資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
人教(2019)生物高考知識點梳理&對點訓練
2.2 細胞的物質輸入和輸出
知識點(一)　水進出細胞的原理
(一)滲透作用
概念 指水分子或其他溶劑分子通過半透膜的擴散過程，是自由擴散的一種形式
發生條件 ①有一層半透膜； ②半透膜兩側的溶液具有濃度差(物質的量濃度而非質量濃度)
現象 ①開始時，漏斗內液面上升； ②當水分子進出達到相對平衡時，漏斗內液面停止上升
(二)動物細胞和植物細胞的吸水和失水
1．動物細胞的滲透吸水和失水(以哺乳動物紅細胞為例)
半透膜 濃度差 細胞狀態
細胞膜相當于一層半透膜 外界溶液濃度 ＞ 細胞質的濃度 皺縮
＜ 膨脹
＝ 不變
2.植物細胞的吸水和失水
(1)條件：成熟植物細胞具有中央大液泡。
(2)原理。
(3)現象。
當外界溶液濃度大于細胞液濃度時，細胞發生質壁分離現象 當外界溶液濃度小于細胞液濃度時，細胞吸水膨脹，由于存在細胞壁，細胞不會漲破 當外界溶液濃度等于細胞液濃度時，細胞維持正常形態
【連接教材資料】(必修1 P67“拓展應用”T2)溫度變化會影響水分通過半透膜的擴散速率嗎？請你提出假設，并設計檢驗該假設的實驗方案。
材料及用具：有如圖所示相同的滲透裝置三個，酒精燈(或水浴鍋)、冰塊及用具若干。
①實驗假設：_______________________________________________________________。
②實驗方案設計：___________________________________________________________
________________________________________________________________________。
提示：①溫度變化會影響水分子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子通過半透膜的速率；而降低溫度則減緩水分子通過半透膜的速率。②實驗方案設計如下：準備如圖所示的滲透裝置三套，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，并記錄液面變化及時間。
[知識梳理]
理清滲透作用
1．滲透作用的現象分析
(1)滲透系統的溶液濃度指物質的量濃度而非質量濃度，實質是指滲透壓。如質量分數為10%的葡萄糖溶液和質量分數為10%的蔗糖溶液的質量濃度相等，但質量分數為10%的蔗糖溶液的滲透壓小，故水分子可通過半透膜由蔗糖溶液向葡萄糖溶液移動。
(2)水分子由低濃度溶液流向高濃度溶液是表觀現象，實際上水分子是雙向移動的，只是由低濃度溶液流向高濃度溶液的水分子數較多。
(3)漏斗內液面上升的原因：單位時間內由清水進入蔗糖溶液中的水分子數多于由蔗糖溶液進入清水中的水分子數。
(4)漏斗內液面停止上升的原因：隨著液面的不斷上升，漏斗內液體的壓強越來越大，從而使水分子從漏斗內移向燒杯的速率加快，水分子進出漏斗的速率越來越接近，直至完全相等，漏斗內液面不再升高，此時水分子的進出達到相對平衡。
(5)若滲透平衡后，半透膜兩側液面仍存在液面高度差，則半透膜兩側溶液就存在濃度差，且液面高的一側溶液濃度高。
2．滲透作用實驗裝置的拓展應用
(1)驗證滲透作用發生的條件。
(2)比較不同溶液濃度的大小。
漏斗內溶液濃度為M，燒杯內溶液濃度為N，以下為各種現象及對應的結論：
(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
[對點練習]
1．某實驗小組為探究蔗糖分子能否透過某種半透膜，制作了如圖所示的滲透裝置，將該滲透裝置放置3 h，觀察到漏斗液面明顯上升，3 h 時取燒杯內液體加入試管甲和試管乙中，再分別加入蔗糖酶和等量蒸餾水，適宜條件下處理一定時間后用斐林試劑檢測，試管中甲出現磚紅色沉淀，試管乙中無磚紅色沉淀。下列敘述錯誤的是(　 )
A．放置3 h時，漏斗內溶液濃度大于燒杯內溶液濃度
B．試管乙作為對照可排除無關變量對實驗結果的影響
C．當液面高度不再變化時，漏斗內液面仍高于燒杯內液面
D．將實驗中的蔗糖溶液換成淀粉溶液，甲試管內無磚紅色沉淀
解析：選C　放置3 h漏斗液面明顯上升，說明漏斗內溶液濃度大于燒杯內溶液濃度，A正確；試管乙作為對照，證明加熱時斐林試劑本身不會產生磚紅色沉淀，可排除無關變量對實驗結果的影響，B正確；甲試管有磚紅色沉淀，說明漏斗內的蔗糖分子可通過半透膜進入燒杯，達到滲透平衡后液面相平，C錯誤；淀粉不能被蔗糖酶水解，淀粉是非還原糖，不能與斐林試劑反應生成磚紅色沉淀，故將實驗中的蔗糖溶液換成淀粉溶液，甲試管內無磚紅色沉淀，D正確。
2．將生雞蛋的大頭保持殼膜完好去掉蛋殼，小頭開個小孔讓蛋清和蛋黃流出。將蛋殼內灌入質量分數15%的蔗糖溶液，然后放在燒杯的清水中并用鉛筆標上吃水線。下列分析錯誤的是(　 )
A．殼膜相當于滲透裝置中的半透膜
B．半小時后吃水線低于燒杯的水面是由于清水滲入蛋殼所致
C．若將清水換為質量分數15%的NaCl溶液，則蛋殼先上浮后下沉
D．若將正常的線粒體放入清水中，則線粒體內膜先漲破
解析：選D　本實驗中殼膜相當于滲透裝置中的半透膜，A正確；蛋殼內為15%的蔗糖溶液，單位時間內進入殼膜的水分子多于從殼膜流出的水分子，導致蛋殼下沉，半小時后吃水線低于燒杯的水面是由于清水滲入蛋殼所致，B正確；若將清水換為15%的NaCl溶液，則NaCl溶液的摩爾濃度大于蔗糖，單位時間內進入殼膜的水分子少于從殼膜流出的水分子，導致蛋殼上浮，隨著Cl－和Na＋進入殼膜，導致殼膜內的溶液的物質的量濃度大于殼膜外的溶液的物質的量濃度，單位時間內進入殼膜的水分子多于從殼膜流出的水分子，導致蛋殼下沉，C正確；線粒體內膜內折，形成嵴，內膜面積遠大于外膜，若將正常的線粒體放入清水中，則線粒體外膜先漲破，D錯誤。
[知識梳理]
細胞的吸水與失水
[典例]　(2022·石家莊模擬)將新鮮蘿卜切成大小、形狀相同的細條，分別置于清水和兩種滲透壓相同的溶液中，浸泡一段時間后測量各組蘿卜條的長度，實驗結果如圖。下列分析錯誤的是(　 )
A．a組的變化是因為細胞壁具有一定的伸縮性
B．c組實驗后的蘿卜細胞吸水能力比實驗前強
C．用一定的方法可在低倍鏡下觀察到質壁分離現象
D．b組細胞在實驗過程中不會發生質壁分離
[解析]　a組置于清水中，細胞吸水，由于細胞壁具有一定的伸縮性，故細胞體積有所變大，A正確；c組置于蔗糖溶液中，細胞失水，細胞液濃度變大，故實驗后的蘿卜細胞吸水能力比實驗前強，B正確；質壁分離即原生質層與細胞壁分離，兩者之間充滿外界溶液，故用一定的方法可在低倍鏡下觀察到質壁分離現象，C正確；在葡萄糖溶液中細胞先失水，蘿卜條長度變短，發生質壁分離，后來由于葡萄糖進入細胞內，細胞吸水復原，蘿卜條最后保持原來的長度不變，D錯誤。
[答案]　D
方法一：通過比較細胞外溶液和細胞液的濃度大小來判斷：細胞外溶液濃度>細胞液濃度 細胞失水；細胞外溶液濃度<細胞液濃度 細胞吸水；細胞外溶液濃度＝細胞液濃度 失水量和吸水量相等，處于動態平衡。
方法二：根據重量或長度變化來判斷：重量增加或長度變長 吸水；反之則失水。　　
[對點練習]
3．植物體內有三個相鄰的細胞a、b、c，已知它們的細胞液濃度大小關系是a>b>c，那么它們三者之間水分滲透的方向表示正確的是(　　)
解析：選C　細胞液的濃度越高，則吸水能力越強，a細胞液濃度最高，c細胞液濃度最低，b細胞液濃度介于a、c細胞液濃度之間，水分的滲透方向是由c→b→a，以及由c→a。
4．將小鼠一些肝細胞放置于不同濃度的NaCl溶液中，一段時間后測定細胞體積和數量，實驗結果如圖。下列敘述正確的是(　 )
A．乙曲線表明不同肝細胞內的溶液濃度并不相同
B．甲曲線說明，當NaCl溶液濃度大于P時細胞開始增殖
C．在NaCl溶液濃度大于Q點所對應的濃度時，細胞開始滲透失水
D．當細胞體積不再發生變化時，說明細胞內外溶液的NaCl濃度相等
解析：選A　乙曲線表明在不同濃度的NaCl溶液中，不同細胞的體積是不一樣的，說明細胞失水的量不一樣，即不同細胞內的溶液濃度不一樣，A正確；甲曲線說明，當NaCl溶液濃度大于P時肝細胞數量開始增多，說明在不同濃度下的NaCl溶液中，細胞存活數量是不一樣的，不能說明細胞開始增殖，B錯誤；乙曲線表明當NaCl溶液濃度大于P時，細胞開始滲透失水，細胞體積減小，C錯誤；當細胞體積不再發生變化時，可能是細胞內外溶液的NaCl濃度相等，也可能是細胞過度失水，已經死亡，D錯誤。
5．(2020·全國卷Ⅱ)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：選D　甲、乙兩組糖溶液的質量濃度(單位為g/mL)相同，但甲糖的相對分子質量大于乙糖，所以甲、乙兩組糖溶液的物質的量濃度不同(甲<乙)，將相同的葉圓片浸入兩種不同物質的量濃度的溶液中，在吸水和失水的表現上可能不同。若測得乙糖溶液濃度升高，則甲、乙兩組溶液濃度均小于葉細胞的細胞液濃度，兩組細胞均吸水，但由于甲糖溶液的物質的量濃度小于乙糖溶液，所以乙組葉細胞的凈吸水量小于甲組葉細胞，D錯誤。
知識點(二)　物質出入細胞的方式
1．物質進出細胞的方式
2．膜上的兩種轉運蛋白比較
名稱 轉運對象 特點
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 每次轉運時都會發生自身構象的改變
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 轉運分子或離子不需要與通道蛋白結合
3.物質跨膜運輸速率的曲線分析
(1)圖1、2表示物質濃度對跨膜運輸速率的影響，其中圖1表示的運輸方式為自由擴散，圖2表示的運輸方式是協助擴散或主動運輸。圖2中P點之后運輸速率不變的原因是膜上轉運蛋白的數量有限或能量供應不足。
(2)圖3、4表示O2濃度對跨膜運輸速率的影響，其中圖3表示的運輸方式為自由擴散或協助擴散，圖4表示的運輸方式為主動運輸。圖4中P點之后運輸速率不變的限制因素是膜上載體蛋白的數量。
(3)若圖3表示哺乳動物成熟紅細胞的物質運輸，還可表示主動運輸。
【連接教材資料】1．(必修1 P70“與社會的聯系”)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：直接原因是轉運氯離子的載體蛋白的功能發生異常，根本原因是三個堿基對缺失造成基因突變。
2．(必修1 P72正文發掘)舉例說明物質跨膜運輸的方式與細胞膜結構的關系。
提示：①協助擴散和主動運輸依賴細胞膜上轉運蛋白的種類和數量，或轉運蛋白空間結構的變化，這也是細胞膜具有選擇透過性的結構基礎。
②胞吞和胞吐也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。
3．(必修1 P72“概念檢測”T2延伸應用)舉例說明同一種物質進出細胞的運輸方式相同嗎？
提示：不一定相同，人的紅細胞吸收葡萄糖的方式是協助擴散，腎小管細胞重吸收葡萄糖的方式是主動運輸。神經細胞吸收鉀離子的方式是主動運輸，而神經細胞維持靜息電位時鉀離子外流的方式是協助擴散。
【知識點考法訓練】
考法(一)　考查物質進出細胞的方式
1．ABC轉運蛋白是一類跨膜轉運蛋白，參與細胞吸收多種營養物質，每一種ABC轉運蛋白對物質運輸具有特異性，ABC轉運蛋白的結構及轉運過程如圖所示。下列有關敘述正確的是(　 )
A．ABC轉運蛋白可提高O2的跨膜運輸速度
B．ABC轉運蛋白可協助葡萄糖順濃度梯度進入細胞
C．Ca2＋和氨基酸依賴同一種ABC轉運蛋白跨膜運輸
D．若ATP水解受阻，ABC轉運蛋白不能完成轉運過程
解析：選D　O2的跨膜方式是自由擴散，所以ABC轉運蛋白不能提高O2的跨膜運輸速度，A錯誤；由于ABC轉運蛋白轉運物質時需要消耗能量，而葡萄糖順濃度梯度進入細胞不需要消耗能量，因此，ABC轉運蛋白不可協助葡萄糖順濃度梯度進入細胞，B錯誤；由于每一種ABC轉運蛋白對物質運輸具有特異性，所以Ca2＋和氨基酸依賴不同種ABC轉運蛋白跨膜運輸，C錯誤；由于ABC轉運蛋白轉運物質時需要消耗能量，若ATP水解受阻，ABC轉運蛋白不能完成轉運過程，D正確。
2．如圖為腎小管上皮細胞重吸收水分和K＋的通道蛋白的立體結構的示意圖。下列與通道蛋白有關的敘述正確的是(　 )
A．水通道蛋白往往貫穿于磷脂雙分子層中
B．K＋通道蛋白運輸物質的方式為協助擴散，需要消耗ATP
C．通道蛋白運輸時沒有選擇性，比通道直徑小的物質可自由通過
D．機體只能通過調節細胞膜上通道蛋白的數量來調節物質的運輸
解析：選A　水通道蛋白位于細胞膜上，往往貫穿于磷脂雙分子層中，A正確；分析題圖可知，K＋通道運輸K＋的方式為協助擴散，不消耗能量，B錯誤；通道蛋白運輸物質時具有選擇性，如水通道蛋白只能運輸水分、K＋通道蛋白只能運輸K＋，C錯誤；水通道蛋白的數量受核基因調控，據此可推測機體可通過調節細胞膜上通道蛋白的數量或開關來調節物質的運輸，D錯誤。
(1)“三看法”快速判定物質出入細胞的方式。
(2)物質跨膜運輸方式圖解。
　　
考法(二)　考查物質跨膜運輸的影響因素
3．(2022·濰坊三模)研究發現，與生活在適宜溫度條件下相比，較長時間生活在低溫條件下的某植物根系干重下降、對磷的吸收減慢。下列有關這一現象出現的原因的說法，錯誤的是(　 )
A．根系在低溫條件下生長緩慢，根毛區的有效吸收面積較常溫下生長的根系小
B．運輸PO等相關離子的載體在低溫下空間結構被破壞
C．組成根細胞膜的磷脂分子和蛋白質分子在低溫下流動性降低
D．低溫影響與細胞呼吸有關酶的活性，能量供應減少
解析：選B　運輸PO等相關離子的載體在低溫下空間結構不會被破壞，在高溫下空間結構才會被破壞，B錯誤。
4．如圖甲、乙分別是洋蔥根尖在不同O2濃度及不同底物濃度情況下(其他條件適宜)，從含硝酸鉀的全營養液中吸收NO的速率曲線圖。下列相關敘述錯誤的是(　 )
A．A點時影響離子吸收速率的主要因素是能量
B．B點時離子吸收速率不再增大是因為載體的數量有限
C．C點時影響離子吸收速率的主要因素是底物濃度
D．D點時離子吸收速率不再增大是因為底物濃度太高，細胞發生質壁分離
解析：選D　洋蔥根尖吸收NO的方式是主動運輸，吸收速率受能量、載體和底物濃度的影響。D點時離子吸收速率不再隨底物濃度增大而增大，主要是因為載體數量有限或能量供應不足，D錯誤。
(1)分析此類曲線題時，要注意區分橫坐標表示的意義，曲線橫坐標不同，表示的物質運輸方式不完全相同。
(2)解答此類問題時，要明確自由擴散、協助擴散和主動運輸三種跨膜運輸方式的區別和聯系，主要從是否需要能量和載體蛋白兩個方面考慮。　　
考法(三)　考查物質跨膜運輸的實驗探究
5．紫色洋蔥的鱗片葉外表皮細胞吸收MoO后，液泡的顏色會由紫色變為藍色。某實驗小組為了探究紫色洋蔥的鱗片葉外表皮細胞吸收MoO的方式，用等量的下表溶液分別處理細胞，一段時間后觀察變色細胞所占比例，結果如下表。據此判斷下列相關敘述錯誤的是(　 )
組別 Na2MoO4溶液濃度/(mol·L－1) ATP溶液濃度/(mol·L－1) 變色細胞的比例/%
甲組 0.005 0 4.1
乙組 0.005 5×10－7 10.5
丙組 0 5×10－7 0
A.甲組實驗細胞吸收MoO所消耗的ATP來自細胞質基質、線粒體和葉綠體
B．細胞膜和液泡膜上均可能存在運輸MoO的載體蛋白
C．根據實驗結果可判斷細胞吸收MoO的方式為主動運輸
D．丙組實驗是為了排除ATP溶液對實驗結果的影響
解析：選A　與甲組比，加入ATP的乙組的變色細胞的比例大幅度提高，說明MoO進入植物細胞需要消耗ATP，所需ATP來自植物的細胞呼吸，場所是細胞質基質和線粒體，A錯誤；MoO4最終進入液泡，說明細胞膜和液泡膜上均可能存在運輸MoO的載體蛋白，B正確；與甲組比，加入ATP的乙組的變色細胞的比例大幅度提高，說明MoO進入植物細胞需要消耗ATP，故細胞吸收MoO的方式是主動運輸，C正確；為排除ATP溶液會使細胞變色的可能性，應該設置只用ATP溶液處理的實驗作對照，所以丙組實驗是為了排除ATP溶液對實驗結果的影響，D正確。
6．(2022·北京順義區模擬)植物液泡中的花青素在堿性環境中呈藍色，酸性環境中呈紅色。某同學用紫色矮牽牛花瓣為材料探究Na＋跨膜運輸的方式，具體操作流程及結果如下圖。下列相關敘述正確的是(　 )
A．顯微觀察時需經解離、漂洗、染色等步驟制作臨時裝片
B．伴隨鉬酸鈉的進入，液泡因pH降低而呈現藍色
C．該實驗中“顯微觀察液泡初始顏色”的步驟可以略去
D．實驗結果說明Na＋跨膜運輸的方式可能為主動運輸
解析：選D　探究Na＋跨膜運輸的方式，需要的活細胞，不能解離，A錯誤；伴隨鉬酸鈉進入液泡，液泡因pH升高，而呈現藍色，B錯誤；該實驗需要與初始顏色比較，才能判斷顏色是否變化，C錯誤；B組添加了呼吸抑制劑，細胞沒有能量的產生，B組細胞液泡幾乎不變色，說明鉬酸鈉進入液泡需要消耗能量，所以推測Na＋的跨膜運輸方式為主動運輸，D正確。
(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。
　　
知識點(三)　觀察植物細胞的質壁分離和復原(實驗探究)
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．實驗結論
成熟植物細胞能與外界溶液構成滲透系統并發生滲透作用：當外界溶液濃度大于細胞液濃度時，細胞失水；當外界溶液濃度小于細胞液濃度時，細胞吸水。
[考法全訓]
考法(一)　探究植物細胞的吸水和失水實驗
1．本實驗存在兩組對照實驗
第一組 實驗組 經質量濃度為0.3 g/mL的蔗糖溶液處理后發生質壁分離的洋蔥鱗片葉外表皮細胞
對照組 自然狀態下的洋蔥鱗片葉外表皮細胞
第二組 實驗組 用清水處理后發生了質壁分離復原的洋蔥鱗片葉外表皮細胞
對照組 發生了質壁分離的洋蔥鱗片葉外表皮細胞
2．質壁分離發生的條件
從細胞角度分析 ①死細胞、動物細胞及未成熟的植物細胞(如根尖分生區細胞)不發生質壁分離及復原現象 ②具有中央大液泡的成熟植物活細胞可發生質壁分離及復原現象
從溶液角度分析　 ①在一定濃度(溶質不能透過膜)的溶液中只會發生質壁分離現象，不能發生自動復原現象(只有用清水或低滲溶液處理，方可復原) ②在一定濃度(溶質可透過膜)的溶液(如KNO3、甘油等)中可發生質壁分離后自動復原現象 ③在高濃度溶液中可發生質壁分離現象，但不會發生質壁分離復原現象
[對點練習]
1．某同學用不同濃度的蔗糖溶液分別處理紅山茶花的花瓣表皮臨時裝片，觀察花瓣表皮細胞的吸水和失水。圖1為0.35 g·mL－1蔗糖溶液的處理結果。該同學用顯微鏡連接計算機并通過相關軟件分別計算不同蔗糖溶液濃度下花瓣表皮細胞和液泡的面積，求出液泡面積與細胞面積的比值，得到平均值H，相關數據如圖2所示。下列敘述正確的是(　 )
A．圖1丙區域表示細胞質基質，該面積可作為質壁分離的觀察指標
B．圖1甲區域為蔗糖溶液，乙區域和丙區域的溶液幾乎不含蔗糖
C．用0.45 g·mL－1蔗糖溶液處理的裝片，細胞失水量更大，圖1乙區域平均面積更大
D．H值可反映細胞的質壁分離程度，H值越小，細胞液的滲透壓越小
解析：選C　圖1丙區域表示原生質體，乙區域是細胞壁與原生質層之間的蔗糖溶液，A、B錯誤；由圖2柱形圖可知，用0.45 g·mL－1蔗糖溶液處理的裝片，細胞失水量更大，圖1乙區域平均面積更大，丙區域平均面積更小，C正確；H值可反映細胞的質壁分離程度，H值越小，細胞液濃度越高，滲透壓越大，D錯誤。
2．(2022·蘇州聯考)用2 mol·L－1的乙二醇溶液和2 mol·L－1的蔗糖溶液分別浸泡取自同一部位的植物表皮。每隔相同時間在顯微鏡下測量視野中若干個細胞的長度x和原生質體長度y(如圖1)，并計算x/y的平均值，得到圖2所示結果。下列對結果曲線的分析，錯誤的是(　 )
A．2 mol·L－1的乙二醇溶液和2 mol·L－1的蔗糖溶液的滲透壓相等
B．a點前比值不變說明表皮細胞水分子進出平衡
C．b點前表皮細胞的吸水能力逐漸增大
D．c點后表皮細胞發生質壁分離復原
解析：選B　滲透壓的大小取決于單位體積溶液中溶質微粒的數目，2 mol·L－1的乙二醇溶液和2 mol·L－1的蔗糖溶液的滲透壓相等，A正確；a點前比值不變且等于1，說明一開始細胞失水較少，原生質體與細胞壁還未分離，B錯誤；b點前曲線上升，表明表皮細胞在蔗糖溶液中發生質壁分離現象，其吸水能力逐漸增大，C正確；c點后，曲線下降，表明乙二醇(屬于脂類小分子物質)可以進入細胞內部從而引起表皮細胞發生質壁分離復原現象，D正確。
考法(二)　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．比較未知濃度溶液的濃度大小
5．鑒別不同種類的溶液(如KNO3溶液和蔗糖溶液)
[對點練習]
3．某實驗小組從同一蘿卜上取相同長度的蘿卜條5根，其中4根分別放置在濃度為a、b、c、d的蔗糖溶液中處理1 h，另外一根不做處理，作為對照組。然后將這5根蘿卜條依次放入質量相同的甲、乙、丙、丁、戊5杯蒸餾水中靜置1 h后，取出蘿卜條，測定蒸餾水溶液質量的變化量，結果如圖所示。據此判斷，下列推測正確的是(　 )
A．蔗糖溶液濃度大小關系為cB．原蘿卜條細胞液濃度位于b和c之間
C．經過c濃度的蔗糖溶液處理之后的蘿卜條細胞的原生質層緊貼細胞壁
D．濃度為d的蔗糖溶液可能使蘿卜條細胞失水過多而死亡
解析：選D　蔗糖溶液濃度大小關系為a＜b＜c＜d，A錯誤；原蘿卜條細胞液濃度應位于a和b之間，B錯誤；由于c濃度的蔗糖溶液高于蘿卜細胞液濃度，故經過c濃度的蔗糖溶液處理之后的蘿卜條細胞的原生質層與細胞壁會發生分離，C錯誤；戊組質量不變，說明可能是細胞的原生質層已沒有選擇透過性，濃度為d的蔗糖溶液可能使蘿卜條細胞失水過多而死亡，D正確。
[課時驗收評價]
1．水分子存在兩種跨膜運輸機制，一種是通過磷脂雙分子層的自由擴散，另一種是通過水通道蛋白的跨膜運輸。研究者為探究哺乳動物成熟紅細胞的吸水方式，進行了如下實驗，將甲組紅細胞用生理鹽水配制的蛋白酶溶液處理，乙組紅細胞用等量的生理鹽水處理。將甲、乙兩組制成裝片，在蓋玻片一側滴加清水，另一側用吸水紙吸引，顯微鏡下觀察在相同時間內兩組細胞發生破裂的情況。下列分析不合理的是(　 )
A．水分子的上述兩種跨膜運輸方式，都是順濃度梯度進行的
B．磷脂雙分子層內部具有疏水性，水分子自由擴散通過細胞膜時會受到一定阻礙
C．若甲、乙兩組細胞破裂數差異不大，則說明水分子主要以自由擴散進入紅細胞
D．若甲組細胞破裂的數量比乙組少，則說明水分子僅通過通道蛋白進入紅細胞
解析：選D　若水分子僅通過通道蛋白進入紅細胞，則甲組細胞膜上的水通道蛋白被蛋白酶破壞，則水分子不能進入甲組細胞，甲組細胞不會破裂，D錯誤。
2．提取某種哺乳動物的紅細胞并分成甲、乙兩組，乙組用一定試劑處理抑制膜蛋白的功能，甲組不做處理，兩組細胞均置于清水中，顯微鏡下觀察紅細胞的變化如圖所示，乙組細胞體積略有增大。
下列相關敘述正確的是(　 )
A．甲組和乙組的紅細胞吸收水分都是順溶液濃度梯度進行
B．該實驗說明紅細胞吸水的方式主要是自由擴散
C．該實驗說明紅細胞可以通過膜蛋白運輸水分子
D．甲組中2.5 min時紅細胞的吸水能力大于0.5 min時
解析：選C　清水中水分子的數量大于紅細胞內水分子的數量，溶液濃度指的是溶質濃度，因此水分子是從低濃度向高濃度運輸，A錯誤；據題干信息可知，甲組不做處理，乙組抑制了膜蛋白的功能，由圖可知，在相同的時間內，甲組細胞體積增大的程度比乙組大，說明甲組的吸水能力要遠大于乙組，B錯誤；大部分的水分子進出細胞的方式為協助擴散，需要載體蛋白的協助，C正確；甲組中2.5 min時紅細胞吸水量大于0.5 min時，溶液濃度比0.5 min時低，故吸水能力比0.5 min時弱，D錯誤。
3．如圖表示滲透作用裝置圖，其中半透膜為膀胱膜(允許單糖透過，不允許二糖、多糖及蔗糖酶透過)，裝置溶液A、B、a、b濃度分別用MA、MB、Ma、Mb表示，圖2、圖4分別表示達到平衡后，圖1、圖3液面上升的高度h1、h2。如果A、B、a、b均為蔗糖溶液，且MA＞MB，Ma＝Mb＞MA。下列分析正確的是(　 )
A．平衡后，漏斗內溶液濃度Ma大于Mb
B．平衡后，漏斗內液面上升高度h1＞h2C．平衡后，膜兩側水分子進出速度相等，膜兩側溶液濃度相等
D．若再向a、b中加入等量的蔗糖酶，漏斗內外液面最終會齊平
解析：選A　初始濃度Ma＝Mb，題圖1漏斗兩側的濃度差較小，液面上升高度較小，因此平衡后，漏斗內溶液濃度Ma＞Mb，漏斗內液面上升高度h1＜h2，A正確，B錯誤；平衡后，膜兩側水分子進出速度相等，但膜兩側溶液濃度不相等，C錯誤；若再向a、b中加入等量的蔗糖酶，蔗糖酶不能透過半透膜，則漏斗內的蔗糖被水解成單糖，單糖可以移動到漏斗外，而漏斗外的蔗糖不能被水解，所以漏斗內外溶液濃度難以相等，因此漏斗內外液面不會齊平，D錯誤。
4．如圖①～⑤表示物質進、出小腸上皮細胞的幾種方式，下列敘述正確的是(　 )
A．葡萄糖進、出小腸上皮細胞的方式不同
B．Na＋主要以方式③運出小腸上皮細胞
C．多肽以方式⑤進入細胞，以方式②離開細胞
D．口服維生素D通過方式⑤被吸收
答案：A
5．為探究植物細胞的吸水和失水過程，某同學進行了相關實驗，下圖為某植物細胞在同一溶液中出現的三個狀態下的細胞圖像，且三個狀態下的細胞仍為活細胞。
下列有關敘述錯誤的是(　 )
A．圖示細胞正在發生質壁分離，且先后順序是乙→甲→丙
B．三種狀態下，細胞液的濃度大小關系是丙>甲>乙
C．三種狀態下，細胞的吸水能力大小關系是丙>甲>乙
D．若甲表示細胞處于平衡狀態，則原生質層內外溶液濃度差為0
解析：選A　圖示細胞也可能正在發生質壁分離后的復原，A錯誤。
6.大型胞飲作用是一種特殊的胞吞作用，內吞物與細胞膜上的受體結合后，細胞膜形成皺褶包裹內吞物形成囊泡，囊泡與溶酶體融合并被水解酶降解，過程如圖所示。下列敘述錯誤的是(　 )
A．大型胞飲作用依賴于細胞膜的流動性
B．內吞物被降解后的產物都能被細胞回收利用
C．細胞膜形成皺褶的過程需要細胞骨架發揮作用
D．細胞通過大型胞飲作用攝入物質具有選擇性
解析：選B　內吞物被降解后只有部分產物能被細胞回收利用，B錯誤。
7．如圖為某種植物幼苗(大小、長勢相同)均分為甲、乙兩組后，在兩種不同濃度的KNO3溶液中培養時鮮重的變化情況(其他條件相同且不變)。
下列敘述正確的是(　 )
A．3 h時，兩組幼苗中都有處于質壁分離狀態的細胞
B．6 h時，甲組幼苗開始吸收K＋、NO，吸水能力增強，使鮮重逐漸提高
C．12 h后，甲組幼苗鮮重恢復至處理前，乙組幼苗將死亡
D．實驗表明，甲組幼苗能吸收K＋、NO，而乙組幼苗不能
解析：選A　3 h時，兩組幼苗重量均低于處理前的鮮重，說明幼苗根細胞失水，處于質壁分離狀態，A正確。實驗開始時，甲組幼苗根系就已開始吸收K＋、NO，而不是在6 h時才開始吸收K＋、NO，到6 h時細胞液濃度大于KNO3溶液濃度，從而使細胞吸水能力增強，使鮮重逐漸提高，B錯誤。12 h后，由于甲組幼苗根系不斷通過主動運輸吸收K＋、NO，從而保持根細胞內外濃度差，使其吸水量大于蒸騰量而有可能超過處理前的鮮重量；乙組幼苗置于比根細胞液濃度大很多的KNO3溶液中，根細胞通過滲透作用和蒸騰作用不斷大量失水造成嚴重萎蔫最后死亡，C錯誤。實驗表明，甲、乙兩組幼苗都能吸收K＋、NO，D錯誤。
8．擬南芥液泡膜上存在Na＋/H＋反向轉運載體蛋白，它可利用液泡內外H＋的電化學梯度(電位和濃度差)將H＋轉運出液泡，同時將Na＋由細胞質基質轉入液泡。部分物質跨液泡膜轉運過程如圖所示。據圖判斷，下列敘述錯誤的是(　　)
A．H2O通過圖中方式可以更快地進出液泡
B．Cl－以協助擴散的方式進入細胞質基質
C．降低Na＋/H＋反向轉運載體蛋白基因的表達會降低擬南芥的抗鹽能力
D．圖示中的轉運過程體現了生物膜的選擇透過性
解析：選B　由題圖可知，H2O借助水通道蛋白以協助擴散的方式進出液泡，比自由擴散速度更快，A正確；由題圖可知，Cl－借助通道蛋白，以協助擴散的方式由細胞質基質進入液泡，B錯誤；根據題干信息“擬南芥液泡膜上存在Na＋/H＋反向轉運載體蛋白，它可利用液泡內外H＋的電化學梯度(電位和濃度差)將H＋轉運出液泡，同時將Na＋由細胞質基質轉入液泡”，因此降低Na＋/H＋反向轉運載體蛋白基因的表達會降低液泡內Na＋含量，進而降低擬南芥的抗鹽能力，C正確；圖示中的轉運過程體現了生物膜的選擇透過性，D正確。
9．(2022·衡水模擬)鐵是人體內必不可少的微量元素，下圖表示鐵被小腸吸收和轉運至細胞內的過程。圖中轉鐵蛋白(Tf)可運載Fe3＋，以Tf Fe3＋結合形式進入血液。Tf Fe3＋與轉鐵蛋白受體(TfR)結合后進入細胞，并在囊泡的酸性環境中將Fe3＋釋放。
下列敘述錯誤的是(　 )
A．Fe2＋順濃度梯度通過蛋白1通道的過程屬于協助擴散
B．Tf與TfR結合后攜帶Fe3＋進入細胞的過程屬于胞吞
C．蛋白2和轉鐵蛋白(Tf)都是細胞膜上的載體蛋白
D．H＋進入囊泡的過程屬于主動運輸，需要消耗能量
解析：選C　Fe2＋從小腸上皮細胞進入組織液時，是順濃度梯度且需要載體，但不需要能量，屬于協助擴散，A正確；細胞膜上的轉鐵蛋白受體(TfR)具有識別作用，與Tf Fe3＋識別并結合后通過胞吞進入細胞，B正確；轉鐵蛋白(Tf)是血液中運載Fe3＋的蛋白，不在細胞膜上，C錯誤；H＋進入囊泡是通過質子泵逆濃度梯度進行的，屬于主動運輸，需要消耗能量，D正確。
10．物質進入細胞的“載體假說”認為：載體首先與待輸送的膜外物質結合成復合體，然后此復合體轉向膜內，將輸送的物質釋放到膜內，載體再恢復原狀，繼續與新的待運輸物質結合，其運輸過程如圖所示(圖中R為載體；Mo為膜外物質；MR為載體復合體；Mi為膜內物質)。
以下支持該假說的事實是(　 )
A．植物根系對礦質元素的吸收速率具有飽和效應
B．土壤溶液的濃度高于植物根細胞液濃度
C．靜息電位時K＋外流，動作電位時Na＋內流
D．植物體內陰、陽離子總量之間存在著某種平衡
解析：選A　據圖可知，“載體假說”運輸物質需要載體和能量，屬于主動運輸，植物根系對礦質元素的吸收屬于主動運輸，當運輸的物質達到最大量時，運輸速率會達到飽和效應，A支持該假說；B、C項所述為被動運輸，不支持該假說；植物體內陰、陽離子總量之間可以達到某種平衡，主動運輸會使植物體內陰、陽離子趨于不平衡，D不支持該假說。
11．科學研究發現，細胞進行主動運輸主要以幾種方式進行：①偶聯轉運蛋白：把一種物質穿過膜的上坡轉運與另一種物質的下坡轉運相偶聯。②ATP驅動泵：把上坡轉運與ATP的水解相偶聯。③光驅動泵：主要在細菌中發現，能把上坡轉運與光能的輸入相偶聯(圖中a、b、c代表物質跨膜運輸方式，■、▲分別代表跨膜的離子或小分子X、Y)。回答下列問題：
(1)Q這一側屬于細胞的________側，判斷的依據是________________________________________。
(2)Na＋ K＋泵是常見的ATP驅動泵，這種泵能逆濃度梯度把3個鈉離子泵出細胞外，2個鉀離子泵入細胞內，Na＋通過鈉鉀泵運輸的方式與在神經纖維膜上受到刺激后Na＋內流的方式分別屬于________和________。
(3)圖中a方式，物質Y轉運所需能量來源于__________________(填“ATP直接供能”或“X運輸中的梯度動力”)。
(4)最新研究表明，若腸腔葡萄糖濃度較高，葡萄糖主要通過載體蛋白(GLUT2)的協助以協助擴散的方式進入小腸上皮細胞。在協助擴散進行的同時，通過載體蛋白(SGLT1)的主動運輸過程也在發生。但主動運輸的載體(SGLT1)容易飽和，協助擴散吸收葡萄糖的速率比主動運輸快數倍。請你設計實驗加以驗證。
實驗步驟：
第一步：取甲(敲除了SGLT1載體蛋白基因的小腸上皮細胞)、乙(敲除了GLUT2載體蛋白基因的小腸上皮細胞)、丙(正常的小腸上皮細胞)，三組其他生理狀況均相同。
第二步：將甲、乙、丙三組細胞分別置于________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
第三步：__________________________________________________________________；
實驗結果：_______________________________________________________________，則驗證了上面的最新研究結果。
答案：(1)內　糖蛋白位于細胞膜的外側(或ATP水解酶位于細胞膜內側)　(2)主動運輸　協助擴散　(3)X運輸中的梯度動力　(4)一定較高濃度的葡萄糖溶液中(三組濃度相同)，培養一段時間，其他條件相同且適宜　檢測培養液中葡萄糖濃度　若丙組培養液中葡萄糖濃度小于甲組，甲組培養液中葡萄糖濃度小于乙組

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