第 4 章 细胞的物质输入和输出（培优复习任务单）（5机理22核心5大招）生物人教版必修1

一、知识全景地图 二、硬核机理深挖站 机制01 水分子进出细胞既有自由扩散也有协助扩散，为什么水分子主要依赖水通道蛋白进行运输？ 机制02 载体蛋白和通道蛋白都参与协助扩散，二者转运溶质的机制有什么本质差异？ 机制03 小肠、肾小管和集合管、红细胞吸收葡萄糖的运输方式都是主动运输吗？ 机制04 主动运输都是ATP直接供能吗？ 机制05 植物细胞在盐碱地中能通过什么机制维持正常吸水能力？ 三、教材核心打卡点 考点 1 被动运输 教材黑体字・必会 1、被动运输是指物质以 方式进出细胞，不需要消耗细胞内化学反应所释放能量的跨膜运输方式。 2、自由扩散是指物质通过 作用进出细胞的方式。 3、协助扩散是指借助 进出细胞的物质扩散方式。 教材高频・热考 1、渗透作用是指 的扩散。 2、渗透作用发生的两个必备条件是 。 3、水分子渗透方向是从 的一侧向 的一侧移动，即从 浓度溶液向 浓度溶液渗透。 4、哺乳动物成熟红细胞在低渗溶液中会 ，在高渗溶液中会 ，其 相当于一层半透膜。 5、原生质层是指 。 6、成熟植物细胞的原生质层具有 ，相当于半透膜；细胞壁是 透性的，且伸缩性 原生质层。 7、质壁分离的内因是原生质层的伸缩性 细胞壁的伸缩性，外因是细胞液浓度 外界溶液浓度。 8、水进出细胞的方式包括 和通过 的 扩散，且 是水分子进出细胞的主要方式。 9、脂溶性物质（如 ）可通过自由扩散跨膜，原因是其与 有较强亲和力。 10、转运蛋白分为 两类， 蛋白转运时会发生自身构象改变， 蛋白有 “闸门” 结构。 考点 2 主动运输与胞吞、胞吐 教材黑体字・必会 1、 主动运输是指 进行跨膜运输，需要 的协助，同时还需要 的运输方式。 2、 是指大分子或颗粒性物质与膜上蛋白质结合，细胞膜内陷形成小囊泡，分离后进入细胞内部的运输方式。 3、 是指细胞内需要外排的大分子包裹在囊泡中，囊泡移动到细胞膜处并与膜融合，将大分子排出细胞的运输方式。 教材高频・热考 4、主动运输的意义是保证活细胞能够按照生命活动的需要，主动选择 ，排出 。 5、胞吞、胞吐过程不需要跨膜（不穿过磷脂双分子层），依赖细胞膜的 ，需要消耗能量。 6、离子和小分子物质主要以 方式跨膜， 主要以胞吞、胞吐方式运输。 7、甲状腺滤泡上皮细胞逆浓度梯度吸收碘、轮藻细胞逆浓度梯度吸收 K+、小肠上皮细胞吸收葡萄糖氨基酸等都属于 。 8、细胞膜的选择透过性与膜上 密切相关，是细胞膜的功能特性。 9、胞吞、胞吐过程也需要膜上蛋白质的参与，如 。 四、思维误区排雷区 ( )1、“顺浓度梯度的运输一定是被动运输，不需要消耗能量；逆浓度梯度的运输一定是主动运输，需要消耗能量” ( )2、“只要有浓度差和半透膜就一定会发生渗透作用，且液面会持续上升直到两侧浓度相等” ( )3、“原生质层就是原生质，包括细胞膜、细胞质和细胞核” ( )4、“通道蛋白和载体蛋白都只能参与协助扩散，不能参与主动运输” ( )5、“胞吞胞吐过程中物质跨膜层数为 2 层，需要穿过磷脂双分子层” 五、大招解题百宝箱 大招01 渗透方向与液面变化判定法 适用场景：渗透装置类选择题，判断水分移动方向、最终液面高度、半透膜两侧浓度关系 破题三步：Step1 — 先确认半透膜是否允许溶质通过：若允许溶质通过，最终两侧浓度相等，液面平齐；若不允许，继续下一步 Step2 — 比较初始时半透膜两侧的渗透压（溶质微粒数浓度）：水分从渗透压低侧向渗透压高侧移动 Step3 — 考虑静水压的抵消作用：液面上升侧的静水压会抵消部分渗透压，最终平衡时液面高的一侧渗透压仍高于液面低的一侧 微型示例：U 型管中间半透膜只允许水通过，左侧加 0.3g/mL 蔗糖溶液，右侧加 0.3g/mL 葡萄糖溶液。初始时葡萄糖的摩尔浓度更高，渗透压更高，水从左向右移动，右侧液面上升；因蔗糖不能通过半透膜，最终平衡时右侧液面高于左侧，右侧渗透压仍高于左侧。 速记口诀：透溶质则平，不透看渗透，高压液面升，平衡仍更高 大招02 质壁分离与复原实验结果分析法 适用场景：质壁分离实验的结果分析、材料选择、自动复原类题型 破题三步：Step1 — 先看材料：必须是活的、有大液泡的成熟植物细胞（干种子、根尖分生区细胞、动物细胞都不能发生质壁分离） Step2 — 看外界溶液溶质：若溶质是大分子（如蔗糖）不能进入细胞，只会发生质壁分离，滴加清水才会复原；若溶质是小分子 / 离子（如 KNO3、乙二醇）可通过主动运输 / 自由扩散进入细胞，会发生质壁分离后自动复原Step3 — 看实验现象：若细胞不能发生质壁分离或复原，可能原因是细胞已死亡、外界溶液浓度过低 / 过高 微型示例：将紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞置于 0.6mol/L KNO3 溶液中，先观察到质壁分离，因为外界溶液浓度高于细胞液，细胞失水；一段时间后 K + 和 NO3 - 通过主动运输进入细胞，细胞液浓度升高，细胞吸水，发生自动复原。 速记口诀：活熟大液泡，质壁才发生，蔗糖需加水，钾硝自动复 大招03 物质跨膜运输方式判定法 适用场景：给定物质、运输方向、转运条件，判断运输方式的选择题、填空题 破题三步：Step1 — 先看物质大小：大分子 / 颗粒物质直接判定为胞吞（进）、胞吐（出），不需要考虑浓度梯度 Step2 — 小分子 / 离子看运输方向：逆浓度梯度直接判定为主动运输，需要载体和能量；顺浓度梯度继续看是否需要转运蛋白 Step3 — 顺浓度梯度下，不需要转运蛋白是自由扩散，需要转运蛋白是协助扩散 微型示例：判定下列物质的运输方式：①氧气进入红细胞：顺浓度，不需要转运蛋白→自由扩散；②葡萄糖进入红细胞：顺浓度，需要载体→协助扩散；③小肠上皮细胞吸收葡萄糖：逆浓度，需要载体和能量→主动运输；④抗体分泌出细胞：大分子→胞吐。 速记口诀：大分胞吞吐，逆浓主动输，顺浓看蛋白，无蛋自扩散，有蛋协扩散 大招04 转运蛋白功能影响因素分析 适用场景：给出运输速率与物质浓度、O2 浓度、温度的关系曲线，分析运输方式、限制因素 破题三步：Step1 — 看运输速率与 O2 浓度的关系：若与 O2 浓度无关，说明不消耗能量，属于被动运输（自由扩散 / 协助扩散）；若随 O2 浓度升高先升后稳，说明消耗能量，属于主动运输 / 胞吞胞吐 Step2 — 看运输速率与物质浓度的关系：若呈线性正相关，说明不受转运蛋白数量限制，是自由扩散；若先升后稳，说明受转运蛋白数量限制，是协助扩散 / 主动运输 Step3 — 温度的影响：低温会抑制分子运动、降低酶活性，所有运输方式的速率都会下降 微型示例：某物质运输速率随 O2 浓度升高先升后稳，说明是主动运输；当 O2 浓度足够高时，运输速率不再升高，限制因素是细胞膜上该物质的载体蛋白数量有限。 速记口诀：氧无关不耗能，氧有关需供能，浓线是自由，浓稳受蛋白限 大招05 实验设计判定物质运输方式法 适用场景：设计实验验证某离子的运输方式是主动运输还是被动运输的实验题 破题三步：Step1 — 实验变量设置：自变量是细胞呼吸是否被抑制（一组正常供氧，一组加呼吸抑制剂），无关变量是植株生长状态、溶液浓度、温度等保持一致 Step2 — 检测指标：测定两组植株根系对该离子的吸收速率 Step3 — 结果判定：若两组吸收速率无差异，说明不消耗能量，是被动运输；若抑制剂组吸收速率显著低于对照组，说明消耗能量，是主动运输 微型示例：验证柏柳根吸收 K + 是主动运输：取生长状态相同的柏柳幼苗分为甲乙两组，甲组正常供氧，乙组加呼吸抑制剂，置于相同浓度的 K + 溶液中培养，一段时间后测定吸收速率。若乙组吸收速率远低于甲组，说明是主动运输。 速记口诀：控呼吸测速率，无异被动输，有异主动运 六、主观答题训练场 1、临床上输液必须使用生理盐水的原因是：生理盐水的渗透压与血浆渗透压基本相等，可避免血细胞因 ，维持血细胞正常的形态和功能。 2、成熟植物细胞发生质壁分离的内因是 ，外因 ，细胞失水导致原生质层与细胞壁分离。 3、将植物细胞置于适宜浓度的 KNO3 溶液中，会发生质壁分离后自动复原，原因是： ，使细胞液浓度逐渐升高，当细胞液浓度大于外界溶液浓度时，细胞吸水，质壁分离自动复原。 4、水分子进出细胞的主要方式是通过水通道蛋白的协助扩散，而非自由扩散，原因是： 。 5、施肥过多导致植物 “烧苗” 的原理是： 。 6、低温环境会降低所有物质跨膜运输的速率，原因是： ，因此被动运输和主动运输的速率均会下降。 7、囊性纤维化患者肺部功能受损的原因是： 结构异常，导致 Cl - 的 过程受阻，支气管中黏液增多，肺部易被细菌感染。 8、植物细胞的原生质层相当于一层半透膜，原因是： 。 学科网（北京）股份有限公司 $ 一、知识全景地图 二、硬核机理深挖站 机制01 水分子进出细胞既有自由扩散也有协助扩散，为什么水分子主要依赖水通道蛋白进行运输？ 水通道蛋白的结构为四聚体，每个亚基单独形成直径略大于水分子的特异性亲水中央孔，通道仅允许水分子通过，不允许离子或其他小分子溶质通行。水分子通过水通道转运时无需与蛋白结合，顺水势梯度即可快速扩散，转运速率远高于自由扩散穿过磷脂双分子层的速率。该结构特性可满足肾小管重吸收、植物细胞渗透吸水等过程对水分快速转运的需求。（高考关联：常结合水通道蛋白的实例，考查水分子跨膜运输方式的判断及影响因素） 机制02 载体蛋白和通道蛋白都参与协助扩散，二者转运溶质的机制有什么本质差异？ 通道蛋白的结构为多肽链折叠形成的带“闸门”的亲水通道，仅根据溶质的分子大小、带电性质进行筛选，闸门开放时符合条件的溶质可直接顺浓度梯度通过，无需与通道蛋白结合。载体蛋白为跨膜蛋白，带有与特定溶质互补的特异性结合位点，仅能与对应溶质结合后通过自身构象改变完成转运，其选择特异性远高于通道蛋白。（高考关联：常结合转运蛋白结构模式图，区分两类转运蛋白的功能特点及对应转运的物质类型） 机制03 小肠、肾小管和集合管、红细胞吸收葡萄糖的运输方式都是主动运输吗？ 动物细胞摄取葡萄糖依赖细胞膜上的葡萄糖转运载体。根据载体蛋白结构和功能及基因序列的不同，葡萄糖转运载体有 2 种类型。一是顺浓度梯度被动运输的葡萄糖转运蛋白（GLUTs），由 SLC2A 基因编码；二是逆浓度梯度主动运输葡萄糖的钠离子依赖型的葡萄糖共转运蛋白 （SGLTs），由 SLC5A 基因编码。葡萄糖转运蛋白（GLUTs）由 500 左右个氨基酸残基组成，共有 14 种亚型，即 GLUT1～14。 钠-葡萄糖协同转运蛋白（SGLTs）属于膜蛋白家族，可以介导葡萄糖、氨基酸和维生素等化合物通过肾脏近曲小管和肠上皮转运。SGLT1 和 SGLT2 在人体糖尿病的治疗中起主导作用。 （1）小肠吸收葡萄糖的方式 小肠是人体吸收葡萄糖、果糖等营养物质的重要部位。葡萄糖由肠腔进入小肠上皮细胞的物质跨膜运输方式既存在主动运输又存在协助扩散。①当肠腔内葡萄糖浓度偏低时，主要由钠-葡萄糖协同转运蛋白（SGLT1）实现钠离子和葡萄糖分子的跨膜运输（如图 1 所示）。该过程中，SGLT1 顺浓度梯度将钠离子转入细胞的同时，将葡萄糖逆浓度梯度转运至上皮细胞内，消耗的能量来自于钠离子的电化学势能，而细胞内 外钠离子浓度差又是通过钠钾泵消耗 ATP 维持的，因此该过程不直接消耗细胞代谢提供的ATP。这种间接消耗 ATP 的运输方式称为协同转运，属于继发性主动转运。②当肠腔内葡萄糖浓度较高时，小肠上皮细胞近肠腔侧细胞膜上 GLUT2 的数量会增多（如 GLUT2 分布于小肠上皮细胞近组织液侧细胞膜上，当肠腔内葡萄糖浓度较高时，GLUT2 就会被运送到近肠腔侧细胞膜上）。此时，葡萄糖亦可以通过协助扩散的方式进入上皮细胞。此外，GLUT2 不仅能够介导葡萄糖的跨膜运输，还可以介导果糖的跨膜运输。 （2） 肾小管和集合管吸收葡萄糖的方式 肾小管和集合管是葡萄糖等物质重吸收的重要部位，主要涉及肾小管上皮细胞膜上的钠葡萄糖协同转运蛋白1、2(SGLT1、SGLT2)。其中SGLT2主要分布在近曲小管S1、S2段管腔侧细胞膜上，SGLT2以1∶1的比例协同转运肾小球滤出的钠离子与葡萄糖，承担了90%以上的葡萄糖重吸收，随着葡萄糖不断地被重吸收，肾小管上皮细胞内葡萄糖浓度显著高于组织液，位于上皮细胞基底膜侧的葡萄糖转运蛋白2(GLUT2)顺浓度梯度将葡萄糖运入组织液。SGLT1主要分布在近曲小管较远段(S3段)管腔侧细胞膜上，重吸收其余10%的葡萄糖，进入上皮细胞内葡萄糖再通过葡萄糖转运蛋白1(GLUT1)转运至组织液。 上述钠葡萄糖协同转运蛋白(SGLT)介导的转运属于继发性主动转运，葡萄糖转运蛋白(GLUT)介导的转运属于协助扩散（如图2所示）。 （3）红细胞吸收葡萄糖的方式 人红细胞膜上的葡萄糖运输载体为红细胞葡萄糖转运蛋白(GLUT1)，红细胞内的葡萄糖浓度要低于血糖浓度，且GLUT1对葡萄糖分子有很高的亲和力，在相对低浓度状态下也能够转运葡萄糖。红细胞转运葡萄糖由高浓度到低浓度,需要载体GLUT1的协助，运输方式为协助扩散。 机制04 主动运输都是ATP直接供能吗？ 不！！主动运输的能量来源分为三类(如下图)：ATP直接提供能量(ATP驱动泵)、间接供能(协同转运蛋白)、光驱动(光驱动泵)。 一、ATP 直接供能的主动运输 1.Na+-K+泵 Na+-K+泵分布在动物细胞质膜上，具有 ATP 水解酶活性，由 2 个 a 亚基和 2 个β亚基组成。α亚基在细胞内侧与 Na+结合促进 ATP 水解，发生磷酸化后构象改变，将 Na+泵出细胞，同时细胞外的 K+与α亚基的另一位点结合，使其去磷酸化，α亚基的构象再次发生变化，将K+泵入细胞，完成一次 Na+-K+ 的运输过程。此过程每循环一次，消耗 1 分子 ATP ，可以逆化学梯度送出 3 个 Na+和泵入 2 个 K+（图 3-2-2)。 Na+-K+泵的工作示意图 Na+-K+泵的存在对于动物细胞维持细胞质膜电位、维持渗透平衡和吸收营养起到了至关重要的作用，动物细胞可利用膜两侧的 Na+ 电化学梯度完成多种营养物质吸收的过程。 2.质子泵 质子泵（proton pump）是生物膜上运输 H+ 的载体蛋白，广泛分布在细胞质膜、 内质网膜和线粒体内膜等膜结构上。质子泵在泵出 H+ 时形成的电位差和质子浓度梯度能够为其他离子跨过细胞质膜提供动力。根据载体蛋白本身是否发生磷酸化等机制的不同，可将质子泵分为 P 型质子泵、V 型质子泵和 F 型质子泵。 P 型质子泵又称 H+泵或 H-ATP 水解酶，与 Na+-K+泵结构基本相似，一般分布在植物细胞、真菌细胞和细菌细胞的质膜上。P 型质子泵水解 ATP 并使自身磷酸化，产生有磷酸基团修饰的中间体，导致蛋白构象变化，从而将 H+泵出细胞，在膜两侧建立并维持 H+浓度梯度，使细胞质膜周围呈酸性。如某些细菌细胞摄取糖和氨基酸等物质的能量来自 H+ 的浓度梯度。 V 型质子泵分布在动物细胞的溶酶体膜和植物细胞的中央大液泡膜上。V 型质子泵结构比 P 型质子泵复杂（图 3-2-3），V 型质子泵水解 ATP ， 自身不发生磷酸化，不形成带有磷酸基团的中间体，它的功能主要是从细胞质基质中逆电化学梯度将 H+泵入溶酶体或中央大液泡中，维持溶酶体和中央大液泡的低 pH 环境。经测定，溶酶体内 pH 为 4.6~4.8 ，植物液泡中的 pH 为 3.0~6.0。 质子泵的结构示意图（左为 P 型质子泵，右为 V 型质子泵） F 型质子泵不同于 P 型质子泵和 V 型质子泵，它以相反的方式发挥生理作用，即 H+顺浓度梯度运动，将所释放的能量与 ATP 合成耦联，如线粒体的氧化磷酸化和叶绿体的光合磷酸化作用。因此，F 型质子泵又称为 ATP 合酶。 植物细胞、真菌和细菌细胞质膜上没有 Na+-K+泵，它们利用质膜上的质子泵形成 H+电化学梯度，帮助细胞吸收营养物质。 3.钙泵 Ca2+泵（图 3-2-4）是一种跨膜蛋白，分布在动植物细胞质膜、线粒体内膜、肌肉细胞肌质网膜及植物叶绿体膜等膜结构上，Ca2+泵其实就是 Ca2+激活的 ATP 酶，每水解一个 ATP转运两个 Ca2+到细胞外，形成钙离子浓度梯度。由于 Ca2+泵的存在，保证细胞质基质中游离的 Ca2+浓度始终维持在一个较低水平。 4.ABC 超家族 ABC 超家族是一类 ATP 驱动泵，含有几百种不同的转运蛋白，广泛分布于从细菌到人类的各种生物中。每种 ABC 蛋白对于单一底物或相关底物的基团是有特异性的，通过 ATP分子的结合和水解完成小分子物质的逆浓度跨膜转运（图 3-2-5）。 ABC 转运蛋白 二、ATP 间接供能的主动运输 细胞除了利用ATP 直接水解提供能量完成对营养物质的吸收外，还可以利用膜两侧的Na+ 电化学梯度或者 H+ 电化学梯度，实现对营养物质的吸收。由于 Na+ 电化学梯度和 H+ 电化学梯度都是由ATP 水解提供能量实现的，所以这一类主动运输又称为由 ATP 间接提供能量的主动运输。 一般认为，大多数动物细胞对葡萄糖和氨基酸的主动运输不直接消耗 ATP ，如由 Na+电化学梯度帮助葡萄糖或氨基酸进入细胞，这种运输过程称为协同转运（cotransport）。根据物质运输方向是否一致，协同转运又分为同向协同转运（cotransport symport）和逆向协同转运（cotransport antiport)。 1. 同向协同转运 Na+-K+泵维持了细胞内外 Na+ 的电化学梯度，在小肠上皮细胞上存在葡萄糖转运蛋白， Na+和葡萄糖与其结合后，转运蛋白的构象发生改变，当 Na+顺浓度梯度进入细胞时，葡萄糖利用 Na+浓度梯度的势能被“拉进”细胞内（图 3-2-6）。由于 Na+和葡萄糖的运输方向一致，故称为同向协同转运。 2.逆向协同转运 拟南芥细胞液泡膜上，存在一种 Na+-H+逆向协同转运蛋白（钠氢交换体）。在高盐浓度下，它利用 H+ 的电化学梯度将 H+运出液泡，同时将 Na+ 由细胞质运进液泡内（图 3-2-7），将 Na+在液泡中区隔化，以消除 Na+ 的毒害，从而达到耐盐的目的。由于 Na+和 H+ 的运输方向相反，故称为逆向协同转运。 三、光驱动泵的运输 这类主动运输的能量来自于所吸收的光能。如植物叶绿体类囊体膜上的 PSⅡ就是一种光驱动的质子泵：PSⅡ的 P680 获得 2 个波长为 680nm 的光子后就能从类囊体外向内泵人 2个质子。 机制05 植物细胞在盐碱地中能通过什么机制维持正常吸水能力？ 盐碱地环境下土壤溶液水势极低，植物可通过诱导渗透调节基因表达，积累脯氨酸、可溶性糖、有机酸、K + 等渗透调节物质，提高细胞内溶质浓度，降低细胞水势，使细胞水势低于外界土壤溶液水势，从而维持渗透平衡，保证从外界正常吸水。（高考关联：常结合植物抗逆性情境，考查渗透作用原理、主动运输的意义等考点） 三、教材核心打卡点 考点 1 被动运输 核心概念・必会 1、被动运输是指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能量的跨膜运输方式。 2、自由扩散是指物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式。 3、协助扩散是指借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式。 教材高频・热考 1、渗透作用是指水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散。 2、渗透作用发生的两个必备条件是具有半透膜、半透膜两侧存在浓度差。 3、水分子渗透方向是从水的相对含量高的一侧向相对含量低的一侧移动，即从低浓度溶液向高浓度溶液渗透。 4、哺乳动物成熟红细胞在低渗溶液中会吸水涨破，在高渗溶液中会失水皱缩，其细胞膜相当于一层半透膜。 5、原生质层是指细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质。 6、成熟植物细胞的原生质层具有选择透过性，相当于半透膜；细胞壁是全透性的，且伸缩性小于原生质层。 7、质壁分离的内因是原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性，外因是细胞液浓度小于外界溶液浓度。 8、水进出细胞的方式包括自由扩散和通过水通道蛋白的协助扩散，且协助扩散是水分子进出细胞的主要方式。 9、脂溶性物质（如甘油、乙醇、性激素）可通过自由扩散跨膜，原因是其与磷脂双分子层有较强亲和力。 10、转运蛋白分为载体蛋白和通道蛋白两类，载体蛋白转运时会发生自身构象改变，通道蛋白有 “闸门” 结构。 考点 2 主动运输与胞吞、胞吐 教材黑体字・必会 1、 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运输方式。 2、 胞吞是指大分子或颗粒性物质与膜上蛋白质结合，细胞膜内陷形成小囊泡，分离后进入细胞内部的运输方式。 3、胞吐是指细胞内需要外排的大分子包裹在囊泡中，囊泡移动到细胞膜处并与膜融合，将大分子排出细胞的运输方式。 教材高频・热考 4、主动运输的意义是保证活细胞能够按照生命活动的需要，主动选择吸收所需要的营养物质，排出代谢废物和对细胞有害的物质。 5、胞吞、胞吐过程不需要跨膜（不穿过磷脂双分子层），依赖细胞膜的流动性，需要消耗能量。 6、离子和小分子物质主要以被动运输、主动运输方式跨膜，大分子和颗粒物质主要以胞吞、胞吐方式运输。 7、甲状腺滤泡上皮细胞逆浓度梯度吸收碘、轮藻细胞逆浓度梯度吸收 K+、小肠上皮细胞吸收葡萄糖氨基酸等都属于主动运输。 8、细胞膜的选择透过性与膜上转运蛋白的种类和数量密切相关，是细胞膜的功能特性。 9、胞吞、胞吐过程也需要膜上蛋白质的参与，如大分子与细胞膜上的受体蛋白识别结合才能启动胞吞过程。 四、思维误区排雷区 （ ✗ ）1、“顺浓度梯度的运输一定是被动运输，不需要消耗能量；逆浓度梯度的运输一定是主动运输，需要消耗能量” ✗ 陷阱来源：高分学生容易忽略胞吞胞吐的浓度特殊性，默认所有运输都符合小分子的浓度规律。 ✓ 正确理解：小分子 / 离子的顺浓度梯度运输属于被动运输，不消耗 ATP；但胞吞胞吐运输大分子时与浓度梯度无关，无论顺逆都消耗能量。逆浓度梯度的小分子运输一定是主动运输，需要载体和能量。 （ ✗ ）2、“只要有浓度差和半透膜就一定会发生渗透作用，且液面会持续上升直到两侧浓度相等” ✗ 陷阱来源：学生容易忽略静水压的影响，默认渗透平衡的唯一条件是两侧浓度相等。 ✓ 正确理解：若半透膜允许溶质通过则不会发生渗透。当漏斗管液面上升到一定高度时，水柱产生的静水压会加快漏斗内水分向外扩散的速度，最终两侧渗透速率相等时液面不再上升，此时半透膜两侧浓度不一定相等。 （ ✗ ）3、“原生质层就是原生质，包括细胞膜、细胞质和细胞核” ✗ 陷阱来源：高分学生容易混淆 “原生质层” 和 “原生质” 两个术语的适用范围，忽略原生质层仅针对成熟植物细胞的定义。 ✓ 正确理解：原生质是细胞内所有生命物质的总称，包括细胞膜、细胞质、细胞核，适用于所有细胞；原生质层仅存在于成熟植物细胞，特指细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质，不包括细胞核和细胞液。 （ ✗ ）4、“通道蛋白和载体蛋白都只能参与协助扩散，不能参与主动运输” ✗ 陷阱来源：学生容易把转运蛋白的功能和运输方式绑定，忽略主动运输的载体也是载体蛋白的一类。 ✓ 正确理解：通道蛋白仅能介导顺浓度梯度的协助扩散，不需要消耗能量；载体蛋白既可以介导顺浓度梯度的协助扩散，也可以介导逆浓度梯度的主动运输，介导主动运输时需要消耗能量驱动构象改变。 （ ✗ ）5、“胞吞胞吐过程中物质跨膜层数为 2 层，需要穿过磷脂双分子层” ✗ 陷阱来源：学生容易把囊泡膜与细胞膜的融合当成物质穿膜，忽略囊泡始终是膜结构包裹物质，没有直接穿过磷脂双分子层。 ✓ 正确理解：胞吞时物质被细胞膜内陷形成的囊泡包裹进入细胞，胞吐时囊泡与细胞膜融合将物质排出，整个过程中物质始终没有穿过磷脂双分子层，跨膜层数为 0 层。 五、大招解题百宝箱 大招01 渗透方向与液面变化判定法 适用场景：渗透装置类选择题，判断水分移动方向、最终液面高度、半透膜两侧浓度关系 破题三步：Step1 — 先确认半透膜是否允许溶质通过：若允许溶质通过，最终两侧浓度相等，液面平齐；若不允许，继续下一步Step2 — 比较初始时半透膜两侧的渗透压（溶质微粒数浓度）：水分从渗透压低侧向渗透压高侧移动Step3 — 考虑静水压的抵消作用：液面上升侧的静水压会抵消部分渗透压，最终平衡时液面高的一侧渗透压仍高于液面低的一侧 微型示例：U 型管中间半透膜只允许水通过，左侧加 0.3g/mL 蔗糖溶液，右侧加 0.3g/mL 葡萄糖溶液。初始时葡萄糖的摩尔浓度更高，渗透压更高，水从左向右移动，右侧液面上升；因蔗糖不能通过半透膜，最终平衡时右侧液面高于左侧，右侧渗透压仍高于左侧。 速记口诀：透溶质则平，不透看渗透，高压液面升，平衡仍更高 大招02 质壁分离与复原实验结果分析法 适用场景：质壁分离实验的结果分析、材料选择、自动复原类题型 破题三步：Step1 — 先看材料：必须是活的、有大液泡的成熟植物细胞（干种子、根尖分生区细胞、动物细胞都不能发生质壁分离）Step2 — 看外界溶液溶质：若溶质是大分子（如蔗糖）不能进入细胞，只会发生质壁分离，滴加清水才会复原；若溶质是小分子 / 离子（如 KNO3、乙二醇）可通过主动运输 / 自由扩散进入细胞，会发生质壁分离后自动复原Step3 — 看实验现象：若细胞不能发生质壁分离或复原，可能原因是细胞已死亡、外界溶液浓度过低 / 过高 微型示例：将紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞置于 0.6mol/L KNO3 溶液中，先观察到质壁分离，因为外界溶液浓度高于细胞液，细胞失水；一段时间后 K + 和 NO3 - 通过主动运输进入细胞，细胞液浓度升高，细胞吸水，发生自动复原。 速记口诀：活熟大液泡，质壁才发生，蔗糖需加水，钾硝自动复 大招03 物质跨膜运输方式判定法 适用场景：给定物质、运输方向、转运条件，判断运输方式的选择题、填空题 破题三步：Step1 — 先看物质大小：大分子 / 颗粒物质直接判定为胞吞（进）、胞吐（出），不需要考虑浓度梯度Step2 — 小分子 / 离子看运输方向：逆浓度梯度直接判定为主动运输，需要载体和能量；顺浓度梯度继续看是否需要转运蛋白Step3 — 顺浓度梯度下，不需要转运蛋白是自由扩散，需要转运蛋白是协助扩散 微型示例：判定下列物质的运输方式：①氧气进入红细胞：顺浓度，不需要转运蛋白→自由扩散；②葡萄糖进入红细胞：顺浓度，需要载体→协助扩散；③小肠上皮细胞吸收葡萄糖：逆浓度，需要载体和能量→主动运输；④抗体分泌出细胞：大分子→胞吐。 速记口诀：大分胞吞吐，逆浓主动输，顺浓看蛋白，无蛋自扩散，有蛋协扩散 大招04 转运蛋白功能影响因素分析 适用场景：给出运输速率与物质浓度、O2 浓度、温度的关系曲线，分析运输方式、限制因素 破题三步：Step1 — 看运输速率与 O2 浓度的关系：若与 O2 浓度无关，说明不消耗能量，属于被动运输（自由扩散 / 协助扩散）；若随 O2 浓度升高先升后稳，说明消耗能量，属于主动运输 / 胞吞胞吐Step2 — 看运输速率与物质浓度的关系：若呈线性正相关，说明不受转运蛋白数量限制，是自由扩散；若先升后稳，说明受转运蛋白数量限制，是协助扩散 / 主动运输Step3 — 温度的影响：低温会抑制分子运动、降低酶活性，所有运输方式的速率都会下降 微型示例：某物质运输速率随 O2 浓度升高先升后稳，说明是主动运输；当 O2 浓度足够高时，运输速率不再升高，限制因素是细胞膜上该物质的载体蛋白数量有限。 速记口诀：氧无关不耗能，氧有关需供能，浓线是自由，浓稳受蛋白限 大招05 实验设计判定物质运输方式法 适用场景：设计实验验证某离子的运输方式是主动运输还是被动运输的实验题 破题三步：Step1 — 实验变量设置：自变量是细胞呼吸是否被抑制（一组正常供氧，一组加呼吸抑制剂），无关变量是植株生长状态、溶液浓度、温度等保持一致Step2 — 检测指标：测定两组植株根系对该离子的吸收速率Step3 — 结果判定：若两组吸收速率无差异，说明不消耗能量，是被动运输；若抑制剂组吸收速率显著低于对照组，说明消耗能量，是主动运输 微型示例：验证柏柳根吸收 K + 是主动运输：取生长状态相同的柏柳幼苗分为甲乙两组，甲组正常供氧，乙组加呼吸抑制剂，置于相同浓度的 K + 溶液中培养，一段时间后测定吸收速率。若乙组吸收速率远低于甲组，说明是主动运输。 速记口诀：控呼吸测速率，无异被动输，有异主动运 六、主观答题训练场 1、临床上输液必须使用生理盐水的原因是：生理盐水的渗透压与血浆渗透压基本相等，可避免血细胞因过度吸水涨破或过度失水皱缩，维持血细胞正常的形态和功能。 2、成熟植物细胞发生质壁分离的内因是原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性，外因是外界溶液浓度大于细胞液浓度，细胞失水导致原生质层与细胞壁分离。 3、将植物细胞置于适宜浓度的 KNO3 溶液中，会发生质壁分离后自动复原，原因是：K + 和 NO3 - 可通过主动运输进入细胞，使细胞液浓度逐渐升高，当细胞液浓度大于外界溶液浓度时，细胞吸水，质壁分离自动复原。 4、水分子进出细胞的主要方式是通过水通道蛋白的协助扩散，而非自由扩散，原因是：磷脂双分子层内部是疏水的，水分子自由扩散通过细胞膜的速率较慢，水通道蛋白可显著提高水分子的转运效率。 5、施肥过多导致植物 “烧苗” 的原理是：土壤溶液浓度过高，大于植物根毛细胞的细胞液浓度，根细胞无法吸水反而失水，导致植物萎蔫甚至死亡。 6、低温环境会降低所有物质跨膜运输的速率，原因是：低温会降低磷脂分子和蛋白质分子的运动速率，同时会抑制呼吸酶的活性，减少能量供应，因此被动运输和主动运输的速率均会下降。 7、囊性纤维化患者肺部功能受损的原因是：细胞膜上转运 Cl - 的载体蛋白结构异常，导致 Cl - 的主动运输过程受阻，支气管中黏液增多，肺部易被细菌感染。 8、植物细胞的原生质层相当于一层半透膜，原因是：细胞膜和液泡膜都是选择透过性膜，允许水分子自由通过，而细胞需要的离子和小分子可以通过，其他离子、小分子和大分子不能通过。 学科网（北京）股份有限公司 $