第2单元 第6讲 细胞的物质输入和输出（word教参）-【导学教程】2025年生物新编高考大一轮总复习（人教版 单选）

第6讲　细胞的物质输入和输出 [课标要求]　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。3.举例说明大分子物质可以通过胞吞、胞吐进出细胞。4.活动：观察植物细胞的质壁分离和复原。 考点一　细胞的吸水和失水 1．渗透作用 (1)概念：水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散。 (2)发生条件：一是具有半透膜，二是半透膜两侧的溶液具有浓度差。 (3)渗透的方向：水分子从水的相对含量高的一侧向相对含量低的一侧渗透。 2．动物细胞的吸水和失水 (1) (2)现象 ①外界溶液浓度<细胞质浓度⇒细胞吸水膨胀 ②外界溶液浓度>细胞质浓度⇒细胞失水皱缩 ③外界溶液浓度＝细胞质浓度⇒细胞维持正常形态 3．植物细胞的吸水和失水 (1)原理 (2)现象 ①当外界溶液的浓度大于细胞液浓度时，细胞通过渗透作用失水，植物细胞逐渐发生质壁分离现象。 ②将已发生质壁分离的植物细胞放入清水中，此时细胞液的浓度大于外界溶液浓度，植物细胞吸水，逐渐发生质壁分离复原现象。 (1)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。(×) (2)在不染色的条件下，最适合观察细胞质壁分离现象的是紫色洋葱根尖分生区细胞。(×) (3)质壁分离过程中水分子的扩散只能是单向进行。(×) (4)光学显微镜可用于观察植物细胞的质壁分离现象。(√) (5)将动物细胞放入一定浓度的外界溶液中，不能发生渗透作用。(×) 1．(必修1 P63“正文”)对于动植物细胞来说，单位时间内，水分子进出细胞的数量相等时，细胞内外的液体的浓度一定相等吗？为什么？ 提示　不一定。对于动物细胞来说，水分子进出细胞的数量相等时，细胞内外溶液的浓度相等。但植物细胞有细胞壁的支持、保护作用，单位时间内水分子进出植物细胞的数量相等时，有可能细胞液浓度大于细胞外溶液浓度。 2．(必修1 P63“图4－1”拓展)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，会出现如图所示哪种现象？请分析原因。 (2)若将洋葱表皮细胞放在质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液中，会出现如图所示哪种现象？达到平衡时，水分子进出细胞的状况是图中哪一种？ (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，最终会不会涨破？为什么？ 提示　(1)会出现如图甲所示现象。将人的成熟红细胞放入清水中，由于发生渗透作用，从细胞外进入细胞内的水分子多于从细胞内到细胞外的水分子，因此细胞吸水。 (2)将洋葱表皮细胞放在质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液中，细胞外界溶液浓度较大，细胞失水，如图丙所示现象。达到平衡状态时，水分子进出细胞的速率相等，如图乙所示现象。 (3)细胞不会涨破。因为植物细胞有细胞壁的保护和支持。 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，只不过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，与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 3.利用“结构与功能观”分析渗透作用原理的应用 (1)将哺乳动物成熟红细胞放入清水中一段时间，利用离心机离心可以获得比较纯净的细胞膜。 (2)农业生产中一次施肥不能过多，否则会导致烧苗现象。 (3)医学上通过透析可以减轻尿毒症患者的病情。 考向一　渗透作用的原理及应用分析 1．(2023·济南期末)某兴趣小组做了如下图所示的渗透作用实验，实验开始时，甲、乙漏斗内外液面相平，乙漏斗内蔗糖溶液体积大于甲漏斗，且二者起始蔗糖浓度均为10%。已知所用的半透膜能允许水分子、单糖通过，二糖不能通过。下列叙述正确的是(　　) A．当甲、乙漏斗内液面不再升高时，甲、乙漏斗内液面高度相等 B．若起始实验时甲漏斗蔗糖溶液体积和浓度不变，半透膜面积缩小，不影响液面高度达到稳定所用的时间 C．若将乙漏斗内的蔗糖溶液换成等体积等质量浓度的葡萄糖溶液，达到平衡时液面高度不变 D．当乙漏斗液面稳定后，在乙漏斗内加入微量蔗糖酶，液面会先升高后下降直至内外液面几乎相等 解析：选D　漏斗内液面高度大小最终取决于水分渗透总量，而水分渗透总量和蔗糖溶液的量正相关，由于两个漏斗中蔗糖浓度相同，但乙漏斗的体积＞甲漏斗，故最终当甲、乙漏斗内液面不再升高时，甲、乙漏斗内液面高度不相等，A错误；半透膜面积越大，单位时间内通过的水分子量越多，若起始实验时甲漏斗蔗糖溶液体积和浓度不变，半透膜面积缩小，会影响液面高度达到稳定所用的时间，B错误；蔗糖属于二糖，葡萄糖属于单糖，若将乙漏斗内的蔗糖溶液换成等体积等质量浓度的葡萄糖溶液，溶液的渗透压变大，达到平衡时液面高度上升，C错误；当乙漏斗液面稳定后，在乙漏斗内加入微量蔗糖酶，蔗糖会被水解为单糖，漏斗中的渗透压变大，故液面会先升高，由于半透膜允许单糖通过，故随后液面下降，直至内外液面几乎相等，D正确。 2．(2023·济宁高三模拟)利用反渗透法可以淡化海水。反渗透法指的是在半透膜的原水一侧施加适当强度的外界压力，原水透过半透膜时，只允许水透过，其他物质不能透过而被截留在原水一侧半透膜表面的过程。下列相关叙述错误的是(　　) A．渗透作用发生的必备条件是有半透膜和膜两侧有浓度差 B．反渗透法淡化海水时，施加的外界压力应大于海水渗透压 C．植物的原生质层相当于一种具有选择透过性的半透膜 D．反渗透法淡化海水时，所用半透膜上含有多种载体蛋白 解析：选D　渗透作用发生的必备条件是有半透膜和膜两侧有浓度差，A正确；根据题干信息“在半透膜的原水一侧施加适当强度的外界压力，原水透过半透膜时，只允许水透过”，可以推测，施加的外界压力应大于海水渗透压才能迫使海水通过半透膜，B正确；植物的原生质层由细胞膜、液泡膜及两层膜之间的细胞质组成，细胞膜和液泡膜都具有选择透过性，所以整个原生质层相当于一种具有选择透过性的半透膜，C正确；反渗透法淡化海水时，所用的是人工合成的半透膜，不含有载体蛋白，D错误。 考向二　动、植物细胞吸水与失水的分析 3．(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 解析：选C　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的细胞液浓度等于外界蔗糖溶液的浓度，细胞b的细胞液浓度大于外界蔗糖溶液的浓度，细胞c的细胞液浓度小于外界蔗糖溶液的浓度，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；由题意可知，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。 4．(2024·天津模拟)科研人员将人的成熟红细胞分别置于蒸馏水和几种等渗溶液中，测定红细胞溶血(溶血是指红细胞破裂后血红蛋白渗出的现象)所需时间，实验结果如图所示。以下叙述错误的是(　　) A．红细胞膜主要由磷脂和蛋白质构成 B．处于等渗溶液中的红细胞吸水涨破是由于溶质分子进入细胞导致细胞质浓度升高 C．氯化铵、甘油、乙醇、丙酮进入红细胞的速度依次减小 D．上述实验可以证明脂溶性物质更易通过细胞膜 解析：选C　分析题图可知，氯化铵、甘油、乙醇、丙酮扩散进入红细胞的速度大小关系为丙酮＞乙醇＞甘油＞氯化铵，C错误。 考点二　活动：探究植物细胞的吸水和失水 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)细胞液与外界溶液之间具有一定的浓度差，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 (1)结果 (2)结论：成熟的植物细胞能与外界溶液构成渗透系统，发生渗透作用。当外界溶液的浓度大于细胞液的浓度时，细胞失水；当外界溶液的浓度小于细胞液的浓度时，细胞吸水。 (1)成熟的植物细胞在发生质壁分离的过程中，细胞吸水能力逐渐减弱。(×) (2)细胞壁是全透性的，水分子和溶解在水中的物质都能够自由通过。(√) (3)观察植物细胞的质壁分离与复原，实验材料应选取洋葱内表皮。(×) (必修1 P64“探究·实践”)将0.3 g/mL的蔗糖溶液换成一定浓度的KNO3溶液，细胞发生质壁分离后自动复原，原因是什么？ 提示　K＋、NO都可转运到细胞内，使细胞浓度升高，细胞渗透吸水而发生自动复原。 1．质壁分离与质壁分离复原实验存在的两组对照实验 本实验存在的两组实验均为自身对照，自身对照指对照组和实验组在同一研究对象上进行，是实验前后之间的对照。 2．质壁分离及复原实验分析 (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细菌细胞也能发生质壁分离，但现象不明显。 (2)从溶液角度分析 ①在一定浓度(溶质不能透过半透膜)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(溶质可透过半透膜)的溶液(如KNO3、甘油、尿素、乙二醇等)中可发生质壁分离，并能自动复原，因为K＋、NO、尿素、乙二醇等可转运到细胞内，使细胞液浓度升高，细胞渗透吸水而发生自动复原。 ③本实验选用0.3 g/mL的蔗糖溶液。若质量浓度过高，质壁分离速度虽快，但会使细胞在短时间内因失水过多而死亡，质壁分离后不能复原；若质量浓度过低则不能引起质壁分离或质壁分离速度太慢。 3．质壁分离和质壁分离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)比较不同植物细胞的细胞液浓度大小 (4)鉴别不同种类的溶液(如KNO3溶液和蔗糖溶液) 考向一　实验原理和基本步骤分析 1．(2024·武汉调研)将细胞液浓度为a的紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞放入浓度为b的葡萄糖溶液中，直至原生质层位置稳定(a、b均为物质的量浓度，且浓度大小为b＞a)。该实验过程中细胞一直保持生理活性。下列分析错误的是(　　) A．质壁分离过程中，通过原生质层进出细胞液的水分子数相等 B．质壁分离过程中，水和葡萄糖分子均能进入洋葱鳞片叶外表皮细胞 C．质壁分离复原过程中，水分子在原生质层的运动方向是双向的 D．质壁分离复原过程中，运输水和运输葡萄糖是相对独立的过程 解析：选A　质壁分离过程中，通过原生质层进入细胞液的水分子数少于通过原生质层出细胞液的水分子数，A错误。 2．图1为洋葱鳞片叶外表皮质壁分离及复原实验流程图，图2为某同学根据该实验中某时刻观察到的图像绘制的模式图。下列说法正确的是(　　) A．图1中d过程不能观察到图2所示的细胞状态 B．显微镜下观察到的不同细胞质壁分离的程度完全相同 C．该细胞可能正在同时进行DNA分子复制、呼吸作用和光合作用 D．若用适宜浓度的KNO3溶液替换蔗糖溶液，则有可能观察不到图2所示的细胞 解析：选D　图2细胞正处于质壁分离状态，图1中的d、f过程都可能观察到图2所示的细胞状态，A错误；不同细胞的状态、体积大小、细胞液浓度不总是完全一致，所以显微镜下观察到的质壁分离程度不可能完全相同，B错误；洋葱鳞片叶外表皮细胞高度分化且无叶绿体，不能进行DNA分子复制和光合作用，C错误；细胞置于KNO3溶液中，细胞发生质壁分离自动复原，所以有可能观察不到图2所示的细胞，D正确。 考向二　实验的拓展和应用 3．(2022·湖南卷)原生质体(细胞除细胞壁以外的部分)表面积大小的变化可作为质壁分离实验的检测指标。用葡萄糖基本培养基和NaCl溶液交替处理某假单孢菌，其原生质体表面积的测定结果如图所示。下列叙述错误的是(　　) A．甲组NaCl处理不能引起细胞发生质壁分离，表明细胞中NaCl浓度≥0.3 mol/L B．乙、丙组NaCl处理皆使细胞质壁分离，处理解除后细胞即可发生质壁分离复原 C．该菌的正常生长和吸水都可导致原生质体表面积增加 D．若将该菌先65 ℃水浴灭活后，再用NaCl溶液处理，原生质体表面积无变化 解析：选A　分析甲组结果可知，随着培养时间延长，与0时(原生质体表面积大约为0.5 μm2)相比，原生质体表面积增加逐渐增大，甲组NaCl处理不能引起细胞发生质壁分离，说明细胞吸水，表明细胞液浓度>0.3 mol/L，但不一定是细胞内NaCl浓度≥0.3 mol/L，A错误；分析乙、丙组结果可知，与0时(原生质体表面积大约分别为0.6 μm2、0.75 μm2)相比乙、丙组原生质体略有下降，说明乙、丙组NaCl处理皆使细胞质壁分离，处理解除后细胞即可发生质壁分离复原，B正确；该菌的正常生长，细胞由小变大可导致原生质体表面积增加，该菌吸水也会导致原生质体表面积增加，C正确；若将该菌先65 ℃水浴灭活细胞死亡，原生质层失去选择透过性，再用NaCl溶液处理，原生质体表面积无变化，D正确。 4．(2021·广东卷)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，下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　蔗糖分子属于二糖，不能进入保卫细胞，在清水中，保卫细胞因渗透吸水导致气孔开放，据题图可知，滴加蔗糖溶液①，保卫细胞气孔张开程度几乎与初始状态一样，推测蔗糖溶液①的浓度近似等于保卫细胞细胞液浓度，滴加蔗糖溶液②，保卫细胞气孔关闭，推测蔗糖溶液②的浓度高于保卫细胞细胞液浓度，故质壁分离最可能出现在滴加蔗糖溶液②后观察的视野中，B正确；滴加蔗糖溶液③，保卫细胞气孔张开比初始状态更大，推测蔗糖溶液③的浓度低于保卫细胞的细胞液浓度，滴加蔗糖溶液③后有更多的水分子进入保卫细胞，故蔗糖溶液③处理后的保卫细胞细胞液浓度<蔗糖溶液①处理后的保卫细胞细胞液浓度，A错误，C正确；由以上分析可知，3种蔗糖溶液浓度高低为②>①>③，D正确。 考点三　物质出入细胞的方式及影响因素 1．物质出入细胞方式的比较 物质出 入细胞 的方式 被动运输 主动运输 胞吞 胞吐 自由扩散 协助扩散 图例 运输 方向 高浓度→低浓度 低浓度→ 高浓度 胞外→ 胞内 胞内→ 胞外 是否需 要转运 蛋白　 否 是 是 否 是否消 耗能量 否 否 是 是 举例 O2、CO2、甘油、乙醇、苯的跨膜运输 人的红细胞吸收葡萄糖 小肠上皮细胞吸收葡萄糖、氨基酸、无机盐等 巨噬细胞吞噬抗原 胰岛素、消化酶、抗体的分泌 2.被动运输和主动运输的影响因素分析 (1)浓度差对物质跨膜运输的影响 浓度差主要影响自由扩散和协助扩散。自由扩散中，浓度差越大，运输速率越大；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)转运蛋白数量对跨膜运输的影响 转运蛋白主要影响协助扩散和主动运输。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；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 通过影响细胞呼吸进而影响主动运输的速率。 ①P点时：无氧呼吸为物质的运输提供能量。 ②PQ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。 ③Q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 (1)日常生活中，手上涂抹的护肤甘油进入皮肤细胞的过程属于自由扩散。(√) (2)消化酶需要细胞膜上相应的载体协助，才能被分泌到细胞外。(×) (3)人体不同细胞吸收葡萄糖的方式都是协助扩散。(×) (4)物质通过通道蛋白的运输速率与细胞的能量供应有关。(×) (5)主动运输使膜内外物质浓度趋于一致，维持了细胞的正常代谢。(×) (6)人红细胞吸收胆固醇与吸收葡萄糖的相同点是均需要载体蛋白的协助。(×) (7)同种物质进出同一细胞的方式一定相同。(×) 1．(必修1 P66“图4－4”拓展)分析物质进出细胞的有关图像并回答问题。 (1)图甲、乙所示物质进出细胞的方式一样吗？为什么？ (2)图乙所示的运输方式可以逆浓度梯度进行吗？为什么？ (3)只要是消耗能量的运输方式就一定是主动运输吗？请说明理由。 提示　(1)不一样。图甲中a点以后物质是逆浓度梯度运输，为主动运输；图乙中物质是顺浓度梯度运输，需要转运蛋白，但不消耗能量，为协助扩散。 (2)不能。逆浓度梯度运输一定消耗能量。 (3)不一定。消耗能量的运输方式除了主动运输，还有胞吞和胞吐以及穿越核孔的运输方式。 2．(必修1 P69“正文”)主动运输过程中载体蛋白发生怎样的变化？ 提示　离子或分子与载体蛋白结合后，载体蛋白的空间结构发生变化，运输完成后载体蛋白又恢复原状。 1．“三看”法快速判断物质出入细胞的方式 2．探究物质跨膜运输方式的实验设计思路 (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 考向一　物质出入细胞方式的判断 1．(2023·房山期末)下图表示几种常见的物质进出细胞的方式，下列相关说法不正确的是(　　) A．同种生物不同细胞的细胞膜上转运蛋白的种类和数量不同 B．①和②均属于被动运输，需要相应的蛋白质进行协助 C．③属于主动运输，能够逆着浓度梯度转运物质且消耗能量 D．胰岛素是大分子蛋白质，以③方式出组织细胞发挥作用 解析：选D　胰岛素是大分子蛋白质，以胞吐的形式出细胞发挥作用，D错误。 2．(2024·成都模拟)植物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。如图为蔗糖分子逆浓度转运至筛管细胞的示意图，①②是筛管细胞膜上的蛋白质。下列相关叙述错误的是(　　) A．①具有运输H＋和催化ATP水解的功能 B．筛管细胞膜内侧的H＋的浓度高于外侧 C．蔗糖通过②进入细胞的方式为主动运输 D．H＋通过①和②的跨膜运输方式不同 解析：选B　由题图可知，①具有运输H＋和催化ATP水解的功能，A正确；H＋运出筛管细胞，需要筛管细胞膜上的蛋白质协助，并消耗ATP水解释放的能量，属于主动运输，主动运输为逆浓度梯度运输，可知筛管细胞膜内侧的H＋的浓度低于外侧，B错误；蔗糖运输到筛管，需要蔗糖载体，动力是H＋浓度差，也是主动运输，C正确；H＋运出筛管细胞，需要筛管细胞膜上的蛋白质协助，并消耗ATP水解释放的能量，属于主动运输，H＋进入筛管细胞为协助扩散，D正确。 考向二　物质跨膜运输的影响因素及分析 3．(2022·山东卷)NO和NH是植物利用的主要无机氮源，NH的吸收由根细胞膜两侧的电位差驱动，NO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NH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(　　) A．NH通过AMTs进入细胞消耗的能量直接来自ATP B．NO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NO会加重铵毒 D．载体蛋白NRT1.1转运NO和H＋的速度与二者在膜外的浓度呈正相关 解析：选B　由题干信息可知，NH的吸收是根细胞膜两侧的电位差驱动的，所以NH通过AMTs进入细胞消耗的能量不是来自ATP，A错误；由图上可以看到，NO进入根细胞膜是H＋的浓度梯度驱动，进行的逆浓度梯度运输，所以NO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NO，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；据图可知，载体蛋白NRT1.1转运NO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呈正相关，超过一定范围后不成比例，D错误。 4．粮食安全是国家安全的根本，科学种粮是国家安全的保障。我国科学家袁隆平院士带领的研究团队在迪拜成功试种沙漠海水稻，该水稻具有较强的耐盐碱能力。下列说法错误的是(　　) A．普通水稻不能在盐碱地种植与土壤溶液浓度过高影响了植物对水的吸收有关 B．将海水稻与普通水稻置于同一高浓度溶液中，先发生质壁分离的是海水稻细胞 C．海水稻与普通水稻吸收同种离子速率不同的原因可能是二者含有该离子的载体数量不同 D．海水稻根部细胞吸收矿质元素的速率可能受温度和氧气浓度的影响 解析：选B　水的运输方式为被动运输，普通水稻不能在盐碱地种植与土壤溶液浓度过高影响了植物对水的吸收有关，A正确；普通水稻细胞液浓度比海水稻的低，放在同一高浓度溶液中，先发生质壁分离的是普通水稻细胞，B错误；海水稻与普通水稻吸收同种离子速率不同的原因可能是二者含有该离子的载体数量不同，C正确；海水稻根部细胞吸收某些矿质元素属于主动运输，温度会影响呼吸作用有关酶的活性，氧气浓度会影响有氧呼吸的速率，从而影响ATP的合成，D正确。 考向三　物质跨膜运输的有关探究实验分析 5．(2023·青岛期末)某农科所用含K＋和Mg2＋的培养液培养番茄幼苗，每天K＋和Mg2＋初始状态均为500 mg/L，定时测定培养液中K＋和Mg2＋的剩余量，实验结果如图所示，据图分析正确的是(　　) A．该实验的自变量是离子浓度和生长发育时间 B．番茄对K＋和Mg2＋的需求量在授粉期均大于营养生长期，二者的运输与氧分压有关 C．番茄在营养生长期的前期及坐果期后对K＋几乎不吸收，在授粉期和坐果期吸收量增大 D．番茄对K＋和Mg2＋吸收量的差异可能与细胞膜上相应载体的数量有关，其根本原因是吸收Mg2＋和K＋的细胞中遗传物质不同 解析：选B　分析曲线可知，该实验的自变量是离子种类和生长发育时间，A错误；由题干可知，每天K＋和Mg2＋初始状态均为500 mg/L，由图中培养液中K＋和Mg2＋的剩余量可知，番茄在不同的生长发育时期均吸收K＋，在授粉期和坐果期K＋剩余量小于营养生长期，说明在授粉期和坐果期K＋吸收量增大，C错误；番茄以主动运输的方式吸收K＋和Mg2＋，因此，番茄对K＋和Mg2＋吸收量的差异可能与细胞膜上相应载体的数量有关，但同种植物的不同细胞中遗传物质相同，番茄对K＋和Mg2＋吸收量的差异的根本原因是基因的选择性表达，D错误。 6．(2024·南宁模拟)图甲代表细胞进行主动运输的三种类型，葡萄糖进出小肠上皮细胞的运输方式如图乙所示。回答下列问题： (1)分析图甲所示的细胞膜结构，________侧(填“P”或“Q”)为细胞外。 (2)在小肠腔面，细胞膜上的蛋白S有两种结合位点：一种与Na＋结合，一种与葡萄糖结合。当蛋白S将Na＋顺浓度梯度运输进入上皮细胞时，葡萄糖与Na＋相伴随也进入细胞。小肠上皮细胞吸收葡萄糖的方式是图甲中________(填“a”“b”或“c”)类型的主动运输。 (3)小肠基膜上Na＋­K＋泵由α、β两个亚基组成，据图乙推测，Na＋­K＋泵的两种功能分别是________________________。 (4)图乙中葡萄糖运出小肠上皮细胞的过程受温度的影响，是因为温度影响了细胞膜的________特性。 (5)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(载体蛋白由相关基因控制合成)。实验步骤：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。____________________________ ________________________________________________________________________________若________________________________________________________________________，则验证了上述研究结果。 解析　(1)糖链与蛋白质形成的糖蛋白一般分布在细胞膜外侧，故图甲所示的细胞膜结构中P侧含糖蛋白，为细胞外侧。(2)蛋白S将Na＋顺浓度梯度运输进入上皮细胞时，葡萄糖与Na＋相伴随也进入细胞，葡萄糖进入细胞所需的能量直接来自Na＋浓度差产生的电化学梯度势能，属于图甲中a类型的主动运输。(3)结合图乙可知，小肠基膜上Na＋­K＋泵一方面能完成Na＋、K＋的运输，一方面催化ATP水解成ADP和Pi，故Na＋­K＋泵的两种功能分别是运输Na＋、K＋，催化ATP水解。(4)图乙中葡萄糖运出小肠上皮细胞的方式属于协助扩散，温度会影响生物膜的流动性，从而影响协助扩散的速率。(5)要验证当肠腔葡萄糖浓度较高时，葡萄糖既可以通过主动运输又可以通过协助扩散进入小肠上皮细胞，且协助扩散的速度更快，则实验的自变量应该是设置不同的运输方式，各组均创造相同的高浓度葡萄糖环境，比较各组葡萄糖的吸收速率。如甲组敲除了SGLT1载体蛋白基因的小肠上皮细胞只能进行协助扩散，乙组敲除了GLUT2载体蛋白基因的小肠上皮细胞只能进行主动运输，丙组正常的小肠上皮细胞可以同时进行主动运输和协助扩散，将甲、乙、丙三组细胞分别置于相同浓度的高浓度葡萄糖溶液中，培养一段时间， 其他条件相同且适宜，并检测培养液中葡萄糖的浓度。实验结果：丙组同时进行主动运输和协助扩散，葡萄糖的吸收速率最快，故培养液中葡萄糖的浓度最小；由于协助扩散的速率大于主动运输，故乙组吸收葡萄糖的速率慢，培养液中葡萄糖的剩余量最多，浓度最大，即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的，则可证明上述观点正确。 答案　(1)P　 (2)a　(3)运输Na＋、K＋，催化ATP水解　(4)流动　(5)将甲、乙、丙三组细胞分别置于相同的较高浓度的葡萄糖溶液中，其他条件相同，培养适宜时间，检测三组培养液的葡萄糖浓度　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的 考向四　物质运输的原理在生产生活实际中的应用 7．(2022·全国乙卷)农业生产中，农作物生长所需的氮素可以NO的形式由根系从土壤中吸收。一定时间内作物甲和作物乙的根细胞吸收NO的速率与O2浓度的关系如图所示。回答下列问题。 (1)由图可判断NO进入根细胞的运输方式是主动运输，判断的依据是________。 (2)O2浓度大于a时作物乙吸收NO速率不再增加，推测其原因是________。 (3)作物甲和作物乙各自在NO最大吸收速率时，作物甲根细胞的呼吸速率大于作物乙，判断依据是________。 (4)据图可知，在农业生产中，为促进农作物根对NO的吸收利用，可以采取的措施是________(答出1点即可)。 解析　(1)由图可知，作物甲和作物乙的根细胞吸收NO的速率与O2浓度有关，说明NO运输过程中需要消耗能量，据此判断，NO进入根细胞的运输方式为主动运输。(2)根细胞吸收NO的运输方式为主动运输，需要载体蛋白的协助，并且需要消耗能量，当O2浓度大于a时，作物乙吸收NO的速率不再增加，其原因是载体蛋白的数量有限。(3)作物甲和作物乙各自在NO最大吸收速率时，作物甲对应的O2浓度及NO最大吸收速率大于作物乙，因此可推测出作物甲根细胞的呼吸速率大于作物乙。(4)农田适时松土有利于根系的有氧呼吸，而农作物根细胞对NO的吸收方式为主动运输，根系的有氧呼吸增强有利于主动运输所需能量的供应。 答案　(1)NO进入根细胞的速率与O2浓度有关 (2)(作物乙根细胞的)细胞膜上运输NO的载体蛋白的数量有限　(3)作物甲在NO最大吸收速率时，对应的O2浓度及NO吸收速率均大于作物乙　(4)中耕松土(或促进根系进行有氧呼吸等) 1．经典重组　判断正误 (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(2021·全国乙卷，2D)(√) (2)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(2020·全国Ⅰ卷，4A)(×) (3)K＋通道蛋白运输K＋需要K＋和通道蛋白的结合(2022·天津卷，2D)(×) (4)需要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(2019·海南卷，7C)(×) (5)α­淀粉酶从糊粉层细胞排到细胞外的方式是逆浓度梯度经协助扩散排出(2018·海南卷，7B)(×) 2．(2023·全国甲卷)物质输入和输出细胞都需要经过细胞膜。下列有关人体内物质跨膜运输的叙述，正确的是(　　) A．乙醇是有机物，不能通过自由扩散方式跨膜进入细胞 B．血浆中的K＋进入红细胞时需要载体蛋白并消耗ATP C．抗体在浆细胞内合成时消耗能量，其分泌过程不耗能 D．葡萄糖可通过主动运输但不能通过协助扩散进入细胞 解析：选B　乙醇属于有机小分子，可以通过扩散方式进入细胞，A错误；血浆中K＋含量低，红细胞内K＋含量高，逆浓度梯度为主动运输，需要消耗能量并需要载体蛋白，B正确；抗体为分泌蛋白，分泌过程为胞吐，需要消耗能量，C错误；葡萄糖可通过协助扩散进入细胞，D错误。 3．(2020·山东卷)黑藻是一种叶片薄且叶绿体较大的水生植物，分布广泛、易于取材，可用作生物学实验材料。下列说法错误的是(　　) A．在高倍光学显微镜下，观察不到黑藻叶绿体的双层膜结构 B．观察植物细胞的有丝分裂不宜选用黑藻成熟叶片 C．质壁分离过程中，黑藻细胞绿色加深、吸水能力减小 D．探究黑藻叶片中光合色素的种类时，可用无水乙醇作提取液 解析：选C　黑藻叶绿体的双层膜结构属于亚显微结构，需要用电子显微镜来观察，A正确；黑藻成熟叶片为高度分化的细胞，不具有分裂能力，故不能用来观察植物细胞的有丝分裂，B正确；质壁分离过程中，植物细胞失水，原生质层体积变小，绿色会加深，而随着不断失水，细胞液的浓度增大，吸水能力增强，C错误；叶绿体中的色素易溶于乙醇、丙酮等有机溶剂，提取黑藻叶片中光合色素时，可用无水乙醇作提取液，D正确。 4．(2023·浙江卷1月)缬氨霉素是一种脂溶性抗生素，可结合在微生物的细胞膜上，将K＋运输到细胞外(如图所示)，降低细胞内外的K＋浓度差，使微生物无法维持细胞内离子的正常浓度而死亡。下列叙述正确的是(　　) A．缬氨霉素顺浓度梯度运输K＋到膜外 B．缬氨霉素为运输K＋提供ATP C．缬氨霉素运输K＋与质膜的结构无关 D．缬氨霉素可致噬菌体失去侵染能力 解析：选A　逻辑关系：缬氨霉素结合在微生物细胞膜上→将K＋运输到细胞外→降低细胞内外K＋浓度差→ 噬菌体为DNA病毒，没有细胞结构，故缬氨霉素不会影响噬菌体的侵染能力，D错误。 5．(2021·全国甲卷)植物的根细胞可以通过不同方式吸收外界溶液中的K＋。回答下列问题： (1)细胞外的K＋可以跨膜进入植物的根细胞。细胞膜和核膜等共同构成了细胞的生物膜系统，生物膜的结构特点是____________________。 (2)细胞外的K＋能够通过离子通道进入植物的根细胞。离子通道是由__________复合物构成的，其运输的特点是________________________(答出1点即可)。 (3)细胞外的K＋可以通过载体蛋白逆浓度梯度进入植物的根细胞。在有呼吸抑制剂的条件下，根细胞对K＋的吸收速率降低，原因是_________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析　(1)生物膜的结构特点是具有一定的流动性。(2)离子通道是由蛋白质复合物构成的，一种通道只能先让某种离子通过，而另一些离子则不容易通过，即离子通道具有选择性。(3)细胞外的K＋可以通过载体蛋白逆浓度梯度进入植物的根细胞。可知是主动运输过程，主动运输需要消耗能量，而细胞中的能量由细胞呼吸提供，因此呼吸抑制剂会影响细胞对K＋的吸收速率。 答案　(1)具有一定的流动性　(2)蛋白质　顺浓度或选择性　(3)细胞逆浓度梯度吸收K＋是主动运输过程，需要能量，呼吸抑制剂会影响细胞呼吸供能，故使细胞主动运输速率降低 学科网（北京）股份有限公司 $$