种物质(用“”表示)跨膜运输的示意图。这种物质的运输方式是(　C　)
A.渗透
B.胞吞
C.主动转运
D.易化扩散
解析:根据题意和图示分析可知,图示中的物质的转运方向是从低浓度到高浓度,需要载体,同时消耗能量,所以该运输方式是主动转运,C符合题意。
9.(宁波北仑中学开学考)下列物质通过细胞膜时需要载体蛋白的是(　C　)
A.水进入根毛细胞　
B.氧气进入肺泡细胞
C.K+被吸收进入小肠绒毛上皮细胞
D.二氧化碳进入毛细血管
解析:水分子进入根毛细胞的方式是扩散,不需要载体协助,A不符合题意;氧气进入肺泡细胞属于扩散,不需要载体协助,B不符合题意;K+被吸收进入小肠绒毛上皮细胞属于主动转运,需要载体协助,C符合题意;二氧化碳进入毛细血管属于扩散,不需要载体协助,D不符合题意。
10.I-和氨基酸是合成甲状腺激素的重要原料,研究人员发现甲状腺滤泡上皮细胞中I-和氨基酸的浓度均比血液中高出几十倍。下图为I-和氨基酸进入甲状腺滤泡上皮细胞的模式图。下列有关说法正确的是(　C　)
A.细胞通过主动转运吸收I-,通过易化扩散吸收氨基酸
B.图示的运输方式能减小细胞膜两侧I-和氨基酸的浓度差
C.载体①和②的结构不同,但发挥作用时都会消耗能量
D.I-和氨基酸是小分子物质,能通过无蛋白质的磷脂双分子层
解析:据图可知,细胞吸收氨基酸和I-都是逆浓度梯度的运输,因此其运输方式都属于主动转运,A错误;主动转运会增大膜两侧物质的浓度差,B错误;载体①和②运输的物质类型不同,因此其结构不同,但是都参与主动转运,主动转运会消耗能量,C正确;离子和小分子有机物不能通过无蛋白质的脂双层,需要依靠膜蛋白进行运输,D错误。
知识点4　胞吞、胞吐
11.受体介导的胞吞是一种特殊类型的胞吞作用,主要用于细胞摄取特殊的生物大分子,其过程如下图所示。下列叙述正确的是(　B　)
A.酒精通过该过程进入肝细胞并被降解
B.该过程依赖于膜的流动性
C.细胞摄取大分子需要借助载体蛋白
D.图示可表示胰岛素的分泌过程
解析:酒精以扩散的方式进入肝细胞并被降解,A错误;胞吞作用有细胞膜的凹陷,以细胞膜的流动性为基础,B正确;由图示可知,细胞摄取大分子不需要借助载体蛋白,大分子通过胞吞的方式进入细胞,C错误;胰岛素属于蛋白质类激素,分泌胰岛素属于胞吐,D错误。
12.(宁波第二中学期中)下图表示变形虫摄食和排出废物的过程。下列关于该过程的叙述,错误的是(　C　)
A.该过程与细胞膜上的蛋白质有关
B.该过程中囊泡定向运输,需要多种信号分子和细胞骨架的参与
C.抑制细胞呼吸不会影响上述过程
D.该过程既有胞吞,又有胞吐
解析:变形虫摄食和排出废物的过程既有胞吞,又有胞吐,都利用了细胞膜的流动性,首先是大分子或颗粒与细胞膜上的蛋白质结合,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,这种现象叫胞吞,A、D正确;细胞骨架与细胞运动、分裂、分化以及物质运输、能量转换、信息传递等生命活动密切相关,故囊泡定向运输过程需要多种信号分子和细胞骨架的参与,B正确;胞吞和胞吐需要消耗能量,若抑制细胞呼吸,会对该过程产生抑制作用,C错误。
综合提升练
13.(浙南名校联盟高一期中)将紫色洋葱内表皮细胞置于甲、乙、丙三种不同的溶液中,假设实验材料的初始生理状态一致且正常,下图为实验过程中细胞的吸水能力随时间的变化曲线图。下列叙述正确的是(　D　)
A.P点之后,液泡的颜色将逐渐变深
B.据图无法判断甲、乙、丙三种溶液的浓度
C.乙溶液中的细胞在t1时开始吸收水分子和溶质
D.实验过程中,细胞液与甲溶液的浓度差先变小后稳定
解析:乙溶液中细胞的吸水能力先增大后减小,P点之后细胞的吸水能力逐渐降低,说明细胞还在吸水,液泡颜色逐渐变浅,A错误;甲、乙溶液中,细胞起始失水,且在甲溶液比在乙溶液失水多,丙溶液中,细胞起始吸水,洋葱细胞的初始生理状态一致且良好,所以三种溶液的初始浓度大小为甲>乙>丙,B错误;P点之前乙溶液中的细胞逐渐停止失水,说明在t1点之前洋葱外表皮细胞就已开始主动吸收乙溶液中的溶质,C错误;甲溶液中细胞的吸水能力先增大后保持相对稳定,说明甲溶液中洋葱细胞失水后保持稳定,细胞液与甲溶液的浓度差先变小后稳定,D正确。
14.将等量的猪红细胞分别放置在不同浓度的NaCl溶液中,红细胞体积和初始体积之比的曲线图如图(P点对应的浓度为红细胞吸水涨破时的NaCl浓度)。下列叙述正确的是(　A　)
A.制备细胞膜时,可将猪的红细胞置于蒸馏水中
B.A处NaCl溶液中水分子可以渗透进入细胞
C.B处NaCl溶液中水分子不可以进入细胞
D.一段时间后,A处红细胞的吸水能力大于B处红细胞
解析:制备细胞膜时,可将猪的红细胞置于蒸馏水中,细胞会吸水涨破,得到纯净的细胞膜,A正确;A处的NaCl溶液浓度大于细胞内液浓度,水分子从水相对含量高的一侧向相对含量低的一侧渗透,即水分子渗透出细胞,B错误;B处的NaCl溶液浓度大于细胞内液浓度,此时水分子既可以进入细胞,又可以出细胞,但是出细胞的水分子数多于进入细胞的水分子数,故细胞失水,C错误;与A点相比,B点细胞失水量大,细胞内液浓度大,红细胞的吸水能力更强,D错误。
15.(学军中学高三校考)植物液泡膜ATP酶(VATPase)和液泡膜焦磷酸酶(VPPase)是液泡膜上的两种含量丰富的蛋白质(质子泵)。研究表明,在逆境胁迫下,提高植物液泡膜上的VATPase和VPPase的活性,能够增加H+电化学势梯度,有利于提高植物抵御干旱、盐胁迫的能力。据图分析,下列有关说法错误的是(　D　)
A.H+可通过主动转运的方式进入液泡
B.N和Na+借助H+电化学势梯度进入液泡
C.干旱时植物通过增加液泡内的盐浓度提高渗透吸水的能力
D.植物通过提高质子泵的活性来增加细胞质盐浓度,抵抗盐胁迫
解析:H+通过VATPase进入液泡消耗ATP,为主动转运,A正确;据题图分析可知,N和Na+借助H+电化学势梯度进入液泡,增加液泡内的盐浓度,有利于提高植物抵御干旱、盐胁迫的能力,B正确;在逆境胁迫下,提高植物液泡膜上的VATPase和VPPase活性,能够增加H+电化学势梯度,促进N和Na+借助H+电化学势梯度进入液泡,液泡内盐浓度增加,渗透吸水的能力增强,C正确;植物通过提高植物液泡膜上的VATPase和VPPase的活性,以增加细胞液盐浓度,抵抗盐胁迫,D错误。
16.(宁波效实高一期中)下图甲为人体的小肠上皮细胞的部分结构模式图,图乙和图丙表示物质运输曲线。请分析图像并回答下列问题:
甲
乙
丙
(1)该细胞面向肠腔的一侧形成很多突起,即微绒毛,该微绒毛的基本骨架是　　　　　　。微绒毛不仅可以增加膜面积,还可以增加细胞膜上的　　　　 　　数量,有利于吸收肠腔中的葡萄糖等物质。
(2)新生儿能通过膜蛋白B定点吸收母乳中的抗体(免疫球蛋白),抗体进入新生儿细胞的
方式是　　　　 。
(3)该细胞进行需氧呼吸时,O2进入线粒体膜的方式为　　　　,该运输方式符合图　　　　(填“乙”或“丙”)所表示的物质运输曲线。
(4)膜蛋白A是一种同向转运蛋白,顺浓度梯度转运Na+进入细胞的同时,将葡萄糖逆浓度梯度转运进细胞中。据此,推测葡萄糖进入小肠上皮细胞的方式为　　　 　,该运输方式符合图　　 (填“乙”或“丙”)所表示的物质运输曲线。
解析:(1)该细胞面向肠腔的一侧形成很多突起,即微绒毛,微绒毛增加了细胞膜的面积,即微绒毛依然是细胞膜的结构,其基本骨架是磷脂双分子层,主要由蛋白质和脂质组成。微绒毛不仅可以增加膜面积,还可以增加细胞膜上的载体蛋白数量,从而有利于吸收肠腔中的葡萄糖等物质。(2)抗体属于大分子物质,进入新生儿细胞的方式是胞吞。(3)气体分子进出细胞的方式为扩散,因此,该细胞进行需氧呼吸时,O2进入线粒体膜的方式为扩散,该运输方式符合图乙所表示的物质运输曲线,即表现为随着物质浓度的上升,物质运输的速率逐渐上升。(4)膜蛋白A是一种同向转运蛋白,顺浓度梯度转运Na+进入细胞的同时,将葡萄糖逆浓度梯度转运进细胞中,据此推测葡萄糖进入小肠上皮细胞的方式为主动转运;消耗的能量为Na+的梯度势能,即Na+顺浓度进入细胞的势能为葡萄糖逆浓度运输提供了动力,该运输方式可用图丙所表示的物质运输曲线表示。
答案:(1)磷脂双分子层　载体蛋白　(2)胞吞 (3)扩散　乙　(4)主动转运　丙第三节　物质通过多种方式出入细胞
1.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.举例说明大分子物质可以通过胞吞、胞吐进出细胞。
1.比较扩散与渗透的差异,归纳总结渗透发生的条件,培养科学思维能力。
2.通过质壁分离与质壁分离复原实验培养科学探究与科学思维能力。
3.运用归纳与概括的方法比较被动转运、主动转运与胞吞、胞吐等运输方式的差异,并能够尝试解释在生产、生活中的生物学问题,培养科学思维和社会责任意识。
一、被动转运不需要消耗能量
1.扩散和渗透
项目 概念 过程与结果
扩散 分子或离子从高浓度处向低浓度处运动的现象 使得该分子或离子分布均匀,直到平衡
渗透 水分子通过半透膜的扩散 水分子是从其分子数相对较多的一侧进入水分子数相对较少的一侧(水分子是从溶液中溶质的浓度低的一侧进入浓度高的一侧)
2.动植物细胞的吸水和失水
(1)动物细胞的吸水和失水(以哺乳动物成熟的红细胞为例)。
项目 吸水 水分子进出平衡 失水
条件 外界溶液浓度小于细胞内液浓度 外界溶液浓度等于细胞内液浓度 外界溶液浓度大于细胞内液浓度
现象 细胞吸水涨大甚至破裂 细胞无变化 细胞皱缩
(2)植物细胞的吸水和失水(以成熟的植物细胞为例)。
项目 吸水 水分子进出平衡 失水
条件 外界溶液浓度小于细胞液浓度 外界溶液浓度等于细胞液浓度 外界溶液浓度大于细胞液浓度
现象 细胞膨胀 细胞无变化 细胞发生质壁分离
3.被动转运
(1)含义:物质由浓度较高的一侧转运至浓度较低的一侧。这种转运不需要消耗能量。
(2)类型:扩散和易化扩散。
(3)易化扩散(如图)。
①运输方向:A(高浓度)→B(低浓度)。
②能量需求:不耗能。
③需要C(载体蛋白)协助。
(4)实例。
①扩散:氧气、二氧化碳、酒精、甘油等出入细胞。
②易化扩散:葡萄糖进入红细胞。
(1)扩散不需要载体蛋白和能量,而易化扩散需要载体蛋白和能量。(　×　)
提示:易化扩散需要载体蛋白,但不需要能量。
(2)易化扩散的运输速率比扩散快。(　√　)
(3)扩散和易化扩散均由高浓度向低浓度运输,且均不耗能。(　√　)
(4)氧气、二氧化碳等气体分子和酒精、甘油等脂溶性物质可以通过扩散的方式出入细胞。(　√　)
(5)将人的红细胞放在0.9%NaCl溶液中,水分子既不会进入细胞,也不会从红细胞内出来。(　×　)
提示:将人的红细胞放在0.9%NaCl溶液中,水分子进出细胞是处于动态平衡状态。
二、观察植物细胞的质壁分离及质壁分离复原现象
1.实验原理
(1)植物细胞浸泡在不同浓度的溶液中,由于细胞液与外界溶液中溶质的浓度的差异,植物细胞可能因为吸水、失水引起细胞形态的变化。
(2)细胞质壁分离或质壁分离复原现象可以通过显微镜观察到。
2.方法步骤
(1)制作洋葱表皮的临时装片。
在载玻片中央滴一滴清水→用镊子撕取紫色洋葱外表皮(约0.5 cm2)放在载玻片水滴中,展平→盖上盖玻片。
(2)观察洋葱表皮细胞的质壁分离现象及质壁分离复原现象。
①观察初始状态:先用低倍镜观察→再用高倍镜观察(可能观察到细胞膜及其以内部分紧紧地贴着细胞壁)。
②观察质壁分离:从盖玻片的一侧滴入质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液,在盖玻片的另一侧用吸水纸吸引,重复几次后,用高倍镜观察细胞的变化。
③观察质壁分离复原现象:从盖玻片的一侧滴入清水,在盖玻片的另一侧用吸水纸吸引,重复几次后,用高倍镜观察植物细胞的质壁分离复原现象。
3.实验现象与结论
(1)成熟的植物细胞能与外界溶液发生渗透作用,当外界溶液中溶质的浓度大于细胞液的浓度时,细胞失水,植物细胞出现质壁分离现象。细胞壁与细胞膜之间充满的是外界溶液。
(2)将已发生质壁分离的植物细胞置于清水中,此时细胞液的浓度高于外界清水的浓度,细胞吸水,发生质壁分离复原现象。
(1)人体成熟的红细胞会发生质壁分离现象。(　×　)
提示:不会。该细胞无细胞壁。
(2)质壁分离发生的条件之一是细胞液的浓度大于外界溶液浓度。(　×　)
提示:质壁分离发生的条件之一是细胞液的浓度小于外界溶液浓度。
(3)红细胞、洋葱表皮细胞、变形虫细胞放在清水中,只有洋葱表皮细胞因存在细胞壁不会出现破裂现象。(　×　)
提示:变形虫有排出体内多余水分的机制,放在清水中也不会出现破裂现象。
(4)将植物细胞放入清水中,当细胞不再吸水时细胞内外的浓度不一定相等。(　√　)
三、主动转运需要载体蛋白,并且消耗能量
1.图示
2.图示分析
(1)运输方向:低浓度→高浓度。
(2)需要A载体蛋白协助。
(3)能量需求:需要消耗B,B代表ATP。
3.实例
(1)海水鱼的鳃将体内的盐逆浓度梯度排到海水中。
(2)植物的根逆浓度梯度从土壤溶液中吸收离子。
(3)小肠上皮细胞吸收葡萄糖、氨基酸等。
(1)载体蛋白与被转运的分子或离子结合后改变形状,这种改变不能恢复。(　×　)
提示:载体蛋白与被转运的分子或离子结合后改变形状,这种改变是可以恢复的。
(2)主动转运是细胞最重要的吸收或排出物质的方式。(　√　)
(3)物质逆浓度梯度跨膜运输时,均需要消耗能量。(　√　)
四、有些物质通过胞吞、胞吐进出细胞
1.运输特点
运输物质需要被细胞膜包裹。
2.运输物质类型
主要是某些生物大分子,如蛋白质、多糖等。
3.能量需求
需要消耗能量。
4.运输物质的性质
可以是固体,也可以是液体。
(1)胞吞、胞吐都需要消耗能量,也需要载体蛋白。(　×　)
提示:胞吞、胞吐不需要载体蛋白,但需要消耗细胞代谢产生的能量。
(2)胞吞、胞吐体现了细胞膜的选择透过性。(　×　)
提示:体现了细胞膜的流动性。
(3)抗体被分泌到细胞外的运输方式是胞吐。(　√　)
(4)胞吞作用发生时,包裹物质的细胞膜会与整个细胞膜脱离。(　√　)
一、渗透作用
[典例1-1](永嘉中学期中联考)下图表示研究渗透作用的常用装置,实验前膀胱膜两侧的液面处于同一水平(零液面),达到平衡状态时膀胱膜两侧的液面存在一定的高度差ΔH。
下列相关叙述正确的是(　D　)
A.实验前膀胱膜两侧溶液的浓度差小于平衡状态后膀胱膜两侧溶液的浓度差
B.达到平衡状态时,漏斗内的溶液浓度和外界浓度相等
C.达到平衡状态时,水分子不再出入膀胱膜的两侧
D.达到平衡状态时,从漏斗中吸走部分蔗糖溶液,则达到新的平衡状态时ΔH减小
解析:实验开始后,水分子因渗透作用进入漏斗内,使蔗糖溶液的浓度下降,实验前膀胱膜两侧溶液的浓度差大于达到平衡状态后膀胱膜两侧溶液的浓度差,A错误;达到平衡状态时,漏斗内的溶液浓度大于外界浓度(外界是水),B错误;达到平衡状态时,出入膀胱膜的水分子量达到相等,C错误;达到平衡状态后膀胱膜两侧溶液的浓度差变小,若达到平衡状态后从漏斗中吸走部分蔗糖溶液,则达到新的平衡状态时ΔH减小,D正确。
[典例1-2]将家兔的红细胞置于不同浓度的溶液中,水分子的跨膜运输示意图如图(箭头方向表示水分子的进出,箭头粗细表示水分子出入的多少)。下列叙述正确的是(　B　)
　　 　甲　　　　乙　 　　　丙
A.一段时间后,甲细胞会发生质壁分离
B.能发生渗透作用的是甲细胞和丙细胞
C.在光学显微镜下可观察到乙细胞有水分子的进出
D.若将甲、乙和丙细胞同时分别置于蒸馏水中,甲细胞先破裂
解析:家兔的红细胞属于动物细胞,没有细胞壁,不能发生质壁分离,A错误;渗透作用的条件是半透膜和半透膜两侧存在浓度差,则甲细胞和丙细胞与外界溶液存在浓度差,能发生渗透作用,B正确;在光学显微镜下无法观察到水分子的进出,C错误;将甲、乙和丙细胞同时分别置于蒸馏水中,由于丙细胞在开始时就吸水膨胀,则在蒸馏水中先破裂,D错误。
渗透装置与渗透作用的发生
(1)发生条件。
(2)渗透装置。
①成熟的植物细胞相当于一个渗透系统:成熟的植物细胞的细胞膜、液泡膜和两层膜之间的细胞质可看作一层半透膜,细胞液和外界溶液往往具有一定的浓度差。
②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。
③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度加快,水分子进出漏斗的速度越来越接近,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。
(3)U形管渗透装置
①在达到渗透平衡后,若存在如图所示的液面差Δh,则S1溶液浓度>S2溶液浓度。
②右侧液面停止上升的原因:液面高的一侧形成的静水压,会阻止溶剂由低浓度的一侧向高浓度的一侧扩散。
二、植物细胞的质壁分离及质壁分离复原
[典例2-1] 下图为观察植物细胞的质壁分离和质壁分离复原实验的示意图。下列有关叙述正确的是(　D　)
A.步骤b中,低倍镜下不能观察到液泡,需用高倍镜才能观察到
B.步骤c和e中滴加的溶液,前者为清水,后者为0.3 g/mL的蔗糖溶液
C.若步骤f中看到的细胞仍处于质壁分离状态,则说明原来的表皮细胞是死细胞
D.步骤b与步骤f所观察到的表皮细胞应比正常生理状态下的略大
解析:步骤b中,低倍镜下能观察到液泡,A错误;步骤c和e中滴加的溶液,前者为0.3 g/mL的蔗糖溶液,后者为清水,B错误;步骤f中看到的细胞可能还处在复原过程中,仍处于质壁分离状态,不一定是死细胞,C错误;步骤b与步骤f所观察到的表皮细胞都是在清水中的细胞,应比正常生理状态下的略大,D正确。
[典例2-2] 将处于高浓度的蔗糖溶液中的紫色洋葱表皮细胞a放到清水中,细胞a依次成为b、c所示状态(如图)。下列叙述错误的是(　A　)
a
b
c
A.液泡中色素含量:a>b>c　　
B.细胞液浓度:a>b>c
C.细胞的吸水能力:a>b>c　　　
D.细胞膜及其以内部分体积:a解析:液泡中色素含量不变,A错误;将处于高浓度的蔗糖溶液中的紫色洋葱表皮细胞a放到清水中,细胞a的细胞液浓度大于外界溶液浓度,细胞吸水,因此细胞液浓度为a>b>c,B正确;细胞液浓度越大,吸水能力越强,因此吸水能力为a>b>c,C正确;质壁分离复原过程中,细胞膜及其以内部分体积逐渐增大,因此细胞膜及其以内部分体积为a[典例2-3](湖州高一联考)用2 mol·L-1的乙二醇溶液和2 mol·L-1的蔗糖溶液分别浸浴某种植物细胞,观察质壁分离现象,得到其原生质体体积变化情况如下图所示(细胞一直有活性)。下列叙述正确的是(　D　)
A.该细胞可能是某种植物根尖分生区的细胞
B.BD段说明水分子停止进出细胞
C.120 s后,乙二醇才开始进入乙二醇溶液中的细胞
D.60 s后处于蔗糖溶液中的细胞中,细胞壁和原生质层之间充满蔗糖溶液
解析:植物根尖分生区的细胞无大液泡,不能发生明显的质壁分离现象,A错误;BD段原生质体体积不变,水分子进出细胞达到了动态平衡,B错误;乙二醇从实验开始就能自由扩散进入细胞,不是从120 s后才进入的,C错误;由于细胞壁为全透性,故60 s后处于蔗糖溶液中的细胞中,细胞壁和原生质层之间充满外界溶液,即蔗糖溶液,D正确。
质壁分离及质壁分离复原现象的相关问题分析
(1)材料选择:紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞具有紫色的大液泡,便于观察;根尖分生区的细胞无大液泡,通常不能作为该实验的材料;紫色洋葱内表皮细胞虽有大液泡,但液泡内不含色素,可以通过滴加红墨水溶液或调暗视野进行观察。
(2)引发质壁分离的两种原因。
(3)质壁分离实验中存在两组对照实验,均为自身对照。自身对照是指对照组和实验组在同一研究对象上进行的,是实验处理前后之间的对照。
(4)质壁分离自动复原:如果所用外界溶液中的溶质为KNO3、甘油、乙二醇、尿素等,质壁分离后因细胞主动或被动吸收溶质微粒而使细胞液浓度增大,植物细胞可能会在质壁分离后发生自动复原。
三、分析物质出入细胞的方式及影响因素
[典例3-1] 物质进出细胞示意图如下,甲、乙、丙、丁表示不同的运输方式。下列叙述正确的是(　D　)
A.对保证活细胞的生命活动正常进行最重要的是乙
B.图中表示被动转运的只有乙和丙,不消耗能量
C.丁可以表示植物细胞吸收矿质元素离子
D.甲、乙、丙、丁都能体现细胞膜的功能特点
解析:主动转运普遍存在于动、植物和微生物细胞中,保证了活细胞能够按照生命活动的需要,选择性地吸收营养物质,排出代谢废物和对细胞有害的物质,因此对保证活细胞的生命活动正常进行最重要的是丁(主动转运),A错误;物质跨膜运输包括被动转运和主动转运,扩散和易化扩散都属于被动转运,都是不消耗能量、顺浓度梯度运输的一种方式,因此图中表示被动转运的是甲(扩散)、乙(易化扩散)、丙(易化扩散),B错误;图中丁为通过主动转运排出物质的过程,因此不能表示植物细胞吸收矿质元素离子,C错误;细胞膜的选择透过性与它的结构及所含有的磷脂、蛋白质等成分有关,因此扩散、易化扩散、主动转运都能体现细胞膜的选择透过性这一功能特点,即甲、乙、丙、丁都能体现细胞膜的功能特点,
D正确。
[典例3-2] 下图中曲线a、b表示物质跨(穿)膜运输的两种方式。下列表述正确的是(　B　)
A.脂溶性小分子物质不能通过方式a运输
B.人的红细胞吸收葡萄糖的方式为b
C.与方式a有关的载体蛋白覆盖于细胞膜表面
D.抑制细胞能量供应对方式a和b的转运速率均有影响
解析:据图可知,a表示扩散,b表示易化扩散或主动转运。脂溶性小分子物质进出细胞的方式是扩散,所以能通过方式a运输,A错误;方式b是易化扩散或主动转运,人的红细胞吸收葡萄糖是易化扩散,B正确;方式a表示扩散只与浓度有关,与载体蛋白无关,C错误;抑制细胞呼吸会影响能量的供应,因此可能会影响方式b,但不影响方式a,D错误。
1.“三步法”判断物质出入细胞的方式
2.模型构建:影响物质跨膜的因素
(1)物质浓度(在一定的浓度范围内)。
(2)O2浓度(红细胞的主动转运与O2无关)。
1.当农田中施肥过量时,农作物可能会出现萎蔫。造成农作物萎蔫的原因是施肥过量,使植物根部渗透失水。
2.连续嗑带盐的瓜子后,会导致外界溶液浓度高于口腔和唇黏膜细胞的细胞质的浓度,进而引起相应的细胞失水,使得口腔和唇黏膜有干燥的感觉。
3.科学家发现红细胞吸收葡萄糖的速率随着胞外葡萄糖浓度的提高而提高,但葡萄糖浓度超过一定阈值后,吸收速率不再提高。后来,科学家从红细胞细胞膜中分离出一种膜蛋白A,将其插入人工脂质体的膜后,葡萄糖穿过脂质体膜的速率大大提高,而且总是从高浓度的一侧转移到低浓度的一侧。
(1)葡萄糖分子和各种离子不易溶解在脂双层中,所以不易穿过人工脂双层。
(2)膜蛋白A是载体蛋白。
(3)红细胞吸收葡萄糖的最大速率取决于葡萄糖在红细胞的细胞膜两侧的浓度差和蛋白A的数量。(共47张PPT)
第三章 细胞的代谢
第三节
物质通过多种方式出入细胞
课程标准
1.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.举例说明大分子物质可以通过胞吞、胞吐进出细胞。
素养定位
1.比较扩散与渗透的差异，归纳总结渗透发生的条件，培养科学思维能力。
2.通过质壁分离与质壁分离复原实验培养科学探究与科学思维能力。
3.运用归纳与概括的方法比较被动转运、主动转运与胞吞、胞吐等运输方
式的差异，并能够尝试解释在生产、生活中的生物学问题，培养科学思维
和社会责任意识。
读教材·相信我能行
一、被动转运不需要消耗能量
1.扩散和渗透
项目 概念 过程与结果
扩散 分子或离子从_____ _____向__________ 运动的现象 使得该分子或离子分布______，直到平衡
渗透 水分子通过 ________的扩散 水分子是从其分子数__________的一侧进入
水分子数__________的一侧（水分子是从溶
液中溶质的浓度____的一侧进入浓度____的
一侧）
高浓
度处
低浓度处
均匀
半透膜
相对较多
相对较少
低
高
2.动植物细胞的吸水和失水
（1）动物细胞的吸水和失水（以哺乳动物成熟的红细胞为例）。
项目 吸水 水分子进出平衡 失水
条件 外界溶液浓度______细胞 内液浓度 外界溶液浓度 ______细胞内液 浓度 外界溶液浓度
______细胞内液
浓度
现象 细胞__________________ 细胞无变化 细胞______
大于
小于
等于
吸水涨大甚至破裂
皱缩
（2）植物细胞的吸水和失水（以成熟的植物细胞为例）。
项目 吸水 水分子进出平衡 失水
条件 外界溶液浓度 ______细胞液浓 度 外界溶液浓度______ 细胞液浓度 外界溶液浓度______
细胞液浓度
现象 细胞膨胀 细胞无变化 细胞发生__________
小于
等于
大于
质壁分离
3.被动转运
（1）含义：物质由__________的一侧转运至__________的一侧。这种转
运不需要消耗能量。
（2）类型：扩散和__________。
浓度较高
浓度较低
易化扩散
（3）易化扩散（如图）。
①运输方向:A（____浓度） （____浓度）。
②能量需求:________。
③需要C（__________）协助。
（4）实例。
①扩散：氧气、二氧化碳、酒精、甘油等出入细胞。
②易化扩散：葡萄糖进入________。
高
低
不耗能
载体蛋白
红细胞
思维点拨
（1）扩散不需要载体蛋白和能量,而易化扩散需要载体蛋白和能量。( )
×
提示：易化扩散需要载体蛋白,但不需要能量。
（2）易化扩散的运输速率比扩散快。( )
√
（3）扩散和易化扩散均由高浓度向低浓度运输，且均不耗能。( )
√
（4）氧气、二氧化碳等气体分子和酒精、甘油等脂溶性物质可以通过扩
散的方式出入细胞。( )
√
（5）将人的红细胞放在 溶液中，水分子既不会进入细胞，也不
会从红细胞内出来。( )
×
提示：将人的红细胞放在 溶液中，水分子进出细胞是处于动态
平衡状态。
二、观察植物细胞的质壁分离及质壁分离复原现象
1.实验原理
（1）植物细胞浸泡在不同浓度的溶液中，由于________与外界溶液中溶
质的浓度的差异，植物细胞可能因为吸水、失水引起细胞形态的变化。
（2）细胞质壁分离或质壁分离复原现象可以通过________观察到。
2.方法步骤
（1）制作洋葱表皮的临时装片。
在载玻片中央滴一滴______ 用镊子撕取紫色洋葱外表皮（约 ）
放在载玻片水滴中，展平 盖上________。
细胞液
显微镜
清水
盖玻片
（2）观察洋葱表皮细胞的质壁分离现象及质壁分离复原现象。
①观察初始状态：先用低倍镜观察 再用高倍镜观察（可能观察到细胞
膜及其以内部分紧紧地贴着________）。
②观察质壁分离：从盖玻片的一侧滴入质量浓度为________________溶液，
在盖玻片的另一侧用吸水纸吸引，重复几次后，用高倍镜观察细胞的变化。
③观察质壁分离复原现象：从盖玻片的一侧滴入______，在盖玻片的另一
侧用吸水纸吸引，重复几次后，用高倍镜观察植物细胞的质壁分离复原现
象。
细胞壁
的蔗糖
清水
3.实验现象与结论
（1）成熟的植物细胞能与外界溶液发生渗透作用,当外界溶液中溶质的浓
度大于细胞液的浓度时,细胞______,植物细胞出现__________现象。细胞
壁与细胞膜之间充满的是__________。
（2）将已发生质壁分离的植物细胞置于清水中,此时细胞液的浓度高于外
界清水的浓度,细胞吸水,发生______________现象。
失水
质壁分离
外界溶液
质壁分离复原
思维点拨
（1）人体成熟的红细胞会发生质壁分离现象。( )
×
提示：不会。该细胞无细胞壁。
（2）质壁分离发生的条件之一是细胞液的浓度大于外界溶液浓度。( )
×
提示：质壁分离发生的条件之一是细胞液的浓度小于外界溶液浓度。
（3）红细胞、洋葱表皮细胞、变形虫细胞放在清水中,只有洋葱表皮细胞
因存在细胞壁不会出现破裂现象。( )
×
提示：变形虫有排出体内多余水分的机制,放在清水中也不会出现破裂现象。
（4）将植物细胞放入清水中，当细胞不再吸水时细胞内外的浓度不一定
相等。( )
√
三、主动转运需要载体蛋白，并且消耗能量
1.图示
2.图示分析
（1）运输方向：____浓度 ____浓度。
（2）需要A__________协助。
（3）能量需求：需要消耗B，B代表_____。
低
高
载体蛋白
3.实例
（1）海水鱼的鳃将体内的盐逆浓度梯度排到海水中。
（2）植物的根逆浓度梯度从土壤溶液中吸收______。
（3）小肠上皮细胞吸收葡萄糖、氨基酸等。
离子
思维点拨
（1）载体蛋白与被转运的分子或离子结合后改变形状,这种改变不能恢复。
( )
×
提示：载体蛋白与被转运的分子或离子结合后改变形状,这种改变是可以
恢复的。
（2）主动转运是细胞最重要的吸收或排出物质的方式。( )
√
（3）物质逆浓度梯度跨膜运输时，均需要消耗能量。( )
√
四、有些物质通过胞吞、胞吐进出细胞
1.运输特点
运输物质需要被________包裹。
2.运输物质类型
主要是________________，如蛋白质、多糖等。
3.能量需求
需要消耗能量。
4.运输物质的性质
可以是______,也可以是______。
细胞膜
某些生物大分子
固体
液体
思维点拨
（1）胞吞、胞吐都需要消耗能量,也需要载体蛋白。( )
×
提示：胞吞、胞吐不需要载体蛋白,但需要消耗细胞代谢产生的能量。
（2）胞吞、胞吐体现了细胞膜的选择透过性。( )
×
提示：体现了细胞膜的流动性。
（3）抗体被分泌到细胞外的运输方式是胞吐。( )
√
（4）胞吞作用发生时,包裹物质的细胞膜会与整个细胞膜脱离。( )
√
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一、渗透作用
［典例1-1］ （永嘉中学期中联考）下图表示研究
渗透作用的常用装置，实验前膀胱膜两侧的液面处
于同一水平（零液面），达到平衡状态时膀胱膜两
侧的液面存在一定的高度差 。下列相关叙述正确
的是( )
D
A.实验前膀胱膜两侧溶液的浓度差小于平衡状态后膀胱膜两侧溶液的浓度差
B.达到平衡状态时，漏斗内的溶液浓度和外界浓度相等
C.达到平衡状态时，水分子不再出入膀胱膜的两侧
D.达到平衡状态时，从漏斗中吸走部分蔗糖溶液，则达到新的平衡状态时
减小
解析：实验开始后，水分子因渗透作用进入漏斗内，使蔗糖溶液的浓度下
降，实验前膀胱膜两侧溶液的浓度差大于达到平衡状态后膀胱膜两侧溶液
的浓度差，A错误；达到平衡状态时，漏斗内的溶液浓度大于外界浓度
（外界是水），B错误；达到平衡状态时，出入膀胱膜的水分子量达到相等，
C错误；达到平衡状态后膀胱膜两侧溶液的浓度差变小，若达到平衡状态后
从漏斗中吸走部分蔗糖溶液，则达到新的平衡状态时 减小，D正确。
［典例1-2］ 将家兔的红细胞置于不同浓度的溶液中，水分子的跨膜运输
示意图如图（箭头方向表示水分子的进出，箭头粗细表示水分子出入的多
少）。下列叙述正确的是( )
B
甲
乙
丙
A.一段时间后，甲细胞会发生质壁分离
B.能发生渗透作用的是甲细胞和丙细胞
C.在光学显微镜下可观察到乙细胞有水分子的进出
D.若将甲、乙和丙细胞同时分别置于蒸馏水中，甲细胞先破裂
解析：家兔的红细胞属于动物细胞，没有细胞壁，不能发生质壁分离，A
错误；渗透作用的条件是半透膜和半透膜两侧存在浓度差，则甲细胞和丙
细胞与外界溶液存在浓度差，能发生渗透作用，B正确；在光学显微镜下
无法观察到水分子的进出，C错误；将甲、乙和丙细胞同时分别置于蒸馏
水中，由于丙细胞在开始时就吸水膨胀，则在蒸馏水中先破裂，D错误。
拓展提升
渗透装置与渗透作用的发生
（1）发生条件。
（2）渗透装置。
①成熟的植物细胞相当于一个渗透系统：成熟的植物细胞的细胞膜、液泡
膜和两层膜之间的细胞质可看作一层半透膜，细胞液和外界溶液往往具有
一定的浓度差。
②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。
③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度加快，水分子进出漏斗
的速度越来越接近，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。
（3） 形管渗透装置
①在达到渗透平衡后，若存在如图所示的液面差
，则溶液浓度 溶液浓度。
②右侧液面停止上升的原因：液面高的一侧形成
的静水压，会阻止溶剂由低浓度的一侧向高浓度
的一侧扩散。
二、植物细胞的质壁分离及质壁分离复原
［典例2-1］ 下图为观察植物细胞的质壁分
离和质壁分离复原实验的示意图。下列有关
叙述正确的是( )
D
A.步骤 中，低倍镜下不能观察到液泡，需用高倍镜才能观察到
B.步骤和中滴加的溶液，前者为清水，后者为 的蔗糖溶液
C.若步骤 中看到的细胞仍处于质壁分离状态，则说明原来的表皮细胞是
死细胞
D.步骤与步骤 所观察到的表皮细胞应比正常生理状态下的略大
解析：步骤中，低倍镜下能观察到液泡，A错误；步骤和 中滴加的溶
液，前者为的蔗糖溶液，后者为清水，B错误；步骤 中看到的
细胞可能还处在复原过程中，仍处于质壁分离状态，不一定是死细胞，C
错误；步骤与步骤 所观察到的表皮细胞都是在清水中的细胞，应比正
常生理状态下的略大，D正确。
［典例2-2］ 将处于高浓度的蔗糖溶液中的紫色洋葱表皮细胞 放到清水
中，细胞依次成为、 所示状态（如图）。下列叙述错误的是( )
A
a
b
c
A.液泡中色素含量：
B.细胞液浓度：
C.细胞的吸水能力：
D.细胞膜及其以内部分体积：
解析：液泡中色素含量不变，A错误；将处于高浓度的蔗糖溶液中的紫色
洋葱表皮细胞放到清水中，细胞 的细胞液浓度大于外界溶液浓度，细
胞吸水，因此细胞液浓度为 ，B正确；细胞液浓度越大，吸水能
力越强，因此吸水能力为 ，C正确；质壁分离复原过程中，细胞
膜及其以内部分体积逐渐增大，因此细胞膜及其以内部分体积为
，D正确。
［典例2-3］ （湖州高一联考）用
的乙二醇溶液和 的蔗
糖溶液分别浸浴某种植物细胞，观察质壁
分离现象，得到其原生质体体积变化情况
D
A.该细胞可能是某种植物根尖分生区的细胞
B. 段说明水分子停止进出细胞
C. 后，乙二醇才开始进入乙二醇溶液中的细胞
D. 后处于蔗糖溶液中的细胞中，细胞壁和原生质层之间充满蔗糖溶液
如下图所示（细胞一直有活性）。下列叙述正确的是( )
解析：植物根尖分生区的细胞无大液泡，不能发生明显的质壁分离现象，
A错误； 段原生质体体积不变，水分子进出细胞达到了动态平衡，B错
误；乙二醇从实验开始就能自由扩散进入细胞，不是从 后才进入的，
C错误；由于细胞壁为全透性，故 后处于蔗糖溶液中的细胞中，细胞
壁和原生质层之间充满外界溶液，即蔗糖溶液，D正确。
拓展提升
质壁分离及质壁分离复原现象的相关问题分析
（1）材料选择：紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞具有紫色的大液泡，便于观
察；根尖分生区的细胞无大液泡，通常不能作为该实验的材料；紫色洋葱
内表皮细胞虽有大液泡，但液泡内不含色素，可以通过滴加红墨水溶液或
调暗视野进行观察。
（2）引发质壁分离的两种原因。
（3）质壁分离实验中存在两组对照实验，均为自身对照。自身对照是指
对照组和实验组在同一研究对象上进行的，是实验处理前后之间的对照。
（4）质壁分离自动复原：如果所用外界溶液中的溶质为 、甘油、乙
二醇、尿素等，质壁分离后因细胞主动或被动吸收溶质微粒而使细胞液浓
度增大，植物细胞可能会在质壁分离后发生自动复原。
三、分析物质出入细胞的方式及影响因素
［典例3-1］ 物质进出细胞示意图如下，甲、乙、丙、丁表示不同的运输
方式。下列叙述正确的是( )
D
A.对保证活细胞的生命活动正常进行最重要的是乙
B.图中表示被动转运的只有乙和丙，不消耗能量
C.丁可以表示植物细胞吸收矿质元素离子
D.甲、乙、丙、丁都能体现细胞膜的功能特点
解析：主动转运普遍存在于动、植物和微生物细胞中，保证了活细胞能够
按照生命活动的需要，选择性地吸收营养物质，排出代谢废物和对细胞有
害的物质，因此对保证活细胞的生命活动正常进行最重要的是丁
（主动转运），A错误；物质跨膜运输包括被动转运和主动转运，扩散和
易化扩散都属于被动转运，都是不消耗能量、顺浓度梯度运输的一种方式，
因此图中表示被动转运的是甲（扩散）、乙（易化扩散）、丙
（易化扩散），B错误；图中丁为通过主动转运排出物质的过程，因此不
能表示植物细胞吸收矿质元素离子，C错误；细胞膜的选择透过性与它的
结构及所含有的磷脂、蛋白质等成分有关，因此扩散、易化扩散、主动转
运都能体现细胞膜的选择透过性这一功能特点，即甲、乙、丙、丁都能体
现细胞膜的功能特点，D正确。
［典例3-2］ 下图中曲线、 表示物质跨（穿）膜
运输的两种方式。下列表述正确的是( )
B
A.脂溶性小分子物质不能通过方式 运输
B.人的红细胞吸收葡萄糖的方式为
C.与方式 有关的载体蛋白覆盖于细胞膜表面
D.抑制细胞能量供应对方式和 的转运速率均有影响
解析：据图可知，表示扩散， 表示易化扩散或主动转运。脂溶性小分
子物质进出细胞的方式是扩散，所以能通过方式运输，A错误；方式 是
易化扩散或主动转运，人的红细胞吸收葡萄糖是易化扩散，B正确；方式
表示扩散只与浓度有关，与载体蛋白无关，C错误；抑制细胞呼吸会影响
能量的供应，因此可能会影响方式，但不影响方式 ，D错误。
拓展提升
1.“三步法”判断物质出入细胞的方式
2.模型构建：影响物质跨膜的因素
（1）物质浓度（在一定的浓度范围内）。
（2）浓度（红细胞的主动转运与 无关）。
链生活·实践我在行
1.当农田中施肥过量时，农作物可能会出现萎蔫。造成农作物萎蔫的原因
是______________________________。
2.连续嗑带盐的瓜子后，会导致外界溶液浓度______口腔和唇黏膜细胞的细
胞质的浓度，进而引起相应的细胞______，使得口腔和唇黏膜有干燥的感觉。
施肥过量，使植物根部渗透失水
高于
失水
3.科学家发现红细胞吸收葡萄糖的速率随着胞外葡萄糖浓度的提高而提高，
但葡萄糖浓度超过一定阈值后，吸收速率不再提高。后来，科学家从红细胞
细胞膜中分离出一种膜蛋白A，将其插入人工脂质体的膜后，葡萄糖穿过脂
质体膜的速率大大提高，而且总是从高浓度的一侧转移到低浓度的一侧。
（1）葡萄糖分子和各种离子不易溶解在________中，所以不易穿过人工
脂双层。
（2）膜蛋白A是__________。
（3）红细胞吸收葡萄糖的最大速率取决于___________________________
_________和_____________。
脂双层
载体蛋白
葡萄糖在红细胞的细胞膜两侧
的浓度差
蛋白的数量第三节　物质通过多种方式出入细胞
1.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.举例说明大分子物质可以通过胞吞、胞吐进出细胞。
1.比较扩散与渗透的差异,归纳总结渗透发生的条件,培养科学思维能力。
2.通过质壁分离与质壁分离复原实验培养科学探究与科学思维能力。
3.运用归纳与概括的方法比较被动转运、主动转运与胞吞、胞吐等运输方式的差异,并能够尝试解释在生产、生活中的生物学问题,培养科学思维和社会责任意识。
一、被动转运不需要消耗能量
1.扩散和渗透
项目 概念 过程与结果
扩散 分子或离子从 向 运动的现象 使得该分子或离子分布 ,直到平衡
渗透 水分子通过 的扩散 水分子是从其分子数 的一侧进入水分子数 的一侧(水分子是从溶液中溶质的浓度 的一侧进入浓度 的一侧)
2.动植物细胞的吸水和失水
(1)动物细胞的吸水和失水(以哺乳动物成熟的红细胞为例)。
项目 吸水 水分子进出平衡 失水
条件 外界溶液浓度 细胞内液浓度 外界溶液浓度 细胞内液浓度 外界溶液浓度 细胞内液浓度
现象 细胞 细胞无变化 细胞
(2)植物细胞的吸水和失水(以成熟的植物细胞为例)。
项目 吸水 水分子进出平衡 失水
条件 外界溶液浓度 细胞液浓度 外界溶液浓度 细胞液浓度 外界溶液浓度 细胞液浓度
现象 细胞膨胀 细胞无变化 细胞发生
3.被动转运
(1)含义:物质由 的一侧转运至 的一侧。这种转运不需要消耗能量。
(2)类型:扩散和 。
(3)易化扩散(如图)。
①运输方向:A( 浓度)→B( 浓度)。
②能量需求: 。
③需要C( )协助。
(4)实例。
①扩散:氧气、二氧化碳、酒精、甘油等出入细胞。
②易化扩散:葡萄糖进入 。
(1)扩散不需要载体蛋白和能量,而易化扩散需要载体蛋白和能量。(　×　)
(2)易化扩散的运输速率比扩散快。(　√　)
(3)扩散和易化扩散均由高浓度向低浓度运输,且均不耗能。(　√　)
(4)氧气、二氧化碳等气体分子和酒精、甘油等脂溶性物质可以通过扩散的方式出入细胞。(　√　)
(5)将人的红细胞放在0.9%NaCl溶液中,水分子既不会进入细胞,也不会从红细胞内出来。(　×　)
二、观察植物细胞的质壁分离及质壁分离复原现象
1.实验原理
(1)植物细胞浸泡在不同浓度的溶液中,由于 与外界溶液中溶质的浓度的差异,植物细胞可能因为吸水、失水引起细胞形态的变化。
(2)细胞质壁分离或质壁分离复原现象可以通过 观察到。
2.方法步骤
(1)制作洋葱表皮的临时装片。
在载玻片中央滴一滴 →用镊子撕取紫色洋葱外表皮(约0.5 cm2)放在载玻片水滴中,展平→盖上 。
(2)观察洋葱表皮细胞的质壁分离现象及质壁分离复原现象。
①观察初始状态:先用低倍镜观察→再用高倍镜观察(可能观察到细胞膜及其以内部分紧紧地贴着 )。
②观察质壁分离:从盖玻片的一侧滴入质量浓度为 溶液,在盖玻片的另一侧用吸水纸吸引,重复几次后,用高倍镜观察细胞的变化。
③观察质壁分离复原现象:从盖玻片的一侧滴入 ,在盖玻片的另一侧用吸水纸吸引,重复几次后,用高倍镜观察植物细胞的质壁分离复原现象。
3.实验现象与结论
(1)成熟的植物细胞能与外界溶液发生渗透作用,当外界溶液中溶质的浓度大于细胞液的浓度时,细胞 ,植物细胞出现 现象。细胞壁与细胞膜之间充满的是 。
(2)将已发生质壁分离的植物细胞置于清水中,此时细胞液的浓度高于外界清水的浓度,细胞吸水,发生 现象。
(1)人体成熟的红细胞会发生质壁分离现象。(　×　)
(2)质壁分离发生的条件之一是细胞液的浓度大于外界溶液浓度。(　×　)
(3)红细胞、洋葱表皮细胞、变形虫细胞放在清水中,只有洋葱表皮细胞因存在细胞壁不会出现破裂现象。(　×　)
(4)将植物细胞放入清水中,当细胞不再吸水时细胞内外的浓度不一定相等。(　√　)
三、主动转运需要载体蛋白,并且消耗能量
1.图示
2.图示分析
(1)运输方向: 浓度→ 浓度。
(2)需要A 协助。
(3)能量需求:需要消耗B,B代表 。
3.实例
(1)海水鱼的鳃将体内的盐逆浓度梯度排到海水中。
(2)植物的根逆浓度梯度从土壤溶液中吸收 。
(3)小肠上皮细胞吸收葡萄糖、氨基酸等。
(1)载体蛋白与被转运的分子或离子结合后改变形状,这种改变不能恢复。(　×　)
(2)主动转运是细胞最重要的吸收或排出物质的方式。(　√　)
(3)物质逆浓度梯度跨膜运输时,均需要消耗能量。(　√　)
四、有些物质通过胞吞、胞吐进出细胞
1.运输特点
运输物质需要被 包裹。
2.运输物质类型
主要是 ,如蛋白质、多糖等。
3.能量需求
需要消耗能量。
4.运输物质的性质
可以是 ,也可以是 。
(1)胞吞、胞吐都需要消耗能量,也需要载体蛋白。(　×　)
(2)胞吞、胞吐体现了细胞膜的选择透过性。(　×　)
(3)抗体被分泌到细胞外的运输方式是胞吐。(　√　)
(4)胞吞作用发生时,包裹物质的细胞膜会与整个细胞膜脱离。(　√　)
一、渗透作用
[典例1-1](永嘉中学期中联考)下图表示研究渗透作用的常用装置,实验前膀胱膜两侧的液面处于同一水平(零液面),达到平衡状态时膀胱膜两侧的液面存在一定的高度差ΔH。
下列相关叙述正确的是(　D　)
A.实验前膀胱膜两侧溶液的浓度差小于平衡状态后膀胱膜两侧溶液的浓度差
B.达到平衡状态时,漏斗内的溶液浓度和外界浓度相等
C.达到平衡状态时,水分子不再出入膀胱膜的两侧
D.达到平衡状态时,从漏斗中吸走部分蔗糖溶液,则达到新的平衡状态时ΔH减小
[典例1-2]将家兔的红细胞置于不同浓度的溶液中,水分子的跨膜运输示意图如图(箭头方向表示水分子的进出,箭头粗细表示水分子出入的多少)。下列叙述正确的是(　B　)
　　 　甲　　　　乙　 　　　丙
A.一段时间后,甲细胞会发生质壁分离
B.能发生渗透作用的是甲细胞和丙细胞
C.在光学显微镜下可观察到乙细胞有水分子的进出
D.若将甲、乙和丙细胞同时分别置于蒸馏水中,甲细胞先破裂
渗透装置与渗透作用的发生
(1)发生条件。
(2)渗透装置。
①成熟的植物细胞相当于一个渗透系统:成熟的植物细胞的细胞膜、液泡膜和两层膜之间的细胞质可看作一层半透膜,细胞液和外界溶液往往具有一定的浓度差。
②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。
③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度加快,水分子进出漏斗的速度越来越接近,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。
(3)U形管渗透装置
①在达到渗透平衡后,若存在如图所示的液面差Δh,则S1溶液浓度>S2溶液浓度。
②右侧液面停止上升的原因:液面高的一侧形成的静水压,会阻止溶剂由低浓度的一侧向高浓度的一侧扩散。
二、植物细胞的质壁分离及质壁分离复原
[典例2-1] 下图为观察植物细胞的质壁分离和质壁分离复原实验的示意图。下列有关叙述正确的是(　D　)
A.步骤b中,低倍镜下不能观察到液泡,需用高倍镜才能观察到
B.步骤c和e中滴加的溶液,前者为清水,后者为0.3 g/mL的蔗糖溶液
C.若步骤f中看到的细胞仍处于质壁分离状态,则说明原来的表皮细胞是死细胞
D.步骤b与步骤f所观察到的表皮细胞应比正常生理状态下的略大
[典例2-2] 将处于高浓度的蔗糖溶液中的紫色洋葱表皮细胞a放到清水中,细胞a依次成为b、c所示状态(如图)。下列叙述错误的是(　A　)
a
b
c
A.液泡中色素含量:a>b>c　　
B.细胞液浓度:a>b>c
C.细胞的吸水能力:a>b>c　　　
D.细胞膜及其以内部分体积:a[典例2-3](湖州高一联考)用2 mol·L-1的乙二醇溶液和2 mol·L-1的蔗糖溶液分别浸浴某种植物细胞,观察质壁分离现象,得到其原生质体体积变化情况如下图所示(细胞一直有活性)。下列叙述正确的是(　D　)
A.该细胞可能是某种植物根尖分生区的细胞
B.BD段说明水分子停止进出细胞
C.120 s后,乙二醇才开始进入乙二醇溶液中的细胞
D.60 s后处于蔗糖溶液中的细胞中,细胞壁和原生质层之间充满蔗糖溶液
质壁分离及质壁分离复原现象的相关问题分析
(1)材料选择:紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞具有紫色的大液泡,便于观察;根尖分生区的细胞无大液泡,通常不能作为该实验的材料;紫色洋葱内表皮细胞虽有大液泡,但液泡内不含色素,可以通过滴加红墨水溶液或调暗视野进行观察。
(2)引发质壁分离的两种原因。
(3)质壁分离实验中存在两组对照实验,均为自身对照。自身对照是指对照组和实验组在同一研究对象上进行的,是实验处理前后之间的对照。
(4)质壁分离自动复原:如果所用外界溶液中的溶质为KNO3、甘油、乙二醇、尿素等,质壁分离后因细胞主动或被动吸收溶质微粒而使细胞液浓度增大,植物细胞可能会在质壁分离后发生自动复原。
三、分析物质出入细胞的方式及影响因素
[典例3-1] 物质进出细胞示意图如下,甲、乙、丙、丁表示不同的运输方式。下列叙述正确的是(　D　)
A.对保证活细胞的生命活动正常进行最重要的是乙
B.图中表示被动转运的只有乙和丙,不消耗能量
C.丁可以表示植物细胞吸收矿质元素离子
D.甲、乙、丙、丁都能体现细胞膜的功能特点
D正确。
[典例3-2] 下图中曲线a、b表示物质跨(穿)膜运输的两种方式。下列表述正确的是(　B　)
A.脂溶性小分子物质不能通过方式a运输
B.人的红细胞吸收葡萄糖的方式为b
C.与方式a有关的载体蛋白覆盖于细胞膜表面
D.抑制细胞能量供应对方式a和b的转运速率均有影响
1.“三步法”判断物质出入细胞的方式
2.模型构建:影响物质跨膜的因素
(1)物质浓度(在一定的浓度范围内)。
(2)O2浓度(红细胞的主动转运与O2无关)。
1.当农田中施肥过量时,农作物可能会出现萎蔫。造成农作物萎蔫的原因是 。
2.连续嗑带盐的瓜子后,会导致外界溶液浓度 口腔和唇黏膜细胞的细胞质的浓度,进而引起相应的细胞 ,使得口腔和唇黏膜有干燥的感觉。
3.科学家发现红细胞吸收葡萄糖的速率随着胞外葡萄糖浓度的提高而提高,但葡萄糖浓度超过一定阈值后,吸收速率不再提高。后来,科学家从红细胞细胞膜中分离出一种膜蛋白A,将其插入人工脂质体的膜后,葡萄糖穿过脂质体膜的速率大大提高,而且总是从高浓度的一侧转移到低浓度的一侧。
(1)葡萄糖分子和各种离子不易溶解在 中,所以不易穿过人工脂双层。
(2)膜蛋白A是 。
(3)红细胞吸收葡萄糖的最大速率取决于 和 。第三节　物质通过多种方式出入细胞
素养测练
对点达标练
知识点1　被动转运
1.(“衢温5+1”联盟高一期中)原尿中的水通过水通道蛋白快速地被肾小管重吸收,且不消耗能量。这类转运方式属于( )
A.易化扩散 B.扩散
C.主动运输 D.胞吞和胞吐
2.下列物质中,出入细胞既不需要载体蛋白,又不消耗能量的是( )
A.K+ B.Na+
C.氨基酸 D.O2
3.(绍兴高一阶段考)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的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.在浓度高于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,红细胞的形态未变是由于此时没有水分子进出细胞
C.在浓度低于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
4.(强基联盟高一联考)某学习小组设计了一个简易渗透装置,如图所示。用磷脂双分子层制作的人工膜作为半透膜,A侧为1 mol·L-1的葡萄糖溶液,B侧为1 mol·L-1的蔗糖溶液。A侧液面的变化趋势是( )
A.升高 　 B.降低
C.先升高后降低 D.不变
知识点2　质壁分离及质壁分离复原现象
5.将黑藻叶肉细胞置于一定浓度的某溶液中,在显微镜下观察到的现象如图所示。下列关于细胞甲的叙述,正确的是( )
A.此时该细胞中没有水分子的进出
B.此时该细胞液泡的颜色较初始状态深
C.此时该细胞的细胞液浓度等于某溶液浓度
D.若某溶液是甘油溶液,细胞甲的液泡体积可能将变大
6.(杭州高一期中)如图为用洋葱鳞茎叶内表皮细胞、红色色素(水溶性大分子物质)、适宜浓度的蔗糖溶液、清水等做质壁分离及复原实验时,依据视野中观察到的一个细胞所画的模式图。下列叙述正确的是( )
A.④处的颜色先变深,然后随质壁分离复原而恢复原状
B.该细胞可能正发生质壁分离,也可能正在质壁分离复原
C.②和③及其之间的细胞液构成原生质层,具有选择透过性
D.质壁分离复原以后,细胞吸水膨胀导致①明显变薄
7.将完全相同的两类植物细胞分别放置在甲、乙溶液中,对细胞失水量进行统计后绘制出如下曲线。下列叙述正确的是( )
A.选取植物根尖分生区的细胞作为实验材料较为适宜
B.图中放入甲、乙溶液的细胞质壁分离后再放入清水中有可能都复原
C.乙溶液溶质分子进出细胞的方式不可能是易化扩散
D.在0～4 min,两条曲线的差异不可能是细胞内外的物质浓度差导致的
知识点3　主动转运
8.下图是某种物质(用“”表示)跨膜运输的示意图。这种物质的运输方式是( )
A.渗透
B.胞吞
C.主动转运
D.易化扩散
9.(宁波北仑中学开学考)下列物质通过细胞膜时需要载体蛋白的是( )
A.水进入根毛细胞　
B.氧气进入肺泡细胞
C.K+被吸收进入小肠绒毛上皮细胞
D.二氧化碳进入毛细血管
10.I-和氨基酸是合成甲状腺激素的重要原料,研究人员发现甲状腺滤泡上皮细胞中I-和氨基酸的浓度均比血液中高出几十倍。下图为I-和氨基酸进入甲状腺滤泡上皮细胞的模式图。下列有关说法正确的是( )
A.细胞通过主动转运吸收I-,通过易化扩散吸收氨基酸
B.图示的运输方式能减小细胞膜两侧I-和氨基酸的浓度差
C.载体①和②的结构不同,但发挥作用时都会消耗能量
D.I-和氨基酸是小分子物质,能通过无蛋白质的磷脂双分子层
知识点4　胞吞、胞吐
11.受体介导的胞吞是一种特殊类型的胞吞作用,主要用于细胞摄取特殊的生物大分子,其过程如下图所示。下列叙述正确的是( )
A.酒精通过该过程进入肝细胞并被降解
B.该过程依赖于膜的流动性
C.细胞摄取大分子需要借助载体蛋白
D.图示可表示胰岛素的分泌过程
12.(宁波第二中学期中)下图表示变形虫摄食和排出废物的过程。下列关于该过程的叙述,错误的是( )
A.该过程与细胞膜上的蛋白质有关
B.该过程中囊泡定向运输,需要多种信号分子和细胞骨架的参与
C.抑制细胞呼吸不会影响上述过程
D.该过程既有胞吞,又有胞吐
综合提升练
13.(浙南名校联盟高一期中)将紫色洋葱内表皮细胞置于甲、乙、丙三种不同的溶液中,假设实验材料的初始生理状态一致且正常,下图为实验过程中细胞的吸水能力随时间的变化曲线图。下列叙述正确的是( )
A.P点之后,液泡的颜色将逐渐变深
B.据图无法判断甲、乙、丙三种溶液的浓度
C.乙溶液中的细胞在t1时开始吸收水分子和溶质
D.实验过程中,细胞液与甲溶液的浓度差先变小后稳定
14.将等量的猪红细胞分别放置在不同浓度的NaCl溶液中,红细胞体积和初始体积之比的曲线图如图(P点对应的浓度为红细胞吸水涨破时的NaCl浓度)。下列叙述正确的是( )
A.制备细胞膜时,可将猪的红细胞置于蒸馏水中
B.A处NaCl溶液中水分子可以渗透进入细胞
C.B处NaCl溶液中水分子不可以进入细胞
D.一段时间后,A处红细胞的吸水能力大于B处红细胞
15.(学军中学高三校考)植物液泡膜ATP酶(VATPase)和液泡膜焦磷酸酶(VPPase)是液泡膜上的两种含量丰富的蛋白质(质子泵)。研究表明,在逆境胁迫下,提高植物液泡膜上的VATPase和VPPase的活性,能够增加H+电化学势梯度,有利于提高植物抵御干旱、盐胁迫的能力。据图分析,下列有关说法错误的是( )
A.H+可通过主动转运的方式进入液泡
B.N和Na+借助H+电化学势梯度进入液泡
C.干旱时植物通过增加液泡内的盐浓度提高渗透吸水的能力
D.植物通过提高质子泵的活性来增加细胞质盐浓度,抵抗盐胁迫
16.(宁波效实高一期中)下图甲为人体的小肠上皮细胞的部分结构模式图,图乙和图丙表示物质运输曲线。请分析图像并回答下列问题:
甲
乙
丙
(1)该细胞面向肠腔的一侧形成很多突起,即微绒毛,该微绒毛的基本骨架是　　　　　　。微绒毛不仅可以增加膜面积,还可以增加细胞膜上的　　　　 　　数量,有利于吸收肠腔中的葡萄糖等物质。
(2)新生儿能通过膜蛋白B定点吸收母乳中的抗体(免疫球蛋白),抗体进入新生儿细胞的
方式是　　　　 。
(3)该细胞进行需氧呼吸时,O2进入线粒体膜的方式为　　　　,该运输方式符合图　　　　(填“乙”或“丙”)所表示的物质运输曲线。
(4)膜蛋白A是一种同向转运蛋白,顺浓度梯度转运Na+进入细胞的同时,将葡萄糖逆浓度梯度转运进细胞中。据此,推测葡萄糖进入小肠上皮细胞的方式为　　　 　,该运输方式符合图　　 (填“乙”或“丙”)所表示的物质运输曲线。

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