第07讲+物质运输（复习讲义）（2大考点+8大考向+长句作答+实验探究）（全国通用）2027年高考生物一轮复习讲练测

该高中生物学高考复习讲义聚焦“物质运输”核心模块，涵盖渗透作用原理、细胞吸水失水、跨膜运输方式及质壁分离实验等高考高频考点，以命题透视、知识建联、考点精讲、真题溯源为逻辑主线，通过知识解构梳理脉络、易错直击突破难点、真题训练强化应用，构建系统复习框架。 讲义突出“生命观念+科学思维+探究实践”素养导向，创新采用“模型迁移”（如U型管与细胞渗透模型类比）和“实验拓展”（质壁分离判断细胞死活）策略，设置分层演练与情境探究，帮助学生高效掌握跨膜运输曲线分析等关键能力，为教师精准把控复习节奏、提升学生应考效能提供实战支持。

第07讲 物质运输 内容导航 01 命题透视·考情前瞻 对标素养，研判高考命题趋势 02 知识建联·脉络梳理 搭建知识框架，构建系统思维 03 考点精讲·靶向突破 拆解核心考点，突破命题考向 知识解构+即时演练+高分破译 考点一 渗透作用与细胞的吸水和失水 知识点1 渗透作用 知识点2 动、植物细胞的吸水与失水 知识点3 原生质层与质壁分离的本质 考点二 物质跨膜运输的方式及实验探究 知识点1 被动运输与主动运输 知识点2​胞吞与胞吐 知识点3​实验：观察质壁分离与复原 04 真题溯源·考向感知 溯源真题逻辑，感知高考考向 题组一 情景设定：荧光标记蛋白是否定位于表皮细胞的质膜 知识溯源：洋葱表皮细胞质壁分离 题组二 情景设定：烧杯（清水）漏斗（蔗糖）模型 知识溯源：渗透作用原理与渗透装置分析 题组三 情景设定：植物同时转运H2PO4-和H+的载体蛋白 知识溯源：主动运输与被动运输 题组四 情景设定：“探究植物细胞的吸水和失水”实验 知识溯源：植物细胞的吸水和失水 题组五 情景设定：“观察叶绿体和细胞质流动”实验 知识溯源：“质壁分离”实验分析 题组六 情景设定：高Mn2+胁迫激活植物油菜素内酯(BR)信号通路 知识溯源：胞吞、胞吐辨析 题组七 情景设定：植物细胞膜钙泵和钙离子通道两种转运蛋白 知识溯源：两种转运蛋白辨析 题组八 情景设定：液泡膜上的质子泵消耗ATP将H+运入液泡 知识溯源：间接供能（协同转运） 05 情境探究·素养拓展 深挖素材脉络，规范长句作答 命题透视·考情前瞻 ——对标素养，研判高考命题趋势 考查概述  从命题题型和内容上看，高考命题涵盖选择题与非选择题，题目相对综合，以考查基础知识的迁移应用和综合分析能力为主。主要涉及渗透作用的原理、物质跨膜运输方式的辨析（被动运输与主动运输）、以及探究植物细胞吸水失水的实验（质壁分离与复原）等核心内容。 考查形式 试题常以选择题形式考查渗透作用发生的条件、运输方式的判断；非选择题则常结合特定的生命情境（如施肥过多导致烧苗、质壁分离自动复原等），考查学生对物质运输原理的理解，以及对生物学核心素养（生命观念、科学思维）的综合应用能力。 课标要求 明确目标 1. 阐明渗透作用发生的条件，说明水分子或其他溶剂分子通过半透膜的移动特点。（生命观念） 2. 举例说明动、植物细胞的吸水和失水原理；比较被动运输与主动运输的异同，理解胞吞、胞吐的特点。（生命观念、科学思维） 3. 掌握“观察植物细胞质壁分离与复原”实验的操作要点，尝试分析不同物质（如KNO₃、尿素）导致的自动复原现象。（科学探究） 高考前沿 1. 渗透作用与细胞的吸水和失水 2026·广东卷，5；2025·重庆卷，10；2025·北京卷，15；2025·浙江1月卷，9；2024·湖南卷，14；2024·山东卷，4； 2. 物质跨膜运输的方式及实验探究 2026·河北卷，3；2026·湖南卷，9；2026·山东卷，2；2026·黑吉辽蒙卷，9；2026·陕晋青宁卷，7；2025·浙江6月卷，11；2025·重庆卷，8；2025·四川卷，4；2025·云南卷，3；2025·广东卷，8；2025·河南卷，3； 知识建联·脉络梳理 ——搭建知识框架，构建系统思维 考点精讲·靶向突破 ——拆解核心考点，突破命题考向 自主研学·梳理教材 1. 说出渗透作用发生的两个条件：半透膜和膜两侧溶液的浓度差；明确渗透平衡时液面高的一侧溶液浓度依然高于液面低的一侧。 2. 阐述动、植物细胞吸水与失水的原理：动物细胞依靠细胞膜，植物细胞依靠原生质层（细胞膜+液泡膜+两层膜之间的细胞质）；明确水分子主要以协助扩散（通过水通道蛋白）的方式跨膜运输。 3. 说明原生质层的结构与特性：原生质层相当于一层半透膜，其伸缩性大于细胞壁；分析植物细胞质壁分离与复原的内因（原生质层伸缩性＞细胞壁）与外因（外界溶液浓度≠细胞液浓度）。 4. 列举物质跨膜运输的三种主要方式及其特点：自由扩散（顺浓度梯度、不耗能、无载体）、协助扩散（顺浓度梯度、不耗能、需载体/通道蛋白）、主动运输（逆浓度梯度、耗能、需载体蛋白）。 5. 辨析载体蛋白与通道蛋白的作用机制：载体蛋白在运输物质时会与被运输的物质结合并发生自身构象改变；通道蛋白只容许与自身通道的直径和形状相适配的物质通过，且不与被运输物质结合。 6. 阐述大分子物质进出细胞的方式：胞吞与胞吐；明确这两种方式依赖于生物膜的流动性，虽然需要消耗能量，但不属于跨膜运输。 7. 掌握“观察植物细胞质壁分离与复原”实验的选材要求：必须选用紫色洋葱鳞片叶外表皮（含有紫色大液泡，便于显微镜下观察原生质层与细胞壁的分离现象）。 8. 归纳“观察植物细胞质壁分离与复原”实验的操作流程及拓展应用：操作流程为“制作临时装片→低倍镜观察正常细胞→滴加蔗糖溶液观察质壁分离→滴加清水观察复原”；该实验可用于判断细胞死活、测定细胞液浓度范围以及观察细胞膜的流动性。 9. 分析不同物质导致质壁分离及复原的差异：如KNO₃、尿素、乙二醇等物质，因其溶质分子能被细胞吸收，会导致细胞在发生质壁分离后自动复原；而蔗糖分子不能进入细胞，需人工滴加清水才能复原。 考点一 渗透作用与细胞的吸水和失水 知●识●解●构 知识点1 渗透作用 1. 核心概念 (1) 渗透作用​ = 水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散。 (2) 关键词拆解： "溶剂分子"——不只是水，酒精等也可发生渗透 "半透膜"——物理膜（玻璃纸、膀胱膜）或生物膜（原生质层） "扩散"——是双向的，只是宏观上表现为净移动 2. 发生条件 条件 含义 反例 ① 半透膜 允许小分子通过，阻挡大分子 滤纸（全透）不算半透膜 ② 浓度差 膜两侧溶液的物质的量浓度不等 等浓度蔗糖两侧无净移动 3. 经典模型与平衡机制 (1) U型管模型： 1　 液面走向：蔗糖(S1)侧液面上升，纯水（S2）侧下降。 2　 方向判定：水分子从低浓度（纯水）向高浓度（蔗糖）净移动。 3　 平衡铁律：液面停止上升时，蔗糖侧浓度仍 > 纯水侧，高出的液柱产生的静水压恰好抵消了浓度差产生的吸水力，此时水分子进出速率相等但浓度不等（动态平衡）。 (2) 漏斗模型： 漏斗内液面上升的高度(∆h)与半透膜两侧的浓度差呈正相关。 (3) 模型迁移 1　 动物细胞：细胞膜 ≡ 半透膜 2　 植物细胞：原生质层 ≡ 半透膜（细胞壁全透、伸缩性小） 深度避坑·易错直击 【坑点1：浓度等同】 很多同学容易误认为10%的蔗糖溶液和10%的葡萄糖溶液浓度相等。实际上，渗透压取决于单位体积内的溶质微粒数（物质的量浓度），而非质量分数。由于蔗糖相对分子质量大于葡萄糖，相同质量分数下葡萄糖溶液的微粒数更多，水会从蔗糖溶液一侧流向葡萄糖溶液一侧。 【坑点2：平衡等价】 常有人觉得U型管渗透平衡时两侧溶液浓度相等。但真相是：若半透膜不允许溶质通过，平衡时液面高的一侧溶液浓度仍然更高，是高出的液柱产生的静水压抵消了浓度差带来的吸水动力，此时水分子进出速率相等，但浓度从未真正相等。 【坑点3：水流单向】 错误认为渗透作用是水分子从低浓度向高浓度单向流动。正确结论是：水分子始终双向扩散，只是低浓度一侧进入高浓度一侧的速率更快，宏观表现为“净移动”。平衡时双向移动速率相等，并非水分子停止运动。 【坑点4：膜性等同】 混淆物理半透膜（如玻璃纸）和原生质层（生物膜）的功能。物理半透膜仅通过孔径筛选物质，无生物活性；原生质层是具有选择透过性的生物膜，二者本质截然不同。 【坑点5：酶解后液面恒定】 误以为U型管蔗糖溶液侧添加蔗糖酶后液面只会持续上升。实际过程是：蔗糖被水解为葡萄糖和果糖，溶质微粒数翻倍，液面先快速上升；但单糖可通过半透膜向另一侧扩散，最终两侧液面会趋于持平，不会形成永久高度差。 知识点2 动、植物细胞的吸水与失水 1. 动物细胞（以哺乳动物成熟红细胞为例） 外界溶液 细胞质浓度对比 现象 本质 清水（低渗） 外 < 内 吸水膨胀 → 涨破（溶血） 无细胞壁约束 0.9% NaCl（等渗） 外 = 内 形态正常 动态平衡 高浓度盐水（高渗） 外 > 内 失水皱缩​ 渗透失水 临床链接：0.9% NaCl 是生理盐水，输液必须用等渗液。 2. 植物细胞（以紫色洋葱鳞片叶外表皮为例） 外界溶液 细胞液浓度对比 现象 术语 清水（低渗） 外<内 液泡变大、原生质层恢复紧贴细胞壁 质壁分离复原 0.3g/mL 蔗糖（高渗） 外>内 液泡变小、原生质层与细胞壁分离 质壁分离​ 适宜浓度 KNO₃（高渗→变低渗） 外>内→外<内 先分离后自动复原 自动复原 深度避坑·易错直击 【坑点1：动物细胞吸水必涨破】 很多同学误以为只要动物细胞外界溶液浓度低于细胞内液，细胞就一定会涨破。实际上，涨破通常发生在清水或极低渗溶液中；若外界为轻微低渗溶液，细胞虽吸水膨胀，但未必达到涨破阈值，如人体内红细胞在0.9%生理盐水中形态正常。 【坑点2：植物细胞吸水必涨破】 错误认为植物细胞吸水也会像动物细胞一样涨破。实际上，植物细胞外层有刚性细胞壁限制原生质层过度扩张，吸水后仅表现为坚挺（紧张度增加），不会发生涨破现象。 【坑点3：失水皱缩可逆】 误以为动物细胞在高渗溶液中失水皱缩后，放回等渗溶液就能立即恢复原状。实际上，严重皱缩可能导致细胞膜结构损伤，即使恢复等渗环境，细胞也难以完全复原，这与植物细胞的质壁分离复原机制不同。 【坑点4：细胞壁阻挡水进出】 常有人觉得细胞壁能阻止水分子进出细胞。实际上，细胞壁是全透性结构，水分子及溶解在水中的物质均可自由通过，它仅起到支持和保护作用，不参与渗透作用中的水势调节。 知识点3 原生质层与质壁分离的本质 1. 核心概念 (1) 原生质层​ = 细胞膜 + 液泡膜 + 两层膜之间的细胞质（不含细胞核） (2) 细胞壁：全透性，伸缩性小 (3) 原生质层：选择透过性（生物膜），伸缩性大 2. 质壁分离的本质 类型 原因 关键句 内因（根本）​ 原生质层伸缩性 > 细胞壁 "质"缩得多，"壁"几乎不动 原生质层具选择透过性（≡ 半透膜） 水分子可过，蔗糖分子不可过 外因（直接）​ 外界溶液浓度 > 细胞液浓度 细胞失水 3. 自动复原 vs 不复原 (1) KNO₃、尿素、乙二醇、甘油：溶质分子可被细胞主动吸收 → 细胞液浓度反超外界 → 自动复原 (2) 蔗糖：溶质不能进入细胞 → 需人工加清水才复原 (3) 死细胞：原生质层失活、变为全透 → 不发生质壁分离 深度避坑·易错直击 【坑点1：原生质层包含细胞核】 很多同学误以为原生质层包含细胞核。实际上，原生质层特指细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质，细胞核通常位于细胞膜内侧靠近细胞壁的区域，不属于原生质层的组成范畴。 【坑点2：质壁分离内因单一】 错误认为质壁分离仅由原生质层伸缩性大于细胞壁导致。实际上，内因包含两个关键点：一是原生质层伸缩性大于细胞壁；二是原生质层具有选择透过性（相当于半透膜），若原生质层失去活性，即使伸缩性差异存在也无法发生分离。 【坑点3：质壁分离间隙是空气】 常有人觉得质壁分离后原生质层与细胞壁之间的空隙充满空气。实际上，该空隙完全充满外界溶液，因为细胞壁是全透性的，外界溶液可自由渗入间隙，这与细胞呼吸产生的气体无关。 【坑点4：质壁分离是细胞死亡标志】 误以为质壁分离意味着细胞死亡。实际上，质壁分离是活细胞在高浓度溶液中发生的正常生理现象，若及时滴加清水，细胞可发生复原；只有当外界溶液浓度过高或处理时间过长导致细胞脱水死亡时，才无法复原。 即●时●演●练 回归教材·易错辨析 判断以下表述是否正确： 1.渗透作用中，水分子是从溶液浓度低的一侧单向流向浓度高的一侧。 （ ） 2.渗透作用装置中，当半透膜两侧液面不再变化时（达到平衡），两侧溶液的浓度一定相等。 （ ） 3.比较两种溶液的渗透压时，10%的葡萄糖溶液和10%的蔗糖溶液浓度是相等的。 （ ） 4.U型管渗透装置中，若在液面较高的一侧加入一定量的清水，该侧的液面会继续一直上升。 （ ） 5.动物细胞在低渗溶液中吸水一定会涨破。 （ ） 6.植物细胞在低渗溶液中吸水会发生涨破现象。 （ ） 7.植物细胞的细胞壁是全透性的，因此水分子无法通过细胞壁进出细胞。 （ ） 8.发生质壁分离时，原生质层与细胞壁之间的空隙是真空的，充满了空气。 （ ） 9.只要是植物细胞，放在高浓度溶液中就一定能观察到质壁分离现象。 （ ） 10.将发生质壁分离的细胞放入清水中，若细胞不能复原，则说明细胞在进行质壁分离的过程中已经死亡。 （ ） 考向01 渗透作用原理与渗透装置分析 1．如图为渗透作用的“U”型装置示意图，实验开始时，两侧液面等高，一侧加入高浓度溶液，一侧加入低浓度溶液，半透膜允许单糖通过。据图分析，下列叙述正确的是（） A．若U型管两侧加入蔗糖溶液，由于高浓度一侧渗透压大，故高浓度一侧的液面上升 B．若U型管两侧加入葡萄糖溶液，由于葡萄糖分子都可透过半透膜，故两侧液面始终等高 C．若U型管两侧加入麦芽糖溶液，当达到渗透平衡时，半透膜两侧水分子不再移动 D．若U型管两侧加入蔗糖溶液，最终液面停止上升时，半透膜两侧溶液浓度趋于一致 2．某生物科研小组进行了相关实验。实验1：如图1装置中，S1为蔗糖溶液，S2为清水，半透膜只允许水分子通过，初始时漏斗内外液面平齐；实验2：将洋葱鳞片叶外表皮均分为两组，分别在常温与低温（4°C）条件下处理一段时间后，再在常温下用0.3 g/mL的蔗糖溶液进行质壁分离实验，相关测量数据结果如图2。下列分析正确的是（    ）      A．待图1液面上升稳定后，将上升部分液体移除，液面将保持齐平 B．成熟洋葱鳞片叶外表皮细胞中，相当于图1中半透膜结构的是细胞膜 C．据图2实验结果分析，洋葱植株可能通过减小细胞液浓度抵御寒冷环境 D．开展以上实验可用于研究渗透吸水和失水的原理和植物的抗寒机制 考向02 动植物细胞吸水失水的原理判断 3．将某植物组织材料分别浸泡在甲、乙两种溶液中，检测其原生质体体积变化情况如图所示。下列叙述正确的是（     ） A．植物细胞在甲溶液中发生了质壁分离及自动复原 B．在120s之前水分子流出细胞，120s之后水分子进入细胞 C．植物细胞的原生质层由细胞膜和液泡膜组成 D．240s后甲溶液中的细胞体积变大，乙溶液中细胞体积变小 4．研究发现，拟南芥根毛细胞的细胞膜上存在一种水通道蛋白（PIP2），该蛋白可介导水分子快速跨膜运输。现将拟南芥根毛细胞分别置于不同浓度的蔗糖溶液中，检测PIP2的活性及细胞形态变化，相关叙述正确的是（    ） A．若蔗糖溶液浓度低于细胞液浓度，根毛细胞吸水，PIP2活性会持续升高 B．若蔗糖溶液浓度等于细胞液浓度，细胞形态不变，水分子停止跨膜运输 C．若蔗糖溶液浓度高于细胞液浓度，细胞失水，原生质层可与细胞壁分离 D．当PIP2活性降低时，根毛细胞吸水能力增强，可快速缓解质壁分离状态 考点二 物质跨膜运输的方式及实验探究 知●识●解●构 知识点1 被动运输与主动运输 1、 被动运输（顺浓度梯度，不耗能） (1) 自由扩散 方向：高浓度 → 低浓度（顺浓度梯度）。 条件：不需要转运蛋白，不消耗能量。 实例：O2​、CO2​、水（少数情况）、甘油、乙醇、苯、胆固醇等脂溶性小分子。 速率影响因素：仅与膜两侧浓度差成正比，浓度越大速率越快，无饱和点。 (2) 协助扩散 方向：高浓度 → 低浓度（顺浓度梯度）。 条件：需要转运蛋白（载体蛋白或通道蛋白），不消耗能量。 实例：葡萄糖进入哺乳动物成熟红细胞、Na+ 顺浓度进入神经元、水通过水通道蛋白（AQP）。 速率影响因素：受浓度差和转运蛋白数量双重限制，存在饱和平台期（P 点后速率不再上升）。 2、 主动运输（逆浓度梯度，耗能） (1) 概念与条件 方向：低浓度 → 高浓度（逆浓度梯度）。 条件：需要载体蛋白，消耗能量。 实例：小肠上皮细胞吸收葡萄糖/氨基酸、植物根细胞吸收矿质离子、甲状腺滤泡上皮细胞吸收碘、Na+−K+ 泵（3Na+ 出 / 2K+ 入，消耗 1 ATP）。 (2) 能量来源的两类形式 1　 直接供能：ATP 水解直接供能（如 Na+−K+ 泵）。 2　 间接供能（协同转运 / 次级主动运输）：利用另一种物质（通常是 Na+ 或 H+）的浓度梯度势能驱动，高中仍归为主动运输。 动物：小肠上皮细胞吸收葡萄糖（Na+-葡萄糖共转运体，钠钾泵维持 Na+ 梯度）。 植物：H+-蔗糖共转运体（质子泵维持 H+ 梯度）。 (3) 生物学意义 保证细胞主动选择吸收所需物质、排出代谢废物和有害物质，是细胞膜选择透过性的结构基础，维持细胞内环境稳态。 (4) 两种转运蛋白的深层辨析 比较项 载体蛋白 通道蛋白 是否与被转运物质结合 结合（特异性结合部位） 不结合​ 构象是否改变 改变（每次转运变构） 不变（形成孔道） 运输方向 可顺可逆（介导主动运输时逆浓度） 只能顺浓度 饱和性 有 无（但受通道开放数量调控） 实例 葡萄糖载体、Na+−K+ 泵 水通道、Na+ 通道、K+ 通道 3、 影响跨膜运输速率的因素 曲线类型 对应运输方式 最高点后速率不变的限制因素 速率随浓度差线性上升 自由扩散 无（理论上） 速率随浓度差先升后平 协助扩散 / 主动运输 转运蛋白数量有限​ 速率随 O2浓度先升后平（起点不为0，能量来自无氧呼吸） 主动运输 转运蛋白数量（或能量+载体） 速率随 O2​ 浓度不变 自由扩散 / 协助扩散 不需要能量，与 O2​ 无关 易错警示（避坑指南） 【坑点1：协助扩散的速率可随浓度差无限增大】 协助扩散需要载体蛋白协助，当膜两侧浓度差达到一定值后，所有载体蛋白都处于工作状态，运输速率达到饱和，不再随浓度差增大而升高。 【坑点2：通道蛋白转运物质时会与被转运物结合并改变构象】 通道蛋白仅在膜上形成亲水孔道，物质通过时不与通道蛋白结合，也不引起其构象改变；只有载体蛋白才会与被转运物结合并发生构象变化。 【坑点3：主动运输的能量全部直接来自ATP水解】 主动运输可分为原发性主动运输（直接消耗ATP，如钠钾泵）和继发性主动运输（间接消耗能量，如小肠上皮细胞吸收葡萄糖依赖钠钾泵建立的Na+浓度梯度势能），二者均属于主动运输。 【坑点4：O₂浓度为0时，主动运输的速率为0】 哺乳动物成熟红细胞无线粒体，主动运输的能量来自无氧呼吸，O₂浓度为0时仍能通过无氧呼吸供能，主动运输速率不为0，相关曲线起点不为0。 【坑点5：水分子进出细胞仅通过自由扩散完成】 水分子进出细胞主要有两种方式：多数通过水通道蛋白以协助扩散的形式运输，少数通过自由扩散运输，协助扩散是水分子跨膜运输的主要方式。 知识点2 胞吞与胞吐 1、 基本概念 比较项 胞吞 胞吐 方向 胞外 → 胞内 胞内 → 胞外 过程 大分子与膜蛋白结合 → 细胞膜内陷成囊 → 囊泡进入细胞 大分子在细胞内形成囊泡 → 囊泡与细胞膜融合 → 排出大分子 实例 巨噬细胞吞噬病菌、变形虫摄食、受体介导的 LDL 内吞 胰岛素、消化酶、抗体分泌、神经递质释放、变形虫排废 2、 四大核心特点 (1) 运输对象：主要为生物大分子（蛋白质、多糖、多核苷酸）及颗粒性物质；也可运输某些小分子（如神经递质乙酰胆碱、NO）。 (2) 能量需求：需要消耗 ATP（主要来自线粒体有氧呼吸）。 (3) 蛋白需求：不需要转运蛋白（载体/通道），但需要特定的膜蛋白（受体、网格蛋白）参与识别和募集。 (4) 结构基础：依赖生物膜的流动性（磷脂双分子层变形融合）。 易错警示（避坑指南） 【坑点1：胞吞和胞吐属于跨膜运输，物质穿过磷脂双分子层】 胞吞和胞吐依赖膜泡与细胞膜的融合完成物质运输，物质全程不穿过磷脂双分子层（穿膜层数为0），不属于跨膜运输，仅属于膜泡运输。 【坑点2：胞吞和胞吐仅能运输蛋白质、多糖等生物大分子】 胞吞胞吐的运输对象以大分子为主，但也可运输小分子物质，如神经递质乙酰胆碱、一氧化氮等均通过胞吐方式释放到细胞外。 【坑点3：胞吞和胞吐过程不需要膜蛋白参与】 胞吞胞吐需要膜上的受体蛋白识别运输信号，还需要网格蛋白等参与囊泡的形成与募集，仅不需要载体蛋白或通道蛋白协助。 【坑点4：胞吞和胞吐过程不消耗能量】 胞吞胞吐涉及膜的变形、囊泡的运输与融合，整个过程需要消耗ATP，线粒体功能受损会显著降低胞吞胞吐的效率。 【坑点5：大分子物质进出细胞核属于胞吞或胞吐】 大分子（如mRNA、蛋白质）进出细胞核是通过核孔复合体完成的，不属于胞吞或胞吐的范畴，核孔对物质进出具有选择性。 知识点3 实验：观察植物细胞的质壁分离与复原 1、 实验原理 (1) 结构基础：成熟植物细胞的原生质层（细胞膜 + 液泡膜 + 两层膜之间的细胞质）相当于一层半透膜。 (2) 动力来源：细胞液与外界溶液存在浓度差​ → 水分子发生渗透作用。 (3) 形态基础：原生质层的伸缩性 >​ 细胞壁的伸缩性。 2、 材料与试剂 项目 选择 原因 材料 紫色洋葱鳞片叶外表皮​ 有紫色大液泡，便于显微镜观察液泡体积和颜色变化 试剂 0.3 g/mL 蔗糖溶液​ 浓度适中（过高→细胞过度失水死亡；过低→不分离） 禁忌 根尖分生区细胞、干种子 无中央大液泡，无法发生典型质壁分离 工具 载玻片、盖玻片、镊子、滴管、吸水纸、显微镜 全程低倍镜观察 3、 操作步骤 (1) 制片：撕取外表皮 → 展平于清水水滴 → 盖盖玻片。 (2) 观察正常状态（对照）：低倍镜下可见原生质层紧贴细胞壁，液泡呈紫色、较大。 (3) 加蔗糖溶液：盖玻片一侧滴 0.3 g/mL 蔗糖，另一侧用吸水纸吸引（引流法，重复 2-3 次）。 (4) 观察质壁分离：液泡变小、颜色变深，原生质层与细胞壁分离，细胞体积基本不变（细胞壁限制）。 (5) 加清水：同法引流清水。 (6) 观察复原：液泡变大、颜色变浅，原生质层恢复紧贴细胞壁。 4、 现象与本质对应关系 现象 本质 液泡变小 细胞失水 液泡颜色变深 液泡体积变小，色素浓度升高 原生质层与细胞壁分离 原生质层伸缩性 > 细胞壁 细胞体积基本不变 细胞壁伸缩性小、起支撑作用 间隙充满外界溶液 细胞壁全透性 5、 实验拓展应用 (1) 判断细胞死活：活细胞能发生质壁分离与复原；死细胞原生质层失去选择透过性，不能分离。 (2) 测定细胞液浓度范围：将细胞置于一系列浓度梯度的蔗糖溶液中，刚好发生初始质壁分离的外界浓度 ≈ 细胞液浓度。 (3) 比较不同植物细胞细胞液浓度：同一浓度下，分离程度越重，细胞液浓度越低。 (4) 鉴别溶液种类：如 KNO3​ 溶液（自动复原）vs 蔗糖溶液（不复原）。 易错警示（避坑指南） 【坑点1：观察质壁分离实验可选用紫色洋葱鳞片叶内表皮作为实验材料】 紫色洋葱鳞片叶内表皮细胞的液泡无色，质壁分离时原生质层与细胞壁的界限不清晰，不利于显微镜观察，必须选用有大液泡、液泡呈紫色的鳞片叶外表皮。 【坑点2：配制0.5g/mL以上的高浓度蔗糖溶液可加快质壁分离速度，效果更好】 蔗糖溶液浓度过高会导致植物细胞过度失水死亡，原生质层失去选择透过性，无法发生后续的质壁分离复原现象，实验常用浓度为0.3g/mL。 【坑点3：观察质壁分离及复原过程需换用高倍镜才能看清细节】 该实验观察的对象是完整的叶表皮细胞，低倍镜下即可清晰观察到液泡大小、颜色变化及原生质层与细胞壁的分离情况，高倍镜视野范围小，反而不易定位目标细胞。 【坑点4：质壁分离后滴加KNO₃溶液，必须人工引流清水才能发生复原】 KNO₃溶液中的K+和NO₃-可被植物细胞主动吸收，随着细胞液浓度逐渐升高，细胞会自发吸水发生质壁分离自动复原，无需人工滴加清水。 【坑点5：质壁分离实验中，若细胞长时间处于蔗糖溶液中，仍可正常复原】 细胞在高浓度蔗糖溶液中停留时间过长，会因过度失水导致原生质层永久性失活死亡，即使后续滴加清水也无法发生复原，操作时应严格控制处理时长。 【坑点6：根尖分生区细胞可作为观察质壁分离实验的材料】 根尖分生区细胞属于未成熟的植物细胞，没有中央大液泡，无法发生明显的质壁分离现象，不符合实验材料的选取要求，应选用紫色洋葱鳞片叶外表皮等成熟植物细胞。 即●时●演●练 回归教材·易错辨析 判断以下表述是否正确： 1.自由扩散和协助扩散都是由高浓度向低浓度运输，都不需要消耗细胞代谢产生的能量，因此都属于被动运输。（ ） 2.载体蛋白和通道蛋白在转运物质时，自身构象都不会发生改变。（ ） 3.所有主动运输过程都必须直接消耗 ATP 水解释放的能量。（ ） 4.哺乳动物成熟红细胞没有线粒体，因此无法进行主动运输。（ ） 5.胞吞和胞吐过程不需要消耗能量，也不需要膜蛋白的参与。（ ） 6.神经递质乙酰胆碱和激素胰岛素都是通过胞吐作用释放到细胞外的。（ ） 7.用紫色洋葱鳞片叶外表皮做质壁分离实验时，若将 0.3 g/mL 蔗糖溶液换成 0.5 g/mL 蔗糖溶液，质壁分离现象会更明显且更容易复原。（ ） 8.在观察植物细胞质壁分离与复原实验中，若发现细胞不能复原，一定是因为外界溶液浓度过高导致细胞死亡。（ ） 9.用滴管在盖玻片一侧滴清水，另一侧用吸水纸吸引的操作称为“引流法”，其目的是让细胞浸润在清水中，防止气泡产生。（ ） 10.若某植物细胞在尿素溶液中发生质壁分离后又自动复原，说明尿素分子是小分子物质，可以自由扩散进入细胞。（ ） 考向01 运输方式的判断与曲线分析 5．海水稻是凝聚我国多位科学家心血的自主培育水稻品种，具备优良的耐盐碱性，其耐盐碱性相关的生理过程如图所示。相关叙述正确的是（     ） A．水分子进入海水稻细胞的运输方式属于自由扩散 B．H+由细胞外进入细胞质基质的运输方式为协助扩散 C．抗菌蛋白通过胞吐排出，不需要细胞膜上的蛋白质参与 D．利用呼吸抑制剂处理海水稻不会影响Na+进入液泡 6．植物的生长发育离不开K+，植物的根细胞吸收K+需要消耗能量。某科研小组以小麦幼苗的根毛细胞为实验材料，研究了土壤中K+浓度对根毛细胞吸收K+速率的影响，同时监测了细胞内ATP含量的变化，结果如图所示。下列叙述正确的是（　　） A．小麦幼苗的根毛细胞吸收土壤中的K+时，K+不需要与该细胞膜上的相应转运蛋白结合 B．若向该实验体系中加入呼吸抑制剂，则图1中ab段K+吸收速率下降，a点向右上方移动 C．图2中b点后细胞内ATP含量快速下降，可能与高浓度K+抑制根毛细胞的呼吸作用有关 D．图1中Oa段与ab段的限制因素不同，前者是土壤中K+浓度，后者是细胞代谢产生的能量 考向02 质壁分离实验的情境迁移 7．为观察植物细胞的吸水与失水现象，某同学用不同浓度蔗糖溶液处理红山茶花瓣表皮临时装片。用0.35 g·mL−1蔗糖溶液处理的结果如图1所示，通过软件计算不同浓度下液泡面积与细胞面积比值H的结果如图2.下列叙述正确的是（     ） A．图1中甲区域为外界蔗糖溶液，乙、丙区域不含外界溶液中的蔗糖 B．图1丙区域表示细胞质基质，该面积可作为质壁分离的观察指标 C．用0.45 g·mL−1蔗糖溶液处理，细胞失水量更大，图1乙区域平均面积更大 D．H值可反映细胞的质壁分离程度，H值越小质壁分离程度越低 8．研究小组利用月季叶片下表皮制作临时装片，观察不同因素对气孔开闭的影响。某对保卫细胞在经不同浓度的蔗糖溶液处理后的变化如图所示。下列说法错误的是（    ） A．保卫细胞的原生质层相当于半透膜 B．蔗糖溶液浓度②＞①＞③ C．平衡后细胞液浓度丙＞乙＞丁 D．水分子主要以自由扩散的方式进入丁细胞 真题溯源·考向感知 ——溯源真题逻辑，感知高考考向 题组一 情景设定：荧光标记蛋白是否定位于表皮细胞的质膜 知识溯源：洋葱表皮细胞的质壁分离 1．（2026·河北·高考真题）洋葱表皮细胞的质膜紧贴细胞壁。为在荧光显微镜下辨别某荧光标记蛋白是否定位于表皮细胞的质膜，可使细胞质壁分离后再观察。下列分析正确的是（     ） A．质壁分离过程中，细胞液的渗透压逐渐减小 B．原生质层比细胞壁的伸缩性小是质壁分离的原因之一 C．紫色洋葱鳞片叶的内表皮不可作为该实验的实验材料 D．除质壁分离外，也可利用纤维素酶和果胶酶制备原生质体后再观察 题组二 情景设定：烧杯（清水）漏斗（蔗糖溶液）模型 知识溯源：渗透作用原理与渗透装置分析 2．（2026·广东·高考真题）用玻璃纸（半透膜）密封长颈漏斗口，向漏斗内注入蔗糖溶液，将装置浸入盛有清水的烧杯中并使漏斗管内外液面等高。据图推测，一段时间后漏斗内外分子的分布情况可能是（     ） A． B． C． D． 题组三 情景设定：植物细胞膜上同时转运H2PO4-和H+的载体蛋白 知识溯源：主动运输与被动运输 3．（2026·湖南·高考真题）土壤中H2PO4-的浓度通常远低于其在根毛细胞液中的浓度。植物对H2PO4-的吸收主要通过细胞膜上能同时转运H2PO4-和H+的载体蛋白，该过程由H+的跨膜浓度梯度驱动。下列叙述错误的是（     ） A．该载体蛋白转运H+时，H+不需要与载体蛋白结合 B．该载体蛋白对H2PO4-的运输属于主动运输 C．抑制细胞呼吸，根毛细胞吸收H2PO4-的速率会降低 D．该载体蛋白每次转运H2PO4-都会发生自身构象改变 题组四 情景设定：“探究植物细胞的吸水和失水”实验 知识溯源：植物细胞的吸水和失水 4．（2025·北京·高考真题）“探究植物细胞的吸水和失水”实验中，在清水和0.3g/mL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 题组五 情景设定：“观察叶绿体和细胞质流动”实验 知识溯源：“质壁分离”实验分析 5．（2025·浙江·高考真题）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 题组六 情景设定：高Mn2+胁迫激活植物油菜素内酯(BR)信号通路 知识溯源：胞吞、胞吐辨析 6．（2026·陕晋青宁卷·高考真题）高Mn2+胁迫激活植物油菜素内酯(BR)信号通路，再通过图中①和②两条途径降低细胞质基质中的Mn2+浓度，缓解高Mn2+对细胞的伤害。下列叙述错误的是（　　） A．BR充当了植物细胞响应高Mn2+胁迫的信号分子 B．N以耗能的方式被内吞，减少Mn2+向胞内转运 C．高Mn2+胁迫下，液泡内Mn2+浓度比细胞质基质中高 D．G改变构象与Ca2+结合，将其从胞外转运至胞内 题组七 情景设定：植物细胞膜上存在钙泵和钙离子通道两种转运蛋白 知识溯源：两种转运蛋白辨析 7．（2026·黑吉辽蒙卷·高考真题）植物细胞膜上存在钙泵和钙离子通道两种转运蛋白。钙泵又称Ca2+-ATP酶，能够催化细胞膜内侧的ATP水解释放能量，驱动细胞内的Ca2+泵出细胞。下列叙述错误的是（　　） A．Ca2+需与钙离子通道蛋白结合才能进入细胞 B．Ca2+泵出细胞的运输速率存在最大值 C．抑制细胞的呼吸作用会影响钙泵的功能 D．钙泵在发挥作用过程中，空间结构会发生变化 题组八 情景设定：液泡膜上的质子泵消耗ATP将H+运入液泡 知识溯源：间接供能（协同转运）分析 8．（2026·山东·高考真题）果肉细胞中，液泡膜上的质子泵消耗ATP将H+运入液泡，转运蛋白TST可利用H+浓度梯度在运输H+的同时将蔗糖运入液泡储存，增加果实甜度。下列说法错误的是（　　） A．质子泵是一种载体蛋白，也是一种能催化ATP水解的酶 B．质子泵在运输H+的过程中空间结构会发生变化 C．TST运输蔗糖的方向和其运输H+的方向相同 D．H+与蔗糖经TST跨膜运输时都需要与其结合 情境探究·素养拓展 ——深挖素材脉络，规范长句作答 1.（2025·贵州贵阳·模拟预测）GLUT1~GLUT14组成的转运蛋白家族是介导葡萄糖跨膜运输的关键载体，广泛分布于不同组织细胞，其结构与功能的特异性与细胞代谢需求密切相关。据图，请结合物质运输知识回答下列问题： (1)GLUT2是肝细胞的葡萄糖转运蛋白，其作用过程如上图所示，葡萄糖进入肝细胞的方式是______，判断依据是______。 (2)GLUT4主要存在于脂肪和肌细胞中，并在胰岛素信号刺激下才大量招募至细胞膜上，若某个体脂肪细胞的GLUT4基因发生突变，导致GLUT4无法正常响应胰岛素信号而不能转移到细胞膜上，那么进食后，该个体组织细胞对葡萄糖的摄取速率将会______，血糖水平可能______。 (3)除了 GLUT 蛋白，小肠绒毛上皮细胞膜上有一种载体蛋白SGLT1，能够利用膜外 Na⁺顺浓度梯度流入细胞时所释放的势能，将葡萄糖逆浓度梯度转运进细胞。某科研小组欲验证“SGLT1 转运葡萄糖的直接动力来自于 Na⁺的浓度梯度，而非ATP水解”。请根据以下材料：离体的小肠绒毛上皮细胞群、人工配制的生理缓冲液、葡萄糖、抑制ATP 合成的呼吸抑制剂 （如氰化钾）、不能透过细胞膜的Na⁺通道阻断剂（哇巴因）、测定葡萄糖浓度变化的仪器，设计实验步骤并预期结果，完成下表。 实验步骤 （关键思路） 预期结果 （葡萄糖摄取量） 步骤一：将细胞均分为A、B两组，置于富含 Na⁺且葡萄糖浓度相同的缓冲液中。 作为对照，两组初始状态一致。 步骤二：A组加入适量哇巴因，B组加入______。 A组: ______。 B 组：正常或显著高于 A 组。 步骤三：在步骤二基础上，向A、B两组均加入等量的呼吸抑制剂。 A组：与步骤二相比无明显变化。B组: ______。 分析上表实验结果，结论是______。 2．（2026·浙江杭州·模拟预测）选取合适的实验材料是实验能否成功的关键条件之一。某校甲、乙两个生物兴趣小组的同学为了探究教材中的相关实验，从市场上买了白色洋葱和几包某品牌高活性半酵母。 （1）甲组选用白色洋葱进行如下实验： ①为了验证洋葱根尖伸长区细胞中含有较少的脂肪：取新鲜的洋葱根尖并作徒手切片，选取2-3片最薄切片放置在载玻片的中央，滴加苏丹Ⅲ染色，并用50%的酒精洗去浮色后，在显微镜下观察，结果几乎观察不到被染成橘黄色的颗粒，最可能的原因是__________。 ②取其鳞片叶外表皮进行“观察植物细胞的质壁分离和复原”实验时，在盖玻片的一侧滴入含有伊红（植物细胞不吸收的红色染料）的0．3g/L的蔗糖溶液，则在显微镜下观察到原生质层内外的颜色分别是_______；细胞能够发生质壁分离的内因是____________________。 ③进行“洋葱根尖有丝分裂的观察”实验，装片制作过程中，漂洗的目的是______。统计细胞分裂指数时，选择细胞分裂中期进行统计的理由是____________________。 （2）乙组选用酵母菌作材料进行如下实验： ①因为细胞个大，而酶分子很小，个大的细胞难以被吸附或结合，细胞多采用包埋法固定化。固定化酵母细胞发酵过程中，可观察到瓶底的凝胶珠逐渐上浮，上浮的原因是_______。 ②为了探究酵母菌种群增长的最适温度，在已知15～35℃温度范围内继续实验，下图为视野中观察的实际结果，表为实验过程记录表（单位：×106个/mL）： 温度 第1次 第2次 第3次 第4次 第5次 第6次 第7次 第8次 0h 24h 48h 72h 96h 120h 144h 168h 15℃ 1．2 3．0 3．8 4．6 4．0 3．2 2．8 2．5 20℃ 1．2 5．0 5．3 4．2 2．1 1．2 0．8 0．6 25℃ 1．2 5．2 5．6 4．6 2．9 1．0 0．6 0．2 30℃ 1．2 4．9 5．5 4．8 2．2 1．3 0．7 0．5 35℃ 1．2 1．5 1．8 2．0 2．2 1．3 0．8 0．6 则： a．若使用的血球计数板的计数室长和宽各为1mm，深度为0．1mm，按上图来估计每ml活化液中含酵母菌的数目为__________个（不考虑死活）。 b．若其他条件保持不变，适当提高培养液的浓度，则该组别的K值将__________（选填“增加”“减小”或“保持不变”）。 c．请在答题卡的相应位置，画出上述实验过程中不同温度条件下培养液中酵母菌种群数量达到K值时的柱形图 ___________ 。 ——梳理实验脉络,强化探究逻辑 3.（2026·广西·模拟预测）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。图1中S1为蔗糖溶液，S2为清水，半透膜只允许水分子通过，初始时两液面平齐。将洋葱鳞片叶外表皮均分为两组，分别在常温与低温（4 °C）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，实验结果如图2.根据所学知识回答下列问题： (1)成熟洋葱鳞片叶外表皮细胞中，相当于图1半透膜的结构是______。一段时间内图1中漏斗内液面的变化为_______。 (2)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________。图2中，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”）。与常温相比，低温对细胞代谢、膜流动性的影响可能是________。 (3)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：_______。 4．（2026·云南昆明·模拟预测）某研究小组为探究植物根细胞对矿质元素的吸收方式，设计了如下实验：将生长状况相同的某植物幼苗随机均分为甲、乙两组，在相同条件下培养一段时间后，测定根细胞对某种离子（X）的吸收速率。实验处理及结果如下表： 组别 处理条件 吸收速率 （相对值） 甲组 正常通气，25℃ 100 乙组 低氧环境，25℃ 35 据表回答下列问题： (1)根细胞吸收离子X的方式是________，判断的依据是________。某同学为进一步验证根细胞吸收离子X的方式，设计了两种实验方案： ①正常通气条件未加入呼吸抑制剂和加入呼吸抑制剂的对照； ②正常通气条件未加入运输离子X的载体蛋白抑制剂和加入运输离子X的载体蛋白抑制剂的对照；其中不能达成验证目的的思路是______（填标号），判断的理由是__________________________________。 (2)某同学根据处理条件判断25℃是根细胞细胞呼吸的适宜温度，试分析其判断的理由_____________________________________。 (3)根据实验结果请提出在合理施肥的基础上，要促进水稻的生长，还应采取的措施是_______________________________________（答2点）。 ——科技前沿改编，开放选拔特训 5.（25-26高三·山西朔州·期末）科研团队开发出耐盐碱的海水稻，与传统耐盐碱水稻相比，海水稻具备更为优良的耐盐碱性，其能在土壤盐分为3%~12%、pH为8以上的中重度盐碱地生长。如图是与海水稻耐盐碱性相关的生理过程示意图。回答下列问题： (1)据图分析，Na+进入细胞和进入液泡的运输方式分别是____、____。海水稻通过调节相关物质的运输，____（填“增大”或“减小”）细胞内的渗透压，有利于细胞吸水，从而提高其耐盐碱性。 (2)海水稻细胞通过分泌抗菌蛋白抵御病原菌，抗菌蛋白运出细胞的方式为____。 (3)海水稻根细胞细胞质基质中Na+过度积累会阻碍其生长。在盐胁迫下，SOS1被磷酸化，Na+借助H+电化学梯度可运出细胞，结合图中信息，下列相关叙述错误的是____。 A．SOS1能同时转运Na+和H+，故其不具有特异性 B．H+通过SOS1进入细胞质属于主动运输 C．同种离子在同一细胞中的转运蛋白相同 D．Na+只能借助H+电化学梯度转运到细胞外来缓解盐胁迫 (4)由图1可知，海水稻根细胞的细胞质基质中pH为7.5，而细胞膜外和液泡膜内的pH均为5.5，据图分析，产生这种差异的原因是____。 (5)海水稻根部成熟区细胞的细胞液浓度比普通水稻的____（填“高”或“低”）。请参考“植物细胞的失水与吸水”实验，设计实验验证上述观点，要求简要写出实验设计思路并预期实验结果。____ (6)海水稻根细胞的失水与吸水主要通过水通道蛋白。如图是水通道蛋白的模式图，回答相关问题： ①水通道蛋白上____（填“具有”或“不具有”）疏水区域。 ②结合所学知识，下列叙述错误的是____。 A．磷脂双分子层对水分子没有屏障作用 B．氨基酸分子难以通过水通道蛋白 C．一种物质可能有多种跨膜运输方式 D．水分子更多的是以自由扩散的方式进出细胞 E.水通道蛋白是以碳链为基本骨架的生物大分子 F.水通道蛋白贯穿于整个磷脂双分子层 ③已知猪的红细胞膜表面水通道蛋白含量高于其肝细胞，若将二者置于蒸馏水中，推测红细胞吸水涨破所需的时间____（填“长于”或“短于”）肝细胞，其原因可能是____。 6．（25-26高三上·上海宝山·期末）科学家发现一种质膜蛋白CHIP28并推测其可能与水分子进出细胞相关，将CHIP28的mRNA注入到非洲爪蟾的卵母细胞，一段时间后将注入和未注入mRNA的两组卵母细胞置于低浓度溶液，持续观察细胞变化结果如图，初步证明科学家的推测是正确的。随后在许多动物植物、微生物中相继发现了类似运输水的通道蛋白，并将其统称为水通道蛋白（AQPs）。 (1)结合图文判断，___________（甲组/乙组）为注入了CHIP28蛋白mRNA的卵母细胞。该组细胞在置入低浓度溶液前细胞内发生了_____________。（选择编号并按照正确的顺序进行排列） ①细胞核CHIP28基因转录         ②内质网、高尔基体加工CHIP28 ③核糖体合成CHIP28                     ④囊泡运输CHIP28并整合到质膜 (2)该实验选用非洲爪蟾的卵母细胞作为材料，主要原因应是 。 A．该卵母细胞体积较大，便于注入mRNA B．该卵母细胞体积较大，便于观察形态变化 C．该卵母细胞胞内溶液浓度较低 D．该卵母细胞质膜对水的透过性较低 (3)研究发现，甘油分子可经AQPs顺浓度梯度跨膜，此跨膜方式为 。 A．自由扩散 B．协助扩散 C．主动运输 D．胞吞胞吐 (4)不同生物体内AQPs种类和数量差异性较大，与其生活环境、移动的局限性、主动获取水源的能力等相关。已发现大豆约有60多种AQPs，脊椎动物约有11-13种，小球藻约有5种，据此推测，水稻的AQPs种类最可能为 。 A．75种 B．33种 C．15种 D．7种 AQP4是中枢神经系统的主要水通道蛋白，在星形胶质细胞上分布较多，若免疫系统产生针对AQP4的抗体，会造成星形胶质细胞的损伤、继而导致髓鞘受损的视神经脊髓炎谱系疾病（NMOSD） (5)据资料分析，NMOSD是一种________ 病。AQP4被免疫系统识别为______，并引发了机体的 ___________ 免疫。（编号选填） ① 免疫缺陷病②自身免疫病③免疫活性物质    ④抗原 ⑤特异性免疫    ⑥非特异性免疫⑦细胞免疫⑧体液免疫 (6)免疫系统中存有一个补体系统，补体是由系列蛋白质组成，激活后能发挥免疫作用，NMOSD的产生与补体密切相关：抗体与AQP4结合后，激活相应补体，补体作用于星形胶质细胞，造成细胞的损伤和裂解死亡，最终导致NMOSD。据此分析，补体应属于_________（免疫器官/免疫细胞/免疫活性物质），其作用效果与__________细胞类似。 (7)为验证MNOSD的发病机制，研究人员用小鼠脊髓进行实验，请将实验补充完整。 组①：AQP4基因敲除小鼠脊髓+抗AQP4抗体+补体 组②：野生型小鼠脊髓+抗AQP4抗体 组③：野生型小鼠脊髓+补体 组④：__________________。可以_____________作为实验的观察指标。 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 $ 第07讲 物质运输 内容导航 01 命题透视·考情前瞻 对标素养，研判高考命题趋势 02 知识建联·脉络梳理 搭建知识框架，构建系统思维 03 考点精讲·靶向突破 拆解核心考点，突破命题考向 知识解构+即时演练+高分破译 考点一 渗透作用与细胞的吸水和失水 知识点1 渗透作用 知识点2 动、植物细胞的吸水与失水 知识点3 原生质层与质壁分离的本质 考点二 物质跨膜运输的方式及实验探究 知识点1 被动运输与主动运输 知识点2​胞吞与胞吐 知识点3​实验：观察质壁分离与复原 04 真题溯源·考向感知 溯源真题逻辑，感知高考考向 题组一 情景设定：荧光标记蛋白是否定位于表皮细胞的质膜 知识溯源：洋葱表皮细胞质壁分离 题组二 情景设定：烧杯（清水）漏斗（蔗糖）模型 知识溯源：渗透作用原理与渗透装置分析 题组三 情景设定：植物同时转运H2PO4-和H+的载体蛋白 知识溯源：主动运输与被动运输 题组四 情景设定：“探究植物细胞的吸水和失水”实验 知识溯源：植物细胞的吸水和失水 题组五 情景设定：“观察叶绿体和细胞质流动”实验 知识溯源：“质壁分离”实验分析 题组六 情景设定：高Mn2+胁迫激活植物油菜素内酯(BR)信号通路 知识溯源：胞吞、胞吐辨析 题组七 情景设定：植物细胞膜钙泵和钙离子通道两种转运蛋白 知识溯源：两种转运蛋白辨析 题组八 情景设定：液泡膜上的质子泵消耗ATP将H+运入液泡 知识溯源：间接供能（协同转运） 05 情境探究·素养拓展 深挖素材脉络，规范长句作答 命题透视·考情前瞻 ——对标素养，研判高考命题趋势 考查概述  从命题题型和内容上看，高考命题涵盖选择题与非选择题，题目相对综合，以考查基础知识的迁移应用和综合分析能力为主。主要涉及渗透作用的原理、物质跨膜运输方式的辨析（被动运输与主动运输）、以及探究植物细胞吸水失水的实验（质壁分离与复原）等核心内容。 考查形式 试题常以选择题形式考查渗透作用发生的条件、运输方式的判断；非选择题则常结合特定的生命情境（如施肥过多导致烧苗、质壁分离自动复原等），考查学生对物质运输原理的理解，以及对生物学核心素养（生命观念、科学思维）的综合应用能力。 课标要求 明确目标 1. 阐明渗透作用发生的条件，说明水分子或其他溶剂分子通过半透膜的移动特点。（生命观念） 2. 举例说明动、植物细胞的吸水和失水原理；比较被动运输与主动运输的异同，理解胞吞、胞吐的特点。（生命观念、科学思维） 3. 掌握“观察植物细胞质壁分离与复原”实验的操作要点，尝试分析不同物质（如KNO₃、尿素）导致的自动复原现象。（科学探究） 高考前沿 1. 渗透作用与细胞的吸水和失水 2026·广东卷，5；2025·重庆卷，10；2025·北京卷，15；2025·浙江1月卷，9；2024·湖南卷，14；2024·山东卷，4； 2. 物质跨膜运输的方式及实验探究 2026·河北卷，3；2026·湖南卷，9；2026·山东卷，2；2026·黑吉辽蒙卷，9；2026·陕晋青宁卷，7；2025·浙江6月卷，11；2025·重庆卷，8；2025·四川卷，4；2025·云南卷，3；2025·广东卷，8；2025·河南卷，3； 知识建联·脉络梳理 ——搭建知识框架，构建系统思维 考点精讲·靶向突破 ——拆解核心考点，突破命题考向 自主研学·梳理教材 1. 说出渗透作用发生的两个条件：半透膜和膜两侧溶液的浓度差；明确渗透平衡时液面高的一侧溶液浓度依然高于液面低的一侧。 2. 阐述动、植物细胞吸水与失水的原理：动物细胞依靠细胞膜，植物细胞依靠原生质层（细胞膜+液泡膜+两层膜之间的细胞质）；明确水分子主要以协助扩散（通过水通道蛋白）的方式跨膜运输。 3. 说明原生质层的结构与特性：原生质层相当于一层半透膜，其伸缩性大于细胞壁；分析植物细胞质壁分离与复原的内因（原生质层伸缩性＞细胞壁）与外因（外界溶液浓度≠细胞液浓度）。 4. 列举物质跨膜运输的三种主要方式及其特点：自由扩散（顺浓度梯度、不耗能、无载体）、协助扩散（顺浓度梯度、不耗能、需载体/通道蛋白）、主动运输（逆浓度梯度、耗能、需载体蛋白）。 5. 辨析载体蛋白与通道蛋白的作用机制：载体蛋白在运输物质时会与被运输的物质结合并发生自身构象改变；通道蛋白只容许与自身通道的直径和形状相适配的物质通过，且不与被运输物质结合。 6. 阐述大分子物质进出细胞的方式：胞吞与胞吐；明确这两种方式依赖于生物膜的流动性，虽然需要消耗能量，但不属于跨膜运输。 7. 掌握“观察植物细胞质壁分离与复原”实验的选材要求：必须选用紫色洋葱鳞片叶外表皮（含有紫色大液泡，便于显微镜下观察原生质层与细胞壁的分离现象）。 8. 归纳“观察植物细胞质壁分离与复原”实验的操作流程及拓展应用：操作流程为“制作临时装片→低倍镜观察正常细胞→滴加蔗糖溶液观察质壁分离→滴加清水观察复原”；该实验可用于判断细胞死活、测定细胞液浓度范围以及观察细胞膜的流动性。 9. 分析不同物质导致质壁分离及复原的差异：如KNO₃、尿素、乙二醇等物质，因其溶质分子能被细胞吸收，会导致细胞在发生质壁分离后自动复原；而蔗糖分子不能进入细胞，需人工滴加清水才能复原。 考点一 渗透作用与细胞的吸水和失水 知●识●解●构 知识点1 渗透作用 1. 核心概念 (1) 渗透作用​ = 水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散。 (2) 关键词拆解： "溶剂分子"——不只是水，酒精等也可发生渗透 "半透膜"——物理膜（玻璃纸、膀胱膜）或生物膜（原生质层） "扩散"——是双向的，只是宏观上表现为净移动 2. 发生条件 条件 含义 反例 ① 半透膜 允许小分子通过，阻挡大分子 滤纸（全透）不算半透膜 ② 浓度差 膜两侧溶液的物质的量浓度不等 等浓度蔗糖两侧无净移动 3. 经典模型与平衡机制 (1) U型管模型： 1　 液面走向：蔗糖(S1)侧液面上升，纯水（S2）侧下降。 2　 方向判定：水分子从低浓度（纯水）向高浓度（蔗糖）净移动。 3　 平衡铁律：液面停止上升时，蔗糖侧浓度仍 > 纯水侧，高出的液柱产生的静水压恰好抵消了浓度差产生的吸水力，此时水分子进出速率相等但浓度不等（动态平衡）。 (2) 漏斗模型： 漏斗内液面上升的高度(∆h)与半透膜两侧的浓度差呈正相关。 (3) 模型迁移 1　 动物细胞：细胞膜 ≡ 半透膜 2　 植物细胞：原生质层 ≡ 半透膜（细胞壁全透、伸缩性小） 深度避坑·易错直击 【坑点1：浓度等同】 很多同学容易误认为10%的蔗糖溶液和10%的葡萄糖溶液浓度相等。实际上，渗透压取决于单位体积内的溶质微粒数（物质的量浓度），而非质量分数。由于蔗糖相对分子质量大于葡萄糖，相同质量分数下葡萄糖溶液的微粒数更多，水会从蔗糖溶液一侧流向葡萄糖溶液一侧。 【坑点2：平衡等价】 常有人觉得U型管渗透平衡时两侧溶液浓度相等。但真相是：若半透膜不允许溶质通过，平衡时液面高的一侧溶液浓度仍然更高，是高出的液柱产生的静水压抵消了浓度差带来的吸水动力，此时水分子进出速率相等，但浓度从未真正相等。 【坑点3：水流单向】 错误认为渗透作用是水分子从低浓度向高浓度单向流动。正确结论是：水分子始终双向扩散，只是低浓度一侧进入高浓度一侧的速率更快，宏观表现为“净移动”。平衡时双向移动速率相等，并非水分子停止运动。 【坑点4：膜性等同】 混淆物理半透膜（如玻璃纸）和原生质层（生物膜）的功能。物理半透膜仅通过孔径筛选物质，无生物活性；原生质层是具有选择透过性的生物膜，二者本质截然不同。 【坑点5：酶解后液面恒定】 误以为U型管蔗糖溶液侧添加蔗糖酶后液面只会持续上升。实际过程是：蔗糖被水解为葡萄糖和果糖，溶质微粒数翻倍，液面先快速上升；但单糖可通过半透膜向另一侧扩散，最终两侧液面会趋于持平，不会形成永久高度差。 知识点2 动、植物细胞的吸水与失水 1. 动物细胞（以哺乳动物成熟红细胞为例） 外界溶液 细胞质浓度对比 现象 本质 清水（低渗） 外 < 内 吸水膨胀 → 涨破（溶血） 无细胞壁约束 0.9% NaCl（等渗） 外 = 内 形态正常 动态平衡 高浓度盐水（高渗） 外 > 内 失水皱缩​ 渗透失水 临床链接：0.9% NaCl 是生理盐水，输液必须用等渗液。 2. 植物细胞（以紫色洋葱鳞片叶外表皮为例） 外界溶液 细胞液浓度对比 现象 术语 清水（低渗） 外<内 液泡变大、原生质层恢复紧贴细胞壁 质壁分离复原 0.3g/mL 蔗糖（高渗） 外>内 液泡变小、原生质层与细胞壁分离 质壁分离​ 适宜浓度 KNO₃（高渗→变低渗） 外>内→外<内 先分离后自动复原 自动复原 深度避坑·易错直击 【坑点1：动物细胞吸水必涨破】 很多同学误以为只要动物细胞外界溶液浓度低于细胞内液，细胞就一定会涨破。实际上，涨破通常发生在清水或极低渗溶液中；若外界为轻微低渗溶液，细胞虽吸水膨胀，但未必达到涨破阈值，如人体内红细胞在0.9%生理盐水中形态正常。 【坑点2：植物细胞吸水必涨破】 错误认为植物细胞吸水也会像动物细胞一样涨破。实际上，植物细胞外层有刚性细胞壁限制原生质层过度扩张，吸水后仅表现为坚挺（紧张度增加），不会发生涨破现象。 【坑点3：失水皱缩可逆】 误以为动物细胞在高渗溶液中失水皱缩后，放回等渗溶液就能立即恢复原状。实际上，严重皱缩可能导致细胞膜结构损伤，即使恢复等渗环境，细胞也难以完全复原，这与植物细胞的质壁分离复原机制不同。 【坑点4：细胞壁阻挡水进出】 常有人觉得细胞壁能阻止水分子进出细胞。实际上，细胞壁是全透性结构，水分子及溶解在水中的物质均可自由通过，它仅起到支持和保护作用，不参与渗透作用中的水势调节。 知识点3 原生质层与质壁分离的本质 1. 核心概念 (1) 原生质层​ = 细胞膜 + 液泡膜 + 两层膜之间的细胞质（不含细胞核） (2) 细胞壁：全透性，伸缩性小 (3) 原生质层：选择透过性（生物膜），伸缩性大 2. 质壁分离的本质 类型 原因 关键句 内因（根本）​ 原生质层伸缩性 > 细胞壁 "质"缩得多，"壁"几乎不动 原生质层具选择透过性（≡ 半透膜） 水分子可过，蔗糖分子不可过 外因（直接）​ 外界溶液浓度 > 细胞液浓度 细胞失水 3. 自动复原 vs 不复原 (1) KNO₃、尿素、乙二醇、甘油：溶质分子可被细胞主动吸收 → 细胞液浓度反超外界 → 自动复原 (2) 蔗糖：溶质不能进入细胞 → 需人工加清水才复原 (3) 死细胞：原生质层失活、变为全透 → 不发生质壁分离 深度避坑·易错直击 【坑点1：原生质层包含细胞核】 很多同学误以为原生质层包含细胞核。实际上，原生质层特指细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质，细胞核通常位于细胞膜内侧靠近细胞壁的区域，不属于原生质层的组成范畴。 【坑点2：质壁分离内因单一】 错误认为质壁分离仅由原生质层伸缩性大于细胞壁导致。实际上，内因包含两个关键点：一是原生质层伸缩性大于细胞壁；二是原生质层具有选择透过性（相当于半透膜），若原生质层失去活性，即使伸缩性差异存在也无法发生分离。 【坑点3：质壁分离间隙是空气】 常有人觉得质壁分离后原生质层与细胞壁之间的空隙充满空气。实际上，该空隙完全充满外界溶液，因为细胞壁是全透性的，外界溶液可自由渗入间隙，这与细胞呼吸产生的气体无关。 【坑点4：质壁分离是细胞死亡标志】 误以为质壁分离意味着细胞死亡。实际上，质壁分离是活细胞在高浓度溶液中发生的正常生理现象，若及时滴加清水，细胞可发生复原；只有当外界溶液浓度过高或处理时间过长导致细胞脱水死亡时，才无法复原。 即●时●演●练 回归教材·易错辨析 判断以下表述是否正确： 1.渗透作用中，水分子是从溶液浓度低的一侧单向流向浓度高的一侧。 （ ✘ ） 2.渗透作用装置中，当半透膜两侧液面不再变化时（达到平衡），两侧溶液的浓度一定相等。 （ ✘ ） 3.比较两种溶液的渗透压时，10%的葡萄糖溶液和10%的蔗糖溶液浓度是相等的。 （ ✘ ） 4.U型管渗透装置中，若在液面较高的一侧加入一定量的清水，该侧的液面会继续一直上升。 （ ✘ ） 5.动物细胞在低渗溶液中吸水一定会涨破。 （ ✘ ） 6.植物细胞在低渗溶液中吸水会发生涨破现象。 （ ✘ ） 7.植物细胞的细胞壁是全透性的，因此水分子无法通过细胞壁进出细胞。 （ ✘ ） 8.发生质壁分离时，原生质层与细胞壁之间的空隙是真空的，充满了空气。 （ ✘ ） 9.只要是植物细胞，放在高浓度溶液中就一定能观察到质壁分离现象。 （ ✘ ） 10.将发生质壁分离的细胞放入清水中，若细胞不能复原，则说明细胞在进行质壁分离的过程中已经死亡。 （ ✔ ） 考向01 渗透作用原理与渗透装置分析 1．如图为渗透作用的“U”型装置示意图，实验开始时，两侧液面等高，一侧加入高浓度溶液，一侧加入低浓度溶液，半透膜允许单糖通过。据图分析，下列叙述正确的是（） A．若U型管两侧加入蔗糖溶液，由于高浓度一侧渗透压大，故高浓度一侧的液面上升 B．若U型管两侧加入葡萄糖溶液，由于葡萄糖分子都可透过半透膜，故两侧液面始终等高 C．若U型管两侧加入麦芽糖溶液，当达到渗透平衡时，半透膜两侧水分子不再移动 D．若U型管两侧加入蔗糖溶液，最终液面停止上升时，半透膜两侧溶液浓度趋于一致 【答案】A 【详解】A、蔗糖为二糖，不能透过半透膜，高浓度一侧渗透压大，水分子由低浓度向高浓度一侧移动，故高浓度一侧的液面上升，A正确； B、葡萄糖为单糖，可透过半透膜，实验开始时高浓度一侧渗透压大，液面先上升；随后葡萄糖向低浓度一侧扩散，导致低浓度一侧渗透压升高，水分子反向移动，液面最终会出现先上升后下降的变化，并非始终等高，B错误； C、麦芽糖为二糖，不能透过半透膜，达到渗透平衡时，半透膜两侧水分子仍在双向移动，只是移动速率相等，并非不再移动，C错误； D、蔗糖不能透过半透膜，液面停止上升时，高浓度一侧液面更高，静水压抵消了部分渗透压，此时半透膜两侧溶液浓度并不一致，高浓度一侧溶液浓度仍大于低浓度一侧，D错误。 故选A。 2．某生物科研小组进行了相关实验。实验1：如图1装置中，S1为蔗糖溶液，S2为清水，半透膜只允许水分子通过，初始时漏斗内外液面平齐；实验2：将洋葱鳞片叶外表皮均分为两组，分别在常温与低温（4°C）条件下处理一段时间后，再在常温下用0.3 g/mL的蔗糖溶液进行质壁分离实验，相关测量数据结果如图2。下列分析正确的是（    ）      A．待图1液面上升稳定后，将上升部分液体移除，液面将保持齐平 B．成熟洋葱鳞片叶外表皮细胞中，相当于图1中半透膜结构的是细胞膜 C．据图2实验结果分析，洋葱植株可能通过减小细胞液浓度抵御寒冷环境 D．开展以上实验可用于研究渗透吸水和失水的原理和植物的抗寒机制 【答案】D 【详解】A、图1初始液面上升稳定后，将上升部分液体移除，S2是清水，S1是蔗糖溶液，仍然有浓度差，液面将继续上升，A错误； B、植物细胞中充当半透膜的是原生质层，包括细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质，不是细胞膜，B错误； C、根据图2结果可知，与常温相比，低温条件下质壁分离细胞占比更小，而且原生质体与细胞长度比更大，说明低温条件下，失水的细胞数目更少以及细胞失去的水更少，可推测其细胞液浓度更高，即植物细胞通过升高细胞液浓度来适应低温环境，C错误； D、实验一中对应的图1装置为渗透作用装置，用来研究渗透吸水和失水的原理；实验二基于常温与低温条件下相关数据的对比分析，目的是研究植物的抗寒机制，D正确。 考向02 动植物细胞吸水失水的原理判断 3．将某植物组织材料分别浸泡在甲、乙两种溶液中，检测其原生质体体积变化情况如图所示。下列叙述正确的是（     ） A．植物细胞在甲溶液中发生了质壁分离及自动复原 B．在120s之前水分子流出细胞，120s之后水分子进入细胞 C．植物细胞的原生质层由细胞膜和液泡膜组成 D．240s后甲溶液中的细胞体积变大，乙溶液中细胞体积变小 【答案】A 【详解】A、植物细胞在甲溶液中，原生质体相对体积先减小，说明细胞失水发生质壁分离，之后原生质体体积又逐渐增大，说明细胞吸水，发生了质壁分离的自动复原，A正确； B、水分子进出细胞是双向运动的，120s之前水分子流出细胞的速率大于流入速率，原生质体体积减小；120s之后水分子流入细胞的速率大于流出速率，原生质体体积增大，并非只有单向的水分子移动，B错误； C、原生质层由细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质共同组成，C错误； D、植物细胞的细胞壁伸缩性很小，240s后甲溶液中细胞吸水但细胞整体体积变化很小；乙溶液中细胞原生质体体积保持稳定，细胞体积不会变小，D错误。 4．研究发现，拟南芥根毛细胞的细胞膜上存在一种水通道蛋白（PIP2），该蛋白可介导水分子快速跨膜运输。现将拟南芥根毛细胞分别置于不同浓度的蔗糖溶液中，检测PIP2的活性及细胞形态变化，相关叙述正确的是（    ） A．若蔗糖溶液浓度低于细胞液浓度，根毛细胞吸水，PIP2活性会持续升高 B．若蔗糖溶液浓度等于细胞液浓度，细胞形态不变，水分子停止跨膜运输 C．若蔗糖溶液浓度高于细胞液浓度，细胞失水，原生质层可与细胞壁分离 D．当PIP2活性降低时，根毛细胞吸水能力增强，可快速缓解质壁分离状态 【答案】C 【详解】A、当蔗糖溶液浓度低于细胞液浓度时，根毛细胞吸水，但受细胞壁的限制，细胞吸水到一定程度后不再继续吸水，且细胞会调节相关蛋白活性维持稳态，PIP2活性不会持续升高，A错误； B、当蔗糖溶液浓度等于细胞液浓度时，细胞内外渗透压平衡，水分子进出细胞的速率相等，并未停止跨膜运输，因此细胞形态不变，B错误； C、当蔗糖溶液浓度高于细胞液浓度时，细胞渗透失水，由于原生质层的伸缩性远大于细胞壁，原生质层会和细胞壁发生分离，即质壁分离现象，C正确； D、PIP2是介导水分子快速跨膜运输的通道蛋白，其活性降低时，水分子跨膜运输速率减慢，根毛细胞吸水能力减弱，无法快速缓解质壁分离状态，D错误。 考点二 物质跨膜运输的方式及实验探究 知●识●解●构 知识点1 被动运输与主动运输 1、 被动运输（顺浓度梯度，不耗能） (1) 自由扩散 方向：高浓度 → 低浓度（顺浓度梯度）。 条件：不需要转运蛋白，不消耗能量。 实例：O2​、CO2​、水（少数情况）、甘油、乙醇、苯、胆固醇等脂溶性小分子。 速率影响因素：仅与膜两侧浓度差成正比，浓度越大速率越快，无饱和点。 (2) 协助扩散 方向：高浓度 → 低浓度（顺浓度梯度）。 条件：需要转运蛋白（载体蛋白或通道蛋白），不消耗能量。 实例：葡萄糖进入哺乳动物成熟红细胞、Na+ 顺浓度进入神经元、水通过水通道蛋白（AQP）。 速率影响因素：受浓度差和转运蛋白数量双重限制，存在饱和平台期（P 点后速率不再上升）。 2、 主动运输（逆浓度梯度，耗能） (1) 概念与条件 方向：低浓度 → 高浓度（逆浓度梯度）。 条件：需要载体蛋白，消耗能量。 实例：小肠上皮细胞吸收葡萄糖/氨基酸、植物根细胞吸收矿质离子、甲状腺滤泡上皮细胞吸收碘、Na+−K+ 泵（3Na+ 出 / 2K+ 入，消耗 1 ATP）。 (2) 能量来源的两类形式 1　 直接供能：ATP 水解直接供能（如 Na+−K+ 泵）。 2　 间接供能（协同转运 / 次级主动运输）：利用另一种物质（通常是 Na+ 或 H+）的浓度梯度势能驱动，高中仍归为主动运输。 动物：小肠上皮细胞吸收葡萄糖（Na+-葡萄糖共转运体，钠钾泵维持 Na+ 梯度）。 植物：H+-蔗糖共转运体（质子泵维持 H+ 梯度）。 (3) 生物学意义 保证细胞主动选择吸收所需物质、排出代谢废物和有害物质，是细胞膜选择透过性的结构基础，维持细胞内环境稳态。 (4) 两种转运蛋白的深层辨析 比较项 载体蛋白 通道蛋白 是否与被转运物质结合 结合（特异性结合部位） 不结合​ 构象是否改变 改变（每次转运变构） 不变（形成孔道） 运输方向 可顺可逆（介导主动运输时逆浓度） 只能顺浓度 饱和性 有 无（但受通道开放数量调控） 实例 葡萄糖载体、Na+−K+ 泵 水通道、Na+ 通道、K+ 通道 3、 影响跨膜运输速率的因素 曲线类型 对应运输方式 最高点后速率不变的限制因素 速率随浓度差线性上升 自由扩散 无（理论上） 速率随浓度差先升后平 协助扩散 / 主动运输 转运蛋白数量有限​ 速率随 O2浓度先升后平（起点不为0，能量来自无氧呼吸） 主动运输 转运蛋白数量（或能量+载体） 速率随 O2​ 浓度不变 自由扩散 / 协助扩散 不需要能量，与 O2​ 无关 易错警示（避坑指南） 【坑点1：协助扩散的速率可随浓度差无限增大】 协助扩散需要载体蛋白协助，当膜两侧浓度差达到一定值后，所有载体蛋白都处于工作状态，运输速率达到饱和，不再随浓度差增大而升高。 【坑点2：通道蛋白转运物质时会与被转运物结合并改变构象】 通道蛋白仅在膜上形成亲水孔道，物质通过时不与通道蛋白结合，也不引起其构象改变；只有载体蛋白才会与被转运物结合并发生构象变化。 【坑点3：主动运输的能量全部直接来自ATP水解】 主动运输可分为原发性主动运输（直接消耗ATP，如钠钾泵）和继发性主动运输（间接消耗能量，如小肠上皮细胞吸收葡萄糖依赖钠钾泵建立的Na+浓度梯度势能），二者均属于主动运输。 【坑点4：O₂浓度为0时，主动运输的速率为0】 哺乳动物成熟红细胞无线粒体，主动运输的能量来自无氧呼吸，O₂浓度为0时仍能通过无氧呼吸供能，主动运输速率不为0，相关曲线起点不为0。 【坑点5：水分子进出细胞仅通过自由扩散完成】 水分子进出细胞主要有两种方式：多数通过水通道蛋白以协助扩散的形式运输，少数通过自由扩散运输，协助扩散是水分子跨膜运输的主要方式。 知识点2 胞吞与胞吐 1、 基本概念 比较项 胞吞 胞吐 方向 胞外 → 胞内 胞内 → 胞外 过程 大分子与膜蛋白结合 → 细胞膜内陷成囊 → 囊泡进入细胞 大分子在细胞内形成囊泡 → 囊泡与细胞膜融合 → 排出大分子 实例 巨噬细胞吞噬病菌、变形虫摄食、受体介导的 LDL 内吞 胰岛素、消化酶、抗体分泌、神经递质释放、变形虫排废 2、 四大核心特点 (1) 运输对象：主要为生物大分子（蛋白质、多糖、多核苷酸）及颗粒性物质；也可运输某些小分子（如神经递质乙酰胆碱、NO）。 (2) 能量需求：需要消耗 ATP（主要来自线粒体有氧呼吸）。 (3) 蛋白需求：不需要转运蛋白（载体/通道），但需要特定的膜蛋白（受体、网格蛋白）参与识别和募集。 (4) 结构基础：依赖生物膜的流动性（磷脂双分子层变形融合）。 易错警示（避坑指南） 【坑点1：胞吞和胞吐属于跨膜运输，物质穿过磷脂双分子层】 胞吞和胞吐依赖膜泡与细胞膜的融合完成物质运输，物质全程不穿过磷脂双分子层（穿膜层数为0），不属于跨膜运输，仅属于膜泡运输。 【坑点2：胞吞和胞吐仅能运输蛋白质、多糖等生物大分子】 胞吞胞吐的运输对象以大分子为主，但也可运输小分子物质，如神经递质乙酰胆碱、一氧化氮等均通过胞吐方式释放到细胞外。 【坑点3：胞吞和胞吐过程不需要膜蛋白参与】 胞吞胞吐需要膜上的受体蛋白识别运输信号，还需要网格蛋白等参与囊泡的形成与募集，仅不需要载体蛋白或通道蛋白协助。 【坑点4：胞吞和胞吐过程不消耗能量】 胞吞胞吐涉及膜的变形、囊泡的运输与融合，整个过程需要消耗ATP，线粒体功能受损会显著降低胞吞胞吐的效率。 【坑点5：大分子物质进出细胞核属于胞吞或胞吐】 大分子（如mRNA、蛋白质）进出细胞核是通过核孔复合体完成的，不属于胞吞或胞吐的范畴，核孔对物质进出具有选择性。 知识点3 实验：观察植物细胞的质壁分离与复原 1、 实验原理 (1) 结构基础：成熟植物细胞的原生质层（细胞膜 + 液泡膜 + 两层膜之间的细胞质）相当于一层半透膜。 (2) 动力来源：细胞液与外界溶液存在浓度差​ → 水分子发生渗透作用。 (3) 形态基础：原生质层的伸缩性 >​ 细胞壁的伸缩性。 2、 材料与试剂 项目 选择 原因 材料 紫色洋葱鳞片叶外表皮​ 有紫色大液泡，便于显微镜观察液泡体积和颜色变化 试剂 0.3 g/mL 蔗糖溶液​ 浓度适中（过高→细胞过度失水死亡；过低→不分离） 禁忌 根尖分生区细胞、干种子 无中央大液泡，无法发生典型质壁分离 工具 载玻片、盖玻片、镊子、滴管、吸水纸、显微镜 全程低倍镜观察 3、 操作步骤 (1) 制片：撕取外表皮 → 展平于清水水滴 → 盖盖玻片。 (2) 观察正常状态（对照）：低倍镜下可见原生质层紧贴细胞壁，液泡呈紫色、较大。 (3) 加蔗糖溶液：盖玻片一侧滴 0.3 g/mL 蔗糖，另一侧用吸水纸吸引（引流法，重复 2-3 次）。 (4) 观察质壁分离：液泡变小、颜色变深，原生质层与细胞壁分离，细胞体积基本不变（细胞壁限制）。 (5) 加清水：同法引流清水。 (6) 观察复原：液泡变大、颜色变浅，原生质层恢复紧贴细胞壁。 4、 现象与本质对应关系 现象 本质 液泡变小 细胞失水 液泡颜色变深 液泡体积变小，色素浓度升高 原生质层与细胞壁分离 原生质层伸缩性 > 细胞壁 细胞体积基本不变 细胞壁伸缩性小、起支撑作用 间隙充满外界溶液 细胞壁全透性 5、 实验拓展应用 (1) 判断细胞死活：活细胞能发生质壁分离与复原；死细胞原生质层失去选择透过性，不能分离。 (2) 测定细胞液浓度范围：将细胞置于一系列浓度梯度的蔗糖溶液中，刚好发生初始质壁分离的外界浓度 ≈ 细胞液浓度。 (3) 比较不同植物细胞细胞液浓度：同一浓度下，分离程度越重，细胞液浓度越低。 (4) 鉴别溶液种类：如 KNO3​ 溶液（自动复原）vs 蔗糖溶液（不复原）。 易错警示（避坑指南） 【坑点1：观察质壁分离实验可选用紫色洋葱鳞片叶内表皮作为实验材料】 紫色洋葱鳞片叶内表皮细胞的液泡无色，质壁分离时原生质层与细胞壁的界限不清晰，不利于显微镜观察，必须选用有大液泡、液泡呈紫色的鳞片叶外表皮。 【坑点2：配制0.5g/mL以上的高浓度蔗糖溶液可加快质壁分离速度，效果更好】 蔗糖溶液浓度过高会导致植物细胞过度失水死亡，原生质层失去选择透过性，无法发生后续的质壁分离复原现象，实验常用浓度为0.3g/mL。 【坑点3：观察质壁分离及复原过程需换用高倍镜才能看清细节】 该实验观察的对象是完整的叶表皮细胞，低倍镜下即可清晰观察到液泡大小、颜色变化及原生质层与细胞壁的分离情况，高倍镜视野范围小，反而不易定位目标细胞。 【坑点4：质壁分离后滴加KNO₃溶液，必须人工引流清水才能发生复原】 KNO₃溶液中的K+和NO₃-可被植物细胞主动吸收，随着细胞液浓度逐渐升高，细胞会自发吸水发生质壁分离自动复原，无需人工滴加清水。 【坑点5：质壁分离实验中，若细胞长时间处于蔗糖溶液中，仍可正常复原】 细胞在高浓度蔗糖溶液中停留时间过长，会因过度失水导致原生质层永久性失活死亡，即使后续滴加清水也无法发生复原，操作时应严格控制处理时长。 【坑点6：根尖分生区细胞可作为观察质壁分离实验的材料】 根尖分生区细胞属于未成熟的植物细胞，没有中央大液泡，无法发生明显的质壁分离现象，不符合实验材料的选取要求，应选用紫色洋葱鳞片叶外表皮等成熟植物细胞。 即●时●演●练 回归教材·易错辨析 判断以下表述是否正确： 1.自由扩散和协助扩散都是由高浓度向低浓度运输，都不需要消耗细胞代谢产生的能量，因此都属于被动运输。（ ✔ ） 2.载体蛋白和通道蛋白在转运物质时，自身构象都不会发生改变。（ ✘ ） 3.所有主动运输过程都必须直接消耗 ATP 水解释放的能量。（ ✘ ） 4.哺乳动物成熟红细胞没有线粒体，因此无法进行主动运输。（ ✘ ） 5.胞吞和胞吐过程不需要消耗能量，也不需要膜蛋白的参与。（ ✘ ） 6.神经递质乙酰胆碱和激素胰岛素都是通过胞吐作用释放到细胞外的。（ ✔ ） 7.用紫色洋葱鳞片叶外表皮做质壁分离实验时，若将 0.3 g/mL 蔗糖溶液换成 0.5 g/mL 蔗糖溶液，质壁分离现象会更明显且更容易复原。（ ✘ ） 8.在观察植物细胞质壁分离与复原实验中，若发现细胞不能复原，一定是因为外界溶液浓度过高导致细胞死亡。（ ✘ ） 9.用滴管在盖玻片一侧滴清水，另一侧用吸水纸吸引的操作称为“引流法”，其目的是让细胞浸润在清水中，防止气泡产生。（ ✘ ） 10.若某植物细胞在尿素溶液中发生质壁分离后又自动复原，说明尿素分子是小分子物质，可以自由扩散进入细胞。（ ✘ ） 考向01 运输方式的判断与曲线分析 5．海水稻是凝聚我国多位科学家心血的自主培育水稻品种，具备优良的耐盐碱性，其耐盐碱性相关的生理过程如图所示。相关叙述正确的是（     ） A．水分子进入海水稻细胞的运输方式属于自由扩散 B．H+由细胞外进入细胞质基质的运输方式为协助扩散 C．抗菌蛋白通过胞吐排出，不需要细胞膜上的蛋白质参与 D．利用呼吸抑制剂处理海水稻不会影响Na+进入液泡 【答案】B 【详解】A、水分子进入海水稻细胞除了自由扩散外，还可通过图中的水通道蛋白以协助扩散的方式进入，并非只有自由扩散这一种方式，A错误； B、细胞外pH≈5.5、细胞质基质pH≈7.5，说明细胞外H⁺浓度高于细胞质基质，H⁺顺浓度梯度借助载体蛋白SOS1进入细胞质基质，不需要消耗能量，属于协助扩散，B正确； C、抗菌蛋白通过胞吐排出时，需要细胞膜上的相关蛋白质参与囊泡和细胞膜的识别、融合过程，并非不需要细胞膜上蛋白质参与，C错误； D、Na⁺进入液泡依赖液泡膜两侧的H⁺浓度差提供动力，而该H⁺浓度差需要液泡膜上的质子泵消耗ATP主动运输H⁺进入液泡来维持，呼吸抑制剂会抑制细胞呼吸减少ATP生成，破坏H⁺浓度差，因此会影响Na⁺进入液泡，D错误。 6．植物的生长发育离不开K+，植物的根细胞吸收K+需要消耗能量。某科研小组以小麦幼苗的根毛细胞为实验材料，研究了土壤中K+浓度对根毛细胞吸收K+速率的影响，同时监测了细胞内ATP含量的变化，结果如图所示。下列叙述正确的是（　　） A．小麦幼苗的根毛细胞吸收土壤中的K+时，K+不需要与该细胞膜上的相应转运蛋白结合 B．若向该实验体系中加入呼吸抑制剂，则图1中ab段K+吸收速率下降，a点向右上方移动 C．图2中b点后细胞内ATP含量快速下降，可能与高浓度K+抑制根毛细胞的呼吸作用有关 D．图1中Oa段与ab段的限制因素不同，前者是土壤中K+浓度，后者是细胞代谢产生的能量 【答案】C 【详解】A、小麦根毛细胞吸收K+的方式为主动运输，需要细胞膜上的转运蛋白协助，且K+需要与相应的转运蛋白结合才能被运输，A错误； B、主动运输需要消耗能量，加入呼吸抑制剂会抑制细胞呼吸，减少ATP的供应，导致K+吸收速率下降，图1中ab段的速率会整体下降，a点会向左下方移动，而非向右上方移动，B错误； C、图2中b点后，土壤中K+浓度过高，可能会抑制根毛细胞的呼吸作用，导致细胞呼吸产生的ATP减少，因此细胞内ATP含量快速下降，C正确； D、图1中Oa段的限制因素主要是土壤中K+浓度；ab段的限制因素除了细胞代谢产生的能量外，还有细胞膜上转运蛋白的数量，D错误。 故选C。 考向02 质壁分离实验的情境迁移 7．为观察植物细胞的吸水与失水现象，某同学用不同浓度蔗糖溶液处理红山茶花瓣表皮临时装片。用0.35 g·mL−1蔗糖溶液处理的结果如图1所示，通过软件计算不同浓度下液泡面积与细胞面积比值H的结果如图2.下列叙述正确的是（     ） A．图1中甲区域为外界蔗糖溶液，乙、丙区域不含外界溶液中的蔗糖 B．图1丙区域表示细胞质基质，该面积可作为质壁分离的观察指标 C．用0.45 g·mL−1蔗糖溶液处理，细胞失水量更大，图1乙区域平均面积更大 D．H值可反映细胞的质壁分离程度，H值越小质壁分离程度越低 【答案】C 【详解】A、细胞壁具有全透性，图1中乙是细胞壁与原生质层之间的区域，可透过蔗糖，因此乙区域含外界蔗糖溶液，A错误； B、图1丙区域是含色素的液泡，不是细胞质基质，B错误； C、0.45 g·mL-1蔗糖溶液浓度更高，细胞渗透失水量更大，原生质层收缩程度更大，细胞壁与原生质层之间的乙区域平均面积更大，C正确； D、H是液泡面积与细胞面积的比值，质壁分离程度越高，液泡体积越小，H值越小，因此H值越小质壁分离程度越高，D错误。 8．研究小组利用月季叶片下表皮制作临时装片，观察不同因素对气孔开闭的影响。某对保卫细胞在经不同浓度的蔗糖溶液处理后的变化如图所示。下列说法错误的是（    ） A．保卫细胞的原生质层相当于半透膜 B．蔗糖溶液浓度②＞①＞③ C．平衡后细胞液浓度丙＞乙＞丁 D．水分子主要以自由扩散的方式进入丁细胞 【答案】D 【详解】A、保卫细胞的原生质层包括细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质，原生质层相当于是半透膜，A正确； B、保卫细胞在蔗糖溶液①中基本不变，保卫细胞的细胞液浓度约等于蔗糖溶液①，在蔗糖溶液②中气孔导度变小，说明保卫细胞失水，保卫细胞细胞液浓度小于蔗糖溶液②，在蔗糖溶液③中气孔导度变大，说明保卫细胞吸水，且最终的气孔导度大于乙，说明保卫细胞细胞液浓度大于蔗糖溶液③，故蔗糖溶液浓度②＞①＞③，B正确； C、与甲对比，乙基本不变，丙气孔导度变小，丁气孔导度变大，说明平衡后细胞液浓度丙＞乙＞丁，C正确； D、水分子主要以协助扩散的方式进入丁细胞，D错误。 真题溯源·考向感知 ——溯源真题逻辑，感知高考考向 题组一 情景设定：荧光标记蛋白是否定位于表皮细胞的质膜 知识溯源：洋葱表皮细胞的质壁分离 1．（2026·河北·高考真题）洋葱表皮细胞的质膜紧贴细胞壁。为在荧光显微镜下辨别某荧光标记蛋白是否定位于表皮细胞的质膜，可使细胞质壁分离后再观察。下列分析正确的是（     ） A．质壁分离过程中，细胞液的渗透压逐渐减小 B．原生质层比细胞壁的伸缩性小是质壁分离的原因之一 C．紫色洋葱鳞片叶的内表皮不可作为该实验的实验材料 D．除质壁分离外，也可利用纤维素酶和果胶酶制备原生质体后再观察 【答案】D 【详解】A、质壁分离过程中细胞不断失水，细胞液溶质浓度升高，渗透压随浓度升高而逐渐增大，A错误； B、质壁分离的内因是原生质层的伸缩性比细胞壁大，细胞失水时原生质层收缩程度大于细胞壁，才会出现质壁分离现象，B错误； C、本实验的观察指标是荧光标记蛋白的分布，紫色洋葱鳞片叶内表皮细胞可以发生质壁分离，且无紫色大液泡干扰荧光观察，可作为该实验的材料，C错误； D、植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，利用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁后得到的原生质体，最外层即为质膜，可通过观察荧光的位置判断蛋白是否定位于质膜，D正确。 题组二 情景设定：烧杯（清水）漏斗（蔗糖溶液）模型 知识溯源：渗透作用原理与渗透装置分析 2．（2026·广东·高考真题）用玻璃纸（半透膜）密封长颈漏斗口，向漏斗内注入蔗糖溶液，将装置浸入盛有清水的烧杯中并使漏斗管内外液面等高。据图推测，一段时间后漏斗内外分子的分布情况可能是（     ） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】据图可知，一段时间后漏斗液面升高，说明蔗糖不能透过半透膜、水分子可自由通过，初始时漏斗内蔗糖溶液渗透压高于烧杯清水，水分子整体向漏斗内运输，蔗糖始终保留在漏斗侧，最终漏斗内蔗糖浓度降低，所以一段时间后蔗糖分子仅分布在半透膜的一侧且浓度变低（图中蔗糖分子减少），半透膜两侧均有水分子，A符合题意，BCD不符合题意。 题组三 情景设定：植物细胞膜上同时转运H2PO4-和H+的载体蛋白 知识溯源：主动运输与被动运输 3．（2026·湖南·高考真题）土壤中H2PO4-的浓度通常远低于其在根毛细胞液中的浓度。植物对H2PO4-的吸收主要通过细胞膜上能同时转运H2PO4-和H+的载体蛋白，该过程由H+的跨膜浓度梯度驱动。下列叙述错误的是（     ） A．该载体蛋白转运H+时，H+不需要与载体蛋白结合 B．该载体蛋白对H2PO4-的运输属于主动运输 C．抑制细胞呼吸，根毛细胞吸收H2PO4-的速率会降低 D．该载体蛋白每次转运H2PO4-都会发生自身构象改变 【答案】A 【详解】A、载体蛋白的特点是需要与被转运的离子或分子结合，通过自身构象改变完成转运，因此该载体转运H+时，H+需要与载体蛋白结合，A错误； B、H2PO4-逆浓度梯度进入根毛细胞，该过程依赖H+的跨膜浓度梯度提供动力，属于主动运输，B正确； C、H+的跨膜浓度梯度需要根毛细胞通过消耗细胞呼吸产生的ATP维持，抑制细胞呼吸会导致ATP供应不足，H+浓度梯度无法维持，H2PO4-吸收的动力不足，速率会降低，C正确； D、载体蛋白每次转运对应物质时，都会发生自身构象的改变，完成物质转运后构象恢复，D正确。 题组四 情景设定：“探究植物细胞的吸水和失水”实验 知识溯源：植物细胞的吸水和失水 4．（2025·北京·高考真题）“探究植物细胞的吸水和失水”实验中，在清水和0.3g/mL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 【分析】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。 【详解】A、图1中，水分子通过渗透作用进出细胞，A正确； B、细胞壁有保护和支撑的作用，所以限制过多的水进入细胞，维持细胞形态，B正确； C、图2，细胞发生质壁分离，此时失去的水分子是自由水，C正确； D、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细胞液浓度更大，D错误。 故选D。 题组五 情景设定：“观察叶绿体和细胞质流动”实验 知识溯源：“质壁分离”实验分析 5．（2025·浙江·高考真题）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 【分析】在逐渐发生质壁分离的过程中，细胞液的浓度增加，细胞液的渗透压升高，细胞的吸水能力逐渐增强。 【详解】A、“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； B、①与②的分离，与①的选择透过性有关，其原因就是因为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； C、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； D、与图甲相比，图乙细胞体积几乎不变（植物细胞体积是看细胞壁），D错误。 故选C。 题组六 情景设定：高Mn2+胁迫激活植物油菜素内酯(BR)信号通路 知识溯源：胞吞、胞吐辨析 6．（2026·陕晋青宁卷·高考真题）高Mn2+胁迫激活植物油菜素内酯(BR)信号通路，再通过图中①和②两条途径降低细胞质基质中的Mn2+浓度，缓解高Mn2+对细胞的伤害。下列叙述错误的是（　　） A．BR充当了植物细胞响应高Mn2+胁迫的信号分子 B．N以耗能的方式被内吞，减少Mn2+向胞内转运 C．高Mn2+胁迫下，液泡内Mn2+浓度比细胞质基质中高 D．G改变构象与Ca2+结合，将其从胞外转运至胞内 【答案】D 【详解】A、由题干“高Mn2+胁迫激活植物油菜素内酯（BR）信号通路”可知，BR充当了植物细胞响应高Mn2+胁迫的信号分子，A正确； B、从图中能够看到，N是通过内吞的方式进入细胞的，而内吞过程是需要消耗能量的，并且内吞后减少了Mn2+向胞内转运，B正确； C、因为M是液泡膜阳离子转运蛋白，能够将Mn2+从细胞质基质运输到液泡中，这是一个主动运输的过程，主动运输是从低浓度向高浓度运输，所以高Mn2+胁迫下，液泡内Mn2+浓度比细胞质基质中高，C正确； D、G是细胞膜Ca2+通道蛋白，其改变构象打开通道，是将Ca2+从胞外顺浓度梯度转运至胞内，并非结合Ca2+转运，D错误。 题组七 情景设定：植物细胞膜上存在钙泵和钙离子通道两种转运蛋白 知识溯源：两种转运蛋白辨析 7．（2026·黑吉辽蒙卷·高考真题）植物细胞膜上存在钙泵和钙离子通道两种转运蛋白。钙泵又称Ca2+-ATP酶，能够催化细胞膜内侧的ATP水解释放能量，驱动细胞内的Ca2+泵出细胞。下列叙述错误的是（　　） A．Ca2+需与钙离子通道蛋白结合才能进入细胞 B．Ca2+泵出细胞的运输速率存在最大值 C．抑制细胞的呼吸作用会影响钙泵的功能 D．钙泵在发挥作用过程中，空间结构会发生变化 【答案】A 【详解】A、通道蛋白转运物质时不需要与被转运的物质结合，A错误； B、钙泵属于载体蛋白，细胞膜上钙泵的数量有限，转运Ca2+时会出现载体饱和现象，因此Ca2+泵出细胞的运输速率存在最大值，B正确； C、钙泵驱动Ca2+运出细胞需要消耗ATP水解释放的能量，而细胞呼吸是ATP的主要来源，因此抑制细胞的呼吸作用会影响钙泵的功能，C正确； D、钙泵作为载体蛋白，发挥运输功能时会与Ca2+结合，自身空间结构发生改变，完成转运后空间结构恢复，D正确。 题组八 情景设定：液泡膜上的质子泵消耗ATP将H+运入液泡 知识溯源：间接供能（协同转运）分析 8．（2026·山东·高考真题）果肉细胞中，液泡膜上的质子泵消耗ATP将H+运入液泡，转运蛋白TST可利用H+浓度梯度在运输H+的同时将蔗糖运入液泡储存，增加果实甜度。下列说法错误的是（　　） A．质子泵是一种载体蛋白，也是一种能催化ATP水解的酶 B．质子泵在运输H+的过程中空间结构会发生变化 C．TST运输蔗糖的方向和其运输H+的方向相同 D．H+与蔗糖经TST跨膜运输时都需要与其结合 【答案】C 【详解】A、质子泵可以转运H+，属于载体蛋白，同时其运输H+时消耗ATP，可催化ATP水解，因此也是ATP水解酶，A正确； B、载体蛋白运输对应物质的过程中会发生空间结构的改变，质子泵作为载体蛋白，运输H+时空间结构会发生变化，B正确； C、质子泵消耗ATP将H+运入液泡，说明液泡内H+浓度高于细胞质基质，H+顺浓度梯度运输的方向是从液泡到细胞质基质；而TST将蔗糖运入液泡，因此二者运输方向相反，C错误； D、TST是协同转运的载体蛋白，运输H+和蔗糖时都需要与两种物质结合，通过构象改变完成运输过程，D正确。 情境探究·素养拓展 ——深挖素材脉络，规范长句作答 1.（2025·贵州贵阳·模拟预测）GLUT1~GLUT14组成的转运蛋白家族是介导葡萄糖跨膜运输的关键载体，广泛分布于不同组织细胞，其结构与功能的特异性与细胞代谢需求密切相关。据图，请结合物质运输知识回答下列问题： (1)GLUT2是肝细胞的葡萄糖转运蛋白，其作用过程如上图所示，葡萄糖进入肝细胞的方式是______，判断依据是______。 (2)GLUT4主要存在于脂肪和肌细胞中，并在胰岛素信号刺激下才大量招募至细胞膜上，若某个体脂肪细胞的GLUT4基因发生突变，导致GLUT4无法正常响应胰岛素信号而不能转移到细胞膜上，那么进食后，该个体组织细胞对葡萄糖的摄取速率将会______，血糖水平可能______。 (3)除了 GLUT 蛋白，小肠绒毛上皮细胞膜上有一种载体蛋白SGLT1，能够利用膜外 Na⁺顺浓度梯度流入细胞时所释放的势能，将葡萄糖逆浓度梯度转运进细胞。某科研小组欲验证“SGLT1 转运葡萄糖的直接动力来自于 Na⁺的浓度梯度，而非ATP水解”。请根据以下材料：离体的小肠绒毛上皮细胞群、人工配制的生理缓冲液、葡萄糖、抑制ATP 合成的呼吸抑制剂 （如氰化钾）、不能透过细胞膜的Na⁺通道阻断剂（哇巴因）、测定葡萄糖浓度变化的仪器，设计实验步骤并预期结果，完成下表。 实验步骤 （关键思路） 预期结果 （葡萄糖摄取量） 步骤一：将细胞均分为A、B两组，置于富含 Na⁺且葡萄糖浓度相同的缓冲液中。 作为对照，两组初始状态一致。 步骤二：A组加入适量哇巴因，B组加入______。 A组: ______。 B 组：正常或显著高于 A 组。 步骤三：在步骤二基础上，向A、B两组均加入等量的呼吸抑制剂。 A组：与步骤二相比无明显变化。B组: ______。 分析上表实验结果，结论是______。 【答案】(1) 协助扩散 有载体蛋白，顺浓度梯度（从高浓度到低浓度）运输，不消耗能量 (2) 减弱 升高（或持续偏高） (3) 等量的生理缓冲液（作为对照） 显著减少（或几乎为零） 与步骤二相比无明显变化（或仍保持正常摄取） SGLT1转运葡萄糖的直接动力来自于Na+的浓度梯度，而非ATP水解 【分析】自由扩散的方向是从高浓度向低浓度，不需载体和能量，常见的有CO2、O2、甘油、苯、酒精等；协助扩散的方向是从高浓度向低浓度，需要转运蛋白，不需要能量，如红细胞吸收葡萄糖；主动运输的方向是从低浓度向高浓度，需要载体蛋白和能量，常见的如小肠绒毛上皮细胞吸收氨基酸、葡萄糖、K+等。 【详解】（1）由图中 “浓度高”到“浓度低”的箭头及“借助于转运蛋白”可知，GLUT2蛋白是载体蛋白，其转运葡萄糖顺浓度梯度进行，不消耗能量，故为协助扩散。 （2）的GLUT4基因发生突变，导致GLUT4无法正常响应胰岛素信号，而使胰岛素不能转移到细胞膜上，使得细胞摄取葡萄糖的效应减弱，导致餐后血糖无法被有效清除，从而引发血糖升高。 （3）步骤二：B组作为对照，应加入不影响实验的等量缓冲液，以排除液体体积变化对实验的干扰。 步骤二预期结果：哇巴因通过抑制Na+内流，破坏了Na+浓度梯度。A组因缺乏动力，葡萄糖摄取应显著减少。此结果可初步证明转运依赖Na+梯度。 步骤三预期结果：在已破坏Na+梯度的A组中加入呼吸抑制剂，葡萄糖摄取无变化，说明ATP本身不是限制因素。在B组（Na+梯度正常）中加入呼吸抑制剂后，葡萄糖摄取不变，关键地证明了即使细胞无法合成ATP，只要Na+梯度存在，转运仍可进行。 结论：根据实验目的和实验结果分析，得出结论是SGLT1转运葡萄糖的直接动力来自于Na+的浓度梯度，而非ATP水解。 2．（2026·浙江杭州·模拟预测）选取合适的实验材料是实验能否成功的关键条件之一。某校甲、乙两个生物兴趣小组的同学为了探究教材中的相关实验，从市场上买了白色洋葱和几包某品牌高活性半酵母。 （1）甲组选用白色洋葱进行如下实验： ①为了验证洋葱根尖伸长区细胞中含有较少的脂肪：取新鲜的洋葱根尖并作徒手切片，选取2-3片最薄切片放置在载玻片的中央，滴加苏丹Ⅲ染色，并用50%的酒精洗去浮色后，在显微镜下观察，结果几乎观察不到被染成橘黄色的颗粒，最可能的原因是__________。 ②取其鳞片叶外表皮进行“观察植物细胞的质壁分离和复原”实验时，在盖玻片的一侧滴入含有伊红（植物细胞不吸收的红色染料）的0．3g/L的蔗糖溶液，则在显微镜下观察到原生质层内外的颜色分别是_______；细胞能够发生质壁分离的内因是____________________。 ③进行“洋葱根尖有丝分裂的观察”实验，装片制作过程中，漂洗的目的是______。统计细胞分裂指数时，选择细胞分裂中期进行统计的理由是____________________。 （2）乙组选用酵母菌作材料进行如下实验： ①因为细胞个大，而酶分子很小，个大的细胞难以被吸附或结合，细胞多采用包埋法固定化。固定化酵母细胞发酵过程中，可观察到瓶底的凝胶珠逐渐上浮，上浮的原因是_______。 ②为了探究酵母菌种群增长的最适温度，在已知15～35℃温度范围内继续实验，下图为视野中观察的实际结果，表为实验过程记录表（单位：×106个/mL）： 温度 第1次 第2次 第3次 第4次 第5次 第6次 第7次 第8次 0h 24h 48h 72h 96h 120h 144h 168h 15℃ 1．2 3．0 3．8 4．6 4．0 3．2 2．8 2．5 20℃ 1．2 5．0 5．3 4．2 2．1 1．2 0．8 0．6 25℃ 1．2 5．2 5．6 4．6 2．9 1．0 0．6 0．2 30℃ 1．2 4．9 5．5 4．8 2．2 1．3 0．7 0．5 35℃ 1．2 1．5 1．8 2．0 2．2 1．3 0．8 0．6 则： a．若使用的血球计数板的计数室长和宽各为1mm，深度为0．1mm，按上图来估计每ml活化液中含酵母菌的数目为__________个（不考虑死活）。 b．若其他条件保持不变，适当提高培养液的浓度，则该组别的K值将__________（选填“增加”“减小”或“保持不变”）。 c．请在答题卡的相应位置，画出上述实验过程中不同温度条件下培养液中酵母菌种群数量达到K值时的柱形图 ___________ 。 【答案】 洋葱根尖细胞中脂肪的含量很少且不集中 无色和红色 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 洗去解离液，便于染色 此时的染色体形态固定，数目清晰，细胞易于区分，其他时期细胞容易混淆 发酵产生了CO2 6×106个 增加 【分析】在“观察植物细胞的质壁分离和复原“实验中，质壁分离的外因是外界溶液浓度＞细胞液浓度；内因是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。观察洋葱根尖分生区细胞有丝分裂实验中需要制作临时装片，其步骤为解离、漂洗、染色、制片，漂洗的目的是洗去解离液，便于染色。交联法是指通过双功能试剂，将酶和酶联结成网状结构的方法，一般来说，酶更适合采用交联法、化学结合法和物理吸附法固定化，而细胞多采用包埋法固定化，这是因为细胞个大，而酶分子很小，较大的细胞难以被联结、被吸附或结合，而较小的酶容易从包埋材料中漏出。血细胞计数板计数时，酵母细胞个数／1mL=每个小方格细胞总数×400×10000×稀释倍数。 【详解】（1）①为了验证洋葱根尖伸长区细胞中含有较少的脂肪：取新鲜的洋葱根尖并作徒手切片，选取2-3片最薄切片放置在载玻片的中央，滴加苏丹Ⅲ染色，并用50%的酒精洗去浮色后，在显微镜下观察，结果几乎观察不到被染成橘黄色的颗粒，可能是洋葱根尖细胞中脂肪的含量很少且不集中，因此在显微镜下观察，几乎观察不到被染成橘黄色的颗粒。 ②取其鳞片叶外表皮进行“观察植物细胞的质壁分离和复原”实验时，在盖玻片的一侧滴入含有伊红（植物细胞不吸收的红色染料）的0．3g/L的蔗糖溶液，由于伊红不能穿过原生质层，由于白色洋葱鳞片叶外表皮细胞原生质层是无色的，因此可在显微镜下观察到原生质层内是无色，原生质层外是红色；细胞能够发生质壁分离，其内因是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。 ③进行“洋葱根尖有丝分裂的观察”实验，装片制作过程中，漂洗的目的是洗去解离液，便于染色。统计细胞分裂指数时，选择细胞分裂中期进行统计的理由是此时的染色体形态固定，数目清晰，细胞易于区分，其他时期细胞容易混淆。               （2）乙组选用酵母菌作材料进行如下实验： ①因为细胞个大，而酶分子很小，个大的细胞难以被吸附或结合，细胞多采用包埋法固定化。固定化酵母细胞发酵过程中，可观察到瓶底的凝胶珠逐渐上浮，上浮的原因是发酵产生了CO2。 ②a．酵母菌在计数时，计数原则为“计上不计下，计左不计右”，因此计数结果中方格中酵母菌有20+4=24个，每个小方格中酵母菌数为24/16个，若使用的血球计数板的计数室长和宽各为1mm，深度为0.1mm，其容积为0.1mm3，即10-4mL，则1mL培养液中酵母菌的总数=24/16×400×104=6×106个。 b． K值是指环境不受破坏的情况下，环境所能维持的种群数量的最大值，K值的大小由环境决定，若其他条件保持不变，适当提高培养液的浓度，则该组别的K值将增加。 c．根据表格，不同温度下K值不同，该柱形图的横坐标是温度，纵坐标是K值，如图所示： 。 ——梳理实验脉络,强化探究逻辑 3.（2026·广西·模拟预测）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。图1中S1为蔗糖溶液，S2为清水，半透膜只允许水分子通过，初始时两液面平齐。将洋葱鳞片叶外表皮均分为两组，分别在常温与低温（4 °C）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，实验结果如图2.根据所学知识回答下列问题： (1)成熟洋葱鳞片叶外表皮细胞中，相当于图1半透膜的结构是______。一段时间内图1中漏斗内液面的变化为_______。 (2)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________。图2中，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”）。与常温相比，低温对细胞代谢、膜流动性的影响可能是________。 (3)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 先逐渐升高，后不变 (2) 原生质层的位置 自由扩散和协助扩散 不一定相同 细胞代谢和膜流动性降低 (3) 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）植物细胞中充当半透膜的是原生质层。漏斗装置中，S1为蔗糖溶液，S2为清水，前者浓度更大，对于水的吸引力更强，漏斗液面逐渐上升，直至达到平衡，液面不再上升。 （2）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。低温会影响酶活性以及分子的运动，因此低温条件下，细胞代谢和膜流动性均降低。 （3）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耐寒能力。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。 4．（2026·云南昆明·模拟预测）某研究小组为探究植物根细胞对矿质元素的吸收方式，设计了如下实验：将生长状况相同的某植物幼苗随机均分为甲、乙两组，在相同条件下培养一段时间后，测定根细胞对某种离子（X）的吸收速率。实验处理及结果如下表： 组别 处理条件 吸收速率 （相对值） 甲组 正常通气，25℃ 100 乙组 低氧环境，25℃ 35 据表回答下列问题： (1)根细胞吸收离子X的方式是________，判断的依据是________。某同学为进一步验证根细胞吸收离子X的方式，设计了两种实验方案： ①正常通气条件未加入呼吸抑制剂和加入呼吸抑制剂的对照； ②正常通气条件未加入运输离子X的载体蛋白抑制剂和加入运输离子X的载体蛋白抑制剂的对照；其中不能达成验证目的的思路是______（填标号），判断的理由是__________________________________。 (2)某同学根据处理条件判断25℃是根细胞细胞呼吸的适宜温度，试分析其判断的理由_____________________________________。 (3)根据实验结果请提出在合理施肥的基础上，要促进水稻的生长，还应采取的措施是_______________________________________（答2点）。 【答案】(1) 主动运输 甲组正常通气下的吸收速率为100，乙组低氧环境下的吸收速率是35 ② 载体蛋白既可参与主动运输，也可参与协助扩散 (2)该实验要研究的是细胞呼吸对离子X吸收速率的影响，所以氧浓度为自变量，温度为无关变量应设置为相同且适宜 (3)及时松土和适时排水 【分析】主动运输是指物质逆浓度梯度进行跨膜运输，需要载体蛋白的协助，同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的能量的物质跨膜运输方式。 【详解】（1）据表格分析，乙组仅降低氧气浓度（温度不变），甲组正常通气下的吸收速率为100，乙组低氧环境下的吸收速率是35，根细胞吸收离子X的速率显著下降；氧气影响有氧呼吸供能，说明该吸收过程需要消耗能量，符合主动运输的特点。②正常通气条件未加入运输离子X的载体蛋白抑制剂和加入运输离子X的载体蛋白抑制剂的对照，该对照实验只能证明载体蛋白对离子X吸收的影响，而载体蛋白既可参与主动运输，也可参与协助扩散，无法验证吸收过程是否消耗能量；而主动运输的核心特征是需要载体蛋白+能量，此思路仅验证了载体，未验证能量需求，因此无法完成验证目的。 （2）该实验要研究的是细胞呼吸对离子X吸收速率的影响，所以氧浓度为自变量，温度为无关变量应设置为相同且适宜，故25℃应该是根细胞细胞呼吸的适宜温度。 （3）在合理施肥的基础上，要促进水稻的生长，还应采取的措施是及时松土和适时排水，保证土壤通气性良好（增加土壤中的氧气含量），提高根细胞的有氧呼吸速率，为矿质元素的主动运输提供充足能量，从而促进水稻对矿质元素的吸收，利于生长。 ——科技前沿改编，开放选拔特训 5.（25-26高三·山西朔州·期末）科研团队开发出耐盐碱的海水稻，与传统耐盐碱水稻相比，海水稻具备更为优良的耐盐碱性，其能在土壤盐分为3%~12%、pH为8以上的中重度盐碱地生长。如图是与海水稻耐盐碱性相关的生理过程示意图。回答下列问题： (1)据图分析，Na+进入细胞和进入液泡的运输方式分别是____、____。海水稻通过调节相关物质的运输，____（填“增大”或“减小”）细胞内的渗透压，有利于细胞吸水，从而提高其耐盐碱性。 (2)海水稻细胞通过分泌抗菌蛋白抵御病原菌，抗菌蛋白运出细胞的方式为____。 (3)海水稻根细胞细胞质基质中Na+过度积累会阻碍其生长。在盐胁迫下，SOS1被磷酸化，Na+借助H+电化学梯度可运出细胞，结合图中信息，下列相关叙述错误的是____。 A．SOS1能同时转运Na+和H+，故其不具有特异性 B．H+通过SOS1进入细胞质属于主动运输 C．同种离子在同一细胞中的转运蛋白相同 D．Na+只能借助H+电化学梯度转运到细胞外来缓解盐胁迫 (4)由图1可知，海水稻根细胞的细胞质基质中pH为7.5，而细胞膜外和液泡膜内的pH均为5.5，据图分析，产生这种差异的原因是____。 (5)海水稻根部成熟区细胞的细胞液浓度比普通水稻的____（填“高”或“低”）。请参考“植物细胞的失水与吸水”实验，设计实验验证上述观点，要求简要写出实验设计思路并预期实验结果。____ (6)海水稻根细胞的失水与吸水主要通过水通道蛋白。如图是水通道蛋白的模式图，回答相关问题： ①水通道蛋白上____（填“具有”或“不具有”）疏水区域。 ②结合所学知识，下列叙述错误的是____。 A．磷脂双分子层对水分子没有屏障作用 B．氨基酸分子难以通过水通道蛋白 C．一种物质可能有多种跨膜运输方式 D．水分子更多的是以自由扩散的方式进出细胞 E.水通道蛋白是以碳链为基本骨架的生物大分子 F.水通道蛋白贯穿于整个磷脂双分子层 ③已知猪的红细胞膜表面水通道蛋白含量高于其肝细胞，若将二者置于蒸馏水中，推测红细胞吸水涨破所需的时间____（填“长于”或“短于”）肝细胞，其原因可能是____。 【答案】(1) 协助扩散 主动运输 增大 (2)胞吐 (3)ABCD (4)H+—ATP泵以主动运输方式转运H+以维持其浓度差 (5) 高 实验设计思路：配制一系列浓度梯度的蔗糖溶液，分别取海水稻根的成熟区细胞和普通水稻根的成熟区细胞，进行质壁分离实验，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。预期实验结果：海水稻根的成熟区细胞发生质壁分离所需的蔗糖溶液浓度比普通水稻根的高 (6) 具有 AD 短于 水分子通过水通道蛋白的运输速率大于自由扩散的速率，猪的红细胞膜水通道蛋白含量更高，水分子进入细胞的速率更快 【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）Na+由细胞质基质进入细胞的过程由高浓度到低浓度，需要转运蛋白，为协助扩散；Na+由细胞质基质进入液泡的过程是低浓度到高浓度，属于主动运输，能量来自H+跨膜运输的电势能。海水稻通过调节相关物质的运输，增大细胞内的渗透压，有利于细胞吸水，从而提高其耐盐碱性。 （2）抗菌蛋白属于生物大分子，其运出细胞的方式为胞吐。 （3）A、据图分析，SOS1转运转运Na+的同时，也转运H+，这就是特异性的体现，A错误； B、H+通过SOS1进入细胞质为顺浓度梯度，属于协助扩散，B错误； C、图中Na+既可以通过Na+通道进入细胞，也可以通过SOS1运出细胞，C错误； D、Na+可借助H+电化学梯度转运到细胞外或液泡里来缓解盐胁迫，D错误。 故选ABCD。 （4）海水稻根细胞的细胞质基质中pH为7.5，而细胞膜外和液泡膜内的pH均为5.5，借助于细胞膜和液泡膜上的H+-ATP泵以主动运输方式转运H+维持。 （5）海水稻根部成熟区细胞的细胞液浓度比普通水稻的高，实验设计时遵循对照原则和单一变量原则，利用质壁分离实验方法设计实验进行验证，可以通过设置一系列不同浓度的外界溶液，去培养各自的根细胞，观察比较每一浓度下发生质壁分离的情况，从而得出结论，因此其实验设计思路是：配制一系列浓度梯度的蔗糖溶液，分别取耐盐碱水稻根的成熟区细胞和普通水稻根的成熟区细胞，进行质壁分离实验，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。 （6）①水通道蛋白横跨细胞膜，由于构成细胞膜的磷脂分子头部具有亲水性，尾部具有疏水性，故水通道蛋白分子上具有疏水区域。 ②A、磷脂双分子层对水分子具有屏障作用，大部分水分子通过磷脂双分子层需要水通道蛋白的协助，A错误； B、通道蛋白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，故氨基酸分子难以通过水通道蛋白，B正确； C、一种物质可能有多种跨膜运输方式，如水分子的跨膜运输方式有自由扩散和协助扩散，C正确； D、分析题干可知，大部分水分子（70%以上）通过水通道蛋白进出细胞，即水分子更多的是以自由扩散的方式进出细胞，D错误； E、水通道蛋白是以碳链为基本骨架的生物大分子，其基本组成单位为氨基酸，E正确； F、蛋白质分子以不同的方式镶嵌在磷脂双分子层中：有的镶在磷脂双分子层表 面，有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中，有的贯穿于整个磷脂双分子层，水通道蛋白贯穿于整个磷脂双分子层，F正确； 故选AD。 ③由于猪的红细胞质膜水通道蛋白含量更高，水分子通过渗透作用进入细胞的速率更快，故将猪的红细胞和肝细胞置于蒸馏水中，红细胞吸水涨破所需的时间更短。 6．（25-26高三上·上海宝山·期末）科学家发现一种质膜蛋白CHIP28并推测其可能与水分子进出细胞相关，将CHIP28的mRNA注入到非洲爪蟾的卵母细胞，一段时间后将注入和未注入mRNA的两组卵母细胞置于低浓度溶液，持续观察细胞变化结果如图，初步证明科学家的推测是正确的。随后在许多动物植物、微生物中相继发现了类似运输水的通道蛋白，并将其统称为水通道蛋白（AQPs）。 (1)结合图文判断，___________（甲组/乙组）为注入了CHIP28蛋白mRNA的卵母细胞。该组细胞在置入低浓度溶液前细胞内发生了_____________。（选择编号并按照正确的顺序进行排列） ①细胞核CHIP28基因转录         ②内质网、高尔基体加工CHIP28 ③核糖体合成CHIP28                     ④囊泡运输CHIP28并整合到质膜 (2)该实验选用非洲爪蟾的卵母细胞作为材料，主要原因应是 。 A．该卵母细胞体积较大，便于注入mRNA B．该卵母细胞体积较大，便于观察形态变化 C．该卵母细胞胞内溶液浓度较低 D．该卵母细胞质膜对水的透过性较低 (3)研究发现，甘油分子可经AQPs顺浓度梯度跨膜，此跨膜方式为 。 A．自由扩散 B．协助扩散 C．主动运输 D．胞吞胞吐 (4)不同生物体内AQPs种类和数量差异性较大，与其生活环境、移动的局限性、主动获取水源的能力等相关。已发现大豆约有60多种AQPs，脊椎动物约有11-13种，小球藻约有5种，据此推测，水稻的AQPs种类最可能为 。 A．75种 B．33种 C．15种 D．7种 AQP4是中枢神经系统的主要水通道蛋白，在星形胶质细胞上分布较多，若免疫系统产生针对AQP4的抗体，会造成星形胶质细胞的损伤、继而导致髓鞘受损的视神经脊髓炎谱系疾病（NMOSD） (5)据资料分析，NMOSD是一种________ 病。AQP4被免疫系统识别为______，并引发了机体的 ___________ 免疫。（编号选填） ① 免疫缺陷病②自身免疫病③免疫活性物质    ④抗原 ⑤特异性免疫    ⑥非特异性免疫⑦细胞免疫⑧体液免疫 (6)免疫系统中存有一个补体系统，补体是由系列蛋白质组成，激活后能发挥免疫作用，NMOSD的产生与补体密切相关：抗体与AQP4结合后，激活相应补体，补体作用于星形胶质细胞，造成细胞的损伤和裂解死亡，最终导致NMOSD。据此分析，补体应属于_________（免疫器官/免疫细胞/免疫活性物质），其作用效果与__________细胞类似。 (7)为验证MNOSD的发病机制，研究人员用小鼠脊髓进行实验，请将实验补充完整。 组①：AQP4基因敲除小鼠脊髓+抗AQP4抗体+补体 组②：野生型小鼠脊髓+抗AQP4抗体 组③：野生型小鼠脊髓+补体 组④：__________________。可以_____________作为实验的观察指标。 【答案】(1) 甲组 ③②④ (2)D (3)B (4)B (5) ② ④ ⑤⑧ (6) 免疫活性物质 细胞毒性T细胞 (7) 野生型小鼠脊髓+抗AQP4抗体+补体 髓鞘坏损程度/ 胶质细胞的损伤或死亡情况 【分析】1、物质跨膜运输的方式： （1）自由扩散：物质从高浓度到低浓度，不需要载体，不耗能，例如气体、小分子脂质； （2）协助扩散：物质高浓度到低浓度，需要膜转运蛋白的协助，不耗能，如葡萄糖进入红细胞； （3）主动运输：物质从低浓度到高浓度，需要载体蛋白的协助，耗能，如离子、氨基酸、葡萄糖等。 2、基因表达包括转录和翻译两个过程，其中转录是以DNA的一条链为模板合成RNA的过程，该过程主要在细胞核中进行，需要解旋酶和RNA聚合酶参与；翻译是以mRNA为模板合成蛋白质的过程，该过程发生在核糖体上，需要以氨基酸为原料，还需要酶、能量和tRNA等。 【详解】（1）质膜蛋白CHIP28可能与水分子进出细胞相关，注入了CHIP28蛋白mRNA的卵母细胞吸水速度更快，故甲组为注入了CHIP28蛋白mRNA的卵母细胞。将CHIP28蛋白mRNA注入卵母细胞，会发生CHIP28蛋白的翻译、加工和转运，即③核糖体合成CHIP28、②内质网、高尔基体加工CHIP28、④囊泡运输CHIP28并整合到质膜。 （2）AB、该卵母细胞体积较大，便于注入mRNA，且便于观察形态变化，为次要原因，不属于选用非洲爪蟾的卵母细胞作为材料的主要原因，AB错误； C、该卵母细胞胞内溶液浓度较低，将卵母细胞置于低浓度溶液，无论有无注入CHIP28的mRNA，都不易观察到实验现象，C错误； D、该卵母细胞质膜对水的透过性较低，注入CHIP28的mRNA卵母细胞迅速吸水，实验现象较为明显，是选用非洲爪蟾的卵母细胞作为材料的主要原因，D正确。 故选D。 （3）甘油分子可经水通道蛋白（AQPs）顺浓度梯度跨膜，此跨膜方式为协助扩散，B正确。 故选B。 （4）大豆和小球藻对比可知，生活环境越缺水，AQPs种类越多；大豆和脊椎动物对比可知，移动的局限性越大。AQPs种类越多，大豆的生活环境比水稻缺水，水稻的移动的局限性比脊椎动物大，且水稻主动获取水源的能力较强，因此水稻的AQPs种类最可能为小于大豆，且远大于脊椎动物，故推测水稻的AQPs种类最可能为33种，B正确，ACD错误。 故选B。 （5）自身免疫病是指机体对自身抗原发生免疫反应而导致自身组织损害所引起的疾病，NMOSD是一种自身免疫病。AQP4被免疫系统识别为④抗原，免疫系统产生针对AQP4的抗体，可知机体产生了⑧体液免疫，体液免疫属于⑤特异性免疫。 （6）免疫活性物质是由免疫细胞或其他细胞产生的发挥免疫作用的物质，补体应属于免疫活性物质。补体作用于星形胶质细胞，造成细胞的损伤和裂解死亡，与细胞毒性T细胞的作用效果类似，细胞毒性T细胞可以识别并接触、裂解被同样病原体感染的靶细胞。 （7）为验证MNOSD的发病机制，由（6）可知，NMOSD的产生与补体密切相关，抗体与AQP4结合后，激活相应补体。该实验的自变量为AQP4、补体有无，因变量为胶质细胞的损伤或死亡情况，实验步骤为： 组①：AQP4基因敲除小鼠脊髓+抗AQP4抗体+补体； 组②：野生型小鼠脊髓+抗AQP4抗体； 组③：野生型小鼠脊髓+补体； 组④：野生型小鼠脊髓+抗AQP4抗体+补体。 因变量为胶质细胞的损伤或死亡情况，故可通过胶质细胞的损伤或死亡情况作为实验的观察指标。 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 $ 第07讲 物质运输 答案版 考点精讲·靶向突破 考点一 渗透作用与细胞的吸水和失水 即●时●演●练 考向01 渗透作用原理与渗透装置分析 1．A 2．D 考向02 动植物细胞吸水失水的原理判断 3． A 4． C 考点二 物质跨膜运输的方式及实验探究 考●向●破●译 考向01 运输方式的判断与曲线分析 5．B 6．C 考向02 质壁分离实验的情境迁移 7．C 8．D 真题溯源·考向感知 ——溯源真题逻辑，感知高考考向 题组一 情景设定：荧光标记蛋白是否定位于表皮细胞的质膜 知识溯源：洋葱表皮细胞的质壁分离 1．D 题组二 情景设定：烧杯（清水）漏斗（蔗糖溶液）模型 知识溯源：渗透作用原理与渗透装置分析 2．A 题组三 情景设定：植物细胞膜上同时转运H2PO4-和H+的载体蛋白 知识溯源：主动运输与被动运输 3．A 题组四 情景设定：“探究植物细胞的吸水和失水”实验 知识溯源：植物细胞的吸水和失水 4．D 题组五 情景设定：“观察叶绿体和细胞质流动”实验 知识溯源：“质壁分离”实验分析 5．C 题组六 情景设定：高Mn2+胁迫激活植物油菜素内酯(BR)信号通路 知识溯源：胞吞、胞吐辨析 6．D 题组七 情景设定：植物细胞膜上存在钙泵和钙离子通道两种转运蛋白 知识溯源：两种转运蛋白辨析 7．A 题组八 情景设定：液泡膜上的质子泵消耗ATP将H+运入液泡 知识溯源：间接供能（协同转运）分析 8．C 情境探究·素养拓展 ——深挖素材脉络，规范长句作答 1.【答案】(1) 协助扩散 有载体蛋白，顺浓度梯度（从高浓度到低浓度）运输，不消耗能量 (2) 减弱 升高（或持续偏高） (3) 等量的生理缓冲液（作为对照） 显著减少（或几乎为零） 与步骤二相比无明显变化（或仍保持正常摄取） SGLT1转运葡萄糖的直接动力来自于Na+的浓度梯度，而非ATP水解 2.【答案】(1) 洋葱根尖细胞中脂肪的含量很少且不集中 无色和红色 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 洗去解离液，便于染色 此时的染色体形态固定，数目清晰，细胞易于区分，其他时期细胞容易混淆 (2) 发酵产生了CO2 6×106个 增加 ——梳理实验脉络,强化探究逻辑 3.【答案】(1) 原生质层 先逐渐升高，后不变 (2) 原生质层的位置 自由扩散和协助扩散 不一定相同 细胞代谢和膜流动性降低 (3) 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。 4.【答案】(1) 主动运输 甲组正常通气下的吸收速率为100，乙组低氧环境下的吸收速率是35 ② 载体蛋白既可参与主动运输，也可参与协助扩散 (2)该实验要研究的是细胞呼吸对离子X吸收速率的影响，所以氧浓度为自变量，温度为无关变量应设置为相同且适宜 (3)及时松土和适时排水 ——科技前沿改编，开放选拔特训 5.【答案】(1) 协助扩散 主动运输 增大 (2)胞吐 (3)ABCD (4)H+—ATP泵以主动运输方式转运H+以维持其浓度差 (5) 高 实验设计思路：配制一系列浓度梯度的蔗糖溶液，分别取海水稻根的成熟区细胞和普通水稻根的成熟区细胞，进行质壁分离实验，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。预期实验结果：海水稻根的成熟区细胞发生质壁分离所需的蔗糖溶液浓度比普通水稻根的高 (6) 具有 AD 短于 水分子通过水通道蛋白的运输速率大于自由扩散的速率，猪的红细胞膜水通道蛋白含量更高，水分子进入细胞的速率更快 6.【答案】(1) 甲组 ③②④ (2)D (3)B (4)B (5) ② ④ ⑤⑧ (6) 免疫活性物质 细胞毒性T细胞 (7) 野生型小鼠脊髓+抗AQP4抗体+补体 髓鞘坏损程度/ 胶质细胞的损伤或死亡情况 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $