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第07 讲 物质运输
目录
01 考情透视·目标导航..................................................................................................................................2
02 知识导图·思维领航..................................................................................................................................3
03 考点突破·考法探究..................................................................................................................................4
考点一 渗透作用及其现象分析........................................................................................................................4
知识点1 渗透作用......................................................................................................................................................4
知识点2 渗透系统变式分析（常考点）..................................................................................................................4
考向1 围绕渗透作用的原理及应用，考查科学思维...............................................................................................6
考点二 水分子进出细胞的实例分析...............................................................................................................8
知识点1 动物细胞的吸水和失水..............................................................................................................................8
知识点2 成熟植物细胞的吸水和失水......................................................................................................................9
知识点3 观察植物细胞的质壁分离和复原...........................................................................................................10
知识点4 植物细胞质壁分离实验的应用（拓展延伸）.......................................................................................12
考向1 结合动植物细胞吸水与失水，考查科学思维.............................................................................................13
考向2 结合实验原理和步骤，考查科学思维.........................................................................................................14
考向3 结合实验拓展应用，考查科学探究能力.....................................................................................................15
考点三 物质出入细胞的方式及影响因素....................................................................................................16
知识点1 小分子物质进出细胞方式的比较...........................................................................................................16
知识点2 教材中与主动运输相关知识（拓展延伸）...........................................................................................17
知识点3 大分子物质进出细胞方式的比较...........................................................................................................19
知识点4 影响物质跨膜运输速率的因素................................................................................................................20
知识点5 探究物质跨膜运输方式的实验设计思路（拓展延伸）.......................................................................21
考向1 结合物质跨膜运输的影响因素，考查科学思维、科学探究...................................................................22
考向2 结合物质跨膜运输的有关实验分析，考查科学探究...............................................................................23
04 真题练习·命题洞见................................................................................................................................25
05 长句分析·规范作答................................................................................................................................28
一、教材知识链接.......................................................................................................................................................28
二、教材深挖拓展.......................................................................................................................................................28
三、长句规范作答.......................................................................................................................................................29
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考点要求
考题统计
考情分析
物质运输
考点一：渗透作用
（3 年4 考，全国卷3 年1 考）
（2022·全国卷、2022·浙江卷、2022·湖
南卷、2022·湖北卷）渗透作用
题型：选择题、
解答题
内容：
（1）渗透作用、
物质跨膜运输都
可能考察；
（2）主要考查质
壁分离与复原实
验的应用、或结
合课本其他基础
实验考查课本内
结本实验知识
考点二：水分子进出细胞的实
例分析
（3 年12 考，全国卷3 年4 考）
（2022·湖北卷、2022·全国甲卷）水分子
进出细胞
（2023·江苏卷、2022·浙江卷）观察植物
细胞的质壁分离和复原
考点三：物质出入细胞的方式
及影响因素
（3 年24 考，全国卷3 年4 考）
（2023·山西卷）葡萄糖进出细胞的方式
（2023·浙江卷）K＋进出细胞的方式
（2023·湖南卷、2023·山东卷、2023·天
津卷、2023·浙江、2023·湖北卷）主动运
输
（2022·湖北卷）水通道蛋白
课标要求
1.阐明细胞膜具有选择透过性。
2.实验：观察植物细胞的质壁分离和复原。
3.举例说明有些物质顺浓度梯度进出细胞，不需要额外提供能量；有些物质逆浓度梯度进出细
胞，需要能量和载体蛋白。
4.举例说明大分子物质可以通过胞吞、胞吐进出细胞。
新旧教材
对比
增：①渗透作用概念及方向；②影响自由扩散和协助扩散运输速率的因素；③胞吞、胞吐的实
例。
改：①被动运输和协助扩散的概念；②胞吞、胞吐属于物质的跨膜运输方式。
删：物质跨膜运输的其他实例。
强化：胞吞、胞吐由小字改为宋体。
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考点一 渗透作用及其现象分析
知识点1 渗透作用
1.渗透作用的概念：水分子或其他溶剂分子透过半透膜的扩散。
渗透作用发生的条件：
（1）具有半透膜（≠选择透过性膜）
（2）半透膜两侧溶液存在浓度差
注意：半透膜两侧溶液存在浓度差
【易错警示】有关渗透现象的两点提醒
(1)两溶液间的水分子进行双向运动，实际观察到的只是水分子双向运动差异所导致的液面变化。
(2)当液面高度不再变化时，水分子仍进出半透膜，但进出达到平衡。
2.渗透结果：水分子可以通过半透膜进行双向扩散，直到水分子进出速率达到动态平衡。
3.水的运输方向：
①从溶质的角度分析：低浓度溶液→高浓度溶液
②从水分子自身的角度分析：高含量一侧→低含量一侧
注意：渗透压：溶质微粒对水的吸引力
知识点2 渗透系统变式分析（常考点）
问题1：若溶质分子不能通过半透膜，只有水分子可以通过半透膜，且S1（蔗糖）＞S2（清水），则液面
变化如何？渗透平衡时有没有水分子进出？渗透平衡时S1溶液浓度=S2溶液浓度吗？
（1）现象：漏斗液面先升高后达到稳定，最终处于渗透平衡状态
（2）渗透平衡时：
注意：此时仍有水分子进出，且S1溶液浓度＞S2溶液浓度
问题2：若溶质分子能通过半透膜，水分子可以通过半透膜，且S1＞S2，则液面变化如何？
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S1和S2是同种溶质，且能透过半透膜，S1溶液渗透压大于S2溶液浓度。
提示：S1液面先上升后下降，最后液面持平。
问题3：若溶质分子能通过半透膜，水分子可以通过半透膜，则液面变化如何？
S1和S2是两种不同的溶质且只有水和S1能透过半透膜。
（1）若S1的物质的量浓度>S2的物质的量浓度。
则S1液面升高→S1中的溶质透过半透膜进入S2 →S2液面升高，最终高于S1。
（2）若S1的物质的量浓度<S2的物质的量浓度。
则S1液面始终低于S2液面。
问题4: 半透膜只允许水分子通过，分析液面变化及原因是?
提示：10%葡萄糖溶液的物质的量浓度较大，其渗透压较高，水分子相对含量少，水分子由A 侧向B 侧运动
的速率大。
问题5: 半透膜只允许水分子通过，分析液面变化及原因是?
提示：A、B 两侧加等量蔗糖酶，一段时间后A 液面高于B 液面，原因是蔗糖被蔗糖酶水解为两分子单糖，
导致A 侧渗透压高于B 侧，B→A 的水分子扩散速率大于A→B。
【易错提醒】
(1)水分子是双向移动的，但最终结果是由低浓度溶液流向高浓度溶液的水分子数较多。
(2)达到渗透平衡时仍然有水分子透过半透膜，这时的水分子由烧杯扩散到漏斗与由漏斗扩散到烧杯的数
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目是相等的。
(3)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还存在浓度差。
(4)渗透系统的溶液浓度指物质的量浓度而非质量浓度，实质是指渗透压，如质量分数为10%葡萄糖溶液和
质量分数为10%蔗糖溶液的质量浓度相等，但质量分数为10%蔗糖溶液的渗透压比质量分数为10%葡萄糖溶
液的小，故通过半透膜由蔗糖溶液向葡萄糖溶液移动的水分子数多。
考向1 围绕渗透作用的原理及应用，考查科学思维
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
判断错误的是( )
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
【答案】 D
【解析】 如果甲、乙都是蔗糖溶液，甲的浓度低于乙，则水分子运动的总趋势是由甲流向乙，液面a 会
下降，液面b 会上升，A 正确；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，由于蔗
糖是二糖，葡萄糖是单糖，因此甲的物质的量浓度大于乙，则液面a 会上升，液面b 会下降，B 正确；当
半透膜两侧的渗透作用达到平衡时，由于两侧的液面高度差可能不同，因此甲、乙溶液的浓度不一定相等，
甲、乙溶液的渗透压也不一定相等，C 正确，D 错误。
【思维建模】渗透装置的变式分析
如图为渗透作用的初始状态，其中半透膜只允许水分子通过(图中浓度为质量分数)。
(1)往稳定后的U 形管的左侧加入少量蔗糖酶
未加酶时：葡萄糖相对分子质量较小，10%的葡萄糖溶液的物质的量浓度更大，水分子流向总趋势为10%的
蔗糖溶液→10%的葡萄糖溶液，右侧液面升高。
加蔗糖酶后：一分子蔗糖被水解产生两分子单糖(葡萄糖和果糖)，导致左侧浓度升高，水分子流向总趋势
为10%的葡萄糖溶液→10%的蔗糖溶液，则左侧液面升高，最终高于右侧。
(2)若把稳定后的U 形管右侧液面高出的部分吸走，则右侧液面继续升高并达到新的平衡。
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【变式训练】1.某同学设计的渗透装置实验如图所示(开始时状态)，烧杯中盛放有蒸馏水。图中猪膀胱膜允
许单糖透过。倒置的长颈漏斗中先装入蔗糖溶液，一段时间后再加入蔗糖酶(微量)。下列有关该实验描述
正确的是( )
A．漏斗中液面开始时先上升，加酶后即下降
B．漏斗中液面先上升，加酶后继续上升，然后下降，最后保持内外液面基本相平
C．漏斗中液面先上升，加酶后继续上升，然后保持一定的液面差不变
D．加酶后在烧杯中可检测出的有机物仅有葡萄糖
【答案】 B
【解析】 长颈漏斗中有蔗糖溶液，渗透压较高，液面上升，加酶后水解为单糖，分子数目增多，渗透压
更高，液面继续上升，但是单糖分子可以通过猪膀胱膜进入烧杯中，使两边渗透压相等，漏斗中渗透压降
低至内外液面基本相平，B 正确。
【思维建模】
(1)水分子是双向移动的，但最终结果是由低浓度溶液流向高浓度溶液的水分子数较多。
(2)达到渗透平衡时仍然有水分子透过半透膜，这时的水分子由烧杯扩散到漏斗与由漏斗扩散到烧杯的数目
是相等的。
(3)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还存在浓度差。
(4)渗透系统的溶液浓度指物质的量浓度而非质量浓度，实质是指渗透压，如质量分数为10%葡萄糖溶液和
质量分数为10%蔗糖溶液的质量浓度相等，但质量分数为10%蔗糖溶液的渗透压比质量分数为10%葡萄糖
溶液的小，故通过半透膜由蔗糖溶液向葡萄糖溶液移动的水分子数多。
【变式训练】2.如图实验装置中，半透膜只允许水分子和单糖分子透过，向a 侧加入质量分数为5%的蔗糖
溶液，向b 侧加入质量分数为5%的葡萄糖溶液，初始状态如图。则下列关于液面的变化及相关叙述正确的
是( )
A．a 先降后升，b 先升后降
B．a 先升后降，b 先降后升
C．当液面最终停止变化时，半透膜两侧溶液浓度相等
D．当液面最终停止变化时，b 侧浓度高于a 侧
【答案】 A
【解析】 本实验中的半透膜只允许葡萄糖、水分子透过，而蔗糖分子不能透过。相同质量分数的葡萄糖
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溶液和蔗糖溶液，由于葡萄糖的摩尔质量较小，其物质的量浓度就较大，水分子和葡萄糖都能透过半透膜，
但分子小得多的水分子渗透速率要快得多。刚开始时水分子向物质的量浓度较大的葡萄糖溶液一侧渗透，
所以b 液面高于a 液面。之后葡萄糖也逐渐透过半透膜到达a 侧，使a 侧浓度升高，水又反向渗透，a 液面
又高于b 液面。因此，a 先降后升，b 先升后降。由于静水压的作用，当液面最终停止变化时，b 侧浓度低
于a 侧。
考点二 水分子进出细胞的实例分析
知识点1 动物细胞的吸水和失水
过程
条件
现象
吸水膨胀
①外界溶液的浓度<细胞质的浓度
失水皱缩
②外界溶液的浓度>细胞质的浓度
形态不变
③外界溶液的浓度＝细胞质的浓度
动物细胞与外界溶液构成一个渗透系统：
①半透膜：细胞膜
②浓度差：细胞质与外界溶液
【教材隐性知识】
源于必修1 P63“思考·讨论”：红细胞的细胞膜相当于半透膜。习惯上说的半透膜是无生命的物理性薄膜，
物质能否通过取决于微粒的大小；选择透过性膜是具有活性的生物膜，其对不同物质的通过性不仅取决于
分子大小，还与细胞的需求有关。因此细胞膜和半透膜类似，又有所不同。
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知识点2 成熟植物细胞的吸水和失水
1.成熟植物细胞具有大液泡。
2.植物细胞壁对于水和大部分溶质是通透的，且伸缩性比较小。
3.原生质层特性（原生质体：指去除细胞壁外剩下的部分）
①选择透过性
②相当于半透膜
③伸缩性大
提示：水分进出植物细胞主要是指水经过原生质层进出液泡，这一点与动物细胞有所区别。
条件
现象
外界溶液浓度＞细胞液浓度，细胞失水，发生质壁分离现象。
外界溶液浓度＜细胞液浓度，细胞吸水略微膨胀（植物细胞有
细胞壁不会吸水涨破），失水的细胞发生质壁分离复原。
外界溶液浓度=细胞液浓度，水分子进出平衡，细胞保持原态
【易错提示】
1.当在显微镜下观察到植物细胞处于质壁分离状态时，细胞①可能正在失水，②可能正在吸水，③可能处
于平衡状态，④也可能已死亡。
2.死细胞、未成熟的细胞、动物细胞均不能发生质壁分离；生活状态下，具有中央大液泡的成熟植物细胞
能发生质壁分离。
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知识点3 观察植物细胞的质壁分离和复原
1.实验原理：
（1）内因：
①成熟的植物细胞的原生质层相当于一层半透膜。
②原生质层比细胞壁的伸缩性大。
（2）外因：细胞液和外界溶液存在浓度差，细胞能渗透吸水和失水。
2.实验材料：
紫色洋葱鳞片叶外表皮（原因）：→有紫色大液泡，便于观察
注意：
①不能用未成熟的细胞，如根尖分生区细胞（原因：因为根尖分生区细胞没有大液泡）
②可以用绿色植物的叶肉细胞，如黑藻叶片（为什么? 黑藻叶片是一层单层细胞，且黑藻叶片有大液泡）
3.实验试剂：0.3g/mL 的蔗糖溶液（该浓度既能使植物细胞发生质壁分离，又不会使细胞失水过多影响复
原）
（1）浓度过低：分离慢或不分离
（2）浓度过高：细胞失水过多死亡（如0.5g/ml 蔗糖）
4.实验步骤：
注意：撕取洋葱鳞片叶时要不带叶肉且不宜过大，避免制作装片时出现重叠和气泡，撕取后要放入载玻片
上的清水中。
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质壁分离：中央液泡逐渐变小，颜色变深，原生质层与细胞壁逐渐分离；细胞大小基本不变。
质壁分离复原：中央液泡逐渐变大，颜色变浅，原生质层逐渐恢复到贴近细胞壁；细胞大小基本不变。
【易错辨析】
(1)渗透作用中膜两侧溶液的浓度指的是质量分数。( × )
提示：物质的量浓度
(2)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。( × )
提示：渗透平衡只意味着半透膜两侧的水分子移动到达平衡状态
(3)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。( × )
提示：只要满足渗透作用的条件就可以发生
(4)植物细胞的原生质层包括细胞膜、细胞质和细胞核。( × )
提示：细胞膜、细胞质、液泡膜
知识点4 植物细胞质壁分离实验的应用（拓展延伸）
1.不同外界溶液中植物细胞的变化：
不同类型外界溶液
①清水中：细胞略膨胀
②溶质可透过膜的溶液（如KNO3、甘油、尿素、葡萄糖等）中：发生质壁分离后能自动复原。
③溶质不能透过膜的溶液（如蔗糖，只发生质壁分离）
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2.用于判断成熟细胞的死活：
3.测定细胞液浓度范围
4.比较不同植物细胞的细胞液浓度大小
5.比较未知浓度溶液的浓度大小
6.鉴别不同种类的溶液(如KNO3 溶液和蔗糖溶液)
成熟植物细胞＋不同种类溶液――→
考向1 结合动植物细胞吸水与失水，考查科学思维
例1．将家兔红细胞甲、乙、丙(细胞内部溶液浓度相等)分别置于三种不同浓度(a、b、c)的溶液中，水分
子的跨膜运输示意图如下(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)。下列说法正确
的是( )
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A．据图可知，三种溶液浓度c＜b＜a
B．甲细胞发生了渗透吸水现象
C．光学显微镜下可以观察到乙细胞有水分子进出
D．如果把丙细胞换成洋葱表皮细胞，则其会涨破
【答案】 A
【解析】 由图分析可知，甲细胞处于高浓度溶液中，细胞失水量大于吸水量，甲细胞发生了渗透失水现
象，B 错误；光学显微镜下可观察到细胞体积的变化，不能观察到水分子的进出，C 错误；若把丙细胞换成
洋葱表皮细胞，植物细胞膜外有细胞壁，对细胞起支持和保护作用，则该细胞不会涨破，D 错误。
【变式训练】将紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞分别用一定浓度的甲、乙溶液处理，一段时间内，细胞的原生
质体相对体积变化如图。下列说法错误的是( )
A.a～d 阶段液泡的体积逐渐减小，颜色加深
B.a～b 阶段甲溶液的溶质分子可能进入细胞液
C.与a 点相比，d 点时洋葱表皮细胞的吸水能力大
D.处于a、c 两点的洋葱表皮细胞的细胞液浓度大体相等
【答案】 D
【解析】 a 点时细胞失水，c 点时细胞吸水(但由于细胞壁的限制，细胞体积不再继续增大)，a～c 段洋葱
表皮细胞不断从甲溶液中吸收溶质分子，两者的细胞液浓度不同，D 错误。
考向2 结合实验原理和步骤，考查科学思维
例2．在观察某植物细胞的质壁分离及质壁分离复原实验中，依次观察到的结果示意图如下，其中①②指
细胞结构。下列叙述正确的是( )
A.甲状态时不存在水分子跨膜运输进出细胞的现象
B.甲→乙变化的原因之一是结构①的伸缩性比结构②的伸缩性大
C.乙→丙的变化是由外界溶液浓度小于细胞液浓度所致
D.细胞发生渗透作用至丙状态，一段时间后该细胞会破裂
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【答案】 C
【解析】 甲状态时，水分子仍然通过跨膜运输进出细胞，A 错误；甲→乙变化表明细胞正在发生质壁分
离，其内在的原因是结构①所示的细胞壁的伸缩性比结构②所示的原生质层的伸缩性小，B 错误；乙→丙
变化表示细胞在发生质壁分离复原，其变化的原因是外界溶液浓度小于细胞液浓度，细胞吸水，C 正确；
细胞发生渗透作用至丙状态，因细胞壁的支持和保护作用，一段时间后该细胞不会破裂，D 错误。
【变式训练】质壁分离和质壁分离复原是某些生物细胞响应外界水分变化而发生的渗透调节过程。下列叙
述错误的是( )
A.施肥过多引起的“烧苗”现象与质壁分离有关
B.质壁分离过程中，细胞膜可局部或全部脱离细胞壁
C.质壁分离复原过程中，细胞的吸水能力逐渐降低
D.1 mol/L NaCl 溶液和1 mol/L 蔗糖溶液的渗透压大小相等
【答案】 D
【解析】 对农作物施肥过多，根细胞外土壤溶液浓度过高，会导致质壁分离，引起“烧苗”现象，A 正
确；质壁分离过程中，原生质层(由细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质构成)与细胞壁分离，细胞膜
可局部或全部脱离细胞壁，B 正确；质壁分离复原过程中，细胞液浓度逐渐降低，吸水能力逐渐降低，C
正确；1 mol/L NaCl 溶液中，含1 mol/L 的Na＋和1 mol/L 的Cl－，即溶质微粒浓度为2 mol/L，而1
mol/L 蔗糖溶液中，溶质为蔗糖分子，不可再拆分，故1 mol/L NaCl 溶液的渗透压大于1 mol/L 蔗糖溶液
的渗透压，D 错误。
考向3 结合实验拓展应用，考查科学探究能力
例3．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( )
A.成熟植物细胞的死活
B.原生质层比细胞壁伸缩性大
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
【答案】 D
【解析】 将成熟植物细胞放到适宜浓度的蔗糖溶液中，若不能发生质壁分离则说明是死细胞，反之是活
细胞；质壁分离的内因是原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性；成熟的植物细胞进行质壁分离复原时，
会进行渗透吸水；质壁分离实验无法证明水分子可以通过通道蛋白进入细胞。
【变式训练】用细胞液浓度相同的紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞分别制成5 个临时装片，同时滴加甲、乙、
丙、丁、戊5 种不同浓度的蔗糖溶液，处理相同时间后，观察记录原生质体的体积变化，绘制结果如图所
示。下列有关叙述正确的是( )
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A.甲溶液中紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的质壁分离程度大于丁溶液中的
B.实验后，甲～戊溶液中外表皮细胞的细胞液浓度最低的是乙溶液
C.将丙溶液中的外表皮细胞浸润在清水中，可发生质壁分离的复原
D.紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液浓度与戊蔗糖溶液浓度相当
【答案】 D
【解析】 据题图可知，甲和丁溶液中细胞均失水，且丁中细胞失水更多，故甲溶液中紫色洋葱鳞片叶外
表皮细胞的质壁分离程度小于丁溶液中的，A 错误；本实验所用洋葱鳞片叶外表皮细胞液浓度相同，实验
后，乙溶液中细胞失水最多，说明乙溶液中细胞的细胞液浓度最高，B 错误；丙溶液中的原生质体体积增
大，说明该浓度下细胞吸水，并未发生质壁分离，C 错误；戊蔗糖溶液浓度中细胞原生质体体积不变，说
明细胞既不吸水也不失水，推测紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液浓度与戊蔗糖溶液浓度相当，D 正确。
考点三 物质出入细胞的方式及影响因素
知识点1 小分子物质进出细胞方式的比较
1.物质出入细胞的方式：
项 目
被动运输
主动运输
自由扩散
协助扩散
运输方向
高浓度→低浓度
高浓度→低浓度
低浓度→高浓度
是否需蛋白质
不需要
需要（通道蛋白、载体蛋白）
需要载体蛋白
是否耗能
不耗能
不耗能
消耗能量
代表例子
①O2、CO2、水（小部
①葡萄糖通过载体蛋白进入红细胞
①小肠上皮细胞吸
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分）
②脂溶性物质：甘油、
乙醇、苯，性激素等
②水（大部分水通过通道蛋白的运
输）
③离子通过离子通道蛋白运输
静息电位：K+外流动
作电位：Na+内流
收葡萄糖、氨基
酸；
②离子通过细胞膜
（如Na+—K+泵）
注意：转运蛋白包括通道蛋白和载体蛋白
2.转运蛋白：载体蛋白vs 通道蛋白：
名称
通道蛋白
载体蛋白
图示
转运
对象
只容许与自身通道的直径和形状相适配、
大小和电荷相适宜的分子或离子通过
只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过
特点
通道蛋白不需要与转运的分子或离子结合
每次转运时都会发生自身构象的改变
实例
K+、Na+离子、水分子
葡萄糖
【教材隐性知识】
(1)源于必修1 P70 “与社会的联系”：囊性纤维化是细胞中某种蛋白质结构异常，影响了Cl－的跨膜运输，
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)源于必修1 P71“相关信息”：胞吞形成的囊泡，在细胞内可以被溶酶体降解。
(3)源于必修1 P72概念检测T2：果脯在腌制过程中慢慢变甜不是(填“是”或“不是”)细胞通过主动运输
吸收糖分的结果。腌制果脯时由于细胞外液浓度过高，细胞失水死亡，然后糖分大量进入细胞才导致果脯
慢慢变甜。
知识点2 教材中与主动运输相关知识（拓展延伸）
1.主动运输消耗的能量来源：
（1）第一类：直接消耗ATP 的主动运输，通常称为泵（ATP 驱动泵）。
①Na+-K+泵 ②H+泵
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注意：ATP 驱动泵既是载体同时也是催化ATP 水解的酶。
问题：如图表示人体成熟红细胞的部分结构和功能，葡萄糖进入红细胞时的运输特点是什么？
提示 顺浓度梯度运输、不消耗能量、需要载体蛋白的协助。
（1）第二类：间接消耗ATP 的主动运输。
如图：小肠上皮细胞逆浓度吸收葡萄糖时，没有直接消耗ATP，而是利用Na+浓度差的能量。但是Na+浓度
差的建立是依靠Na+-K+泵的，而Na+-K+需要消耗ATP。
2.主动运输的类型：
ATP 驱动 协同转运 光驱动
（1）协同转运
细胞外Na+浓度高→Na+顺浓度内流→为其他物质逆浓度运输提供能量
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同向转运 逆向转运
知识点3 大分子物质进出细胞方式的比较
1.胞吞与胞吐
方式
胞吞
胞吐
模型
实例
吞噬细胞吞噬抗原等
分泌蛋白的分泌，如胰岛素、消化酶等
特点
不需要载体，要膜上某蛋白质参与、形成囊泡运大分子、耗能等
结构基础
细胞膜具有一定的流动性
影响因素
细胞膜的流动性、温度和能量等
注意：胞吞与胞吐过程中跨膜层数为0。
2.“三看法”快速判定物质出入细胞的方式
3.物质进出细胞的方式比较
方式
被动运输
主动运输
胞吞
胞吐
自由扩散
协助扩散
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运输方向
高浓度
→
低浓度
低浓度→
高浓度
细胞外
→
细胞内
细胞内→
细胞外
是否需要
(消耗)
蛋白质
不需要
需要
需要
需要
需要
能量
不消耗
不消耗
消耗
消耗
消耗
模型
举例
O2、CO2、甘
油、乙醇、苯
人的红细胞吸收葡
萄糖、H2O 通过通
道蛋白的运输
小肠上皮细胞
吸收葡萄糖、
无机盐、氨基
酸等
白细胞吞噬
病菌
分泌蛋白的
分泌
影响因素
浓度差
浓度差；转运蛋白
的种类和数量
载体蛋白种类
和数量；能量
温度；能量
【名师提醒】
(1)胞吞过程需要某些特定的膜蛋白的作用，但是不需要转运蛋白的作用。
(2)胞吐不是只能运输大分子物质，也可以运输小分子物质，如神经递质。
(3)被动运输和主动运输主要体现了膜的选择透过性，胞吞、胞吐主要体现了膜的流动性。
【易错辨析】关于物质运输的几点提示
①小分子物质的运输方式不一定都是被动运输和主动运输，如神经递质的释放是胞吐(外排)作用。
②生物大分子不一定都是以胞吞、胞吐方式运输的，如RNA 和蛋白质可通过核孔出入细胞核。
③消耗能量的运输方式并不一定就是主动运输，胞吞和胞吐也消耗能量
④胞吞过程需要某些特定的膜蛋白的作用，但是不需要转运蛋白的作用。
⑤小分子跨膜运输体现了膜的功能特点——选择透过性
⑥胞吞和胞吐体现了膜的结构特点——流动性
⑦大分子胞吞、胞吐过程中穿过的生物膜层数为0 层。
知识点4 影响物质跨膜运输速率的因素
1.影响自由扩散的因素：
（1）膜两侧的浓度差
（2）温度
2.影响协助扩散的因素：
（1）膜两侧的浓度差
（2）载体蛋白的数量
（3）温度（温度对跨膜运输的影响）
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3.影响主动运输的因素：
（1）物质浓度(在一定的范围内)
（2）氧气浓度(哺乳动物成熟红细胞的主动运输与O2 浓度无关)
（3）载体蛋白
（4）温度
4.影响物质跨膜运输速率的因素
（P 点之后运输速率不变的主要原因是膜上转运蛋白（载体蛋白）数量有限）
知识点5 探究物质跨膜运输方式的实验设计思路（拓展延伸）
1.探究是主动运输还是被动运输的方法
2.探究是自由扩散还是协助扩散的方法
【易错辨析】
(1)细胞质中的氢离子可以通过扩散作用进入液泡内。( × )
提示：主动运输
(2)Na＋与有关载体蛋白结合排出神经细胞属于主动运输。( √ )
(3)细胞外液中的K＋进入神经细胞属于自由扩散。( × )
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提示：主动运输
(4)液泡中积累了大量离子，故液泡膜不具有选择透过性。( × )
提示：具有
(5)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。( × )
提示：主动运输是低浓度向高浓度的运输,是消耗能量的,所以是使内外浓度差异更大,而不是趋于一致。
(6)人红细胞吸收胆固醇与吸收葡萄糖的相同点是需要转运蛋白的协助。( × )
提示：人红细胞吸收胆固醇是自由扩散，人红细胞吸收葡萄糖协助扩散。
(7)新生儿从乳汁中获得抗体需要消耗能量。( √ )
提示：都是高浓度到低浓度，都不需要消耗能量
(8)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。( × )
提示：一般来说，大分子信号分子通过与细胞表面受体结合来调节细胞活动，而小分子脂质信号分子则通
过自由扩散进入细胞与细胞内受体结合从而进行调整，也就是说和主动运输没有关系。
考向1 结合物质跨膜运输的影响因素，考查科学思维、科学探究
例1．如图是科研人员测得的水稻根细胞随氧气浓度变化对Ca2＋和SiO 的吸收情况。下列有关叙述正确
的是( )
A.影响水稻根细胞吸收Ca2＋和SiO 的因素仅是氧气浓度
B.A 与C 对照，说明根细胞膜上SiO 的载体比Ca2＋载体少
C.A 点的吸收量比B 点少的主要外界因素是氧气浓度
D.B 点以后及时中耕松土，有利于提高两种离子的吸收量
【答案】 C
【解析】 影响水稻根细胞吸收Ca2＋和SiO 的因素是氧气浓度和载体蛋白的数量，A 错误；A 与C 对照，
相同氧气浓度条件下，SiO 比Ca2＋吸收多，说明根细胞膜上SiO 载体比Ca2＋载体多，B 错误；B 点以后，
两种离子的吸收量不再随氧气浓度的增加而增大，因此B 点以后及时中耕松土，不能提高两种离子的吸收
量，D 错误。
【变式训练】如图甲、乙分别表示洋葱根尖在不同O2 浓度及不同底物浓度情况下(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( )
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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
【答案】 D
【解析】 洋葱根尖吸收NO 的方式是主动运输，吸收速率受能量、载体蛋白和底物浓度的影响。a 点的
限制因素是氧气浓度，氧气通过影响细胞呼吸影响能量的供应从而影响主动运输的速率，a 点时影响离子
吸收速率的主要因素是能量，A 正确；d 点时离子吸收速率不再随底物浓度增大而增大，可能是因为载体
蛋白数量有限或能量不足，D 错误。
【思维建模】物质跨膜运输方式的实验探究
(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
考向2 结合物质跨膜运输的有关实验分析，考查科学探究
例2．为探究细胞吸收葡萄糖的条件，将兔的成熟红细胞和肌肉细胞分别置于含有5.0%葡萄糖的培养液中
进行实验，一段时间后测定培养液中葡萄糖的含量，结果如表。
组别
培养条件
肌肉细胞
成熟红细胞
甲
加入葡萄糖载体抑制剂
5.0%
5.0%
乙
加入呼吸抑制剂
4.7%
3.5%
丙
不做任何处理
2.5%
3.5%
以下分析正确的是( )
A.该实验的对照组为甲组，因变量为培养液中葡萄糖的含量
B.甲组与丙组比较，可知肌肉细胞和成熟红细胞吸收葡萄糖均需要通道蛋白
C.乙组与丙组比较，可知肌肉细胞和成熟红细胞吸收葡萄糖均需要能量
D.实验结果说明肌肉细胞吸收葡萄糖的方式既有主动运输，也有协助扩散
【答案】 D
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【解析】 由于甲组加入葡萄糖载体抑制剂，乙组加入呼吸抑制剂，而丙组不加入葡萄糖载体抑制剂和呼
吸抑制剂，因此该实验中，甲组和乙组为实验组，丙组为对照组，实验的自变量为是否添加抑制剂和细胞
种类，A 错误；甲组与丙组比较，自变量为是否加入葡萄糖载体抑制剂，结果显示甲组成熟红细胞和肌肉
细胞培养液中葡萄糖含量不变，丙组成熟红细胞和肌肉细胞培养液中葡萄糖的含量均减少，说明肌肉细胞
和成熟红细胞吸收葡萄糖均需要蛋白质协助，但不确定是否为通道蛋白，B 错误；乙组与丙组比较，自变
量为是否加入呼吸抑制剂，结果显示乙组肌肉细胞培养液中葡萄糖含量高于丙组，成熟红细胞培养液中葡
萄糖含量两组相等，可知肌肉细胞吸收葡萄糖需要能量，成熟红细胞吸收葡萄糖不需要消耗能量，C 错误；
由分析可知，肌肉细胞吸收葡萄糖的方式主要是主动运输，也有协助扩散，D 正确。
【变式训练】丽藻是一种水生植物，某实验小组测定了丽藻细胞液中离子浓度与其生活环境中相应离子浓
度的比值，统计结果如下表所示，下列相关叙述错误的是( )
离子种类
H2PO
SO
Cl－
K＋
Na＋
Ca2＋
Mg2＋
细胞液中离子浓度/池水
中相应离子浓度的值
18 050
25
100
1 065
46
13
10
A.表格数据说明丽藻对不同离子的吸收存在差异，说明细胞膜具有选择透过性
B.表格中的比值不同反映了丽藻细胞膜上运输不同离子的载体蛋白数量不同
C.若池水缺氧，则离子的吸收将受影响，但丽藻对水的吸收不受影响
D.若池水温度降低，丽藻对离子的吸收速率都将减慢
【答案】 C
【解析】 细胞吸收离子可提高细胞液浓度，进而促进丽藻细胞对水的吸收，若池水缺氧，丽藻呼吸产能
减少，离子吸收受影响，水的吸收也将受影响，C 错误。
1.（2023·浙江·高考真题）缬氨霉素是一种脂溶性抗生素，可结合在微生物的细胞膜上，将K＋运输到细胞
外（如图所示），降低细胞内外的K＋浓度差，使微生物无法维持细胞内离子的正常浓度而死亡。下列叙
述正确的是（ ）
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A．缬氨霉素顺浓度梯度运输K＋到膜外
B．缬氨霉素为运输K＋提供ATP
C．缬氨霉素运输K＋与质膜的结构无关
D．缬氨霉素可致噬菌体失去侵染能力
【答案】A
【分析】分析题意：缬氨霉素可结合在微生物的细胞膜上，将K＋运输到细胞外，降低细胞内外的K＋浓
度差，可推测正常微生物膜内K＋浓度高于膜外。
【详解】A、结合题意“将K＋运输到细胞外，降低细胞内外的K＋浓差”和题图中缬氨可霉素运输K＋
的过程不消耗能量，可推测K＋的运输方式为协助扩散，顺浓度梯度运输，A 正确；
B、结合A 选项分析可知，K＋的运输方式为协助扩散，不需要消耗ATP，B 错误；
C、缬氨霉素是一种脂溶性抗生素，能结合在细胞膜上，能在磷脂双子层间移动，该过程与质膜具有一定
的流动性这一结构特点有关，C 错误；
D、噬菌体为DNA 病毒，病毒没有细胞结构，故缬氨霉素不会影响噬菌体的侵染能力，D 错误。
故选A。
2.（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
【分析】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。
【详解】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。
3.（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（ ）
选项
通过血脑屏障生物膜体系的物
质
运输方式
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
【分析】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CO2、O2、甘油、苯、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
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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。
【详解】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。
【题后悟道·归纳】
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O2 浓度无关的运输方式除自由扩散外，不要漏掉协助扩散。
4.（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
【分析】自由扩散：物质通过简单的扩散进出细胞的方式，如氧气、二氧化碳、脂溶性小分子。
主动运输：逆浓度梯度的运输。消耗能量，需要有载体蛋白。
【详解】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。
【题后悟道·归纳】
同一种物质进出细胞的方式不一定相同
（1）
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（2）
（3）
5.（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
【分析】由题分析可知，水分交换达到平衡时细胞a 未发生变化，既不吸水也不失水，细胞a 的细胞液浓
度等于外界蔗糖溶液的浓度；细胞b 的体积增大，说明细胞吸水，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；细胞c 发生质壁分离，说明细胞失水，水分交换前，细胞c 的细胞液浓度小于外界
蔗糖溶液的浓度。
【详解】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。
一、教材知识链接
1.水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散，称为渗透作用。如果半透膜两侧存在浓度差，渗透的方向就
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是水分子从水的相对含量高的一侧向相对含量低的一侧渗透。(P62)
2.对于水分子来说，细胞壁是全透性的，即水分子可以自由地通过细胞壁，细胞壁的作用主要是保护和支
持细胞，伸缩性比较小。(P63)
3.原生质层包括细胞膜和液胞膜以及两层膜之间的细胞质，可把它看做一层半透膜。(P63)
4.观察质壁分离实验采用成熟的植物细胞为材料，如紫色洋葱鳞片叶的外表皮细胞。
5.转运蛋白可以分为载体蛋白和通道蛋白两种类型。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，而且每次转运时都会发生自身构象的改变；通道蛋白只容许与自身通道的直径和形状相适配、大小
和电荷相适宜的分子或离子通过。分子或离子通过通道蛋白时，不需要与通道蛋白结合。(P66～67)
6.自由扩散和协助扩散都是顺浓度梯度运输，都不需要耗能，因此属于被动运输。(P73“本章小结”)
7.主动运输的条件：需要载体蛋白、消耗能量。方向：逆浓度梯度。(P69)
8.主动运输的意义：通过主动运输来选择吸收所需要的物质，排出代谢废物和对细胞有害的物质，从而保
证细胞和个体生命活动的需要。(P70)
9.大分子物质和细菌、病毒等通过胞吞和胞吐方式出入细胞，需要消耗线粒体提供的能量。
10.不同细胞对同种离子的吸收量不同，同一种细胞对不同离子的吸收量不同，这说明细胞对离子的吸收具
有选择性，其原因是膜载体的种类和数目不同。
二、教材深挖拓展
1.（必修1 P60“问题探讨）渗透与扩散有何区别？
提示：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.（必修1 P61“与生活的联系）为什么吃比较咸的食物时，口腔和唇感觉比较干？
提示：这是因为与细胞内液相比，外界溶液浓度高，口腔上皮细胞失水导致的。
3.教材（必修1 P72“与社会的联系”）: 引发阿米巴痢疾的原因是什么？
提示：在人体肠道内寄生的一种变形虫——痢疾内变形虫，能通过胞吐作用分泌蛋白酶，溶解人的肠壁组
织，通过胞吞作用“吃掉”肠壁组织细胞，并引发阿米巴痢疾。
4.(必修1 P66 图4-4 拓展)只要是消耗能量的运输方式就一定是主动运输吗?请说明理由。
提示：不一定。消耗能量的运输方式除了主动运输,还有胞吞和胞吐以及穿越核孔的运输方式。
三、长句规范作答
1.(科学思维)举例说明同一种物质进出同一个体各细胞的方式一定相同吗？
提示：不一定相同，人的红细胞吸收葡萄糖的方式是协助扩散，肾小管细胞重吸收葡萄糖的方式是主动运
输。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。
2.(科学思维)盐碱地中生活的某种植物能使Na＋逆浓度梯度进入液泡。依据上述材料推测Na＋通过液泡膜
的方式是什么？该种植物能够在盐碱地中保持吸水能力，而其他植物不能吸水，结合上述材料解释这一现
象。
提示：主动运输。Na＋逆浓度梯度进入液泡后，使细胞液的浓度进一步增高，植物细胞
吸水能力增强。
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