第05讲 物质运输讲义2026-2027学年高一上学期生物人教版必修1

物质运输（讲案） 【教学目标】 目标 题型拆分 目标层级 是否掌握 跨膜运输 渗透原理 ★★★☆☆☆ 被动运输与主动运输 ★★★☆☆☆ 膜泡运输 胞吞胞吐 ★★★☆☆☆ 一、 跨膜运输 （一）渗透原理 【知识点】 1. 渗透作用 (1)概念: 水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散，称为渗透作用，即水分子或其他溶剂分子从低浓度溶液通过半透膜进入高浓度溶液中的扩散。 (2)发生条件： 1 具有半透膜:可以是生物性的选择透过性膜，如细胞膜;也可以是物理性的过滤膜，如玻璃纸。 2 半透膜两侧的溶液具有浓度差。 注意：半透膜、选择透过性膜的区别与共性 区别：①半透膜可以是生物性的选择透过性膜，也可以是无生命的物理性膜，即指某些物质可以透过而另一些物质不能透过的多孔性薄膜，物质能否通过取决于分子的大小。 ②选择透过性膜是具有生命的生物膜，载体蛋白的存在决定了其对不同物质是否吸收的选择性。细胞死亡或膜载体蛋白失活后，其选择透过性丧失。 共性：都允许水分子自由通过，而不允许大分子物质通过。 2. 动物细胞的吸水和失水 (2)外界溶液浓度＞细胞质溶液浓度→细胞失水皱缩 (3)外界溶液浓度＜细胞质溶液浓度→细胞吸水膨胀 (4)外界溶液浓度＝细胞质溶液浓度→水分进出平衡 3. 植物细胞的吸水和失水 (1) 原生质层：细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质，不包括细胞核。 (2) 实验探究过程 （3）现象及结论 ①当外界溶液的浓度大于细胞液溶质的浓度时，细胞就通过渗透作用失水，植物细胞就发生质壁分离现象。 ②将已发生质壁分离的植物细胞放入清水中，此时细胞液溶质的浓度高于外界清水，植物细胞就吸水，发生质壁分离复原现象。 ③外界溶液浓度等于细胞液浓度时，水分进出细胞的速率达到平衡，细胞维持原来形态 （4）判断细胞能否发生质壁分离及复原的规律 从细胞角度分析 ①死细胞、动物细胞及未成熟的植物细胞不发生质壁分离。 ②具有中央大液泡的成熟植物细胞可发生质壁分离。 从溶液角度分析 ①在一定浓度、溶质(如蔗糖)不能穿膜的溶液中发生质壁分离。 ②在一定浓度、溶质(如葡萄糖、KNO3、尿素、乙二醇)可穿膜的溶液中先发生质壁分离后自动复原。 ③在高浓度溶液(如0.5 g/mL的蔗糖溶液)中可发生质壁分离，但不会发生复原。 配题逻辑：渗透系统与渗透作用的分析 【例题讲解】★☆☆例1：如图所示，在漏斗中加入的蔗糖溶液与蒸馏水液面齐平，一段时间后，待漏斗内液面不再变化时，再向漏斗中加入一定量的蔗糖酶。下列坐标曲线中能正确反映整个实验过程中漏斗内外溶液的液面高度差变化的是 (　) 【答案】C 【解析】实验开始时,漏斗中蔗糖溶液浓度大于烧杯中的蒸馏水，烧杯中的水分向漏斗中渗透,漏斗液面升高。一段时间后，加入的蔗糖酶使蔗糖水解成葡萄糖和果糖，引起漏斗中溶液浓度进一步升高，漏斗液面继续升高。由于半透膜允许单糖分子透过，漏斗中的葡萄糖和果糖进入烧杯中，漏斗中的溶液浓度下降，漏斗液面随之下降，最终维持着一定的液面高度差。 配题逻辑：渗透原理及应用 ★☆☆练习1：如图为渗透平衡时的装置（糖类不能通过半透膜），烧杯的液面高度为a，漏斗的液面高度为b，液面差m＝b－a。在此基础上继续实验，以渗透平衡时的液面差为观测指标，正确的是(　　) A．若向漏斗中滴入清水，平衡时m将增大 B．若向漏斗中加入蔗糖分子，则平衡时m不变 C．若向漏斗中加入蔗糖酶，则平衡时m不变 D．达到新的平衡时，水分子进出半透膜的速率相等 【答案】D 【解析】A、向漏斗中滴入清水，漏斗内的浓度降低，渗透压下降，m将减小，A错误； B、向漏斗中滴入蔗糖，漏斗内的浓度升高，渗透压增加，m将增大，B错误； C、注入蔗糖酶后，漏斗内的浓度上升，进入漏斗中的水分子增加，m升高，C错误； D、达到平衡时，水分子进出达到平衡状态，D正确。 备注：考察渗透，先明白溶液浓度是有何变化，浓度升高吸水 配题逻辑：植物细胞的质壁分离和复原实验 ★☆☆练习2：某同学在实验室中做“观察洋葱表皮细胞的质壁分离和复原”实验时，在老师的帮助下，进行了一系列的创新实验，实验步骤和现象如下表： 实验组 5分钟的现象 再过5分钟 滴加清水5分钟 ① 0.3 g·mL－1 蔗糖溶液 x 无变化 质壁分离复原 ② 0.5 g·mL－1蔗糖溶液 质壁分离 y 无变化 ③ 1 mol·L－1 KNO3溶液 质壁分离 质壁分离复原 z ④ 1 mol·L－1醋酸溶液 细胞大小无变化 细胞大小无变化 细胞大小无变化 对上表的推断或解释不正确的是( ) A．z为质壁分离，因为细胞壁伸缩性弱于原生质层 B．y为质壁分离，可能导致细胞失水过多而死亡 C．z为细胞稍增大，细胞液颜色逐渐变浅 D．④组无变化是因为细胞渗透吸水量等于失水量 【答案】 D 【解析】A、由于0.3g•mL-1蔗糖溶液浓度大于细胞液浓度，且原生质层比细胞壁的伸缩性大，所以x为质壁分离，A正确； B、由于0.5g•mL-1蔗糖溶液浓度过高，植物细胞失水过多，细胞能发生质壁分离，但因细胞失水过多而死亡，所以不能发生质壁分离复原，B正确； C、由于K+和NO3-能通过主动运输方式进入细胞，所以可导致质壁分离自动复原．滴加清水5分钟后，由于细胞的保护作用，所以z为细胞稍增大，细胞液颜色逐渐变浅，C正确； D、由于醋酸能破坏细胞的生物膜结构，所以无变化，而不是因为细胞吸水量等于失水量，D错误 备注：了解质壁分离的各个阶段，以及不同溶液、不同浓度对质壁分离的影响 配题逻辑：动物细胞吸收和失水的分析 ★☆☆练习3：将人的红细胞置于不同浓度的蔗糖溶液中，浸泡半小时之后的结果如图所示，依照细胞外形的变化判断蔗糖溶液的浓度，下列正确的是(　　) A．甲>乙>丙>丁 B．丁>甲>乙>丙 C．丙>丁>甲>乙 D．丙>乙>丁>甲 【答案】D 【解析】已知人类的红细胞是圆饼状的，观察图中的4个装置发现乙烧杯中的红细胞是圆饼状的，说明红细胞既没有吸水也没有失水，则乙烧杯中蔗糖溶液的浓度与红细胞内细胞质浓度相等；丙烧杯中红细胞皱缩，说明细胞失水，则丙烧杯中蔗糖溶液的浓度大于红细胞内细胞质浓度；丁烧杯中细胞由圆饼状变成了球状，说明细胞吸水，则丁烧杯中蔗糖溶液浓度低于红细胞内细胞质浓度；甲烧杯中细胞破裂，说明细胞吸水最多，则甲烧杯中蔗糖溶液浓度最低。根据以上分析，四个烧杯中蔗糖溶液浓度的大小关系是：丙>乙>丁>甲。综上所述，A、B、C错误，D正确。 知识点要点总结： （1）原生质层、原生质体、原生质的区分 原生质层：细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质，不包括细胞核。 原生质体：去除了植物细胞壁后所剩下的具有生物活性的植物细胞结构，包括细胞膜、细胞质、细胞核三部分，常作为植物细胞融合的材料。 原生质：细胞内生命物质的总称。它的主要成分是糖类、蛋白质、核酸、脂质等。 （2）注意渗透系统中半透膜两侧的浓度差是指物质的量浓度差，而非质量分数浓度差。 （3）渗透平衡只意味着半透膜两侧水分子的移动达到动态平衡状态，既不可看作没有水分子的移动，也不可看作半透膜两侧溶液浓度绝对相等。 （二）被动运输与主动运输 【知识点】 1. 被动运输 （1）自由扩散(简单扩散)： ①概念:物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式。 ②特点:顺浓度梯度运输，不需要消耗能量，不需要转运蛋白协助。 ③影响转运速率的因素:膜内外物质浓度梯度的大小。 ④举例:不带电荷的无机小分子(如CO2、O2)和脂溶性的有机小分子(如甘油、乙醇、苯等)。 （2）协助扩散(易化扩散)： ①概念:物质借助膜上的转运蛋白（载体蛋白和通道蛋白）进出细胞的扩散方式。 ②特点:顺浓度梯度运输，不需要消耗能量，需要转运蛋白的协助。 ③影响转运速率的因素:膜内外物质浓度梯度的大小，第转运蛋白的种类和数量。 ④举例:-些离子和小分 子有机物(如葡萄糖、氨基酸等)。 转运蛋白 ⑤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。 ⑥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。分子或离子通过时，不需要与通道蛋白结合。 2. 主动运输 ①概念：可从低浓度一侧运输到高浓度一侧，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，这种方式叫主动运输。如Na＋、K＋等离子的运输。除红细胞外其他细胞吸收葡萄糖通常为主动运输。 ②过程：一种载体蛋白通常只适合与一一种或一类离子或分子结合。离子或分子与载体蛋白结合后，在细胞内化学反应释放的能量推动下，载体蛋白的空间结构发生变化，将它所结合的离子或分子从细胞膜一侧转运到另一侧并释放出来，载体蛋白随后又恢复原状，又可以去转运同种物质的其他离子或分子。 ③特点：逆浓度梯度跨膜运输、需要载体蛋白协助、需要消耗能量。 ④影响转运速率的因素：细胞膜上载体蛋白的种类和数量；能量供应(温度、氧浓度等)。 ⑤意义：主动运输普遍存在于动植物和微生物细胞中，通过主动运输来选择吸收所需要的物质，排出代谢废物和对细胞有害的物质，从而保证细胞和个体生命活动的需要。 配题逻辑：跨膜运输方式的判断 【例题讲解】★☆☆例1：物质跨膜运输分为甲、乙两大类，①②③④四小类，如图所示。下列相关叙述，错误的是(　　) A.图中甲和乙分别指的是被动运输和主动运输 B.图中物质a、b、c均顺浓度梯度进行跨膜运输 C.图中跨膜运输类型③可表示红细胞吸收葡萄糖 D.图中跨膜运输类型④可表示钠离子运入神经细胞 【答案】　D　 【解析】从题图中信息可知类型①应为自由扩散，而甲又包括类型①②③，可见甲应为被动运输，乙为主动运输，A正确；在被动运输中，物质的跨膜运输方向为顺浓度梯度，B正确；红细胞吸收葡萄糖为协助扩散,需要载体蛋白的协助(介导)，C正确；钠离子以协助扩散的方式进入神经细胞，而类型④为主动运输，D错误。 配题逻辑：无机盐的作用 ★★☆练习1：图中曲线a、b表示物质跨（穿）膜运输的两种方式，下列表述正确的是（ ） A．脂溶性小分子物质不能通过方式a运输 B．人的红细胞吸收葡萄糖和水分子都可能是方式b C．与方式a有关的转运蛋白覆盖于细胞膜表面 D．抑制细胞呼吸对方式a和b的转运速率均有影响 【答案】B 【详解】 A、脂溶性小分子物质以自由扩散方式跨膜，即能通过方式a运输，A错误； B、水分子难以大量通过磷脂双分子层，人的成熟红细胞吸收葡萄糖和水分子都可能是协助扩散，B正确； C、方式a为自由扩散，不需要借助转运蛋白，C错误； D、抑制细胞呼吸对方式a没有作用，被动运输过程不需要能量，D错误。 故选B。 配题逻辑：主动运输与被动运输的特点 ★★☆练习2：如图所示为甲、乙两种小分子物质在细胞内外的浓度情况。在进行跨膜运输时，下列说法正确的是（ ） A．甲进入细胞一定需要能量 B．甲运出细胞一定有载体蛋白的参与 C．乙进入细胞一定需要有氧呼吸提供能量 D．乙运出细胞一定有载体蛋白的参与 【答案】B 【解析】 A、甲在细胞膜外浓度高于细胞内，进入细胞可能是被动运输，不需要能量，A错误； B、甲在细胞膜外浓度高于细胞内，甲运出细胞是从低浓度到高浓度，属于主动运输，需要能量和载体，B正确； C、乙在细胞外浓度低于细胞内，进入细胞应该是主动运输，需要能量，能量可以由无氧呼吸提供，C错误；D、乙在细胞内浓度高于细胞外，乙运出细胞是被动运输，如果是自由扩散，则不需要载体蛋白参与，D错误。 配题逻辑：水和无机盐的综合分析 ★★☆练习3：将某种植物的成熟细胞放入一定浓度的物质A溶液中，发现其原生质体(即植物细胞中细胞壁以内的部分)的体积变化趋势如图所示。下列叙述正确的是 (　　) A.0~4 h内物质A没有通过质膜进入细胞内 B.0~1 h内细胞体积与原生质体体积的变化量相等 C.2~3 h内物质A溶液的渗透压小于细胞液的渗透压 D.0~1 h内液泡中液体的渗透压大于细胞质基质的渗透压 【答案】C 【解析】本题考查细胞失水和吸水的相关知识。由题中原生质体的体积变化趋势曲线可知，该细胞放入物质A溶液后先出现失水现象，随后吸水，说明此过程中物质A可以被细胞吸收而进入细胞内，A错误；由于细胞壁的伸缩性和原生质体的伸缩性不同，所以前期失水过程中细胞的体积和原生质体的体积的变化量不同，B错误；2~3 h内该细胞正在吸水，物质A溶液的渗透压小于细胞液的渗透压，C正确；0~1 h内该细胞正在失水，液泡中液体的渗透压小于细胞质基质的渗透压，D错误。 二、胞吞和胞吐 【知识点】 （1）胞吞 ①概念：细胞摄取大分子时，首先是大分子附着在)细胞膜表面，从而使细胞膜内陷形成囊泡包围着大分子，从膜上分离下来进入细胞内部。 ②过程：大分子与膜上的蛋白质结合→这部分细胞膜内陷形成小囊，包围着大分子→小囊从细胞膜上分离，形成囊泡→大分子进人细胞。 ③特点：将物质从胞外运送到胞内,不需要转运蛋白.需要消耗能量。 ④举例：吞噬细胞吞噬抗原。 （2）胞吐 ①概念：细胞需要外排的大分子，先在细胞内形成囊泡，然后移到细胞膜处与之融合，将大分子移出细胞。 ②过程：大分子在细胞内形成囊泡→囊泡移动到细胞膜处，与细胞膜融合→将大分子排出细胞。 ③特点：将物质从胞内运送到胞外,不需要转运蛋白,需要消耗能量。 ④举例：乳腺细胞合成的蛋白质、内分泌腺分泌细胞合成的蛋白质类激素、消化腺细胞分泌的消化酶的排出；抗体的分泌；突触前膜释放神经递质。 （3）物质运输方式与细胞膜结构的关系 ①离子和较小的有机分子(如葡萄糖和氨基酸等)的跨膜运输必须借助于转运蛋白，这体现了蛋白质是生命活动的承担者。 ②一种转运蛋白往往只适合转运特定的物质，因此，细胞膜.上转运蛋白的种类和数量，或转运蛋白空间结构的变化，对许多物质的跨膜运输起着决定性的作用，这是细胞膜具有选择透过性的结构基础。 ③胞吞和胞吐是生物大分子进出细胞的方式，其过程需要膜上蛋白质的参与，更离不开膜上磷脂双分子层的流动性。 （4）物质跨膜运输方式的比较 （5）影响跨膜运输的因素 ①物质浓度(在一定的浓度范围内) ②氧气浓度 ③温度：温度可影响生物膜的流动性和酶的活性，因而会影响物质跨膜运输的速率。 配题逻辑：胞吞和胞吐的理解 【例题讲解】★☆☆例1：如图表示细胞对大分子物质“胞吞”和“胞吐”的过程。下列叙述错误的是 (　　) A．a与b均要以膜的流动性为基础才可能发生 B．a要有细胞表面识别和内部供能才可能完成 C．b表示细胞分泌的同时会导致膜成分的更新 D．b与a分别是细胞排泄废物和摄取养分的基本方式 【答案】　D 【解析】　胞吞和胞吐是膜流动性的具体体现，胞吞是通过膜外表面的糖被识别，消耗能量进入细胞内；细胞分泌是高尔基体“出芽”形成的囊泡与细胞膜融合，将大分子物质排到膜外，因此，有部分高尔基体膜的成分转移到细胞膜；细胞排出废物和摄取养分的基本方式是利用膜的选择透过性直接通过细胞膜，以被动运输、主动运输等方式进行。 配题逻辑：跨膜运输的影响因素 ★★☆练习1：科学研究表明，哺乳动物肌肉细胞膜外Na＋浓度是膜内的15倍，K＋浓度膜内是膜外的35倍，这种浓度差与膜上的Na＋－K＋泵有关，其作用原理如右图所示，下列说法正确的是(　　) A．温度的改变不影响Na＋和　K＋的运输 B．呼吸抑制剂不影响Na＋和K＋的运输 C．该运输过程能体现细胞膜的功能特征 D．该运输过程的持续会导致大量ADP的积累 【答案】C 【解析】温度能影响ATP合成酶的活性，也能改变ATP酶(分解酶)的活性，进而影响Na+和K+的转运；动物细胞合成ATP所需的能量来自细胞的呼吸作用，呼吸抑制剂会影响ATP的合成，进而影响Na+和K+的转运；该过程能选择性地吸收K+，排出Na+，能够体现细胞膜的选择透过性；细胞内ATP和ADP可以快速转化，不会导致ADP的大量积累。 备注：本题中Na+－K+泵是膜上的载体蛋白，ATP酶在一定的条件下可以被膜外K+或膜内的Na+激活，促进ATP分解并释放能量，转运Na+和K+。 配题逻辑：胞吞的特点及应用 ★★☆练习2：受体介导的胞吞是一种特殊类型的胞吞作用，主要用于摄取特殊的生物大分子，其过程如图所示，下列有关叙述不正确的是（　　） A．该过程以膜的流动性为基础 B．该过程中生物大分子没有穿过磷脂双分子层 C．Na＋、K＋等无机盐离子也可通过此方式跨膜转运 D．受体介导的胞吞过程存在细胞识别并需要细胞供能 【答案】C 【解析】该过程属于胞吞，胞吞以膜的流动性为基础，A正确；该过程中大分子进入细胞的运输方式为胞吞，没有穿过磷脂双分子层，B正确；Na+、K+等无机盐离子是小分子物质，通过协助扩散或主动运输进行跨膜运输进出细胞，不是通过此方式跨膜转运，C错误；受体介导的胞吞过程中的大分子物质与膜上的受体结合时，首先需要经过识别作用，且胞吞过程需要消耗细胞呼吸产生的能量，D正确。 配题逻辑：运输方式及其影响因素 ★★☆练习3：取兔体内的甲细胞(有线粒体)和乙细胞(无线粒体)分别置于适宜浓度的A溶液中，甲细胞通入空气组比未通入空气组吸收A速率大，而乙细胞通入空气组与未通入空气组吸收A速率相等。综上分析，不能得出的结论或推测是（ ） A．甲细胞可通过主动运输吸收A B．乙细胞可能也没有细胞核 C．甲细胞细胞膜上有运输A的载体蛋白 D．乙细胞吸收A不消耗能量 【答案】D 【解析】 A、根据题干分析，甲细胞（有线粒体）对A的吸收受通入空气的影响，空气是影响呼吸作用生成ATP的因素，说明运输方式是主动运输，A正确； B、乙细胞没有线粒体，可能是家兔血液中成熟的红细胞，没有细胞核，B正确； C、甲细胞吸收A是主动运输，说明细胞膜上有运输A的载体蛋白，C正确； D、乙细胞（无线粒体）对A的吸收不受通入空气的影响，但能进行无氧呼吸，说明运输方式可能与能量有关，也可能无关，D错误。 故选D。 【备选题目】 【巩固】 1．下列有关物质跨膜运输的叙述，错误的是（　　） A．质壁分离过程中，液泡中细胞液的水分子外流导致细胞的吸水能力增强 B．葡萄糖进入红细胞的主动运输过程中需要的能量来自红细胞的无氧呼吸 C．通过胞吐作用释放到细胞外的不一定是大分子 D．护肤品中的甘油进入皮肤细胞的过程属于自由扩散 【答案】B 2．下图表示某种受体介导的物质运入细胞的过程。据图分析，下列叙述错误的是（　　） A．图示过程表示胞吐 B．图示过程需要膜上蛋白质的参与 C．图示过程需要消耗细胞呼吸所释放的能量 D．图示过程发生基础条件之一是细胞膜的流动性 【答案】A 3．被动运输分为自由扩散和协助扩散。下列叙述错误的是（　　） A．自由扩散是指物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式 B．被动运输是顺浓度梯度进行的跨膜运输 C．O2、CO2进出细胞的方式为自由扩散 D．甘油和酒精需借助转运蛋白才能通过细胞膜 【答案】D 4．如图是离子和小分子通过细胞膜的示意图。CO2从细胞内排出细胞外的方式是图中的（    ） A．① B．② C．③ D．④ 【答案】A 5．图甲、乙分别表示载体介导和通道介导的两种协助扩散方式，其中通道介导的扩散比载体介导的快1000倍。下列叙述正确的是（    ） A．通道蛋白和载体蛋白均具有一定的特异性 B．水分子更多的是通过自由扩散方式进出细胞 C．协助扩散不消耗能量，载体蛋白不会发生自身构象的改变 D．影响协助扩散的因素只有细胞内外的浓度差 【答案】A 6．如图为巨噬细胞将细菌吞噬的过程以及细胞中的溶酶体发挥作用，下列相关叙述正确的是（    ） A．细菌以胞吞形式进入细胞，细菌的细胞膜与巨噬细胞的膜发生了融合 B．溶酶体与吞噬体的融合体现了生物膜具有流动性 C．巨噬细胞吞噬的过程中既不需要载体蛋白，也不需要能量 D．胞吞的过程中细菌共穿过了两层生物膜 【答案】B 7．研究表明，在盐胁迫下大量Na＋进入植物根部细胞会抑制K＋进入细胞，导致细胞中Na＋/K＋的值异常，从而影响蛋白质的正常合成。碱蓬等耐盐植物能够在盐胁迫逆境中正常生长，下图表示其根细胞抵抗盐胁迫的有关机理，其根细胞膜或液泡膜两侧H＋形成的电化学梯度，可促使根细胞将Na＋转运到细胞膜外或液泡内。下列叙述不正确的是（    ） A．盐碱地土壤溶液浓度较大，会影响植物根细胞吸水，从而影响植物生长 B．转运蛋白a、b均为协助扩散H＋的载体蛋白 C．转运蛋白c可将H＋运入液泡，同时具有ATP水解酶活性 D．将Na＋集中于细胞液中可避免影响蛋白质在细胞质基质中的合成 【答案】D 多选题 8．如图所示，甲是人的红细胞长时间处在不同浓度的NaCl溶液中细胞的体积（V）与初始体积（V0）之比的变化曲线；图乙是某植物细胞在一定浓度的NaCl溶液中细胞失水量的变化情况。下列分析错误的是（　　） A．从图甲可见，250mmol·L-1的NaCl溶液不影响人红细胞的代谢 B．图乙中植物细胞体积的变化是先减小后增大 C．图乙中a点细胞失水量最大，此时细胞吸水能力最小 D．人的红细胞长时间处在300 mmol·L-1的NaCl溶液中可能死亡，图乙中的处理时间内细胞一直有生物活性 【答案】ABC 【拔高练习】 9．物质在通过被动运输和主动运输方式进行跨膜运输过程中，其运输速度受多种因素的影响，如图的四种曲线可分别对应某种（些）跨膜运输方式。下列对这四种曲线的理解，正确的是（　　） A．曲线①可对应细胞吸进O2的方式，运输O2的速度和细胞内外O2浓度差呈负相关 B．若曲线②对应被动运输方式，其应是协助扩散，该运输方式需要转运蛋白的协助 C．曲线③能对应主动运输方式，也可以表示O2这种分子的跨膜运输方式 D．限制曲线④运输速度不再增大的因素主要是载体蛋白的数量等 【答案】BD 10．________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________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，____(是/否)需要与通道蛋白结合。自由扩散和协助扩散都是____运输,都____(是/否)需要耗能，因此属于被动运输。主动运输的条件：________，________。方向：________运输。 【答案】 转运蛋白 自身构象 否 顺浓度梯度 否 需要载体蛋白 消耗能量 逆浓度梯度 11．土壤盐化是目前的主要环境问题之一。在盐化土壤中，大量Na＋会不需能量迅速流入细胞，形成胁迫，影响植物正常生长。耐盐植物可通过Ca2＋介导的离子跨膜运输，减少Na＋在细胞内的积累，从而提高抗盐胁迫的能力，其主要机制如下图。请回答： 注：H＋泵可将胞内H＋排到胞外，形成膜内外H＋浓度梯度。膜外H＋顺浓度梯度经转运蛋白C流入胞内的同时，可驱动转运蛋白C将Na＋排到胞外。 (1)在盐胁迫下，Na＋进入细胞的方式与H＋进入细胞的方式______________(填“相同”或“不同”)。 (2)若使用ATP抑制剂处理细胞，Na＋的排出量会明显减少，其原因是__________________。 (3)据图分析，在高盐胁迫下，耐盐植物的根细胞会借助Ca2＋调节相关离子转运蛋白的功能：一方面，胞外Ca2＋直接________________，减少Na＋进入细胞；另一方面，_________________，间接促进转运蛋白B将Ca2＋转运入细胞内，从而促进转运蛋白C将Na＋排到胞外，降低细胞内Na＋浓度。 (4)根据上述植物抗盐胁迫的机制，提出农业上促进盐化土壤中耐盐作物增产的措施：_________________(答出一点即可)。 【答案】(1)相同 (2)使用ATP抑制剂处理导致ATP合成量减少，排出H＋的量减少，膜内外H＋浓度梯度降低，使得转运蛋白C排出Na＋的量减少 (3) 抑制转运蛋白A 胞外Na＋与受体结合，促进胞内H2O2浓度上升 (4)增施钙肥 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 物质运输（讲案） 【教学目标】 目标 题型拆分 目标层级 是否掌握 跨膜运输 渗透原理 ★★★☆☆☆ 被动运输与主动运输 ★★★☆☆☆ 膜泡运输 胞吞胞吐 ★★★☆☆☆ 一、 跨膜运输 （一）渗透原理 【知识点】 1. 渗透作用 (1)概念: 水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散，称为渗透作用，即水分子或其他溶剂分子从低浓度溶液通过半透膜进入高浓度溶液中的扩散。 (2)发生条件： 1 具有半透膜:可以是生物性的选择透过性膜，如细胞膜;也可以是物理性的过滤膜，如玻璃纸。 2 半透膜两侧的溶液具有浓度差。 注意：半透膜、选择透过性膜的区别与共性 区别：①半透膜可以是生物性的选择透过性膜，也可以是无生命的物理性膜，即指某些物质可以透过而另一些物质不能透过的多孔性薄膜，物质能否通过取决于分子的大小。 ②选择透过性膜是具有生命的生物膜，载体蛋白的存在决定了其对不同物质是否吸收的选择性。细胞死亡或膜载体蛋白失活后，其选择透过性丧失。 共性：都允许水分子自由通过，而不允许大分子物质通过。 2. 动物细胞的吸水和失水 (2)外界溶液浓度＞细胞质溶液浓度→细胞失水皱缩 (3)外界溶液浓度＜细胞质溶液浓度→细胞吸水膨胀 (4)外界溶液浓度＝细胞质溶液浓度→水分进出平衡 3. 植物细胞的吸水和失水 (1) 原生质层：细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质，不包括细胞核。 (2) 实验探究过程 （3）现象及结论 ①当外界溶液的浓度大于细胞液溶质的浓度时，细胞就通过渗透作用失水，植物细胞就发生质壁分离现象。 ②将已发生质壁分离的植物细胞放入清水中，此时细胞液溶质的浓度高于外界清水，植物细胞就吸水，发生质壁分离复原现象。 ③外界溶液浓度等于细胞液浓度时，水分进出细胞的速率达到平衡，细胞维持原来形态 （4）判断细胞能否发生质壁分离及复原的规律 从细胞角度分析 ①死细胞、动物细胞及未成熟的植物细胞不发生质壁分离。 ②具有中央大液泡的成熟植物细胞可发生质壁分离。 从溶液角度分析 ①在一定浓度、溶质(如蔗糖)不能穿膜的溶液中发生质壁分离。 ②在一定浓度、溶质(如葡萄糖、KNO3、尿素、乙二醇)可穿膜的溶液中先发生质壁分离后自动复原。 ③在高浓度溶液(如0.5 g/mL的蔗糖溶液)中可发生质壁分离，但不会发生复原。 配题逻辑：渗透系统与渗透作用的分析 【例题讲解】★☆☆例1：如图所示，在漏斗中加入的蔗糖溶液与蒸馏水液面齐平，一段时间后，待漏斗内液面不再变化时，再向漏斗中加入一定量的蔗糖酶。下列坐标曲线中能正确反映整个实验过程中漏斗内外溶液的液面高度差变化的是 (　) 配题逻辑：渗透原理及应用 ★☆☆练习1：如图为渗透平衡时的装置（糖类不能通过半透膜），烧杯的液面高度为a，漏斗的液面高度为b，液面差m＝b－a。在此基础上继续实验，以渗透平衡时的液面差为观测指标，正确的是(　　) A．若向漏斗中滴入清水，平衡时m将增大 B．若向漏斗中加入蔗糖分子，则平衡时m不变 C．若向漏斗中加入蔗糖酶，则平衡时m不变 D．达到新的平衡时，水分子进出半透膜的速率相等 配题逻辑：植物细胞的质壁分离和复原实验 ★☆☆练习2：某同学在实验室中做“观察洋葱表皮细胞的质壁分离和复原”实验时，在老师的帮助下，进行了一系列的创新实验，实验步骤和现象如下表： 实验组 5分钟的现象 再过5分钟 滴加清水5分钟 ① 0.3 g·mL－1 蔗糖溶液 x 无变化 质壁分离复原 ② 0.5 g·mL－1蔗糖溶液 质壁分离 y 无变化 ③ 1 mol·L－1 KNO3溶液 质壁分离 质壁分离复原 z ④ 1 mol·L－1醋酸溶液 细胞大小无变化 细胞大小无变化 细胞大小无变化 对上表的推断或解释不正确的是( ) A．z为质壁分离，因为细胞壁伸缩性弱于原生质层 B．y为质壁分离，可能导致细胞失水过多而死亡 C．z为细胞稍增大，细胞液颜色逐渐变浅 D．④组无变化是因为细胞渗透吸水量等于失水量 配题逻辑：动物细胞吸收和失水的分析 ★☆☆练习3：将人的红细胞置于不同浓度的蔗糖溶液中，浸泡半小时之后的结果如图所示，依照细胞外形的变化判断蔗糖溶液的浓度，下列正确的是(　　) A．甲>乙>丙>丁 B．丁>甲>乙>丙 C．丙>丁>甲>乙 D．丙>乙>丁>甲 知识点要点总结： （1）原生质层、原生质体、原生质的区分 原生质层：细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质，不包括细胞核。 原生质体：去除了植物细胞壁后所剩下的具有生物活性的植物细胞结构，包括细胞膜、细胞质、细胞核三部分，常作为植物细胞融合的材料。 原生质：细胞内生命物质的总称。它的主要成分是糖类、蛋白质、核酸、脂质等。 （2）注意渗透系统中半透膜两侧的浓度差是指物质的量浓度差，而非质量分数浓度差。 （3）渗透平衡只意味着半透膜两侧水分子的移动达到动态平衡状态，既不可看作没有水分子的移动，也不可看作半透膜两侧溶液浓度绝对相等。 （二）被动运输与主动运输 【知识点】 1. 被动运输 （1）自由扩散(简单扩散)： ①概念:物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式。 ②特点:顺浓度梯度运输，不需要消耗能量，不需要转运蛋白协助。 ③影响转运速率的因素:膜内外物质浓度梯度的大小。 ④举例:不带电荷的无机小分子(如CO2、O2)和脂溶性的有机小分子(如甘油、乙醇、苯等)。 （2）协助扩散(易化扩散)： ①概念:物质借助膜上的转运蛋白（载体蛋白和通道蛋白）进出细胞的扩散方式。 ②特点:顺浓度梯度运输，不需要消耗能量，需要转运蛋白的协助。 ③影响转运速率的因素:膜内外物质浓度梯度的大小，第转运蛋白的种类和数量。 ④举例:-些离子和小分 子有机物(如葡萄糖、氨基酸等)。 转运蛋白 ⑤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。 ⑥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。分子或离子通过时，不需要与通道蛋白结合。 2. 主动运输 ①概念：可从低浓度一侧运输到高浓度一侧，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，这种方式叫主动运输。如Na＋、K＋等离子的运输。除红细胞外其他细胞吸收葡萄糖通常为主动运输。 ②过程：一种载体蛋白通常只适合与一一种或一类离子或分子结合。离子或分子与载体蛋白结合后，在细胞内化学反应释放的能量推动下，载体蛋白的空间结构发生变化，将它所结合的离子或分子从细胞膜一侧转运到另一侧并释放出来，载体蛋白随后又恢复原状，又可以去转运同种物质的其他离子或分子。 ③特点：逆浓度梯度跨膜运输、需要载体蛋白协助、需要消耗能量。 ④影响转运速率的因素：细胞膜上载体蛋白的种类和数量；能量供应(温度、氧浓度等)。 ⑤意义：主动运输普遍存在于动植物和微生物细胞中，通过主动运输来选择吸收所需要的物质，排出代谢废物和对细胞有害的物质，从而保证细胞和个体生命活动的需要。 配题逻辑：跨膜运输方式的判断 【例题讲解】★☆☆例1：物质跨膜运输分为甲、乙两大类，①②③④四小类，如图所示。下列相关叙述，错误的是(　　) A.图中甲和乙分别指的是被动运输和主动运输 B.图中物质a、b、c均顺浓度梯度进行跨膜运输 C.图中跨膜运输类型③可表示红细胞吸收葡萄糖 D.图中跨膜运输类型④可表示钠离子运入神经细胞 配题逻辑：无机盐的作用 ★★☆练习1：图中曲线a、b表示物质跨（穿）膜运输的两种方式，下列表述正确的是（ ） A．脂溶性小分子物质不能通过方式a运输 B．人的红细胞吸收葡萄糖和水分子都可能是方式b C．与方式a有关的转运蛋白覆盖于细胞膜表面 D．抑制细胞呼吸对方式a和b的转运速率均有影响 配题逻辑：主动运输与被动运输的特点 ★★☆练习2：如图所示为甲、乙两种小分子物质在细胞内外的浓度情况。在进行跨膜运输时，下列说法正确的是（ ） A．甲进入细胞一定需要能量 B．甲运出细胞一定有载体蛋白的参与 C．乙进入细胞一定需要有氧呼吸提供能量 D．乙运出细胞一定有载体蛋白的参与 配题逻辑：水和无机盐的综合分析 ★★☆练习3：将某种植物的成熟细胞放入一定浓度的物质A溶液中，发现其原生质体(即植物细胞中细胞壁以内的部分)的体积变化趋势如图所示。下列叙述正确的是 (　　) A.0~4 h内物质A没有通过质膜进入细胞内 B.0~1 h内细胞体积与原生质体体积的变化量相等 C.2~3 h内物质A溶液的渗透压小于细胞液的渗透压 D.0~1 h内液泡中液体的渗透压大于细胞质基质的渗透压 二、胞吞和胞吐 【知识点】 （1）胞吞 ①概念：细胞摄取大分子时，首先是大分子附着在细胞膜表面，从而使细胞膜内陷形成囊泡包围着大分子，从膜上分离下来进入细胞内部。 ②过程：大分子与膜上的蛋白质结合→这部分细胞膜内陷形成小囊，包围着大分子→小囊从细胞膜上分离，形成囊泡→大分子进人细胞。 ③特点：将物质从胞外运送到胞内,不需要转运蛋白.需要消耗能量。 ④举例：吞噬细胞吞噬抗原。 （2）胞吐 ①概念：细胞需要外排的大分子，先在细胞内形成囊泡，然后移到细胞膜处与之融合，将大分子移出细胞。 ②过程：大分子在细胞内形成囊泡→囊泡移动到细胞膜处，与细胞膜融合→将大分子排出细胞。 ③特点：将物质从胞内运送到胞外,不需要转运蛋白,需要消耗能量。 ④举例：乳腺细胞合成的蛋白质、内分泌腺分泌细胞合成的蛋白质类激素、消化腺细胞分泌的消化酶的排出；抗体的分泌；突触前膜释放神经递质。 （3）物质运输方式与细胞膜结构的关系 ①离子和较小的有机分子(如葡萄糖和氨基酸等)的跨膜运输必须借助于转运蛋白，这体现了蛋白质是生命活动的承担者。 ②一种转运蛋白往往只适合转运特定的物质，因此，细胞膜.上转运蛋白的种类和数量，或转运蛋白空间结构的变化，对许多物质的跨膜运输起着决定性的作用，这是细胞膜具有选择透过性的结构基础。 ③胞吞和胞吐是生物大分子进出细胞的方式，其过程需要膜上蛋白质的参与，更离不开膜上磷脂双分子层的流动性。 （4）物质跨膜运输方式的比较 （5）影响跨膜运输的因素 ①物质浓度(在一定的浓度范围内) ②氧气浓度 ③温度：温度可影响生物膜的流动性和酶的活性，因而会影响物质跨膜运输的速率。 配题逻辑：胞吞和胞吐的理解 【例题讲解】★☆☆例1：如图表示细胞对大分子物质“胞吞”和“胞吐”的过程。下列叙述错误的是 (　　) A．a与b均要以膜的流动性为基础才可能发生 B．a要有细胞表面识别和内部供能才可能完成 C．b表示细胞分泌的同时会导致膜成分的更新 D．b与a分别是细胞排泄废物和摄取养分的基本方式 配题逻辑：跨膜运输的影响因素 ★★☆练习1：科学研究表明，哺乳动物肌肉细胞膜外Na＋浓度是膜内的15倍，K＋浓度膜内是膜外的35倍，这种浓度差与膜上的Na＋－K＋泵有关，其作用原理如右图所示，下列说法正确的是(　　) A．温度的改变不影响Na＋和　K＋的运输 B．呼吸抑制剂不影响Na＋和K＋的运输 C．该运输过程能体现细胞膜的功能特征 D．该运输过程的持续会导致大量ADP的积累 配题逻辑：胞吞的特点及应用 ★★☆练习2：受体介导的胞吞是一种特殊类型的胞吞作用，主要用于摄取特殊的生物大分子，其过程如图所示，下列有关叙述不正确的是（　　） A．该过程以膜的流动性为基础 B．该过程中生物大分子没有穿过磷脂双分子层 C．Na＋、K＋等无机盐离子也可通过此方式跨膜转运 D．受体介导的胞吞过程存在细胞识别并需要细胞供能 配题逻辑：运输方式及其影响因素 ★★☆练习3：取兔体内的甲细胞(有线粒体)和乙细胞(无线粒体)分别置于适宜浓度的A溶液中，甲细胞通入空气组比未通入空气组吸收A速率大，而乙细胞通入空气组与未通入空气组吸收A速率相等。综上分析，不能得出的结论或推测是（ ） A．甲细胞可通过主动运输吸收A B．乙细胞可能也没有细胞核 C．甲细胞细胞膜上有运输A的载体蛋白 D．乙细胞吸收A不消耗能量 【备选题目】 【巩固】 1．下列有关物质跨膜运输的叙述，错误的是（　　） A．质壁分离过程中，液泡中细胞液的水分子外流导致细胞的吸水能力增强 B．葡萄糖进入红细胞的主动运输过程中需要的能量来自红细胞的无氧呼吸 C．通过胞吐作用释放到细胞外的不一定是大分子 D．护肤品中的甘油进入皮肤细胞的过程属于自由扩散 2．下图表示某种受体介导的物质运入细胞的过程。据图分析，下列叙述错误的是（　　） A．图示过程表示胞吐 B．图示过程需要膜上蛋白质的参与 C．图示过程需要消耗细胞呼吸所释放的能量 D．图示过程发生基础条件之一是细胞膜的流动性 3．被动运输分为自由扩散和协助扩散。下列叙述错误的是（　　） A．自由扩散是指物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式 B．被动运输是顺浓度梯度进行的跨膜运输 C．O2、CO2进出细胞的方式为自由扩散 D．甘油和酒精需借助转运蛋白才能通过细胞膜 4．如图是离子和小分子通过细胞膜的示意图。CO2从细胞内排出细胞外的方式是图中的（    ） A．① B．② C．③ D．④ 5．图甲、乙分别表示载体介导和通道介导的两种协助扩散方式，其中通道介导的扩散比载体介导的快1000倍。下列叙述正确的是（    ） A．通道蛋白和载体蛋白均具有一定的特异性 B．水分子更多的是通过自由扩散方式进出细胞 C．协助扩散不消耗能量，载体蛋白不会发生自身构象的改变 D．影响协助扩散的因素只有细胞内外的浓度差 6．如图为巨噬细胞将细菌吞噬的过程以及细胞中的溶酶体发挥作用，下列相关叙述正确的是（    ） A．细菌以胞吞形式进入细胞，细菌的细胞膜与巨噬细胞的膜发生了融合 B．溶酶体与吞噬体的融合体现了生物膜具有流动性 C．巨噬细胞吞噬的过程中既不需要载体蛋白，也不需要能量 D．胞吞的过程中细菌共穿过了两层生物膜 7．研究表明，在盐胁迫下大量Na＋进入植物根部细胞会抑制K＋进入细胞，导致细胞中Na＋/K＋的值异常，从而影响蛋白质的正常合成。碱蓬等耐盐植物能够在盐胁迫逆境中正常生长，下图表示其根细胞抵抗盐胁迫的有关机理，其根细胞膜或液泡膜两侧H＋形成的电化学梯度，可促使根细胞将Na＋转运到细胞膜外或液泡内。下列叙述不正确的是（    ） A．盐碱地土壤溶液浓度较大，会影响植物根细胞吸水，从而影响植物生长 B．转运蛋白a、b均为协助扩散H＋的载体蛋白 C．转运蛋白c可将H＋运入液泡，同时具有ATP水解酶活性 D．将Na＋集中于细胞液中可避免影响蛋白质在细胞质基质中的合成 多选题 8．如图所示，甲是人的红细胞长时间处在不同浓度的NaCl溶液中细胞的体积（V）与初始体积（V0）之比的变化曲线；图乙是某植物细胞在一定浓度的NaCl溶液中细胞失水量的变化情况。下列分析错误的是（　　） A．从图甲可见，250mmol·L-1的NaCl溶液不影响人红细胞的代谢 B．图乙中植物细胞体积的变化是先减小后增大 C．图乙中a点细胞失水量最大，此时细胞吸水能力最小 D．人的红细胞长时间处在300 mmol·L-1的NaCl溶液中可能死亡，图乙中的处理时间内细胞一直有生物活性 【拔高练习】 9．物质在通过被动运输和主动运输方式进行跨膜运输过程中，其运输速度受多种因素的影响，如图的四种曲线可分别对应某种（些）跨膜运输方式。下列对这四种曲线的理解，正确的是（　　） A．曲线①可对应细胞吸进O2的方式，运输O2的速度和细胞内外O2浓度差呈负相关 B．若曲线②对应被动运输方式，其应是协助扩散，该运输方式需要转运蛋白的协助 C．曲线③能对应主动运输方式，也可以表示O2这种分子的跨膜运输方式 D．限制曲线④运输速度不再增大的因素主要是载体蛋白的数量等 10．________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________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，____(是/否)需要与通道蛋白结合。自由扩散和协助扩散都是____运输,都____(是/否)需要耗能，因此属于被动运输。主动运输的条件：________，________。方向：________运输。 11．土壤盐化是目前的主要环境问题之一。在盐化土壤中，大量Na＋会不需能量迅速流入细胞，形成胁迫，影响植物正常生长。耐盐植物可通过Ca2＋介导的离子跨膜运输，减少Na＋在细胞内的积累，从而提高抗盐胁迫的能力，其主要机制如下图。请回答： 注：H＋泵可将胞内H＋排到胞外，形成膜内外H＋浓度梯度。膜外H＋顺浓度梯度经转运蛋白C流入胞内的同时，可驱动转运蛋白C将Na＋排到胞外。 (1)在盐胁迫下，Na＋进入细胞的方式与H＋进入细胞的方式______________(填“相同”或“不同”)。 (2)若使用ATP抑制剂处理细胞，Na＋的排出量会明显减少，其原因是__________________。 (3)据图分析，在高盐胁迫下，耐盐植物的根细胞会借助Ca2＋调节相关离子转运蛋白的功能：一方面，胞外Ca2＋直接________________，减少Na＋进入细胞；另一方面，_________________，间接促进转运蛋白B将Ca2＋转运入细胞内，从而促进转运蛋白C将Na＋排到胞外，降低细胞内Na＋浓度。 (4)根据上述植物抗盐胁迫的机制，提出农业上促进盐化土壤中耐盐作物增产的措施：_________________(答出一点即可)。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $