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【備考2024】生物高考一輪復習
第6講　細胞的物質輸入與輸出
[課標要求] 1.闡明細胞膜具有選擇透過性2.舉例說明有些物質順濃度梯度進出細胞，不需要額外提供能量；有些物質逆濃度梯度進出細胞，需要能量和載體蛋白3.舉例說明大分子物質可以通過胞吞、胞吐進出細胞實驗：通過模擬實驗探究膜的透性；觀察植物細胞的質壁分離和復原
[核心素養](教師用書獨具) 1.基于對不同物質跨膜運輸實例的分析，理解細胞內物質運輸與能量供應的關系，并歸納跨膜運輸的方式與特點。(生命觀念　科學思維)2.基于對不同物質跨膜運輸發生條件的比較，認同不同運輸方式需要的條件不同。(科學思維)3.設計實驗探究細胞膜的透性；分析植物細胞的質壁分離及質壁分離復原實驗。(科學探究)4.依據滲透作用原理指導灌溉和施肥。(社會責任)
考點1　水進出細胞的原理
一、滲透作用
1．概念：水分子(或其他溶劑分子)通過半透膜的擴散。
2．滲透作用產生的條件：一是具有半透膜，二是半透膜兩側的溶液具有濃度差。
二、動物細胞和植物細胞的吸水和失水
1．動物細胞的吸水和失水
(1)eq \a\vs4\al()
(2)現象
2．植物細胞的吸水和失水(以成熟植物細胞為例)
(1)原理
(2)現象
1．滲透作用中膜兩側溶液的濃度指的是質量百分比濃度。 (×)
提示：該濃度是指物質的量濃度。
2．在滲透作用中，當半透膜兩側溶液濃度相等時，水分子不再通過半透膜。 (×)
提示：半透膜兩側溶液濃度相等時，水分子的擴散達到平衡。
3．植物細胞的原生質層包括細胞膜、細胞質和細胞核。 (×)
提示：原生質層包括細胞膜、液泡膜以及兩層膜之間的細胞質。
4．質壁分離過程中水分子擴散只能單向進行。 (×)
提示：質壁分離過程中水分子擴散是雙向進行的。
5．成熟的植物細胞發生質壁分離過程中，細胞的吸水能力逐漸減小。 (×)
提示：發生質壁分離過程中，細胞的吸水能力逐漸變大。
1．原生質層與原生質體的區別是__________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________。
提示：原生質層由細胞膜、液泡膜以及兩層膜間的細胞質組成，原生質體是指去除植物細胞壁以后所剩下的植物細胞結構
2．成熟植物細胞在一定濃度的溶液中能發生質壁分離的原因是
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________。
提示：外界溶液的濃度大于細胞液濃度，且原生質層比細胞壁伸縮性大
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一定相等嗎？
提示：不一定。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．現有A、B、C三瓶外觀一樣但沒有標簽的溶液，已知三種溶液是質量濃度為0.1 g/mL的蔗糖溶液、0.3 g/mL的蔗糖溶液和0.1 g/mL的葡萄糖溶液。某同學利用如圖所示的裝置設計了兩組實驗。(注：圖中半透膜允許溶劑和葡萄糖分子通過，不允許蔗糖分子通過)
實驗Ⅰ：同時將等量的A液和B液分別放入U形管的左、右兩側，一段時間后，左側的液面升高；
實驗Ⅱ：同時將等量的B液和C液分別放入U形管的左、右兩側，一段時間后，液面發生了變化：右側先升高后降低。
根據實驗結果判斷A、B、C三瓶溶液分別是什么？
提示：A瓶：0.3 g/mL的蔗糖溶液；B瓶：0.1 g/mL的蔗糖溶液；C瓶：0.1 g/mL的葡萄糖溶液。
考查滲透作用的原理及應用分析
1．(2021·濰坊檢測)圖甲為研究滲透作用的裝置(a和b均為蔗糖溶液，c允許單糖通過)，圖乙表示實驗結果。下列分析正確的是(　　)
甲　　　　　　　乙
A．圖甲中漏斗液面不再變化時，b液體的濃度等于a液體的濃度
B．據圖乙，漏斗里溶液的吸水速率會下降為零，此時c處不再有分子進出
C．若t2時刻在b中加入蔗糖酶，則h會先上升后下降
D．若t2時刻在a中加入蔗糖酶，則h一定會下降
C　[圖甲中漏斗液面不再變化時，半透膜兩側水分子進出速度相等，但是由于漏斗與裝置的液面不一樣高，所以膜兩側溶液濃度不可能相等，A錯誤；乙圖中液面高度不變時，c處仍有水分進出，只是達到進出平衡而已，B錯誤；若t2時刻漏斗中加入蔗糖酶，蔗糖分解為單糖，漏斗內溶液濃度會先上升，由于c允許單糖通過，繼而漏斗內溶液濃度會下降，則h將先上升后下降，C正確；若t2時刻a中加入蔗糖酶，蔗糖分解為單糖，燒杯內溶液濃度會先上升，由于c允許單糖通過，繼而燒杯內溶液濃度會下降，則h將先下降后上升，D錯誤。]
2．(2021·廣東名校聯考)如圖甲為一種滲透裝置，圖乙為一種成熟植物細胞處在某種外界溶液中時某一時刻的狀態，兩圖中水分的進出都處于平衡狀態。下列分析錯誤的是(　　)
甲　　　　　　　　乙
A．圖甲中的液柱能穩定在h高度，說明溶質分子不能通過c
B．圖乙中外界溶液換成清水可復原，說明原溶液的溶質不能進入細胞
C．圖乙中1、3和5組成的結構相當于圖甲中的c
D．兩圖中溶液濃度a處等于b處，2處等于6處
D　[如果漏斗中的溶質分子能通過c，則液柱高度不能穩定在h，平衡時與外界溶液的液面會平齊，A正確；溶液中的溶質如能進入細胞，則會發生質壁分離自動復原，外界溶液不用換成清水，B正確；圖乙中1為細胞膜、2為細胞液、3為液泡膜、4為細胞壁、5為細胞質，由1、3和5一起構成原生質層，相當于圖甲中的半透膜，C正確；從圖甲漏斗中液面高于外界溶液可以得出漏斗內(a處)的溶液濃度大于外界溶液(b處)濃度，圖乙為質壁分離停止的時刻，細胞液(2處)的濃度等于外界溶液(6處)濃度，D錯誤。]
考查細胞的吸水和失水
3．(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
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)，將相同的葉細胞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。據題意可推測，甲糖溶液濃度低于葉細胞的細胞液濃度，葉細胞吸水導致甲糖溶液濃度升高，A選項正確；若測得乙糖溶液濃度不變，則乙糖溶液濃度等于葉細胞的細胞液濃度，水分子進出乙組葉細胞的量相等，凈吸水量為零，B選項正確；若測得乙糖溶液濃度降低，則乙糖溶液濃度高于葉細胞的細胞液濃度，乙組葉肉細胞可能會發生滲透失水而表現為質壁分離，C選項正確；若測得乙糖溶液濃度升高，則甲、乙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選項錯誤。]
4．(2021·濰坊期末)某興趣小組將五組相同的白蘿卜塊、植物甲幼根塊分別放入A～E五種不同濃度的蔗糖溶液中，30 分鐘后取出稱重，重量變化如表所示。以下相關敘述錯誤的是(　　)
組別 30分鐘后重量變化(g)
A B C D E
白蘿卜塊 0 －4 ＋3 －2 ＋1
植物甲幼根塊 －3 －5. 5 ＋1 －4 －1
A．五種蔗糖溶液濃度由高到低依次是B、D、A、E、C
B．植物甲在與白蘿卜塊細胞液等滲的完全培養液中不能正常生長
C．該實驗的自變量是蔗糖濃度、植物細胞種類、重量變化
D．通過實驗的結果可推測這兩種植物細胞的細胞液濃度范圍
C　[以白蘿卜塊為例，外界濃度越高，失水越多，外界溶液濃度越低，則吸水越多，因此根據實驗數據，五種蔗糖溶液濃度由高到低依次是B、D、A、E、C，A正確；與白蘿卜塊等滲的溶液是A，植物甲幼根塊中表現出失水，所以不能正常生長，B正確；實驗自變量是蔗糖濃度和植物細胞種類，因變量是重量變化，C錯誤；根據滲透作用的原理可以推測植物細胞的細胞液濃度范圍，白蘿卜塊細胞液的范圍在A的附近，甲的幼根塊細胞液濃度在CE之間，D正確。]
考點2　(探究·實踐)探究植物細胞的吸水和失水
1．實驗原理
2．實驗步驟
操作一：觀察新制取的洋蔥表皮
操作二：將洋蔥表皮置于較高濃度的溶液中觀察
操作三：將操作二中的洋蔥表皮置于清水中觀察
eq \a\vs4\al()
②低倍顯微鏡觀察
3．實驗結論
1．實驗中的兩組對照實驗
2．質壁分離實驗的拓展應用
(1)判斷成熟植物細胞是否有生物活性
待測成熟植物細胞＋一定濃度的蔗糖溶液
　　　　　　
　　　　　 鏡檢
(2)測定細胞液濃度范圍
待測細胞＋一系列濃度梯度的蔗糖溶液細胞液濃度
介于未發生質壁分離和剛發生質壁分離的蔗糖溶液濃度之間。
(3)比較不同植物細胞的細胞液濃度
不同植物細胞＋同一濃度的蔗糖溶液發生質壁分離所需時間越短，細胞液濃度越小，反之細胞液濃度越大。
(4)比較未知濃度溶液的濃度大小
同一植物的成熟細胞＋未知濃度的溶液記錄剛剛發生質壁分離所需時間→比較所用時間長短→判斷溶液濃度的大小(時間越短，未知溶液的濃度越大)。
(5)鑒別不同種類的溶液(如KNO3和蔗糖溶液)
成熟植物細胞＋不同種類溶液
　　　　
　　　 鏡檢
1．(2021·廣東選擇性考試)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，下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
A　[蔗糖分子屬于二糖，不能進入保衛細胞，在清水中，保衛細胞因滲透吸水導致氣孔開放，據題圖可知，滴加蔗糖溶液①，保衛細胞氣孔張開程度幾乎與初始狀態一樣，推測蔗糖溶液①的濃度近似等于保衛細胞細胞液濃度，滴加蔗糖溶液②，保衛細胞氣孔關閉，推測蔗糖溶液②的濃度高于保衛細胞細胞液濃度，故質壁分離最可能出現在滴加蔗糖溶液②后觀察的視野中，B敘述正確；滴加蔗糖溶液③，保衛細胞氣孔張開比初始狀態更大，推測蔗糖溶液③的濃度低于保衛細胞的細胞液濃度，滴加蔗糖溶液③后有更多的水分子進入保衛細胞，故蔗糖溶液③處理后的保衛細胞細胞液濃度<蔗糖溶液①處理后的保衛細胞細胞液濃度，A敘述錯誤，C敘述正確；由以上分析可知，3種蔗糖溶液濃度高低為②>①>③，D敘述正確。]
2．(2021·重慶選擇性考試適應性測試)某興趣小組用相同生理狀態的洋蔥表皮進行“植物細胞的吸水和失水”實驗，記錄如下表：
分組 ① ② ③ ④ ⑤
步驟1 從蓋玻片一側滴入蔗糖溶液，另一側用吸水紙吸引，浸潤的蔗糖溶液濃度如下
0.1 g/mL 0.2 g/mL 0.3 g/mL 0.4 g/mL 0.5 g/mL
質壁分離現象 － ＋＋ ＋＋＋ ＋＋＋＋ ＋＋＋＋
步驟2 從蓋玻片一側滴入清水，另一側用吸水紙吸引，充分清洗3次
質壁分離現象 － － ＋ ＋＋ ＋＋＋＋
注：“－”表示沒有質壁分離；“＋”表示質壁分離的程度。
下列敘述正確的是(　　)
A．①中，蔗糖濃度＞細胞液濃度
B．據表推測細胞液濃度范圍在0.2～0.3 g/mL之間
C．步驟2－⑤中，質壁分離可以復原
D．步驟2－③的吸水速度＞步驟2－②的吸水速度
D　[根據表中數據分析，0.2 g/mL的蔗糖溶液可以輕度引起質壁分離現象，而0.1 g/mL不能引起質壁分離，說明實驗的細胞液濃度范圍在0.1～0.2 g/mL之間(包含0.1 g/mL)，①中蔗糖濃度≤細胞液濃度，A、B錯誤；步驟2－⑤中，0.5 g/mL的蔗糖溶液使細胞發生質壁分離后滴加清水也不能復原，細胞已脫水死亡，C錯誤；③中細胞質壁分離(失水)程度大于②，因此失水后③中細胞液濃度大于②，故步驟2－③細胞液的吸水速度＞步驟2－②的吸水速度，D正確。]
3．(2021·濟寧質檢)將同一部位的紫色洋蔥外表皮細胞分別浸在甲、乙、丙3種溶液中，測得原生質層的外界面與細胞壁間距離變化如圖所示，下列相關分析錯誤的是(　　)
A．實驗開始時，甲、乙溶液的濃度均大于洋蔥表皮細胞的細胞液濃度
B．與t0時相比，t2時乙溶液中洋蔥表皮細胞的細胞液濃度未發生變化
C．實驗過程中，丙溶液中有水分子進出洋蔥表皮細胞
D．實驗結束時，甲、乙溶液的濃度有所下降
B　[實驗開始后，甲、乙溶液中的原生質層的外界面與細胞壁間的距離逐漸增大，說明甲、乙溶液的濃度均大于洋蔥表皮細胞的細胞液濃度，細胞失水，A正確；實驗開始后，乙溶液中的原生質層的外界面與細胞壁間的距離先逐漸增大，而后又逐漸減小，說明乙溶液中的部分溶質可被細胞吸收，細胞發生質壁分離后又自動復原，與t0時相比，t2時乙溶液中洋蔥表皮細胞的細胞液濃度發生了變化，B錯誤；實驗過程中，丙溶液中的原生質層的外界面與細胞壁間的距離沒有發生變化，說明水分子進出洋蔥表皮細胞處于動態平衡，C正確；實驗結束時，甲溶液中的水分增多，乙溶液中的溶質有所減少，二者的濃度均有所下降，D正確。]
考點3　物質出入細胞的方式
一、各種物質出入細胞方式的比較
物質出入細胞的方式 被動運輸 主動運輸 胞吞 胞吐
自由擴散 協助擴散
圖例
運輸方向 高濃度→低濃度 低濃度→高濃度 胞外→胞內 胞內→胞外
是否需要轉運蛋白 否 是 是 否
是否消耗能量 否 否 是 是
舉例 O2、CO2、甘油、乙醇、苯的跨膜運輸 人的紅細胞吸收葡萄糖 小腸上皮細胞吸收葡萄糖、氨基酸、無機鹽等 巨噬細胞吞噬抗原 胰島素、消化酶、抗體的分泌
二、轉運蛋白的種類及特點
1．概念：鑲嵌在膜上的一些特殊的蛋白質，能夠協助離子和一些小分子有機物跨膜運輸。
2．種類
(1)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。
(2)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，且這些物質通過時不需要與通道蛋白結合。
1．分子或離子通過通道蛋白時，需要與通道蛋白結合。 (×)
提示：物質通過通道蛋白時不與通道蛋白結合。
2．少數水分子借助水通道蛋白進出細胞，更多的水分子以自由擴散方式進出細胞。 (×)
提示：水分子更多的是借助細胞膜上的通道蛋白進出細胞。
3．Na＋與有關載體蛋白結合排出神經細胞屬于主動運輸。 (√)
4．細胞外液中的K＋進入神經細胞屬于自由擴散。 (×)
提示：K＋進入神經細胞屬于主動運輸。
5．同種物質進出同一細胞的方式一定相同。 (×)
提示：K＋進入神經細胞是主動運輸，排出神經細胞的方式是協助擴散。
6．以胞吐的方式排出細胞的物質不一定都是生物大分子。 (√)
7．主動運輸使膜內外物質濃度趨于一致，維持了細胞的正常代謝。 (×)
提示：主動運輸使膜內外物質的濃度差變大。
8．人紅細胞吸收膽固醇與吸收葡萄糖的相同點是需要轉運蛋白的協助。
(×)
提示：紅細胞吸收膽固醇是自由擴散。
淡水中生活的原生動物，如草履蟲，能通過伸縮泡排出細胞內過多的水，以防止細胞漲破。如果將草履蟲放入蒸餾水或海水中，推測其伸縮泡的伸縮情況，分別會發生什么變化？(必修1　P72“拓展應用”)
提示：放入蒸餾水中的草履蟲，其伸縮泡的伸縮頻率加快，放入海水中的則伸縮頻率減慢。
1．主動運輸對細胞和生物體生命活動的意義是______________________
_______________________________________________________________。
提示：主動選擇吸收所需要的物質，排出代謝廢物和對細胞有害的物質，從而保證細胞和個體生命活動的需要
2．農業生產上給作物松土能促進作物生長的道理是__________________
_______________________________________________________________。
提示：松土可以增加土壤中O2含量，促進根系的有氧呼吸，有利于植物吸收無機鹽離子
1．神經細胞膜上的Na＋ K＋泵、K＋通道和Na＋通道
(1)細胞膜上的Na＋ K＋泵不斷地把K＋運入細胞內，同時把Na＋輸出細胞外，維持細胞內K＋濃度顯著高于細胞外，細胞外Na＋濃度顯著高于細胞內。Na＋ K＋泵的運輸是消耗ATP的主動運輸。
(2)在靜息狀態下，K＋通道瞬時開放，K＋迅速外流，形成靜息電位；神經細胞興奮時，Na＋通道瞬時開放，Na＋迅速內流，形成動作電位；K＋通道和Na＋通道的運輸是順濃度梯度進行的，不消耗ATP，是協助擴散。
2．影響物質跨膜運輸因素的分析
(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，原因是受載體數量的限制。
(2)氧氣含量對物質跨膜運輸的影響
通過影響細胞的呼吸進而影響主動運輸的速率。
①P點時：無氧呼吸為物質的吸收提供能量。
②PQ段：隨著氧氣含量的增加，有氧呼吸產生的能量增多，主動運輸的速率增大。
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。
(3)溫度
溫度影響物質運輸速率時，既與分子的運動有關，也與細胞呼吸有關。
1．影響離子泵運輸離子的外界因素主要有O2濃度和溫度，O2濃度和溫度是如何影響離子泵運輸的？
提示：離子泵運輸離子需要消耗細胞內的ATP，細胞內產生ATP的過程為細胞呼吸，O2濃度能夠影響細胞呼吸，進而影響離子泵運輸離子；溫度影響載體蛋白的運動和細胞呼吸中酶的活性，進而影響離子泵的運輸。
2．檉柳是一種泌鹽植物，葉子和嫩枝可以將吸收的鹽分排出，是強耐鹽植物。檉柳從土壤中吸收無機鹽的方式是主動運輸還是被動運輸？請設計實驗加以探究。
實驗材料：檉柳幼苗若干；適宜濃度的含Ca2＋和K＋的完全培養液；細胞呼吸抑制劑；蒸餾水。請寫出實驗步驟，并預期實驗結果。(必修1　P72“拓展應用”)
提示：實驗步驟：①將檉柳幼苗隨機分為甲、乙兩組，分別培養在適宜濃度的含Ca2＋和K＋的完全培養液中。②甲組檉柳幼苗的培養液中，加入一定量的細胞呼吸抑制劑，乙組檉柳幼苗的培養液中加入等量的蒸餾水，在適宜的條件下培養。③分別測定兩組檉柳幼苗吸收Ca2＋和K＋的速率，并進行比較。
結果預測：若兩組植株對Ca2＋和K＋的吸收速率相同，則檉柳從土壤中吸收無機鹽的方式是被動運輸；若甲組植株對Ca2＋和K＋的吸收速率明顯小于乙組植株對Ca2＋和K＋的吸收速率，則檉柳從土壤中吸收無機鹽的方式是主動運輸。
考查物質運輸的方式及特點
1．(2021·湖北選擇性考試模擬)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．Na＋在液泡中的積累有利于提高擬南芥的耐鹽能力
B．Na＋以主動運輸的方式由細胞質基質進入液泡
C．Cl－以協助擴散的方式由細胞質基質進入液泡
D．H2O以自由擴散的方式進出液泡
D　[Na＋在液泡中的積累能使液泡內Na＋濃度增大，有利于細胞吸水，進而提高擬南芥的耐鹽能力，A正確；由圖可知，液泡膜上的Na＋/H＋反向轉運蛋白能將H＋轉運出液泡的同時將細胞質基質中的Na＋轉運到液泡內，說明Na＋進入液泡的直接驅動力是液泡膜兩側的H＋電化學梯度，因此該過程Na＋進入液泡的方式為主動運輸，B正確；由圖可知，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，C正確；H2O借助水通道蛋白以協助擴散的方式進出液泡，D錯誤。]
2．(2021·湖南六校聯考)通道蛋白是一類跨越生物膜磷脂雙分子層的蛋白質，它所介導的運輸不需要溶質微粒與其結合，而是橫跨膜形成親水通道，允許大小適宜的分子和帶電離子通過。它包含兩大類：水通道蛋白和離子通道蛋白。其中離子通道蛋白對被轉運的離子的大小和電荷都有高度的選擇性，而且轉運速率高，其速率是已知的任何一種載體蛋白的最快速率的1 000倍以上。如圖是載體蛋白和通道蛋白分別介導物質跨膜運輸模式圖，以下說法錯誤的是(　　)
甲　　　　　　　　乙
A．兩者化學本質均為蛋白質，普遍存在于各種生物膜結構中
B．載體蛋白在介導物質跨膜運輸的過程中空間結構發生改變，運輸完成后又恢復原狀
C．由通道蛋白介導的跨膜運輸屬于被動運輸
D．一般情況下，K＋經乙進入細胞內，經甲排出細胞外
D　[由題干信息可知，通道蛋白是跨越生物膜的蛋白質，具有控制物質跨膜運輸的作用，其介導的跨膜運輸方式為協助擴散，一般情況下，K＋進入細胞的方式應該是主動運輸，排出細胞通常為協助擴散，所以D錯誤。]
　“三看法”快速判定物質出入細胞的方式
物質運輸的綜合分析
3．(不定項)(2021·江蘇新高考適應性測試)Ca2＋參與神經沖動的傳遞、肌肉細胞的收縮等多種生理過程，血液中Ca2＋濃度穩態的維持具有重要意義。如圖為維生素D促進血液中Ca2＋濃度升高的示意圖，TRPV5、TRPV6為Ca2＋通道轉運蛋白，PMCA為Ca2＋載體轉運蛋白。下列相關敘述正確的是(　　)
A．細胞膜上TRPV6和TRPV5的增加分別可以促進Ca2＋的吸收和重吸收
B．血液中Ca2＋濃度的升高，可以促進Ca2＋的吸收和重吸收
C．維生素D在小腸和腎小管上皮細胞中調控的基因不同，但都能促進血液中Ca2＋濃度升高
D．TRPV6和PMCA分布在細胞的腔面膜和底面膜，是因為小腸上皮細胞膜沒有流動性
AC　[TRPV5、TRPV6為Ca2＋通道轉運蛋白，其運輸方式為協助擴散，不需要消耗能量，增加通道蛋白的數量可促進對物質的運輸，故細胞膜上TRPV6和TRPV5的增加分別可以促進Ca2＋的吸收和重吸收，A正確；血液中Ca2＋的濃度升高時，還受TRPV5、TRPV6或PMCA等蛋白質種類及數量的限制，故血液中Ca2＋濃度升高，不一定促進Ca2＋的吸收和重吸收，B錯誤；由圖可知，維生素D在小腸上皮細胞和腎小管上皮細胞中與受體VDR結合后，調控的基因不同，但都能促進血液中Ca2＋濃度升高，C正確；TRPV6和PMCA分布在細胞的腔面膜和底面膜，是因為它們發揮作用的部位不相同，小腸上皮細胞膜具有流動性，D錯誤。]
4．(2021·日照二模)鐵是人體內必不可少的微量元素，如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
C　[通過題圖可知，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；由題圖可知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；由題圖可知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。]
　物質運輸方式的幾個“不一定”
(1)胞吐、胞吞的不一定是大分子物質，如神經遞質是小分子物質，通過胞吐排出細胞。
(2)生物大分子不一定都是以胞吞、胞吐方式運輸的，如RNA和蛋白質可通過核孔出入細胞核。
(3)消耗能量的運輸方式并不一定就是主動運輸，胞吞和胞吐也消耗能量。
(4)同一種物質進出細胞的方式不一定相同
①葡萄糖
②Na＋
③K＋
物質運輸方式的實驗探究
5．某學校生物興趣小組驗證牛的成熟紅細胞吸收葡萄糖的方式為協助擴散，而非主動運輸。現提供如下材料：牛的成熟紅細胞若干、培養瓶、葡萄糖濃度測試儀、蒸餾水、5%的葡萄糖溶液、5 mL葡萄糖載體抑制劑和5 mL呼吸抑制劑等，請完善如下實驗過程：
(1)實驗原理：主動運輸需要載體和消耗能量，協助擴散需要載體和具有濃度差。
(2)實驗步驟：
①取三個培養瓶，編號A、B、C，向三個培養瓶中分別加入等量的牛的成熟紅細胞和5%的葡萄糖溶液。
②______________________________________________________________
_______________________________________________________________。
③______________________________________________________________
_______________________________________________________________。
(3)預期結果：____________________________________________________
_______________________________________________________________。
(4)實驗結論：__________________________________________________
_______________________________________________________________。
[解析]　(2)①取三個培養瓶，編號A、B、C，向三個培養瓶中分別加入等量的牛的成熟紅細胞和5%的葡萄糖溶液。②向A瓶中加入5 mL蒸餾水，向B瓶中加入5 mL葡萄糖載體抑制劑，向C瓶中加入5 mL呼吸抑制劑。③在相同且適宜的培養條件下培養一定時間后，利用葡萄糖濃度測試儀測定各培養瓶中葡萄糖的含量。(3)預期結果：若成熟紅細胞吸收葡萄糖的方式為協助擴散，則B組中葡萄糖的運輸會受到抑制且C瓶中葡萄糖的運輸不受限制，因此預期結果為：A瓶和C瓶中葡萄糖含量大致相等且小于B瓶。(4)實驗結論：牛的成熟紅細胞吸收葡萄糖的方式為協助擴散，而非主動運輸。
[答案]　(2)②向A瓶中加入5 mL蒸餾水，向B瓶中加入5 mL葡萄糖載體抑制劑，向C瓶中加入5 mL呼吸抑制劑　③在相同且適宜的培養條件下培養一定時間后，利用葡萄糖濃度測試儀測定各培養瓶中葡萄糖的含量　(3)A瓶和C瓶中葡萄糖含量大致相等且小于B瓶　(4)牛的成熟紅細胞吸收葡萄糖的方式為協助擴散，而非主動運輸
　探究物質跨膜運輸方式的實驗設計思路
(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
1．核心概念
(1)(必修1 P62)滲透作用：水分子(或其他溶劑分子)通過半透膜的擴散。
(2)(必修1 P63)原生質層：細胞膜和液泡膜以及兩層膜之間的細胞質。
(3)(必修1 P65)被動運輸：物質以擴散方式進出細胞，不需要消耗細胞內化學反應所釋放的能量的物質跨膜運輸方式。
(4)(必修1 P66)自由擴散(簡單擴散)：物質通過簡單的擴散作用進出細胞的方式。協助擴散(易化擴散)：物質借助膜上的轉運蛋白進出細胞的方式。
(5)(必修1 P69)主動運輸：物質逆濃度梯度進行跨膜運輸，需要載體蛋白的協助，同時還需要消耗細胞內化學反應所釋放的能量的物質跨膜運輸方式。
2．結論語句
(1)(必修1 P62)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)(必修1 P65)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)(必修1 P66)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)(必修1 P69)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)(必修1 P72)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。
1．(2021·湖南選擇性考試)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
D　[對農作物施肥過多，根細胞外液濃度過高，會導致質壁分離，引起“燒苗”，A敘述正確；質壁分離過程中，原生質層(由細胞膜、液泡膜以及兩層膜之間的細胞質構成)與細胞壁分離，細胞膜可局部或全部脫離細胞壁，B敘述正確；質壁分離復原過程中，細胞液濃度逐漸降低，吸水能力逐漸降低，C敘述正確；1 mol/L NaCl溶液中，含1 mol/L的Na＋和1 mol/L的Cl－，即溶質微粒濃度為2 mol/L，而1 mol/L蔗糖的溶質為蔗糖分子，不可再拆分，故1 mol/L NaCl溶液的滲透壓大于1 mol/L蔗糖溶液的滲透壓，D敘述錯誤。]
2．(2021·廣東選擇考適應性測試)右圖為示質子泵跨膜運輸H＋的過程。質子泵抑制劑可與胃壁細胞膜上的質子泵共價結合，使其不可逆地失活，從而抑制胃酸的分泌。下列敘述錯誤的是(　　)
A．質子泵以主動運輸的方式將H＋運出細胞
B．質子泵參與細胞及其微環境的pH調控
C．質子泵本質上是一種生物膜上的載體蛋白
D．呼吸抑制劑使質子泵失活而抑制胃酸分泌
D　[由題圖可知，H＋從膜內逆濃度梯度運輸到膜外，需要質子泵的協助，并消耗ATP，其運輸方式為主動運輸，A正確；質子泵通過跨膜運輸H＋，而改變了細胞內外的H＋濃度，參與細胞及其微環境pH的調控，B正確；由題圖可知，質子泵是細胞膜上的載體蛋白，C正確；呼吸抑制劑通過抑制ATP的生成而抑制胃酸分泌，并不能使質子泵失活，D錯誤。]
3．(2021·河北選擇性考試)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
D　[血液流經肌肉組織時，進入紅細胞的是CO2，運出紅細胞的是O2，A敘述正確；題圖中①②是氣體的運輸過程，運輸方式為自由擴散，④和⑤過程均是順濃度梯度運輸且需要轉運蛋白的協助，運輸方式為協助擴散，B敘述正確；成熟的紅細胞中沒有線粒體，只能進行無氧呼吸，產生的ATP可為③主動運輸提供能量，C敘述正確；成熟的紅細胞內沒有細胞核和核糖體等細胞器，不能合成蛋白質，因此成熟紅細胞表面的糖蛋白不能更新，D敘述錯誤。]
4．(2021·全國甲卷)植物的根細胞可以通過不同方式吸收外界溶液中的K＋。回答下列問題：
(1)細胞外的K＋可以跨膜進入植物的根細胞。細胞膜和核膜等共同構成了細胞的生物膜系統，生物膜的結構特點是________________。
(2)細胞外的K＋能夠通過離子通道進入植物的根細胞。離子通道是由__________復合物構成的，其運輸的特點是_______________________________
______________________________________________________(答出1點即可)。
(3)細胞外的K＋可以通過載體蛋白逆濃度梯度進入植物的根細胞。在有呼吸抑制劑的條件下，根細胞對K＋的吸收速率降低，原因是____________________
__________________________________________________________________。
[解析]　(1)生物膜的結構特點是具有一定的流動性。(2)離子通道是由蛋白質復合物構成的，一種通道只能先讓某種離子通過，而另一些離子則不容易通過，即離子通道具有選擇性。(3)細胞外的K＋可以通過載體蛋白逆濃度梯度進入植物的根細胞，可知是主動運輸過程，主動運輸需要消耗能量，而細胞中的能量由細胞呼吸提供，因此呼吸抑制劑會影響細胞對K＋的吸收速率。
[答案]　(1)具有一定的流動性　(2)蛋白質　順濃度或選擇性　(3)細胞逆濃度梯度吸收K＋是主動運輸過程，需要能量，呼吸抑制劑會影響細胞呼吸供能，故使細胞主動運輸速率降低
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