2027届高考生物人教版一轮复习讲义第6讲　细胞的物质输入和输出

该高中生物学讲义围绕细胞物质输入输出核心考点，涵盖渗透作用原理、动植物细胞吸水失水、物质跨膜运输方式及影响因素，按“原理-实验-应用”逻辑梳理知识，通过考点精讲、方法指导（如“三看法”判断运输方式）、真题训练（2025年各地高考题），系统帮助学生突破难点。 资料突出科学思维与探究实践，如设计“温度对渗透速率影响”实验培养科学探究能力，用“三看法”模型建构物质运输判断框架。设置分层练习配合真题解析，助力学生高效掌握考点，为教师把控复习节奏提供精准指导。

第6讲　细胞的物质输入和输出 【思维导图】 考点一　渗透作用与水的跨膜运输 【知识梳理】 一、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。   下列现象中属于渗透作用的是　②④⑤　。  ①水分子通过植物细胞的细胞壁　②水分子通过细胞膜　③蔗糖分子通过细胞壁　④水分子通过液泡膜　⑤水分子通过原生质层 【提醒】浓度差中的浓度指物质的量浓度。 2.渗透作用现象分析 图A、图B分别表示渗透作用装置,据图回答下列问题: (1)图A中在初始状态下,S1溶液浓度大于S2溶液浓度,渗透达到平衡时,半透膜两侧　有　(填“有”或“没有”)水分子的进出。  (2)图A中若S1、S2溶液中的溶质不能通过半透膜,则Δh不变时,S1 、S2溶液浓度的大小关系为S1　>　(填“>”“<”或“=”)S2。  (3)在图B所示的U形玻璃管内,左右管内分别装入质量分数相等的葡萄糖、麦芽糖溶液。初始时两管中液面相平。 ①假设溶质分子不能透过半透膜。一段时间后,两管中液面的变化为左管液面　升高　,右管液面　降低　。液面高度稳定后再同时向两管内加入等量的麦芽糖酶,两管中液面的变化分别为左管液面　降低　,右管液面　升高　。(填“升高”“降低”或“不变”)  ②假设葡萄糖分子能透过半透膜。一段时间后,两管中液面的变化为左管液面　先上升后下降　,右管液面　先下降后上升　。液面高度稳定后再同时向两管内加入等量的麦芽糖酶,两管中液面的变化分别为左管液面　先下降后上升　,右管液面　先上升后下降　。  【思考】 温度高低会提高或降低水分子通过半透膜的扩散速率吗?请你提出假设,并设计检验该假设的实验方案。材料及用具:如图所示相同的渗透装置三套,酒精灯(或水浴锅)、冰块及用具若干。 (1)实验假设:　温度高低会提高或降低水分子通过半透膜的扩散速率(或在一定温度范围内,提高温度会加快水分子通过半透膜的速率,而降低温度则减缓水分子通过半透膜的速率)　。  (2)实验方案设计:　准备题图所示的渗透装置三套,在第一组的烧杯外用酒精灯或水浴锅加热升温,第二组烧杯外加冰块降温,第三组留作对照。三组装置同时开始实验,并记录液面变化及时间　。  3.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 ①具有半透膜 ②半透膜两侧溶液具有浓度差 (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: 二、动植物细胞的吸水和失水 1.植物细胞的吸水和失水 项目 植物细胞(以成熟植物细胞为例) 原理 渗透作用 图示 结构 续表 项目 植物细胞(以成熟植物细胞为例) 条件 　原生质层　(由细胞膜、液泡膜和两层膜之间的细胞质组成)相当于半透膜;　细胞液与外界溶液　具有浓度差  现象 当外界溶液浓度　小于　细胞液浓度时,细胞吸水膨胀,由于存在细胞壁,细胞不会涨破;  当外界溶液浓度　大于　细胞液浓度时,细胞发生质壁分离现象;  当外界溶液浓度　等于　细胞液浓度时,细胞维持正常形态  2.动物细胞的吸水和失水 项目 动物细胞 原理 渗透作用 图示 结构 条件 　细胞膜　相当于半透膜;　细胞质与外界溶液　具有浓度差  【思考】 红细胞膜是否为选择透过性膜?　是　。红细胞膜是否相当于半透膜?　是　。半透膜与选择透过性膜的关系是什么?　具有选择透过性的膜必然具有半透性,而具有半透性的膜不一定具有选择透过性　。  【高考链接】 一、渗透作用的原理及应用分析 (2025·重庆卷,T10)某兴趣小组利用图1装置,分别使用等体积2.5 mol·L-1葡萄糖溶液和1.2 mol·L-1蔗糖溶液,室温下观察渗透现象。图2表示两种溶液在垂直管中,一段时间内溶液高度变化,下列说法正确的是()。 　　　　　　图1　　　　　　　　　　图2 A.X表示葡萄糖溶液在垂直管中的高度变化 B.t1~t3由X液面快速上升推测水分子不会从漏斗进入烧杯 C.t2~t5取Y对应烧杯中液体能检测到还原糖 D.t5后两种溶液在垂直管中液面高度将不变 　　【答案】 C 　　【解析】 开始时葡萄糖溶液和蔗糖溶液的浓度分别为2.5 mol·L-1和1.2 mol·L-1,葡萄糖溶液与烧杯中纯水的浓度差较大,较早出现液面差,因此Y表示葡萄糖溶液在垂直管中的高度变化,X表示蔗糖溶液在垂直管中的高度变化,A错误。t1~t3,X液面快速上升,这只能说明单位时间内从烧杯进入漏斗的水分子数量远多于从漏斗进入烧杯的水分子数量,并不是水分子不会从漏斗进入烧杯,B错误。因为葡萄糖能通过玻璃纸进入烧杯,且葡萄糖是还原糖,所以t2~t5取Y对应烧杯中液体能检测到还原糖,C正确。t5后,葡萄糖溶液(Y)因葡萄糖透过玻璃纸,最终液面会下降并稳定;蔗糖溶液(X)液面上升后稳定,即最终保持动态平衡,D错误。 二、动植物细胞吸水与失水的状况分析(高频) (2025·浙江卷1月,T9)某同学利用幼嫩的黑藻叶片完成“观察叶绿体和细胞质流动”实验后,继续进行“质壁分离”实验,示意图如下。 下列叙述正确的是()。 A.实验过程中叶肉细胞处于失活状态 B.①与②的分离,与①的选择透过性无关 C.与图甲相比,图乙细胞吸水能力更强 D.与图甲相比,图乙细胞体积明显变小 　　【答案】 C 　　【解析】 “观察叶绿体和细胞质流动”和“观察质壁分离”,均需保持细胞活性,A错误;①与②的分离,与①的选择透过性有关,其原因就是蔗糖可通过全透性的细胞壁,但不能通过具有选择透过性的细胞膜,B错误;与图甲相比,图乙细胞处于失水状态,细胞液渗透压升高,吸水能力更强,C正确;与图甲相比,图乙细胞体积几乎不变(植物细胞壁具有支撑作用,失水后细胞不会明显缩小),D错误。 实验4　探究植物细胞的吸水和失水 【夯实基础】 1.实验原理 2.实验步骤 本实验中存在两组对照实验,实验组和对照组在同一装片中先后进行,属于自身对照。 3.实验结果及结论 (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　,发生质壁分离现象;当外界溶液的浓度小于细胞液的浓度时,细胞　吸水　,发生质壁分离复原现象。  【思考】 (1)将0.3 g·mL-1的蔗糖溶液换成一定浓度的KNO3溶液,细胞发生质壁分离后能自动复原,原因是什么?　K+、N都被细胞吸收,使细胞液浓度升高,细胞渗透吸水而发生自动复原　。  (2)将成熟的植物细胞依次浸于蒸馏水、物质的量浓度为0.3 mol·L-1的蔗糖溶液和0.3 mol·L-1的尿素溶液中,原生质体(即植物细胞中细胞壁以内的部分)的体积随时间的变化如图,曲线　C　表示细胞在0.3 mol·L-1的蔗糖溶液中,曲线　B　表示细胞在0.3 mol·L-1的尿素溶液中。  【判断对错】 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。 (√) 4.质壁分离及复原实验分析 (1)从细胞角度分析 ①死细胞、动物细胞不发生质壁分离及复原现象。 ②未成熟的植物细胞(如根尖分生区细胞)不能用来做该实验。 (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+、NO3-、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-1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。 5.实验拓展应用 (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)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) 【深化探究】 在我国东部某海岛上,种植着一种特殊的水稻品种,与普通水稻不同,这种“海岛水稻”能够耐受潮汐带来的间歇性海水浸泡,在具有一定盐度的滩涂上能正常生长并收获。而普通水稻在这种环境下会迅速枯萎死亡。科研人员推测,这种耐盐特性可能与植物细胞的吸水与失水密切相关。 (1)海水浸泡会导致土壤溶液浓度　　　　(填“升高”或“降低”),从而对植物细胞造成　　　　胁迫。普通水稻在此环境下会枯萎死亡,其直接原因是土壤溶液浓度　　　　(填“大于”“小于”或“等于”)根毛细胞液浓度,导致细胞　　　　(填“吸水”或“失水”),植株萎蔫。  为验证上述推测,科研人员设计了如下实验: ①选取生长状况相似的“海岛水稻”和普通水稻幼苗若干株,分别取出根毛区细胞制作临时装片,用显微镜观察并记录正常细胞状态。 ②在盖玻片的一侧滴加一定浓度的NaCl溶液,另一侧用吸水纸吸引,重复几次,模拟海水浸泡环境。 ③在显微镜下观察并记录两种水稻根毛区细胞的变化。 ④一段时间后,在盖玻片一侧滴加清水,另一侧用吸水纸吸引,重复几次,观察细胞的变化。 (2)请你预测步骤③中观察到的实验现象: 普通水稻根毛细胞:　　　    　。  “海岛水稻”根毛细胞:　　　    　。  (3)步骤④滴加清水的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。若观察到细胞恢复原状,说明细胞仍然保持　　　　,之前的现象是　　　　(填“可逆”或“不可逆”)的物理过程。  (4)根据预测的实验现象,可以得出的结论:“海岛水稻”耐盐的直接原因是其　　　　　　通常较高,因此在盐度较高的环境中不易失水。  　　【答案】 (1)升高　 渗透　大于　失水　(2)发生明显的质壁分离现象　质壁分离程度很轻、速度很慢,或几乎不发生质壁分离　(3)观察细胞能否发生质壁分离复原　活性(或“生命力”)　可逆　(4)细胞液浓度 【归纳总结】 　　通过该对照实验可以得出,“海岛水稻”耐盐的直接原因是其细胞液浓度较高,从而在高盐环境中能够有效地从外界吸收水分,避免自身因过度失水而死亡。这体现了生物体的结构、功能与环境相适应的观点。 【高考链接】 一、质壁分离和复原实验的原理和操作步骤(高频) 1.(2025·北京卷,T15)“探究植物细胞的吸水和失水”实验中,在清水和0.3 g·mL-1蔗糖溶液中处于稳定状态的细胞如图。以下叙述错误的是()。 A.图1,水分子通过渗透作用进出细胞 B.图1,细胞壁限制过多的水进入细胞 C.图2,细胞失去的水分子是自由水 D.与图1相比,图2中细胞液浓度小 　　【答案】 D 　　【解析】 图1中,水分子通过渗透作用进出细胞,A正确;细胞壁有保护和支撑的作用,可以限制过多的水进入细胞,维持细胞形态,B正确;图2中,细胞发生质壁分离,此时失去的水分子是自由水,C正确;与图1相比,图2中细胞发生质壁分离,此时细胞失去了水,所以图2中细胞液浓度更大,D错误。 2.(2024·江苏卷,T7)有同学以紫色洋葱为实验材料,进行“观察植物细胞的质壁分离和复原”实验。下列相关叙述合理的是()。 A.制作临时装片时,先将撕下的表皮放在载玻片上,再滴一滴清水,盖上盖玻片 B.用低倍镜观察刚制成的临时装片,可见细胞多呈长条形,细胞核位于细胞中央 C.用吸水纸引流使0.3 g·mL-1蔗糖溶液替换清水,可先后观察到质壁分离和复原现象 D.通过观察紫色中央液泡体积大小变化,可推测表皮细胞是处于吸水还是失水状态 　　【答案】 D 　　【解析】 制作临时装片时,通常是先滴一滴清水在载玻片上,然后将撕下的表皮放在清水上,再盖上盖玻片,A不合理;用低倍镜观察刚制成的临时装片时,细胞核通常位于细胞的一侧,而不是中央,B不合理;用吸水纸引流使蔗糖溶液替换清水,可以观察到质壁分离现象,要观察复原现象需要重新用清水替换蔗糖溶液,C不合理;液泡体积变大,说明细胞吸水,液泡体积变小,说明细胞失水,所以通过观察紫色中央液泡体积大小变化,可推测表皮细胞是处于吸水还是失水状态,D合理。 二、质壁分离和复原实验的拓展、应用 (经典高考真题)探究植物细胞的吸水和失水实验是高中学生常做的实验。某同学用紫色洋葱鳞片叶外表皮为材料进行实验,探究蔗糖溶液、清水处理外表皮后,外表皮细胞原生质体和液泡的体积及细胞液浓度的变化。图中所提到的原生质体是指植物细胞不包括细胞壁的部分。下列示意图中能够正确表示实验结果的是()。 　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　 A B C D 　　【答案】 C 　　【解析】 用30%蔗糖溶液处理之后,细胞失水,原生质体和液泡的体积都会变小,细胞液浓度上升,用清水处理后,细胞吸水,原生质体和液泡的体积会增大,细胞液浓度下降,A、B错误;随着所用蔗糖溶液浓度升高,当蔗糖溶液浓度超过细胞液浓度后,细胞就会开始失水,原生质体和液泡的体积变小,细胞液浓度上升,C正确,D错误。 考点二　物质出入细胞的方式 【夯实基础】 一、物质出入细胞的方式 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 示意图 运输方向 高浓度→低浓度 一般为低浓度→ 高浓度 胞外→胞内 ①　胞内→胞外　  是否需要 转运蛋白 否 ②　是　  ③　是　  ④　否　  是否消耗能量 否 ⑤　否　  ⑥　是　  ⑦　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;神经细胞在静息电位时K+外排,在动作电位时Na+内流 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 【提醒】①胞吞过程需要某些特定的膜蛋白的作用,但不需要转运蛋白的作用。②胞吐不是只能运输大分子物质,也可以运输小分子物质,如神经递质。③被动运输和主动运输主要体现了膜的选择透过性,胞吞、胞吐主要体现了膜的流动性。 二、转运蛋白的分类及特点 三、“三看法”快速判断物质出入细胞的方式 【思考】 (1)新生儿小肠上皮细胞直接吸收母乳中的免疫球蛋白是什么运输方式?需要膜蛋白发挥作用吗?　胞吞,需要膜蛋白发挥识别功能　。  (2)由下图可知,小肠上皮细胞通过SGLT1、GLUT2转运葡萄糖分别属于什么运输方式?　主动运输、协助扩散　。  四、【生物科学史】人类对通道蛋白的探索历程 1.1950年,用氢的同位素标记水分子的实验显示,水分子跨细胞膜的速率快于人工膜,暗示细胞膜上存在助水分子高效运输的特殊结构,为通道蛋白研究提供了线索。 2.1952年,霍奇金与赫胥黎利用电压钳技术对枪乌贼巨轴突进行研究,定量分析了动作电位期间钠离子与钾离子的跨膜流动,提出了“离子学说”,为离子通道概念的提出奠定了坚实的实验和理论基础。 3.1959 年,罗伯特森在电镜下观察到细胞膜暗—亮—暗的三层结构,提出“单位膜模型”(脂质双分子层+两侧蛋白),虽为静态模型,但它为理解膜的基本结构,以及后来将通道蛋白定位为跨膜蛋白提供了重要的初始框架。 4.1972 年,辛格与尼科尔森基于荧光标记实验,提出流动镶嵌模型,为通道蛋白的分布与功能研究搭建了关键的结构框架。 5.1988—1994年:阿格雷于1988年偶然发现膜蛋白CHIP28。基于其序列特征,他于1992年提出了“水通道”假说。随后在1993—1994年,他通过爪蟾卵母细胞表达与蛋白—磷脂体重建实验予以最终证实,并将其命名为水通道蛋白1(AQP1),同时发现其功能可被汞离子抑制。 6.1998年,麦金农利用X射线晶体学技术,首次解析了钾离子通道(KcsA)的高分辨率三维结构。该结构揭示了其“选择性过滤器”的原子构型,从原子层面阐明了其优先允许钾离子通过而阻碍钠离子的机制。 7.2003年,阿格雷与麦金农因分别“发现水通道”及“对离子通道结构和机理研究作出开创性贡献”而共同荣获诺贝尔化学奖。他们的工作为理解肾脏的水分重吸收、神经信号的产生与传导等生理过程提供了关键的分子基础。 目前,人类已发现至少13种水通道蛋白及多种离子通道,明确了 “选择性过滤器”与“NPA序列” 是决定通道特异性的关键结构特征。这些发现完善了关于通道蛋白的认知体系。 【高考链接】 一、物质出入细胞的方式(高频) 1.(2025·四川卷,T4)某细菌能将组氨酸脱羧生成组胺和CO2,相关物质的跨膜运输过程如下图。下列叙述正确的是()。 A.转运蛋白W可协助组氨酸逆浓度梯度进入细胞 B.胞内产生的组胺跨膜运输过程需要消耗能量 C.转运蛋白W能同时转运两种物质,故不具特异性 D.CO2分子经自由扩散,只能从胞内运输到胞外 　　【答案】 B 　　【解析】 从图中看出,转运蛋白W可协助组氨酸顺浓度梯度进入细胞,A错误;胞内产生的组胺跨膜运输至膜外是从低浓度至高浓度,属于主动运输,需要消耗能量,其能量由组氨酸顺浓度梯度内流所驱动,B正确;转运蛋白W能同时转运两种物质,也具有特异性,C错误;CO2分子经自由扩散,也可以从胞外运输至胞内,例如,从血浆进入肺部细胞,D错误。 2.(2025·广东卷,T8)物质跨膜运输是维持细胞正常生命活动的基础,下列叙述正确的是()。 A.呼吸时O2从肺泡向肺毛细血管扩散的速率受O2浓度的影响 B.心肌细胞主动运输Ca2+时参与转运的载体蛋白仅与Ca2+结合 C.血液中葡萄糖经协助扩散进入红细胞的速率与细胞代谢无关 D.集合管中Na+与通道蛋白结合后使其通道开放进而被重吸收 　　【答案】 A 　　【解析】 O2从肺泡向肺毛细血管扩散属于自由扩散,扩散的速率由O2浓度差决定,因此呼吸时O2从肺泡向肺毛细血管扩散的速率受O2浓度的影响,A正确;心肌细胞主动运输Ca2+时,载体蛋白需结合Ca2+并催化ATP水解,还需结合磷酸基团从而发生磷酸化,B错误;葡萄糖进入红细胞的方式为协助扩散,其速率受浓度差和转运蛋白数量影响,而细胞代谢会影响葡萄糖的浓度和转运蛋白的结构与功能,因此葡萄糖进入红细胞的速率与细胞代谢有关,C错误;集合管中Na+主要通过主动运输(如钠钾泵)的方式被重吸收,需要载体蛋白且消耗能量,D错误。 3.(2024·浙江卷1月,T3)婴儿的肠道上皮细胞可以吸收母乳中的免疫球蛋白,此过程不涉及()。 　　　　　 　　　　　 　　　　　 A.消耗ATP B.受体蛋白识别 C.载体蛋白协助 D.细胞膜流动性 　　【答案】 C 　　【解析】 免疫球蛋白的化学本质是蛋白质,是有机大分子物质,其被细胞摄取的方式为胞吞,该过程需要消耗ATP,胞吞体现了细胞膜具有一定的流动性的结构特点,A、D不符合题意;免疫球蛋白是有机大分子物质,细胞吸收该物质,需要受体蛋白的识别,不需要载体蛋白的协助,B不符合题意,C符合题意。 4.(2024·贵州卷,T4)茶树根细胞质膜上的硫酸盐转运蛋白可转运硒酸盐。硒酸盐被根细胞吸收后,随着植物的生长,吸收的大部分硒与胞内蛋白结合形成硒蛋白,硒蛋白转移到细胞壁中储存。下列叙述错误的是()。 A.硒酸盐以离子的形式才能被根细胞吸收 B.硒酸盐与硫酸盐进入细胞可能存在竞争关系 C.硒蛋白从细胞内转运到细胞壁需转运蛋白 D.利用呼吸抑制剂可推测硒酸盐的吸收方式 　　【答案】 C 　　【解析】 硒酸盐是无机盐,必须以离子的形式才能被根细胞吸收,A正确;由“茶树根细胞质膜上的硫酸盐转运蛋白可转运硒酸盐”可知,硒酸盐与硫酸盐进入细胞可能存在竞争关系,B正确;硒蛋白从细胞内转运到细胞壁是通过胞吐的方式实现的,故不需要转运蛋白,C错误;利用呼吸抑制剂处理根细胞,根据处理前后根细胞吸收硒酸盐的量可推测硒酸盐的吸收方式,D正确。 二、通道蛋白、离子泵、协同运输等情境(高频) 1.(2025·重庆卷,T8)骨关节炎是一种难以治愈的常见疾病,研究发现患者软骨细胞膜上的Na+通道蛋白明显多于正常人,从而影响NCX载体蛋白对Ca2+的运输,据图分析,下列叙述错误的是()。 A.Na+通道运输Na+不需要消耗ATP B.运输Na+时,Na+通道和NCX载体均需与Na+结合 C.患者软骨细胞的Ca2+内流增多 D.与NCX载体相比,Na+通道更适合作为研究药物的靶点 　　【答案】 B 　　【解析】 Na+通道运输Na+属于协助扩散,协助扩散不需要消耗能量,A正确;Na+通过通道蛋白时,不需要与通道蛋白结合,B错误;患者软骨细胞膜上Na+通道蛋白增多,会使Na+内流增多,胞内Na+会积累,NCX载体会将胞内过多的Na+逆浓度梯度排出胞外,该过程需要利用Ca2+产生的电化学势能提供能量,所以患者软骨细胞的Ca2+内流增多,C正确;患者因软骨细胞膜上的Na+通道蛋白明显多于正常人而患病,所以与NCX载体相比,Na+通道更适合作为研究药物的靶点,D正确。 2.(2024·甘肃卷,T2)维持细胞的Na+平衡是植物的耐盐机制之一。盐胁迫下,植物细胞膜(或液泡膜)上的H+-ATP酶(质子泵)和Na+-H+逆向转运蛋白可将Na+从细胞质基质中转运到细胞外(或液泡中),以维持细胞质基质中的低Na+水平(见下图)。下列叙述错误的是()。 A.细胞膜上的H+-ATP酶磷酸化时伴随着空间构象的改变 B.细胞膜两侧的H+浓度梯度可以驱动Na+转运到细胞外 C.H+-ATP酶抑制剂会干扰H+的转运,但不影响Na+转运 D.盐胁迫下Na+-H+逆向转运蛋白的基因表达水平可能提高 　　【答案】 C 　　【解析】 细胞膜上的H+-ATP酶向细胞外转运H+为主动运输,在主动运输过程中,载体蛋白与运输物质结合,会引起载体蛋白空间结构改变,A正确;H+顺浓度梯度进入细胞所释放的势能是驱动Na+转运到细胞外的直接动力,B正确;H+-ATP酶抑制剂通过干扰H+的转运,进而影响膜两侧H+浓度,对Na+的运输同样起到抑制作用,C错误;盐胁迫下,会有更多的Na+进入细胞,为适应高盐环境,植物可能会通过提高Na+-H+逆向转运蛋白的基因表达水平,以增加Na+-H+逆向转运蛋白的数量,将更多的Na+运出细胞,D正确。 9.(2024·山东卷,T1)植物细胞被感染后产生的环核苷酸结合并打开细胞膜上的Ca2+通道蛋白,使细胞内Ca2+浓度升高,调控相关基因表达,导致H2O2含量升高进而对细胞造成伤害;细胞膜上的受体激酶BAK1被油菜素内酯活化后关闭上述Ca2+通道蛋白。下列说法正确的是()。 A.环核苷酸与Ca2+均可结合Ca2+通道蛋白 B.维持细胞Ca2+浓度的内低外高需消耗能量 C.Ca2+作为信号分子直接抑制H2O2的分解 D.油菜素内酯可使BAK1缺失的被感染细胞内H2O2含量降低 　　【答案】 B 　　【解析】 环核苷酸结合细胞膜上的Ca2+通道蛋白,Ca2+不需要与Ca2+通道蛋白结合,A错误;由“环核苷酸结合并打开细胞膜上的Ca2+通道蛋白,使细胞内Ca2+浓度升高”可知,Ca2+内流为协助扩散,故细胞通过主动运输维持细胞Ca2+浓度的内低外高,该过程需要消耗能量,B正确;Ca2+作为信号分子,调控相关基因表达,导致H2O2含量升高,不是直接抑制H2O2的分解,C错误;BAK1缺失的被感染细胞,不能被油菜素内酯活化,也不能关闭Ca2+通道蛋白,将导致H2O2含量升高,D错误。 考点三　影响物质跨膜运输速率的因素及物质跨膜 运输方式的实验探究 【夯实基础】 一、影响物质跨膜运输的因素 1.物质浓度(在一定的浓度范围内) 2.转运蛋白数量(被转运的物质充足) 3.氧气含量 通过影响细胞呼吸进而影响主动运输的速率。 【思考】 (1)主动运输与氧气含量关系图中,若将横轴换成ATP,曲线有什么变化? 　　【答案】 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)红细胞主动运输速率与氧气含量的曲线图是什么样的? 　　【答案】 红细胞通过无氧呼吸供能,故氧气含量不影响主动运输速率。曲线图如下: 4.温度 二、探究物质运输的方式 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 (1)饱和性实验 现象:物质运输速率随浓度升高而增大,但存在最大值(平台期)。 判断:无限增大则为自由扩散;有平台期为协助扩散。 (2)抑制剂实验 现象:使用膜蛋白抑制剂后,运输过程被显著抑制。 判断:无影响则为自由扩散;可抑制为协助扩散。 【高考链接】 一、影响物质跨膜运输速率的因素 (2025·湖南卷,T15改编)Cl属于植物的微量元素。分别用渗透压相同、Na+或Cl-物质的量浓度也相同的三种溶液处理某荒漠植物(不考虑溶液中其他离子的影响)。5天后,与对照组(Ⅰ)相比,Ⅱ和Ⅲ组光合速率降低,而Ⅳ组无显著差异;各组植株的地上部分和根中Cl-、K+含量如图所示。下列叙述正确的是()。 注:Ⅰ.对照(正常栽培);Ⅱ.NaCl溶液;Ⅲ.Na+浓度与Ⅱ中相同、无Cl-的溶液;Ⅳ.Cl-浓度与Ⅱ中相同、无Na+的溶液。 A.过量的Cl-可能储存于液泡中,以避免高浓度Cl-对细胞的毒害 B.溶液中Cl-浓度越高,该植物向地上部分转运的K+量越多 C.Na+促进该植物组织中K+的积累,有利于维持Na+、K+的平衡 D.K+从根转运到地上部分的组织细胞中不需要消耗能量 　　【答案】 A 　　【解析】 植物细胞可以通过将过量的Cl-储存于液泡中来降低细胞质中Cl-的浓度,从而避免高浓度Cl-对细胞的毒害,A正确;分析题图可知,Ⅰ组(对照)、Ⅱ组(NaCl溶液)与Ⅳ组(Cl-浓度与Ⅱ中相同、无Na+的溶液)相比,Ⅱ组向地上部分转运的K+量少,说明不是溶液中Cl-浓度越高,植物向地上部分转运的K+量越多,B错误;对比Ⅰ组(对照)、Ⅱ组(NaCl溶液)和Ⅲ组(Na+浓度与Ⅱ中相同、无Cl-的溶液),发现Ⅱ组和Ⅲ组中Na+存在时,植物组织中K+积累受到抑制,这有利于维持Na+、K+的平衡,C错误;K+从根转运到地上部分的组织细胞是主动运输过程,主动运输需要消耗能量,D错误。 二、物质跨膜运输方式的实验探究及实践应用 1.(2025·河南卷,T3)耐寒黄花苜蓿的基因M编码的蛋白M属于水通道蛋白家族,将基因M转入烟草植株可提高其耐寒能力。下列叙述错误的是()。 A.细胞内的结合水占比增加可提升植物的耐寒能力 B.低温时,水分子通过与蛋白M结合转运到细胞外 C.蛋白M增加了水的运输能力,但不改变水的运输方向 D.水通道蛋白介导的跨膜运输不是水进出细胞的唯一方式 　　【答案】 B 　　【解析】 水分子通过细胞膜上的通道蛋白进行跨膜运输时,不与通道蛋白相结合,B错误。 2.(2024·重庆卷,T12)某种海鱼鳃细胞的NKA酶是一种载体蛋白,负责将细胞内的Na+转运到血液中,为研究NKA与Na+浓度的关系,研究小组将若干海鱼放在低于海水盐度的盐水中,按时间点分组取样检测,部分结果见下表。结合数据分析,下列叙述错误的是()。 时间 /h Na+浓度 (单位略) NKA表达/ 相对值 NKA酶的 相对活性 血液 鳃细胞 mRNA 蛋白质 0 320 15 1.0 1.0 1.0 0.5 290 15 1.5 1.0 0.8 3 220 15 0.6 1.0 0.6 6 180 15 0.4 0.4 0.4 12 180 15 0.2 0.2 0.4 A.NKA mRNA和蛋白质表达趋势不一致是NKA基因中甲基化导致的 B.本实验中时间变化不是影响NKA基因转录变化的直接因素 C.NKA酶在维持海鱼鳃细胞内渗透压平衡时需要直接消耗ATP D.与0 h组相比,表中其他时间点的海鱼红细胞体积会增大 　　【答案】 A 　　【解析】 NKA基因甲基化会抑制NKA基因转录,从而导致NKA mRNA合成减少,也会导致蛋白质的合成减少,因此NKA mRNA和蛋白质表达趋势不一致不是由NKA基因中甲基化导致的,A错误。依据题干信息,NKA酶是一种载体蛋白,负责将海鱼鳃细胞内的Na+转运到血液中。将海鱼放在低于海水盐度的盐水中,随着时间的延长,血液中的Na+浓度逐渐降低,说明NKA酶参与向外转运的Na+减少,由此可推知,时间变化不是影响NKA基因转录变化的直接因素,B正确。由表格数据可知,NKA酶介导的运输是主动运输,在维持海鱼鳃细胞内的渗透压平衡时需要直接消耗ATP,C正确。与0 h组相比,表中其他时间点血液中的Na+浓度降低,与红细胞内的Na+浓度差减小,红细胞会吸水,体积会增大,D正确。 1 学科网（北京）股份有限公司 $