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第四章 细胞的物质输入和输出
第 1 节 被动运输
1.P 问题探讨
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在一个长颈漏斗的漏斗口外密封上一层玻璃纸，往漏斗内注入蔗糖溶液，然后将漏斗浸入盛有清水的烧杯
中，使漏斗管内外的液面高度相等。过-段时间后，会出现如右图所示现象。
玻璃纸(又叫賽璐玢)是一种半透膜，水分子可以自由透过它，而蔗糖分子则不能。讨论
（1）漏斗管内的液面为什么会升高?如果漏斗管足够长，管内的液面会无限升高吗?为什么?
（2）如果用一层纱布代替玻璃纸，还会出现原来的现象吗?
（3）烧杯中不是清水，而是同样浓度的蔗糖溶液，结果会怎样?
提示：烧杯中的水分子进入漏斗中导致漏斗液面升高.事实上半透膜两侧的水分子都能够通过扩散作用自由
进出,但由于蔗糖溶液中水的相对含量(单位体积中的水分子数)比烧杯中的水的相对含量低,因此烧杯中的水
扩散到漏斗中的速度比漏斗中的水扩散到烧杯中的速度相对更快些,导致漏斗中水量增加,液面上升。如果
漏斗管足够长,当管内的液面上升到一定高度之后,管中的水柱产生的压力将加快漏斗中水分向外扩散的速
度最终达到平衡,液面将不再上升。
提示：不会,因为纱布不是半透膜,孔隙很大,可溶于水的物质都可能自由通过,包括水分子和蔗糖分子都能通
过。
提示：漏斗管中的液面将保持不变。
2.P 思考.讨论
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（1）红细胞内的血红蛋白等有机物能够透过细胞膜吗?这些有机物相当于“问题探讨”所示装置中的什么
物质?
提示：红细胞中的有机物有的能通过细胞膜,有的不能。血红蛋白是有机大分子物质,不能透过细胞膜,它相
当于“问题探讨”中的蔗糖分子。
（2）红细胞的细胞膜是否相当于一层半透膜?提示：是。但细胞膜具有生命活性,物质通过细胞膜的方式不只是简单扩散。
（3）当外界溶液溶质的浓度低时，红细胞一定会由于吸水而涨破吗?
提示：不一定。因为红细胞吸水膨胀后细胞内液浓度也会下降,如果外界溶液浓度不是很低,有可能细胞内
液浓度下降后与外界溶液的浓度达到平衡,此时,红细胞将不再吸水。
（2）红细胞吸水或失水取决于什么条件?
提示：取决于红细胞内外溶液的浓度差,一般情况下,浓度差越大时,细胞吸水或失水越多。
（3）想一想临床上输液为什么要用生理盐水。
提示：因为生理盐水的浓度与血浆的浓度基本一致,血细胞不会因为过度吸水或失水而出现形态和功能上的
异常。
3.P 旁栏问题甘油、乙醇等分子为什么能以自由扩散的方式进出细胞?
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因为甘油、乙醇等都是脂溶性物质,与磷脂分子有较强的亲和力,容易通过磷脂双分子层出入细胞。
4.P 练习与应用
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一、概念检测
1.物质跨膜运输的方式与物质的特点和细胞膜的结构有关。判断下列有关物质跨膜运输的表述是否正确。
(1)细胞膜和液泡膜都相当于半透膜。(√)
(2)水分子进入细胞，是通过自由扩散方式进行的。(x)
(3)载体蛋白和通道蛋白在转运分子和离子时，其作用机制是一样的。(x)
2.基于对植物细胞质壁分离原理的理解判断，下列各项无法通过质壁分离实验证明的是(D)
A.成熟植物细胞的死活 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
3.假如将甲乙两个植物细胞分别放入蔗糖溶液和甘油溶液中，两种溶液的浓度均比细胞液的浓度高，在显
微镜下连续观察，可以预测甲乙两细胞的变化是(B)
A.甲乙两细胞发生质壁分离后，不发生质壁分离复原
B.甲乙两细胞都发生质壁分离，但乙细胞很快发生质璧分离复原
C.只有乙细胞发生质壁分离，但不会发生质壁分离复原
D.甲乙两细胞发生质壁分离，随后都很快发生质壁分离复原
二、拓展应用1.细胞液中物质的浓度对于维持细胞的生命活动非常重要。现提供紫色洋葱鳞片叶表皮细胞，请设计实验，
测定该细胞的细胞液的浓度相当于多少质量分数的蔗糖溶液。写出你的实验思路，并分析其中的基本原理。
提示:可以配制出一系列浓度梯度的蔗糖溶液,将紫色洋葱鳞片叶表皮细胞置于配好的各种浓度的蔗糖溶液
中,适当时间后用显微镜观察细胞质壁分离情况。记录刚好发生质壁分离的细胞所用的蔗糖溶液浓度,以及
刚好尚未发生质壁分离的细胞所用的蔗糖溶液浓度,据此推算出细胞液溶质浓度应介于这两个浓度之间。
2.温度变化会影响水分通过半透膜的扩散速率吗?请你提出假设，并设计检验该假设的实验方案。
假设:温度变化会影响水分通过半透膜的扩散速率设计实验提示:可以借用本节问题探讨中的渗透装置进行
实验。将该渗透装置置于不同温度的环境中,通过比较不同温度下漏斗管液面上升速度的快慢,判定温度是
否影响水分子的扩散速度,实验中要注意排除各种无关变量的干扰,如置于不同温度中的漏斗内的蔗糖溶液
的量和浓度必须相等,以确保实验的准确性。
第 2 节 主动运输与胞吞、胞吐
1.P 问题探讨人体甲状腺分泌的甲状腺激素，在生命活动中起着重要作用。碘是合成甲状腺激素的重要原
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料。甲状腺滤泡上皮细胞内碘浓度比血液中的高20-25倍。讨论
(1)甲状腺滤泡上皮细胞吸收碘是通过被动运输吗?
(2)联想逆水行舟的情形，甲状腺滤泡上皮细胞吸收碘是否需要细胞提供能量?
(3)这在各种物质的跨膜运输中是特例还是有一定的普遍性?提示：(1)不是。 (2)需要细胞提供能量。 (3)具有普遍性。
2.P 思考.讨论
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（1）胞吞、胞吐过程的实现与生物膜结构的特性有什么关系?
提示：细胞膜结构的流动性是胞吞、胞吐的基础;胞吞、胞吐过程中膜的变形本身也体现了膜的流动性。
（2）游离于细胞质基质中的核糖体合成的蛋白质多是供细胞自身使用，而附着在内质网上的核糖体合成
的蛋白质能够分泌到细胞外。试分析其中的道理。
提示：因为游离于细胞质基质中的核糖体,所合成的蛋白质也只能游离于细胞质基质中,由于蛋白质是大分
子有机物,无法直接通过被动运输或主动运输穿过细胞膜运输到细胞外,所以一般只能留在细胞内供细胞自
身使用,而附着在内质网上的核糖体合成的蛋白质能够进入内质网腔中,并借助囊泡移动进入高尔基体,经加
工包装后,包裹在囊泡中的蛋白质就能以胞吐的方式分泌到细胞外。
3.P 练习与应用
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一、概念检测
1.一种物质进行跨膜运输的方式与该物质的分子大小等性质有关。判断下列有关物质跨膜运输的相关表述
是否正确。
(1)相对分子质量小的物质或离子都可以通过自由扩散进入细胞内。(×)
(2)大分子有机物要通过转运蛋白的作用才能进入细胞内，并且要消耗能量。(×)
(3)被动运输都是顺浓度梯度进行的，既不需要消耗能量，也不需要借助膜上的转运蛋白。(×)
(4)主动运输都是逆浓度梯度进行的，既要消耗细胞的能量，也需要借助膜上的载体蛋白。(√)
2.下列有关物质跨膜运输的叙述，错误的是(A)
A.果脯在腌制中慢慢变甜，是细胞通过主动运输吸收糖分的结果
B.脂溶性物质较易通过自由扩散进出细胞
C.葡萄糖进入红细胞需要借助转运蛋白，但不消耗能量，属于协助扩散
D.大肠杆菌吸收K*既消耗能量，又需要借助膜上的载体蛋白，属于主动运输
3.细胞内的生物大分子(如胃蛋白酶原)运出细胞的方式是(A)
A.胞吐 B.自由扩散 C.协助扩散 D.被动运输
二、拓展应用
1.淡水中生活的原生动物，如草履虫，能通过伸缩泡排出细胞内过多的水，以防止细胞涨破。如果将草履
虫放入蒸馏水或海水中，推测其仲缩泡的伸缩情况，分别会发生什么变化?
提示:放入蒸馏水中的草履虫,其伸缩泡的伸缩频率加快,放入海水中的则伸缩频率减慢。2.柽柳是强耐盐植物，它的叶子和嫩枝可以将吸收到植物体内的无机盐排出体外。柽柳的根部吸收无机盐
离子是主动运输还是被动运输?如果要设计实验加以证明，请说出实验思路。
提示:主动运输和被动运输的区别之一是是否需要能量而能量来自细胞呼吸,故可通过抑制根细胞呼吸,并观
察无机盐离子吸收速率是否受影响来判断其吸收过程属于主动运输还是被动运输,具体步骤:取甲、两组生
长状态基本相同的柽柳幼苗,放入适宜浓度的含有Ca2+、K+的溶液中;甲组给予正常的细胞呼吸条件,乙组
抑制细胞呼吸;一段时间后测定两组植株根系对Ca2+、K+的吸收速率,若两组植株对Ca2+、K+的吸收速率
相同,说明柽柳从土壤中吸收无机盐为被动运输;若乙组吸收速率明显小于甲组吸收速率,说明柽柳从壤中吸
收无机盐是主动运输。
4.P 复习与提高
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一、选择题
1.将发生质壁分离的紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞置于清水中，发生的变化是(A)
A.液泡的颜色逐渐变 B.细胞吸水直至涨破 C.原生质层逐渐增厚 D.细胞体积明显增大
2.将刚萎蔫的菜叶放人清水中，菜叶细胞含水量能够得到恢复的主要原因是(A)
A.自由扩散和协助扩散 B.主动运输和胞吞 C.自由扩散和主动运输 D.协助扩散和主动运输
3.下列物质通过细胞膜时需要载体蛋白的是(C)
A.水进人根毛细胞 B.氧进入肺泡细胞 C.K+被吸收进人小肠绒毛上皮细胞 D.二氧化碳进入毛细血管
4.红苋菜的叶肉细胞中含有花青素。若将红苋菜叶片放在清水中，水的颜色无明显变化;若对其进行加热，
随着水温升高，水的颜色逐渐变成红色，其原因是(D)
A.花青素在水等无机溶剂中难以溶解 B.水温升高使花青素的溶解度增大
C.加热使细胞壁失去了选择透过性 D.加热使叶肉细胞的生物膜被破坏
二、非选择题
1.完成下面有关物质进出细胞方式的概念地图2. 下图表示的是一个动物细胞内外不同离子的相对浓度。据图回答问题。
(1)通过主动运输进人细胞的离子是___ ，你作出判断的依据是_ 。
(2)通过主动运输排出细胞的离子是_你作出判断的依据是 。
(1)K+和Mg2+ 这两种离子的浓度细胞内大于细胞外,细胞若要吸收这两种离子必须逆着浓度梯度进行
(2)Na+和Cl- 这两种离子的浓度细胞内小于细胞外,细胞若要排出这两种离子必须逆着浓度梯度进行
3.用物质的量浓度为2 mol .L-1'的乙二醇溶液和2mol.L-1的蔗糖溶液分别浸泡某种植物细胞，观察细胞的质
壁分离现象，得到其原生质体体积变化情况如下图所示。回答问题。(1)原生质体体积A-→B段的变化说明:在该段时间内水从原生质体 ，细胞液的浓度 。
(2)在1min后，处于2mol.L-1蔗糖溶液中细胞的细胞液的浓度将_ ，此时，在细胞壁与原
生质层之间充满了 溶液。要使该细胞 快速复原，应将其置于 。
(3)在2min后，处于2 mol.L-1乙二醇溶液中细胞的原生质体体积的变化是由于_____ 逐渐进入细胞内，
引起细胞液的浓度 。
(4)并不是该植物的所有活细胞都能发生质壁分离，能发生质壁分离的细胞还必须具有_ 等结构
特点。
(1)渗出 增大 (2)缓慢增大后趋于稳定 蔗糖溶液 清水
(3)乙二醇 增大 (4)大液泡
