第2单元 第1课时 细胞的物质输入和输出-【金版教程】2025年高考生物一轮复习解决方案全书word（新教材，多选版）

金版教程 高考科学复习解决方案 生物学(经典多选版) 1．从物质和能量观等视角，解释ATP在细胞生命活动中的作用。 2．运用科学思维方式，以模型等方式说明酶在细胞代谢中的作用以及影响酶活性的因素。 3．从结构与功能相适应视角，阐述细胞膜具有选择透过性，说明物质出入细胞的方式。 4．从物质和能量观视角，探索光合作用与呼吸作用，阐明细胞生命活动过程中贯穿物质与能量的变化。 小麦是一种在世界各地广泛种植的谷类作物，小麦的颖果是人类的主食之一。从一粒小小的种子到最后的成熟植株，在延续生命的同时体现了大自然的奇妙。可从以下几个方面了解小麦的生长和应用。 1．小麦植株如何吸收营养物质？(各种营养物质的输入和输出) 2．小麦叶片是如何积累有机物生长发育的？(光合作用和呼吸作用) 3．温度影响小麦生长的原因？(影响酶活性的因素) 4．小麦成熟后如何酿酒？(细胞呼吸) 第课时　细胞的物质输入和输出 [内容标准细化]　1.物质出入细胞的方式。2.通过模拟实验探究膜的通透性。3.观察植物细胞的质壁分离和复原。 课前5min检测 1．(2023·永州二模)在观察某植物细胞的质壁分离及质壁分离复原实验中，依次观察到的结果如图所示，其中①、②指细胞结构。下列叙述正确的是(　　) A．与甲图细胞相比，乙图细胞的细胞液吸水力较强 B．“甲→乙”变化的原因之一是结构①的伸缩性比②的大 C．丙图细胞达到渗透平衡时，无水分子进出原生质层 D．甲、乙图细胞有生物活性，而丙图细胞无生物活性 答案　A 解析　与甲图细胞相比，乙图细胞发生了质壁分离，其细胞液浓度大，吸水能力强，A正确；①细胞壁的伸缩性比②原生质层的小，B错误；渗透平衡是指水分子进出细胞达到动态平衡，此时有水分进出细胞，C错误；细胞从甲→乙→丙状态变化，说明甲图和乙图细胞都有细胞活性，而植物细胞有细胞壁不会吸水涨破，故丙图细胞也有生物活性，D错误。 2．(2023·安徽合肥调研)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 答案　D 解析　胰岛素是大分子蛋白质，以胞吐的形式出组织细胞发挥作用，D错误。 3．图甲中曲线a、b表示物质跨膜运输的两种方式，图乙表示细胞对大分子物质胞吞和胞吐的过程。下列相关叙述错误的是(　　) A．图甲中曲线a表示自由扩散，曲线b表示协助扩散或主动运输 B．图甲中曲线b达到最大转运速率后的限制因素可能是载体蛋白的数量 C．图乙中的胞吐和胞吞过程说明细胞膜具有选择透过性的结构特点 D．图乙中的胞吐和胞吞过程都需要消耗能量 答案　C 解析　分析曲线图甲：方式a只与被转运物质的浓度有关，且与浓度呈正相关，属于自由扩散；方式b除了与被转运物质的浓度相关外，还与其他因素有关，可能为协助扩散或主动运输，故达到最大转运速率后的限制因素可能是载体蛋白的数量，A、B正确；图乙中的胞吐和胞吞过程说明细胞膜具有一定的流动性的结构特点，C错误；胞吞和胞吐都需要消耗ATP，D正确。 知识自主梳理 一　细胞的吸水和失水 1．渗透作用 (1)概念：指水分子(或者其他溶剂分子)通过半透膜的扩散。 (2)发生的条件 ①具有半透膜。 ②半透膜两侧的溶液存在浓度差。 (3)渗透装置分析 ①液面上升的原因：单位时间由烧杯进入漏斗中的水分子数>单位时间由漏斗进入烧杯中的水分子数。 ②液面不会一直上升的原因：因为液面上升到一定程度就会产生一个静水压(图中Δh)，当该压力和漏斗中的吸水能力相等时液面不再上升。 1．渗透作用与扩散的比较 扩散：分子从高浓度一侧向低浓度一侧运动的现象。 渗透作用：水分子或其他溶剂分子通过半透膜的扩散。 2．渗透方向：水分子的移动方向是双向移动，但最终结果是由低浓度溶液流向高浓度溶液的水分子数较多。 3．这里的浓度是溶质物质的量浓度，不是溶质的质量浓度。例如向两烧杯水中，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物质的量浓度。 4．液面稳定时，处于动态平衡，两者之间还是有水分子进出，只不过数目基本相同。 5．液面稳定后，只要存在液面差，原高浓度的溶液浓度仍大于原低浓度的溶液。 2．动、植物细胞的吸水和失水 (1)动物细胞的吸水和失水 (2)成熟植物细胞的吸水和失水 ①外界溶液浓度＞细胞液浓度时，细胞失水，发生质壁分离现象。 ②外界溶液浓度＜细胞液浓度时，细胞吸水膨胀。 ③当外界溶液浓度＝细胞液浓度时，水分进出平衡，细胞保持原态。 原生质体和原生质层 (1)原生质体：包括细胞膜、细胞质和细胞核三部分，动物细胞可以看作一团原生质体。 (2)原生质层：成熟的植物细胞的细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质，可看作一层半透膜。 二　探究植物细胞的吸水和失水 1．实验材料：紫色的洋葱鳞片叶。 2．实验原理 (1)内因 (2)外因：细胞液具有一定的浓度，细胞能渗透吸水和失水。 3．实验步骤及现象 4．实验结论 (1)当细胞液的浓度小于外界溶液的浓度时，细胞失水，原生质层和细胞壁分离，即发生了质壁分离。 (2)发生质壁分离的细胞，当细胞液的浓度大于外界溶液的浓度时，细胞吸水，发生质壁分离复原。 1．本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(溶质可透过膜)的溶液(如KNO3、甘油、尿素、乙二醇等)中可发生质壁分离后自动复原现象，因为细胞失水质壁分离的同时，会通过自由扩散或主动运输吸收溶质分子，使细胞液浓度升高，当细胞液浓度大于外界溶液浓度时，细胞渗透吸水而发生质壁分离复原。 ②在高浓度溶液(如0.5 g/mL蔗糖溶液)中可发生质壁分离现象，但不会发生质壁分离复原现象，因为细胞失水过多会死亡。在溶液浓度过低时则不能引起质壁分离或质壁分离太慢。 ③盐酸、酒精、醋酸等溶液能杀死细胞，不适合作观察质壁分离现象的外界溶液。 3．细胞液浓度越大，细胞吸水能力越强(细胞随着质壁分离的进行，吸水能力不断增强)。 三　物质跨膜运输的方式 1．物质进出细胞方式 方式 被动运输 主动运输 胞吞 胞吐 自由扩散 协助扩散 运输方向 高浓度 ↓ 低浓度 低浓度 ↓ 高浓度 细胞外 ↓ 细胞内 细胞内 ↓ 细胞外 特点 不需要转运蛋白； 不消耗能量 需要转运蛋白； 不消耗能量 需要载体蛋白；消耗能量 需要膜蛋白；消耗能量 需要膜蛋白；消耗能量 模型 举例 O2、CO2、甘油、乙醇、苯 红细胞吸收葡萄糖、H2O通过通道蛋白的运输 小肠上皮细胞吸收葡萄糖、无机盐、氨基酸等 白细胞吞噬病菌 分泌蛋白的分泌 归纳记忆同一物质的不同运输方式 (1) (2)Na＋ 进入神经细胞：协助扩散，依赖离子通道； 运出神经细胞：主动运输，依赖Na＋­K＋泵。 (3)K＋ 进入神经细胞：主动运输，依赖Na＋­K＋泵； 运出神经细胞：协助扩散，依赖离子通道。 (4)水 水进出细胞的方式可能是自由扩散也可能是协助扩散，但更多的是以协助扩散方式进出细胞。 2．协助扩散中转运蛋白类型 (1)载体蛋白类：只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过，且每次转运时都会发生自身构象的改变。 (2)通道蛋白类：只容许与自身通道的直径和形状相适配、大小和电荷相适宜的分子或离子通过。分子或离子不需要与通道蛋白结合。 3．主动运输的过程 (1)Na＋、K＋和Ca2＋等离子和其他物质在逆浓度梯度跨膜运输时，首先要与膜上载体蛋白的特定部位结合，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)离子或分子与载体蛋白结合后，在细胞内化学反应释放的能量推动下，载体蛋白的空间结构发生变化，就将它所结合的离子或分子从细胞膜一侧转运到另一侧并释放出来。 (3)载体蛋白随后恢复原状，又可以去转运同种物质的其他离子或分子。 4．主动运输的意义 通过主动运输来选择吸收所需要的物质，排出代谢废物和对细胞有害的物质，从而保证细胞和个体生命活动的需要。 5．影响物质跨膜运输因素的分析 (1)物质浓度对物质跨膜运输的影响 注：协助扩散中通道蛋白具有极高的转运速率，接近自由扩散的理论值。 (2)氧气含量对跨膜运输的影响 通过影响细胞的呼吸进而影响主动运输的速率。 ①是自由扩散或协助扩散。 ②是主动运输，P点由无氧呼吸提供能量，Q点之后运输速率受载体蛋白数量或其他因素限制。 (3)温度 1．主动运输需要消耗ATP，有ATP可进行运输，无ATP不能进行运输。曲线图如下： 2．成熟红细胞进行无氧呼吸供能，故氧气浓度不影响主动运输的速率。坐标图如下： 典例精研精练 考点1　细胞的吸水和失水 题型一　渗透作用现象分析 1.如图为一个渗透装置，假设溶质分子或离子不能通过半透膜，实验开始时，液面a和b平齐。下列判断正确的是(　　) A．如果甲、乙都是蔗糖溶液，甲的浓度低于乙，则液面a会下降，液面b会上升 B．如果甲、乙分别是葡萄糖溶液和蔗糖溶液，两者的质量分数相同，则液面a会下降，液面b会上升 C．当半透膜两侧的渗透作用达到平衡时，甲、乙溶液的浓度相等 D．当半透膜两侧的渗透作用达到平衡时，甲、乙溶液的渗透压一定相等 答案　A 解析　如果甲、乙都是蔗糖溶液，甲的浓度低于乙，则水分子主要向乙侧扩散，液面a会下降，液面b会上升，A正确；如果甲、乙分别是葡萄糖溶液和蔗糖溶液，两者的质量分数相同，由于蔗糖是二糖，葡萄糖是单糖，因此甲的物质的量浓度大于乙，则液面a会上升，液面b会下降，B错误；当半透膜两侧的渗透作用达到平衡时，由于两侧的液面高度可能不同，甲、乙溶液的渗透压也不一定相等，C、D错误。 2．(2023·湖南长沙高三统考考前演练)如图实验装置，玻璃槽中是蒸馏水，半透膜允许单糖透过。倒置的长颈漏斗中先装入蔗糖溶液，一定时间后再加入蔗糖酶。最可能的实验现象是(　　) A．漏斗中液面开始时先上升，加酶后再上升又下降 B．在玻璃槽中会测到蔗糖和蔗糖酶 C．漏斗中液面开始时先下降，加酶后一直上升 D．在玻璃槽中会测到葡萄糖、果糖和蔗糖酶 答案　A 解析　根据题意，蔗糖属于二糖，不能透过半透膜，因此漏斗内装入蔗糖溶液后，水分子的运动总体表现为进入漏斗，漏斗内液面上升；一定时间后再加入蔗糖酶，蔗糖酶能催化蔗糖水解为葡萄糖和果糖，导致漏斗内溶液物质的量浓度增大，半透膜两侧溶液浓度差增大，故漏斗内液面再上升；之后由于葡萄糖和果糖是单糖，能透过半透膜从漏斗扩散到玻璃槽中，因此半透膜两侧溶液的浓度差减小，漏斗内液面下降，A正确，C错误；半透膜不允许蔗糖和蔗糖酶通过，则在玻璃槽中不会出现蔗糖和蔗糖酶，蔗糖水解产物是葡萄糖和果糖，在玻璃槽中会测出葡萄糖和果糖，B、D错误。 题型二　细胞的吸水和失水 3．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 答案　C 解析　0～4 h内，开始一段时间内，原生质体的相对体积逐渐减小，说明细胞液浓度小于物质A溶液的浓度，当原生质体相对体积达到最小后又逐渐增大，说明部分物质A通过细胞膜进入细胞内，使细胞液浓度增大，从而使细胞吸水，表现为原生质体相对体积逐渐增大，A错误；因细胞壁的伸缩性较小，而原生质体的伸缩性较大，故0～1 h内细胞体积的变化量小于原生质体体积的变化量，B错误；据图可知，2～3 h内，原生质体的相对体积增大，表明细胞吸水，此时物质A溶液的渗透压小于细胞液的渗透压，C正确；0～1 h内，原生质体的相对体积减小，表明细胞失水，此时液泡中液体(细胞液)的渗透压小于细胞质基质的渗透压，细胞质基质的渗透压又小于物质A溶液的渗透压，D错误。 4．(2022·全国甲卷，2)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 答案　C 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；由题意可知，三种细胞放入相同浓度的蔗糖溶液中时，细胞a表现为既不吸水也不失水，细胞b吸水，细胞c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初始浓度相等，水分交换达到平衡时，细胞c的细胞液浓度等于此时的外界蔗糖溶液的浓度，但由于细胞c失水，此时的蔗糖溶液浓度小于初始蔗糖溶液浓度，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。 考点2　观察植物细胞的质壁分离和复原 5．(2021·广东选择性考试)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，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 答案　A 解析　从图中可以看出，①处理后气孔开度小于③处理后，说明③处理后保卫细胞吸水较多，则保卫细胞细胞液浓度①处理后>③处理后，A错误；②处理后细胞失水，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；通过上述分析可知，推测3种蔗糖溶液浓度高低为②>①>③，D正确。 6．(多选)(2023·福建福州高三二检)下列各项可以利用质壁分离与复原实验进行探究的是(　　) A．区分浓度分别为0.3 g/mL和0.5 g/mL的两瓶蔗糖溶液 B．探究水分子能够通过自由扩散以及其他方式进出细胞 C．探究某溶质分子能否通过洋葱鳞片叶表皮细胞的原生质层 D．测定在不同含水量土壤中植物根毛细胞细胞液浓度的变化 答案　ACD 解析　将相同的植物细胞分别放在0.3 g/mL和0.5 g/mL的蔗糖溶液中，观察质壁分离发生的速度以及渗透平衡时原生质层和细胞壁的距离，0.5 g/mL的蔗糖溶液中质壁分离更快发生、渗透平衡时原生质层和细胞壁的距离更远，A符合题意；质壁分离与复原实验只能说明水分子能进出原生质层，不能探究水分子进出细胞的方式，B不符合题意；若某溶质分子能通过洋葱鳞片叶表皮细胞的原生质层，则质壁分离后的细胞会发生质壁分离自动复原，C符合题意。 植物细胞质壁分离及复原的拓展应用 (1)判断成熟植物细胞是活细胞还是死细胞 (2)测定细胞液浓度范围 (3)鉴别不同种类的溶液(如KNO3溶液和蔗糖溶液) 考点3　物质进出细胞的方式 题型一　物质运输方式的判断 7．协助扩散和主动运输均需借助膜上的转运蛋白进行跨膜运输，同时主动运输还需要消耗能量，该能量可能来自ATP(水解为ADP和Pi时放能)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不正确的是(　　) A．Na＋从肠腔进入小肠上皮细胞不消耗能量 B．葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞的能量来自Na＋电化学梯度 C．Na＋和葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞为同向协同运输 D．Na＋和葡萄糖从小肠上皮细胞进入组织液的方式均为主动运输 答案　D 解析　葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞是逆浓度梯度，是主动运输，消耗的能量来自Na＋电化学梯度，B正确；由B项解析可知，Na＋和葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞为同向协同运输，C正确。 8．(多选)钙泵又称Ca2＋­ATP酶，是细胞膜上的跨膜蛋白，其能利用ATP水解释放的能量逆浓度梯度将Ca2＋运输到细胞外。下列叙述错误的是(　　) A．细胞内的Ca2＋通过钙泵运输到细胞外的方式属于主动运输 B．钙泵可起催化作用，提高ATP水解时所需要的活化能 C．钙泵被破坏后的细胞膜允许Ca2＋自由通过磷脂分子层 D．动物一氧化碳中毒会减小钙泵跨膜运输Ca2＋的速率 答案　BC 解析　细胞内的Ca2＋出细胞需要载体蛋白和能量，属于主动运输，A正确；钙泵能催化细胞膜内侧的ATP水解，释放出能量，说明钙泵有ATP水解酶的功能，可降低ATP水解时所需要的活化能，B错误；钙泵被破坏后的细胞膜不允许Ca2＋通过磷脂分子层，C错误；动物一氧化碳中毒，能量供应减少，会减小钙泵跨膜运输Ca2＋的速率，D正确。 1．“三看法”快速判定物质出入细胞的方式 2．关于物质运输的易错点 (1)小分子物质的运输方式不一定都是被动运输和主动运输，如神经递质的释放是胞吐(外排)作用。 (2)生物大分子不一定都是以胞吞、胞吐方式运输的，如RNA和蛋白质可通过核孔出入细胞核。 题型二　影响物质跨膜运输的因素 9．(2023·北京通州高三模拟)将生长状况良好的人成熟红细胞平均分为三组进行物质转运实验。甲组加入细胞呼吸抑制剂，乙组加入载体蛋白抑制剂，丙组不做处理，一段时间后测定物质转运速率。与丙组相比，甲组和乙组中物质的转运速度明显降低，甲、乙两组中的待转运物质是(　　) A．甲组：K＋；乙组：葡萄糖 B．甲组：氧气；乙组：二氧化碳 C．甲组：葡萄糖；乙组：甘油 D．甲组：氨基酸；乙组：大分子蛋白质 答案　A 解析　甲组加入细胞呼吸抑制剂，转运速度明显降低，说明甲物质跨膜运输需要消耗能量，属于主动运输、胞吞或胞吐；乙组加入载体蛋白抑制剂，转运速度明显降低，说明乙物质跨膜运输需要载体蛋白，属于协助扩散或主动运输。K＋进入人成熟红细胞方式是主动运输，葡萄糖进入人成熟红细胞方式是协助扩散，A正确；氧气和二氧化碳的运输方式是自由扩散，B错误；葡萄糖进入人成熟红细胞方式是协助扩散，甘油进入成熟红细胞方式是自由扩散，C错误。 10．(多选)(2023·山东省枣庄市三中高三开学考)肝细胞和细菌都能以协助扩散的方式吸收葡萄糖，其中细菌协助葡萄糖运输的载体蛋白为GLUT1，肝细胞协助葡萄糖运输的载体蛋白为GLUT2，其运输的速率和葡萄糖浓度的关系如图所示，下列推测正确的是(　　) A．协助扩散可以降低细胞内外葡萄糖的浓度差 B．A点与B点相比，制约葡萄糖转运速率的因素是GLUT1数量 C．C点与A点相比，C点葡萄糖转运速率低的原因可能是肝细胞GLUT2少 D．载体蛋白的存在能显著提高细胞摄取葡萄糖的速率 答案　ACD 解析　协助扩散是将物质顺浓度梯度的运输，运输过程中，膜两侧的浓度差缩小，所以协助扩散可以降低细胞内外葡萄糖的浓度差，A正确；A点与B点相比，制约葡萄糖转运速率的主要因素是葡萄糖的浓度，B错误；C点与A点相比，两点葡萄糖浓度一样，可能载体蛋白数量不同而运输速率不同，C正确；与无蛋白质的磷脂双分子层相比，有载体蛋白时运输速率明显加快，所以载体蛋白的存在能显著提高细胞摄取葡萄糖的速率，D正确。 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 课时作业 [渗透及细胞的吸水和失水] 一、单项选择题(每题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题目要求的) 1.某同学为探究膜的通透性而设计了如图所示的渗透装置，开始时烧杯内的液面和长颈漏斗内部的液面相平。在长颈漏斗内液面上升的过程中(　　) A．液面上升的速率先逐渐加快，后逐渐减慢，最终维持稳定 B．水分子只能通过半透膜从清水一侧进入蔗糖溶液一侧 C．渗透作用中膜两侧的溶液的浓度指的是溶质的质量浓度 D．当半透膜两侧水分子进出速率相等时，长颈漏斗内液面最高 答案　D 解析　液面上升的过程中，漏斗内外浓度差减小，则速率起始最快，之后减慢，最终为零，A错误；在长颈漏斗内液面逐渐上升的过程中，有水分子通过半透膜从清水一侧进入蔗糖溶液一侧，也有水分子通过半透膜从蔗糖溶液一侧进入清水一侧，只是水分子进入蔗糖溶液的量更多，B错误。 2．(2023·广东六校联考)某兴趣小组用图甲研究渗透作用，a和b均为蔗糖溶液，c允许单糖通过。图乙为实验结果。下列说法正确的是(　　) A．烧杯中蔗糖溶液浓度大于漏斗中蔗糖溶液浓度 B．若t2时刻烧杯中加入蔗糖酶，则Δh最终将变小 C．t2时刻半透膜两侧蔗糖溶液浓度相同 D．若t2时刻漏斗中加入蔗糖酶，则Δh将先变大后变小 答案　D 解析　漏斗液面高于烧杯液面说明漏斗中蔗糖溶液浓度大于烧杯中蔗糖溶液浓度，A错误；若t2时刻烧杯中加入蔗糖酶，蔗糖分解为单糖，烧杯内溶液浓度会先上升，由于c允许单糖通过，继而烧杯内溶液浓度会下降，则Δh将先变小后变大，最终将变大，B错误；t2时刻半透膜两侧水分子进出速率相等，但是由于漏斗与烧杯的液面不一样高，因此膜两侧溶液浓度不可能相等，C错误；若t2时刻漏斗中加入蔗糖酶，蔗糖分解为单糖，漏斗内溶液浓度会先上升，由于c允许单糖通过，继而漏斗内溶液浓度会下降，则Δh将先变大后变小，D正确。 3．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 答案　C 解析　在高于0.9%NaCl溶液中，红细胞因渗透作用失水皱缩，但不会发生质壁分离，A错误；在0.9%NaCl溶液中，红细胞形态未变，但此时仍有水分子进出细胞，B错误；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，C正确；水分子从溶液浓度较低处向溶液浓度较高处进行扩散，D错误。 4．(2023·湖南雅礼中学调研)在探究植物细胞的吸水和失水实验中，对紫色洋葱鳞片叶外表皮临时装片进行了两次处理，下列叙述不正确的是(　　) A．观察细胞的正常形态和变化的形态使用的都是低倍镜 B．第一次处理滴加的液体为0.3 g/mL的蔗糖溶液，第二次滴加的液体为清水 C．若将紫色洋葱鳞片叶的外表皮换成内表皮，则不会发生质壁分离 D．洋葱鳞片叶外表皮细胞的原生质层相当于一层半透膜 答案　C 解析　若将紫色洋葱鳞片叶的外表皮换成内表皮，也会发生质壁分离，但不易观察到质壁分离现象，C错误。 5.某同学将新鲜洋葱表皮放入某种溶液中，一段时间后在低倍镜下观察，得到如图所示结果。下列说法正确的是(　　) A．实验结果可以证明细胞壁的弹性小于原生质层 B．实验结果可以证明细胞壁的通透性大于原生质层 C．实验结果可以看出此刻的溶液浓度大于细胞液浓度 D．实验结果可以证明溶液中的溶质不能进入细胞 答案　A 6．(2020·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 答案　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。 二、多项选择题(每题给出的四个选项中，有两个或两个以上选项符合题目要求) 7．撕取新鲜的紫色洋葱鳞片叶外表皮，置于质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液中，显微镜下观察结果如下图。下列相关叙述，正确的是(　　) A．图②中细胞发生了质壁分离现象 B．将溶液换为清水后，可发生②到①的变化 C．图②中细胞壁与原生质层之间的液体是蔗糖溶液 D．细胞质壁分离过程中液泡的吸水能力逐渐减小 答案　ABC 解析　质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液浓度大于细胞液浓度，将细胞置于质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液中，紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞会发生质壁分离，因此图②中细胞发生了质壁分离现象，A正确；将溶液换为清水后，细胞会吸水变大，可发生②到①的变化，B正确；因为细胞壁具有全透性，因此将细胞置于质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液中，图②中细胞壁与原生质层之间的液体是蔗糖溶液，C正确。 8．(2023·成都七中高三期中)将甲、乙两种植物的块茎切成形状、大小相同的细条分别置于质量浓度为0.3 g/mL蔗糖溶液中，对其失水量进行测量后绘制了如图曲线。下列叙述正确的是(　　) A．与图相关细胞的原生质层会有一定程度的收缩 B．由图推知甲植物细胞液浓度大于乙植物细胞液浓度 C．4 min时细胞液的渗透压小于外界溶液的渗透压 D．细胞失水量增加对ATP的消耗量没有直接影响 答案　ACD 解析　由图可知，甲、乙两种植物块茎细条置于质量浓度为0.3 g/mL蔗糖溶液中，甲、乙都失水，与图相关细胞的原生质层会有一定程度的收缩，A正确；由图可知，甲的失水量大于乙，推知甲植物细胞液浓度小于乙植物细胞液浓度，B错误；4 min后细胞的失水量还在增加，则4 min时细胞液的渗透压小于外界溶液的渗透压，细胞失水，C正确；细胞失水，水分出入细胞为自由扩散和协助扩散，不消耗ATP，D正确。 9．(2023·天津河西一模)科研人员将A、B两种植物的成熟叶片置于不同浓度的蔗糖溶液中，培养相同时间后检测其重量变化，结果如图所示。下列相关描述正确的是(　　) A．甲浓度条件下，A植物细胞的液泡体积变小 B．乙浓度条件下，A、B两种植物的成熟细胞处于质壁分离状态 C．实验前两种植物细胞液浓度的大小关系为B>A D．五种蔗糖溶液浓度的大小关系为丙<戊<甲<丁<乙 答案　ABCD 解析　甲浓度条件下，A植物细胞重量减少，说明细胞失水，液泡体积变小，A正确；乙浓度条件下，A、B两种植物的细胞重量都大量减轻，说明A、B植物细胞都失水，A、B两种植物的成熟细胞处于质壁分离状态，B正确；丙浓度下，植物B的增加重量大于植物A，说明植物B的吸水量大于植物A，则两种植物细胞液浓度的大小关系为B>A，C正确；以植物B作为研究对象，丙浓度下细胞吸水最多，则丙浓度的蔗糖溶液浓度最小，其次是戊，甲溶液中植物B既不吸水也不失水，与细胞液浓度相等，乙浓度下失水最多，则乙的浓度最大，因此五种蔗糖溶液浓度的大小关系为丙<戊<甲<丁<乙，D正确。 三、非选择题 10．用2 mol/L的KNO3溶液和2 mol/L的蔗糖溶液分别浸浴某种植物细胞，测得其原生质体体积的变化如下图所示曲线甲与乙。请回答下列问题： (1)图中B点时，细胞处于________状态，细胞处于该状态的内因是________________________________________________________，外因是________________________________________________。 (2)在1 min后，曲线乙表明原生质体体积将保持不变，且一直小于初始状态的体积，说明____________________________；2 min后，曲线甲的变化不同于曲线乙的原因是_______________________________________________________ __________________________________。 (3)用一定浓度的乙二醇溶液代替KNO3，可得到类似的结果，原因是__________________________________________________。 (4)细胞液中物质的浓度对于维持细胞的生命活动非常重要，现提供红苋菜的叶肉细胞，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。请写出你的实验思路：_____________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ _____________________________________________________________________。 答案　(1)质壁分离　原生质层相当于一层半透膜；原生质层的伸缩性比细胞壁的大　细胞液的浓度小于外界溶液的浓度 (2)此时细胞液的浓度与外界蔗糖溶液的浓度相等　钾离子和硝酸根离子通过主动运输进入细胞，使细胞液的浓度增大，细胞吸水 (3)乙二醇能通过自由扩散进入细胞 (4)配制一系列浓度梯度的蔗糖溶液，将红苋菜的叶肉细胞置于配好的各种浓度的蔗糖溶液中。适当的时间后用显微镜观察细胞质壁分离的情况，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，细胞液浓度应介于这两个浓度之间 [物质跨膜运输方式] 一、单项选择题(每题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题目要求的) 1．(2023·河北石家庄调研)下列关于物质运输的叙述，正确的是(　　) A．水和甘油进出细胞的方式完全相同 B．类囊体腔内H＋浓度大于腔外的，由此推知H＋由类囊体腔外进入类囊体腔内消耗能量 C．Na＋通过通道蛋白进入神经细胞的方式为主动运输 D．甘氨酸可作为神经递质被突触前膜以主动运输的方式释放出来 答案　B 解析　水进出细胞的方式有自由扩散和协助扩散(借助水通道蛋白)，甘油进出细胞的方式为自由扩散，A错误；类囊体腔内的H＋浓度大于腔外的，则H＋由类囊体腔外进入类囊体腔内是逆浓度梯度运输的，方式为主动运输，需要消耗能量，B正确；Na＋通过通道蛋白进入神经细胞的方式为协助扩散，C错误；甘氨酸作为神经递质时，以胞吐的方式被释放出来，D错误。 2.Na＋－K＋泵的工作原理如图所示，乌本苷是Na＋－K＋泵的抑制剂，其本身引起溶液浓度的变化可以忽略不计。下列叙述正确的是(　　) A．Na＋－K＋泵同时具有载体和酶的功能 B．乌本苷处理可导致红细胞失水皱缩 C．Na＋的运输体现了细胞膜的流动性 D．该过程中K＋的运输方式为协助扩散 答案　A 解析　Na＋－K＋泵上具有ATP的结合位点，ATP与之结合后能转变为ADP和Pi，说明Na＋－K＋泵自身具有ATP水解酶的作用，同时Na＋－K＋泵是运输Na＋和K＋的载体蛋白，故Na＋－K＋泵兼有载体和酶的功能，A正确；乌本苷本身引起溶液浓度的变化忽略不计，故乌本苷处理不会导致红细胞失水皱缩，B错误；由图可知，该过程能选择性地吸收K＋，排出Na＋，故能够体现细胞膜的选择透过性，C错误；由图可知，Na＋和K＋的运输过程中需要能量和载体蛋白，故为主动运输，D错误。 3．离子泵是一类具有ATP水解酶活性的载体蛋白，能转运离子，具有特异性。它在跨膜运输物质时离不开ATP的水解。下列说法不正确的是(　　) A．低温会降低番茄根尖细胞膜上离子泵吸收Ca2＋的速率 B．动物一氧化碳中毒会降低离子泵跨膜运输离子的速率 C．神经元受到刺激时，通过离子泵使Na＋内流 D．加入蛋白质变性剂会降低离子泵跨膜运输离子的速率 答案　C 解析　低温影响酶的活性和分子的运动速率，所以低温影响根尖细胞膜上离子泵吸收Ca2＋的速率，A正确；动物一氧化碳中毒会导致红细胞携带的氧气减少，影响人的有氧呼吸速率，从而影响能量供应，降低离子泵跨膜运输离子的速率，B正确；神经元受到刺激时，Na＋内流是通过通道蛋白，不是离子泵，C错误；加入蛋白质变性剂会导致离子泵变性，降低离子泵的运输速率，D正确。 4．如图甲、乙分别是洋葱根尖在不同O2浓度及不同底物浓度情况下(其他条件适宜)，从含硝酸钾的全营养液中吸收NO的速率曲线图。下列相关描述不正确的是(　　) A．a点时影响离子吸收速率的主要因素是能量 B．b点时离子吸收速率不再增大可能是因为载体蛋白的数量有限 C．c点时影响离子吸收速率的主要因素是物质浓度 D．d点时离子吸收速率不再增大是因为物质浓度太高，细胞发生质壁分离 答案　D 解析　洋葱根尖吸收NO的方式是主动运输，吸收速率受能量、载体蛋白和物质浓度的影响。d点时离子吸收速率不再随物质的浓度的增大而增大，可能是因为载体蛋白数量有限或能量不足，D错误。 5．(2023·张家口高三模拟)水是一种极性小分子，研究发现水分子通过细胞膜的方式有两种(如图所示)，下列相关叙述错误的是(　　) A．结构a分子的尾部有屏障细胞内外环境作用 B．通道蛋白跨膜部分含有较多的疏水性氨基酸 C．方式2属于主动运输，该过程中通道蛋白会发生空间改变 D．水通道蛋白失活的植物细胞在高渗溶液中仍能发生质壁分离 答案　C 解析　方式2是水分子依赖通道蛋白通过细胞膜，属于协助扩散，该过程中水通道蛋白的空间结构不发生改变，C错误。 6．(2023·福建福州高三二检)大分子物质可以通过胞吞、胞吐的方式进出细胞，下列说法错误的是(　　) A．该过程不需要与膜上蛋白质结合 B．胞吐过程伴随细胞膜的更新 C．胞吞形成的囊泡可被溶酶体降解 D．该过程需要代谢提供能量 答案　A 解析　胞吞、胞吐过程需要细胞膜上的蛋白质的识别等作用，需要与膜上的蛋白质结合，A错误；胞吐的过程涉及膜的融合过程，该过程中伴随细胞膜的更新，B正确；溶酶体是细胞的消化车间，能分解衰老、损伤的细胞器，胞吞形成的囊泡可被溶酶体降解，C正确；胞吞、胞吐的过程需要细胞代谢提供能量，该能量主要来自细胞呼吸，D正确。 二、多项选择题(每题给出的四个选项中，有两个或两个以上选项符合题目要求) 7．下图表示借助转运蛋白进行的两种跨膜运输方式，其中通道蛋白介导的物质运输速度比载体蛋白介导的快1000倍。下列叙述正确的是(　　) A．载体蛋白和通道蛋白在细胞膜上是静止不动的 B．载体蛋白和通道蛋白在物质转运时作用机制相同 C．甲、乙两种方式都属于被动运输 D．载体蛋白转运时会发生构象改变导致运输速率较慢 答案　CD 解析　载体蛋白和通道蛋白在细胞膜上具有流动性，A错误；载体蛋白在转运物质时要与之结合发生自身构象变化，通道蛋白在转运物质时不与其结合不发生构象变化，二者作用机制不同，B错误；甲、乙两种方式都是从高浓度向低浓度运输，且需要转运蛋白的协助，都属于被动运输，C正确。 8.(2021·湖北选择性考试改编)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图所示，据图判断，下列叙述正确的是(　　) 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 答案　ABC 解析　Na＋在液泡中的积累能使液泡内渗透压增大，有利于细胞吸水，进而提高拟南芥的耐盐碱能力，A正确；由题干可知，Na＋通过H＋转运提供的能量以主动运输的方式由细胞质基质进入液泡，B正确；从图中可看出，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；从图中可看出，H2O借助水通道蛋白以协助扩散的方式进出液泡，D错误。 9．人体小肠上皮细胞对3种单糖吸收的方式如图所示，其中转运半乳糖与葡萄糖的载体蛋白是同向协同转运蛋白(半乳糖与载体的亲和力大于葡萄糖)，它们的运输是伴随Na＋从细胞外流入细胞而完成的。动物细胞外高内低的Na＋浓度梯度是依靠细胞膜上的钠钾泵维持的。下列有关叙述错误的是(　　) A．果糖的转运速率会随着肠腔中果糖浓度的升高持续增大 B．葡萄糖和半乳糖转运时直接消耗了大量ATP C．半乳糖出现后，葡萄糖的转运量减少 D．抑制小肠上皮细胞的钠钾泵后，葡萄糖的转运速率不变 答案　ABD 解析　在一定浓度范围内，果糖的转运速率会随着肠腔中果糖浓度的升高而增大，但载体蛋白的数量有限，不能无限增加，A错误；葡萄糖和半乳糖转运时能量来源于Na＋浓度梯度的势能，B错误；根据题干信息，半乳糖和葡萄糖与载体蛋白的结合位点相同，且半乳糖与载体的亲和力大于葡萄糖，说明半乳糖出现后，葡萄糖的转运量减少，C正确；抑制小肠上皮细胞的钠钾泵后，无法维持Na＋浓度梯度的势能，葡萄糖的转运速率下降，D错误。 三、非选择题 10．(2023·山东潍坊10月模拟)Ⅰ.主动运输是一种重要的物质跨膜运输方式，根据能量的来源不同，主动运输分为如图a、b、c所示的三种类型，、、代表跨膜的离子或小分子。 注：a.协同转运蛋白：ATP间接提供能量的协同运输；b.ATP驱动泵：ATP直接提供能量；c.光驱动泵：光能驱动。 人体细胞膜上的Na＋－K＋泵应属于图示中的________(填“a”“b”或“c”)，其结果是造成细胞膜外侧钠离子浓度高于内侧。小肠上皮细胞就是借助细胞膜内外两侧钠离子的电化学梯度通过________(填“a”“b”或“c”)吸收葡萄糖进入小肠上皮细胞。 Ⅱ.为验证水分子的跨膜运输除自由扩散外还可以通过细胞膜上的水通道蛋白进行运输，人们利用肾小管上皮细胞设计相关实验进行验证。请补充完善下列实验步骤，并预期实验结果。 (1)实验步骤： 第一步：取若干正常、生理状况相同的肾小管上皮细胞均分为甲、乙两组； 第二步：将甲组细胞置于适量的生理盐水和水通道蛋白抑制剂配制成的溶液中，将乙组细胞置于______________，均制成临时装片； 第三步：放置相同的时间后，在盖玻片一侧滴加清水，另一侧用吸水纸吸引，____________________________。 (2)预期结果：_____________________________________________________ ____________________________________________________________________。 答案　Ⅰ.b　a Ⅱ.(1)等量的生理盐水中　在显微镜下持续观察两组细胞的破裂情况 (2)在相同的时间内，甲、乙两组均有细胞破裂，且甲组细胞破裂数小于乙组 解析　Ⅰ.人体细胞膜上的Na＋－K＋泵所需要的能量是ATP直接提供，因此主动运输的类型是b。由题可知，小肠上皮细胞吸收葡萄糖通过借助细胞膜内外两侧钠离子的电化学梯度，属于ATP间接提供能量，因此主动运输的类型是a。 Ⅱ.本实验的目的是验证水分子的跨膜运输除自由扩散外还可以通过细胞膜上的水通道蛋白进行运输，实验自变量为有无水通道蛋白，因变量为细胞破裂的情况。在实验设计过程中遵循单一变量和对照性原则，故将实验步骤补充完善如下：第二步：将甲组细胞置于适量的生理盐水和水通道蛋白抑制剂配制成的溶液中，将乙组细胞置于等量的生理盐水中，均制成临时装片；第三步：放置相同的时间后，在盖玻片一侧滴加清水，另一侧用吸水纸吸引，在显微镜下持续观察两组细胞的破裂情况。同时本实验为验证性实验，预期结果应当符合理论结果，故预期结果为在相同的时间内，甲、乙两组均有细胞破裂，且甲组细胞破裂数小于乙组。 31 学科网（北京）股份有限公司 $$