文档内容
知识清单 04 细胞的物质输入和输出
内容概览
知识导图：感知全局，了解知识要点
考点清单：3大考点总结，梳理必背知识、归纳重点
易混易错：6个错混点梳理，高效查漏补缺
真题赏析：感知真题、知识链接、知己知彼
考点1 水进出细胞的原理
1．植物细胞吸水的方式 拓展延伸：渗透平
衡的深入理解
(1)吸胀吸水：吸胀吸水主要依赖细胞内的亲水性物质(如蛋白质、淀粉、纤
维素等)吸收水分，三者吸水能力的大小关系为纤维素<淀粉<蛋白质。植物细胞
在形成中央液泡之前(如植物根尖分生生细胞和干种子)通过吸胀作用吸水。
(2)渗透吸水：这是成熟的植物细胞的主要吸水方式，如根尖成熟区细胞等形
成中央大液泡的细胞。成熟的植物细胞是一个渗透系统。
①液面高度不发生
变化，水分子双向运动
速率相等，即动态平
衡。
②S表示溶液浓
度：平衡前：S＞S、
2 1
2．渗透作用：水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散，称为渗透作用。 渗透过程：S↓ S↑，
2 1
平衡后：S＞S。平衡
(1)渗透作用发生的条件：有一层半透膜、半透膜两侧的溶液具有浓度(物质 2 1
后S 与S 的浓度差产
1 2
的量浓度)差。 生的吸水力与高度差的
重力相等，S 与S 的浓
(2)渗透作用的对象：水分子或其他溶剂分子。 1 2
度差越大，高度差就越
(3)渗透作用的方向：如果半透膜两侧存在浓度差，渗透的方向就是水分子或 大。
其他溶剂分子从相对含量高的一侧向相对含量低的一侧渗透。
(4)渗透现象分析当液面上升到一定程度时，液面不再升高的原因分析：由于水槽中与漏斗中
的液体具有浓度差，即具有渗透压差，所以多数水分子进入漏斗，使漏斗中的液
面高于水槽中的液面，液面差为H ；当H 产生的压强使半透膜两侧的渗透平衡
1 1
时，半透膜两侧水分子的交换速率相同，液面不再升高。
考点2 探究：植物细胞的失水和吸水
1．实验原理
(1)植物细胞的原生质层相当于半透膜，细胞壁与原生质层具有一定的伸缩 特别提醒
性，原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性。 (1)本实验存在两
组对照实验
(2)外界溶液浓度>细胞液浓度→细胞失水，原生质层皱缩→发生质壁分离。
①质壁分离实验：实验
(3)外界溶液浓度<细胞液浓度→细胞吸水→已发生质壁分离的细胞发生质壁
组，发生质壁分离的洋
分离复原现象。 葱鳞片叶外表皮细胞；
对照组，自然状态下的
2．实验材料：紫色的洋葱鳞片叶，质量浓度为0.3g/mL-1的蔗糖溶液、清水。
洋葱鳞片叶外表皮细
3．实验步骤 胞。
②质壁分离复原实验：
实验组，用清水处理后
发生了质壁分离复原的
洋葱鳞片叶外表皮细
胞；对照组，发生了质
壁分离的洋葱鳞片叶外
表皮细胞
(2)本实验是教材
必修1 中涉及”显微
观察“实验中唯一的一
个”只在低倍镜下“观
察(不换”高倍镜“)的
实验。
3．实验分析
(1)质壁分离的现象与原因分析
(2)结论：成熟植物细胞能与外界溶液发生渗透作用。当外界溶液浓度大于细
胞液浓度时，细胞失水，发生质壁分离；当外界溶液浓度小于细胞液浓度时，细
胞吸水，发生质壁分离复原。考点3 物质出入细胞的方式
1．物质出入细胞的方式总结 注意说明
物质出入 被动运输 物质进出细胞时，
主动运输 需要转运蛋白协助的不
细胞的方式 自由扩散 协助扩散
一定消耗能量，如协助
运输方向 高浓度→低浓度 一般为低浓度→高浓度
扩散；消耗能量的不一
是否需要载体 不需要 需要
定需要转运蛋白，如胞
是否消耗能量 不消耗 消耗
吞、胞吐。
图例
O 、
2 红细胞吸
CO 、
2 收 葡 萄
HO、甘
2 糖 ； HO 小肠绒毛上皮细胞吸收
举例 油 、 乙 2
借助水通 葡萄糖、氨基酸等
醇、苯等
道蛋白进
出入细胞
出细胞
的方式
2．在物质的跨膜运输过程中，胞吞、胞吐是普遍存在的现象，它们也需要消耗
细胞呼吸所释放的能量。
3．影响物质跨膜运输的因素及相关曲线分析
(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的原因是受载
体数量的限制。主动运输不受浓度差的影响。
(2)载体数量对跨膜运输的影响
主要影响协助扩散和主动运输。其他条件适宜的情况下，载体数量越多，运输速率越大。自由扩散不受载体数量的影响。
(3)氧气含量对跨膜运输的影响
通过影响细胞的呼吸进而影响主动运输的速率。
(4)温度对跨膜运输的影响
自由扩散 协助扩散和主动运输
一方面升高温度通过影响分子运动而影响自由扩散和协助扩散，另一方面温
度直接影响蛋白质的活性，通过影响呼吸作用中酶的活性而影响主动运输。
易错点1 不同渗透装置中水分子运动情况及液面变化
(1)溶质不能通过半透膜的情况
①若S 溶液浓度大于S 溶液浓度，则单位时间内由S→S 的水分子数多于由S→S 的，表现为S 溶液
1 2 2 1 1 2 1
液面上升。
②若S 溶液浓度小于S 溶液浓度，则情况相反，表现为S 溶液液面下降。
1 2 1
③在达到渗透平衡后，若存在如图所示的液面差Δh，则S 溶液浓度仍大于S 溶液浓度。
1 2
(2)溶质能通过半透膜的情况
①若S 溶液浓度大于S 溶液浓度，则最初单位时间内由S→S 的水分子数多于由S→S 的，随着溶质
1 2 2 1 1 2
的扩散，最终S 和S 溶液浓度相等，表现为S 溶液液面先上升后下降，最终S 和S 溶液液面持平。
1 2 1 1 2
②若S 溶液浓度小于S 溶液浓度，则情况相反。
1 2
易错点2 质壁分离实验的两个“并非”(1)并非所有细胞都可发生质壁分离。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。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)并非所有溶液都使植物细胞发生质壁分离及复原
①一定浓度的溶质不能透膜的溶液中只会发生质壁分离现象，不能自动复原，如0.3 g/mL蔗糖溶液。
②一定浓度的溶质可透膜的溶液中可发生质壁分离后自动复原现象，如KNO 溶液、甘油、尿素、乙
3
二醇等。
③在高浓度溶液(如0.5 g/mL蔗糖溶液)中可发生质壁分离现象，但不会发生质壁分离复原现象。
易错点3 膜上的两种转运蛋白比较
名称 转运对象 特点
载体蛋白 只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过 每次转运时都会发生自身构象的改变
只容许与自身通道的直径和形状相适配、大小和电荷 转运分子或离子不需要与通道蛋白结
通道蛋白
相适宜的分子或离子通过 合
易错点4 物质跨膜运输的方式与细胞膜结构的关系
(1)协助扩散和主动运输依赖细胞膜上转运蛋白的种类和数量，或转运蛋白空间结构的变化，这也是细
胞膜具有选择透过性的结构基础。
(2)胞吞和胞吐也需要膜上蛋白质的参与，更离不开磷脂双分子层的流动性。
易错点5 归纳概括同一物质的不同运输方式
物质 相应过程 运输方式
进入红细胞 协助扩散
葡萄糖
进入小肠绒毛上皮细胞、肾小管重吸收葡萄
主动运输
糖
进入神经细胞 协助扩散(靠离子通道)
Na＋
运出神经细胞 主动运输(钠—钾泵)
进入神经细胞 主动运输(钠—钾泵)
K＋
运出神经细胞 协助扩散(靠离子通道)
易错点6 有关物质出入细胞方式的七个“不要漏掉”
(1)需要载体蛋白协助的运输方式除主动运输外，不要漏掉协助扩散。
(2)消耗能量的运输方式除主动运输外，不要漏掉胞吞和胞吐。
(3)从高浓度到低浓度的运输方式除自由扩散外，不要漏掉协助扩散。(4)影响协助扩散运输速率的因素除载体蛋白数量外，不要漏掉浓度差。
(5)与主动运输有关的细胞器除供能的线粒体外，不要漏掉载体蛋白的合成场所——核糖体。
(6)运输速率与O 浓度无关的运输方式除自由扩散外，不要漏掉协助扩散。
2
(7)Na＋、K＋等无机盐离子一般以主动运输方式进出细胞，但不要漏掉，也可通过协助扩散(或离子通
道)进出细胞，如神经细胞维持静息电位时的K＋外流和形成动作电位时的Na＋内流。
1．(2024·浙江·高考真题)婴儿的肠道上皮细胞可以吸收母乳中的免疫球蛋白，此过程不涉及( )
A．消耗 ATP B．受体蛋白识别 C．载体蛋白协助 D．细胞膜流动性
[答案]C．[解析]AD、免疫球蛋白化学本质是蛋白质，是有机大分子物质，吸收方式为胞吞，需要消
耗ATP，胞吞体现了细胞膜具有一定的流动性的结构特点，AD正确；BC、免疫球蛋白是有机大分子物质，
细胞吸收该物质，需要受体蛋白的识别，不需要载体蛋白的协助，B正确，C错误。故选C。
知识链接：小分子的物质可以通过主动运输和被动运输来进出细胞，大分子进出细胞是通过内吞和外排来
完成的。被动运输的动力来自细胞内外物质的浓度差，主动运输的动力来自ATP。胞吞和胞吐进行的结构
基础是细胞膜的流动性。胞吞和胞吐与主动运输一样也需要能量供应。
2．(2023·辽宁·高考真题)血脑屏障的生物膜体系在控制物质运输方式上与细胞膜类似。下表中相关物质不
可能存在的运输方式是( )
通过血脑屏障生物膜体系的物
选项 运输方式
质
A 神经生长因子蛋白 胞吞、胞吐
B 葡萄糖 协助扩散
C 谷氨酸 自由扩散
D 钙离子 主动运输
A．A B．B C．C D．D
[答案]C．[解析]A、神经生长因子蛋白是生物大分子，通过胞吞胞吐通过生物膜细胞，与生物膜的流
动性有关，A正确；B、葡萄糖进入哺乳动物成熟红细胞的方式为协助扩散，故血脑屏障生物膜体系可能
为协助扩散，B正确；C、谷氨酸跨膜运输需要载体蛋白的协助，不能为自由扩散，当谷氨酸作为神经递
质出细胞时为胞吐，也不是自由扩散，C错误；D、钙离子通过生物膜需要载体蛋白，方式可能为主动运输，D正确。故选C。
知识链接：自由扩散的方向是从高浓度向低浓度，不需载体蛋白和能量，常见的有CO、O、甘油、苯、
2 2
酒精等；协助扩散的方向是从高浓度向低浓度，需要转运蛋白协助，不需要能量，如红细胞吸收葡萄糖；
主动运输的方向是从低浓度向高浓度，需要载体蛋白和能量，常见的如小肠绒毛上皮细胞吸收氨基酸、葡
萄糖，K+等。
3．(2023·全国·高考真题)物质输入和输出细胞都需要经过细胞膜。下列有关人体内物质跨膜运输的叙述，
正确的是( )
A．乙醇是有机物，不能通过自由扩散方式跨膜进入细胞
B．血浆中的K+进入红细胞时需要载体蛋白并消耗ATP
C．抗体在浆细胞内合成时消耗能量，其分泌过程不耗能
D．葡萄糖可通过主动运输但不能通过协助扩散进入细胞
[答案]B．[解析]A、乙醇是有机物，与细胞膜中磷脂相似相溶，可以通过扩散方式进入细胞，A错误；
B、血浆中K+量低，红细胞内K+含量高，逆浓度梯度为主动运输，需要消耗ATP并需要载体蛋白，B正
确；C、抗体为分泌蛋白，分泌过程为胞吐，需要消耗能量，C错误；D、葡萄糖进入小肠上皮细胞等为主
动运输，进入哺乳动物成熟的红细胞为协助扩散，D错误。故选B。
知识链接：自由扩散常见的有CO、O、甘油、苯、酒精等；协助扩散有红细胞吸收葡萄糖；主动运输需
2 2
要载体蛋白和能量，常见的如小肠绒毛上皮细胞吸收氨基酸、葡萄糖，K+等。大分子蛋白质进出细胞
4．(2022·山东·高考真题)NO -和NH +是植物利用的主要无机氮源，NH +的吸收由根细胞膜两侧的电位差驱
3 4 4
动，NO -的吸收由H+浓度梯度驱动，相关转运机制如图。铵肥施用过多时，细胞内NH +的浓度增加和细胞
3 4
外酸化等因素引起植物生长受到严重抑制的现象称为铵毒。下列说法正确的是( )
A．NH +通过AMTs进入细胞消耗的能量直接来自ATP
4
B．NO -通过SLAH3转运到细胞外的方式属于被动运输
3
C．铵毒发生后，增加细胞外的NO -会加重铵毒
3
D．载体蛋白NRT1.1转运NO -和H+的速度与二者在膜外的浓度呈正相关
3[答案]B．[解析]A、由题干信息可知，NH +的吸收是根细胞膜两侧的电位差驱动的，所以NH +通过
4 4
AMTs进入细胞消耗的能量不是来自ATP，A错误；B、由图上可以看到，NO -进入根细胞膜是H+的浓度
3
梯度驱动，进行的逆浓度梯度运输，所以NO -通过SLAH3转运到细胞外是顺浓度梯度运输，属于被动运
3
输，B正确；C、铵毒发生后，H+在细胞外更多，增加细胞外的NO -，可以促使H+向细胞内转运，减少细
3
胞外的H+，从而减轻铵毒，C错误；D、据图可知，载体蛋白NRT1.1转运NO -属于主动运输，主动运输
3
的速率与其浓度无必然关系；运输H+属于协助扩散，协助扩散在一定范围内呈正相关，超过一定范围后不
成比例，D错误。故选B。
知识链接：主动运输是由低浓度向高浓度一侧运输。需要消耗能量，也需要载体的协助。
5．(2022·湖南·高考真题)原生质体(细胞除细胞壁以外的部分)表面积大小的变化可作为质壁分离实验的检
测指标。用葡萄糖基本培养基和NaCl溶液交替处理某假单孢菌，其原生质体表面积的测定结果如图所示。
下列叙述错误的是( )
A．甲组NaCl处理不能引起细胞发生质壁分离，表明细胞中NaCl浓度≥0.3 mol/L
B．乙、丙组NaCl处理皆使细胞质壁分离，处理解除后细胞即可发生质壁分离复原
C．该菌的正常生长和吸水都可导致原生质体表面积增加
D．若将该菌先65℃水浴灭活后，再用 NaCl溶液处理，原生质体表面积无变化
[答案]A．[解析]A、分析甲组结果可知，随着培养时间延长，与0时(原生质体表面积大约为0.5μm2)
相比，原生质体表面积增加逐渐增大，甲组NaCl处理不能引起细胞发生质壁分离，说明细胞吸水，表明
细胞中浓度>0.3 mol/L ，但不一定是细胞内NaCl浓度≥0.3 mol/L，A错误；B、分析乙、丙组结果可知，
与0时(原生质体表面积大约分别为0.6μm2、0.75μm2)相比乙丙组原生质体略有下降，说明乙、丙组NaCl
处理皆使细胞质壁分离，处理解除后细胞即可发生质壁分离复原，B正确；C、该菌的正常生长，细胞由
小变大可导致原生质体表面积增加，该菌吸水也会导致原生质体表面积增加，C正确；D、若将该菌先
65℃水浴灭活，细胞死亡，原生质层失去选择透过性，再用 NaCl溶液处理，原生质体表面积无变化，D
正确。故选A。知识链接：当细胞液的浓度小于外界溶液的浓度时，原生质体中的水分就透过细胞膜进入到外界溶液中，
由于原生质层比细胞壁的伸缩性大，当细胞不断失水时，原生质层逐渐缩小，原生质层就会与细胞壁逐渐
分离开来，即发生了质壁分离。当细胞液的浓度大于外界溶液的浓度时，外界溶液中的水分就透过细胞膜
进入到原生质体中，原生质体逐渐变大，发生质壁分离复原。
6．(2022·全国·高考真题)植物成熟叶肉细胞的细胞液浓度可以不同。现将a、b、c三种细胞液浓度不同的
某种植物成熟叶肉细胞，分别放入三个装有相同浓度蔗糖溶液的试管中，当水分交换达到平衡时观察到：
①细胞a未发生变化；②细胞b体积增大；③细胞c发生了质壁分离。若在水分交换期间细胞与蔗糖溶液
没有溶质的交换，下列关于这一实验的叙述，不合理的是( )
A．水分交换前，细胞b的细胞液浓度大于外界蔗糖溶液的浓度
B．水分交换前，细胞液浓度大小关系为细胞b>细胞a>细胞c
C．水分交换平衡时，细胞c的细胞液浓度大于细胞a的细胞液浓度
D．水分交换平衡时，细胞c的细胞液浓度等于外界蔗糖溶液的浓度
[答案]C．[解析]A、由于细胞b在水分交换达到平衡时细胞的体积增大，说明细胞吸水，则水分交换
前，细胞b的细胞液浓度大于外界蔗糖溶液的浓度，A正确； B、水分交换达到平衡时，细胞a的细胞液
浓度等于外界蔗糖溶液的浓度，细胞b的细胞液浓度大于外界蔗糖溶液的浓度，细胞c的细胞液浓度小于
外界蔗糖溶液的浓度，因此水分交换前，细胞液浓度大小关系为细胞b>细胞a>细胞c，B正确；C、由题
意可知，水分交换达到平衡时，细胞a未发生变化，说明其细胞液浓度与外界蔗糖溶液浓度相等；水分交
换达到平衡时，虽然细胞内外溶液浓度相同，但细胞c失水后外界蔗糖溶液的浓度减小，因此，水分交换
平衡时，细胞c的细胞液浓度小于细胞a的细胞液浓度，C错误。D、在一定的蔗糖溶液中，细胞c发生了
质壁分离，水分交换达到平衡时，其细胞液浓度等于外界蔗糖溶液的浓度，D正确。故选C。
知识链接：质壁分离时，外界溶液浓度>细胞液浓度→细胞失水，原生质层皱缩→发生质壁分离。
外界溶液浓度<细胞液浓度→细胞吸水→已发生质壁分离的细胞发生质壁分离复原现象。
7．(2021·山东·高考真题)液泡是植物细胞中储存 Ca2+的主要细胞器，液泡膜上的 H+焦磷酸酶可利用水解
无机焦磷酸释放的能量跨膜运输 H+，建立液泡膜两侧的 H+浓度梯度。该浓度梯度驱动 H+通过液泡膜上
的载体蛋白 CAX 完成跨膜运输，从而使 Ca2+以与 H+相反的方向同时通过 CAX 进行进入液泡并储存。
下列说法错误的是( )
A．Ca2+通过 CAX 的跨膜运输方式属于协助扩散
B．Ca2+通过 CAX 的运输有利于植物细胞保持坚挺
C．加入 H+焦磷酸酶抑制剂，Ca2+通过 CAX 的运输速率变慢
D．H+从细胞质基质转运到液泡的跨膜运输方式属于主动运输[答案]A．[解析]A、Ca2+通过 CAX 的跨膜运输方式为主动运输，所需要的能量由H+顺浓度梯度产生
的势能提供，A错误；B、Ca2+通过 CAX 的运输进入液泡增加细胞液的浓度，细胞液的渗透压，有利于
植物细胞从外界吸收水分，有利于植物细胞保持坚挺，B正确；C、加入 H+焦磷酸酶抑制剂，则液泡中的
H+浓度降低，液泡膜两侧的 H+浓度梯度差减小，为Ca2+通过 CAX 的运输提供的能量减少，C正确；
D、H+从细胞质基质转运到液泡的跨膜运输方式需要水解无机焦磷酸释放的能量来提供，为主动运输，D
正确。故选A。
知识链接：H＋跨膜运输需要借助无机焦磷酸释放的能量，其运输方式为主动运输。Ca2+通过 H＋浓度差驱
动的主动运输
8．(2022·海南·高考真题)细胞膜上存在的多种蛋白质参与细胞的生命活动。回答下列问题。
(1)细胞膜上不同的通道蛋白、载体蛋白等膜蛋白，对不同物质的跨膜运输起着决定性作用，这些膜蛋
白能够体现出细胞膜具有的功能特性是 。
(2)细胞膜上的水通道蛋白是水分子进出细胞的重要通道，水分子借助水通道蛋白进出细胞的方式属于
。
(3)细胞膜上的H＋-ATP酶是一种转运H＋的载体蛋白，能催化ATP水解，利用ATP水解释放的能量将
H＋泵出细胞，导致细胞外的pH ；此过程中，H＋-ATP酶作为载体蛋白在转运H＋时发生的变
化是 。
(4)细胞膜上的受体通常是蛋白质。人体胰岛B细胞分泌的胰岛素与靶细胞膜上的受体结合时，会引起
靶细胞产生相应的生理变化，这一过程体现的细胞膜的功能是 。
(5)植物根细胞借助细胞膜上的转运蛋白逆浓度梯度吸收磷酸盐，不同温度下吸收速率的变化趋势如图。
与25℃相比，4℃条件下磷酸盐吸收速率低的主要原因是 。
[答案](1)选择透过性
(2)协助扩散
(3) 降低 载体蛋白发生磷酸化，导致其空间结构改变
(4)进行细胞间信息交流
(5)温度降低，酶的活性降低，呼吸速率减慢，为主动运输提供的能量减少
[解析](1)细胞膜上不同的通道蛋白、载体蛋白等膜蛋白，对不同物质的跨膜运输起着决定性作用，说明细胞膜对物质的运输具有选择透过性。
(2)水分子借助水通道蛋白进出细胞的方式不消耗能量，属于协助扩散。
(3)细胞膜上的H＋-ATP酶是一种转运H＋的载体蛋白，能催化ATP水解，利用ATP水解释放的能量将
H＋泵出细胞，导致细胞外的H＋增加，pH降低，此过程中，H＋-ATP酶作为载体蛋白在转运H＋时会发生
磷酸化，导致其空间结构改变，进而运输H＋。
(4)人体胰岛B细胞分泌的胰岛素与靶细胞膜上的受体结合时，会引起靶细胞产生相应的生理变化，这
一过程体现了细胞膜具有进行细胞间信息交流的功能。
(5)植物根细胞借助细胞膜上的转运蛋白逆浓度梯度吸收磷酸盐属于主动运输，需要消耗细胞呼吸提供
的能量，而温度降低，酶的活性降低，会导致呼吸速率降低，为主动运输提供的能量减少，因此与25℃相
比，4℃条件下磷酸盐吸收速率低。
知识链接：细胞膜的功能：(1)将细胞与外界环境分开；(2)控制物质进出细胞；(3)进行细胞间的物质交流。
细胞膜的功能特点：具有选择透过性(可以让水分子自由通过，细胞要选择吸收的离子和小分子也可以通过，
而其他的离子、小分子和大分子则不能通过)。
