文档内容
第 6 讲 物质进出细胞的方式
内容考情——知考向 核心素养——提考能
归纳物质运输方式的实例和判断
1.举例说明物质进出细胞
生命观
方法，建立生命结构与功能相统
的方式 念
一的观点
内容要 2.活动：观察植物细胞的
求 质壁分离和复原
3.活动：通过模拟实验探 科学思 影响渗透作用和物质跨膜运输的
维 因素，培养逻辑思维能力
究膜的透性
2020·全国卷Ⅰ（4）、
2020· 全 国 卷 Ⅱ （ 1 、 科学探 观察植物细胞的质壁分离与复
5）、 究 原，探究物质跨膜运输方式
近三年
2019·全国卷Ⅱ（3）、
考情
2019·全国卷Ⅲ（29）
社会责
渗透作用在生产生活中的应用
2018·全国卷Ⅰ（3）、 任
2018·全国卷Ⅱ（2）
考点一 渗透作用的原理及应用
1.渗透作用
（1）概念：指水分子或其他溶剂分子通过半透膜的扩散过程，是自由扩散的一
种形式。
（2）发生条件
（3）现象分析
①漏斗内液面上升的原因：单位时间内由清水进入蔗糖溶液中的水分子数多于由蔗糖溶液进入清水中的水分子数。
②漏斗内液面停止上升的原因：随着液面的不断上升，漏斗内液体的压强越来
越大，从而使水分子从漏斗内移向烧杯的速度加快，水分子进出漏斗的速率越
来越接近，直至完全相等，漏斗内液面不再升高，此时水分子的进出达到相对
平衡。
提醒 若渗透平衡后，半透膜两侧液面仍存在液面差，则半透膜两侧溶液就存
在浓度差，液面差越大，浓度差就越大，且液面高的一侧溶液浓度高。
2.动、植物细胞的吸水和失水
（1）动物细胞的吸水和失水
①
②现象
（2）植物细胞的吸水和失水（以成熟植物细胞为例）
①条件：成熟植物细胞具有中央大液泡。
②原理：
③现象：3.物质跨膜运输的特点
（1）植物对无机盐离子的吸收
科学家将番茄和水稻分别放在含有 Ca2＋、Mg2＋和SiO的培养液中培养，结果及
分析如下：
提示 水稻吸收水分子的量多于吸收Mg2＋、Ca2＋的量。
①实验结果
不同植物对同种无机盐离子的吸收有差异；
同种植物对不同无机盐离子的吸收也有差异。
②实验结论：植物细胞对无机盐离子的吸收具有选择性。
（2）人体甲状腺滤泡上皮细胞对碘的吸收是逆（填“逆”或“顺”）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差异性。
（1）在渗透作用中，当半透膜两侧溶液浓度相等时，水分子不再通过半透膜
（×）
（2）将动物细胞放入一定浓度的外界溶液中，不能发生渗透作用（×）
（3）植物细胞的原生质层包括细胞膜、细胞质和细胞核（×）
（4）无机盐离子都是逆浓度梯度跨膜运输的（×）
1.请说出原生质层与原生质体的区别。提示 原生质层由细胞膜、液泡膜以及两膜间的细胞质组成，原生质体是指去
除植物细胞壁以后所剩下的植物细胞结构。
2.为什么吃比较咸的食物口唇感觉比较干？
提示 这是因为与细胞内液相比，吃较咸食物时外界溶液浓度高，口唇细胞失
水导致的。
1.（科学思维）成熟植物细胞发生质壁分离的原因是外界溶液的浓度大于细胞
液浓度，且原生质层比细胞壁伸缩性大。
2.（健康生活）浓度低的饮料可以用来补充体内水分，浓度高的饮料不能很好
地起到补充体内水分的作用，因为 过高浓度的饮料反而会 导致细胞失水 。
1.半透膜和选择透过性膜的区别
2.渗透作用原理的应用（1）验证渗透作用发生的条件
①具有半透膜
②半透膜两侧溶液具有浓度差
（2）比较不同溶液浓度的大小
漏斗内溶液浓度为M，烧杯内溶液浓度为N，以下为各种现象及对应的结论：
（3）探究物质能否通过半透膜的方法（以碘和淀粉为例）
烧杯内盛淀粉溶液 漏斗内盛碘液 结论
变蓝 不变蓝 碘能通过半透膜，而淀粉不能
不变蓝 变蓝 淀粉能通过半透膜，而碘不能
变蓝 变蓝 淀粉和碘都能通过半透膜
不变蓝 不变蓝 淀粉和碘都不能通过半透膜
考向1 结合细胞吸水和失水分析，考查科学思维能力
1.（2017·全国卷Ⅱ，4）将某种植物的成熟细胞放入一定浓度的物质 A溶液中，
发现其原生质体（即植物细胞中细胞壁以内的部分）的体积变化趋势如图所示，
下列叙述正确的是（ ）A.0～4 h内物质A没有通过细胞膜进入细胞内
B.0～1 h内细胞体积与原生质体体积的变化量相等
C.2～3 h内物质A溶液的渗透压小于细胞液的渗透压
D.0～1 h内液泡中液体的渗透压大于细胞质基质的渗透压
答案 C
[慧眼识图 获取信息]
2.（2020·全国卷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
答案 D
解析 甲、乙两组糖溶液的质量浓度（单位为 g/mL）相同，但甲糖的相对分子质量大于乙糖，所以甲、乙两组糖溶液的物质的量浓度不同（甲<乙），将相同
的叶细胞浸入两种不同物质的量浓度的溶液中，在吸水和失水的表现上可能不
同。据题意可推测，甲糖溶液浓度低于叶细胞的细胞液浓度，叶细胞吸水导致
甲糖溶液浓度升高，A正确；若测得乙糖溶液浓度不变，则乙糖溶液浓度等于
叶细胞的细胞液浓度，水分子进出乙组叶细胞的量相等，净吸水量为零，B正
确；若测得乙糖溶液浓度降低，则乙糖溶液浓度高于叶细胞的细胞液浓度，乙
组叶肉细胞可能会发生渗透失水而表现为质壁分离，C正确；若测得乙糖溶液
浓度升高，则甲、乙浓度均小于叶细胞的细胞液浓度，两组细胞均吸水，但由
于甲糖溶液的物质的量浓度小于乙糖溶液，所以乙组叶细胞的净吸水量小于甲
组叶细胞，D错误。
3.（2021·西工大附中调研）将红细胞分别放在等渗的 NaCl和KCl溶液中一段
时间，前者不会引发溶血现象（血细胞破裂）而后者会出现。导致这种现象发
生的原因是（ ）
A.Cl－大量进入红细胞引起红细胞吸水
B.KCl溶液浓度大于红细胞内溶液浓度
C.K＋大量进入红细胞引起红细胞吸水
D.K＋破坏了红细胞膜的选择透过性
答案 C
解析 K＋、Na＋分别维持细胞内、外渗透压，将红细胞分别置于等渗 KCl溶液和NaCl溶液中，细胞会主动吸收K＋，而不吸收Na＋，K＋大量进入红细胞引起
红细胞吸水涨破，C正确。
考向2 与矿质元素离子吸收有关的实验探究
4.（2019·全国卷Ⅲ，29）氮元素是植物生长的必需元素，合理施用氮肥可提高
农作物的产量。回答下列问题：
（1）植物细胞内，在核糖体上合成的含氮有机物是 ，在细胞核中合成
的含氮有机物是 ，叶绿体中含氮的光合色素是 。
（2）农作物吸收氮元素的主要形式有铵态氮（NH）和硝态氮（NO）。已知作
物甲对同一种营养液（以硝酸铵为唯一氮源）中NH和NO的吸收具有偏好性
（NH和NO同时存在时，对一种离子的吸收量大于另一种）。请设计实验对这
种偏好性进行验证，要求简要写出实验思路、预期结果和结论。
答案 （1）蛋白质 核酸 叶绿素
（2）实验思路：配制营养液（以硝酸铵为唯一氮源），用该营养液培养作物甲，
一段时间后，检测营养液中NH和NO剩余量。预期结果和结论：若营养液中
NO剩余量小于NH剩余量，则说明作物甲偏好吸收NO；若营养液中NH剩余
量小于NO剩余量，则说明作物甲偏好吸收NH。
解析 （1）植物细胞内的含氮有机物有蛋白质、磷脂、ATP、核酸等，其中在
核糖体上合成的为蛋白质，在细胞核中合成的是 DNA和RNA，植物叶绿体中
的光合色素有叶绿素和类胡萝卜素，其中含氮的光合色素是叶绿素。（2）本实
验的目的是验证作物甲对硝酸铵中的 NH和NO的吸收具有偏好性，因变量是
作物甲对二者的吸收量，因此可将生理状态相同的若干作物甲培养在适宜浓度
的以硝酸铵为唯一氮源的营养液中，在适宜条件下培养一段时间，并测定实验后营养液中的NH和NO的浓度，最后进行比较，如果实验后营养液中的 NH的
浓度低于NO，可说明作物甲对硝酸铵中的NH的吸收具有偏好性；反之，则说
明作物甲对硝酸铵中的NO的吸收具有偏好性。
考点二 物质跨膜运输的方式及影响因素
1.物质进出细胞的方式
2.根据模式图判断物质跨膜运输方式
（1）属于主动运输的是 a 、 e ，原因是逆浓度梯度运输，需要载体蛋白协助和消
耗能量。
（2）属于自由扩散的是b。
（3）属于协助扩散的是 c 、 d 。3.影响物质出入细胞的因素的曲线分析
（1）物质浓度（在一定的范围内）
（2）氧气浓度
（1）主动运输使膜内外物质浓度趋于一致，维持了细胞的正常代谢（×）
（2）人红细胞吸收胆固醇与吸收葡萄糖的相同点是均需要载体蛋白的协助
（×）
（3）新生儿从乳汁中获得抗体需要消耗能量（√）
（4）激素都必须通过主动运输进入细胞内才能完成对细胞代谢的调节（×）
1.囊性纤维化是细胞中某种蛋白质结构异常，影响了Na＋和Cl－的跨膜运输，这
一事例说明这种结构蛋白属于细胞膜上的载体蛋白，也反映了细胞膜对离子的
吸收具有选择性是通过细胞膜上载体蛋白的种类和数量来实现的。
2.通道蛋白是一类跨越细胞膜磷脂双分子层的蛋白质。它包含两大类：水通道蛋白和离子通道蛋白。
1.（高考真题）主动运输的意义：主动选择吸收所需要的营养物质，排出代谢
废物和对细胞有害的物质。
2.（高考真题）免疫细胞行使免疫功能时，会涉及胞吞和胞吐这两种物质跨膜
运输方式，这两种方式的共同点有哪些？
提示 能运输生物大分子等；运输过程中形成囊泡；需要消耗能量。
3.（科学思维）举例说明同一种物质进出同一个体细胞的方式一定相同吗？
提示 不一定相同，神经元吸收钾离子的方式是主动运输，而静息时钾离子外
流的方式是协助扩散。
考向1 结合物质出入细胞方式的判断，考查科学思维能力
1.（2020·全国卷Ⅱ，1）新冠病毒（SARS－CoV－2）和肺炎双球菌均可引发肺
炎，但二者的结构不同，新冠病毒是一种含有单链 RNA的病毒。下列相关叙述
正确的是（ ）
A.新冠病毒进入宿主细胞的跨膜运输方式属于被动运输
B.新冠病毒与肺炎双球菌均可利用自身的核糖体进行蛋白质合成
C.新冠病毒与肺炎双球菌二者遗传物质所含有的核苷酸是相同的
D.新冠病毒或肺炎双球菌的某些蛋白质可作为抗原引起机体免疫反应
答案 D
解析 新冠病毒进入宿主细胞的跨膜运输方式属于胞吞，A错误；病毒没有细
胞结构，没有核糖体这一细胞器，B错误；新冠病毒是RNA病毒，其遗传物质是RNA，组成RNA的核苷酸为核糖核苷酸，肺炎双球菌是原核生物，其遗传
物质是DNA，组成DNA的核苷酸为脱氧核苷酸，C错误；新冠病毒和肺炎双
球菌的某些蛋白质可作为抗原引起机体发生免疫反应，D正确。
2.（2020·江苏卷，5）如图①～⑤表示物质进、出小肠上皮细胞的几种方式，下
列叙述正确的是（ ）
A.葡萄糖进、出小肠上皮细胞方式不同
B.Na＋主要以方式③运出小肠上皮细胞
C.多肽以方式⑤进入细胞，以方式②离开细胞
D.口服维生素D通过方式⑤被吸收
答案 A
解析 由图示可知，葡萄糖进入小肠上皮细胞时逆浓度梯度运输，该运输方式
属于主动运输，葡萄糖运出小肠上皮细胞时顺浓度梯度运输且需要载体，该运
输方式为协助扩散，A正确；据图可知，Na＋主要以方式②（主动运输）运出
小肠上皮细胞，B错误；多肽以方式⑤胞吞进入细胞，以胞吐方式离开细胞，C
错误；维生素D为固醇类物质，口服维生素D通过方式④（自由扩散）被吸收，D错误。
“三看法”快速判定物质出入细胞的方式
考向2 结合影响物质跨膜运输的因素，考查科学思维能力
3.（2016·全国卷Ⅰ，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
答案 C
解析 离子泵通过消耗ATP进行离子的跨膜运输，属于主动运输，A错误；主
动运输一般为逆浓度梯度进行，B错误；蛋白质变性剂会降低具有活性的载体
数量，使离子泵跨膜运输离子的速率降低，D错误。
4.（2020·东北三校一模）下列关于物质运输的叙述，错误的是（ ）
A.同种物质进出细胞的方式可能不同
B.低温不仅影响主动运输的速率，还会影响被动运输的速率
C.能量供应不足会限制主动运输的速率，但对其他运输方式无影响
D.细胞膜的选择透过性不仅与其上的载体蛋白有关，还与磷脂有关答案 C
解析 同种物质进出细胞的方式可能不同，如 Na＋进、出神经细胞的方式分别
是协助扩散、主动运输，A正确；低温可使分子运动速率减慢，进而影响物质
的主动运输和被动运输，B正确；能量供应不足还可限制物质通过胞吞、胞吐
的方式进出细胞，C错误；细胞的结构与功能相适应，细胞膜的选择透过性与
其上的载体蛋白、磷脂分子有关，D正确。
考向3 巧借跨膜运输相关的实验，考查科学探究能力
5.（2019·海南卷，27）在适宜条件下，测得的某植物根细胞对a、b两种物质的
吸收速率与外界溶液中这两种物质浓度的关系如图所示（a、b两条曲线分别代
表植物根细胞对不同浓度a、b两种物质的吸收速率）。回答下列问题。
（1）根据实验结果发现a是通过自由扩散方式跨膜运输的。自由扩散的含义是
_____________________________________________________。
（2）实验结果表明：当外界溶液中b的浓度达到一定数值时，再增加b的浓度，
根 细 胞 对 b 的 吸 收 速 率 不 再 增 加 。 可 能 的 原 因 是
____________________________。
（3）王同学据图认为b的跨膜运输方式是主动运输，李同学认为是协助扩散。
请设计实验确定王同学的判断是否正确。要求简要写出实验思路、预期结果和
结论。
答案 （1）物质通过简单的扩散方式进出细胞 （2）载体数量饱和 （3）思
路：将长势相同的某植物根细胞平均分为两组，甲组放在有氧条件下，乙组放
在无氧条件下，将甲乙两组植物根细胞放在相同且适宜的条件下培养一段时间后，分别测定根细胞对 b物质的吸收速率。结果及结论：若甲组根细胞对 b物
质的吸收速率大于乙组，则说明b物质的跨膜运输方式为主动运输；若甲组和
乙组根细胞对b物质的吸收速率大致相同，则说明 b物质的跨膜运输方式为协
助扩散。
解析 （1）物质通过简单的扩散方式进出细胞即自由扩散，该过程不需要载体
和能量，受细胞内外浓度差的影响。
（2）由图可知，b可能是协助扩散或主动运输，b需要载体协助，当外界溶液
中b的浓度达到一定数值时，载体数目饱和，再增加 b的浓度，根细胞对b的
吸收速率不再增加。
（3）协助扩散与主动运输的区别在于前者不需要消耗能量，后者需要消耗能量。
有氧呼吸产生的能量较多，无氧呼吸产生的能量较少，故实验设计的自变量是
有无氧气，因变量是细胞对b的吸收速率。设计实验时要注意等量原则和单一
变量原则。
思路：将长势相同的某植物根细胞平均分为两组，甲组放在有氧条件下，乙组
放在无氧条件下，将甲乙两组植物根细胞放在相同且适宜的条件下培养一段时
间后，分别测定根细胞对b物质的吸收速率。
结果及结论：若甲组根细胞对 b物质的吸收速率大于乙组，则说明 b物质的跨膜运输方式为主动运输；若甲组和乙组根细胞对b物质的吸收速率大致相同，
则说明b物质的跨膜运输方式为协助扩散。
探究物质跨膜运输的实验设计
（1）探究是主动运输还是被动运输
（2）探究是自由扩散还是协助扩散
考点三 实验：观察植物细胞的质壁分离和复原
1.实验原理
2.实验步骤1.本实验存在的两组对照实验
本实验存在的两组实验均为自身对照，自身对照指对照组和实验组在同一研究
对象上进行，是实验前后之间的对照。
2.质壁分离及复原发生的条件
（1）从细胞角度分析
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细胞可发生质壁分离及复原现象。
（2）从溶液角度分析
①在一定浓度（溶质不能透过半透膜）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）。
②在一定浓度（溶质可透过半透膜）的溶液（如 KNO 、甘油、尿素、乙二醇
3
等）中可发生质壁分离，并能自动复原，因为 K＋、NO、尿素、乙二醇等可转
运到细胞内，使细胞液浓度升高，细胞渗透吸水而发生自动复原。
③在高浓度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。
④盐酸、酒精、醋酸等溶液能杀死细胞，不适合做质壁分离实验的溶液。
3.实验拓展应用
（1）判断成熟植物细胞的死活
（2）测定细胞液浓度范围
（3）比较不同植物细胞的细胞液浓度大小
（4）比较未知浓度溶液的浓度大小
（5）鉴别不同种类的溶液（如KNO 溶液和蔗糖溶液）
31.（2020·全国卷Ⅰ，4）为达到实验目的，需要选用合适的实验材料进行实验。
下列实验目的与实验材料的对应，不合理的是（ ）
实验材料 实验目的
大蒜根尖分生区细
A 观察细胞的质壁分离与复原
胞
B 蝗虫的精巢细胞 观察细胞的减数分裂
C 哺乳动物的红细胞 观察细胞的吸水和失水
D 人口腔上皮细胞 观察DNA、RNA在细胞中的分布
答案 A
解析 大蒜根尖分生区细胞没有大液泡，不适合用来观察细胞的质壁分离与复
原，A不合理；可用蝗虫精巢细胞的固定装片观察细胞的减数分裂，B合理；
哺乳动物的红细胞在吸水和失水过程中，其形态会发生明显的变化且在显微镜
下可以观察到，可用来观察细胞的吸水和失水，C合理；人口腔上皮细胞含有
细胞核且无色素，可用来观察DNA、RNA在细胞中的分布，D合理。
2.（2020·安徽亳州质检）如图为三种不同状态的植物细胞，下列说法正确的是
（ ）
A.图c中1处的溶液浓度大于外界溶液浓度
B.植物细胞发生图c的状态后，只要外界溶液浓度变小，细胞就能自动复原
C.若图示为同一细胞在不同浓度的外界溶液中的最终状态，则a所处的溶液浓
度最大
D.若图示为不同细胞在同一浓度的外界溶液中的最终状态，则三个细胞原细胞
液浓度大小为a>b>c答案 D
解析 1处为原生质层与细胞壁的间隙，充满的是外界溶液，所以1处的溶液浓
度等于外界溶液浓度，A错误；植物细胞发生图c的状态后，若细胞保持活性
且外界溶液浓度小于细胞液浓度，细胞才能吸水发生复原，B错误；若图示为
同一细胞在不同浓度的外界溶液中的最终状态，因 a没有发生质壁分离，c发生
质壁分离的程度大于b，故a所处的溶液浓度最小，c所处的溶液浓度最大，C
错误；若图示为不同细胞在同一浓度的外界溶液中的最终状态，则这三个细胞
失水量为ab>c，D正确。
重温真题 经典再现
1.经典重组 判断正误
（1）需要高倍显微镜下才能观察到洋葱鳞片叶外表皮细胞的质壁分离（2019·
海南卷，7C）（ ）
（2）α－淀粉酶从糊粉层细胞排到细胞外的方式是逆浓度梯度经协助扩散排出
（2018·海南卷，7B）（ ）
（3）物质通过脂质双分子层的扩散速率与其脂溶性有关（2016·海南卷，1D）
（ ）
（4）用黑藻叶片进行质壁分离实验时，叶绿体的存在会干扰实验现象的观察
（2014·全国卷Ⅰ，4B）（ ）（5）植物细胞通过主动运输吸收不同矿质元素离子的速率都相同（2013·全国
卷Ⅰ，3A）（ ）
提示 （1）×
（2）× α－淀粉酶的化学本质是蛋白质，从糊粉层排到细胞外的方式是胞吐。
（3）√ （4）×
（5）× 不相同，与载体蛋白的种类和数量有关。
2.（2020·山东等级考，3）黑藻是一种叶片薄且叶绿体较大的水生植物，分布广
泛、易于取材，可用作生物学实验材料。下列说法错误的是（ ）
A.在高倍光学显微镜下，观察不到黑藻叶绿体的双层膜结构
B.观察植物细胞的有丝分裂不宜选用黑藻成熟叶片
C.质壁分离过程中，黑藻细胞绿色加深、吸水能力减小
D.探究黑藻叶片中光合色素的种类时，可用无水乙醇作提取液
答案 C
解析 叶绿体的双层膜结构属于亚显微结构，需在电子显微镜才能看到，A正
确；黑藻成熟叶片细胞不进行有丝分裂，不能用来观察植物细胞的有丝分裂，
B正确；质壁分离过程中，由于原生质体失水缩小，故黑藻细胞绿色加深、吸
水能力增强，C错误；光合色素能溶解在无水乙醇或丙酮等有机溶剂中，所以
可用无水乙醇溶解和提取黑藻叶片中的光合色素，D正确。
3.（2019·海南卷，8）植物细胞中水和矿质元素离子会表现出某些特点。下列叙述错误的是（ ）
A.根细胞中的K＋不能以自由扩散的方式进入土壤溶液中
B.矿质元素离子在细胞内积累可引起外界溶液中的水进入细胞
C.根细胞吸收的矿质元素能够以离子的形式贮存在液泡中
D.叶肉细胞中参与光合作用光反应阶段的水分子属于结合水
答案 D
解析 根细胞中的K＋不能以自由扩散的方式进入土壤溶液中，因为钾离子跨膜
运输需要载体，自由扩散不需要载体，A正确；矿质元素离子在细胞内积累会
引起细胞液浓度增大，进而发生吸水，故会引起外界溶液中的水进入细胞，B
正确；细胞内无机盐大多以离子形式存在，根细胞吸收的矿质元素能够以离子
的形式贮存在液泡中，C正确；叶肉细胞中参与光合作用光反应阶段的水分子
属于自由水，可以分解成氧气和[H]，D错误。
4.（2019·全国卷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答案 C
解析 用蓝光照射后，含有保卫细胞的溶液的 pH下降，可推测细胞内的H＋被
转运到了细胞外，再结合题干信息可推测H＋－ATPase位于保卫细胞质膜上，A
不符合题意；细胞内pH高于细胞外，即细胞内H＋浓度低于细胞外，用蓝光照
射后，溶液的pH明显降低，推测蓝光可通过保卫细胞质膜上的 H＋－ATPase发
挥作用使细胞内的H＋逆浓度梯度转运到细胞外，B不符合题意；H＋－ATPase
逆浓度梯度跨膜转运H＋所需的能量来自ATP水解，不是由蓝光直接提供，C符
合题意；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，D
不符合题意。
课后·分层训练
（时间：35分钟）
1.（2018·北京卷，1）细胞膜的选择透过性保证了细胞内相对稳定的微环境。下
列物质中，以（自由）扩散方式通过细胞膜的是（ ）
A.Na＋ B.二氧化碳
C.RNA D.胰岛素
答案 B
解析 物质通过简单的扩散作用进出细胞，叫做自由扩散。自由扩散不需要载
体蛋白、不消耗ATP，以自由扩散方式通过细胞膜的物质有水、气体、脂溶性物质等，B符合题意；Na＋通过细胞膜的方式有协助扩散和主动运输，A不符合
题意；RNA是生物大分子，一般不能以自由扩散的方式通过细胞膜，C不符合
题意；胰岛素是蛋白质，以胞吐的方式运出细胞，D不符合题意。
2.（2021·中原名校质量考评）下列有关细胞的物质输入与输出的叙述，正确的
是（ ）
A.葡萄糖和氨基酸进入细胞时一定需要消耗能量
B.台盼蓝通过主动运输进入细胞而将细胞染成蓝色
C.低温环境对所有物质进出细胞的跨膜运输过程都有影响
D.蔗糖溶液浓度越高，植物细胞质壁分离及复原现象越明显
答案 C
解析 人体成熟的红细胞吸收葡萄糖的方式属于协助扩散，该方式不需要消耗
能量，A错误；生物膜具有选择透过性，对于活细胞而言，台盼蓝染液不能进
入细胞，细胞死亡后，生物膜的选择透过性丧失，台盼蓝染液能进入细胞内而
使细胞着色，B错误；低温会影响分子运动的速率和化学反应速率等，低温环
境对所有物质进出细胞的跨膜运输过程都有影响，C正确；蔗糖浓度过高，可
能会使植物细胞过度失水而死亡，不会再发生质壁分离复原的现象，D错误。
3.（2021·福建厦门检测）下列说法中错误的是（ ）
A.果脯在腌制中慢慢变甜，是细胞主动吸收糖分的结果
B.水分子进出细胞的方式是被动运输
C.葡萄糖进入人的红细胞需要载体蛋白的帮助，但不消耗能量，属于协助扩散D.大肠杆菌吸收K＋属于主动运输，既消耗能量，又需要膜上的载体蛋白协助
答案 A
解析 果脯在腌制中，细胞死亡，细胞膜失去选择透过性，糖分能直接进入细
胞中，A错误；水分子、气体、甘油和乙醇等物质可通过被动运输的方式进出
细胞，B正确；血浆中葡萄糖浓度高于红细胞内葡萄糖浓度，葡萄糖进入人的
红细胞的方式是需要载体蛋白协助的协助扩散，C正确；大肠杆菌吸收K＋时消
耗能量，又需要膜上的载体蛋白协助，为主动运输，D正确。
4.（2021·河南九师联盟联考）将a、b、c三组红细胞分别置于不同浓度的氯化
钠溶液中进行实验，浸泡一段时间后其细胞形态如下图所示。下列叙述错误的
是（ ）
A.图中所示细胞内液的渗透压，a组的比b组的高
B.浸泡过程中a组细胞失水量小于c组细胞失水量
C.若向a组烧杯中加入少量葡萄糖，则其细胞可能会皱缩后恢复原状
D.上述实验中引起细胞形态的改变而消耗ATP的数量比较：c>b>a
答案 D
解析 根据图中信息，a组细胞基本可以维持原状、b组细胞吸水膨胀，a组细
胞内液浓度比b组的高，A正确；c组细胞失水皱缩，与a组相比，b组细胞吸
水，细胞内液渗透压降低，故浸泡过程中 a组细胞失水量小于c组细胞失水量，B正确；向a组烧杯中加入少量葡萄糖后，刚开始外界溶液渗透压大于细胞内
液渗透压，细胞失水皱缩，后来葡萄糖通过协助扩散方式进入细胞内，造成细
胞内液渗透压大于外界溶液，细胞吸水恢复原状，C正确；细胞形态的改变是
细胞通过渗透作用失水或吸水造成的，不消耗ATP，D错误。
5.（2021·陕西西安联考）下列关于物质跨膜运输载体的叙述，正确的是
（ ）
A.被动运输不存在载体饱和现象
B.水和氨基酸分子用相同的载体进入细胞
C.细胞膜上的载体多数为蛋白质，少数为RNA
D.温度可通过影响载体结构进而影响主动运输速率
答案 D
解析 被动运输包括自由扩散和协助扩散，协助扩散需要载体蛋白，存在载体
饱和现象，A错误；水可以以自由扩散的方式进入细胞，也可以借助通道蛋白
以协助扩散的方式进入细胞，氨基酸分子主要以主动运输的方式进入细胞，载
体有特异性，因此协助水和氨基酸分子进入细胞的载体不同，B错误；细胞膜
上的载体为蛋白质，C错误；主动运输需要载体蛋白协助，温度能够影响组成
膜的蛋白质分子和磷脂分子的结构与运动，因此温度可通过影响载体结构影响
主动运输速率，D正确。6.（2021·湘豫名校大联考）对法囊藻（一种海藻）的细胞液中各种离子浓度的
分析表明，细胞液中的成分与海水的成分很不相同，图中阴影部分代表法囊藻
细胞液中的各种离子浓度，空白部分代表海水中的各种离子浓度。下列说法错
误的是（ ）
A.法囊藻细胞内K＋和Cl－含量较高，而Ca2＋和Mg2＋含量较低表明细胞对矿质
元素离子的吸收具有选择性
B.Na＋、K＋和Cl－进入法囊藻细胞及Ca2＋和Mg2＋出细胞的方式都是主动运输
C.主动运输能保证细胞按照生命活动的需要主动地选择吸收营养物质
D.法囊藻细胞膜上载体蛋白的种类和数量导致了细胞内外离子浓度的差异
答案 B
解析 Na＋进入细胞是从高浓度到低浓度，不是主动运输，K－和Cl－进入法囊
藻细胞及Ca2＋和Mg2＋出细胞的方式都是主动运输，故B错误。
7.（2021·东北育才学校段考）水通道蛋白位于部分细胞的细胞膜上，能介导水
分子跨膜运输，提高水分子的运输效率。如图是猪的红细胞在不同浓度的 NaCl
溶液中，红细胞体积和初始体积之比的变化曲线（O点对应的浓度为红细胞吸
水涨破时的NaCl浓度）。请回答下列问题：
（1）哺乳动物成熟的红细胞是提取细胞膜的良好材料，原因是
。根据图示可知，稀释猪的红细胞时应选用浓度为 mmol/L的NaCl溶液。在低渗溶液中，红细胞吸水涨破并释放内容物后，剩余的部分称为“血
影”，则“血影”的主要成分是 。
（2）分析图，将相同的猪的红细胞甲、乙分别放置在 A点和B点对应浓度的
NaCl溶液中，一段时间后，红细胞甲的吸水能力 （填“大于”“小
于”或“等于”）红细胞乙，原因是 。
（3）将猪的红细胞和肝细胞置于蒸馏水中，发现红细胞吸水涨破所需的时间少
于肝细胞，结合以上信息分析，其原因可能是 。
答案 （1）哺乳动物成熟的红细胞无细胞核和众多的具膜细胞器 150 蛋白
质和磷脂 （2）小于 红细胞甲失水量小，细胞渗透压较低，细胞吸水能力
较弱 （3）红细胞膜上存在水通道蛋白，肝细胞膜上无水通道蛋白
解析 （1）哺乳动物成熟的红细胞无细胞核和众多的具膜细胞器，只有细胞膜
一种生物膜；由图示知，猪的红细胞在浓度为 150 mmol/L的NaCl溶液中时，
细胞体积与初始体积之比为 1，细胞的体积不变，说明浓度为 150 mmol/L 的
NaCl溶液为猪红细胞的等渗溶液；在低渗溶液中，猪红细胞吸水涨破并释放内
容物后，剩余的部分主要是细胞膜，其主要成分是蛋白质和磷脂。（2）将相同
的猪的红细胞甲、乙分别放置在A点和B点对应浓度的NaCl溶液中，一段时间
后，红细胞甲的体积与初始体积之比大于红细胞乙的体积与初始体积之比，说
明红细胞甲的失水量小于红细胞乙，细胞渗透压较低，细胞吸水能力较弱，所
以红细胞甲的吸水能力小于红细胞乙。（3）水通道蛋白位于部分细胞的细胞膜
上，能介导水分子跨膜运输，提高水分子的运输效率。由此可推知红细胞吸水涨破所需的时间少于肝细胞，其原因可能是红细胞膜上存在水通道蛋白，肝细
胞膜上无水通道蛋白。
8.（2021·河南名校联盟联考）下图表示4种不同物质进入某细胞的过程，其中
“●、◆”表示细胞膜上的载体蛋白，下列相关叙述正确的是（ ）
A.图示过程体现了细胞膜的信息交流功能
B.氧气和钠离子进入细胞的方式都是自由扩散
C.葡萄糖和氨基酸进入该细胞的方式都是主动运输
D.运输钠离子和氨基酸的载体蛋白无特异性
答案 C
解析 题图所示物质出入细胞的方式有主动运输、协助扩散和自由扩散，体现
了细胞膜的选择透过性，不能体现细胞膜的信息交流功能，A错误；氧气进入
细胞的方式是自由扩散，钠离子进入细胞的方式是协助扩散，B错误；图中葡
萄糖和氨基酸都是从低浓度到高浓度进行运输，进入细胞的方式都是主动运输，
C正确；运输钠离子和氨基酸的载体蛋白也有特异性，D错误。
9.（2021·山东潍坊统考）紫色洋葱的鳞片叶外表皮细胞吸收MoO后，液泡的颜色会由紫色变为蓝色。某实验小组为了探究洋葱鳞片叶外表皮细胞吸收 MoO的
方式，用等量的下表溶液分别处理细胞，一段时间后观察变色细胞所占的比例，
结果如下表所示。据此判断下列说法错误的是（ ）
组别 MoO溶液浓度 ATP溶液浓度 变色细胞的比例
甲组 0.05（mol·L－1） 0 4.5%
5×10－7（mol·L－
乙组 0.05（mol·L－1） 12.7%
1）
5×10－7（mol·L－
丙组 0 0
1）
A.根据实验结果可判断细胞吸收MoO的方式为主动运输
B.设置丙组实验的目的是证明ATP溶液不会使液泡颜色发生改变
C.甲组实验细胞吸收MoO所需的ATP都来自线粒体
D.细胞膜和液泡膜上均可能存在吸收MoO的载体蛋白
答案 C
解析 比较甲组和乙组实验结果可知，添加ATP溶液后变色细胞所占的比例增
大，即细胞吸收MoO的速率增大，因此可以判断其运输与能量有关，运输方式
为主动运输，A正确；设置丙组实验的目的是证明 ATP溶液不会使液泡颜色发
生改变，从而增强实验的说服力，B正确；甲组未添加外来的 ATP，其主动运
输所需的ATP来自细胞呼吸，ATP产生的场所为细胞质基质和线粒体，C错误；
MoO能够从外界运输到细胞内，并导致液泡颜色发生改变，其运输方式是主动
运输，说明细胞膜和液泡膜上可能存在吸收MoO的载体蛋白，D正确。
10.（2021·河北石家庄质检）如图分别表示载体蛋白和通道蛋白介导的两种物质
运输方式，其中通道蛋白介导的运输速率比载体蛋白介导的快 1 000倍以上。
下列叙述错误的是（ ）A.载体蛋白在细胞膜上具有一定的流动性
B.两种膜蛋白对运输的物质均具有专一性
C.通道蛋白介导的运输速率较快可能是因为消耗的能量较少
D.载体蛋白介导的运输方式的运输速率会受到载体蛋白数量的限制
答案 C
解析 生物膜的流动镶嵌模型认为细胞膜上的大多数蛋白质是可以运动的，说
明了载体蛋白在细胞膜上具有一定的流动性，A正确；两种膜蛋白识别物质后
发挥运输作用，对运输的物质均具有专一性，B正确；通道蛋白介导的运输方
式属于被动运输，不消耗能量，C错误；载体蛋白介导的运输方式的运输速率
会受到载体蛋白数量的限制，D正确。
11.（2021·广东珠海联考）通道蛋白是一类跨越细胞膜磷脂双分子层的蛋白质，
通常包含两大类：水通道蛋白和离子通道蛋白。肾小管对水的重吸收是在水通
道蛋白参与下完成的，神经细胞在特定刺激下产生兴奋的过程与神经细胞膜上
钠离子通道蛋白密切相关。下列关于通道蛋白的叙述，错误的是（ ）
A.肾小管对水的重吸收方式为协助扩散
B.神经细胞膜上钠离子通道蛋白也参与钾离子的运输
C.通道蛋白在发挥作用时，其形状会发生改变
D.通道蛋白功能异常时可能会引起人体相关疾病
答案 B
解析 根据题意，肾小管对水的重吸收是在水通道蛋白的参与下完成的，故属于协助扩散，A正确；因每一种蛋白质均有特定的结构，故参与钠离子运输的
蛋白不能参与钾离子的运输，B错误；通道蛋白在发挥作用时，其形状会发生
改变，使物质分子通过，C正确；由题干信息可知，通道蛋白影响水分子和有
关离子的跨膜运输，故其功能异常时会影响水和有关离子的运输，进而可能会
引起人体相关疾病，D正确。
12.（2021·广深珠三校联考）由我国科学家研制成功的耐盐碱“海水稻”可依靠
细胞膜和液泡膜上的Na＋/H＋逆向转运蛋白将细胞质内的Na＋逆浓度梯度排出细
胞或将Na＋运入液泡中，减少Na＋对细胞质中酶类的伤害。下列分析错误的是
（ ）
A.Na＋排出细胞需要载体蛋白协助及消耗能量
B.将Na＋运入液泡中会降低细胞的吸水能力
C.该转运蛋白的功能体现了生物膜的选择透过性
D.提高该转运蛋白基因的表达能提高植物的抗盐性
答案 B
解析 分析题干信息，细胞膜上的Na＋/H＋逆向转运蛋白可将细胞质内的Na＋逆
浓度梯度排出细胞，可知该过程中 Na＋的运输方式为主动运输，主动运输需要
载体蛋白协助和消耗能量，故 Na＋排出细胞需要载体蛋白协助和消耗能量，A
正确；将Na＋运入液泡内可增大细胞液的浓度，从而增大细胞的吸水能力，B
错误；该转运蛋白的功能体现了生物膜的选择透过性，C正确；分析题干信息，该转运蛋白能够将Na＋运入液泡内，Na＋运入液泡中可使细胞液的浓度增大，
从而使植物的抗盐性提高，故提高该转运蛋白基因的表达可提高植物的抗盐性，
D正确。
13.（科学探究）（2020·安徽名校模拟）某校生物兴趣小组利用“小液流法”估
测黑藻叶片细胞的细胞液浓度，实验步骤和结果如下：
实验步骤：
①配制具有一定浓度梯度的蔗糖溶液。
②取12支干燥洁净的带塞试管，分成甲、乙两组，每组试管依次编为 1～6号。
向甲、乙两组相同编号的试管中加入相同浓度的蔗糖溶液 4 mL，迅速塞紧试管，
备用。
③取大小相似的黑藻叶片60片，随机均分为6组，分别加入甲组的6支试管中，
并塞紧试管。放置20 min，期间多次摇动试管。再向甲组每支试管中均加入微
量甲晞蓝粉末（忽略对蔗糖浓度的影响），充分摇匀。
④将乙组蔗糖溶液摇匀，用弯头毛细吸管从甲组试管中吸取少量蓝色溶液，插
入乙组相同编号试管内的溶液中部，从毛细吸管一端轻轻挤出1小滴蓝色溶液
（如下图）。观察蓝色小滴的升降情况，并做好记录。
实验结果：
乙组试管编号 1 2 3 4 5 6
加入的蔗糖溶液浓
0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30
度/（mol·L－1）
蓝色小滴升降情况 ↓ ↓ ↓ ↑ ↑ ↑
请回答下列问题：（1）步骤②中，装有不同浓度蔗糖溶液的试管要及时塞紧的目的是
_____________________________________________________________。
步骤③不同试管中加入的黑藻叶片的大小和数量要相同，这属于对实验
变量的控制。
（2）乙组试管1、2、3中蓝色小滴均下降，原因是_______________________，
其中下降最慢的是试管 中的蓝色小滴。
（3）取出甲组6支试管中的黑藻叶片进行显微观察，可发现试管 中的
黑藻叶片细胞内叶绿体分布最密集。
（4）根据实验结果可估测黑藻叶片细胞的细胞液浓度介于 之间。若要
使估测结果更准确，则实验思路是___________________________________。
答案 （1）防止因水分蒸发而导致蔗糖溶液浓度发生改变 无关
（2）甲组1、2、3试管中黑藻叶片的细胞液浓度大于蔗糖溶液浓度，细胞吸水，
导致试管中蔗糖溶液浓度上升，蓝色小滴浓度大于乙组相同编号试管内溶液的
浓度 3 （3）6 （4）0.15～0.20（mol·L－1 ） 在0.15～0.20（mol·L－1）之
间缩小浓度梯度，继续进行上述实验，蓝色小滴不移动时试管中的蔗糖溶液浓
度与黑藻叶片细胞液浓度相当
解析 （1）本实验的目的是透过渗透失水或吸水估测黑藻叶片细胞的细胞液浓
度，因此要控制好无关变量对溶液浓度的影响，因此装有不同浓度蔗糖溶液的
试管要及时塞紧的目的是防止因水分蒸发而导致蔗糖溶液浓度发生改变。步骤
③不同试管中加入的黑藻叶片的大小和数量要相同，这属于对实验无关变量的
控制。
（2）蓝色小滴下降或上升与液滴浓度与蔗糖溶液浓度的大小有关，当蓝色小滴
的浓度大于蔗糖溶液的浓度时，蓝色小滴下降，反之蓝色小滴就上升。因此乙组试管1、2、3中蓝色小滴均下降，原因是甲组 1、2、3试管中黑藻叶片的细
胞液浓度大于蔗糖溶液浓度，细胞吸水，导致试管中蔗糖溶液浓度上升，蓝色
小滴浓度大于乙组相同编号试管内溶液的浓度，且浓度相差越小，下降越慢，
故3号下降最慢。
（3）由于乙组4、5、6号试管中的蓝色小滴上升，说明其浓度小于乙试管内的
蔗糖溶液浓度，进一步可知甲组的4、5、6号试管的黑藻叶片细胞发生了渗透
失水，导致蔗糖溶液浓度降低，进而蓝色小滴的浓度也降低。由于乙组6号的
蔗糖溶液浓度最大，因此对应的甲组刚开始的蔗糖溶液浓度最大，导致其中的
黑藻叶片细胞失水最多，其中的叶绿体分布最密集。
（4）分析表格可知，在0.15（mol·L－1）时，蓝色小滴下降，说明黑藻叶片吸
水，此时黑藻叶片细胞液浓度大于外界蔗糖溶液浓度；而在0.20（mol·L－1）时，
蓝色小滴上升，说明黑藻叶片失水，此时黑藻叶片的细胞液浓度小于外界的蔗
糖溶液浓度，因此可估测黑藻叶片细胞的细胞液浓度介于0.15～0.20（mol·L－1
）之间。若要使估测结果更准确，则实验思路是在0.15～0.20（mol·L－1）之间
缩小浓度梯度，继续进行上述实验，蓝色小滴不移动时试管中的蔗糖溶液浓度与黑藻叶片细胞液浓度相当。
