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专题 06 细胞的物质输入和输出
考点分布 重点难点 备考指南
理解掌握渗透作用的原理和相关现
象。
1．渗透作用 理解并掌握主动运输、被动运输、胞
1.物质出入细胞的方式
2．物质跨膜运输的其他实例 吞胞吐的特点及相对应的物质。
2.实验：（1）通过模拟实验
3．物质运输影响因素 明确各种运输方式的条件及影响因
探究膜的透性；（2）观察植
4.观察植物细胞的质壁分离和 素。
物细胞的质壁分离和复原。
复原 理解质壁分离及复原实验的操作步骤
和原理并掌握质壁分离和复原的条
件。
考点一 物质跨膜运输的实例
1．渗透作用：指水分子(或其他溶剂分子)通过_____________的扩散过程。
渗透作用产生的条件：一是具有_____________，二是半透膜两侧的溶液具有
_____________。
2．动、植物细胞的吸水和失水
（1）动物细胞的吸水和失水
外界溶液浓度______细胞质浓度⇒细胞吸水膨胀；
外界溶液浓度______细胞质浓度⇒细胞失水皱缩；
外界溶液浓度______细胞质浓度⇒水分进出达到平衡。
（2）植物细胞的吸水和失水（以成熟植物细胞为例）
当外界溶液的浓度大于细胞液浓度时，细胞就通过渗透作用______水，植物细胞就发生
_____________现象。
将已发生质壁分离的植物细胞放入清水中，此时细胞液的浓度大于外界清水，植物细胞吸
水，发生_____________现象。
3．物质跨膜运输的其他实例(1)植物对无机盐离子的吸收
①不同植物对同种无机盐离子的吸收有______。
②同种植物对不同无机盐离子的吸收也有______。
(2)人体甲状腺滤泡上皮细胞对碘的吸收是______浓度梯度进行的。
(3)不同微生物对不同矿物质的吸收表现出较大的______。
1、温度高低会提高或降低水分子通过半透膜的扩散速率。在一定温度范围内，提高温度会
加快水分子通过半透膜的速率；而降低温度则减缓水分子通过半透膜的速率。
2、渗透系统的组成及条件
①具有半透膜。半透膜可以是生物性的选择透过性膜，如细胞膜，也可以是物理性的过滤
膜，如玻璃纸。
②半透膜两侧的溶液具有浓度差。浓度差的实质是单位体积溶液中溶质分子数的差，即物
质的量浓度之差，而不是质量分数浓度差。如质量分数为 10%的葡萄糖溶液和质量分数为
10%的蔗糖溶液的质量浓度相等，但质量分数为10%的蔗糖溶液的渗透压小，故水可通过半
透膜由蔗糖溶液向葡萄糖溶液移动。
③水分子由低浓度溶液流向高浓度溶液是表观现象，实际上水分子是双向移动的，只是由
低浓度溶液流向高浓度溶液的水分子数较多。
④若渗透平衡后，半透膜两侧液面仍存在液面高度差，则半透膜两侧溶液就存在浓度差，
且液面高的一侧溶液浓度高。
3、比较不同溶液浓度的大小
比较项目 漏斗内 烧杯内
溶液浓度 M N
①若漏斗内液面上升，则M>N
现象及结论 ②若漏斗内液面不变，则M＝N
③若漏斗内液面下降，则M<N
细胞吸水失水的判断方法
（1）通过比较细胞外溶液和细胞液的浓度大小来判断：当细胞外溶液浓度大于细胞液浓度
时，细胞失水；当细胞外溶液浓度小于细胞液浓度时，细胞吸水；当细胞外溶液与细胞液
的浓度相等时，细胞失水量和吸水量相等，处于动态平衡。（2）根据重量或长度变化（如萝卜条）来判定：若重量增加或长度变长，则吸水；反之则
失水。
典例1.如图为一个渗透装置，假设溶质分子或离子不能通过半透膜，实验开始时，液面 a
和b平齐。下列判断不正确的是( )
A．如果甲、乙都是蔗糖溶液，甲的浓度低于乙，则液面a会下降，液面b会上升
B．如果甲、乙分别是葡萄糖溶液和蔗糖溶液，两者的质量分数相同，则液面 a会上升，液
面b会下降
C．当半透膜两侧的渗透作用达到平衡时，甲、乙溶液的浓度不一定相等
D．当半透膜两侧的渗透作用达到平衡时，甲、乙溶液的渗透压一定相等
典例2.将家兔红细胞置于不同浓度的溶液中，水分子的跨膜运输示意图如图(箭头方向表
示水分子的进出，箭头粗细表示水分子出入的多少)。下列叙述不正确的是( )
A．一段时间后，甲细胞的吸水能力会增强
B．图中乙细胞不能发生渗透作用
C．光学显微镜下无法观察到图中乙细胞有水分子的进出
D．可用家兔、鸡等常见生物材料的红细胞制备纯净的细胞膜
考点二 物质出入细胞的方式及影响因素
物质运输的方式
（1）被动运输包括自由扩散和协助扩散两种。
（2）自由扩散的特点是：__________________________________。
协助扩散的特点是：__________________________________。
主动运输的特点是：__________________________________。
胞吞的特点是：__________________________________。
胞吐的特点是：__________________________________。
（3）通过自由扩散运输的物质有O、CO、甘油、乙醇、苯等。
2 2
通过协助扩散运输的物质有HO、人的红细胞吸收_________。
2
通过主动运输的物质有小肠上皮细胞吸收葡萄糖、氨基酸、无机盐等。
通过胞吐的运输的物质有胰岛素、消化酶、抗体的分泌。1、同一物质的不同运输方式：
葡萄糖
Na＋
K＋
2、物质跨膜运输方式图解
3、不同因素对物质跨膜运输的影响
(1)浓度差对物质跨膜运输的影响：浓度差主要影响自由扩散和协助扩散。自由扩散中，浓
度差越大，运输速率越大；协助扩散中，浓度差达到一定程度后运输速率不再继续增加，
原因是受载体蛋白数量的限制。
(2)载体蛋白数量对跨膜运输的影响：载体蛋白主要影响协助扩散和主动运输。其他条件适
宜的情况下，协助扩散中载体蛋白数量越多，运输速率越大；主动运输中载体蛋白数量达
到一定程度后运输速率不再增加，可能原因是受能量供应限制。自由扩散不受载体蛋白数
量的影响。
(3)O 含量对跨膜运输的影响：通过影响细胞呼吸进而影响主动运输的速率。
2
①P点时：无氧呼吸为物质的运输提供能量。
②PQ段：随着氧气含量的增加，有氧呼吸产生的能量越多，主动运输的速率越大。③Q点以后：当氧气含量达到一定程度后，受载体蛋白数量以及其他限制因素的影响，运
输速率不再增加。
(4)温度对跨膜运输的影响
在顺浓度梯度的情况下，葡萄糖、氨基酸等分子可以通过协助扩散进入细胞。当细胞外葡
萄糖或氨基酸的浓度低于细胞内时，细胞还能吸收这些营养物质吗？你还能提出其他问题
吗？
能，这时通过主动运输吸收。
典例1.主动运输消耗的能量可来自ATP或离子电化学梯度等。如图为Na＋、葡萄糖进出小
肠上皮细胞的示意图。下列关于图中物质跨膜运输过程的分析错误的是( )
A．葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞是不需耗能的主动运输
B．Na＋从小肠上皮细胞进入组织液是需要消耗ATP的主动运输
C．葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞与Na＋从肠腔进入小肠上皮细胞相伴随
D．Na＋从肠腔到小肠上皮细胞以及葡萄糖从小肠上皮细胞到组织液均为被动运输
典例2.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
考点三 观察植物细胞的质壁分离和复原
1．实验原理
（1）成熟的植物细胞的原生质层相当于一层_________。（2）细胞液具有一定的浓度，细胞能渗透吸水和失水。
（3）原生质层比细胞壁的_________大。
2．实验步骤
1、本实验存在两组对照实验
2、质壁分离后在细胞壁和细胞膜之间的是浓度降低的外界溶液。这是由于细胞壁是全透性
的，且有水分子通过原生质层渗出来。
3、质壁分离发生的条件
①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。
②具有中央大液泡的成熟植物活细胞可发生质壁分离及复原现象。
③在一定浓度（溶质不能透过膜）的溶液中只会发生质壁分离现象，不能发生自动复原现
象（只有用清水或低渗溶液处理，方可复原）。在一定浓度（溶质可透过膜）的溶液（如
KNO、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，
3
但不会发生质壁分离复原现象。
4、不同外界溶液中植物细胞的变化分析
将成熟植物的细胞依次浸于蒸馏水、物质的量浓度为 0.3 mol/L的蔗糖溶液和0.5mol/L的尿素溶液中，原生质体（即植物细胞中细胞壁以内的部分）的体积随时间变化如
图，分析如下：
（1）A曲线表示细胞在蒸馏水中：细胞略膨胀，但是由于细胞壁的存在，原生质体的体积
不能无限膨胀。
（2）B曲线表示细胞在0.5 mol/L的尿素溶液中：细胞先因渗透失水而发生质壁分离，后
由于尿素能进入细胞，使得质壁分离后的细胞因吸水而自动复原；KNO 、甘油、乙二醇等
3
溶液中也可发生质壁分离后自动复原现象。
（3）C曲线表示细胞在0.3 mol/L的蔗糖溶液中：蔗糖不能进入细胞，因此质壁分离后细
胞不能发生自动复原。
典例1.下列关于植物细胞质壁分离与复原实验的叙述，错误的是( )
A．该实验已存在对照，不需要增设一组对照组
B．在该实验中，操作步骤为：制片、低倍镜观察、滴加蔗糖溶液、高倍镜观察
C．用菠菜叶做该实验时，叶绿体的存在不会干扰实验现象的观察
D．实验材料的不同部位其细胞质壁分离程度并不完全一致
典例2.正确的实验往往能达到特定的目的。下列各项中，不能通过植物细胞质壁分离实验
达到相关实验目的的是( )
A．判断成熟的植物细胞的死活
B．原生质层比细胞壁的伸缩性大
C．成熟的植物细胞能进行渗透吸水
D．水分子可以通过通道蛋白进入细胞
1、渗透与扩散有何区别？
渗透作用必须有选择透过性膜(半透膜)，扩散则不一定需要；扩散适用于各种物质，渗透
仅指溶剂分子；因此，渗透是一种特殊的扩散。
2、半透膜与选择透过性膜的比较
a．区别：半透膜是无生命的物理性薄膜，物质能否通过取决于分子的大小；选择透过性膜
是具有活性的生物膜，载体蛋白的存在决定了其对不同物质吸收的选择性。细胞死亡或膜
载体蛋白失活后，其选择透过性丧失。
b．共性：都允许水分子自由通过，而不允许生物大分子通过。1.(2020·四川攀枝花期末)如图甲、乙分别是洋葱根尖在不同O 浓度及不同底物浓度情况
2
下(其他条件适宜)，从含硝酸钾的全营养液中吸收NO的速率曲线图。下列相关描述不正确
的是( )
A．a点时影响离子吸收速率的主要因素是能量
B．b点时离子吸收速率不再增大是因为载体蛋白的数量有限
C．c点时影响离子吸收速率的主要因素是底物浓度
D．d点时离子吸收速率不再增大是因为底物浓度太高，细胞发生质壁分离
2.(2020·全国Ⅱ，5)取某植物的成熟叶片，用打孔器获取叶圆片，等分成两份，分别放入
浓度(单位为g/mL)相同的甲糖溶液和乙糖溶液中，得到甲、乙两个实验组(甲糖的相对分
子质量约为乙糖的2倍)。水分交换达到平衡时，检测甲、乙两组的溶液浓度，发现甲组中
甲糖溶液浓度升高。在此期间叶细胞和溶液之间没有溶质交换。据此判断下列说法错误的
是( )
A．甲组叶细胞吸收了甲糖溶液中的水使甲糖溶液浓度升高
B．若测得乙糖溶液浓度不变，则乙组叶细胞的净吸水量为零
C．若测得乙糖溶液浓度降低，则乙组叶肉细胞可能发生了质壁分离
D．若测得乙糖溶液浓度升高，则叶细胞的净吸水量乙组大于甲组
3.(2020·威海二模)钙泵是一种存在于细胞膜及细胞器膜上的运输Ca2＋的ATP水解酶，其
能驱动细胞质中的Ca2＋泵出细胞或泵入细胞内的钙库(内质网等储存Ca2＋的细胞器)，以维
持细胞质内低浓度的Ca2＋。当细胞受到刺激时，Ca2＋又会从细胞外或钙库中借助通道蛋白
进入细胞质。下列相关说法错误的是( )
A．一氧化碳中毒时钙泵的活性会降低
B．Ca2＋泵出细胞或泵入内质网腔内的过程属于主动运输
C．Ca2＋从细胞外或钙库中借助通道蛋白进入细胞质的过程属于协助扩散
D．钙泵参与运输Ca2＋的过程属于放能反应
4.(2019·全国Ⅱ，3)某种H＋－ATPase是一种位于膜上的载体蛋白，具有ATP水解酶活性，
能够利用水解ATP释放的能量逆浓度梯度跨膜转运H＋。①将某植物气孔的保卫细胞悬浮在
一定pH的溶液中(假设细胞内的pH高于细胞外)，置于暗中一段时间后，溶液的pH不变。
②再将含有保卫细胞的该溶液分成两组，一组照射蓝光后溶液的 pH明显降低；另一组先在
溶液中加入H＋－ATPase的抑制剂(抑制ATP水解)，再用蓝光照射，溶液的pH不变。根据
上述实验结果，下列推测不合理的是( )
A．H＋－ATPase位于保卫细胞质膜上，蓝光能够引起细胞内的H＋转运到细胞外B．蓝光通过保卫细胞质膜上的H＋－ATPase发挥作用导致H＋逆浓度梯度跨膜运输
C．H＋－ATPase逆浓度梯度跨膜转运H＋所需的能量可由蓝光直接提供
D．溶液中的H＋不能通过自由扩散的方式透过细胞质膜进入保卫细胞
5.（2019·山西康杰中学模拟）引起50%左右细胞发生初始质壁分离的浓度，称为细胞液
的等渗浓度。某生物兴趣小组将剪成均等小块的洋葱表皮分别等量放入下面各组溶液中，
并记录实验结果如下表。下列相关叙述错误的是（ ）
培养皿 1 2 3 4 5 6 7 8
蔗糖溶液（mol/L） 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
发生初始质壁分离
0 0 15% 40% 80% 99% 100% 100%
的细胞所占的比例
A．蔗糖溶液浓度小于0.3 mol/L时，洋葱表皮细胞不发生渗透作用
B．该实验结果说明洋葱表皮细胞存在不同浓度的细胞液
C．该洋葱表皮细胞细胞液的等渗浓度范围为0.5 mol/L～0.6 mol/L
D．为了更精确地测定洋葱表皮细胞细胞液的等渗浓度，可以设置更小蔗糖溶液的浓度梯度
进行实验
6.(2020·海南，18)ABC转运蛋白是一类跨膜转运蛋白，参与细胞吸收多种营养物质，每
一种ABC转运蛋白对物质运输具有特异性。ABC转运蛋白的结构及转运过程如图所示，下
列有关叙述正确的是( )
A．ABC转运蛋白可提高O 的跨膜运输速度
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B．ABC转运蛋白可协助葡萄糖顺浓度梯度进入细胞
C．Cl－和氨基酸依赖同一种ABC转运蛋白跨膜运输
D．若ATP水解受阻，ABC转运蛋白不能完成转运过程
7.(2019·河北衡水中学二调)主动运输是一种重要的跨膜运输方式，体现了生命活动的
“主动性”。为探究主动运输的特点，科研人员利用下图装置进行实验，其中 HgCl 是一
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种可以影响ATP水解的新陈代谢抑制剂。请分析回答：
(1)本实验的名称是____________________________________________________________
________________________________________________________________________。(2)写出实验进行过程中需要控制的两个无关变量：______________________。
(3)实验得到如图所示的结果。
①根据实验结果，科研人员在实验前后需测定____________________。
②比较乙组和甲组结果，得出的结论是__________________________________。
③与甲组相比，丙组吸收磷酸盐较少的原因可能是________________________________。
