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第7讲　细胞的物质输入和输出
[考纲要求]　1.物质出入细胞的方式(Ⅱ)。2.实验：观察植物细胞的质壁分离和复原。
考点一　细胞的吸水和失水[重要程度：★★☆☆☆]

1． 渗透作用原理
(1)发生渗透作用的条件：①具有 ；②膜两侧溶液 。
(2)渗透作用的实质：单位时间内由清水进入蔗糖溶液中的水分子 蔗糖溶液进入清水中的水分子，导致蔗糖溶液液面 。
2． 动物细胞的吸水和失水
(1)人成熟的红细胞中发生渗透作用的条件
① 相当于半透膜；② 之间存在浓度差。
(2)引起细胞失水与吸水的条件：外界溶液与细胞质之间存在浓度差。
3． 植物细胞的吸水和失水
(1)成熟植物细胞的结构

(2)原理和现象
①外界溶液浓度 细胞液浓度时，细胞失水，发生 现象。
②外界溶液浓度 细胞液浓度时，细胞吸水，发生 现象。
(3)质壁分离的原因
①外因： 浓度<外界溶液浓度，细胞通过渗透作用失水；
②内因：细胞壁的伸缩性 原生质层的伸缩性。

1． 渗透作用的发生
渗透系统的组成如图所示

(1)若S1溶液浓度大于S2，则单位时间内由S2→S1的水分子数多于S1→S2，外观上表现为S1液面 ；若S1溶液浓度小于S2，则情况相反，外观上表现为S1液面 。
(2)在达到渗透平衡后，若存在如图所示的液面差Δh，则S1溶液浓度仍大于S2。
2． 渗透系统的应用
(1)比较不同溶液浓度大小

漏斗内
烧杯内
溶液浓度
M
N
现象及结论
①若漏斗内液面上升，则M>N；②若漏斗内液面不变，则M＝N；③若漏斗内液面下降，则M<N

(2)验证渗透作用发生的条件
①具有半透膜
烧杯内盛清水，漏斗内盛蔗糖溶液
②具有浓度差

(3)探究物质能否通过半透膜(以碘和淀粉为例)
烧杯内盛
淀粉溶液
漏斗内
盛碘液
结论

碘能通过半透膜，而淀粉不能
学#科#

淀粉能通过半透膜，而碘不能

淀粉和碘都能通过半透膜

淀粉和碘都不能通过半透膜
易错警示　有关渗透作用发生的2个总结
(1)发生渗透平衡只意味着半透膜两侧水分子移动达到平衡状态，既不可看作没有水分子移动也不可看作两侧溶液浓度相等。
(2)溶液浓度指物质的量浓度而非质量浓度。

1． 如图表示一中间隔以半透膜(只允许水分子通过)的水槽，两侧分别加入等物质的量浓度的葡萄糖溶液和麦芽糖溶液。然后在半透膜两侧加入等质量的麦芽糖酶，在加入麦芽糖酶前后a、b两侧液面的变化是 (　　)
A．加酶前a侧液面上升，加酶后b侧液面上升并高于a侧液面
B．加酶前a侧液面上升，加酶后b侧液面上升并等于a侧液面
C．加酶前后a、b两侧液面不变
D．加酶前a、b两侧液面不变，加酶后b侧液面上升并高于a侧液面

“U”型管中水分子移动方向的分析

(1)膜两侧溶液中浓度高的一侧渗透压高，浓度低的一侧渗透压低，水分子由低浓度一侧向高浓度一侧扩散。
(2)两侧溶液中的溶质是否能通过半透膜，若不能，则只是高浓度一侧液面升高；若能，则先是高浓度一侧液面升高，随后另一侧液面升高，最后两侧液面持平。
(3)如果溶质分子不能透过半透膜，在达到渗透平衡时，一般两侧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扩散。

考点二　物质跨膜运输的方式[重要程度：★★★★☆]

物质跨膜运输的方式[连线]

1． 根据图解确定物质跨膜运输方式

2． 探究物质运输方式的异同点
物质
种类
运输
方式
方向
载体
蛋白
能量
实例
小分子物
质
被动
运输[来源:学_科_网Z_X_X_K]
自由
扩散
由 浓度[来源:学向 浓度
科

水、O2、CO2、甘油、乙醇、苯等
协助
扩散
由 浓度
向 浓度

葡萄糖进入红细胞
主动
运输
由 浓度
向 浓度

无机盐离子、氨基酸等
大分
子物
质
胞吐

胞吞
由膜
到膜

分泌蛋白等
由膜
到膜

变形虫吞食绿脓杆菌
3． 根据影响跨膜运输因素的曲线确定运输方式
(1)物质浓度

(2)氧气浓度

4． 探究物质跨膜运输的方式
(1)探究是主动运输还是被动运输

(2)探究是自由扩散还是协助扩散

易错警示　有关物质出入细胞的8个“不要漏掉”：(1)需要载体蛋白协助的运输方式除主动运输外不要漏掉协助扩散。(2)消耗能量的运输方式除主动运输外不要漏掉胞吞和胞吐。(3)从高浓度到低浓度的运输方式除自由扩散外不要漏掉协助扩散，有些主动运输也可以从高浓度到低浓度运输。(4)影响协助扩散运输速率的因素除载体蛋白数量外不要漏掉浓度差。(5)与主动运输有关的细胞器除供能的线粒体外不要漏掉载体蛋白的合成场所——核糖体。(6)运输速率与O2浓度无关的运输方式除自由扩散外不要漏掉协助扩散。(7)胞吞(吐)的大分子物质穿过细胞膜的层数为0，因为该过程是通过膜的融合将物质转入或转出细胞的。(8)RNA和蛋白质等大分子物质进出细胞核，是通过核孔，而不是通过胞吞、胞吐。

1． 如图表示物质跨膜运输的一种方式。据图分析正确的是 (　　)
A．这种运输方式可逆浓度梯度进行
B．乙醇分子是以这种方式进入细胞的
C．细胞产生的能量增加会提高这种物质的运输速率
D．载体蛋白在物质运输过程中形状会发生改变
2． 据报道，一种称做“瘦素穿肠蛋白”的药物治疗肥胖，可口服使用，以减轻肥胖症患者肌肉注射的痛苦。小肠上皮细胞吸收该药物最可能的方式为 (　　)
A．渗透作用 B．胞吞 C．协助扩散 D．主动运输
3． 如图中曲线a、b表示物质跨膜运输(不包括胞吞和胞吐)的方式，下列表述错误的是(双选)
A．只有在氧气存在时才会发生方式b所示的物质运输
B．质壁分离过程中，水分子通过方式a进出细胞
C．方式b的最大转运速率与载体蛋白数量有关
D．b运输方式能体现细胞膜的流动性
“三步法”速判物质出入细胞的方式

实验五　观察植物细胞的质壁分离和复原[重要程度：★★★☆☆]

1． 实验原理
(1)成熟的植物细胞构成渗透系统可发生渗透作用。
(2)当细胞液浓度<外界溶液浓度时，细胞失水，发生质壁分离；当细胞液浓度>外界溶液浓度时，细胞吸水，发生质壁分离复原。
2． 实验流程

1． 用紫色洋葱鳞片叶外表皮作为实验材料的原因
紫色洋葱外表皮细胞的细胞液中有 ，使液泡中的细胞液呈 ，有利于观察。
2． 本实验选用 的蔗糖溶液作试剂，若浓度过高或过低对实验造成的影响是：选用0.3 g/mL的蔗糖溶液作试剂，既明显出现质壁分离，又不会杀死细胞。若浓度过高，质壁分离速度快，细胞会因 而死亡，不能再进行质壁分离复原；若浓度过低，不能引起质壁分离或质壁分离速度太慢。
3． 发生质壁分离的洋葱表皮细胞的原生质层与细胞壁之间的物质分析
因为细胞壁是 的，所以洋葱表皮细胞原生质层与细胞壁之间是 溶液。
4． 从细胞角度分析能否发生质壁分离及复原
(1)死细胞、动物细胞及 的植物细胞(如根尖分生区细胞)不能发生质壁分离及复原现象。
(2)具有 的成熟植物细胞可发生质壁分离及复原现象。
5． 从溶液的角度分析：(1)在一定浓度( )的溶液中只会发生质壁分离现象，不能自动复原。
(2)在一定浓度( )的溶液(如KNO3、甘油等)中可发生质壁分离后自动复原
现象。
(3)在 溶液中可发生质壁分离现象，但不会发生质壁分离复原现象。
易错警示　关于质壁分离和复原的4个注意点：(1)将发生质壁分离的植物细胞置于低浓度的溶液或蒸馏水中植物细胞会发生质壁分离复原，但如果所用溶液为葡萄糖、KNO3、NaCl、尿素、乙二醇等，发生质壁分离后因细胞主动或被动吸收溶质而使细胞液浓度增大，植物细胞会吸水引起质壁分离后的自动复原。(2)质壁分离过程中，外界溶液浓度大于细胞液浓度，质壁分离程度越大，植物细胞吸水能力越强；质壁分离复原过程中，外界溶液浓度小于细胞液浓度。(3)质壁分离与复原过程中水分子的移动是双向的，总结果是单向的。(4)本实验用显微镜观察了三次，第一次与第二次形成对照，第三次与第二次形成对照，该对照方法为自身对照。

1． 某同学在实验室中做“植物细胞的吸水和失水”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所示：
实验组
5分钟后的现象
再过5分钟
滴加清水5分钟后
①
0.3 g/mL的蔗糖溶液
x
无变化
质壁分离复原
②
0.5 g/mL的蔗糖溶液
质壁分离
y
无变化
③
1 mol/L的KNO3溶液
质壁分离
质壁分离复原
z
④
1 mol/L的醋酸溶液
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．x为质壁分离，因为细胞壁的伸缩性小于原生质层
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吸水量等于失水量

植物细胞质壁分离及质壁分离复原的拓展应用
(1)判断成熟植物细胞是否是活细胞

(2)测定细胞液浓度范围
＋细胞液浓度介于未发生
质壁分离和刚发生质壁分离的蔗糖溶液浓度之间
(3)比较不同成熟植物细胞的细胞液浓度
＋发生质壁分离所需时间越短，细
胞液浓度越小，反之细胞液浓度越大
(4)鉴别不同种类的溶液(如KNO3和蔗糖溶液)

高考模拟　提能训练
高考题组
1． (2013·北京卷，2)在细胞生命活动中，不可能发生的过程是 (　　)
A．神经递质由突触小泡分泌到胞外 B．mRNA从细胞核进入细胞质
C．老化受损的细胞器融入溶酶体中 D．O2通过主动运输进入线粒体
2． (2011·新课标全国卷，4)撕取紫色洋葱外表皮，分为两份，假定两份外表皮细胞的大小、数目和生理状态一致，一份在完全营养液中浸泡一段时间，浸泡后的外表皮称为甲组；另一份在蒸馏水中浸泡相同的时间，浸泡后的外表皮称为乙组。然后，两组外表皮都用浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液处理，一段时间后表皮细胞中的水分不再减少。此时甲、乙两组细胞水分渗出量的大小，以及水分运出细胞的方式是 (　　)
A．甲组细胞的水分渗出量与乙组细胞的相等，主动运输
B．甲组细胞的水分渗出量比乙组细胞的高，主动运输
C．甲组细胞的水分渗出量比乙组细胞的低，被动运输
D．甲组细胞的水分渗出量与乙组细胞的相等，被动运输
3． 如图为渗透作用实验，开始时如图1，A代表清水，B、C代表蔗糖溶液(蔗糖不能透过半透膜)，过一段时间后结果如图2，漏斗管内的液面不再发生变化，H1、H2表示漏斗管内液面与清水的高度差。下列说法错误的是(双选) (　　)
A．图1中B的浓度大于C的浓度
B．图2中B的浓度等于C的浓度
C．图1 A中水分子扩散到B的速率大于A中水分子扩散到C的速率
D．图2 A中水分子扩散到B的速率大于B中水分子扩散到A的速率
4． 下列关于物质X跨膜运输的描述，错误的是 (　　)
A．如果X跨膜运输的方式是自由扩散，则在一定范围内，其运输速率与物质浓度成
正比
B．如果X是葡萄糖，则在顺浓度梯度的情况下可通过协助扩散进入细胞
C．如果X(氧气除外)跨膜运输的方式是被动运输，则其运输速率与氧气浓度无关
D．如果X是脂溶性的物质，其跨膜运输的方式一般是协助扩散
5． 如图表示细胞膜的结构和物质进出细胞的方式，下列说法不正确的是 (　　)

A．在图①a～e过程中，代表细胞分泌Na＋过程的是e
B．在图①所示的结构中，主要由A物质决定着不同生物膜的功能差异
C．与图②中曲线Ⅰ相符的过程是图①中的过程a或e
D．在图①所示的结构中，A和B物质大都不是静止的
一、单项选择题
1． 如图1所示的甲、乙、丙三个渗透装置中，三个漏斗颈的内径相等，漏斗内盛有浓度相同的蔗糖溶液，且漏斗内液面高度相同，漏斗口均封以半透膜，置于同一个水槽的清水中。三个渗透装置的半透膜的面积和所盛蔗糖溶液的体积不同，如表所示。
装置编号
甲
乙
丙
半透膜面积
S
S/2
S
蔗糖溶液体积
T
T
2T

图2中曲线1、2、3表示漏斗液面高度随时间的变化情况。则曲线1、2、3与甲、乙、丙三个装置的对应关系是 (　　)
A．1—丙；2—甲；3—乙 B．1—乙；2—甲；3—丙
C．1—甲；2—乙；3—丙 D．1—丙；2—乙；3—甲
2． 如图为甲同学进行的一项实验的基本操作步骤，其中叙述错误的是 (　　)

A．B步骤是观察细胞质大小及细胞壁的位置 B．E步骤滴加的是清水
C．该实验是观察植物细胞的质壁分离与复原 D．实验前后的处理形成了自身对照
3． 现有资料表明：①K＋不能通过双分子层的人工膜，②缬氨霉素是一种脂溶性抗菌素，与K＋具有特异亲和力，③在人工膜上加少量缬氨霉素，K＋可以通过膜，Na＋仍不能通过膜。下列关于K＋能通过膜而Na＋不能通过膜的原因的解释中，正确的是 (　　)
A．缬氨霉素是细胞膜上的一种载体蛋白 B．K＋能够与缬氨霉素反应，Na＋不能
C．K＋能可逆性地与缬氨霉素结合，Na＋不能 D．K＋以协助扩散方式通过膜，Na＋不能
4． 物质的跨膜运输对细胞的生存和生长至关重要。如图为几种物质跨膜运输方式的示意图，据图判断下列叙述中，不正确的是 (　　)

A．组成细胞膜的A、B两种物质通常不是静止的
B．葡萄糖进入红细胞以图中甲物质跨膜运输方式进行
C．丙物质跨膜运输方式对于维持活细胞正常的生命活动具有重要意义
D．胆固醇跨膜运输以甲的方式进行是因为A物质的缘故
5． 下表所示是人体成熟红细胞与血浆中的K＋和Mg2＋在不同条件下的含量比较，据表分析下列结论错误的是(单位：mmol) (　　)

处理前
用鱼滕酮处理后
用乌本苷处理后
细胞内
血浆中
细胞内
血浆中
细胞内
血浆中
K＋
145
5
11
5
13
5
Mg2＋
35
1.4
1.8
1.4
35
1.4
A．鱼滕酮对K＋的载体的生理功能有抑制作用，也抑制了Mg2＋的载体的生理功能
B．鱼滕酮可能是通过抑制红细胞的有氧呼吸，从而影响K＋和Mg2＋运输的
C．乌本苷抑制K＋的载体的生理功能而不影响Mg2＋的载体的生理功能
D．正常情况下血浆中K＋和Mg2＋均通过主动运输进入红细胞
6． 某细胞能吸收物质Q，下列哪些实验结果能说明细胞对物质Q的吸收是以自由扩散方式进行的 (　　)
①当溶液中Q的浓度低于细胞中Q的浓度时，也会发生Q的吸收　②只有在有氧时才会发生Q的吸收　③物质Q的吸收随温度的变化而变化
A．只有①和②能说明 B．只有②和③能说明
C．只有①和③能说明 D．①②③都不能说明
7． 下列4种细胞生命活动中，不能用下图表示的是 (　　)
A．肾小管上皮细胞分泌K＋ B．胰岛A细胞分泌胰高血糖素
C．突触小体释放神经递质 D．肠腺细胞分泌小肠液
8． 饭后，小肠上皮细胞中的葡萄糖浓度比血液中的高，此时对葡萄糖由小肠上皮细胞进入血液的叙述，正确的是 (　　)
A．葡萄糖的跨膜运输不需要载体，但消耗ATP分解释放的能量
B．葡萄糖的跨膜运输需要载体，但不消耗ATP分解释放的能量
C．葡萄糖的跨膜运输需要载体，也消耗ATP分解释放的能量
D．葡萄糖的跨膜运输不需要载体，也不消耗ATP分解释放的能量
9． 下列四项加水的处理所应用的主要原理与其他项不同的是 (　　)
A．红细胞培养液加入水制备细胞膜 B．蔬菜用水浸泡保持硬挺度
C．配制动物培养液时控制溶液浓度 D．低活性干酵母粉加水制备高活性酵母菌液
二、双项选择题
10．下列关于跨膜运输的叙述，正确的是 (　　)
A．血浆中CO2通过呼吸排出体外，至少经过5层生物膜
B．红细胞运输的O2被肝细胞用于有氧呼吸，至少经过6层生物膜
C．小肠肠腔中的葡萄糖进入血液中至少经过4层生物膜
D．内质网腔中加工的胰岛素运出细胞穿过了3层生物膜
11．下列有关物质进入人体细胞方式的叙述，错误的是 (　　)
A．K＋的跨膜运输方式是主动运输
B．主动运输不需消耗能量，胞吞和胞吐均需要消耗能量
C．肌细胞的细胞膜上有协助葡萄糖跨膜运输的载体蛋白
D．在胰岛素合成与分泌的过程中，生物膜发生了结构与功能上的联系
12．下列关于物质跨膜运输的叙述，正确的是 (　　)
A．葡萄糖分子进入所有真核细胞的方式不一定相同
B．在静息状态下，神经细胞仍进行离子的跨膜运输
C．甘油进出细胞取决于细胞内外的浓度差和载体蛋白的数量
D．细胞通过主动运输方式吸收离子的速率与细胞呼吸强度呈正相关
三、非选择题
13．如图一所示是生物膜的流动镶嵌模型及物质跨膜运输示意图，其中离子通道是一种通道蛋白，通道蛋白是横跨细胞膜的亲水性通道，允许适当大小的离子顺浓度梯度通过，①②③④代表物质运输方式。图二表示物质通过膜运输的速率(纵坐标)随环境中O2浓度(横坐标)的变化。请仔细观察图示并回答有关问题。

(1)很多研究成果有力支持“脂溶性物质易透过生物膜，不溶于脂质的物质不易透过生物膜”这一事实。这证明组成细胞膜的主要成分中有图一中所示的[　　]__________。
(2)鲨鱼体内能积累大量的盐，盐分过高时就要及时将多余的盐分排出体外，经研究鲨鱼体内多余盐分是经②途径排出的，那么其跨膜运输的方式是____________。
(3)蟾蜍心肌细胞吸收Ca2＋、K＋、C6H12O6的方式相同，若用呼吸作用抑制剂处理心肌细胞，则Ca2＋、K＋、C6H12O6等物质吸收均受到显著的影响，其原因是______________。若对蟾蜍的离体心脏施加某种毒素后Ca2＋吸收明显减少，但K＋、C6H12O6的吸收不受影响，最可能的原因是该毒素抑制了图一中所示的转运Ca2＋的[　　]__________的活动。
(4)图二与图一中的________代表的物质运输方式一致。图中曲线出现BC段的主要原因是________________________________________________________________________
____________________________________。
(5)柽柳是泌盐植物，叶子和嫩枝可以将吸收于植物体内的盐分排出，是强耐盐植物。柽柳从土壤中吸收盐是主动运输还是被动运输？请设计实验加以证明。
①实验步骤：
a．取甲、乙两组生长发育相同的柽柳幼苗植株，放入适宜浓度的含有Ca2＋、K＋、C6H12O6的溶液中。
b．甲组给予正常的呼吸条件，乙组_________________________________________。
c．________________________________________________________________________。