4.1 被动运输（提升讲义）生物人教版2019必修1

第4章 细胞的物质输入和输出 第1节 被动运输 （必会知识+难点强化+必刷好题，三层提升） 必会知识一 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．渗透方向分析： （1）水分子：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）溶质分子：水分子从溶质浓度低的一侧向溶质浓度高的一侧渗透。 （3）渗透压：水分子从渗透压高的一侧向渗透压低的一侧渗透。 4．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。 [例1]将相同体积的稀溶液（纯水）和浓溶液分别置于一容器的两侧，中间用半透膜阻隔，达到渗透平衡状态后，在浓溶液侧施加一个大于渗透压的压力时，浓溶液中的溶剂会向稀溶液流动（溶质不能通过半透膜），这一过程称为反渗透，原理如图所示。下列叙述正确的是（　　） A．渗透装置中渗透平衡后，纯水一侧的液面比浓溶液一侧的高 B．渗透装置在渗透平衡过程中浓溶液的吸水能力增强 C．反渗透时，随浓溶液液面下降施加的压力需增大 D．反渗透时，稀溶液中的水分子不能向浓溶液一侧流动 [例2]下图为平衡时的渗透装置示意图，单糖可以通过半透膜，而二糖不能通过半透膜。在此基础上继续实验，下列判断错误的是（　　） A．达到如图所示的平衡时，蔗糖溶液甲的浓度高于乙 B．若吸出漏斗中高出烧杯液面的溶液，则平衡时m将减小 C．若向漏斗中加入与甲等浓度的蔗糖溶液，则平衡时m减小 D．向烧杯中加入少量蔗糖酶，平衡时m将增大 必会知识二 水分子进出细胞 1．动物细胞的吸水与失水： （1）动物细胞的细胞膜相当于半透膜。 （2）水进出动物细胞都是通过渗透作用。将哺乳动物的红细胞放入不同浓度的氯化钠溶液中，一段时间后红细胞将会发生以下的变化： 过程 条件 现象 吸水 外界溶液的浓度<细胞质的浓度 失水 外界溶液的浓度>细胞质的浓度 平衡 外界溶液的浓度＝细胞质的浓度 2．植物细胞的吸水与失水： （1）成熟植物细胞的结构： 注意：区分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。 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。 （2）实验：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： A、内因： a）成熟的植物细胞的原生质层相当于一层半透膜； b）原生质层伸缩性比细胞壁大。 B、外因：细胞液具有一定的浓度，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实验步骤及现象： 流程 详情 制片 材料：紫色洋葱鳞片叶外表皮（有大液泡，且内含紫色花青素，便于观察） 观察(低倍镜) ①有一个紫色的中央大液泡； ②原生质层紧贴细胞壁 滴蔗糖溶液 方法：质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液，用吸水纸引流 观察(低倍镜) ①中央液泡逐渐变小（颜色变深）； ②原生质层与细胞壁逐渐分离 滴清水 方法：吸水纸引流，滴加清水 观察(低倍镜) ①中央液泡逐渐变大（颜色变浅） ②原生质层逐渐贴近细胞壁 记录实验结果 设计表格 注意：探究植物细胞的吸水和失水是高中教材中唯一一个只在低倍镜下观察的实验 ④实验结果分析 A、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。 B、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。 ⑤实验结论 植物细胞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。 [例1]在“观察植物细胞的质壁分离及复原现象”的活动中。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．质壁分离复原过程中，细胞壁与细胞膜之间的液体浓度高于外界液体 C．若用5g/mL蔗糖溶液替换0.3g/mL蔗糖溶液，可能观察不到质壁分离现象 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 [例2]将某种植物的红色花瓣细胞分别浸泡在一定浓度的乙二醇(一种小分子物质，可进出细胞)溶液和蔗糖溶液中，相同时间后检测其原生质体体积的变化，结果如图。下列叙述正确的是（　　） A．根据图中信息推测甲溶液是乙二醇溶液，乙溶液是蔗糖溶液 B．图中B点时，细胞液的浓度大于外界溶液的浓度，细胞处于质壁分离状态 C．图中C点后，甲溶液中的溶质开始进入细胞，引起细胞液浓度升高 D．该实验证明，植物的所有活细胞均可发生质壁分离 [例3]实验小组从新鲜的紫色洋葱鳞片叶外表皮上选取初始液泡体积相等的甲、乙、丙三个细胞分别置于等浓度的蔗糖溶液中，各细胞的液泡体积随时间的变化曲线如下图所示(假设蔗糖分子不能进出细胞，各细胞存活)。下列相关叙述正确的是（　　） A．初始状态下细胞液渗透压大小关系为：丙>乙>甲 B．t1时刻水分子进出各细胞处于动态平衡 C．t1时刻各细胞的细胞液渗透压均等于外界蔗糖溶液的渗透压 D．细胞乙的细胞液中蔗糖的渗透压和外界蔗糖溶液的渗透压相等 [例4]实验小组将紫色洋葱外表皮细胞置于一定浓度的KNO3溶液中，定时测定液泡体积的相对大小，得到如图所示的变化曲线（实验过程中细胞始终保持生物活性），下列有关叙述正确的是（　　） A．0~20min内，细胞液浓度逐渐升高，细胞的吸水能力持续增强 B．15~30min内，曲线上升是因为细胞开始吸收K+、和H2O C．该实验中细胞发生质壁分离及自动复原，能证明原生质层的伸缩性大于细胞壁 D．若将实验后的细胞置于清水中，液泡体积不会再发生变化 必会知识三 被动运输 1．相关概念： （1）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，这种物质跨膜运输方式称为被动运输。被动运输又分为自由扩散和协助扩散两类。 （2）物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式，叫作自由扩散，也叫简单扩散。 （3）离子和一些小分子有机物如葡萄糖和氨基酸等，不能自由地通过细胞膜。镶嵌在膜上的一些特殊的蛋白质，能够协助这些物质顺浓度梯度跨膜运输，这些蛋白质称为转运蛋白。这种借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式，叫作协助扩散，也叫易化扩散。 2．自由扩散和协助扩散的比较： 自由扩散 协助扩散 运输方向 高浓度→低浓度 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。 模型 影响因素 自由扩散：膜内外物质浓度梯度的大小 协助扩散：膜内外物质浓度梯度的大小、转运蛋白的数量 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 3．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。 [例1]离子通道的开放和关闭调节相应物质进出细胞的速度，对实现细胞各种功能具有重要意义。下列关于离子通道的叙述正确的是（    ） A．同种离子通过离子通道的扩散速度大于通过载体蛋白的速度 B．离子与相应离子通道的结合具有特异性，与其大小和电荷相适应 C．离子通道开关过程不依赖构象改变且自身不失活 D．某种离子通过离子通道进入细胞的速度与质膜两侧该离子的浓度差无关 [例2]水通道蛋白又名水孔蛋白，这种蛋白质在细胞膜上组成“孔道”，可控制水进出细胞。水分子经过水通道蛋白时会形成单一纵列，进入弯曲狭窄的通道内，通道内部的极性等因素会帮助水分子旋转，使水分子以适当角度穿越通道，完成跨膜运输。下列有关水分子说法正确的是（　　） A．细胞中水的输入和输出都是通过水通道蛋白来完成的 B．水进入细胞，可以和其他物质结合，进而提高细胞代谢速率 C．水通道蛋白运输水时需要消耗ATP水解产生的能量 D．水通道蛋白的存在对肾小管和集合管重吸收水分子具有重要意义 难点知识一 渗透作用 1．渗透作用： （1）定义：水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散，称为渗透作用。 （2）发生的条件：有一层半透膜、半透膜两侧的溶液具有浓度差。（提醒：浓度是指物质的量浓度） （3）对象：水分子或其他溶剂分子。 （4）方向：如果半透膜两侧存在浓度差，渗透的方向就是水分子或其他溶剂分子从相对含量高的一侧向相对含量低的一侧渗透。（提醒：溶液浓度低向溶液浓度高的渗透） （5）现象分析： 当液面上升到一定程度时，液面不再升高的原因分析：由于水槽中与漏斗中的液体具有浓度差，即具有渗透压差，所以多数水分子进入漏斗，使漏斗中的液面高于水槽中的液面，液面差为H1；当H1产生的压强使半透膜两侧的渗透平衡时，半透膜两侧水分子的交换速率相同，液面不再升高。（提醒：达到平衡时水分子的进出速率相等） 2．渗透作用与扩散的比较： （1）扩散：分子从高浓度一侧向低浓度一侧运动的现象。 （2）渗透作用：水分子或其他溶剂分子通过半透膜的扩散。 3．渗透作用变式： （1）溶质不能通过半透膜的情况： ①若S1溶液浓度大于S2溶液浓度，则单位时间内由S2→S1的水分子数多于由S1→S2的，表现为S1溶液液面上升。 ②若S1溶液浓度小于S2溶液浓度，则情况相反，表现为S1溶液液面下降。 ③在达到渗透平衡后，若存在如图所示的液面差Δh，则S1溶液浓度仍大于S2溶液浓度。（提醒：存在高度差时即存在浓度差） （2）溶质能通过半透膜的情况： ①若S1溶液浓度大于S2溶液浓度，则最初单位时间内由S2→S1的水分子数多于由S1→S2的，随着溶质的扩散，最终S1和S2溶液浓度相等，表现为S1溶液液面先上升后下降，最终S1和S2溶液液面持平。 ②若S1溶液浓度小于S2溶液浓度，则情况相反。 （3）其他情况：如图为渗透作用的初始状态，其中半透膜只允许水分子通过(图中浓度为质量分数)。 ①往稳定后的U形管的左侧加入少量蔗糖酶（提醒：蔗糖被水解后得到两分子单糖） A、未加酶时：葡萄糖相对分子质量较小，10%的葡萄糖溶液的物质的量浓度更大，水分子流向总趋势为10%的蔗糖溶液→10%的葡萄糖溶液，右侧液面升高。 B、加蔗糖酶后：一分子蔗糖被水解产生两分子单糖(葡萄糖和果糖)，导致左侧溶液浓度升高，水分子流向总趋势为10%的葡萄糖溶液→10%的蔗糖溶液，则左侧液面升高。 ②若把稳定后的U形管右侧液面高出的部分吸走，则右侧液面继续升高并达到新的平衡。 4．渗透作用注意： （1）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。 （2）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1g葡萄糖和1g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。 （3）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。 （4）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。 （5）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，细胞内外液体的浓度不一定相等。原因是：于动物细胞来说，单位时间内水分子进出细胞的数量相等时，细胞内外溶液的浓度相等。但植物细胞有细胞壁的支持、保护，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。 命题角度1 渗透作用 如图为渗透装置，漏斗内外的液面差最大值为H1，最终液面差为H2，且H1H2且下列相关说法正确的是（    ） A．溶液A中的部分溶质微粒能透过半透膜 B．状态1时，溶液A的浓度小于溶液B的浓度 C．状态2时，半透膜对水分子的通透性为零 D．状态3时，半透膜两侧浓度大小相等 下列属于渗透作用的是（　　） A．水分子或其他溶剂分子通过原生质层 B．水分子或其他溶剂分子通过细胞壁 C．氧气分子进入植物细胞的叶肉细胞 D．钾离子进入根尖的根毛细胞 命题角度2 渗透作用变式 下图为“U”型渗透装置，其中半透膜只允许水分子和单糖分子通过，保持膜两侧初始液面相平。下列说法正确的是（　　） A．若S1是清水，S2是质量分数为15%的蔗糖溶液，则左侧液面会不断上升 B．若S1和S2为不同浓度的蔗糖溶液，平衡时膜两侧的蔗糖溶液浓度相等 C．若S1和S2分别是质量分数为15%的葡萄糖和蔗糖溶液，平衡时膜两侧液面相平 D．渗透实验达到平衡时，半透膜两侧水分子的扩散速率相等 下图表示常见的两套渗透装置，其中S1为1mol/L的蔗糖溶液，S2为蒸馏水，S3为1mol/L葡萄糖溶液，一段时间后，向装置A漏斗中加入适量的蔗糖酶。两个装置的半透膜（假设只允许水和葡萄糖通过）面积相同，初始时半透膜两侧液面高度一致。下列有关叙述正确的是（　　） A．装置A漏斗中液面先上升，加酶后继续上升，然后至稳定 B．若不加入酶，则装置A达到渗透平衡时，半透膜两侧溶液浓度S1小于S2 C．装置B半透膜增加一层，渗透平衡时，两侧溶液浓度不同 D．装置B两侧液面的高度变化为S2先降低后升高，S3先升高后降低平衡后液面高度相同 难点知识二 水分子进出细胞 1．动物细胞的吸水与失水： 过程 条件 现象 吸水 外界溶液的浓度<细胞质的浓度 失水 外界溶液的浓度>细胞质的浓度 平衡 外界溶液的浓度＝细胞质的浓度 2．植物细胞的吸水与失水： （1）植物细胞吸水的方式 ①吸胀吸水：吸胀吸水主要依赖细胞内的亲水性物质(如蛋白质、淀粉、纤维素等)吸收水分，三者吸水能力的大小关系为纤维素<淀粉<蛋白质。植物细胞在形成中央液泡之前(提醒：如植物根尖分生生细胞和干种子）通过吸胀作用吸水。 ②渗透吸水：这是成熟的植物细胞的主要吸水方式，如根尖成熟区细胞等形成中央大液泡的细胞。成熟的植物细胞是一个渗透系统。 （2）植物细胞的渗透吸水 ①条件：成熟植物细胞具有中央(大)液泡。 ②原理： 原生质层(相当于半透膜)：细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质（提醒：原生质层≠原生质体） ③现象： A、外界溶液浓度＞细胞液浓度，细胞失水，发生质壁分离现象。 B、外界溶液浓度＜细胞液浓度，细胞吸水略微膨胀（提醒：植物细胞有细胞壁不会吸水涨破），失水的细胞发生质壁分离复原。 C、外界溶液浓度=细胞液浓度，水分子进出平衡，细胞保持原态。 （3）植物细胞的质壁分离和质壁分离复原实验： ①实验材料：紫色的洋葱鳞片叶外表皮细胞。(提醒：外表皮有颜色） ②实验步骤： ③实验结论： A、当细胞液的浓度小于外界溶液的浓度时，细胞失水，发生质壁分离。 B、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。(提醒：若溶液溶质可以进入细胞则会发生自动复原现象，如乙二醇、甘油等） ④质壁分离及复原发生的条件： A、从细胞角度分析： a）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。 b）细菌细胞也能发生质壁分离，但现象不明显。 B、从溶液角度分析： a）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，会通过被动运输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。 b）在高浓度溶液（如0.5g/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。 c）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。 ⑤注意： A、当在显微镜下观察到细胞处于质壁分离状态时，细胞可能正在失水，可能正在吸水，可能处于平衡状态，也可能已死亡。 B、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。 C、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）。 D、1mol/LNaCl溶液的渗透压＞1mol/L蔗糖溶液的渗透压，原因是：NaCl溶液中含有钠离子和氯离子，而蔗糖溶液中只含有蔗糖分子，故NaCl溶液的渗透压高于蔗糖溶液的。 E、观察洋葱鳞片叶外表皮细胞的质壁分离整个实验过程只需低倍镜观察即可。 （4）质壁分离与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比较未知浓度溶液的浓度大小： ⑤鉴别不同种类的溶液(如KNO3溶液和蔗糖溶液)： 命题角度1 动物细胞的吸水与失水 制作人体口腔上皮细胞临时装片时，在载玻片中央滴加的液体及其目的分别是（    ） A．清水，维持细胞正常形态 B．生理盐水，维持细胞正常形态 C．清水，防止细胞皱缩 D．生理盐水，便于细胞染色 命题角度2 植物细胞的吸水与失水 水势是指单位体积水的自由能，水可以自发从高水势区域流向低水势区域。在研究细胞水平的水分转运时(忽略重力影响)，溶液水势的计算公式为：水势=渗透势+静水压，渗透势反映溶质对水势的影响，溶质浓度越高，渗透势越低(纯水水势定义为零)，施加压力可增大静水压以提高水势(标准大气压下敞口烧杯中溶液的静水压为零)。若将一个萎蔫的植物细胞置于0.1mol/L的蔗糖溶液中，其发生的变化如右图所示。下列有关说法正确的是（　　） A．初始时蔗糖溶液的浓度比细胞液中大，水势相对更高，使细胞发生吸水 B．萎蔫细胞在吸水时水势不断变小，而蔗糖溶液的水势几乎没有变化 C．细胞吸水使原生质体膨胀，拉伸的细胞壁对细胞产生静水压，提高细胞水势 D．平衡状态时，蔗糖溶液与细胞液的浓度并不相等，故二者的水势也不相等 命题角度3 植物细胞的质壁分离与复原实验 某研究人员用0.3的KNO3溶液分别处理普通植物和耐盐碱植物细胞，结果如图所示。下列叙述正确的是（   ） A．两组植物细胞的整体体积是基本不变的 B．两组植物的细胞液浓度大小最初是相等的 C．植物在C点时细胞液浓度等于外界溶液浓度 D．该实验不能说明溶质KNO3可以被植物吸收 将一个从清水中取出的成熟植物细胞放入某种外界溶液中，其原生质层对细胞壁的压力随时间变化的关系如图所示。下列叙述正确的是（    ） A．此实验只能用紫色洋葱鳞片叶的外表皮作为实验材料，不能用内表皮 B．t1～t2时间内细胞处于质壁分离状态 C．外界溶液可能是质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液 D．t0～t1时间内，细胞吸水能力逐渐减弱 命题角度4 植物细胞的质壁分离实验的应用 兴趣小组以黑藻叶肉细胞为材料进行了两组实验;甲组将细胞置于一系列不同浓度的蔗糖溶液中，10 分钟后测定细胞原生质体的相对体积; 乙组将细胞置于浓度为 0.16 mol·L-1 的 KNO3溶液中，每隔 2 分钟用显微镜观察并记录细胞原生质体的相对体积。甲、乙两组的实验结果分别如图 1 和图 2 所示。下列有关叙述正确的是（    ） A．图1中，放置于不同浓度的蔗糖溶液中的叶肉细胞均失水 B．由图1可推知，黑藻叶肉细胞细胞液浓度等于0.16 mol·L-1 C．图2中，实验开始时，溶液中离子不能进入叶肉细胞 D．图2中，8 min时，细胞外溶液浓度等于0.16 mol·L-1 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，表明细胞中溶质浓度≥0.3mol/L B．乙、丙组NaCl处理皆使细胞发生质壁分离，处理解除后细胞可发生质壁分离复原 C．该菌原生质体表面积增加时是因为外界溶液浓度低于细胞内，从而发生了吸水 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 难点知识三 被动运输 1．自由扩散和协助扩散的比较： 自由扩散 协助扩散 运输方向 高浓度→低浓度 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。 模型 影响因素 自由扩散：膜内外物质浓度梯度的大小 协助扩散：膜内外物质浓度梯度的大小、转运蛋白的数量 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 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．影响被动运输的因素分析 （1）物质浓度 自由扩散 协助扩散 （2）载体数量 自由扩散 协助扩散 （3）温度 命题角度1 自由扩散 下列物质的跨膜运输方式属于自由扩散的是（    ） A．乙醇进入肝细胞 B．人体红细胞吸收葡萄糖 C．K+逆浓度梯度进入轮藻细胞 D．变形虫“吃掉”肠壁组织细胞 命题角度2 协助扩散 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．低温时，水分子通过与蛋白M结合转运到细胞外 B．细胞内的结合水占比增加可提升植物的耐寒能力 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 命题角度3 转运蛋白 小分子溶质或者离子通过载体蛋白或通道蛋白进行跨膜运输的过程如下图所示。下列叙述中错误的是（　　） A．载体蛋白和通道蛋白都属于转运蛋白，在细胞膜、核膜和细胞器膜中广泛分布 B．通道蛋白介导的物质运输方向是逆浓度梯度，且需要消耗能量 C．有些载体蛋白空间结构和活性的变化与其磷酸化和去磷酸化有关 D．载体蛋白每次转运时都会发生自身构象的改变，分子或离子通过时需与其结合 命题角度4 自由扩散和协助扩散比较 肾小管上皮细胞对葡萄糖的重吸收具有重要作用，其机制如下图所示。SGLT2i（钠-葡萄糖协同转运蛋白2抑制剂）可通过抑制SGLT2发挥降血糖作用，进而保护心、肝、肾。下列叙述错误的是（　　） A．糖尿病患者服用SGLT2i后，血糖浓度降低，尿量明显减少 B．Na+和K+通过与Na+/K+-ATPase结合与分离能实现其运输 C．葡萄糖通过SGLT2进入细胞的方式为主动运输，能量来自Na+势能 D．葡萄糖通过GLUT2进入组织液的方式为协助扩散，该过程不消耗能量 命题角度5 被动运输的影响因素 如图甲、乙、丙为不同物质出入细胞时，物质运输速率与物质浓度、O2浓度的关系曲线。下列叙述错误的是（　　） A．O2分子进出细胞的方式可对应甲曲线 B．洋葱根尖细胞吸收K+的方式可对应乙 C．人体成熟红细胞吸收葡萄糖的方式可对应乙，但不对应丙 D．小肠上皮细胞吸收脂肪酸的方式可对应甲和丙 1．图1是某同学在进行观察植物细胞质壁分离与复原实验时拍下的显微照片；图2呈现的是一种渗透作用装置，蔗糖分子无法通过装置中的半透膜，但葡萄糖分子和水分子能够通过，起始时两侧液面高度相同。下列叙述正确的是（　　） A．图1所展示的显微照片是物理模型 B．由图1可推知此时细胞液浓度一定小于外界溶液浓度 C．图2中，若A侧为清水，B侧为葡萄糖溶液，则平衡后B侧液面较高 D．图2中，若A侧、B侧分别为质量分数为10%的葡萄糖、蔗糖溶液，则平衡后B侧液面较高 2．某同学利用不同浓度的蔗糖溶液处理同一株黑藻生长状况正常且相似的不同叶片，记录黑藻细胞质壁分离的状态，测定原生质体长度X和细胞长度Y，并计算X与Y的比值，结果如表所示。下列相关叙述错误的是（    ） 蔗糖溶液 X/Y 示意图 甲 0.35 乙 0.52 丙 0.78 丁 1.0 A．经蔗糖溶液甲处理后，黑藻细胞的叶绿体分布最密集 B．经蔗糖溶液乙处理后，黑藻细胞的细胞液渗透压升高 C．蔗糖溶液丁的渗透压与黑藻细胞液的渗透压基本相同 D．表中4种蔗糖溶液的浓度大小关系为甲>乙>丙>丁 3．撕取洋葱鳞片叶外表皮置于0.3g/mL的蔗糖溶液中，一段时间后放在显微镜下观察并绘制细胞结构示意图如图所示，图中①—⑤代表不同结构。下列相关叙述正确的是（　　） A．①③⑤构成原生质体，其伸缩性大于细胞壁 B．该细胞处于质壁分离过程，②处的颜色不断加深 C．该细胞可能正在同时进行DNA分子复制和光合作用 D．若将溶液替换成适宜浓度的KNO3溶液，现象可能不同 4．将萝卜条放在不同浓度的蔗糖溶液中，在保持细胞活性的条件下，蔗糖溶液与萝卜条细胞液浓度变化的关系如图(其中d点代表实验前细胞液的浓度)。下列有关叙述正确的是（　　） A．蔗糖溶液浓度为a时，萝卜条细胞液泡体积变小 B．蔗糖溶液浓度为a～b时，细胞出现质壁分离 C．蔗糖溶液浓度为c时，萝卜条细胞液泡质量减轻 D．蔗糖溶液浓度为a时，萝卜条细胞原生质层已失去选择透过性 5．某同学进行“观察洋葱鳞片叶外表皮细胞的质壁分离及质壁分离复原”实验时,将观察到的某个细胞大小变化情况绘制成了曲线（如图）。下列叙述正确的是（    ） （注:细胞的初始大小相对值记为 1） A．b-c 段,由于失水过多,细胞可能已经死亡 B．c-d 段,水分子的运动方向是从细胞外进入细胞内 C．e 时液泡的颜色比 a 时浅 D．d-e 段,细胞液浓度等于外界溶液浓度 6．研究人员对小鼠进行致病性大肠杆菌接种，构建腹泻模型。用某种草药进行治疗，发现草药除了具有抑菌作用外，对于空肠、回肠（均属于小肠的一部分）黏膜细胞膜上的水通道蛋白3（AQP3）的相对表达量也有影响，结果如下图所示。下列叙述正确的是（　　） A．模型组小鼠腹泻的主要原因是回肠黏膜细胞对水的吸收减少 B．给模型组小鼠输入一定量的清水可恢复机体的水盐平衡 C．治疗后回肠黏膜细胞膜上AQP3相对表达量升高，可缓解腹泻 D．细胞对水的吸收以自由扩散为主，水通道蛋白参与的协助扩散为辅 7．阻断血管平滑肌和心肌细胞膜上的钙通道蛋白，可以抑制细胞Ca2+内流，从而产生降压作用。下列有关叙述中，正确的是（    ） A．血管平滑肌细胞外的Ca2+内流属于主动运输 B．Ca2+与钙通道蛋白的特殊位点结合才能进入细胞 C．人体内的Ca大多以离子的形式存在 D．哺乳动物血液中Ca2+含量太低会导致肌肉抽搐 8．如图是离子和小分子通过细胞膜的示意图。CO2从细胞内排出细胞外的方式是图中的（    ） A．① B．② C．③ D．④ 9．下图甲、乙表示两种与被动运输方式有关的曲线，相关叙述错误的是（　　） A．图甲代表自由扩散，图乙代表协助扩散 B．图甲代表的跨膜运输方式不需要转运蛋白 C．图乙中限制P点转运速率的主要因素是转运蛋白的数量 D．温度对图甲所示的转运速率无影响，而对图乙的有影响 10．人体成熟红细胞能够运输 O2和 CO2，其部分结构和功能如图，①-⑤表示相关过程。下列叙述错误的是（　　） A．血液流经肌肉组织时, 气体A和B分别是CO2和O2 B．①和②是简单扩散，④和⑤是易化扩散 C．成熟红细胞通过分解葡萄糖产生ATP,为③提供能量 D．成熟红细胞表面的糖蛋白处于不断流动和更新中 11．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不同浓度的NaCl溶液交替处理某假单胞菌（一种细菌），其原生质体表面积的测定结果如图所示。回答下列问题： (1)假单胞菌和真菌细胞都含细胞壁，这两种生物的主要区别是 。 (2)图中甲、乙、丙三组假单胞菌中没有发生质壁分离的是 组。 (3)图中乙、丙组假单胞菌用NaCl溶液处理后，原生质体表面积 （填“增大”或“减小”），葡萄糖处理后原生质体表面积 （填“增大”或“减小”），解释这种变化： 。 (4)若将该假单胞菌先65℃水浴灭活后，再用1.5mol·L-1的NaCl溶液处理，则原生质体表面积 （填“会”或“不会”）发生变化，理由是 。 12．哺乳动物成熟红细胞没有细胞核和具膜的细胞器，是研究膜结构功能的常用材料。红细胞破裂后释放出血红蛋白，所得到的红细胞质膜具有很大的变形性、柔韧性和可塑性，当红细胞的内容物渗漏之后，质膜可以重新封闭起来形成红细胞血影， (1)在制备细胞膜时，可将红细胞置于 中，使细胞膜破裂释放出内容物，随后其细胞膜又会重新封闭起来，这体现了细胞膜具有 的结构特点。研究人员用不同的试剂分别处理红细胞血影，结果如下表，由表中结果推测，对维持红细胞血影的形状起重要作用的蛋白质是 (填字母)。 实验处理 蛋白质种类 处理后红细胞血影的形状 A B C D E F 试剂甲处理后 + + + + — — 变得不规则 试剂乙处理后 — — + + + + 还能保持 注：“+”表示有，“—”表示无 (2)如图是猪的红细胞在不同浓度的NaCl溶液中，红细胞体积和初始体积之比的变化曲线(O点对应的浓度为红细胞吸水涨破时的NaCl浓度)。请回答下列问题： ①分析题图，将相同的猪的红细胞甲、乙分别放置在A点和B点对应浓度的NaCl的溶液中，一段时间后，红细胞乙的吸水能力 (填“大于”“小于”或“等于”)红细胞甲，原因是 。 ②初步研究发现，红细胞能快速吸水并涨破与其细胞膜上的CHIP28水通道蛋白有关，现以人工脂质体(可插入膜蛋白)为材料设计实验验证CHIP28蛋白的功能： 取适量的人工脂质体均分为甲、乙两组，向甲组脂质体 ，乙组不做处理；将两组脂质体分别置于清水中，观察 ；支持上述结论的实验结果为： 。 13．为研究植物的抗寒机制及渗透吸水和失水的原理及现象，某生物兴趣小组进行了以下实验。将洋葱鳞片叶外表皮均分为两组，分别在常温与低温(4℃)下处理适宜时间后，再在常温下用0.3g/mL的蔗糖溶液进行质壁分离实验，实验结果如下图。根据所学知识回答下列问题： (1)在低倍显微镜下观察洋葱鳞片叶外表皮细胞的质壁分离，主要观察紫色中央液泡的大小变化和 。水分子穿过洋葱鳞片叶外表皮细胞膜进入细胞的方式为 。由上图可知，常温下质壁分离细胞占比达到100%时，不同细胞质壁分离的程度 (填“相同”“不相同”或“不一定相同”)。 (2)根据上述信息推断，洋葱植株通过 提高自身抗寒能力。为比较抗寒洋葱根尖成熟区的细胞液浓度和普通洋葱根尖成熟区细胞液浓度的高低，请根据上述实验方法，利用质壁分离实验的原理设计实验。实验思路： 。 14．图1表示物质进出细胞膜的几种方式；图2表示用相同的培养液培养水稻和番茄一段时间后，测得的培养液中各种离子（Mg2+、Ca2+、）的浓度。 (1)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跨膜运输方式称为 ，物质运输的速率受 直接影响，协助扩散需要转运蛋白，因而某些物质的运输速率还与 有关。 (2)在图1中的a-e五种过程中，代表主动运输的是 ，能表示乙醇运输过程的是 ，能表示K⁺从血浆进入红细胞的是 。 (3)从图2中可以看出，番茄生长过程中需求量最大的离子是 ，水稻需求量最大的离子是 ，说明不同植物细胞对离子的吸收具有 。 (4)水稻培养液里的Mg2+和Ca2+浓度高于初始浓度，合理的解释是 。 15．海水稻是耐盐碱水稻的俗称，可以在海滨滩涂、内陆盐碱地种植生产。相关研究表明，渗透胁迫下海水稻细胞内的可溶性蛋白含量和游离脯氨酸的质量分数都显著增加。海水稻根细胞抗逆性相关的生理过程示意图如下，回答下列问题。 注：SOS1和NHX为膜上两种蛋白质 (1)水分子主要通过 方式进入海水稻根细胞，与水的另一种运输方式相比，其具有的特点是 。 (2)水分子可以作为细胞中的良好溶剂，渗透胁迫下，可提高细胞内可溶性蛋白含量和游离脯氨酸的含量，来提高细胞的 。 (3)由图可知，SOS1和NHX均可以运输两种物质， （填“能”或“不能”）体现转运蛋白的专一性。 (4)除耐盐碱性外，海水稻还具有 的特点，因此与普通水稻相比产量更高。 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 第4章 细胞的物质输入和输出 第1节 被动运输 （必会知识+难点强化+必刷好题，三层提升） 必会知识一 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．渗透方向分析： （1）水分子：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）溶质分子：水分子从溶质浓度低的一侧向溶质浓度高的一侧渗透。 （3）渗透压：水分子从渗透压高的一侧向渗透压低的一侧渗透。 4．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。 [例1]将相同体积的稀溶液（纯水）和浓溶液分别置于一容器的两侧，中间用半透膜阻隔，达到渗透平衡状态后，在浓溶液侧施加一个大于渗透压的压力时，浓溶液中的溶剂会向稀溶液流动（溶质不能通过半透膜），这一过程称为反渗透，原理如图所示。下列叙述正确的是（　　） A．渗透装置中渗透平衡后，纯水一侧的液面比浓溶液一侧的高 B．渗透装置在渗透平衡过程中浓溶液的吸水能力增强 C．反渗透时，随浓溶液液面下降施加的压力需增大 D．反渗透时，稀溶液中的水分子不能向浓溶液一侧流动 【答案】C 【详解】A、渗透装置中达到渗透平衡后，由于溶质不能通过半透膜，所以浓溶液一侧的液面升高，且高于纯水一侧，A错误； B、渗透装置在渗透平衡过程中，浓溶液浓度下降，单位体积溶质微粒数减少，因而吸水能力减弱，B错误； C、反渗透过程中，随着浓溶液液面下降，浓溶液渗透压升高，需要施加的压力相应增大，以保证溶剂向稀溶液一侧流动，C正确； D、反渗透时，稀溶液中的水分子能向浓溶液一侧流动，只是浓溶液中的水分子将更多地向稀溶液一侧流动，D错误。 故选C。 [例2]下图为平衡时的渗透装置示意图，单糖可以通过半透膜，而二糖不能通过半透膜。在此基础上继续实验，下列判断错误的是（　　） A．达到如图所示的平衡时，蔗糖溶液甲的浓度高于乙 B．若吸出漏斗中高出烧杯液面的溶液，则平衡时m将减小 C．若向漏斗中加入与甲等浓度的蔗糖溶液，则平衡时m减小 D．向烧杯中加入少量蔗糖酶，平衡时m将增大 【答案】C 【详解】A、达到图示平衡时，由于具有势能差，蔗糖溶液甲的浓度高于乙，A正确； B、若吸出漏斗中高出烧杯液面的溶液，则其中溶质也被吸出，其漏斗中溶质减少，渗透压降低，吸水能力也减弱，则平衡时m将减小，B正确； C、若向漏斗中加入与甲等浓度的蔗糖溶液，漏斗内溶质增多，水分子进入漏斗的量增加，平衡时m将增大，C错误； D、向烧杯中加入少量蔗糖酶，烧杯中蔗糖水解为单糖，由于单糖可以通过半透膜进入漏斗，使漏斗内溶质增多，平衡时m将增大，D正确。 故选C。 必会知识二 水分子进出细胞 1．动物细胞的吸水与失水： （1）动物细胞的细胞膜相当于半透膜。 （2）水进出动物细胞都是通过渗透作用。将哺乳动物的红细胞放入不同浓度的氯化钠溶液中，一段时间后红细胞将会发生以下的变化： 过程 条件 现象 吸水 外界溶液的浓度<细胞质的浓度 失水 外界溶液的浓度>细胞质的浓度 平衡 外界溶液的浓度＝细胞质的浓度 2．植物细胞的吸水与失水： （1）成熟植物细胞的结构： 注意：区分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。 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。 （2）实验：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： A、内因： a）成熟的植物细胞的原生质层相当于一层半透膜； b）原生质层伸缩性比细胞壁大。 B、外因：细胞液具有一定的浓度，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实验步骤及现象： 流程 详情 制片 材料：紫色洋葱鳞片叶外表皮（有大液泡，且内含紫色花青素，便于观察） 观察(低倍镜) ①有一个紫色的中央大液泡； ②原生质层紧贴细胞壁 滴蔗糖溶液 方法：质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液，用吸水纸引流 观察(低倍镜) ①中央液泡逐渐变小（颜色变深）； ②原生质层与细胞壁逐渐分离 滴清水 方法：吸水纸引流，滴加清水 观察(低倍镜) ①中央液泡逐渐变大（颜色变浅） ②原生质层逐渐贴近细胞壁 记录实验结果 设计表格 注意：探究植物细胞的吸水和失水是高中教材中唯一一个只在低倍镜下观察的实验 ④实验结果分析 A、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。 B、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。 ⑤实验结论 植物细胞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。 [例1]在“观察植物细胞的质壁分离及复原现象”的活动中。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．质壁分离复原过程中，细胞壁与细胞膜之间的液体浓度高于外界液体 C．若用5g/mL蔗糖溶液替换0.3g/mL蔗糖溶液，可能观察不到质壁分离现象 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 【答案】D 【详解】A、制作临时装片时，正确步骤应为先滴加清水，再放置表皮，最后盖盖玻片。若先放表皮再滴清水，可能导致材料不平整或产生气泡，影响观察，A错误； B、质壁分离复原时，细胞吸水，细胞液浓度逐渐降低，此时细胞壁与细胞膜之间的液体为外界溶液，其浓度等于外界溶液浓度，而非高于外界，B错误； C、5g/mL蔗糖溶液浓度过高，会导致细胞过度失水死亡，但质壁分离现象仍会发生（细胞死亡前已失水），因此“观察不到质壁分离现象”的说法错误，C错误； D、液泡体积变化直接反映细胞渗透作用：液泡变小说明细胞失水（质壁分离），变大说明细胞吸水（复原），D正确。 故选D。 [例2]将某种植物的红色花瓣细胞分别浸泡在一定浓度的乙二醇(一种小分子物质，可进出细胞)溶液和蔗糖溶液中，相同时间后检测其原生质体体积的变化，结果如图。下列叙述正确的是（　　） A．根据图中信息推测甲溶液是乙二醇溶液，乙溶液是蔗糖溶液 B．图中B点时，细胞液的浓度大于外界溶液的浓度，细胞处于质壁分离状态 C．图中C点后，甲溶液中的溶质开始进入细胞，引起细胞液浓度升高 D．该实验证明，植物的所有活细胞均可发生质壁分离 【答案】A 【详解】A、根据图中信息可知，甲溶液内的细胞发生了质壁分离复原现象，可知甲为乙二醇溶液，乙溶液中的细胞仅发生质壁分离现象，则乙是蔗糖溶液，A正确； B、图中B点时，若细胞仍为活细胞，则细胞处于质壁分离渗透平衡状态，细胞液的浓度等于外界溶液的浓度，B错误； C、处于甲溶液中的原生质体体积先减少后增加，说明细胞发生了质壁分离复原，溶质分子从一开始就可以进入细胞，C错误； D、并不是植物的所有活细胞均可发生质壁分离，能发生质壁分离的细胞必须具有大液泡，D错误。 故选A。 [例3]实验小组从新鲜的紫色洋葱鳞片叶外表皮上选取初始液泡体积相等的甲、乙、丙三个细胞分别置于等浓度的蔗糖溶液中，各细胞的液泡体积随时间的变化曲线如下图所示(假设蔗糖分子不能进出细胞，各细胞存活)。下列相关叙述正确的是（　　） A．初始状态下细胞液渗透压大小关系为：丙>乙>甲 B．t1时刻水分子进出各细胞处于动态平衡 C．t1时刻各细胞的细胞液渗透压均等于外界蔗糖溶液的渗透压 D．细胞乙的细胞液中蔗糖的渗透压和外界蔗糖溶液的渗透压相等 【答案】B 【详解】A、根据图示可知，甲表现为吸水，初始状态下甲的细胞液渗透压大于外界蔗糖溶液的渗透压；乙细胞液泡体积不变，乙的细胞液渗透压和外界蔗糖溶液的渗透压相等；丙表现为失水，丙的细胞液渗透压小于外界蔗糖溶液的渗透压，因此渗透压大小关系为甲>乙>丙，A错误； B、t1时刻各组细胞液泡体积均不再发生变化，此时水分进出细胞达到动态平衡，B正确； C、t1时刻甲表现为吸水膨胀，由于存在细胞壁的束缚，其细胞液渗透压应大于外界蔗糖溶液的渗透压，C错误； D、细胞乙初始状态下其渗透压和外界蔗糖溶液的渗透压相等，但是细胞液中存在多种溶质分子，而不是只有蔗糖一种溶质分子，因此细胞乙的细胞液中蔗糖的渗透压小于外界蔗糖溶液的渗透压，D错误。 故选B。 [例4]实验小组将紫色洋葱外表皮细胞置于一定浓度的KNO3溶液中，定时测定液泡体积的相对大小，得到如图所示的变化曲线（实验过程中细胞始终保持生物活性），下列有关叙述正确的是（　　） A．0~20min内，细胞液浓度逐渐升高，细胞的吸水能力持续增强 B．15~30min内，曲线上升是因为细胞开始吸收K+、和H2O C．该实验中细胞发生质壁分离及自动复原，能证明原生质层的伸缩性大于细胞壁 D．若将实验后的细胞置于清水中，液泡体积不会再发生变化 【答案】C 【详解】A、0~20min内，细胞先失水（液泡体积减小，细胞液浓度升高、吸水能力增强），后吸水（液泡体积增大，细胞液浓度降低、吸水能力减弱），并非吸水能力持续增强，A错误； B、细胞在质壁分离过程中就已经开始吸收K+、NO3-，15~30min曲线上升是因为离子吸收使细胞液浓度升高，细胞吸水，不是“开始”吸收这些离子，B错误； C、细胞发生质壁分离，说明原生质层的伸缩性大于细胞壁（否则无法与细胞壁分离）；自动复原也依赖原生质层的伸缩特性，能证明该结论，C正确； D、实验后细胞液浓度仍大于清水，将其置于清水中，细胞会继续吸水，液泡体积会明显增大，D错误。 故选C。 必会知识三 被动运输 1．相关概念： （1）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，这种物质跨膜运输方式称为被动运输。被动运输又分为自由扩散和协助扩散两类。 （2）物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式，叫作自由扩散，也叫简单扩散。 （3）离子和一些小分子有机物如葡萄糖和氨基酸等，不能自由地通过细胞膜。镶嵌在膜上的一些特殊的蛋白质，能够协助这些物质顺浓度梯度跨膜运输，这些蛋白质称为转运蛋白。这种借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式，叫作协助扩散，也叫易化扩散。 2．自由扩散和协助扩散的比较： 自由扩散 协助扩散 运输方向 高浓度→低浓度 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。 模型 影响因素 自由扩散：膜内外物质浓度梯度的大小 协助扩散：膜内外物质浓度梯度的大小、转运蛋白的数量 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 3．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。 [例1]离子通道的开放和关闭调节相应物质进出细胞的速度，对实现细胞各种功能具有重要意义。下列关于离子通道的叙述正确的是（    ） A．同种离子通过离子通道的扩散速度大于通过载体蛋白的速度 B．离子与相应离子通道的结合具有特异性，与其大小和电荷相适应 C．离子通道开关过程不依赖构象改变且自身不失活 D．某种离子通过离子通道进入细胞的速度与质膜两侧该离子的浓度差无关 【答案】A 【详解】A、离子通道形成孔道，允许特定离子快速通过，而载体蛋白需与物质结合并改变构象，速度较慢，因此同种离子通过通道的扩散速度更大，A正确； B、离子通道的选择性由通道的孔径和电荷决定，离子不需要与相应的离子通道结合即可实现转运，B错误； C、离子通道的开关依赖构象改变（如电压门控通道），且某些通道会失活（如神经细胞动作电位后的Na⁺通道），C错误； D、离子通过通道的运输属于协助扩散，速度与膜两侧浓度差相关，D错误。 故选A。 [例2]水通道蛋白又名水孔蛋白，这种蛋白质在细胞膜上组成“孔道”，可控制水进出细胞。水分子经过水通道蛋白时会形成单一纵列，进入弯曲狭窄的通道内，通道内部的极性等因素会帮助水分子旋转，使水分子以适当角度穿越通道，完成跨膜运输。下列有关水分子说法正确的是（　　） A．细胞中水的输入和输出都是通过水通道蛋白来完成的 B．水进入细胞，可以和其他物质结合，进而提高细胞代谢速率 C．水通道蛋白运输水时需要消耗ATP水解产生的能量 D．水通道蛋白的存在对肾小管和集合管重吸收水分子具有重要意义 【答案】D 【详解】A、细胞中水的输入和输出方式有自由扩散和协助扩散，不都是通过水通道蛋白来完成的，A错误； B、水进入细胞，可以和其他物质结合形成结合水，有利于提高生物的抗逆性，B错误； C、水通道蛋白运输水分子的方式属于协助扩散，不消耗能量，C错误； D、肾小管和集合管重吸收水主要通过协助扩散完成，因此水通道蛋白的存在对肾小管和集合管重吸收水分子具有重要意义，D正确。 故选D。 难点知识一 渗透作用 1．渗透作用： （1）定义：水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散，称为渗透作用。 （2）发生的条件：有一层半透膜、半透膜两侧的溶液具有浓度差。（提醒：浓度是指物质的量浓度） （3）对象：水分子或其他溶剂分子。 （4）方向：如果半透膜两侧存在浓度差，渗透的方向就是水分子或其他溶剂分子从相对含量高的一侧向相对含量低的一侧渗透。（提醒：溶液浓度低向溶液浓度高的渗透） （5）现象分析： 当液面上升到一定程度时，液面不再升高的原因分析：由于水槽中与漏斗中的液体具有浓度差，即具有渗透压差，所以多数水分子进入漏斗，使漏斗中的液面高于水槽中的液面，液面差为H1；当H1产生的压强使半透膜两侧的渗透平衡时，半透膜两侧水分子的交换速率相同，液面不再升高。（提醒：达到平衡时水分子的进出速率相等） 2．渗透作用与扩散的比较： （1）扩散：分子从高浓度一侧向低浓度一侧运动的现象。 （2）渗透作用：水分子或其他溶剂分子通过半透膜的扩散。 3．渗透作用变式： （1）溶质不能通过半透膜的情况： ①若S1溶液浓度大于S2溶液浓度，则单位时间内由S2→S1的水分子数多于由S1→S2的，表现为S1溶液液面上升。 ②若S1溶液浓度小于S2溶液浓度，则情况相反，表现为S1溶液液面下降。 ③在达到渗透平衡后，若存在如图所示的液面差Δh，则S1溶液浓度仍大于S2溶液浓度。（提醒：存在高度差时即存在浓度差） （2）溶质能通过半透膜的情况： ①若S1溶液浓度大于S2溶液浓度，则最初单位时间内由S2→S1的水分子数多于由S1→S2的，随着溶质的扩散，最终S1和S2溶液浓度相等，表现为S1溶液液面先上升后下降，最终S1和S2溶液液面持平。 ②若S1溶液浓度小于S2溶液浓度，则情况相反。 （3）其他情况：如图为渗透作用的初始状态，其中半透膜只允许水分子通过(图中浓度为质量分数)。 ①往稳定后的U形管的左侧加入少量蔗糖酶（提醒：蔗糖被水解后得到两分子单糖） A、未加酶时：葡萄糖相对分子质量较小，10%的葡萄糖溶液的物质的量浓度更大，水分子流向总趋势为10%的蔗糖溶液→10%的葡萄糖溶液，右侧液面升高。 B、加蔗糖酶后：一分子蔗糖被水解产生两分子单糖(葡萄糖和果糖)，导致左侧溶液浓度升高，水分子流向总趋势为10%的葡萄糖溶液→10%的蔗糖溶液，则左侧液面升高。 ②若把稳定后的U形管右侧液面高出的部分吸走，则右侧液面继续升高并达到新的平衡。 4．渗透作用注意： （1）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。 （2）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1g葡萄糖和1g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。 （3）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。 （4）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。 （5）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，细胞内外液体的浓度不一定相等。原因是：于动物细胞来说，单位时间内水分子进出细胞的数量相等时，细胞内外溶液的浓度相等。但植物细胞有细胞壁的支持、保护，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。 命题角度1 渗透作用 如图为渗透装置，漏斗内外的液面差最大值为H1，最终液面差为H2，且H1H2且下列相关说法正确的是（    ） A．溶液A中的部分溶质微粒能透过半透膜 B．状态1时，溶液A的浓度小于溶液B的浓度 C．状态2时，半透膜对水分子的通透性为零 D．状态3时，半透膜两侧浓度大小相等 【答案】A 【分析】渗透作用指的是水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜，从低浓度溶液向高浓度溶液的扩散。 【详解】A、H1＞H2，说明状态3半透膜两侧浓度差减小了，而减小的原因是漏斗内的部分溶质透过了半透膜，A正确； B、由于漏斗内液面上升，故状态1时，溶液A的浓度大于溶液B的浓度，B错误； C、状态2时，水分子进出半透膜的速率相等，并非水分子不能通过半透膜，C错误； D、状态3时，依然有一定的液柱，说明漏斗内溶液浓度依然大于水槽内溶液的浓度，这样液柱才能维持，D错误。 故选A。 下列属于渗透作用的是（　　） A．水分子或其他溶剂分子通过原生质层 B．水分子或其他溶剂分子通过细胞壁 C．氧气分子进入植物细胞的叶肉细胞 D．钾离子进入根尖的根毛细胞 【答案】A 【分析】渗透作用是指水分子等溶剂分子通过半透膜从低浓度一侧运输到高浓度一侧；条件是半透膜和浓度差。植物细胞的原生质层相当于半透膜，动物细胞膜相当于半透膜。 【详解】A、植物细胞的原生质层相当于半透膜，水分子或其他溶剂分子通过原生质层属于渗透作用，A正确； B、细胞壁具有全透性，故水分子或其他溶剂分子通过细胞壁不属于渗透作用，B错误； C、氧气分子不是溶剂分子，氧气分子进入植物细胞的叶肉细胞还穿过细胞壁，不属于渗透作用，C错误； D、钾离子也不是溶剂分子，该过程也不属于渗透作用，D错误。 故选A。 命题角度2 渗透作用变式 下图为“U”型渗透装置，其中半透膜只允许水分子和单糖分子通过，保持膜两侧初始液面相平。下列说法正确的是（　　） A．若S1是清水，S2是质量分数为15%的蔗糖溶液，则左侧液面会不断上升 B．若S1和S2为不同浓度的蔗糖溶液，平衡时膜两侧的蔗糖溶液浓度相等 C．若S1和S2分别是质量分数为15%的葡萄糖和蔗糖溶液，平衡时膜两侧液面相平 D．渗透实验达到平衡时，半透膜两侧水分子的扩散速率相等 【答案】D 【分析】渗透作用指两种不同浓度的溶液隔以半透膜（允许溶剂分子通过，不允许溶质分子通过的膜)，水分子或其它溶剂分子从低浓度的溶液通过半透膜进入高浓度溶液中的现象。或水分子从水势高的一方通过半透膜向水势低的一方移动的现象。 【详解】A、蔗糖是二糖，不能通过半透膜，若S1是清水，S2是质量分数为15%的蔗糖溶液，由于S2溶液的浓度大于S1溶液的浓度，水分子会从S1侧通过半透膜向S2侧扩散。 随着水分子的不断扩散，S2侧液面会不断上升，但当S2侧液柱产生的静水压等于两侧的渗透压时，水分子进出达到动态平衡，液面不再上升，并不是左侧液面会不断上升，A错误； B、当达到平衡时，半透膜两侧存在一定的高度差，这个高度差产生的静水压与两侧的渗透压达到平衡，此时膜两侧的蔗糖溶液浓度并不相等，高浓度一侧的液面较高，B错误； C、由于单糖能够通过半透膜，所以葡萄糖可以通过半透膜进入S2，最终S2的液面高，C错误； D、渗透实验达到平衡时，水分子通过半透膜的扩散处于动态平衡状态，即半透膜两侧水分子的扩散速率相等，D正确。 故选D。 下图表示常见的两套渗透装置，其中S1为1mol/L的蔗糖溶液，S2为蒸馏水，S3为1mol/L葡萄糖溶液，一段时间后，向装置A漏斗中加入适量的蔗糖酶。两个装置的半透膜（假设只允许水和葡萄糖通过）面积相同，初始时半透膜两侧液面高度一致。下列有关叙述正确的是（　　） A．装置A漏斗中液面先上升，加酶后继续上升，然后至稳定 B．若不加入酶，则装置A达到渗透平衡时，半透膜两侧溶液浓度S1小于S2 C．装置B半透膜增加一层，渗透平衡时，两侧溶液浓度不同 D．装置B两侧液面的高度变化为S2先降低后升高，S3先升高后降低平衡后液面高度相同 【答案】D 【分析】如图装置A中烧杯中S2为蒸馏水，而漏斗中S1为1mol/L的蔗糖溶液，所以烧杯中单位体积内水分子数多于漏斗中单位体积内的水分子数，所以水分子会透过半透膜由烧杯向漏斗内渗透，使漏斗内液面上升；同理，B装置中起始半透膜两侧溶液浓度不等，水分子仍然会发生渗透作用。 【详解】A、实验起始时，由于装置A中的S1溶液浓度大于S2，故漏斗中的液面会上升，加酶后，酶能催化蔗糖水解为葡萄糖和果糖，使S1溶液浓度增大，漏斗中液面继续上升，由于葡萄糖能够通过半透膜进入S2，使S1与S2溶液浓度差减小，漏斗中的液面会下降至稳定，A错误； B、若不加入酶，装置A达到渗透平衡后，由于漏斗中溶液存在重力势能，水分子进出半透膜速率相等，但装置A中漏斗内的蔗糖不可能进入到烧杯中，所以S1溶液浓度仍大于S2溶液浓度，B错误； CD、葡萄糖属于小分子物质，可以通过半透膜，装置B半透膜增加一层，渗透平衡时，两侧溶液浓度相同，且装置B两侧液面的高度变化为S2先降低后升高，S3先升高后降低平衡后液面高度相同，C错误，D正确。 故选D。 难点知识二 水分子进出细胞 1．动物细胞的吸水与失水： 过程 条件 现象 吸水 外界溶液的浓度<细胞质的浓度 失水 外界溶液的浓度>细胞质的浓度 平衡 外界溶液的浓度＝细胞质的浓度 2．植物细胞的吸水与失水： （1）植物细胞吸水的方式 ①吸胀吸水：吸胀吸水主要依赖细胞内的亲水性物质(如蛋白质、淀粉、纤维素等)吸收水分，三者吸水能力的大小关系为纤维素<淀粉<蛋白质。植物细胞在形成中央液泡之前(提醒：如植物根尖分生生细胞和干种子）通过吸胀作用吸水。 ②渗透吸水：这是成熟的植物细胞的主要吸水方式，如根尖成熟区细胞等形成中央大液泡的细胞。成熟的植物细胞是一个渗透系统。 （2）植物细胞的渗透吸水 ①条件：成熟植物细胞具有中央(大)液泡。 ②原理： 原生质层(相当于半透膜)：细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质（提醒：原生质层≠原生质体） ③现象： A、外界溶液浓度＞细胞液浓度，细胞失水，发生质壁分离现象。 B、外界溶液浓度＜细胞液浓度，细胞吸水略微膨胀（提醒：植物细胞有细胞壁不会吸水涨破），失水的细胞发生质壁分离复原。 C、外界溶液浓度=细胞液浓度，水分子进出平衡，细胞保持原态。 （3）植物细胞的质壁分离和质壁分离复原实验： ①实验材料：紫色的洋葱鳞片叶外表皮细胞。(提醒：外表皮有颜色） ②实验步骤： ③实验结论： A、当细胞液的浓度小于外界溶液的浓度时，细胞失水，发生质壁分离。 B、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。(提醒：若溶液溶质可以进入细胞则会发生自动复原现象，如乙二醇、甘油等） ④质壁分离及复原发生的条件： A、从细胞角度分析： a）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。 b）细菌细胞也能发生质壁分离，但现象不明显。 B、从溶液角度分析： a）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，会通过被动运输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。 b）在高浓度溶液（如0.5g/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。 c）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。 ⑤注意： A、当在显微镜下观察到细胞处于质壁分离状态时，细胞可能正在失水，可能正在吸水，可能处于平衡状态，也可能已死亡。 B、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。 C、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）。 D、1mol/LNaCl溶液的渗透压＞1mol/L蔗糖溶液的渗透压，原因是：NaCl溶液中含有钠离子和氯离子，而蔗糖溶液中只含有蔗糖分子，故NaCl溶液的渗透压高于蔗糖溶液的。 E、观察洋葱鳞片叶外表皮细胞的质壁分离整个实验过程只需低倍镜观察即可。 （4）质壁分离与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比较未知浓度溶液的浓度大小： ⑤鉴别不同种类的溶液(如KNO3溶液和蔗糖溶液)： 命题角度1 动物细胞的吸水与失水 制作人体口腔上皮细胞临时装片时，在载玻片中央滴加的液体及其目的分别是（    ） A．清水，维持细胞正常形态 B．生理盐水，维持细胞正常形态 C．清水，防止细胞皱缩 D．生理盐水，便于细胞染色 【答案】B 【详解】A、清水用于植物细胞临时装片（如洋葱表皮细胞），因植物细胞有细胞壁保护，清水可维持细胞形态；但动物细胞无细胞壁，滴清水会导致细胞吸水涨破，A错误； B、生理盐水的浓度与人体细胞液浓度相近，可维持细胞正常形态，避免细胞皱缩或涨破，B正确； C、清水无法防止动物细胞皱缩，反而会导致细胞破裂，C错误； D、生理盐水的主要作用是维持细胞形态，染色需后续滴加染色剂（如碘液），D错误。 故选B。 命题角度2 植物细胞的吸水与失水 水势是指单位体积水的自由能，水可以自发从高水势区域流向低水势区域。在研究细胞水平的水分转运时(忽略重力影响)，溶液水势的计算公式为：水势=渗透势+静水压，渗透势反映溶质对水势的影响，溶质浓度越高，渗透势越低(纯水水势定义为零)，施加压力可增大静水压以提高水势(标准大气压下敞口烧杯中溶液的静水压为零)。若将一个萎蔫的植物细胞置于0.1mol/L的蔗糖溶液中，其发生的变化如右图所示。下列有关说法正确的是（　　） A．初始时蔗糖溶液的浓度比细胞液中大，水势相对更高，使细胞发生吸水 B．萎蔫细胞在吸水时水势不断变小，而蔗糖溶液的水势几乎没有变化 C．细胞吸水使原生质体膨胀，拉伸的细胞壁对细胞产生静水压，提高细胞水势 D．平衡状态时，蔗糖溶液与细胞液的浓度并不相等，故二者的水势也不相等 【答案】C 【详解】A、将一个萎蔫的植物细胞置于0.1mol/L的蔗糖溶液中，由于蔗糖溶液浓度比细胞液浓度低，蔗糖溶液的水势相对更高，所以细胞吸水，A错误； B、萎蔫细胞在吸水时，此时蔗糖溶液由于不断失水，浓度增加，水势降低，B错误； C、细胞吸水使原生质体膨胀，对细胞壁产生压力，而拉伸的细胞壁产生静水压会抵消部分渗透压，提高细胞水势，C正确； D、平衡状态时，蔗糖溶液与细胞液的浓度并不相等，二者渗透压不等，但由于细胞壁会产生静水压，二者水势相等，D错误。 故选C。 命题角度3 植物细胞的质壁分离与复原实验 某研究人员用0.3的KNO3溶液分别处理普通植物和耐盐碱植物细胞，结果如图所示。下列叙述正确的是（   ） A．两组植物细胞的整体体积是基本不变的 B．两组植物的细胞液浓度大小最初是相等的 C．植物在C点时细胞液浓度等于外界溶液浓度 D．该实验不能说明溶质KNO3可以被植物吸收 【答案】A 【详解】A、由于植物的细胞壁伸缩性很小，故整个过程中细胞的大小基本不变，A正确； BD、由图看出I组植物原生质体体积逐渐增大，说明其是耐盐碱植物，细胞液浓度大于外界溶液浓度，细胞吸水，从而使其原生质体体积逐渐增大。II组植物原生质体体积先减小，说明其是普通植物，细胞液浓度小于外界溶液浓度，细胞失水，从而使其原生质体体积逐渐减小；而后其原生质体体积逐渐增大，是因为KNO3进入细胞，导致细胞液浓度增大，大于外界溶液，细胞吸水，从而使原生质体体积增大，该实验能说明溶质KNO3可以被植物吸收，BD错误； C、II组植物吸收了KNO3致使细胞液浓度增大，C点时细胞液浓度可能大于外界溶液，但是植物细胞壁伸缩性很小，故在C点时细胞壁限制了细胞继续吸水，也可能浓度刚好相等，处于渗透平衡，C错误。 故选A。 将一个从清水中取出的成熟植物细胞放入某种外界溶液中，其原生质层对细胞壁的压力随时间变化的关系如图所示。下列叙述正确的是（    ） A．此实验只能用紫色洋葱鳞片叶的外表皮作为实验材料，不能用内表皮 B．t1～t2时间内细胞处于质壁分离状态 C．外界溶液可能是质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液 D．t0～t1时间内，细胞吸水能力逐渐减弱 【答案】B 【详解】A、洋葱鳞片叶的内表皮细胞含有中央大液泡，可进行质壁分离实验，因此显微镜调暗视野或对外界溶液进行染色后，也可以用洋葱鳞片叶的内表皮细胞做此实验，A错误； B、t1～t2时间内细胞压力为0，细胞处于质壁分离状态，B正确； C、由图可知细胞可发生质壁分离自动复原现象，因此外界溶液不会是蔗糖溶液，C错误； D、t0～t1时间内细胞逐渐失水，细胞液浓度逐渐变大，细胞吸水能力逐渐增大，D错误。 故选B。 命题角度4 植物细胞的质壁分离实验的应用 兴趣小组以黑藻叶肉细胞为材料进行了两组实验;甲组将细胞置于一系列不同浓度的蔗糖溶液中，10 分钟后测定细胞原生质体的相对体积; 乙组将细胞置于浓度为 0.16 mol·L-1 的 KNO3溶液中，每隔 2 分钟用显微镜观察并记录细胞原生质体的相对体积。甲、乙两组的实验结果分别如图 1 和图 2 所示。下列有关叙述正确的是（    ） A．图1中，放置于不同浓度的蔗糖溶液中的叶肉细胞均失水 B．由图1可推知，黑藻叶肉细胞细胞液浓度等于0.16 mol·L-1 C．图2中，实验开始时，溶液中离子不能进入叶肉细胞 D．图2中，8 min时，细胞外溶液浓度等于0.16 mol·L-1 【答案】B 【详解】A、图1中，蔗糖溶液浓度低于细胞液浓度时，叶肉细胞会吸水，原生质体相对体积会大于初始体积，并非所有浓度下都失水，A错误； B、由图1可知，当蔗糖溶液浓度为0.16 mol⋅L−1时，原生质体相对体积与初始体积相等，说明此时细胞液浓度等于外界蔗糖溶液浓度，即黑藻叶肉细胞细胞液浓度等于0.16 mol⋅L−1，B正确； C、图2中，KNO3溶液中的K+和NO3-可以通过主动运输进入叶肉细胞，C错误； D、图2中，8min时，细胞发生了质壁分离复原，但由于该过程细胞通过主动运输吸收了K+和NO3-，所以细胞外溶液浓度小于0.16mol⋅L−1，D错误。 故选B。 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，表明细胞中溶质浓度≥0.3mol/L B．乙、丙组NaCl处理皆使细胞发生质壁分离，处理解除后细胞可发生质壁分离复原 C．该菌原生质体表面积增加时是因为外界溶液浓度低于细胞内，从而发生了吸水 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 【答案】C 【分析】1、质壁分离的原理：当细胞液的浓度小于外界溶液的浓度时，细胞就会通过渗透作用而失水，细胞液中的水分就透过原生质层进入到溶液中，使细胞壁和原生质层都出现一定程度的收缩。由于原生质层比细胞壁的收缩性大,当细胞不断失水时，原生质层就会与细胞壁分离。 2、质壁分离复原的原理：当细胞液的浓度大于外界溶液的浓度时，细胞就会通过渗透作用而吸水，外界溶液中的水分就通过原生质层进入到细胞液中，整个原生质层就会慢慢地恢复成原来的状态，紧贴细胞壁,使植物细胞逐渐发生质壁分离复原。 【详解】A、甲组中NaCl处理后原生质体的表面积随时间变化逐渐增加，增速与葡萄糖培养基一致，说明细胞正常生长或微量吸水，外界溶液浓度低于或等于细胞内溶液浓度，细胞中溶质浓度≥0.3mol/L，A正确； B、乙、丙中用NaCl处理时原生质体体积都比葡萄糖基本培养基处理时小，说明NaCl处理后发生了质壁分离。换用葡萄糖基本培养基处理后，原生质体体积又增大，说明NaCl处理解除后细胞又发生质壁分离复原，B正确； C、该假单孢菌的正常生长和吸水都可导致原生质体表面积增加，C错误； D、若将该菌先进行65℃水浴灭活，细胞死亡，细胞膜会失去选择透过性，再用NaCl溶液处理，不会发生质壁分离与复原，原生质体表面积无变化，D正确。 故选C。 难点知识三 被动运输 1．自由扩散和协助扩散的比较： 自由扩散 协助扩散 运输方向 高浓度→低浓度 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。 模型 影响因素 自由扩散：膜内外物质浓度梯度的大小 协助扩散：膜内外物质浓度梯度的大小、转运蛋白的数量 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 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．影响被动运输的因素分析 （1）物质浓度 自由扩散 协助扩散 （2）载体数量 自由扩散 协助扩散 （3）温度 命题角度1 自由扩散 下列物质的跨膜运输方式属于自由扩散的是（    ） A．乙醇进入肝细胞 B．人体红细胞吸收葡萄糖 C．K+逆浓度梯度进入轮藻细胞 D．变形虫“吃掉”肠壁组织细胞 【答案】A 【分析】自由扩散不需要载体蛋白的参与，不消耗能量，为顺浓度梯度的运输。 【详解】A、乙醇为脂溶性小分子，通过自由扩散进入肝细胞，该过程顺浓度梯度且不需要载体和能量，A正确； B、人体红细胞吸收葡萄糖的方式为协助扩散，需载体蛋白协助但无需能量，B不符合题意； C、K⁺逆浓度梯度进入轮藻细胞属于主动运输，需载体蛋白并消耗能量，C不符合题意； D、变形虫“吃掉”肠壁组织细胞为胞吞作用，依赖细胞膜的流动性并消耗能量，D不符合题意。 故选A。 命题角度2 协助扩散 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．低温时，水分子通过与蛋白M结合转运到细胞外 B．细胞内的结合水占比增加可提升植物的耐寒能力 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 【答案】A 【详解】A、水分子通过水通道蛋白的运输属于协助扩散，该过程不需要与水通道蛋白结合，而是直接通过通道，A错误； B、细胞内结合水占比增加时，自由水相对减少，细胞代谢速率减慢，抗逆性（包括耐寒能力）会提升，B正确； C、水通道蛋白（蛋白 M）能提高水分子的运输效率（增加运输能力），但水分子的运输方向由 膜两侧的水势差（或渗透压）决定，通道蛋白不改变运输方向，C正确； D、水分子进出细胞的方式有两种：水通道蛋白介导的协助扩散； 直接通过磷脂双分子层的自由扩散。 因此，水通道蛋白介导的跨膜运输不是水进出细胞的唯一方式，D正确。 故选A。 命题角度3 转运蛋白 小分子溶质或者离子通过载体蛋白或通道蛋白进行跨膜运输的过程如下图所示。下列叙述中错误的是（　　） A．载体蛋白和通道蛋白都属于转运蛋白，在细胞膜、核膜和细胞器膜中广泛分布 B．通道蛋白介导的物质运输方向是逆浓度梯度，且需要消耗能量 C．有些载体蛋白空间结构和活性的变化与其磷酸化和去磷酸化有关 D．载体蛋白每次转运时都会发生自身构象的改变，分子或离子通过时需与其结合 【答案】B 【详解】A、转运蛋白包含载体蛋白和通道蛋白，在细胞膜、核膜、细胞器膜（如线粒体膜、叶绿体膜）广泛分布，A正确； B、通道蛋白介导的物质运输方向是顺浓度梯度，不需要消耗能量，B错误； C、像钠-钾泵这类载体蛋白，磷酸化和去磷酸化会改变其空间构象，实现离子转运，C正确； D、载体蛋白转运时需要与被转运的分子、离子结合，结合后构象改变完成运输，D正确。 故选B。 命题角度4 自由扩散和协助扩散比较 肾小管上皮细胞对葡萄糖的重吸收具有重要作用，其机制如下图所示。SGLT2i（钠-葡萄糖协同转运蛋白2抑制剂）可通过抑制SGLT2发挥降血糖作用，进而保护心、肝、肾。下列叙述错误的是（　　） A．糖尿病患者服用SGLT2i后，血糖浓度降低，尿量明显减少 B．Na+和K+通过与Na+/K+-ATPase结合与分离能实现其运输 C．葡萄糖通过SGLT2进入细胞的方式为主动运输，能量来自Na+势能 D．葡萄糖通过GLUT2进入组织液的方式为协助扩散，该过程不消耗能量 【答案】A 【详解】A、SGLT2i抑制肾小管对葡萄糖的重吸收，导致葡萄糖随尿液排出，血糖浓度降低。但葡萄糖具有渗透压效应，未被重吸收的葡萄糖会增加尿液渗透压，阻碍肾小管对水的重吸收，进而导致尿量增多，A错误； B、主动运输的载体蛋白会与运输的物质结合，B正确； C、SGLT2介导葡萄糖逆浓度进入细胞，依赖 Na⁺势能（钠钾泵消耗 ATP 维持），为主动运输，C正确； D、GLUT2介导顺浓度运输，为协助扩散，不耗能，D正确。 故选A。 命题角度5 被动运输的影响因素 如图甲、乙、丙为不同物质出入细胞时，物质运输速率与物质浓度、O2浓度的关系曲线。下列叙述错误的是（　　） A．O2分子进出细胞的方式可对应甲曲线 B．洋葱根尖细胞吸收K+的方式可对应乙 C．人体成熟红细胞吸收葡萄糖的方式可对应乙，但不对应丙 D．小肠上皮细胞吸收脂肪酸的方式可对应甲和丙 【答案】C 【详解】A、O2分子进出细胞的方式是自由扩散，该方式是顺浓度梯度进行的，不需要载体和能量，可对应曲线甲，A正确； B、洋葱根尖细胞吸收K+的方式是主动运输，主动运输需要载体和能量，可用图中的乙表示，B正确； C、人体成熟红细胞吸收葡萄糖的方式是协助扩散，该方式需要载体协助，但不需要消耗能量，可对应图中的乙，也可以对应丙（氧气浓度可代表能量供应），C错误； D、小肠上皮细胞吸收脂肪酸的方式是自由扩散，不需要载体和能量，可对应图中的甲和丙，D正确。 故选C。 1．图1是某同学在进行观察植物细胞质壁分离与复原实验时拍下的显微照片；图2呈现的是一种渗透作用装置，蔗糖分子无法通过装置中的半透膜，但葡萄糖分子和水分子能够通过，起始时两侧液面高度相同。下列叙述正确的是（　　） A．图1所展示的显微照片是物理模型 B．由图1可推知此时细胞液浓度一定小于外界溶液浓度 C．图2中，若A侧为清水，B侧为葡萄糖溶液，则平衡后B侧液面较高 D．图2中，若A侧、B侧分别为质量分数为10%的葡萄糖、蔗糖溶液，则平衡后B侧液面较高 【答案】D 【详解】A、物理模型指以实物或图画形式直观表达对象特征的结构，如细胞膜流动镶嵌模型。显微镜拍摄的照片是实物图像，并非构建的模型，属于实物而非模型，A错误； B、图1中，因为不知道该细胞是质壁分离“进行时”还是复原“进行时”，还是达到了动态平衡，因此不能确定此时细胞液浓度与外界溶液浓度的关系，细胞液浓度大于、小于或等于外界溶液浓度都有可能，B错误； C、图2中，若A侧为清水，B侧为葡萄糖溶液，由于葡萄糖分子能透过半透膜，则液面会出现B侧先升高，然后A侧液面升高，最后两侧液面相平，C错误； D、蔗糖是二糖，葡萄糖是单糖，因此葡萄糖的摩尔质量（M）更小（也就是相对分子质量更小），实验开始时两溶液的体积和质量分数相同，相当于取了相同质量的蔗糖和葡萄糖，根据公式 n=m÷M 可知葡萄糖的物质的量（n）更大，而体积相同，故葡萄糖一侧溶液的物质的量浓度更大，液面开始时A侧高于B侧，后来由于葡萄糖可以透过半透膜进入B侧，而蔗糖不可透过半透膜进入A侧，因此达到平衡后B侧液面比A侧高，D正确。 故选D。 2．某同学利用不同浓度的蔗糖溶液处理同一株黑藻生长状况正常且相似的不同叶片，记录黑藻细胞质壁分离的状态，测定原生质体长度X和细胞长度Y，并计算X与Y的比值，结果如表所示。下列相关叙述错误的是（    ） 蔗糖溶液 X/Y 示意图 甲 0.35 乙 0.52 丙 0.78 丁 1.0 A．经蔗糖溶液甲处理后，黑藻细胞的叶绿体分布最密集 B．经蔗糖溶液乙处理后，黑藻细胞的细胞液渗透压升高 C．蔗糖溶液丁的渗透压与黑藻细胞液的渗透压基本相同 D．表中4种蔗糖溶液的浓度大小关系为甲>乙>丙>丁 【答案】C 【详解】A、经蔗糖溶液甲处理后，X/Y的值最小，说明细胞质壁分离程度最大，黑藻的原生质体缩小后，叶绿体集中分布到细胞中央，A正确； B、经蔗糖溶液乙处理后，X/Y的值小于1，说明细胞失水，细胞液的渗透压升高，B正确； C、经蔗糖溶液丁处理后，X/Y的值为1，此时蔗糖溶液丁的渗透压可能与黑藻细胞液的渗透压基本相同，也可能低于黑藻细胞液的渗透压，但由于细胞壁的作用，黑藻细胞无法继续吸水，C错误； D、根据实验结果，蔗糖溶液的浓度大小关系为甲>乙>丙>丁，D正确。 故选C。 3．撕取洋葱鳞片叶外表皮置于0.3g/mL的蔗糖溶液中，一段时间后放在显微镜下观察并绘制细胞结构示意图如图所示，图中①—⑤代表不同结构。下列相关叙述正确的是（　　） A．①③⑤构成原生质体，其伸缩性大于细胞壁 B．该细胞处于质壁分离过程，②处的颜色不断加深 C．该细胞可能正在同时进行DNA分子复制和光合作用 D．若将溶液替换成适宜浓度的KNO3溶液，现象可能不同 【答案】D 【详解】A、原生质体包括细胞膜、液泡膜以及两者之间的细胞质，对应图中的③④⑤，A错误； B、图示细胞壁与原生质体分离，但可能处于质壁分离过程中、完成质壁分离或质壁分离复原过程等状态，所以②处的颜色可能加深，也可能变浅，B错误； C、该细胞是洋葱鳞片叶外表皮，无叶绿体，不能进行光合作用，且细胞高度分化，无法进行DNA复制，C错误； D、若将溶液替换成适宜浓度的KNO3溶液，可以发生质壁分离后自动复原过程，故现象可能不同，D正确。 故选D。 4．将萝卜条放在不同浓度的蔗糖溶液中，在保持细胞活性的条件下，蔗糖溶液与萝卜条细胞液浓度变化的关系如图(其中d点代表实验前细胞液的浓度)。下列有关叙述正确的是（　　） A．蔗糖溶液浓度为a时，萝卜条细胞液泡体积变小 B．蔗糖溶液浓度为a～b时，细胞出现质壁分离 C．蔗糖溶液浓度为c时，萝卜条细胞液泡质量减轻 D．蔗糖溶液浓度为a时，萝卜条细胞原生质层已失去选择透过性 【答案】C 【详解】A、由题意可知，d点代表实验前细胞液的浓度，且d=b，蔗糖溶液浓度为a时，a小于b（d），即外界溶液浓度小于细胞液浓度，萝卜条吸水，细胞液泡体积变大，A错误； B、蔗糖溶液浓度为a～b时，外界溶液浓度仍小于细胞液浓度，萝卜条吸水，不会发生质壁分离，B错误； C、蔗糖溶液浓度为c时，c大于b（d），即外界溶液浓度大于细胞液浓度，萝卜条失水，液泡质量减轻，C正确； D、蔗糖溶液浓度为a时，外界溶液浓度小于细胞液浓度，萝卜条吸水，萝卜条细胞原生质层具有选择性，D错误。 故选C。 5．某同学进行“观察洋葱鳞片叶外表皮细胞的质壁分离及质壁分离复原”实验时,将观察到的某个细胞大小变化情况绘制成了曲线（如图）。下列叙述正确的是（    ） （注:细胞的初始大小相对值记为 1） A．b-c 段,由于失水过多,细胞可能已经死亡 B．c-d 段,水分子的运动方向是从细胞外进入细胞内 C．e 时液泡的颜色比 a 时浅 D．d-e 段,细胞液浓度等于外界溶液浓度 【答案】C 【分析】据图分析可知：a～b细胞大小的相对值减少，说明细胞失水，发生质壁分离；c～d段，细胞大小的相对值增加，细胞吸水，发生质壁分离后的复原；d～e段，细胞的相对值大于细胞的初始大小，说明细胞吸水，但是由于细胞壁的存在，细胞的体积不能无限增加。 【详解】A、根据c～d段细胞能吸水复原，推测b～c段细胞并没有死亡，A错误； B、c～d段，水分子从细胞外进入细胞内多于细胞内运出细胞外，即水分子是双向运动，细胞液浓度逐渐减小，B错误； C、e时细胞的相对值大于a时细胞的初始大小，说明细胞吸水了，则液泡的颜色比a时浅，C正确； D、d～e段，细胞的相对值大于细胞的初始大小，说明细胞吸水，外界溶液浓度低于细胞液浓度，只是由于细胞壁的存在，细胞的体积不能无限增加，D错误。 故选C。 6．研究人员对小鼠进行致病性大肠杆菌接种，构建腹泻模型。用某种草药进行治疗，发现草药除了具有抑菌作用外，对于空肠、回肠（均属于小肠的一部分）黏膜细胞膜上的水通道蛋白3（AQP3）的相对表达量也有影响，结果如下图所示。下列叙述正确的是（　　） A．模型组小鼠腹泻的主要原因是回肠黏膜细胞对水的吸收减少 B．给模型组小鼠输入一定量的清水可恢复机体的水盐平衡 C．治疗后回肠黏膜细胞膜上AQP3相对表达量升高，可缓解腹泻 D．细胞对水的吸收以自由扩散为主，水通道蛋白参与的协助扩散为辅 【答案】C 【详解】A、模型组小鼠的空肠黏膜细胞AQP3相对表达量明显降低，空肠黏膜细胞对肠腔内水的吸收减少，是引起腹泻的主要原因，A错误； B、腹泻小鼠丢失了大量水和无机盐，若要恢复机体的水盐平衡，可输入含特定无机盐的生理盐水，B错误； C、治疗后回肠AQP3相对表达量提高，对水的转运增加，可缓解腹泻，C正确； D、水分子跨膜运输的主要方式是经过水通道蛋白的协助扩散，D错误。 故选C。 7．阻断血管平滑肌和心肌细胞膜上的钙通道蛋白，可以抑制细胞Ca2+内流，从而产生降压作用。下列有关叙述中，正确的是（    ） A．血管平滑肌细胞外的Ca2+内流属于主动运输 B．Ca2+与钙通道蛋白的特殊位点结合才能进入细胞 C．人体内的Ca大多以离子的形式存在 D．哺乳动物血液中Ca2+含量太低会导致肌肉抽搐 【答案】D 【详解】A、血管平滑肌细胞外的Ca2+通过钙通道蛋白内流，属于协助扩散而非主动运输，A错误； B、Ca2+通过钙通道蛋白时不需要与特殊位点结合，只有载体蛋白才需要结合，B错误； C、人体内的Ca主要存在于骨骼和牙齿中，以碳酸钙等化合物形式存在，C错误； D、血液中Ca2+含量过低会引发抽搐，Ca2+含量过高会导致肌无力，D正确。 故选D。 8．如图是离子和小分子通过细胞膜的示意图。CO2从细胞内排出细胞外的方式是图中的（    ） A．① B．② C．③ D．④ 【答案】A 【详解】CO2从细胞内排出细胞外的方式是自由扩散，顺浓度梯度运输，不需要转运蛋白，也不需要能量，即图中的①，A正确，BCD错误。 故选A。 9．下图甲、乙表示两种与被动运输方式有关的曲线，相关叙述错误的是（　　） A．图甲代表自由扩散，图乙代表协助扩散 B．图甲代表的跨膜运输方式不需要转运蛋白 C．图乙中限制P点转运速率的主要因素是转运蛋白的数量 D．温度对图甲所示的转运速率无影响，而对图乙的有影响 【答案】D 【分析】甲表示自由扩散，乙表示协助扩散。 【详解】A、甲的运输方式只与浓度差有关，为被动运输中的自由扩散，乙的运输方式显示达到一定的浓度差后运输速率不再增加，说明乙的运输方式除了与浓度差相关外，还与载体数量有关，属于被动运输中的协助扩散，A正确； B、甲的运输方式为自由扩散，不需要转运蛋白，不消耗能量，B正确； C、乙的运输方式为协助扩散，由于细胞膜上转运蛋白的数量是有限的，因此运输速率会有最大值，故限制P点转运速率的主要因素是转运蛋白的数量，C正确； D、温度升高会使膜上的物质分子运动加快，有利于物质的运输，因此温度对甲和乙图中的运输速率均有影响，D错误。 故选D。 10．人体成熟红细胞能够运输 O2和 CO2，其部分结构和功能如图，①-⑤表示相关过程。下列叙述错误的是（　　） A．血液流经肌肉组织时, 气体A和B分别是CO2和O2 B．①和②是简单扩散，④和⑤是易化扩散 C．成熟红细胞通过分解葡萄糖产生ATP,为③提供能量 D．成熟红细胞表面的糖蛋白处于不断流动和更新中 【答案】D 【详解】A、根据题意可知，红细胞能运输O2和CO2，肌肉细胞进行有氧呼吸时，消耗O2，产生CO2，血液流经肌肉组织时，气体A和B分别是CO2和O2，A正确； B、①和②表示气体进出红细胞，一般气体等小分子进出细胞的方式为简单扩散，④是载体蛋白运输葡萄糖进入红细胞，顺浓度梯度，不需要消耗能量，为易化扩散，⑤是H2O通过水通道蛋白进入红细胞，属于易化扩散，B正确； C、③为红细胞通过消耗能量主动吸收K+排出Na+，成熟红细胞没有线粒体，不能进行有氧呼吸，只能通过无氧呼吸分解葡萄糖产生ATP，为③提供能量，C正确； D、成熟红细胞没有核糖体，不能再合成新的蛋白质，细胞膜上的糖蛋白不能更新，糖蛋白存在于细胞膜的外表面，由于细胞膜具有流动性，其表面的糖蛋白处于不断流动中，D错误。 故选D。 11．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不同浓度的NaCl溶液交替处理某假单胞菌（一种细菌），其原生质体表面积的测定结果如图所示。回答下列问题： (1)假单胞菌和真菌细胞都含细胞壁，这两种生物的主要区别是 。 (2)图中甲、乙、丙三组假单胞菌中没有发生质壁分离的是 组。 (3)图中乙、丙组假单胞菌用NaCl溶液处理后，原生质体表面积 （填“增大”或“减小”），葡萄糖处理后原生质体表面积 （填“增大”或“减小”），解释这种变化： 。 (4)若将该假单胞菌先65℃水浴灭活后，再用1.5mol·L-1的NaCl溶液处理，则原生质体表面积 （填“会”或“不会”）发生变化，理由是 。 【答案】(1)有无以核膜为界限的细胞核 (2)甲 (3)减小 增大 用NaCl溶液处理后，细胞失水，发生质壁分离，原生质体表面积减小；葡萄糖是细胞所需要的营养物质，用葡萄糖处理后，细胞吸收葡萄糖，细胞内溶液浓度增大，细胞吸水，原生质体表面积增大 (4)不会 65 ℃水浴灭活后，细胞死亡，细胞膜失去选择透过性，再用 NaCl溶液处理，原生质体表面积无变化 【分析】假单胞菌的细胞膜具有选择透过性，相当于半透膜，细胞中液体与外界溶液存在浓度差，所以假单胞菌能发生渗透吸水和失水。假单胞菌能发生质壁分离的内因是细胞壁的伸缩性小于原生质层的伸缩性，外因是外界溶液浓度大于细胞内部溶液浓度。 【详解】（1）假单胞菌是原核生物，由原核细胞构成，无细胞核；真菌细胞为真核细胞，有细胞核。假单胞菌和真菌细胞的主要区别是：有无以核膜为界限的细胞核。 （2）甲组实验中用葡萄糖基本培养基和0.3mol·L-1的NaCl溶液交替处理后，假单胞菌的原生质体表面积均变大，说明假单胞菌中没有发生质壁分离，而乙、丙两组中，均出现了假单胞菌原生质体表面积比初始（培养时间为0h）小的情况，说明乙、丙两组中假单胞菌均出现了质壁分离。 （3）图中乙、丙组假单胞菌用NaCl溶液处理后，原生质体表面积减小，葡萄糖处理后原生质体表面积增大，原因是用NaCl溶液处理后，细胞失水，发生质壁分离，原生质体表面积减小；葡萄糖是细胞所需要的营养物质，用葡萄糖处理后，假单胞菌吸收葡萄糖，细胞内溶液浓度增大，细胞吸水，原生质体表面积增大。 （4）将该假单胞菌先65°C水浴灭活后，细胞死亡，细胞膜失去选择透过性，再用1.5mol·L-1的NaCl溶液处理，原生质体表面积不会发生变化。 12．哺乳动物成熟红细胞没有细胞核和具膜的细胞器，是研究膜结构功能的常用材料。红细胞破裂后释放出血红蛋白，所得到的红细胞质膜具有很大的变形性、柔韧性和可塑性，当红细胞的内容物渗漏之后，质膜可以重新封闭起来形成红细胞血影， (1)在制备细胞膜时，可将红细胞置于 中，使细胞膜破裂释放出内容物，随后其细胞膜又会重新封闭起来，这体现了细胞膜具有 的结构特点。研究人员用不同的试剂分别处理红细胞血影，结果如下表，由表中结果推测，对维持红细胞血影的形状起重要作用的蛋白质是 (填字母)。 实验处理 蛋白质种类 处理后红细胞血影的形状 A B C D E F 试剂甲处理后 + + + + — — 变得不规则 试剂乙处理后 — — + + + + 还能保持 注：“+”表示有，“—”表示无 (2)如图是猪的红细胞在不同浓度的NaCl溶液中，红细胞体积和初始体积之比的变化曲线(O点对应的浓度为红细胞吸水涨破时的NaCl浓度)。请回答下列问题： ①分析题图，将相同的猪的红细胞甲、乙分别放置在A点和B点对应浓度的NaCl的溶液中，一段时间后，红细胞乙的吸水能力 (填“大于”“小于”或“等于”)红细胞甲，原因是 。 ②初步研究发现，红细胞能快速吸水并涨破与其细胞膜上的CHIP28水通道蛋白有关，现以人工脂质体(可插入膜蛋白)为材料设计实验验证CHIP28蛋白的功能： 取适量的人工脂质体均分为甲、乙两组，向甲组脂质体 ，乙组不做处理；将两组脂质体分别置于清水中，观察 ；支持上述结论的实验结果为： 。 【答案】(1)清水 一定的流动性 E F (2)大于 红细胞乙失水量多，细胞渗透压较高，吸水能力较强 添加CHIP28水通道蛋白 甲乙两组脂质体是否吸水涨破 甲组快速吸水涨破而乙组不吸水涨破 【分析】题图分析，当NaCl溶液浓度为150mmol•L-1时，红细胞体积和初始体积之比为1，说明此NaCl溶液的浓度与红细胞的细胞质浓度相同，红细胞水分进出平衡。 【详解】（1）在制备细胞膜时，可将红细胞置清水中进行吸水涨破，使细胞膜破裂释放出内容物，随后其细胞膜又会重新封闭起来，这体现了细胞膜具有一定的流动性。研究人员用不同的试剂分别处理红细胞血影，结果如表，由表中结果推测，试剂乙处理以后，EF蛋白存在时，红细胞血影的形状还能维持，说明EF蛋白是对维持红细胞血影形状起重要作用的蛋白质。 （2）将相同的猪的红细胞甲、乙分别放置在A点和B点对应浓度的NaCl溶液中，这两个浓度均大于猪红细胞的细胞质浓度，因此，一段时间后，二者的红细胞体积和初始体积之比均小于1，且乙的比值更小，说明红细胞乙的失水量多于红细胞甲的失水量，红细胞乙的渗透压高于红细胞甲的渗透压，所以红细胞乙的吸水能力大于红细胞甲的吸水能力。初步研究发现，红细胞能快速吸水并涨破与其细胞膜上的CHIP28水通道蛋白有关，本实验的目的是验证CHIP28蛋白的功能，因此，本实验的自变量是是否在脂质体中添加CHIP28水通道蛋白，因变量是脂质体吸水涨破的时间，因此，需要将两组实验置于清水中，故实验设计的思路为：取适量的人工脂质体均分成甲乙两组，向甲组脂质体上插入CHIP28，乙组不作处理，再将两组脂质体分别置于清水中，观察两组脂质体是否吸水涨破(或吸水涨破的速度)。支持上述目的的实验结果为：甲组脂质体快速吸水涨破而乙组不涨破(或甲组脂质体吸水涨破速度快于乙组)。 13．为研究植物的抗寒机制及渗透吸水和失水的原理及现象，某生物兴趣小组进行了以下实验。将洋葱鳞片叶外表皮均分为两组，分别在常温与低温(4℃)下处理适宜时间后，再在常温下用0.3g/mL的蔗糖溶液进行质壁分离实验，实验结果如下图。根据所学知识回答下列问题： (1)在低倍显微镜下观察洋葱鳞片叶外表皮细胞的质壁分离，主要观察紫色中央液泡的大小变化和 。水分子穿过洋葱鳞片叶外表皮细胞膜进入细胞的方式为 。由上图可知，常温下质壁分离细胞占比达到100%时，不同细胞质壁分离的程度 (填“相同”“不相同”或“不一定相同”)。 (2)根据上述信息推断，洋葱植株通过 提高自身抗寒能力。为比较抗寒洋葱根尖成熟区的细胞液浓度和普通洋葱根尖成熟区细胞液浓度的高低，请根据上述实验方法，利用质壁分离实验的原理设计实验。实验思路： 。 【答案】(1)原生质层的位置 自由扩散和协助扩散 不一定相同 (2)减少自由水含量和增大细胞液浓度 分别取抗寒洋葱根尖成熟区的细胞和普通洋葱根尖成熟区细胞，制成临时装片，配制一系列浓度梯度的蔗糖溶液分别进行处理，观察对比两种植物细胞在每一浓度下发生质壁分离的情况 【分析】质壁分离的原因：外因：外界溶液浓度＞细胞液浓度；内因：原生质层相当于一层半透膜，细胞壁的伸缩性小于原生质层。最早出现质壁分离所需时间越长，说明细胞液浓度相对越大，与外界溶液的浓度差越小。质壁分离的细胞其原生质体长度与细胞长度的比值表示质壁分离的程度，比值越大，质壁分离程度越小。由题干信息可知，低温处理使细胞质壁分离程度变小，质壁分离速度变慢。 【详解】（1）观察植物细胞的质壁分离实验，吸水和失水主要发生在液泡，而原生质层伸缩性大，细胞壁伸缩性小，因此主要观察紫色中央液泡大小变化以及原生质层与细胞壁是否发生分离。水分子进出细胞的方式为自由扩散和协助扩散。不同细胞的细胞液浓度与外界溶液浓度差不一定相同，因此质壁分离的程度不一定相同。 （2）根据上述信息可知，相比常温，低温条件下，质壁分离的细胞占比更小，原生质体与细胞长度比更大，推测植物可通过减少自由水含量和增大细胞液浓度来提高抗寒能力。利用质壁分离实验的原理，比较抗寒洋葱根尖成熟区的细胞液浓度和普通洋葱根尖成熟区细胞液浓度的高低，可分别取抗寒洋葱根尖成熟区的细胞和普通洋葱根尖成熟区细胞，制成临时装片，配制一系列浓度梯度的蔗糖溶液分别进行处理，观察对比两种植物细胞在每一浓度下发生质壁分离的情况。 14．图1表示物质进出细胞膜的几种方式；图2表示用相同的培养液培养水稻和番茄一段时间后，测得的培养液中各种离子（Mg2+、Ca2+、）的浓度。 (1)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跨膜运输方式称为 ，物质运输的速率受 直接影响，协助扩散需要转运蛋白，因而某些物质的运输速率还与 有关。 (2)在图1中的a-e五种过程中，代表主动运输的是 ，能表示乙醇运输过程的是 ，能表示K⁺从血浆进入红细胞的是 。 (3)从图2中可以看出，番茄生长过程中需求量最大的离子是 ，水稻需求量最大的离子是 ，说明不同植物细胞对离子的吸收具有 。 (4)水稻培养液里的Mg2+和Ca2+浓度高于初始浓度，合理的解释是 。 【答案】(1)被动运输 膜内外物质浓度梯度的大小 转运蛋白的数量 (2)a、e b a (3)Ca2+ 选择性 (4)水稻细胞吸收水分的速率大于吸收Mg2+和Ca2+的速率（或水稻细胞吸收水分的比例大于吸收Mg2+和Ca2+的比例） 【分析】图1中，A表示蛋白质，I表示糖蛋白（膜外）；a、e代表主动运输，其中a表示运进细胞，e表示运出细胞；b运输方向是高浓度一侧运输到低浓度一侧，不需要载体和能量，表示自由扩散；c、d运输方向是高浓度一侧运输到低浓度一侧，需要载体，不需要能量，表示协助扩散；图2中，水稻吸收水的相对速度比吸收Ca2+、Mg2+多，造成培养液中Ca2+、Mg2+ 浓度上升；番茄吸收水的相对速度比SiO4−4吸收多，造成培养液中SiO4−4浓度上升。 【详解】（1）物质以扩散方式进出细胞、不消耗能量的跨膜运输方式称为被动运输，包括自由扩散和协助扩散。物质运输的速率受膜内外物质浓度梯度的大小影响； 协助扩散需要转运蛋白，因此运输速率还与转运蛋白的数量有关。 （2）主动运输的特点：需要载体、消耗能量、逆浓度梯度。图1中a（进细胞）、e（出细胞） 过程消耗能量，代表主动运输。乙醇的运输方式为自由扩散（不需要载体、不消耗能量），对应图1中的b。K+从血浆进入红细胞是主动运输（红细胞内K+浓度高，逆浓度梯度运输），对应图1中的a。 （3）图2中，“培养液中离子浓度越低”，说明植物吸收量越大（需求量大）。番茄培养液中Ca2+浓度最低，说明番茄生长过程中需求量最大的离子是 Ca2+；水稻培养液中SiO44-浓度最低，说明水稻需求量最大的离子是SiO44-；不同植物对离子的吸收量不同，说明不同植物细胞对离子的吸收具有选择性。 （4）由于水稻细胞吸收水分的速率大于吸收Mg2+和Ca2+的速率（或水稻细胞吸收水分的比例大于吸收Mg2+和Ca2+的比例），因此水稻培养液里的Mg2+和Ca2+浓度高于初始浓度。 15．海水稻是耐盐碱水稻的俗称，可以在海滨滩涂、内陆盐碱地种植生产。相关研究表明，渗透胁迫下海水稻细胞内的可溶性蛋白含量和游离脯氨酸的质量分数都显著增加。海水稻根细胞抗逆性相关的生理过程示意图如下，回答下列问题。 注：SOS1和NHX为膜上两种蛋白质 (1)水分子主要通过 方式进入海水稻根细胞，与水的另一种运输方式相比，其具有的特点是 。 (2)水分子可以作为细胞中的良好溶剂，渗透胁迫下，可提高细胞内可溶性蛋白含量和游离脯氨酸的含量，来提高细胞的 。 (3)由图可知，SOS1和NHX均可以运输两种物质， （填“能”或“不能”）体现转运蛋白的专一性。 (4)除耐盐碱性外，海水稻还具有 的特点，因此与普通水稻相比产量更高。 【答案】(1)协助扩散 需要蛋白质的协助 (2)渗透压 (3)能 (4)抗病菌 【分析】不同物质跨膜运输的方式不同，包括主动运输、被动运输和胞吞、胞吐，其中被动运输包括协助扩散和自由扩散。 1、主动运输的特点：①消耗能量(来自于ATP水解或离子电化学势能)，②需要转运蛋白协助，③逆浓度梯度进行。 2、协助扩散的特点：①不消耗能量，②需要转运蛋白协助，③顺浓度梯度进行。 3、自由扩散的特点：①不消耗能量，②不需要转运蛋白协助，③顺浓度梯度进行。 【详解】（1） 水分子可以自由扩散和协助扩散的方式进入细胞，其中主要以协助扩散的方式进入海水稻根细胞。与自由扩散相比，协助扩散具有的特点是需要蛋白质的协助。 （2）水分子是极性分子，故可以作为细胞中的良好溶剂；渗透胁迫下，可提高细胞内可溶性蛋白含量和游离脯氨酸的含量，来提高细胞的渗透压，进而提高了吸水力，能适应高盐环境。 （3）由图可知，SOS1 和 NHX 均可以运输两种物质，但不能运输其他物质，因此能体现转运蛋白的专一性。 （4）由题图可知，海水稻除耐盐碱性外，还能产生抗菌蛋白，具有抗病菌的特点，因此与普通水稻相比产量更高。 2 学科网（北京）股份有限公司 $