資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
【備考2023】高中生物新教材一輪復習學案
第6講　細胞的物質輸入和輸出
[素養目標]
1．基于不同生物膜上蛋白質的種類和數量不同，理解生物膜的功能特性——選擇透過性。(生命觀念)
2．通過學習觀察植物細胞的吸水和失水實驗，掌握與植物細胞質壁分離和復原實驗有關的實驗設計方法。(科學探究)
　水分進出細胞的原理
1．滲透作用的原理
2．動物細胞的吸水和失水
[提醒]　滲透平衡只意味著半透膜兩側水分子移動達到平衡狀態，平衡狀態下，水分子向兩側移動的速率相等，不可看作沒有水分子移動，此時半透膜兩側溶液濃度也不一定相等。
3．植物細胞的吸水和失水(以成熟植物細胞為例)
[提醒]　(1)原生質層≠原生質體
原生質層在成熟的植物細胞內相當于半透膜。由細胞膜、液泡膜以及兩層膜之間的細胞質組成。原生質體是去除了植物細胞壁以后所剩下的植物細胞結構。
(2)半透膜≠選擇透過性膜
半透膜是無生物活性的物理性膜，物質能否通過取決于分子的大小。選擇透過性膜是具有生物活性的生物膜，轉運蛋白的存在決定了其對不同物質是否吸收的選擇性。
1．(必修1 P62“問題探討”)滲透作用中膜兩側溶液的濃度指的是質量濃度。(×)
2．(必修1 P63“思考·討論”)紅細胞吸水與失水的多少取決于紅細胞內外溶液濃度的差值。(√)
3．(必修1 P63正文)植物細胞內的液體環境主要指的是細胞質基質中的細胞液。(×)
4．(必修1 P64“探究·實踐”)在不染色的條件下，最適合觀察細胞質壁分離現象的是紫色洋蔥根尖分生區細胞。(×)
5．為研究植物細胞質壁分離現象，某同學將某植物的葉表皮放入一定濃度的甲物質溶液中，一段時間后觀察到葉表皮細胞發生了質壁分離現象。細胞內甲物質的濃度高于細胞外甲物質的濃度。(×)
1．必修1 P62“問題探討”拓展：玻璃紙是一種半透膜，細胞膜能夠控制物質進出細胞，有人說細胞膜與半透膜類似，又有所不同，你能說出其中的原因嗎？
提示：半透膜是無生命的物理性薄膜，物質能否通過取決于微粒的大??；細胞膜屬于選擇透過性膜，選擇透過性膜是具有活性的生物膜，不同物質的通過性不僅取決于分子大小，還與細胞的需求有關。因此細胞膜和半透膜類似，又有所不同。
2．必修1 P67“拓展應用”拓展：溫度變化會影響水分通過半透膜的擴散速率嗎？請提出假設，并設計檢驗該假設的實驗方案。
提示：溫度會影響水分通過半透膜的擴散速率。在一定溫度范圍內，提高溫度會加快水分通過半透膜的速率；而降低溫度則減緩水分通過半透膜的速率。實驗方案設計如下：按教材第62頁中的“滲透現象示意圖”組裝好三組裝置。在第一組的燒杯外用酒精燈或水浴鍋加熱升溫；第二組燒杯外加冰塊降溫；第三組留作對照。三組裝置同時開始實驗，記錄液面變化及時間。
1．溶質不能透過半透膜的滲透裝置分析[科學思維]
(1)水分子的流動方向判斷：圖中當溶液濃度S1＞S2時，流向S1的水分子多于流向S2的水分子，水分子總體趨勢是通過半透膜由S2流向S1；當溶液濃度S1＜S2時，流向S2的水分子多于流向S1的水分子，水分子總體趨勢是通過半透膜由S1流向S2。滲透達到平衡時，Δh不再變化，半透膜兩側的水分子運動速度相同，此時水分子不是靜止不動的。
(2)溶液的濃度大小判斷：Δh不變時，S1、S2濃度的大小關系為：S1＞S2，原因是液面高的一側形成的壓強會阻止水分子由低濃度一側向高濃度一側擴散。
(3)如果將半透膜換成紗布：不會產生滲透現象。
2．滲透作用實驗裝置的拓展應用[科學探究]
(1)驗證滲透作用發生的條件
(2)比較不同溶液濃度的大小
比較項目 漏斗內 燒杯內
溶液濃度 M N
現象及結論 ①若漏斗內液面上升，則M＞N ②若漏斗內液面不變，則M＝N ③若漏斗內液面下降，則M＜N
(3)探究物質能否通過半透膜的方法(以碘和淀粉為例)
燒杯內盛淀粉溶液 漏斗內盛碘液 結論
變藍 不變藍 碘能通過半透膜，而淀粉不能
不變藍 變藍 淀粉能通過半透膜，而碘不能
變藍 變藍 淀粉和碘都能通過半透膜
不變藍 不變藍 淀粉和碘都不能通過半透膜
[探究意圖：以水分子跨膜運輸為情境考查科學思維]
如圖甲、乙、丙分別是細胞在不同濃度溶液中水分子的跨膜運輸示意圖(箭頭大小代表水分子數的多少)。
(1)若將人的成熟紅細胞放入清水中，會出現圖________所示現象，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)若將洋蔥表皮細胞放在質量濃度為0.3 g/mL的蔗糖溶液中，會出現圖________所示現象，達到平衡時，水分子進出細胞的狀況是圖________所示。
(3)若某葉肉細胞正處于圖甲所示狀態，一段時間內細胞體積增大，最終________(填“會”或“不會”)漲破，原因是________________________________________________
________________________________________________________________________。
提示：(1)甲　成熟紅細胞發生滲透作用，從細胞外進入細胞內的水分子多于從細胞內到細胞外的水分子，因此細胞吸水　(2)丙　乙　(3)不會　植物細胞的細胞壁有支持和保護作用
突破點1　圍繞滲透作用的原理及應用，考查科學思維能力
1．如圖為一個滲透裝置，假設溶質分子或離子不能通過半透膜，實驗開始時，液面a和b平齊。下列判斷不正確的是(　　)
A．如果甲、乙都是蔗糖溶液，甲的濃度低于乙，則液面a會下降，液面b會上升
B．如果甲、乙分別是葡萄糖溶液和蔗糖溶液，兩者的質量分數相同，則液面a會上升，液面b會下降
C．當半透膜兩側的滲透作用達到平衡時，甲、乙溶液的濃度不一定相等
D．當半透膜兩側的滲透作用達到平衡時，甲、乙溶液的滲透壓一定相等
解析：當半透膜兩側的滲透作用達到平衡時，由于兩側的液面高度可能不同，因此甲、乙溶液的滲透壓不一定相等，D項錯誤。
答案：D
2．(2022·湖北四地七校聯考)某興趣小組用圖甲研究滲透作用，a和b均為蔗糖溶液，c允許單糖通過。圖乙為實驗結果。下列說法正確的是(　　)
A．燒杯中蔗糖溶液濃度大于漏斗中蔗糖溶液濃度
B．若t2時刻在燒杯中加入蔗糖酶，則Δh最終將變小
C．t2時刻半透膜兩側蔗糖溶液濃度相同
D．若t2時刻在漏斗中加入蔗糖酶，則Δh將先變大后變小
解析：分析圖乙，Δh先增加后趨于穩定，說明漏斗中蔗糖溶液濃度大于燒杯中蔗糖溶液濃度，A錯誤；若t2時刻在燒杯中加入蔗糖酶，蔗糖分解為單糖，燒杯內溶液濃度會升高，由于c允許單糖通過，繼而燒杯內溶液濃度會下降，則Δh將先變小后變大，B錯誤；t2時刻半透膜兩側水分子進出速度相等，但是由于漏斗與燒杯的液面不一樣高，所以膜兩側溶液濃度不相等，C錯誤。
答案：D
滲透裝置中溶液滲透方向與濃度的判斷
突破點2　圍繞動植物細胞吸水與失水分析，考查科學思維能力
3．為研究成熟植物細胞的滲透吸水，設計簡易滲透吸水裝置如圖甲所示，圖甲中漏斗液面上升的高度與時間的關系如圖乙所示。一成熟植物細胞放在某外界溶液中發生的一種狀態(此時細胞有活性)如圖丙所示。下列相關敘述錯誤的是(　　)
A．由圖甲中漏斗液面上升可知，實驗開始時b液體的濃度大于a液體的濃度
B．由圖乙可知，圖甲中漏斗里溶液的吸水速率會一直下降
C．圖丙中相當于圖甲中c結構的是③④⑤
D．把圖丙所示狀態的細胞放在蒸餾水中，會發生質壁分離復原
解析：據圖甲分析，漏斗液面上升，水分從低濃度溶液流向高濃度溶液，故溶液濃度b大于a，A正確；由圖乙可知，圖甲中漏斗里液面上升的高度與時間在開始時呈正相關，但隨著時間的推移，上升幅度減小直至不再上升，說明溶液的吸水速率在不斷下降，直到為0，B錯誤；圖丙中相當于圖甲中c結構的是③④⑤，即原生質層，C正確；把圖丙所示狀態的細胞放在蒸餾水中，細胞吸水，會發生質壁分離復原，D正確。
答案：B
4．(多選) (2022·山東濰坊模擬)取某一紅色花冠的2個大小相同、生理狀態相似的花瓣細胞，將它們分別放置在甲、乙兩種溶液中，測得細胞失水量的變化如圖1，液泡直徑的變化如圖2，下列敘述正確的是(　　)
A．第4 min后乙溶液中細胞由于失水過多而死亡
B．甲、乙兩種溶液的濃度不同，溶質也不可能相同
C．第2 min前乙溶液中花瓣細胞的失水速率小于甲溶液
D．圖2中曲線Ⅰ和圖1中乙溶液細胞失水量曲線對應
解析：第4 min后乙溶液中細胞吸水，發生了質壁分離復原，A錯誤；圖1中兩條曲線的差異是甲、乙溶液溶質不同造成的，甲溶液中的溶質不能被細胞吸收，乙溶液中的溶質可以被細胞通過主動運輸的方式吸收，但兩種溶液的濃度可能相同，B錯誤；據圖1中第2 min 前兩曲線的變化趨勢可知，處于甲溶液中的花瓣細胞的失水速率大于乙溶液，C正確；分析圖2可知，曲線Ⅰ中液泡先變小后恢復到原樣，與乙溶液中細胞失水量曲線對應，曲線Ⅱ中液泡先變小后維持不變，與甲溶液中細胞失水量曲線對應，D正確。
答案：CD
1．對于植物細胞來說，單位時間內，水分子進出細胞的數量相等時，細胞內外液體的濃度不一定相等，理由是_______________________________________________________。
提示：植物細胞有細胞壁的支持、保護作用，當單位時間內水分子進出植物細胞數量相等時，有可能細胞液濃度大于細胞外溶液濃度
2．將若干生理狀況基本相同，長度為4 cm的鮮蘿卜條分為四組，分別置于清水(對照組)和濃度相同的三種溶液中(實驗組)，尿素溶液、KNO3溶液和蔗糖溶液分別編號為1、2、3組。測量每組蘿卜條的平均長度，結果如圖。據圖分析回答下列問題。
(1)1組中的尿素分子和2組中的K＋、NO都進入了細胞，尿素分子進入細胞的方式為________，K＋、NO進入細胞的方式為________。
(2)3組中，如果一直增大蔗糖溶液濃度，蘿卜條會不會一直縮短？________，理由是
________________________________________________________________________。
提示：(1)自由擴散　主動運輸
(2)不會　如果一直增大蔗糖溶液濃度，蘿卜條就會縮短，但由于細胞壁的支持和保護作用，不可能無限縮短
　物質進出細胞的方式
1．被動運輸
2．主動運輸
[提醒]　同種物質跨膜運輸的方式不一定相同
某物質進出細胞的方式并非固定一種。如葡萄糖進入紅細胞是協助擴散，而葡萄糖進入小腸上皮細胞的方式為主動運輸，要視具體情況而定。再如靜息電位形成時K＋外流與動作電位形成時Na＋內流均為協助擴散；但K＋、Na＋在其他細胞中的跨膜運輸一般為主動運輸。
3．胞吞與胞吐
[提醒]　影響物質跨膜運輸的四點提醒
(1)運輸速率與O2濃度無關的除自由擴散外，還有協助擴散。
(2)影響協助擴散運輸速率的因素除轉運蛋白數量外，還有濃度差。
(3)抑制某轉運蛋白的活性，只會導致該轉運蛋白轉運的物質運輸受到影響，對其他物質的運輸無影響。
(4)抑制細胞呼吸，所有以主動運輸方式跨膜的物質運輸都會受到影響。
1．(必修1 P66正文)水分子和脂溶性小分子有機物都可以通過自由擴散進入細胞。(√)
2．(必修1 P67正文)水分子更多的是借助細胞膜上的水通道蛋白以協助擴散方式進出細胞。(√)
3．(必修1 P69正文)一種載體蛋白通常只適合與一種或一類離子或分子結合。(√)
4．(必修1 P69正文)輪藻細胞中K＋濃度比它們生活的水環境高63倍，說明輪藻吸收K＋的方式為主動運輸。(√)
5．(必修1 P72正文)胞吞、胞吐依賴于膜的流動性，主動運輸、協助擴散與膜的流動性無關。(×)
1．必修1 P70 “與社會的聯系”拓展：囊性纖維化是細胞中某種蛋白質結構異常，影響了Na＋和Cl－的跨膜運輸，這一事例說明這種蛋白質屬于細胞膜上的哪種蛋白？也反映了細胞膜對離子的吸收具有選擇性是怎樣通過細胞膜來實現的？引起囊性纖維化疾病的直接原因和根本原因分別是什么？
提示：載體蛋白。細胞膜對離子的吸收具有選擇性是通過細胞膜上的轉運蛋白的種類和數量或轉運蛋白空間結構的變化來實現的。直接原因是轉運氯離子的載體蛋白功能發生異常，根本原因是由于三個堿基缺失造成基因突變。
2．必修1 P72“與社會的聯系”拓展：引發阿米巴痢疾的原因是什么？
提示：在人體腸道內寄生的一種變形蟲——痢疾內變形蟲，能通過胞吐作用分泌蛋白分解酶，溶解人的腸壁組織，通過胞吞作用“吃掉”腸壁組織細胞，并引發阿米巴痢疾。
1．比較物質進出細胞的方式[科學思維]
(1)小分子物質進出細胞的方式
物質出入細 胞的方式 被動運輸 主動運輸
自由擴散 協助擴散
圖例
續表
物質出入 細胞的方式 被動運輸 主動運輸
自由擴散 協助擴散
運輸方向 高濃度→低濃度 低濃度→高濃度
是否需要 轉運蛋白　 不需要 需要 需要(載體蛋白)
是否消耗能量 不消耗 不消耗 消耗
舉例 O2、CO2、甘油、乙醇等 人的紅細胞吸收葡萄糖、腎小管細胞吸收水 小腸上皮細胞吸收氨基酸
(2)大分子物質進出細胞的方式
物質出入細胞的方式 胞吞 胞吐
圖例
運輸方向 胞外→胞內 胞內→胞外
是否需要轉運蛋白 不需要轉運蛋白，但需要與特定的膜蛋白結合
是否消耗能量 消耗 消耗
舉例 變形蟲攝取食物 分泌蛋白的分泌
[提醒]　物質進出細胞方式的3點提醒
(1)RNA和蛋白質等大分子物質通過核孔進出細胞核，而不是通過胞吞、胞吐作用。
(2)通過胞吐運輸的不一定都是大分子物質，也可能是小分子物質，如某些神經遞質的釋放。
(3)自由擴散、協助擴散、主動運輸體現了生物膜的選擇透過性；胞吞、胞吐體現了生物膜的流動性。
2．被動運輸和主動運輸影響因素的分析[科學思維]
(1)濃度差對物質跨膜運輸的影響
濃度差主要影響自由擴散和協助擴散。自由擴散中，濃度差越大，運輸速率越大；協助擴散中，濃度差達到一定程度后運輸速率不再繼續增加，原因是受轉運蛋白數量的限制。
(2)轉運蛋白數量對跨膜運輸的影響
轉運蛋白主要影響協助擴散和主動運輸。其他條件適宜的情況下，協助擴散中轉運蛋白數量越多，運輸速率越大；主動運輸中載體蛋白數量達到一定程度后運輸速率不再增加，原因可能是受能量供應限制。自由擴散不受轉運蛋白數量的影響。
(3)氧氣含量對跨膜運輸的影響：通過影響細胞呼吸進而影響主動運輸的速率。
①P點時：無氧呼吸為物質的運輸提供能量。
②PQ段：隨著氧氣含量的增加，有氧呼吸產生的能量越多，主動運輸的速率越大。
③Q點以后：當氧氣含量達到一定程度后，受載體蛋白數量以及其他限制因素的影響，運輸速率不再增加。
(4)溫度
3．探究物質跨膜運輸方式的實驗設計思路[科學探究]
(1)探究是主動運輸還是被動運輸
(2)探究是自由擴散還是協助擴散
[探究意圖：以物質出入細胞為情境信息考查科學思維]
　根據下圖回答相關問題：
(1)完成圖中填空。
(2)分析物質進出細胞的有關圖像。
①圖示物質進出細胞的方式是____________________________________________，
判斷的依據是___________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②圖示的運輸方式可以逆濃度梯度進行嗎？________________________________
________________________________________________________________________。
③只要是消耗能量的運輸方式就是主動運輸嗎？______________________________
________________________________________________________________________。
提示：(1)主動運輸　協助擴散　(2)①協助擴散　圖中物質順濃度梯度運輸，需要載體蛋白協助，但不消耗能量，為協助擴散?、诓荒?，逆濃度梯度運輸一定消耗能量?、鄄灰欢?，消耗能量的運輸方式除了主動運輸外，還有胞吞和胞吐
突破點1　結合物質進出細胞方式的判斷，考查生命觀念與科學思維能力
1．下列關于人體內物質出入細胞方式的敘述，錯誤的是(　　)
A．水鹽平衡的調節過程中，腎小管上皮細胞對水的重吸收屬于被動運輸
B．肌肉細胞中的葡萄糖徹底氧化分解的產物可以通過自由擴散運出細胞
C．血液中的碘進入甲狀腺濾泡上皮細胞的方式為主動運輸
D．神經細胞產生的小分子物質是以主動運輸或者被動運輸的方式被運出細胞的
解析：水鹽平衡的調節過程中，腎小管上皮細胞對水的重吸收屬于被動運輸，A正確；肌肉細胞中的葡萄糖徹底氧化分解的產物是CO2和H2O，二者進出細胞的方式都可以是自由擴散，B正確；血液中的碘濃度低于甲狀腺濾泡上皮細胞中的碘濃度，因此血液中的碘進入甲狀腺濾泡上皮細胞的方式為主動運輸，C正確；神經細胞產生的某些小分子物質如神經遞質通過胞吐方式被運出細胞，D錯誤。
答案：D
2．如圖為水分子進入細胞的兩種方式，下列有關敘述錯誤的是(　　)
A．通道蛋白是一類跨越細胞膜磷脂雙分子層的蛋白質
B．腎小管和集合管對水分的重吸收主要與水通道蛋白有關
C．水通道蛋白還能允許一部分離子通過，該過程屬于主動運輸
D．水分子通過水通道蛋白的運輸屬于被動運輸，不需要細胞代謝供能
解析：水通道蛋白屬于貫穿類蛋白質，A正確；腎小管和集合管對水分的重吸收主要依賴于水通道蛋白的協助擴散，B正確；水通道蛋白的作用具有專一性，其跨膜運輸水分子的過程不需要細胞代謝供能，C錯誤，D正確。
答案：C
“三看法”判斷物質出入細胞的方式
突破點2　借助物質跨膜運輸的影響因素及分析，考查科學思維與科學探究能力
3．如圖表示對某種細胞使用呼吸抑制劑后，該細胞對某物質的吸收速率與細胞內外該物質濃度差的關系。下列有關敘述錯誤的是(　　)
A．這種物質進入該細胞的方式與O2進入該細胞的方式相同
B．該細胞吸收這種物質與ATP的水解無直接關系
C．該物質不能直接通過細胞膜上的磷脂分子間隙進入該細胞
D．該細胞對這種物質的吸收與核糖體的功能有關
解析：分析圖示可知，對細胞使用呼吸抑制劑后，細胞的能量供給不足，圖中前面一段隨著細胞內外該物質濃度差的持續增大，細胞對該物質的吸收速率也在增大，說明該物質的跨膜運輸不需要細胞代謝供能，但是當該物質濃度差達到一定值后，吸收速率不再增加，說明受到載體蛋白數量的限制，可判斷此運輸方式為協助擴散。細胞吸收O2的方式是自由擴散，與這種物質進入該細胞的方式不同，A錯誤；協助擴散不需要細胞代謝供能，與ATP的水解無直接關系，B正確；協助擴散需要載體蛋白協助，通過協助擴散運輸的物質不能直接通過細胞膜上的磷脂分子間隙進入細胞，C正確；協助擴散需要載體蛋白協助，而載體蛋白的化學本質是蛋白質，需要在核糖體上合成，因此該細胞對這種物質的吸收與核糖體的功能有關，D正確。
答案：A
4．為探究不同類型的高鹽分(NaCl、混合鈉鹽和混合氯鹽)脅迫下的豌豆幼苗對離子的吸收情況，某研究小組進行了相關實驗，結果如表所示。下列有關說法錯誤的是(　　)
A.鹽分脅迫下，細胞對K＋的吸收作用明顯增強
B．對照組的豌豆幼苗需放在清水中培養
C．不同類型的鹽分脅迫下，細胞對離子的吸收具有選擇性
D．鹽分脅迫下，細胞通過增加對離子的吸收總量來提高抗鹽能力
解析：由表中數據可知，與對照組相比，鹽分脅迫下細胞對K＋的吸收作用增強，A項正確；本實驗的目的是探究不同類型的高鹽分脅迫下豌豆幼苗對不同離子的吸收情況，對照組不能在清水中培養，而應該在完全培養液中培養，B項錯誤；由題表可知，在不同類型的鹽分脅迫下，細胞對不同離子的吸收總量不同，說明細胞吸收離子具有選擇性，C項正確；在鹽分脅迫下，細胞可通過吸收離子使細胞的滲透壓增加，以提高抗鹽能力，D項正確。
答案：B
突破點3　圍繞物質跨膜運輸的有關探究實驗分析，考查科學探究能力
5．(多選) (2022·河北承德模擬)科學家將番茄和水稻幼苗分別放在等量培養液中培養(Mg2＋和SiO起始濃度相同)，一段時間后，培養液中的離子濃度變化如圖所示，下列相關敘述正確的是(　　)
A．番茄吸收水的相對速率快于Mg2＋
B．水稻運輸SiO的載體數量多于Mg2＋
C．番茄吸收Mg2＋通常需要細胞代謝供能
D．水稻和番茄對離子的吸收具有選擇性
解析：分析圖示可知，番茄培養液中Mg2＋的濃度低于起始濃度，說明番茄吸收水的相對速率慢于Mg2＋，A錯誤；分析圖示可知，經過一段時間，水稻培養液中Mg2＋濃度高于起始濃度，SiO濃度低于起始濃度，故水稻吸收SiO的量多于Mg2＋，而細胞能量供應基本一致，推測水稻運輸SiO的載體數量多于Mg2＋，B正確；Mg2＋是礦質元素離子，植物細胞通常通過主動運輸的方式吸收礦質元素離子，吸收過程需要消耗能量，C正確；由圖示可知，水稻和番茄對Mg2＋和SiO的吸收有差異，說明細胞對離子的吸收具有選擇性，D正確。
答案：BCD
6．研究人員在土壤含鉀量偏低的菜園中連續兩年進行了相同的實驗，實驗結果記錄如下表所示，據此回答下列問題：
組別 KCl使用量 [kg/畝·年] 大白菜產量(kg/畝)
第1年 第2年
A 0 3 770 2 253
B 5 4 009 3 106
C 10 4 560 3 807
D 15 4 274 3 610
(1)該實驗課題為____________________________________________________。
(2)大白菜細胞以________的方式從土壤中吸收K＋，滿足此方式的必需條件是________________________________________________________________________。
(3)上述實驗中，A組實驗的作用是________；與C組相比，D組實驗數據偏低的原因最可能是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)根據表格可以判斷，該實驗的自變量為KCl使用量，因變量為大白菜的產量，課題為研究KCl使用量對大白菜產量的影響。(2)大白菜根尖細胞吸收K＋的方式是主動運輸，需要載體和能量。(3)A組實驗沒使用KCl，起對照作用。D組的KCl使用量比C組多，但是大白菜的產量偏低，最可能的原因是施肥過多，影響了大白菜對水的吸收。
答案：(1)研究KCl使用量對大白菜產量的影響
(2)主動運輸　有載體蛋白和ATP(能量)供應
(3)對照　使用KCl過多，影響了大白菜對水的吸收
1．主動運輸、協助擴散和自由擴散都會改變細胞膜內外物質的濃度差，試分析三種運輸方式對物質濃度差的影響：
________________________________________________________________________。
提示：協助擴散和自由擴散使細胞膜內外物質的濃度差減小，主動運輸可以增大細胞膜內外物質的濃度差
2．影響離子泵運輸離子的主要外界因素有O2濃度、溫度，其依據是
________________________________________________________________________。
提示：離子泵運輸離子消耗ATP，細胞內產生ATP的過程為細胞呼吸，O2濃度可以影響有氧呼吸，進而影響ATP的產生，最終影響離子泵運輸離子；溫度通過影響載體蛋白的運動和酶的活性影響離子泵運輸離子
3．若苦馬豆幼苗所處的土壤環境中鹽濃度過高，會造成“燒苗”現象，原因是
________________________________________________________________________。
提示：鹽濃度過高使植物細胞滲透失水過多，從而使植物萎蔫甚至死亡
　實驗：觀察植物細胞的質壁分離和復原
1．實驗原理
(1)成熟的植物細胞的原生質層相當于一層半透膜。
(2)細胞液具有一定的濃度，細胞能滲透吸水和失水。
(3)原生質層比細胞壁的伸縮性大。
2．實驗步驟
3．現象與結論
1．實驗分析
(1)本實驗存在兩組對照實驗
(2)不同外界溶液中植物細胞的變化分析
將成熟的植物細胞依次浸于蒸餾水、物質的量濃度為0.3 mol/L的蔗糖溶液和0.5 mol/L的尿素溶液中，原生質體(即植物細胞中細胞壁以內的部分)的體積隨時間變化如圖，分析如下：
①A曲線表示細胞在蒸餾水中：細胞略膨脹，但是由于細胞壁的存在，原生質體的體積不能無限膨脹。
②B曲線表示細胞在0.5 mol/L的尿素溶液中：細胞先因滲透失水而發生質壁分離，后由于尿素能進入細胞，使得質壁分離后的細胞因吸水而自動復原。細胞在KNO3、甘油、乙二醇等溶液中也可發生質壁分離后自動復原現象。
③C曲線表示細胞在0.3 mol/L的蔗糖溶液中：蔗糖不能進入細胞，因此質壁分離后細胞不能發生自動復原。
2．質壁分離和復原實驗的拓展應用
(1)判斷成熟植物細胞的死活
(2)測定細胞液濃度范圍
(3)比較不同成熟植物細胞的細胞液濃度
(4)鑒別不同種類的溶液(如乙二醇溶液和蔗糖溶液)
3．質壁分離和復原實驗的四個關鍵點
(1)選材時應注意選用細胞液與原生質層的顏色對比度較大的材料，以便觀察。
(2)單獨觀察處于質壁分離的靜態圖像，不能判斷細胞是正在發生質壁分離還是質壁分離復原。
(3)質壁分離過程中，外界溶液濃度大于細胞液濃度，質壁分離程度越大，植物細胞吸水能力越強；質壁分離復原過程中，外界溶液濃度小于細胞液濃度。
(4)質壁分離與復原過程中水分子的移動是雙向的，表現為進比出的水分子多。
突破點1　圍繞探究植物細胞的吸水和失水實驗原理、步驟和結果觀察，考查科學探究能力
1．在紫色洋蔥鱗片葉外表皮細胞的失水和吸水實驗中，顯微鏡下可依次觀察到甲、乙、丙三種細胞狀態。下列敘述錯誤的是(　　)
A．甲、乙、丙可能在同一個細胞內依次發生
B．與乙相比，丙所示細胞的細胞液濃度較低
C．由甲到乙的內因是細胞液濃度小于外界溶液濃度
D．由乙到丙的過程中，有水分子從細胞內擴散到細胞外
解析：據圖分析，由甲到乙，細胞失水導致原生質層收縮，細胞發生了質壁分離，由乙到丙細胞發生了質壁分離復原，紫色洋蔥鱗片葉外表皮細胞在質壁分離及復原過程中有活性，因此甲、乙、丙可能在同一細胞內依次發生，A正確；由題圖可知，乙所示細胞的失水量最多，因此乙所示細胞的細胞液濃度大于丙所示細胞，B正確；由甲到乙的過程中細胞壁與原生質層發生了逐步分離現象，說明外界溶液濃度大于細胞液濃度，由甲到乙的內因是原生質層的伸縮性大于細胞壁，C錯誤；由乙到丙的過程中細胞正在發生質壁分離復原，水分子從細胞外進入細胞內的量大于從細胞內擴散到細胞外的量，D正確。
答案：C
2．下列有關“觀察植物細胞的質壁分離和復原”的實驗操作，敘述正確的是(　　)
A．在步驟C中只需滴加1滴蔗糖溶液
B．整個實驗現象的觀察應維持在低倍鏡下
C．步驟A具體操作過程為“解離→染色→漂洗→制片”
D．步驟F觀察實驗結果和步驟D相比，液泡顏色變深
解析：步驟C引流操作為從蓋玻片的一側滴加蔗糖溶液，用吸水紙在另一側吸引，需重復幾次，使洋蔥鱗片葉外表皮細胞浸潤在蔗糖溶液中，A錯誤；步驟A制片時不需要進行解離、漂洗和染色，C錯誤；質壁分離復原的細胞，細胞吸水，液泡顏色變淺，D錯誤。
答案：B
突破點2　借助探究植物細胞的吸水和失水實驗拓展應用，考查科學探究能力
3．某農科所用含K＋和Mg2＋的培養液培養番茄幼苗，每天K＋和Mg2＋初始狀態均為500 mg/L，定時測定培養液中K＋和Mg2＋的剩余量，實驗結果如圖所示，據圖分析正確的是(　　)
A．該實驗的自變量是離子濃度和生長發育時間
B．番茄對K＋和Mg2＋的需求量在授粉期均大于營養生長期，二者的運輸與氧分壓有關
C．番茄在營養生長期的前期及坐果期后對K＋幾乎不吸收，在授粉期和坐果期吸收量增大
D．番茄對K＋和Mg2＋吸收量的差異可能與細胞膜上相應載體的數量有關，其根本原因是吸收Mg2＋和K＋的細胞中遺傳物質不同
解析：分析曲線可知，該實驗的自變量是離子種類和生長發育時間，A錯誤；由題干知每天K＋和Mg2＋初始狀態均為500 mg/L，由圖中培養液中K＋和Mg2＋的剩余量可知，番茄在不同的生長發育時期均吸收K＋，在授粉期和坐果期K＋剩余量小于營養生長期，說明在授粉期和坐果期K＋吸收量增大，C錯誤；番茄以主動運輸的方式吸收K＋和Mg2＋，因此，番茄對K＋和Mg2＋吸收量的差異可能與細胞膜上相應載體的數量有關，但同種植物的不同細胞中遺傳物質相同，番茄對K＋和Mg2＋吸收量的差異的根本原因是基因的選擇性表達，D錯誤。
答案：B
4．圖甲是某同學觀察植物細胞質壁分離與復原的基本操作步驟。圖乙是根據該實驗中觀察到的某個細胞的原生質體大小變化情況繪制成的曲線(原生質體的初始大小相對值記為1)?；卮鹣铝袉栴}：
(1)本實驗的實驗材料通常選用________________，圖甲所示的實驗只有一組，但并不違反對照原則，該對照方法是________。
(2)在④環節中，顯微鏡下看到的細胞變化對應圖乙中的________段(用字母表示)。圖乙曲線中ab段下降和cd段上升的原因是___________________________________________。
(3)如果用適宜濃度的KNO3溶液替代蔗糖溶液，則可以省略圖甲中的________(用圖中序號表示)環節，仍可看到質壁分離復原現象，其原因是______________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)本實驗的實驗材料通常選用紫色洋蔥鱗片葉外表皮，本實驗所用的對照方法是自身對照。(2)結合圖乙分析可知在④環節中看到的細胞會逐漸發生質壁分離，直至相對穩定，對應圖乙中的ac段。ab段原生質體體積變小，是因為植物細胞失水，cd段原生質體體積變大，是因為植物細胞吸水。(3)植物細胞在失水的同時可從KNO3溶液中吸收無機鹽離子，使得細胞液濃度逐漸升高，當細胞液濃度大于外界溶液濃度時，植物細胞開始吸水，發生質壁分離復原，所以省略圖甲中的⑤(和⑥)環節，也可看到質壁分離復原現象。
答案：(1)紫色洋蔥鱗片葉外表皮(不可只答“紫色洋蔥”)　自身對照　(2)ac　ab段植物細胞失水，cd段植物細胞吸水(其他合理答案也可)　(3)⑤(和⑥)　植物細胞在失水的同時吸收KNO3溶液中的無機鹽離子，細胞液濃度逐漸升高，當細胞液濃度大于外界溶液濃度時，植物細胞吸水，自動發生質壁分離復原(其他合理答案也可，必須提及“細胞吸收無機鹽離子”)
[構建知識網絡]
[強化生命觀念]
1．如果半透膜兩側存在濃度差，滲透的方向就是水分子從水的相對含量高的一側向相對含量低的一側滲透。
2．當細胞不斷失水時，由于原生質層比細胞壁的伸縮性大，原生質層就會與細胞壁逐漸分離開來。
3．轉運蛋白分為載體蛋白和通道蛋白兩類，通道蛋白只容許與自身通道的直徑和形狀相適配、大小和電荷相適宜的分子或離子通過。分子或離子通過通道蛋白時，不需要與通道蛋白結合。而載體蛋白只容許與自身結合部位相適應的分子或離子通過，而且每次轉運時都會發生自身構象的改變。
4．一種載體蛋白通常只適合與一種或一類離子或分子結合。
5．通過胞吞或胞吐進出細胞，需要膜上蛋白質的參與，更離不開膜上磷脂雙分子層的流動性。
真題再現　感悟考情
1．(2021·山東卷)液泡是植物細胞中儲存Ca2＋的主要細胞器。液泡膜上的H＋焦磷酸酶可利用水解無機焦磷酸釋放的能量跨膜運輸H＋，建立液泡膜兩側的H＋濃度梯度。該濃度梯度驅動H＋通過液泡膜上的載體蛋白CAX完成跨膜運輸，從而使Ca2＋以與H＋相反的方向同時通過CAX進入液泡并儲存。下列說法錯誤的是(　　)
A．Ca2＋通過CAX的跨膜運輸方式屬于協助擴散
B．Ca2＋通過CAX的運輸有利于植物細胞保持堅挺
C．加入H＋焦磷酸酶抑制劑，Ca2＋通過CAX的運輸速率變慢
D．H＋從細胞質基質轉運到液泡的跨膜運輸方式屬于主動運輸
解析：根據題意可知，整個運輸過程中，首先H＋通過主動運輸從細胞質基質進入液泡，從而建立液泡膜兩側的H＋濃度梯度，然后H＋順濃度梯度通過載體蛋白CAX經協助擴散運出液泡，同時H＋濃度梯度驅動Ca2＋通過主動運輸進入液泡，A錯誤，D正確；Ca2＋通過CAX運輸進入液泡后，增大了細胞液的滲透壓，有利于植物細胞從外界吸水，使植物細胞保持堅挺，B正確；加入H＋焦磷酸酶抑制劑后，用于H＋主動運輸的能量減少，液泡膜兩側的H＋濃度梯度不易建立，而Ca2＋通過CAX運輸進入液泡需要H＋濃度梯度來驅動，故加入H＋焦磷酸酶抑制劑后，Ca2＋通過CAX的運輸速率變慢，C正確。
答案：A
2．(2021·湖南卷)質壁分離和質壁分離復原是某些生物細胞響應外界水分變化而發生的滲透調節過程。下列敘述錯誤的是(　　)
A．施肥過多引起的“燒苗”現象與質壁分離有關
B．質壁分離過程中，細胞膜可局部或全部脫離細胞壁
C．質壁分離復原過程中，細胞的吸水能力逐漸降低
D．1 mol/L NaCl溶液和1 mol/L蔗糖溶液的滲透壓大小相等
解析：施肥過多，外界溶液濃度大于植物根細胞的細胞液濃度，根細胞會失水發生質壁分離，若細胞失水過多則會導致“燒苗”現象，A正確；質壁分離過程中，因失水的多少不同，質壁分離的程度也不同，細胞膜可局部或全部脫離細胞壁，B正確；在質壁分離復原過程中，細胞吸水，細胞液濃度逐漸下降，因此細胞的吸水能力逐漸降低，C正確；滲透壓是溶液中溶質微粒對水的吸引力，溶質微粒數越多，滲透壓越大，因為NaCl在水中會電離而蔗糖不會，所以NaCl溶液中的溶質微粒是2 mol/L，其滲透壓大于1 mol/L蔗糖溶液，D錯誤。
答案：D
3．(2021·廣東卷)保衛細胞吸水膨脹使植物氣孔張開。適宜條件下，制作紫鴨跖草葉片下表皮臨時裝片，觀察蔗糖溶液對氣孔開閉的影響，如圖為操作及觀察結果示意圖。下列敘述錯誤的是(　　)
A．比較保衛細胞細胞液濃度，③處理后>①處理后
B．質壁分離現象最可能出現在滴加②后的觀察視野中
C．滴加③后有較多水分子進入保衛細胞
D．推測3種蔗糖溶液濃度高低為②>①>③
解析：由圖示可知，經①②③處理后氣孔變化分別為基本不變、關閉、張開，說明①②③處理后保衛細胞的變化分別為①形態幾乎不變，細胞液濃度基本不變；②失水，細胞液濃度變大；③吸水，細胞液濃度變小，C正確。保衛細胞經③處理后的細胞液濃度小于①處理后，A錯誤。②處理后保衛細胞失水，最可能發生質壁分離，B正確。推測3種蔗糖溶液濃度的高低為②>①>③，D正確。
答案：A
4．(2021·河北卷)人體成熟紅細胞能夠運輸O2和CO2，其部分結構和功能如圖，①～⑤表示相關過程。下列敘述錯誤的是(　　)
A．血液流經肌肉組織時，氣體A和B分別是CO2和O2
B．①和②是自由擴散，④和⑤是協助擴散
C．成熟紅細胞通過無氧呼吸分解葡萄糖產生ATP，為③提供能量
D．成熟紅細胞表面的糖蛋白處于不斷流動和更新中
解析：人體成熟紅細胞能運輸O2和CO2，當血液流經肌肉組織時，紅細胞可通過②釋放O2供肌肉組織細胞利用，同時CO2通過①進入紅細胞并被攜帶到肺部進行氣體交換，A正確；O2和CO2跨膜運輸方式是自由擴散，④為葡萄糖順濃度梯度運輸進入紅細胞，⑤是水分子經水通道蛋白運輸進入紅細胞，運輸方式均為協助擴散，B正確；成熟紅細胞沒有線粒體，只能通過無氧呼吸分解葡萄糖產生ATP，為③無機鹽離子的主動運輸提供能量，C正確；成熟紅細胞沒有細胞核和細胞器，無法合成和運輸糖蛋白等蛋白質，膜蛋白無法更新，D錯誤。
答案：D
5．(2020·全國Ⅱ卷)取某植物的成熟葉片，用打孔器獲取葉圓片，等分成兩份，分別放入濃度(單位為g/mL)相同的甲糖溶液和乙糖溶液中，得到甲、乙兩個實驗組(甲糖的相對分子質量約為乙糖的2倍)。水分交換達到平衡時，檢測甲、乙兩組的溶液濃度，發現甲組中甲糖溶液濃度升高。在此期間葉細胞和溶液之間沒有溶質交換。據此判斷下列說法錯誤的是(　　)
A．甲組葉細胞吸收了甲糖溶液中的水使甲糖溶液濃度升高
B．若測得乙糖溶液濃度不變，則乙組葉細胞的凈吸水量為零
C．若測得乙糖溶液濃度降低，則乙組葉肉細胞可能發生了質壁分離
D．若測得乙糖溶液濃度升高，則葉細胞的凈吸水量乙組大于甲組
解析：在實驗期間葉細胞和溶液之間沒有溶質交換，而甲組中甲糖溶液濃度升高，說明甲組葉細胞吸收了甲糖溶液中的水分，A項正確；若測得乙糖溶液濃度不變，說明乙組葉細胞的細胞液濃度與乙糖溶液濃度相同，乙組葉細胞表現為既不吸水也不失水，即乙組葉細胞的凈吸水量為零，B項正確；若測得乙糖溶液濃度降低，說明乙組葉細胞失水，葉肉細胞可能發生了質壁分離，C項正確；甲、乙兩組溶液的質量濃度相同，甲糖的相對分子質量約為乙糖的2倍，說明單位體積的甲糖溶液中溶質微粒數少，而單位體積的乙糖溶液中溶質微粒數多，乙糖溶液中溶質微粒對水的吸引力大，甲糖溶液中溶質微粒對水的吸引力小，若測得乙糖溶液濃度也升高，說明葉細胞吸水，并且葉細胞的凈吸水量乙組小于甲組，D項錯誤。
答案：D

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