1、第7讲 物质跨膜运输的实例、方式第二单元 细胞的结构和物质运输第二单元 细胞的结构和物质运输考纲点击1.物质出入细胞的方式()2.实验：(1)通过模拟实验探究膜的透性(2)观察植物细胞的质壁分离和复原 细胞的吸水和失水1渗透作用(1)概念：水分子(或其他溶剂分子)通过的扩散过程。(2)发生的条件具有半透膜半透膜两侧具有_半透膜浓度差(3)验证渗透作用发生的条件常见渗透装置图分析(1)图 1 中，若 S1 溶液浓度大于 S2，则单位时间内由 S2S1 的水分子数_S1S2，外观上表现为 S1 液面上升；若 S1溶液浓度小于 S2，则情况相反，外观上表现为 S1 液面下降。(2)在达到渗透平衡后，
2、若存在如图 2 所示的液面差 h，则 S1溶液浓度仍_S2。因为液面高的一侧形成的压强，会阻止溶剂由低浓度一侧向高浓度一侧扩散。答案：(1)多于(2)大于 2动物细胞的渗透吸水和失水(1)条件细胞膜：相当于。细胞质：有一定浓度，和细胞外液发生作用。(2)原理当外界溶液浓度细胞液浓度时，细胞水，发生现象。外界溶液浓度细胞液浓度时，细胞水，发生_现象。失质壁分离吸质壁分离的复原4物质跨膜运输的其他实例科学家将番茄和水稻分别放在含有 Ca2、Mg2和 SiO44 的培养液中培养，结果及分析如下：(1)实验结果不同植物对_的吸收有差异。同种植物对_的吸收也有差异。(2)实验结论：植物细胞对无机盐离子的
3、吸收具有_。同种无机盐离子不同无机盐离子选择性1(2018江苏扬州中学月考)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()解析：选 C。实验开始时，漏斗中蔗糖溶液浓度大于烧杯中的蒸馏水，烧杯中的水分子向漏斗中渗透，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，最终由于漏斗中加入的蔗糖酶，
4、维持着一定的液面高度差。2(2018泰安模拟)如图 A 为两个渗透装置，溶液 a、b 为不同浓度的同种溶液，且 a 溶液浓度b 溶液浓度，c 为清水，图 B 为显微镜下观察到的某植物表皮细胞，下列叙述错误的是()A图 A 中装置 2 的液面一段时间后会高于装置 1 的液面B图 B 中的、相当于图 A 中的C若图 B 所示为某农作物的根毛细胞，此时应及时灌溉D图 B 中的与图 A 中的通透性不同答案：B渗透方向及浓度大小的判断方法(1)判断溶剂渗透的总方向 若半透膜两侧是同种溶液，根据质量浓度或物质的量浓度判定。若半透膜两侧是不同的溶液，物质的量浓度才能体现溶质或溶剂分子数的多少，如半透膜两侧为
5、质量分数相同的葡萄糖溶液和蔗糖溶液，则葡萄糖溶液一侧单位体积中葡萄糖分子数多(水分子数少)，水分子由蔗糖溶液一侧通过半透膜向葡萄糖溶液一侧扩散。(2)判断半透膜两侧溶液浓度的大小 若渗透平衡后，半透膜两侧液面仍存在液面差，则半透膜两侧溶液就存在浓度差，液面差越大，浓度差就越大，且液面高的一侧溶液浓度高。物质跨膜运输的方式1物质出入细胞方式的比较 项目离子和小分子物质 大分子和颗粒性物质 被动运输 主动运输 胞吞胞吐 自由扩散协助扩散运输方向高浓度低浓度_细胞外细胞内细胞内细胞外运输动力浓度差_能量(ATP)高浓度低浓度低浓度高浓度浓度差能量(ATP)项目离子和小分子物质 大分子和颗粒性物质 被
6、动运输 主动运输 胞吞胞吐 自由扩散协助扩散模型图项目离子和小分子物质 大分子和颗粒性物质 被动运输 主动运输 胞吞胞吐 自由扩散协助扩散物质出入细胞的实例水、CO2、甘油、脂肪酸、乙醇、苯、尿素等红细胞吸收葡萄糖等K、Na等离子，小肠上皮细胞吸收氨基酸、葡萄糖等白细胞吞噬病菌、变形虫吞食食物颗粒等各种分泌蛋白，如抗体、蛋白质类激素等(必修 1 P73“与社会的联系”改编)囊性纤维病是细胞中某种蛋白质结构异常，影响了 Na和 Cl的跨膜运输，这一事例说明这种结构蛋白属于细胞膜上的_，也反映了细胞膜对离子的吸收具有选择性是通过细胞膜上_来实现的。答案：载体蛋白 载体蛋白的种类和数量 2影响跨膜运
7、输的因素(1)物质浓度(2)氧气浓度(红细胞的主动运输与 O2 无关)(3)温度对跨膜运输的影响：一方面，温度通过影响分子运动而影响图甲；另一方面，温度直接影响蛋白质的活性从而影响图乙。自由扩散主动运输和协助扩散(4)说明依据模式图确认物质出入细胞的方式及影响因素(1)图 2、4、5 中物质运输方式依次为_。(2)写出图 1图 5 中影响物质出入细胞的因素图中仅受“浓度差”制约的为_加入蛋白酶处理会受影响的是_加入呼吸酶抑制剂处理，会受影响的是_(3)神经递质的释放应符合上图中哪种模式？该运输方式具有哪些特点？答案：(1)自由扩散；主动运输；胞吞、胞吐(2)图 1、图 2 图 3、图 4、图
8、5 图 4、图 5(3)图 5。需要消耗能量，不需要载体等。考向 1 物质进出细胞方式的判断1(2018南昌模拟)如图为葡萄糖和 Na进出小肠上皮细胞的示意图。下列选项中正确的是()A胰岛素能加速小肠上皮细胞摄取葡萄糖B小肠上皮细胞运出 Na与运出葡萄糖的方式相同CNa进入小肠上皮细胞与进入神经细胞的方式都是被动运输D葡萄糖进入小肠上皮细胞与进入红细胞的方式相同解析：选 C。胰岛素如果促进小肠上皮细胞吸收葡萄糖，就会增加血糖来源，升高血糖浓度。小肠上皮细胞运出 Na是逆浓度梯度且耗能的，故其运出 Na的方式是主动运输；小肠上皮细胞顺浓度梯度运出葡萄糖的方式是协助扩散。Na进入神经细胞的方式是协
9、助扩散，与图中 Na进入小肠上皮细胞的方式相同。图中葡萄糖进入小肠上皮细胞的方式是主动运输，而葡萄糖进入红细胞的方式是协助扩散。“三步法”判断物质出入细胞的方式变式 1(被动运输)(2017高考江苏卷改编)如图为植物光合作用同化物蔗糖在不同细胞间运输、转化过程的示意图。下列相关叙述正确的是()A蔗糖的水解有利于蔗糖顺浓度梯度运输B单糖逆浓度梯度转运至薄壁细胞CATP 生成抑制剂会直接抑制图中蔗糖的运输D蔗糖可通过单糖转运载体转运至薄壁细胞解析：选 A。由题图可知，蔗糖通过胞间连丝由伴胞进入筛管中，筛管内的蔗糖水解后，蔗糖浓度降低，有利于蔗糖从伴胞扩散到筛管，A 项正确；由题图可知，蔗糖分解产生
10、的单糖顺浓度梯度运至薄壁细胞，B 项错误；图中蔗糖从伴胞到筛管的运输方式为被动运输，不需要消耗 ATP，C 项错误；由题图可知，筛管中的蔗糖水解成单糖后，两种单糖通过单糖转运载体进入薄壁细胞，D 项错误。变式 2(主动运输)(2016高考全国卷)离子泵是一种具有ATP 水解酶活性的载体蛋白，能利用水解 ATP 释放的能量跨膜运输离子。下列叙述正确的是()A离子通过离子泵的跨膜运输属于协助扩散B离子通过离子泵的跨膜运输是顺着浓度梯度进行的C动物一氧化碳中毒会降低离子泵跨膜运输离子的速率D加入蛋白质变性剂会提高离子泵跨膜运输离子的速率解析：选 C。由题干“离子泵能利用水解 ATP 释放的能量跨膜运
11、输离子”可知离子通过离子泵的跨膜运输属于主动运输，A项错误；由题干信息可知，离子通过离子泵的跨膜运输属于主动运输，主动运输可以逆着浓度梯度进行，B 项错误；动物一氧化碳中毒会降低其体内血红细胞运输氧气的能力，导致动物体内细胞有氧呼吸强度降低，供能减少，离子泵跨膜运输离子的速率下降，C 项正确；由题干信息可知离子泵是一种载体蛋白，加入蛋白质变性剂会使载体蛋白变性，降低离子泵跨膜运输离子的速率，D 项错误。变式 3(胞吐与胞吞)(2015高考全国卷)下列过程中，不属于胞吐作用的是()A浆细胞分泌抗体到细胞外的过程BmRNA 从细胞核到细胞质的过程C分泌蛋白从胰腺的腺泡细胞到胞外的过程D突触小泡中的
12、神经递质释放到突触间隙的过程解析：选 B。胞吐是指细胞需要外排的大分子，先在细胞内形成囊泡，囊泡移动到细胞膜处与细胞膜融合，将大分子排出细胞的现象。细胞胞吐的是大分子物质，且细胞通过胞吐作用向外分泌物质是需要消耗能量的。A 项浆细胞分泌抗体、C 项胰腺的腺泡细胞向胞外分泌蛋白质、D 项突触小泡向突触间隙释放神经递质都属于胞吐。B 项 mRNA 是通过核孔从细胞核到细胞质的，不属于胞吐。考向 2 影响跨膜运输的方式2(2015高考全国卷)将三组生理状态相同的某植物幼根分别培养在含有相同培养液的密闭培养瓶中，一段时间后，测定根吸收某一矿质元素离子的量。培养条件及实验结果见下表：培养瓶中气体温度()
13、离子相对吸收量(%)空气17100氮气1710空气328下列分析正确的是()A有氧条件有利于该植物幼根对该离子的吸收B该植物幼根对该离子的吸收与温度的变化无关C氮气环境中该植物幼根细胞吸收该离子不消耗 ATPD与空气相比，氮气环境有利于该植物幼根对该离子的吸收解析：选 A。A 项，温度为 17 时，在空气环境中，根对该离子的相对吸收量高于在氮气环境中的，说明有氧条件有利于该植物幼根吸收该离子，同时说明幼根对该离子的相对吸收量与氧气有关，为主动运输。B 项，在空气环境中，低温下幼根对该离子的相对吸收量较低，说明温度能够影响根对该离子的吸收。C 项，幼根对该离子的吸收方式为主动运输，需要消耗 AT
14、P，在氮气环境中，植物可通过无氧呼吸产生 ATP。D 项，温度为17 时，与空气环境中相比，氮气环境中该植物幼根对该离子的相对吸收量较低，说明氮气环境不利于该植物幼根对该离子的吸收。3(2018湖北荆州中学模拟)如图是几种物质进出细胞方式中，运输速率与影响因素间的关系曲线图，下列与此图相关的叙述中，正确的是()A与氧气进出细胞相符的图有B与葡萄糖进入红细胞相符的图有C与 K进入神经细胞相符的图有D与蛋白质类物质进出细胞相符的图有解析：选 A。图中分别表示自由扩散、被动运输、主动运输、自由扩散，为协助扩散或主动运输。氧气通过自由扩散方式进出细胞，与此相符的是，A 正确；葡萄糖通过协助扩散方式进入
15、红细胞，与此相符的是，B 错误；K进入神经细胞是主动运输，与图中相符，C 错误；蛋白质通过胞吞或胞吐进出细胞，D 错误。运输曲线中的运输方式判断(1)有饱和点的曲线表示协助扩散或主动运输。(2)运输速率与细胞外浓度成正比关系的曲线表示自由扩散。(3)运输速率与呼吸作用或氧浓度有关系的曲线表示主动运输。观察植物细胞的质壁分离及复原1实验原理(1)成熟的植物细胞的相当于一层半透膜。(2)具有一定的浓度，能渗透吸水和失水。(3)比细胞壁的大得多。原生质层细胞液原生质层伸缩性2实验步骤低倍显微镜3质壁分离的表现(1)宏观：坚挺萎蔫。(2)微观液泡：。细胞液颜色：。原生质层与细胞壁分离。大小浅深4.高分
16、进阶 关于质壁分离和复原实验的四个注意点(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的复原，但如果所用溶液为葡萄糖、KNO3、尿素、乙二醇等能被细胞吸收的物质，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，但结果是单向的。(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。发
17、散拓展 (1)某同学在观察根细胞的质壁分离和复原时，发现部分细胞未出现预期的现象，原因可能是_。(2)视野中发现某细胞的细胞壁与原生质层处于分离状态，此时细胞可能正在进行_，也可能正在进行_。答案：(1)这部分细胞是未成熟的细胞或是已经死亡的细胞(2)质壁分离 质壁分离的复原考向 1 实验材料的选取、操作及实验评价1(2018湖南长沙调研)下列有关“观察植物细胞的质壁分离和复原”的实验操作，叙述正确的是()A在步骤 C 中只需滴加 1 滴蔗糖溶液B整个实验现象的观察应维持在低倍镜下C步骤 A 具体操作过程为“解离染色漂洗制片”D步骤 F 观察实验结果和步骤 D 相比，液泡颜色变深解析：选 B。
18、在步骤 C 引流操作中需滴加多滴蔗糖溶液，用吸水纸在对侧吸引，A 错误；在高倍镜下引流易污染镜头，该实验全程应在低倍镜下观察，B 正确；步骤 A 制片时不需要进行解离、染色，C 错误；质壁分离复原的细胞液泡吸水，颜色变浅，D 错误。2关于“探究植物细胞质壁分离和复原实验”的叙述，正确的是()A.在发生质壁分离的过程中，细胞的吸水能力逐渐增强B该实验只是观察了质壁分离和复原现象，没有设计对照实验C该实验常选择洋葱鳞片叶的内表皮细胞，是因为有紫色中央大液泡D在不同浓度蔗糖溶液中发生质壁分离的细胞，滴加清水后均能复原解析：选 A。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
19、的吸水能力逐渐增强，A 正确；在“探究植物细胞质壁分离和复原实验”中，质壁分离的前后可以对照，质壁分离过程和质壁分离的复原过程也可以对照，所以本实验有对照，B 错误；该实验常选择洋葱鳞片叶的外表皮细胞，该细胞内有紫色的中央大液泡，C 错误；使用高浓度的蔗糖溶液进行质壁分离实验时，会使细胞由于大量失水而死亡，不会再出现质壁分离复原现象，D 错误。考向 2 不同试剂对质壁分离和复原的影响分析3(2017高考全国卷)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()A04 h 内物质 A 没有通过细胞膜进入细
20、胞内B01 h 内细胞体积与原生质体体积的变化量相等C23 h 内物质 A 溶液的渗透压小于细胞液的渗透压D01 h 内液泡中液体的渗透压大于细胞质基质的渗透压解析：选 C。该植物细胞质壁分离后的复原是因为物质 A 进入了细胞，使细胞液渗透压升高导致细胞吸水，A 项错误；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，所以 01 h 内，细胞体积变化量小于原生质体体积的变化量，B项错误；23 h 内原生质体的相对体积增大，此时细胞液的渗透压大于细胞外溶液的渗透压，C 项正确；01 h 内原生质体的相对体积减小，液泡中的水分进入细胞质基质，此时细胞质基质的渗透压大于液泡中液体的渗透压，D
21、 项错误。细胞能否发生质壁分离与复原的判断(1)从图像角度分析 若液泡的体积明显变小，则细胞发生了质壁分离；若液泡的体积又恢复原来大小，则发生了质壁分离复原。(2)从细胞角度分析 死细胞、动物细胞及未成熟的植物细胞(如根尖分生区细胞)不发生质壁分离及复原现象。具有中央大液泡的成熟植物细胞可发生质壁分离及复原现象。(3)从溶液角度分析 在一定浓度(溶质不能透过半透膜)的溶液中只会发生质壁分离现象，不能自动复原(只有用清水或低渗溶液处理，方可复原)。在一定浓度(溶质可透过半透膜)的溶液(如 KNO3、甘油等)中可发生质壁分离后自动复原现象。在高浓度溶液中可发生质壁分离现象，但不会发生质壁分离复原现
22、象。(2018江西五市八校联考)如图曲线表示完全相同的两个植物细胞分别放置在 A、B 溶液中，细胞失水量的变化情况。相关叙述错误的是()A该实验可选取菠菜的叶肉细胞来进行B6 min 时取出两个细胞用显微镜观察，均可看到质壁分离状态C若 B 溶液的浓度稍增大，则曲线中 b 点右移D两条曲线的差异只是由于 A、B 溶液浓度不同导致的解析：选 D。由图分析可知 A 细胞失水量增加，说明细胞发生质壁分离。B 失水量先增加后减少，说明发生质壁分离后又复原。能发生质壁分离的细胞是成熟植物的活细胞，A 正确；6 min 时都可以看到质壁分离的状态，只是 B 在发生质壁分离的复原，B 正确；如果 B 溶液的
23、浓度稍增大，则 b 点质壁分离后复原的时间需要变长即右移，C 正确；两条曲线的差异不仅是因为浓度的不同，B 溶液可进入细胞内，D 错误。考向 3 质壁分离和复原的应用4将某植物花冠切成大小和形状相同的细条，分为 a、b、c、d、e 和 f 组(每组的细条数相等)，取上述 6 组细条分别置于不同浓度的蔗糖溶液中，浸泡相同时间后测量各组花冠细条的长度，结果如图所示。假如蔗糖溶液与花冠细胞之间只有水分交换，则()A实验后，a 组液泡中的溶质浓度比 b 组的高B浸泡导致 f 组细胞中液泡的失水量小于 b 组的Ca 组细胞在蔗糖溶液中失水或吸水所耗 ATP 大于 b 组D使细条在浸泡前后长度不变的蔗糖浓
24、度介于 0.40.5 molL1之间解析：选 D。A 项，通过图示可以看出，a 组和 b 组实验前长度/实验后长度的值都小于 1，表明细胞吸水导致细条变长；由于 a 组实验前长度/实验后长度的值小于 b 组实验前长度/实验后长度的值，说明 a 组吸水较多，b 组吸水较少，所以实验后a 组液泡中的溶质浓度比 b 组的低。B 项，分析柱状图可知，f组细胞失水，而 b 组细胞吸水，因此浸泡导致 f 组细胞中液泡的失水量大于 b 组的。C 项，水分进出细胞的方式是自由扩散，不消耗 ATP。D 项，根据柱状图可知，在浓度为 0.4 molL1的蔗糖溶液中的 c 组细胞吸水，而在浓度为 0.5 molL1
25、 的蔗糖溶液中的 d 组细胞失水，所以使细条在浸泡前后长度不变的蔗糖浓度介于 0.40.5 molL1 之间。5(2015高考海南卷)回答下列问题：(1)将贮藏的马铃薯(块茎)放入蒸馏水中，水分通过_的方式进入马铃薯细胞，引起马铃薯鲜重增加。随着蒸馏水处理时间延长，该马铃薯鲜重不再增加，此时，马铃薯细胞的渗透压比处理前的_。(2)将高温杀死的马铃薯细胞放入高浓度的 NaCl 溶液中，_(填“会”或“不会”)发生质壁分离现象。(3)将发芽的马铃薯制成匀浆，使其与斐林试剂发生作用，生成砖红色沉淀，说明该马铃薯匀浆中含有_。解析：(1)水分以自由扩散方式跨膜运输，马铃薯细胞吸水，细胞液浓度降低，渗透
26、压降低。(2)死细胞原生质层变成全透性，故将高温杀死的马铃薯细胞放入高浓度的 NaCl 溶液中不会发生质壁分离。(3)还原性糖与斐林试剂反应，生成砖红色沉淀，故该实验现象说明马铃薯匀浆中含有还原性糖。答案：(1)自由扩散 低(2)不会(3)还原性糖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)鉴别不同种类的溶液(如 KNO3 溶液和蔗糖溶液)清一清易错点 1 误认为渗透平衡时水分子不移动点拨 渗透平衡只意味着半透膜两侧水分子移动达到平衡状态，平衡状态下，水分子向两侧移动的速率相等，不可看作没有水分子移动，此时半透膜两侧溶液浓度也不一定相等。易错点 2 原
27、生质层原生质体点拨(1)原生质层在成熟的植物细胞内相当于半透膜。由细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质组成。(2)原生质体是去除了植物细胞壁以后所剩下的植物细胞结构。易错点 3 半透膜选择透过性膜点拨(1)区别：半透膜是无生物活性的物理性膜，物质能否通过取决于分子的大小。选择透过性膜是具有生物活性的生物膜，载体蛋白的存在决定了其对不同物质是否吸收的选择性。(2)共性：都允许水分子自由通过，而不允许大分子物质通过。易错点 4 误认为同种物质跨膜方式应一致点拨 某物质进出细胞的方式并非固定一种。如葡萄糖进入红细胞是协助扩散，而葡萄糖通过小肠上皮细胞细胞膜的方式为主动运输，要视具体情况而定。再如静息
28、电位形成时 K外流与动作电位形成时 Na内流均为协助扩散；但 K、Na在其他细胞中跨膜运输一般为主动运输，而即使是同一种物质，进出细胞的方式也不一定相同。易错点 5 影响物质跨膜运输的四点提醒点拨(1)运输速率与 O2 浓度无关的运输方式除自由扩散外，还有协助扩散。(2)影响协助扩散运输速率的因素除载体蛋白数量外，还有浓度差。(3)抑制某载体蛋白的活性，只会导致以该载体蛋白转运的物质运输受到影响，对其他物质运输不影响。(4)抑制细胞呼吸，所有以主动运输方式跨膜的物质运输都会受到影响。判一判(1)细胞膜对膜两侧物质的进出具有选择性()(2)植物细胞的原生质层由细胞膜和液泡膜组成()(3)发生渗透
29、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()(4)Na从红细胞外运入红细胞内的过程属于被动运输(2016海南，T19D)()(5)小肠上皮细胞吸收溶质发生障碍时，可导致小肠吸水减少(2015海南，T16C)()(6)小肠黏膜中的一些细胞可通过被动运输将某种蛋白分泌到肠腔(2015海南，T16D)()(7)甘油是极性分子，所以不能以自由扩散的方式通过细胞膜(新课标全国，T1C)()(8)植物细胞通过主动运输吸收不同矿质元素离子的速率都相同(新课标全国，T3A)()(9)低温不影响矿质离子的吸收速率()(10)细胞质中的氢离子可以通过扩散作用进入液泡内()(11)Na与有关载体蛋白结合排出细胞属于主动运输()(12)细胞外液中的 K进入神经细胞属于自由扩散()(13)主动运输使膜内外物质浓度趋于一致，维持了细胞的正常代谢()(14)同一种物质进出不同细胞时，运输方式可能不同()本部分内容讲解结束 按ESC键退出全屏播放
