4.1被动运输（提升讲义）（3知识3难点11角度）生物人教版必修1

本讲义聚焦“被动运输”核心知识点，系统梳理渗透作用（概念、条件）、水进出细胞原理（动物细胞细胞膜作用、植物细胞原生质层及质壁分离实验）、自由扩散和协助扩散（转运蛋白类型及特点），通过核心导图搭建知识体系，形成递进式学习支架。 该资料以课标为纲，亮点在于难点强化模块从命题角度（如渗透装置液面变化、质壁分离实验应用）结合实例分析，培养学生结构与功能观（生命观念）和逻辑分析能力（科学思维），限时必刷助力课后精准查漏，课中辅助教师突破教学难点，提升学生知识应用与解题能力。

第4章 细胞的物质输入和输出 第1节 被动运输 01 课程标准 以课标为纲，锚定学习核心方向 02 核心导图 梳理知识脉络，搭建系统知识体系 03 教材梳理 拆解教材知识点，夯实学习根基 知识一 渗透作用 知识二 水进出细胞的原理 知识三 自由扩散和协助扩散 04 难点强化 突破学习难点，强化解题能力 难点一 渗透作用（2大命题角度） 难点二 水分子进出细胞（4大命题角度） 难点三 被动运输（5大命题角度） 05 限时必刷 限时45min训练，精准查漏补缺 1.阐明质膜具有选择透过性。 2.举例说明有些物质顺浓度梯度进出细胞，不需要额外提供能量。 必会知识一 渗透作用 1.概念：水分子(或其他溶剂分子)通过①__________的扩散，称为渗透作用。 2.方向：水分子从水的相对含量②__________的一侧向相对含量③__________的一侧渗透。 3.渗透作用具备的两个条件 (1)具有④_____________：水分子可以透过，蔗糖分子不能透过； (2)膜两侧具有⑤_____________。 [例1]如图为研究渗透作用的实验装置，漏斗内溶液(S1)和漏斗外溶液(S2)为两种不同浓度的蔗糖溶液，水分子可以透过半透膜，而蔗糖分子则不能。当渗透达到平衡时，液面差为m。下列叙述正确的是(　　) A.渗透平衡时，S1溶液的浓度等于S2溶液的浓度 B.若向漏斗中加入蔗糖分子，则平衡时m变小 C.达到渗透平衡时，仍有水分子透过半透膜进出 D.若吸出漏斗中高出烧杯液面的溶液，再次平衡时m将增大 [例2]某实验小组用半透膜(不允许单糖和蔗糖通过，允许水分子通过)制作U型装置:甲侧加质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液，乙侧加等体积的质量浓度为0.3 g/mL的果糖溶液。待液面不再变化时，甲、乙两侧都加入等量的蔗糖酶。下列叙述正确的是(　　) A.加入蔗糖酶后，甲侧溶液浓度降低，液面上升 B.实验过程中，乙侧液面先上升后下降，最终不变 C.加入蔗糖酶后，甲侧溶液中水分子大量向乙侧移动 D.最终达到平衡时，甲、乙两侧溶液浓度相同 必会知识二 水进出细胞的原理 1.动物细胞的吸水和失水 (1)动物细胞的细胞膜相当于①__________。 (2)条件及现象 过程 条件 现象 吸水 外界溶液的浓度②______细胞质的浓度 膨胀 失水 外界溶液的浓度③______细胞质的浓度 皱缩 平衡 外界溶液的浓度④______细胞质的浓度 不变 2.植物细胞的吸水和失水 (1)成熟植物细胞的结构 Ⅰ.原生质层：指细胞膜、⑩__________膜以及两层膜之间的⑪__________。原生质层具有选择透过性，相当于一层⑫__________。 Ⅱ.浓度差：细胞内的溶液主要是指液泡内的⑬__________，也包括细胞质基质，当它和外界溶液有浓度差时，细胞会发生渗透吸水或失水。 Ⅲ.植物细胞通过⑭__________吸水和失水。 (2)植物细胞发生质壁分离与复原的原因 内因：成熟的植物细胞的原生质层相当于一层半透膜；原生质层比细胞壁的伸缩性大。 外因：细胞液和外界溶液之间存在浓度差。 (3)实验过程 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) 有一个紫色的中央大液泡； 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) 中央液泡逐渐变小（颜色变深）； 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) 中央液泡逐渐变大（颜色变浅）； 原生质层逐渐贴近细胞壁 记录实验结果 设计表格 (4)实验结果 试剂 中央液泡变化 原生质层位置变化 细胞大小 蔗糖溶液 ⑮________________ 脱离细胞壁 ⑯__________ 清水 逐渐恢复原来大小 恢复原位 ⑰__________ [例1]将家兔的成熟红细胞平均分为a、b、c三组，分别置于不同浓度的氯化钠溶液中，一段时间后观察到的细胞形态如图。下列叙述正确的是(　　) A.三组中只有b组和c组水分子在进出细胞 B.三组氯化钠溶液浓度大小关系为c>a>b C.若将b组细胞换成大肠杆菌细胞，则会涨破 D.此时，b组细胞吸水能力大于c组细胞 [例2]在观察某植物细胞的失水和吸水实验中，依次观察到的结果如图，其中①②指细胞结构。下列叙述正确的是(　　) A.甲状态时既没有水分子进入细胞，也没有水分子运出细胞 B.甲→乙变化的原因之一是结构①的伸缩性比②的要大 C.乙→丙的变化的原因是外界溶液浓度小于细胞液浓度 D.丙状态的细胞若继续处于该外界条件下，一段时间后该细胞会涨破 必会知识三 自由扩散和协助扩散 1.被动运输的概念：物质以①__________进出细胞，不需要消耗细胞内化学反应所释放的②__________。 2.类型 比较项目 自由扩散(也叫简单扩散) 协助扩散(也叫易化扩散) 定义 物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式 借助膜上的③__________进出细胞的物质扩散方式 运输方向 ④__________ ⑤__________ 是否需要转运蛋白 不需要 ⑥__________ 是否消耗能量 ⑦__________ 不消耗 举例 Ⅰ.气体：O2、CO2、等 Ⅱ.甘油、乙醇、苯等脂溶性的小分子有机物 Ⅲ.少部分水 Ⅰ.离子和一些小分子有机物，如葡萄糖进入红细胞 Ⅱ.大部分水 图例 3.转运蛋白：分为⑧__________和⑨__________两种类型。 名称 载体蛋白 通道蛋白 图示 转运对象 与自身⑩__________部位相适应的分子或离子 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 特点 每次转运时都会发生自身⑪__________的改变 转运的物质不需要与通道蛋白⑫_________ 4.影响被动运输速率的因素 (1)膜内外⑬__________梯度的大小。 (2)某些物质的运输速率还与⑭____________的数量有关。 (3)⑮__________变化会影响物质运输速率。 [例1]如图表示物质跨膜运输的几种方式。下列叙述正确的是(　　) A.载体蛋白和通道蛋白在物质转运时作用机制相同 B.氧气、二氧化碳等气体分子通过协助扩散的方式进出细胞 C.自由扩散和协助扩散都不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量 D.图中a、b、c所示的运输方式是协助扩散，需要转运蛋白的协助 [例2]肝细胞和细菌都能以协助扩散的方式吸收葡萄糖，其中细菌协助葡萄糖运输的载体蛋白为GLUT1，肝细胞协助葡萄糖运输的载体蛋白为GLUT2，其运输的速率和葡萄糖浓度的关系如图所示。下列推测错误的是(　　) A.协助扩散可以降低细胞内、外葡萄糖的浓度差 B.A点与B点相比，制约葡萄糖转运速率的因素是GLUT1的数量 C.C点与A点相比，C点葡萄糖转运速率低的原因可能是肝细胞上的GLUT2少 D.载体蛋白的存在能显著提高细胞摄取葡萄糖的速率 [例3]目前在哺乳动物细胞中已鉴定出13种水通道蛋白(AQP)，其中AQP3、AQP7、AQP9、AQP10属于水—甘油通道蛋白，它们既能运输水分子，又能顺浓度梯度转运甘油、尿素等中性小分子。下列说法正确的是(　　) A.AQP运输水分子时需要先与其结合，且发生自身构象变化 B.同位素标记法可用于研究水通道蛋白从合成到整合到细胞膜的过程 C.线粒体损伤的细胞摄入甘油的速率会明显降低 D.多种小分子都能通过AQP10，说明AQP10没有特异性 难点知识一 渗透作用 1.判断渗透系统中液体变化的方法(如下图) (1)液面变化的判断 ①若A侧溶质可以通过半透膜，B侧溶质不能通过半透膜，则B侧液面升高。 ②若A侧和B侧溶质相同，且均不能通过半透膜，则浓度高的一侧液面升高。 ③若半透膜两侧的溶质均能通过半透膜，则不存在高度差。 (2)高度差的大小取决于浓度差的大小，浓度差越大，高度差越大。 (3)浓度变化：渗透系统中，溶质不能通过半透膜时，实验刚开始浓度大的一侧达到平衡后的浓度仍大于另一侧。 (4)当液面上升到一定程度时，液面不再升高的原因：分析图甲可知，漏斗中的液面高于烧杯中的液面，液面高度差为Δh，使水分子有进入烧杯的趋势。烧杯中的液体与漏斗中的液体具有浓度差，即渗透压差，所以水分子有进入漏斗的趋势。当Δh产生的压强与半透膜两侧的渗透压差使半透膜两侧水分子的交换速率相等时，液面不再升高。 命题角度1 渗透作用 1. 某同学设计渗透装置的实验，将漏斗口用半透膜封住，装入30%的蔗糖溶液，置于清水中，一定时间后再加入蔗糖酶，如图甲所示；将天竺葵的茎在靠近基部切断，用橡皮管将根与一玻璃管相连，置于清水中，如图乙所示。有关实验结果的叙述最准确的是(　　) A．甲图中漏斗中液面开始时先上升，加酶后立即下降 B．乙图玻璃管内液面上升，说明植物体内水往高处“流”的动力是根部发生渗透作用产生向上的推力 C．甲装置加酶后可以在烧杯中检测出葡萄糖、果糖和蔗糖酶 D．利用乙装置将茎叶直接插入清水中，记录不同时间烧杯中液面的高度可验证蒸腾作用是否是植物体水往高处流的拉力 命题角度2 渗透作用变式 2.如图，在一个U形管的左侧装入0.1mol/L的葡萄糖溶液，右侧装入等量的0.1mol/L的蔗糖溶液，在两种溶液之间用半透膜分隔开，该半透膜只允许单糖分子和水分子通过，刚开始两侧液面相平，实验进行一段时间后，在U形管两边各加入等量的蔗糖酶，观察整个过程U形管液面的变化是(　　) A．没有变化，液面始终相平 B．甲侧液面先上升后下降，最终甲侧低于乙侧 C．甲侧液面先下降，后上升，最终甲、乙两侧液面相平 D．乙侧液面先上升后下降，最终乙侧低于甲侧 难点知识二 水分子进出细胞 2.细胞能否发生质壁分离及复原的判断方法 (1)从细胞角度分析 ①死细胞、动物细胞不能发生质壁分离现象。 ②成熟且具有中央大液泡的植物细胞易发生质壁分离现象，而未成熟的植物细胞(如根尖分生区细胞等)不具有大液泡，不易发生质壁分离现象。 ③细菌细胞能发生质壁分离现象，但现象不明显。 (2)从溶液角度分析 ①在一定浓度的溶液(溶质不能穿膜)中只发生质壁分离现象。 ②在一定浓度的溶液(溶质可穿膜)中发生质壁分离后可自动复原，如甘油、尿素、乙二醇、KNO3溶液等。 ③在高浓度溶液中质壁分离现象明显，但溶液浓度过高时不能发生质壁分离复原，因为溶液浓度过高，细胞会因过度失水而死亡。 ④盐酸、酒精、醋酸等溶液能杀死细胞，不适于作质壁分离实验的溶液。 【拓展延伸】质壁分离和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)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 3.将哺乳动物的红细胞分别浸入下列a、b、c三个不同浓度溶液的烧杯内，一段时间后，实验结果如图所示，则a、b、c溶液浓度大小比较正确的是(　　) A．a>b>c B．a>c>b C．a<b<c D．a<c<b 命题角度2 植物细胞的吸水与失水 4.水通道蛋白广泛存在于植物叶肉细胞和保卫细胞的细胞膜上。气孔的开闭与保卫细胞的细胞壁伸缩性、水的渗透作用密切相关，保卫细胞吸水时气孔开放，其结构如图1所示。甲同学将图1保卫细胞分别放在不同浓度的蔗糖溶液①、②、③中，气孔状态如图2中的a、b、c所示。乙同学将叶肉细胞放置于一定浓度的乙二醇溶液中，观察一段时间，并测量M值（外界溶液浓度/细胞液浓度），结果如图3所示。下列相关叙述正确的是(　　) A．保卫细胞吸水的主要方式是协助扩散，水分子需与通道蛋白结合 B．图2中，保卫细胞b吸水能力小于c；蔗糖溶液的浓度是③＞②＞① C．图3中t0～t1阶段，细胞的吸水能力逐渐增强，t1后乙二醇进入细胞 D．乙同学升高温度后重新测量，水分子进出达到动态平衡的时间会提前 命题角度3 植物细胞的质壁分离与复原实验 5.将用紫色洋葱鳞片叶外表皮制成的临时装片浸润在一定浓度的物质X溶液中，测得其液泡直径的变化情况如下表所示。下列相关叙述正确的是(　　) 处理时间（min） 0 2 4 6 8 10 12 液泡直径相对值 1 0.6 0.4 0.75 0.85 1 1 A．在物质X溶液中细胞发生了质壁分离和质壁分离复原 B．物质X在4 min后能自由通过细胞膜 C．用洋葱根尖分生区替代洋葱鳞片叶外表皮也可以得到类似的结果 D．0～4 min紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞紫色加深、吸水能力减小 命题角度4 植物细胞的质壁分离实验的应用 6.某实验小组取A、B两种植物的叶片（去除表皮及叶脉）分别放入甲、乙、丙、丁、戊5种不同浓度的蔗糖溶液中，相同时间后检测叶片实验前重量与实验后重量之比，结果如图。下列说法正确的是(　　) A．甲组处理条件下，水分子不进入B植物叶肉细胞 B．丙组蔗糖溶液浓度最高，A、B两组叶肉细胞均出现质壁分离 C．丁组处理后的A、B植物叶肉细胞置于清水中均可发生质壁分离复原 D．推测实验前A植物叶肉细胞的渗透压高于B植物 难点知识三 被动运输 1.离子通道蛋白和载体蛋白(离子泵)的异同 (1)相同点：化学本质均为蛋白质，均分布在细胞的膜结构中，都有控制特定物质跨膜运输的功能。 (2)不同点 ①通道蛋白参与的物质跨膜运输，在运输过程中并不与被运输的分子结合，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顺浓度梯度跨膜运输，所以运输时不消耗能量。②载体蛋白参与的跨膜运输，在运输过程中只允许与自身结合部位相适应的分子或离子通过，而且每次转运时都会发生自身构象的改变。载体蛋白顺浓度梯度运输物质的过程也不消耗代谢产生的能量，逆浓度梯度运输物质时消耗代谢产生的能量(将在下一节学习)。 2.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 7.异氟烷是临床常用的脂溶性吸入麻醉药，能直接穿过神经细胞膜的磷脂双分子层，抑制神经传导。其运输方式是(　　) A．自由扩散 B．协助扩散 C．主动运输 D．胞吞 命题角度2 协助扩散 8.将龙胆花置于低温环境中花瓣会发生闭合，将花从低温转移至正常生长温度或调整光照条件，花朵可重新开放，这与花冠近轴表皮细胞膨压（即原生质体对细胞壁的压力）变化有关，相关机制如图，已知水通道蛋白发生磷酸化后运输速率加快。下列叙述错误的是(　　) A．水分子主要通过水通道蛋白以协助扩散的方式进入细胞 B．囊泡上水通道蛋白的去磷酸化能促进花冠近轴表皮细胞吸水 C．正常生长温度和调整光照条件促进花朵重新开放的机制相同 D．GsCPK16使水通道蛋白磷酸化可能引起水通道蛋白构象的改变 命题角度3 转运蛋白 9.镶嵌在膜上的一些特殊的蛋白质，能够协助物质进行跨膜运输，这些蛋白质称为转运蛋白。下列关于转运蛋白的叙述错误的是(　　) A．转运蛋白可以分为载体蛋白和通道蛋白两种类型 B．载体蛋白只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过 C．载体蛋白在转运物质时，其自身构象会发生改变 D．分子或离子通过通道蛋白时，需要与通道蛋白结合 命题角度4 自由扩散和协助扩散比较 10.如图为水分子通过哺乳动物细胞膜的两种方式，下列有关分析正确的是(　　) A．水分子通过方式1的运输量只与细胞膜上磷脂分子的紧密程度相关 B．图示水的两种运输方式均与体外环境温度变化有关，温度低则运输慢 C．水分子通过方式2的运输速率比方式1快且不与通道蛋白结合 D．水只能从浓度低的溶液向浓度高的溶液运输，最终两者浓度达到相等 命题角度5 被动运输的影响因素 11.从红色苋菜根部取最适宜做质壁分离与复原实验的细胞，将其浸润在质量浓度为0.3g·mL−1的KNO3溶液中制成临时装片，用显微镜观察到如图甲所示图像，图乙表示实验过程中相关物质跨膜运输的两种方式。下列叙述正确的是(　　) A．该实验所取细胞可能是苋菜根的分生区细胞 B．图甲中细胞的状态表明，细胞正在发生质壁分离 C．由于图甲中的O具有全透性，Q处充满了空气 D．图乙中曲线②可表示水分子进出苋菜细胞的方式 [要点回眸] [答题必备] 1．(必修1 P62)渗透作用：水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散。 2．(必修1 P62)如果半透膜两侧存在浓度差，渗透的方向就是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。 3．(必修1 P63)原生质层：细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质。 4．(必修1 P63)对于水分子来说，细胞壁是全透性的，即水分子可以自由地通过细胞壁，细胞壁的作用主要是保护和支持细胞，伸缩性比较小。 5．(必修1 P65)当细胞不断失水时，由于原生质层比细胞壁的伸缩性大，原生质层就会与细胞壁逐渐分离开来。 6．(必修1 P65)被动运输：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物质跨膜运输方式。 7．(必修1 P66)自由扩散(简单扩散)：物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式。 8．(必修1 P66)协助扩散(易化扩散)：物质借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式。 9．(必修1 P66)转运蛋白分为载体蛋白和通道蛋白两类。载体蛋白只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过，而且每次转运时都会发生自身构象的改变；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。分子或离子通过通道蛋白时，不需要与通道蛋白结合。 一、单选题 1.“天街小雨润如酥，草色遥看近却无”“润如酥”形容初春细雨的滋润感，朦胧的草色正是草芽吸足水分后初生的迹象。植物细胞通过渗透作用吸水时，水分子依次通过的细胞结构是(　　) A.细胞壁、细胞膜、细胞质、液泡膜 B.液泡膜、细胞膜、细胞质 C.液泡膜、细胞质、细胞膜、细胞壁 D.细胞膜、液泡膜、细胞质 2.若如图为植物细胞渗透作用的图解，下列叙述错误的是(　　) A.当溶液浓度A>B时，细胞发生质壁分离 B.植物细胞的原生质层相当于一层半透膜 C.未成熟的植物细胞不发生渗透失水或吸水 D.细胞处于质壁分离状态时，不一定失水大于吸水 3.下列关于植物细胞吸水和失水实验的叙述，错误的是(　　) A.成熟植物细胞的原生质层由细胞膜、液泡膜和两层膜之间的细胞质构成 B.植物细胞能发生质壁分离现象，与细胞壁的伸缩性大于原生质层有关 C.蔗糖溶液浓度过高时，植物细胞会因失水过多死亡，滴加清水后无法复原 D.在质壁分离复原的过程中，植物细胞的吸水能力随液泡体积的增大而减弱 4.某同学用紫色洋葱鳞片叶外表皮为材料进行实验，绘制出了一个外表皮的显微结构图(如图)，其中甲和乙表示膜结构，下列说法错误的是(　　) A.图中两处关于颜色的描述均有错误 B.甲和乙以及两者之间的结构称为原生质层 C.甲和细胞壁之间的液体是外界溶液 D.仅根据题图无法判断细胞正在吸水或失水 5.如图为以紫色洋葱鳞片叶外表皮作为实验材料，观察植物细胞质壁分离和复原实验的主要步骤。下列叙述错误的是(　　) A.实验可以证明原生质层相当于一层半透膜 B.B步骤主要观察细胞中紫色液泡的大小以及原生质层的初始状态 C.C步骤中用吸水纸引流，使细胞浸润在蔗糖溶液中 D.实验设计不科学，没有设置对照实验 6.将人体的红细胞置于不同浓度的NaCl溶液中，其形态会发生皱缩或膨胀的情况。下列叙述错误的是 (　　) A.红细胞形态的皱缩和膨胀都与细胞膜的结构特点密切相关 B.若红细胞形态不变，表明细胞内、外的NaCl溶液浓度相等 C.若发现红细胞正在逐渐膨胀，则其吸水能力正在逐渐减弱 D.若发现红细胞先皱缩后膨胀，说明某种离子能进入红细胞 7.牛的成熟红细胞处在不同浓度的NaCl溶液中，红细胞的体积(V)与初始体积(V0)之比的变化曲线如图甲;某植物组织在一定浓度的KNO3溶液中，每个细胞平均失水量的变化曲线如图乙。下列相关叙述错误的是(　　) 甲 乙 A.图乙曲线OA段上升，说明植物细胞中液泡的渗透压逐渐增大 B.图乙曲线AB段下降，说明植物细胞从第5 min开始吸收K+、N C.250 mmol/L NaCl溶液会影响牛成熟红细胞的正常结构和功能 D.用100 mmol/L NaCl溶液处理牛成熟红细胞可制备纯净细胞膜 8.如今新鲜的蔬果表面常有水溶性的有机农药残留。现取新鲜红苋菜若干浸入一定量的纯水中，每隔一段时间，取出一小片菜叶，测定其细胞液浓度，结果如图。下列叙述正确的是(　　) A.AB段细胞吸水，显微镜下可见细胞体积明显增大 B.B点时，细胞液与外界溶液没有水分交换 C.AB段发生质壁分离，BC段发生质壁分离复原 D.BC段说明细胞对水溶性的有机农药残留和水的吸收是两个相对独立的过程 9.以下不是自由扩散和协助扩散的共同点的是(　　) A.都需要载体蛋白的参与 B.都是从高浓度向低浓度运输 C.都不需要消耗细胞能量 D.运输速率都与浓度差有关 10.协助扩散需要细胞膜上载体蛋白或通道蛋白的协助。图甲、图乙分别表示载体蛋白介导和通道蛋白介导的两种协助扩散方式，其中通道蛋白介导的扩散速率比载体蛋白介导的快得多。下列有关叙述正确的是(　　) 甲 乙 A.该过程的运输速率与膜两侧浓度差完全呈正相关 B.载体蛋白和通道蛋白均具有一定的特异性 C.甲、乙两种方式均存在溶质分子与相应蛋白质的结合过程 D.该过程需要消耗能量 11.为了研究植物细胞的质壁分离与复原现象，某同学利用成熟的植物细胞甲做了以下实验。 步骤一:将甲细胞置于乙溶液中，发现乙溶液浓度先降低，后保持相对稳定。 步骤二:将溶质丙加入乙溶液中导致溶液浓度升高，而后乙溶液浓度降低，又升高，最后保持相对稳定。下列说法正确的是(　　) A.质壁分离是指细胞质与细胞壁相互分离的现象 B.在步骤一中，甲细胞细胞液的初始浓度小于乙溶液 C.在步骤二中，甲细胞细胞液的最终浓度等于乙溶液 D.溶质丙被甲细胞以主动运输的方式吸收 12.比较生物膜和人工膜(双层磷脂分子)对多种物质的通透性，结果如图。下列分析错误的是(　　) A.与人工膜相比，生物膜含有蛋白质 B.甘油、CO2、O2的跨膜运输方式是自由扩散 C.生物膜对K+、Na+、Cl-的通透性较大与膜蛋白有关 D.H2O只能通过自由扩散的方式通过生物膜 13.某高血压治疗药物的说明书中提到“本品为二氢吡啶类钙通道阻滞剂，抑制血管平滑肌细胞跨膜Ca2+内流，引起冠状动脉、肾小动脉等全身血管的扩张，产生降压作用”。下列针对某高血压患者的叙述，正确的是(　　) A.血管平滑肌细胞内Ca2+浓度较细胞外高 B.Ca2+以协助扩散方式进入血管平滑肌细胞 C.Ca2+跨膜运输时，会与通道蛋白结合和分离 D.Ca2+内流会促进血管平滑肌收缩，导致血管扩张 14.如图表示物质进入细胞膜的两种方式，结合图解分析，下列叙述正确的是(　　) A.甲、乙两种物质都能够自由出入细胞 B.甲、乙两种物质都是细胞代谢所必需的物质 C.甲、乙两种物质都能从高浓度一侧向低浓度一侧运输 D.随外界物质浓度升高，甲、乙两种物质运输速率都不断增大 15.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，结果如图所示。下列叙述正确的是(　　) A.水的吸收以自由扩散为主，水通道蛋白的协助扩散为辅 B.模型组空肠黏膜细胞对肠腔内水的吸收减少，引起腹泻 C.治疗后空肠、回肠黏膜细胞膜上的AQP3相对表达量降低，缓解腹泻，减少致病菌排放 D.治疗后回肠黏膜细胞膜上的AQP3相对表达量高于对照组，可使回肠对水的转运减少 二、多选题 16.用2 mol/L的乙二醇溶液和2 mol/L的蔗糖溶液分别浸泡某种植物细胞，观察质壁分离现象，得到原生质体体积变化如图所示。下列相关叙述错误的是(　　) A.在两种溶液中，细胞液浓度均先升后降 B.240 s后，蔗糖溶液组的细胞不再有水分子进出 C.从120 s时乙二醇开始进入细胞，使细胞出现质壁分离复原 D.240 s后，将蔗糖溶液组的细胞置于清水中可能不会发生质壁分离复原 17.某实验小组在适宜温度条件下，将紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞置于一定浓度的KNO3溶液中，测得细胞液浓度与该溶液浓度的比值(P值)随时间的变化曲线如图所示。下列相关叙述错误的是(　　) A.据曲线可推测实验材料为活细胞 B.细胞在t1时刻开始从外界溶液中吸收溶质 C.t0～t1时间段该细胞的吸水能力不断减小 D.若降低温度，则t1～t2时间段会变长 18.哺乳动物成熟红细胞的细胞膜上含有丰富的水通道蛋白，若破坏细胞膜上的水通道蛋白，水分子的跨膜运输速率会变得异常缓慢。下列叙述正确的是(　　) A.水分子与水通道蛋白的直径、形状相适配 B.水分子进出细胞的速率与水通道蛋白的数量无关 C.水分子更多的是借助细胞膜上的水通道蛋白进出细胞 D.水分子通过水通道蛋白进行跨膜运输时需要消耗能量 19.如图为两种不同扩散方式对应的速率与物质浓度的关系，下列相关叙述正确的是(　　) A.蛋白质变性剂能够抑制协助扩散，也会抑制自由扩散 B.一定浓度范围内，协助扩散的运输速率高于自由扩散 C.能介导物质X运输的蛋白质也一定能介导物质X的类似物的运输 D.同一物质可分别通过图示的两种方式进入细胞且均不需要消耗能量 三、解答题 20.某研究性学习小组以洋葱鳞片叶外表皮为实验材料进行相关实验。取洋葱鳞片叶外表皮制作临时装片，在盖玻片的一侧滴入一定浓度的蔗糖溶液，用吸水纸从另一侧吸引，重复几次后，观察到了如图所示的实验现象。请回答下列问题。 (1)该细胞发生质壁分离，这是洋葱鳞片叶外表皮细胞　　　　(填“吸水”或“失水”)的结果。 (2)欲判断上图所示的洋葱鳞片叶外表皮细胞是否为活细胞，可在盖玻片的一侧滴入　　　　，用吸水纸从另一侧吸引，重复几次后，根据细胞是否发生　　　　　　　　现象来判断。 (3)上图细胞中的结构　　　　(填序号)称为原生质层。 (4)已知同一洋葱鳞片叶表皮细胞的细胞液浓度有细微差异，但大致接近。该小组为估测细胞液的浓度，设计实验如下：分别用4种不同浓度的蔗糖溶液(T1、T2、T3、T4)处理来自同一片洋葱鳞片叶的4组表皮细胞，一段时间后，在低倍镜下观察，并计算视野中质壁分离的细胞所占比例，然后用清水处理，再次观察并计算视野中质壁分离的细胞所占比例，实验结果如下图所示： ①据图分析，四种蔗糖溶液浓度中，浓度最高的是　　　　。 ②T4组用清水处理后，还有75%的细胞处于质壁分离状态，可能的原因是 　　　　　　　　　　　　　　。 21.下图表示某生物膜结构，图中A～E表示某些物质或结构，①～④表示物质跨膜运输方式。据图回答下列问题(“[　]”中填字母或数字序号，“　　”上填文字)。 (1)若图示为动物细胞的细胞膜，细胞膜的基本支架是[　]　　　　　　　　，细胞膜的结构特点是具有　　　　　　　　　　。细胞内有用的成分不会轻易流失到细胞外，这与细胞膜　　　　　　　　的功能有关。 (2)甘油通过方式[　]　　　　进入细胞，该过程　　　　(填“会”或“不会”)受温度的影响。 (3)肝细胞膜运输葡萄糖分子的过程如下图所示，葡萄糖进入肝细胞的运输方式是　　　　。据图可知，载体蛋白的两种状态是由于蛋白质的　　　　发生改变的结果。 学科网（北京）股份有限公司1 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 $ 第4章 细胞的物质输入和输出 第1节 被动运输 01 课程标准 以课标为纲，锚定学习核心方向 02 核心导图 梳理知识脉络，搭建系统知识体系 03 教材梳理 拆解教材知识点，夯实学习根基 知识一 渗透作用 知识二 水进出细胞的原理 知识三 自由扩散和协助扩散 04 难点强化 突破学习难点，强化解题能力 难点一 渗透作用（2大命题角度） 难点二 水分子进出细胞（4大命题角度） 难点三 被动运输（5大命题角度） 05 限时必刷 限时45min训练，精准查漏补缺 1.阐明质膜具有选择透过性。 2.举例说明有些物质顺浓度梯度进出细胞，不需要额外提供能量。 必会知识一 渗透作用 1.概念：水分子(或其他溶剂分子)通过①__________的扩散，称为渗透作用。 2.方向：水分子从水的相对含量②__________的一侧向相对含量③__________的一侧渗透。 3.渗透作用具备的两个条件 (1)具有④_____________：水分子可以透过，蔗糖分子不能透过； (2)膜两侧具有⑤_____________。 [答案]①半透膜 ②高 ③低 ④半透膜 ⑤浓度差 [例1]如图为研究渗透作用的实验装置，漏斗内溶液(S1)和漏斗外溶液(S2)为两种不同浓度的蔗糖溶液，水分子可以透过半透膜，而蔗糖分子则不能。当渗透达到平衡时，液面差为m。下列叙述正确的是(　　) A.渗透平衡时，S1溶液的浓度等于S2溶液的浓度 B.若向漏斗中加入蔗糖分子，则平衡时m变小 C.达到渗透平衡时，仍有水分子透过半透膜进出 D.若吸出漏斗中高出烧杯液面的溶液，再次平衡时m将增大 【答案】C 【详解】一般漏斗内外溶液的浓度并不相等，因为液面高的一侧形成的静水压，会阻止溶剂由低浓度一侧向高浓度一侧渗透，故两者浓度关系仍是S1>S2，A项错误。若向漏斗中加入蔗糖分子，则漏斗内溶液(S1)和漏斗外溶液(S2)浓度差增大，平衡时m变大，B项错误。达到渗透平衡时，水分子透过半透膜进出平衡，C项正确。达到渗透平衡时，漏斗内溶液(S1)浓度下降，漏斗外溶液(S2)浓度则增大，漏斗内溶液(S1)和漏斗外溶液(S2)浓度差下降，此时若吸出漏斗中高出烧杯液面的溶液，再次平衡时m将减小，D项错误。 [例2]某实验小组用半透膜(不允许单糖和蔗糖通过，允许水分子通过)制作U型装置:甲侧加质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液，乙侧加等体积的质量浓度为0.3 g/mL的果糖溶液。待液面不再变化时，甲、乙两侧都加入等量的蔗糖酶。下列叙述正确的是(　　) A.加入蔗糖酶后，甲侧溶液浓度降低，液面上升 B.实验过程中，乙侧液面先上升后下降，最终不变 C.加入蔗糖酶后，甲侧溶液中水分子大量向乙侧移动 D.最终达到平衡时，甲、乙两侧溶液浓度相同 【答案】B 【详解】加入蔗糖酶后，蔗糖被水解为葡萄糖和果糖，甲侧溶质分子增多，溶液浓度升高，渗透压增大，水分子从乙侧向甲侧移动得更多，导致甲侧液面上升，A项错误。实验开始时，由于半透膜不允许果糖和蔗糖通过，只允许水分子通过，且两侧溶液质量浓度相同，但蔗糖是二糖，果糖是单糖，所以甲侧溶液的物质的量浓度低于乙侧，水分子更多地从甲侧移动到乙侧，乙侧液面先上升;加入蔗糖酶后，蔗糖被水解为葡萄糖和果糖，甲侧溶质分子增多，溶液浓度升高，渗透压增大，水分子又从乙侧更多地移动到甲侧，乙侧液面下降，最终达到平衡不再变化，B项正确。加入蔗糖酶后，乙侧溶液中的水分子大量向甲侧移动，C项错误。最终达到平衡时，因为甲侧蔗糖水解后溶质分子增多，渗透压更大，所以甲侧溶液浓度高于乙侧，D项错误。 必会知识二 水进出细胞的原理 1.动物细胞的吸水和失水 (1)动物细胞的细胞膜相当于①__________。 (2)条件及现象 过程 条件 现象 吸水 外界溶液的浓度②______细胞质的浓度 膨胀 失水 外界溶液的浓度③______细胞质的浓度 皱缩 平衡 外界溶液的浓度④______细胞质的浓度 不变 2.植物细胞的吸水和失水 (1)成熟植物细胞的结构 Ⅰ.原生质层：指细胞膜、⑩__________膜以及两层膜之间的⑪__________。原生质层具有选择透过性，相当于一层⑫__________。 Ⅱ.浓度差：细胞内的溶液主要是指液泡内的⑬__________，也包括细胞质基质，当它和外界溶液有浓度差时，细胞会发生渗透吸水或失水。 Ⅲ.植物细胞通过⑭__________吸水和失水。 (2)植物细胞发生质壁分离与复原的原因 内因：成熟的植物细胞的原生质层相当于一层半透膜；原生质层比细胞壁的伸缩性大。 外因：细胞液和外界溶液之间存在浓度差。 (3)实验过程 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) 有一个紫色的中央大液泡； 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) 中央液泡逐渐变小（颜色变深）； 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) 中央液泡逐渐变大（颜色变浅）； 原生质层逐渐贴近细胞壁 记录实验结果 设计表格 (4)实验结果 试剂 中央液泡变化 原生质层位置变化 细胞大小 蔗糖溶液 ⑮________________ 脱离细胞壁 ⑯__________ 清水 逐渐恢复原来大小 恢复原位 ⑰__________ [答案]①半透膜 ②＜ ③＞ ④＝ ⑤伸缩性 ⑥细胞膜 ⑦细胞质 ⑧液泡膜 ⑨细胞液 ⑩液泡膜 ⑪细胞质 ⑫半透膜 ⑬细胞液 ⑭渗透作用 ⑮变小 ⑯基本不变 ⑰基本不变 [例1]将家兔的成熟红细胞平均分为a、b、c三组，分别置于不同浓度的氯化钠溶液中，一段时间后观察到的细胞形态如图。下列叙述正确的是(　　) A.三组中只有b组和c组水分子在进出细胞 B.三组氯化钠溶液浓度大小关系为c>a>b C.若将b组细胞换成大肠杆菌细胞，则会涨破 D.此时，b组细胞吸水能力大于c组细胞 【答案】B 【详解】三组中都有水分子在进出细胞，A项错误。兔的成熟红细胞在高浓度氯化钠溶液中失水，在低浓度氯化钠溶液中吸水，根据三组细胞形态可知，三组氯化钠溶液浓度大小关系为c>a>b，B项正确。大肠杆菌有细胞壁，细胞壁可支持、保护细胞，若将b组细胞换成大肠杆菌细胞，则不会涨破，C项错误。细胞失去水分越多，吸水能力越强，故此时，c组细胞吸水能力大于b组细胞，D项错误。 [例2]在观察某植物细胞的失水和吸水实验中，依次观察到的结果如图，其中①②指细胞结构。下列叙述正确的是(　　) A.甲状态时既没有水分子进入细胞，也没有水分子运出细胞 B.甲→乙变化的原因之一是结构①的伸缩性比②的要大 C.乙→丙的变化的原因是外界溶液浓度小于细胞液浓度 D.丙状态的细胞若继续处于该外界条件下，一段时间后该细胞会涨破 【答案】C 【详解】甲状态时，水分子仍然可进出细胞，A项错误。甲→乙变化表明，细胞发生了质壁分离，其原因之一是结构①所示的细胞壁的伸缩性比结构②所示的原生质层的伸缩性要小，B项错误。乙→丙的变化的原因是外界溶液浓度小于细胞液浓度，细胞吸水所致，C项正确。细胞发生渗透作用至丙状态，且继续处于该外界条件下，因细胞壁的支持和保护作用，一段时间后该细胞不会涨破，D项错误。 必会知识三 自由扩散和协助扩散 1.被动运输的概念：物质以①__________进出细胞，不需要消耗细胞内化学反应所释放的②__________。 2.类型 比较项目 自由扩散(也叫简单扩散) 协助扩散(也叫易化扩散) 定义 物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式 借助膜上的③__________进出细胞的物质扩散方式 运输方向 ④__________ ⑤__________ 是否需要转运蛋白 不需要 ⑥__________ 是否消耗能量 ⑦__________ 不消耗 举例 Ⅰ.气体：O2、CO2、等 Ⅱ.甘油、乙醇、苯等脂溶性的小分子有机物 Ⅲ.少部分水 Ⅰ.离子和一些小分子有机物，如葡萄糖进入红细胞 Ⅱ.大部分水 图例 3.转运蛋白：分为⑧__________和⑨__________两种类型。 名称 载体蛋白 通道蛋白 图示 转运对象 与自身⑩__________部位相适应的分子或离子 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 特点 每次转运时都会发生自身⑪__________的改变 转运的物质不需要与通道蛋白⑫_________ 4.影响被动运输速率的因素 (1)膜内外⑬__________梯度的大小。 (2)某些物质的运输速率还与⑭____________的数量有关。 (3)⑮__________变化会影响物质运输速率。 [答案]①扩散方式 ②能量 ③转运蛋白 ④顺浓度梯度 ⑤顺浓度梯度 ⑥需要 ⑦不消耗 ⑧载体蛋白 ⑨通道蛋白 ⑩结合 ⑪构象 ⑫结合 ⑬物质浓度 ⑭转运蛋白 ⑮温度 [例1]如图表示物质跨膜运输的几种方式。下列叙述正确的是(　　) A.载体蛋白和通道蛋白在物质转运时作用机制相同 B.氧气、二氧化碳等气体分子通过协助扩散的方式进出细胞 C.自由扩散和协助扩散都不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量 D.图中a、b、c所示的运输方式是协助扩散，需要转运蛋白的协助 【答案】C 【详解】载体蛋白只容许与自身结构部位相适应的分子和离子通过，而且每次转运都会发生自身构象的改变；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，载体蛋白和通道蛋白在转运物质时作用机制不同，A项错误。氧气和二氧化碳等气体分子，属于小分子气体，利用细胞膜两侧的浓度差，直接通过细胞膜从高浓度一侧向低浓度一侧扩散，属于自由扩散，B项错误。被动运输包括自由扩散和协助扩散，两者的共同点是物质运输均从高浓度一侧运输到低浓度一侧，不需要消耗能量，C项正确。a表示自由扩散，特点是物质由高浓度一侧运输到低浓度一侧，不需要转运蛋白协助和消耗能量；b、c表示协助扩散，特点是顺浓度梯度运输，需要转运蛋白，不需要能量，D项错误。 [例2]肝细胞和细菌都能以协助扩散的方式吸收葡萄糖，其中细菌协助葡萄糖运输的载体蛋白为GLUT1，肝细胞协助葡萄糖运输的载体蛋白为GLUT2，其运输的速率和葡萄糖浓度的关系如图所示。下列推测错误的是(　　) A.协助扩散可以降低细胞内、外葡萄糖的浓度差 B.A点与B点相比，制约葡萄糖转运速率的因素是GLUT1的数量 C.C点与A点相比，C点葡萄糖转运速率低的原因可能是肝细胞上的GLUT2少 D.载体蛋白的存在能显著提高细胞摄取葡萄糖的速率 【答案】B 【详解】协助扩散是物质顺浓度梯度运输的方式，运输过程中，膜两侧的浓度差缩小，所以协助扩散可以降低细胞内外葡萄糖的浓度差，A项正确。A点与B点相比，载体蛋白GLUT1的数量一样多，制约葡萄糖转运速率的主要因素是葡萄糖的浓度，B项错误。C点与A点相比，两点葡萄糖浓度相同，最可能因载体蛋白数量不同而导致运输速率不同，故C点葡萄糖转运速率低的原因可能是肝细胞上的GLUT2少，C项正确。与无蛋白质的磷脂双分子层相比，细菌细胞膜和肝细胞膜上因含有载体蛋白，葡萄糖的运输速率明显加快，所以载体蛋白的存在能显著提高细胞摄取葡萄糖的速率，D项正确。 [例3]目前在哺乳动物细胞中已鉴定出13种水通道蛋白(AQP)，其中AQP3、AQP7、AQP9、AQP10属于水—甘油通道蛋白，它们既能运输水分子，又能顺浓度梯度转运甘油、尿素等中性小分子。下列说法正确的是(　　) A.AQP运输水分子时需要先与其结合，且发生自身构象变化 B.同位素标记法可用于研究水通道蛋白从合成到整合到细胞膜的过程 C.线粒体损伤的细胞摄入甘油的速率会明显降低 D.多种小分子都能通过AQP10，说明AQP10没有特异性 【答案】B 【详解】水通道蛋白属于通道蛋白，其运输水分子的方式为协助扩散，通道蛋白运输物质时无需与物质结合，也不发生自身构象变化，A项错误。同位素标记法可追踪蛋白质的合成、加工及运输路径，通过标记组成水通道蛋白的氨基酸，可研究其从核糖体合成，经内质网、高尔基体加工，最终整合到细胞膜的全过程，B项正确。甘油顺浓度梯度转运，属于被动运输，该过程不消耗能量，线粒体损伤虽会影响细胞的能量供应，但被动运输无需消耗能量，故甘油摄入速率不受影响，C项错误。AQP10能转运水、甘油、尿素等中性小分子，说明其对物质的大小、电荷或极性有选择性，仍具有特异性，D项错误。 难点知识一 渗透作用 1.判断渗透系统中液体变化的方法(如下图) (1)液面变化的判断 ①若A侧溶质可以通过半透膜，B侧溶质不能通过半透膜，则B侧液面升高。 ②若A侧和B侧溶质相同，且均不能通过半透膜，则浓度高的一侧液面升高。 ③若半透膜两侧的溶质均能通过半透膜，则不存在高度差。 (2)高度差的大小取决于浓度差的大小，浓度差越大，高度差越大。 (3)浓度变化：渗透系统中，溶质不能通过半透膜时，实验刚开始浓度大的一侧达到平衡后的浓度仍大于另一侧。 (4)当液面上升到一定程度时，液面不再升高的原因：分析图甲可知，漏斗中的液面高于烧杯中的液面，液面高度差为Δh，使水分子有进入烧杯的趋势。烧杯中的液体与漏斗中的液体具有浓度差，即渗透压差，所以水分子有进入漏斗的趋势。当Δh产生的压强与半透膜两侧的渗透压差使半透膜两侧水分子的交换速率相等时，液面不再升高。 命题角度1 渗透作用 1. 某同学设计渗透装置的实验，将漏斗口用半透膜封住，装入30%的蔗糖溶液，置于清水中，一定时间后再加入蔗糖酶，如图甲所示；将天竺葵的茎在靠近基部切断，用橡皮管将根与一玻璃管相连，置于清水中，如图乙所示。有关实验结果的叙述最准确的是(　　) A．甲图中漏斗中液面开始时先上升，加酶后立即下降 B．乙图玻璃管内液面上升，说明植物体内水往高处“流”的动力是根部发生渗透作用产生向上的推力 C．甲装置加酶后可以在烧杯中检测出葡萄糖、果糖和蔗糖酶 D．利用乙装置将茎叶直接插入清水中，记录不同时间烧杯中液面的高度可验证蒸腾作用是否是植物体水往高处流的拉力 【答案】B 【详解】A、甲图中漏斗内浓度大于烧杯，根据渗透作用原理，漏斗液面上升，加入蔗糖酶，蔗糖水解为单糖，浓度进一步升高，漏斗液面进一步上升，但单糖会渐渐透过半透膜进入烧杯，内外浓度差减小，漏斗液面下降，但不会立即下降，A错误； B、乙图玻璃管内液面上升，水分通过根吸收进入玻璃管，根部发生渗透作用产生向上的推力，B正确； C、甲装置中蔗糖酶为大分子物质，烧杯中检测不到蔗糖酶，C错误； D、根据实验的对照原则，单一变量原则，为验证蒸腾作用，先排除根的干扰，先将A、B两株天竺葵的茎从中部切断，取上端部分，一株不作处理，一株用胶水涂抹，封住植物叶片上的气孔，防止蒸腾作用散失水分，D错误。 命题角度2 渗透作用变式 2.如图，在一个U形管的左侧装入0.1mol/L的葡萄糖溶液，右侧装入等量的0.1mol/L的蔗糖溶液，在两种溶液之间用半透膜分隔开，该半透膜只允许单糖分子和水分子通过，刚开始两侧液面相平，实验进行一段时间后，在U形管两边各加入等量的蔗糖酶，观察整个过程U形管液面的变化是(　　) A．没有变化，液面始终相平 B．甲侧液面先上升后下降，最终甲侧低于乙侧 C．甲侧液面先下降，后上升，最终甲、乙两侧液面相平 D．乙侧液面先上升后下降，最终乙侧低于甲侧 【答案】C 【详解】ABCD、半透膜允许水分子和单糖分子通过，初始时两侧溶液的物质的量浓度相同，蔗糖是二糖，葡萄糖是单糖，伴随着葡萄糖由甲侧向乙侧扩散，实验开始后，水分子由甲侧向乙侧扩散加快，因此，甲侧液面先下降；向两侧加入等量蔗糖酶后，蔗糖酶可将蔗糖分解为2分子单糖，乙侧的物质的量浓度高于甲侧的物质的量浓度，水分子从甲侧扩散到乙侧进一步加快，导致甲侧液面持续下降，乙侧液面持续升高，伴随着单糖分子由乙侧向甲侧扩散，最后两侧溶液浓度和溶质种类相同，两侧液面高度相同，因此U形管内甲侧液面先下降，后上升，最终甲、乙两侧液面相平，C符合题意、ABD不符合题意。 难点知识二 水分子进出细胞 2.细胞能否发生质壁分离及复原的判断方法 (1)从细胞角度分析 ①死细胞、动物细胞不能发生质壁分离现象。 ②成熟且具有中央大液泡的植物细胞易发生质壁分离现象，而未成熟的植物细胞(如根尖分生区细胞等)不具有大液泡，不易发生质壁分离现象。 ③细菌细胞能发生质壁分离现象，但现象不明显。 (2)从溶液角度分析 ①在一定浓度的溶液(溶质不能穿膜)中只发生质壁分离现象。 ②在一定浓度的溶液(溶质可穿膜)中发生质壁分离后可自动复原，如甘油、尿素、乙二醇、KNO3溶液等。 ③在高浓度溶液中质壁分离现象明显，但溶液浓度过高时不能发生质壁分离复原，因为溶液浓度过高，细胞会因过度失水而死亡。 ④盐酸、酒精、醋酸等溶液能杀死细胞，不适于作质壁分离实验的溶液。 【拓展延伸】质壁分离和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)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 3.将哺乳动物的红细胞分别浸入下列a、b、c三个不同浓度溶液的烧杯内，一段时间后，实验结果如图所示，则a、b、c溶液浓度大小比较正确的是(　　) A．a>b>c B．a>c>b C．a<b<c D．a<c<b 【答案】D 【分析】分析题图：a是吸水膨破，b细胞保持原来的形态，c红细胞吸水膨胀。动物细胞构成渗透系统可发生渗透作用：动物细胞膜相当于一层半透膜。外界溶液浓度<细胞质浓度时，细胞吸水膨胀；反之，则细胞失水皱缩；当外界溶液浓度=细胞质浓度时，水分进出平衡。 【详解】据题图分析可知，a细胞吸水涨破；b细胞保持原来的形态；c细胞吸水膨胀，还没有涨破，所以a、b、c溶液浓度大小：a＜c＜b，D正确，ABC错误。 命题角度2 植物细胞的吸水与失水 4.水通道蛋白广泛存在于植物叶肉细胞和保卫细胞的细胞膜上。气孔的开闭与保卫细胞的细胞壁伸缩性、水的渗透作用密切相关，保卫细胞吸水时气孔开放，其结构如图1所示。甲同学将图1保卫细胞分别放在不同浓度的蔗糖溶液①、②、③中，气孔状态如图2中的a、b、c所示。乙同学将叶肉细胞放置于一定浓度的乙二醇溶液中，观察一段时间，并测量M值（外界溶液浓度/细胞液浓度），结果如图3所示。下列相关叙述正确的是(　　) A．保卫细胞吸水的主要方式是协助扩散，水分子需与通道蛋白结合 B．图2中，保卫细胞b吸水能力小于c；蔗糖溶液的浓度是③＞②＞① C．图3中t0～t1阶段，细胞的吸水能力逐渐增强，t1后乙二醇进入细胞 D．乙同学升高温度后重新测量，水分子进出达到动态平衡的时间会提前 【答案】D 【详解】A、水分子通过水通道蛋白的运输方式为协助扩散，但通道蛋白转运物质时不需要与转运的分子结合，只有载体蛋白才会与转运物结合，A错误； B、保卫细胞吸水越多气孔越大，因此细胞液浓度b>c，吸水能力与细胞液浓度正相关，故b吸水能力大于c；外界蔗糖溶液浓度越高，细胞失水越多气孔越小，因此蔗糖溶液浓度为a对应浓度>b对应浓度>c对应浓度，B错误； C、乙二醇为脂溶性小分子，可通过自由扩散进入细胞，从t0时刻开始乙二醇就已经进入细胞，不断升高细胞液浓度，使M值下降，并非t1后才进入细胞，C错误； D、适当升高温度会加快分子热运动速率，使水分子跨膜运输、乙二醇进入细胞的速率均加快，因此水分子进出达到动态平衡的时间会提前，D正确。 命题角度3 植物细胞的质壁分离与复原实验 5.将用紫色洋葱鳞片叶外表皮制成的临时装片浸润在一定浓度的物质X溶液中，测得其液泡直径的变化情况如下表所示。下列相关叙述正确的是(　　) 处理时间（min） 0 2 4 6 8 10 12 液泡直径相对值 1 0.6 0.4 0.75 0.85 1 1 A．在物质X溶液中细胞发生了质壁分离和质壁分离复原 B．物质X在4 min后能自由通过细胞膜 C．用洋葱根尖分生区替代洋葱鳞片叶外表皮也可以得到类似的结果 D．0～4 min紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞紫色加深、吸水能力减小 【答案】A 【详解】A、0~4 min液泡直径减小，说明细胞失水发生质壁分离；4~10 min液泡直径逐渐恢复到初始大小，说明细胞吸水发生质壁分离复原，A正确； B、物质X可以被细胞吸收，从而使细胞液浓度逐渐升高，最终细胞吸水复原，但细胞膜具有选择透过性，物质X不能自由通过细胞膜，且物质X在4 min前就已经开始进入细胞，并非4 min后才能通过，B错误； C、洋葱根尖分生区细胞没有中央大液泡，无法发生明显的质壁分离和复原现象，不能得到类似结果，C错误； D、0~4 min细胞失水，液泡中色素浓度升高，紫色加深，同时细胞液浓度升高，细胞吸水能力增大，D错误。 命题角度4 植物细胞的质壁分离实验的应用 6.某实验小组取A、B两种植物的叶片（去除表皮及叶脉）分别放入甲、乙、丙、丁、戊5种不同浓度的蔗糖溶液中，相同时间后检测叶片实验前重量与实验后重量之比，结果如图。下列说法正确的是(　　) A．甲组处理条件下，水分子不进入B植物叶肉细胞 B．丙组蔗糖溶液浓度最高，A、B两组叶肉细胞均出现质壁分离 C．丁组处理后的A、B植物叶肉细胞置于清水中均可发生质壁分离复原 D．推测实验前A植物叶肉细胞的渗透压高于B植物 【答案】D 【详解】A、甲组B植物的比值为1，说明水分子进出细胞达到动态平衡，并非没有水分子进入细胞，A错误； B、丙组该比值最小，说明细胞吸水最多，对应蔗糖溶液浓度最低，细胞吸水不会发生质壁分离，B错误； C、丁组细胞失水较多，若细胞因过度失水已经死亡，置于清水中无法发生质壁分离复原，因此不能确定两者均可复原，C错误； D、甲组时B植物比值为1，说明B植物叶肉细胞渗透压与甲组蔗糖溶液渗透压相等；甲组时A植物比值<1，说明A细胞吸水，A植物叶肉细胞渗透压高于甲组蔗糖溶液渗透压，因此推测A植物叶肉细胞的渗透压高于B植物，D正确。 难点知识三 被动运输 1.离子通道蛋白和载体蛋白(离子泵)的异同 (1)相同点：化学本质均为蛋白质，均分布在细胞的膜结构中，都有控制特定物质跨膜运输的功能。 (2)不同点 ①通道蛋白参与的物质跨膜运输，在运输过程中并不与被运输的分子结合，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顺浓度梯度跨膜运输，所以运输时不消耗能量。②载体蛋白参与的跨膜运输，在运输过程中只允许与自身结合部位相适应的分子或离子通过，而且每次转运时都会发生自身构象的改变。载体蛋白顺浓度梯度运输物质的过程也不消耗代谢产生的能量，逆浓度梯度运输物质时消耗代谢产生的能量(将在下一节学习)。 2.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 7.异氟烷是临床常用的脂溶性吸入麻醉药，能直接穿过神经细胞膜的磷脂双分子层，抑制神经传导。其运输方式是(　　) A．自由扩散 B．协助扩散 C．主动运输 D．胞吞 【答案】A 【详解】A、自由扩散的特点为顺浓度梯度运输，不需要载体蛋白和能量，脂溶性小分子可通过相似相溶原理直接穿过磷脂双分子层，异氟烷是脂溶性物质，符合自由扩散的运输特征，A正确； B、协助扩散需要转运蛋白的协助，无法直接穿过磷脂双分子层，与题干信息不符，B错误； C、主动运输需要载体蛋白协助且消耗能量，无法直接穿过磷脂双分子层，不符合题意，C错误； D、胞吞是大分子物质进入细胞的方式，依赖细胞膜流动性，不需要穿过磷脂双分子层，异氟烷为小分子，不符合胞吞的特征，D错误。 命题角度2 协助扩散 8.将龙胆花置于低温环境中花瓣会发生闭合，将花从低温转移至正常生长温度或调整光照条件，花朵可重新开放，这与花冠近轴表皮细胞膨压（即原生质体对细胞壁的压力）变化有关，相关机制如图，已知水通道蛋白发生磷酸化后运输速率加快。下列叙述错误的是(　　) A．水分子主要通过水通道蛋白以协助扩散的方式进入细胞 B．囊泡上水通道蛋白的去磷酸化能促进花冠近轴表皮细胞吸水 C．正常生长温度和调整光照条件促进花朵重新开放的机制相同 D．GsCPK16使水通道蛋白磷酸化可能引起水通道蛋白构象的改变 【答案】C 【详解】A、水进入细胞的方式有两种，一种是不需要水通道蛋白的自由扩散，一种是需要水通道蛋白的协助扩散，且比自由扩散运输效率高，由图可知，水分子主要通过水通道蛋白以协助扩散方式进入细胞，A正确； B、由图可知，囊泡上水通道蛋白去磷酸化后，囊泡才能与细胞膜融合，增加细胞膜上水通道蛋白数量，促进细胞吸水，B正确； C、正常生长温度是促进水通道蛋白去磷酸化，从而增加水通道蛋白数量来增加吸水，促进花朵重新开放；调整光照条件是通过一系列信号传导，使水通道蛋白磷酸化，提高水的运输效率来增加吸水，促进花朵重新开放，C错误； D、蛋白质的磷酸化通常会改变其空间构象，而构象改变会影响功能，所以推导GsCPK16使水通道蛋白磷酸化可能引起构象改变，D正确。 命题角度3 转运蛋白 9.镶嵌在膜上的一些特殊的蛋白质，能够协助物质进行跨膜运输，这些蛋白质称为转运蛋白。下列关于转运蛋白的叙述错误的是(　　) A．转运蛋白可以分为载体蛋白和通道蛋白两种类型 B．载体蛋白只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过 C．载体蛋白在转运物质时，其自身构象会发生改变 D．分子或离子通过通道蛋白时，需要与通道蛋白结合 【答案】D 【详解】转运蛋白可以分为载体蛋白和通道蛋白两种类型。载体蛋白只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过，而且每次转运时都会发生自身构象的改变；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。分子或离子通过通道蛋白时，不需要与通道蛋白结合，ABC正确，D错误。 命题角度4 自由扩散和协助扩散比较 10.如图为水分子通过哺乳动物细胞膜的两种方式，下列有关分析正确的是(　　) A．水分子通过方式1的运输量只与细胞膜上磷脂分子的紧密程度相关 B．图示水的两种运输方式均与体外环境温度变化有关，温度低则运输慢 C．水分子通过方式2的运输速率比方式1快且不与通道蛋白结合 D．水只能从浓度低的溶液向浓度高的溶液运输，最终两者浓度达到相等 【答案】C 【详解】A、方式1是水分子的自由扩散，运输量除和磷脂分子的紧密程度有关外，还与膜两侧水分子的数量多少相关，A错误； B、哺乳动物属于恒温动物，体温相对稳定，体外环境温度变化不会改变体内细胞所处的温度，因此水分子运输速率不会随体外温度降低而变慢，B错误； C、方式2是经水通道蛋白的协助扩散，运输速率远高于自由扩散的方式1，且通道蛋白运输物质时不需要与被运输的水分子结合，C正确； D、水分子跨膜运输是双向的，仅净运输方向是从溶质浓度低的一侧（水分子数量多）向溶质浓度高的一侧（水分子数量少）运输，且最终不一定两侧浓度相等，如动物细胞吸水涨破、植物细胞受细胞壁限制吸水后仍可能存在浓度差，D错误。 命题角度5 被动运输的影响因素 11.从红色苋菜根部取最适宜做质壁分离与复原实验的细胞，将其浸润在质量浓度为0.3g·mL−1的KNO3溶液中制成临时装片，用显微镜观察到如图甲所示图像，图乙表示实验过程中相关物质跨膜运输的两种方式。下列叙述正确的是(　　) A．该实验所取细胞可能是苋菜根的分生区细胞 B．图甲中细胞的状态表明，细胞正在发生质壁分离 C．由于图甲中的O具有全透性，Q处充满了空气 D．图乙中曲线②可表示水分子进出苋菜细胞的方式 【答案】D 【详解】A、质壁分离与复原实验需要选用含有中央大液泡的成熟植物细胞，苋菜根分生区细胞没有中央大液泡，不适宜作为该实验的材料，A错误； B、图甲中细胞处于质壁分离状态，可能正在发生质壁分离，也可能正在发生质壁分离复原，还可能处于渗透平衡状态，B错误； C、图甲中O是细胞壁，具有全透性，Q为细胞壁与原生质层之间的间隙，由于细胞浸润在KNO3溶液中，因此Q处充满的是被稀释的KNO3溶液，C错误； D、图乙中曲线②的运输速率与O2浓度无关，说明该运输方式不消耗能量，属于被动运输，水分子进出苋菜细胞的方式主要为协助扩散，也有一部分为自由扩散，属于被动运输，D正确。 [要点回眸] [答题必备] 1．(必修1 P62)渗透作用：水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散。 2．(必修1 P62)如果半透膜两侧存在浓度差，渗透的方向就是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。 3．(必修1 P63)原生质层：细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质。 4．(必修1 P63)对于水分子来说，细胞壁是全透性的，即水分子可以自由地通过细胞壁，细胞壁的作用主要是保护和支持细胞，伸缩性比较小。 5．(必修1 P65)当细胞不断失水时，由于原生质层比细胞壁的伸缩性大，原生质层就会与细胞壁逐渐分离开来。 6．(必修1 P65)被动运输：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物质跨膜运输方式。 7．(必修1 P66)自由扩散(简单扩散)：物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式。 8．(必修1 P66)协助扩散(易化扩散)：物质借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式。 9．(必修1 P66)转运蛋白分为载体蛋白和通道蛋白两类。载体蛋白只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过，而且每次转运时都会发生自身构象的改变；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。分子或离子通过通道蛋白时，不需要与通道蛋白结合。 一、单选题 1.“天街小雨润如酥，草色遥看近却无”“润如酥”形容初春细雨的滋润感，朦胧的草色正是草芽吸足水分后初生的迹象。植物细胞通过渗透作用吸水时，水分子依次通过的细胞结构是(　　) A.细胞壁、细胞膜、细胞质、液泡膜 B.液泡膜、细胞膜、细胞质 C.液泡膜、细胞质、细胞膜、细胞壁 D.细胞膜、液泡膜、细胞质 【答案】A 【详解】植物细胞发生渗透吸水时，水分子从外界进入植物细胞的液泡中，参与细胞液的组成，因此需依次穿过细胞壁(具有全透性)、细胞膜、细胞质和液泡膜，最终到达液泡内。 2.若如图为植物细胞渗透作用的图解，下列叙述错误的是(　　) A.当溶液浓度A>B时，细胞发生质壁分离 B.植物细胞的原生质层相当于一层半透膜 C.未成熟的植物细胞不发生渗透失水或吸水 D.细胞处于质壁分离状态时，不一定失水大于吸水 【答案】C 【详解】当溶液浓度A>B时，细胞会因渗透失水而发生质壁分离，A项正确。植物细胞的原生质层由细胞膜、液泡膜及这两层膜之间的细胞质组成，相当于一层半透膜，B项正确。未成熟的植物细胞通常没有大液泡，但细胞膜也具有半透膜的功能，细胞内溶液与外界溶液存在浓度差时，细胞也能发生渗透失水或吸水，C项错误。细胞处于质壁分离状态时，可能正在发生质壁分离复原，故不一定失水大于吸水，D项正确。 3.下列关于植物细胞吸水和失水实验的叙述，错误的是(　　) A.成熟植物细胞的原生质层由细胞膜、液泡膜和两层膜之间的细胞质构成 B.植物细胞能发生质壁分离现象，与细胞壁的伸缩性大于原生质层有关 C.蔗糖溶液浓度过高时，植物细胞会因失水过多死亡，滴加清水后无法复原 D.在质壁分离复原的过程中，植物细胞的吸水能力随液泡体积的增大而减弱 【答案】B 【详解】成熟植物细胞的原生质层由细胞膜、液泡膜及两层膜之间的细胞质构成，相当于一层半透膜，A项正确。质壁分离发生的原因之一是原生质层的伸缩性大于细胞壁，B项错误。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，滴加清水后无法发生复原，C项正确。质壁分离复原过程中，液泡体积增大，细胞液浓度降低，渗透压减小，故吸水能力减弱，D项正确。 4.某同学用紫色洋葱鳞片叶外表皮为材料进行实验，绘制出了一个外表皮的显微结构图(如图)，其中甲和乙表示膜结构，下列说法错误的是(　　) A.图中两处关于颜色的描述均有错误 B.甲和乙以及两者之间的结构称为原生质层 C.甲和细胞壁之间的液体是外界溶液 D.仅根据题图无法判断细胞正在吸水或失水 【答案】B 【详解】紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞中的液泡是紫色的，细胞质基质是无色的，因此图中两处关于颜色的描述均有错误，A项正确。图中甲为细胞膜，乙为液泡膜，细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质称为原生质层，不包括细胞核等结构，B项错误。细胞壁具有全透性，甲细胞膜具有选择透过性，将紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞置于一定浓度的外界溶液中，外界溶液通过细胞壁进入甲细胞膜和细胞壁之间，故甲和细胞壁之间的液体是外界溶液，C项正确。图示为细胞质壁分离状态，可能正在发生质壁分离或处于质壁分离平衡，也可能正在发生质壁分离复原，所以细胞可能正在失水或水分子进出细胞动态平衡，也可能细胞正在吸水，因此无法根据题图进行判断细胞正在吸水或失水，D项正确。 5.如图为以紫色洋葱鳞片叶外表皮作为实验材料，观察植物细胞质壁分离和复原实验的主要步骤。下列叙述错误的是(　　) A.实验可以证明原生质层相当于一层半透膜 B.B步骤主要观察细胞中紫色液泡的大小以及原生质层的初始状态 C.C步骤中用吸水纸引流，使细胞浸润在蔗糖溶液中 D.实验设计不科学，没有设置对照实验 【答案】D 【详解】原生质层相当于一层半透膜，这是本实验得以完成的理论依据，A项正确。B步骤在低倍镜下主要观察洋葱鳞片叶外表皮细胞中紫色液泡的大小以及原生质层的初始状态，B项正确。C步骤吸水纸的主要作用是加速外界溶液的更换速度，使细胞浸润在蔗糖溶液中，C项正确。本实验没有另外单独设置其他组别，本实验中实验组形成前后自身对照，故仍然遵循对照原则，D项错误。 6.将人体的红细胞置于不同浓度的NaCl溶液中，其形态会发生皱缩或膨胀的情况。下列叙述错误的是 (　　) A.红细胞形态的皱缩和膨胀都与细胞膜的结构特点密切相关 B.若红细胞形态不变，表明细胞内、外的NaCl溶液浓度相等 C.若发现红细胞正在逐渐膨胀，则其吸水能力正在逐渐减弱 D.若发现红细胞先皱缩后膨胀，说明某种离子能进入红细胞 【答案】B 【详解】细胞膜的结构特点是具有一定的流动性，故红细胞的皱缩和膨胀都与细胞膜的流动性有关，A项正确。若红细胞形态不变，说明水分子进出红细胞达到动态平衡，细胞内溶液浓度与细胞外溶液浓度相等，但细胞内存在其他无机盐、糖类和蛋白质等物质，因此细胞内、外NaCl溶液浓度不相等，B项错误。若红细胞在逐渐膨胀，说明细胞发生了吸水，细胞内溶液浓度逐渐降低，细胞内、外溶液浓度差变小，细胞吸水能力逐渐减弱，C项正确。若红细胞先皱缩后膨胀，说明细胞先失水后有离子能进入细胞使细胞内溶液浓度升高，红细胞又发生了吸水，D项正确。 7.牛的成熟红细胞处在不同浓度的NaCl溶液中，红细胞的体积(V)与初始体积(V0)之比的变化曲线如图甲;某植物组织在一定浓度的KNO3溶液中，每个细胞平均失水量的变化曲线如图乙。下列相关叙述错误的是(　　) 甲 乙 A.图乙曲线OA段上升，说明植物细胞中液泡的渗透压逐渐增大 B.图乙曲线AB段下降，说明植物细胞从第5 min开始吸收K+、N C.250 mmol/L NaCl溶液会影响牛成熟红细胞的正常结构和功能 D.用100 mmol/L NaCl溶液处理牛成熟红细胞可制备纯净细胞膜 【答案】B 【详解】图乙OA段上升，说明植物细胞的失水量逐渐增大，因而植物细胞中液泡的浓度逐渐上升，其渗透压逐渐增大，A项正确。植物细胞从一开始就吸收K+、N，当细胞液浓度大于外界溶液浓度时，细胞吸水，AB段失水量减少，B项错误。由图甲可知，250 mmol/L NaCl溶液会使细胞体积变小，失水皱缩，因而影响牛成熟红细胞的正常结构和功能，C项正确。由图甲可知，用100 mmol/L NaCl溶液处理牛成熟红细胞可使细胞涨破，能制备纯净细胞膜，D项正确。 8.如今新鲜的蔬果表面常有水溶性的有机农药残留。现取新鲜红苋菜若干浸入一定量的纯水中，每隔一段时间，取出一小片菜叶，测定其细胞液浓度，结果如图。下列叙述正确的是(　　) A.AB段细胞吸水，显微镜下可见细胞体积明显增大 B.B点时，细胞液与外界溶液没有水分交换 C.AB段发生质壁分离，BC段发生质壁分离复原 D.BC段说明细胞对水溶性的有机农药残留和水的吸收是两个相对独立的过程 【答案】D 【详解】由于有细胞壁的存在，即使植物细胞吸水，体积也不会明显增大，A项错误。B点说明在单位时间内，进出植物细胞的水分子达到动态平衡，而不是细胞液与外界溶液之间没有水分交换，B项错误。蔬菜浸入一定量的纯水中，不会发生失水现象，不会发生质壁分离，C项错误。BC段细胞液浓度增大，应是水溶性有机农药被植物细胞吸收，植物细胞吸收水分和吸收水溶性有机农药的速率是不同的，因此是两个相对独立的过程，D项正确。 9.以下不是自由扩散和协助扩散的共同点的是(　　) A.都需要载体蛋白的参与 B.都是从高浓度向低浓度运输 C.都不需要消耗细胞能量 D.运输速率都与浓度差有关 【答案】A 【详解】自由扩散不需要载体蛋白的协助，协助扩散需要载体蛋白的协助，A项符合题意。 10.协助扩散需要细胞膜上载体蛋白或通道蛋白的协助。图甲、图乙分别表示载体蛋白介导和通道蛋白介导的两种协助扩散方式，其中通道蛋白介导的扩散速率比载体蛋白介导的快得多。下列有关叙述正确的是(　　) 甲 乙 A.该过程的运输速率与膜两侧浓度差完全呈正相关 B.载体蛋白和通道蛋白均具有一定的特异性 C.甲、乙两种方式均存在溶质分子与相应蛋白质的结合过程 D.该过程需要消耗能量 【答案】B 【详解】协助扩散需要转运蛋白的协助，其运输速率既与膜两侧浓度差相关，又与转运蛋白的数量相关，因此并不是与膜两侧浓度差完全呈正相关，A项错误。载体蛋白在转运物质时会与被转运的物质结合，而物质通过通道蛋白时，不需要与通道蛋白结合，C项错误。该过程为协助扩散，协助扩散不需要消耗能量，D项错误。 11.为了研究植物细胞的质壁分离与复原现象，某同学利用成熟的植物细胞甲做了以下实验。 步骤一:将甲细胞置于乙溶液中，发现乙溶液浓度先降低，后保持相对稳定。 步骤二:将溶质丙加入乙溶液中导致溶液浓度升高，而后乙溶液浓度降低，又升高，最后保持相对稳定。下列说法正确的是(　　) A.质壁分离是指细胞质与细胞壁相互分离的现象 B.在步骤一中，甲细胞细胞液的初始浓度小于乙溶液 C.在步骤二中，甲细胞细胞液的最终浓度等于乙溶液 D.溶质丙被甲细胞以主动运输的方式吸收 【答案】B 【详解】质壁分离是指原生质层与细胞壁相互分离的现象，A项错误。在步骤一中，乙溶液浓度先降低，说明甲细胞在失水，即甲细胞细胞液的初始浓度小于乙溶液，B项正确。在步骤二中，由于甲细胞有细胞壁，故甲细胞细胞液的最终浓度也可能大于乙溶液，C项错误。溶质丙是一种可以被甲细胞吸收的物质，但不一定是通过主动运输的方式吸收的，D项错误。 12.比较生物膜和人工膜(双层磷脂分子)对多种物质的通透性，结果如图。下列分析错误的是(　　) A.与人工膜相比，生物膜含有蛋白质 B.甘油、CO2、O2的跨膜运输方式是自由扩散 C.生物膜对K+、Na+、Cl-的通透性较大与膜蛋白有关 D.H2O只能通过自由扩散的方式通过生物膜 【答案】D 【详解】人工膜是单纯的双层磷脂分子，而生物膜除了磷脂双分子层，还含有蛋白质，从题图中可以看到，生物膜对许多离子(如K+、Na+、Cl-)的通透性明显高于人工膜，这正是膜上蛋白质(如离子通道、载体蛋白)发挥作用的结果，A、C两项正确。甘油(脂溶性物质)、CO2和O2(气体分子)通过细胞膜的方式均为自由扩散，B项正确。H2O可以通过自由扩散和协助扩散通过生物膜，D项错误。 13.某高血压治疗药物的说明书中提到“本品为二氢吡啶类钙通道阻滞剂，抑制血管平滑肌细胞跨膜Ca2+内流，引起冠状动脉、肾小动脉等全身血管的扩张，产生降压作用”。下列针对某高血压患者的叙述，正确的是(　　) A.血管平滑肌细胞内Ca2+浓度较细胞外高 B.Ca2+以协助扩散方式进入血管平滑肌细胞 C.Ca2+跨膜运输时，会与通道蛋白结合和分离 D.Ca2+内流会促进血管平滑肌收缩，导致血管扩张 【答案】B 【详解】依据题干信息，Ca2+内流是借助钙通道蛋白的顺浓度梯度跨膜运输，故细胞外Ca2+浓度较细胞内高，A项错误，B项正确。分子或离子通过通道蛋白时，不需要与通道蛋白结合，C项错误。据题干信息可知，抑制Ca2+内流，会引起全身血管的扩张，故Ca2+内流可促进血管平滑肌收缩，导致血管收缩，D项错误。 14.如图表示物质进入细胞膜的两种方式，结合图解分析，下列叙述正确的是(　　) A.甲、乙两种物质都能够自由出入细胞 B.甲、乙两种物质都是细胞代谢所必需的物质 C.甲、乙两种物质都能从高浓度一侧向低浓度一侧运输 D.随外界物质浓度升高，甲、乙两种物质运输速率都不断增大 【答案】C 【详解】乙物质进入细胞内需要转运蛋白协助，不能自由出入细胞，A项错误。甲物质以自由扩散的方式进入细胞，乙物质以协助扩散的方式进入细胞，但不能说明这两种物质是细胞代谢必需的物质，B项错误。甲、乙两种物质都能从高浓度一侧向低浓度一侧运输，C项正确。乙物质的运输方式是协助扩散，运输速率先随浓度的升高而增大，但受转运蛋白数量的限制，增大到一定程度后运输速率不再发生改变，D项错误。 15.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，结果如图所示。下列叙述正确的是(　　) A.水的吸收以自由扩散为主，水通道蛋白的协助扩散为辅 B.模型组空肠黏膜细胞对肠腔内水的吸收减少，引起腹泻 C.治疗后空肠、回肠黏膜细胞膜上的AQP3相对表达量降低，缓解腹泻，减少致病菌排放 D.治疗后回肠黏膜细胞膜上的AQP3相对表达量高于对照组，可使回肠对水的转运减少 【答案】B 【详解】水分子跨膜运输的主要方式是以水通道蛋白介导的协助扩散，A项错误。模型组空肠黏膜细胞膜上的AQP3相对表达量降低，使空肠黏膜细胞对肠腔内水的吸收减少，引起腹泻，B项正确。治疗后空肠、回肠黏膜细胞膜上的AQP3相对表达量提高，对水的吸收增加，缓解腹泻，减少致病菌排放，C项错误。治疗组回肠黏膜细胞膜上的AQP3相对表达量高于对照组，可使回肠对水的转运增加，D项错误。 二、多选题 16.用2 mol/L的乙二醇溶液和2 mol/L的蔗糖溶液分别浸泡某种植物细胞，观察质壁分离现象，得到原生质体体积变化如图所示。下列相关叙述错误的是(　　) A.在两种溶液中，细胞液浓度均先升后降 B.240 s后，蔗糖溶液组的细胞不再有水分子进出 C.从120 s时乙二醇开始进入细胞，使细胞出现质壁分离复原 D.240 s后，将蔗糖溶液组的细胞置于清水中可能不会发生质壁分离复原 【答案】ABC 【详解】在蔗糖溶液中，细胞失水，细胞液浓度会升高，不会下降，在乙二醇溶液中，细胞先失水，细胞液浓度升高，后续随着乙二醇不断进入细胞，细胞吸水，细胞液浓度下降，A项错误。240 s后，蔗糖溶液组的原生质体体积不再变化，但细胞仍存在水分子的进出，只是水分子进出细胞的速率达到平衡，B项错误。在120 s前，细胞就已经开始吸收乙二醇，随着乙二醇进入细胞，细胞液浓度逐渐增大，当细胞液浓度大于外界溶液浓度时，细胞开始吸水，原生质体体积逐渐增大，C项错误。240 s后，蔗糖溶液组的细胞已经长时间失水，有可能已经死亡，因此置于清水中不一定会发生质壁分离复原现象，D项正确。 17.某实验小组在适宜温度条件下，将紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞置于一定浓度的KNO3溶液中，测得细胞液浓度与该溶液浓度的比值(P值)随时间的变化曲线如图所示。下列相关叙述错误的是(　　) A.据曲线可推测实验材料为活细胞 B.细胞在t1时刻开始从外界溶液中吸收溶质 C.t0～t1时间段该细胞的吸水能力不断减小 D.若降低温度，则t1～t2时间段会变长 【答案】BC 【详解】该细胞能发生质壁分离和复原，说明该细胞是成熟的活的植物细胞，A项正确。由题图可知，细胞在t0时刻，就从外界溶液中吸收溶质，使得细胞液浓度增大，B项错误。细胞在t0时刻，可从外界溶液中吸收溶质，使得细胞液浓度增大，因此t0~t1时间段该细胞的吸水能力不断增大，C项错误。若降低温度，分子运动的能力减弱，则t1~t2时间段会变长，D项正确。 18.哺乳动物成熟红细胞的细胞膜上含有丰富的水通道蛋白，若破坏细胞膜上的水通道蛋白，水分子的跨膜运输速率会变得异常缓慢。下列叙述正确的是(　　) A.水分子与水通道蛋白的直径、形状相适配 B.水分子进出细胞的速率与水通道蛋白的数量无关 C.水分子更多的是借助细胞膜上的水通道蛋白进出细胞 D.水分子通过水通道蛋白进行跨膜运输时需要消耗能量 【答案】AC 【详解】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，水分子与水通道蛋白的直径、形状相适配，A项正确。水分子主要通过以水通道蛋白介导的协助扩散进行跨膜运输，该过程中水通道蛋白的数量会影响水分子的转运速率，B项错误，C项正确。水分子通过水通道蛋白进行跨膜运输时的方式是顺浓度梯度的协助扩散，不需要消耗能量，D项错误。 19.如图为两种不同扩散方式对应的速率与物质浓度的关系，下列相关叙述正确的是(　　) A.蛋白质变性剂能够抑制协助扩散，也会抑制自由扩散 B.一定浓度范围内，协助扩散的运输速率高于自由扩散 C.能介导物质X运输的蛋白质也一定能介导物质X的类似物的运输 D.同一物质可分别通过图示的两种方式进入细胞且均不需要消耗能量 【答案】BD 【详解】自由扩散不需要转运蛋白协助，而协助扩散需要，故蛋白质变性剂不影响自由扩散，但会抑制协助扩散，A项错误。据图可知，一定浓度范围内，协助扩散的运输速率高于自由扩散，B项正确。转运蛋白具有专一性，能介导物质X运输的蛋白质不一定能介导物质X的类似物的运输，C项错误。水进入细胞的方式有自由扩散和协助扩散，均不需要消耗能量，D项正确。 三、解答题 20.某研究性学习小组以洋葱鳞片叶外表皮为实验材料进行相关实验。取洋葱鳞片叶外表皮制作临时装片，在盖玻片的一侧滴入一定浓度的蔗糖溶液，用吸水纸从另一侧吸引，重复几次后，观察到了如图所示的实验现象。请回答下列问题。 (1)该细胞发生质壁分离，这是洋葱鳞片叶外表皮细胞　　　　(填“吸水”或“失水”)的结果。 (2)欲判断上图所示的洋葱鳞片叶外表皮细胞是否为活细胞，可在盖玻片的一侧滴入　　　　，用吸水纸从另一侧吸引，重复几次后，根据细胞是否发生　　　　　　　　现象来判断。 (3)上图细胞中的结构　　　　(填序号)称为原生质层。 (4)已知同一洋葱鳞片叶表皮细胞的细胞液浓度有细微差异，但大致接近。该小组为估测细胞液的浓度，设计实验如下：分别用4种不同浓度的蔗糖溶液(T1、T2、T3、T4)处理来自同一片洋葱鳞片叶的4组表皮细胞，一段时间后，在低倍镜下观察，并计算视野中质壁分离的细胞所占比例，然后用清水处理，再次观察并计算视野中质壁分离的细胞所占比例，实验结果如下图所示： ①据图分析，四种蔗糖溶液浓度中，浓度最高的是　　　　。 ②T4组用清水处理后，还有75%的细胞处于质壁分离状态，可能的原因是 　　　　　　　　　　　　　　。 【答案】(1)失水 (2)清水(或更高浓度但不会导致细胞死亡的蔗糖溶液) 质壁分离复原(或更明显的质壁分离) (3)②④⑤ (4)T4 蔗糖溶液浓度过高或用蔗糖溶液处理的时间太久，导致部分细胞死亡 【详解】(1)植物细胞发生质壁分离现象，是由于外界溶液浓度大于细胞液浓度，细胞失水。(2)欲判断题图所示的洋葱鳞片叶外表皮细胞是否为活细胞，可在盖玻片的一侧滴入清水(或更高浓度但不会导致细胞死亡的蔗糖溶液)，用吸水纸从另一侧吸引，重复几次后，根据是否发生质壁分离复原(或更明显的质壁分离)现象来判断细胞是否为活细胞。(3)据图分析，①表示细胞壁，②表示细胞膜，③表示细胞核，④表示细胞质，⑤表示液泡膜。结构②细胞膜、④细胞质和⑤液泡膜合起来称为原生质层。(4)分析题图可知，T4组表皮细胞经蔗糖溶液处理后，有100%的细胞发生质壁分离，四种蔗糖溶液浓度中，浓度最高的是T4。T4组用清水处理后，还有75%的细胞处于质壁分离状态，可能是因为蔗糖溶液浓度过高或用蔗糖溶液处理的时间太久，导致部分细胞死亡。 21.下图表示某生物膜结构，图中A～E表示某些物质或结构，①～④表示物质跨膜运输方式。据图回答下列问题(“[　]”中填字母或数字序号，“　　”上填文字)。 (1)若图示为动物细胞的细胞膜，细胞膜的基本支架是[　]　　　　　　　　，细胞膜的结构特点是具有　　　　　　　　　　。细胞内有用的成分不会轻易流失到细胞外，这与细胞膜　　　　　　　　的功能有关。 (2)甘油通过方式[　]　　　　进入细胞，该过程　　　　(填“会”或“不会”)受温度的影响。 (3)肝细胞膜运输葡萄糖分子的过程如下图所示，葡萄糖进入肝细胞的运输方式是　　　　。据图可知，载体蛋白的两种状态是由于蛋白质的　　　　发生改变的结果。 【答案】(1)E 磷脂双分子层 一定的流动性 控制物质进出细胞 (2)② 自由扩散 会 (3)协助扩散 自身构象 学科网（北京）股份有限公司1 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 $