第 3 章 细胞的物质输入和输出
第 1 节 细胞的吸水和失水
一、水进出细胞的原理——渗透作用
概念 水分子 或其他溶剂分子 通过半透膜的扩散过程
( )
发生的 具有半透膜 半透膜两侧的溶液存在浓度差 如 溶液的
(1) ;(2) , S1
条件 浓度 溶液的浓度
>S2
渗透
渗透 水分子从水的相对含量高 溶液 的一侧向相对含量低 溶
装置及 (S2 ) (S1
方向 液 的一侧渗透 即渗透压低的一侧 渗透压高的一侧
分析 ) ( → )
结果 达到渗透平衡时 半透膜两侧仍有水分子进出 且进出速率相
, ,
分析 等 此时存在液面差 h 溶液的浓度仍大于 溶液的浓度
, Δ ,S1 S2
易混易错 ()渗透压的大小取决于单位体积溶液中溶质微粒的数目。
1
()不同物质的溶液浓度相等时,渗透压不一定相同,如等物质的量浓度的葡萄糖溶液和 溶液,因 溶液中
2 NaCl NaCl
含 和 ,故 溶液的渗透压较大。
+ -
Na Cl NaCl
二、细胞的吸水和失水
原理 细胞膜 注 苏教版教材为细胞质膜 可看作半透膜 外界溶液与细胞质之间存在浓度差
动物细胞 (1) ( : ) ;(2)
的吸水和
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
失水 现象 (1) < → ;(2) > →
缩 外界溶液浓度 细胞质浓度 细胞形态不变
;(3) = →
原理
注 原生质层 原生质体 植物细胞去除细胞壁形成原生质体
: ≠ ( )
探究植物
HN-:2#" #!
细胞的吸
水和失水
=' J> J> J>
过程
D('$$#
及 !27"9R' !3" !3"
现象 =+ !$ B .
,,(' 36!U36"" 36 !U
U36 !6 !6
""/ 27#U*B36 . B .
注 苏教版教材第二 第三次观察均为低倍镜和高倍镜观察
( : 、 )
第 3章 细胞的物质输入和输出 17知识拓展 植物细胞吸水和失水的应用示例
()判断不同成熟植物细胞的细胞液浓度大小
1
& '36U *B .LKB- !B U36""BUU36""B
* "
.
"+:2#"
()比较未知浓度溶液的大小
2
36 ! 36"" *#""U36 !BUA*#""B
"
+,
36! 36"" *#""U36!BUA*#""B
&36
(AU7 7 7 7 U7 7 "U7=.*B/UD=."U7 =
"36 #36 $36 %36 #36 "36
-"+# ."36+*B/U7 =.36+*B/
.
" "#$% C U7 7 UD D U7 7 U36 !UD D U7 7 7 U
#36 36" # "36 36" " $36 %36
36!UD D D U7 7 U%36!DUD D
36" $ % $36 %36 % $
3 UD D D D
% $ # "WW
知识链接 气孔的开闭与保卫细胞的吸水和失水有关:保卫细胞通过改变细胞液的渗透压(与 、 或苹果酸
+ -
K Cl
盐有关)来控制细胞的吸水和失水。保卫细胞吸水膨胀,气孔开放;失水皱缩,气孔关闭。
学生用书 P16
真题选改判 5( 江苏,)适当浓度蔗糖溶液处理新鲜黑
.2022 5
1( 江苏,) 观察植物细胞的质壁分离 藻叶装片 可先后观察到细胞质流动与质壁
.2024 7 “ ,
和复原 实验 制作临时装片时 先将撕下的 分离现象
” , , 。 ( )
表皮放在载玻片上 再滴一滴清水 盖上盖 5答案
, , . √
玻片 6( 浙江 月选考, )可用洋葱根尖分生区细
。 ( ) .2022 6 11
1答案 胞观察植物细胞的质壁分离与复原
. ✕
。 ( )
2( 山东,)细胞失水过程中 细胞液浓度 6答案
.2024 4 , . ✕
增大 7( 湖南,)质壁分离复原过程中 细胞的吸
。 ( ) .2021 3 ,
2答案 水能力逐渐降低
. √
。 ( )
3( 江苏,)洋葱鳞片叶内表皮可代替半透 7答案
.2023 9 . √
膜探究质膜的透性 从真题到教材
。 ( )
3答案
. √
8紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞发生质壁分离的
.
4( 江苏, )观察植物细胞质壁分离时
.2023 15 , 结构基础是原生质层伸缩性 细胞壁的伸
在低倍镜下无法观察到质壁分离现象
。 缩性 用吸水纸引流使 蔗糖溶液替
。 0.3g/mL
( ) 换清水 可观察到 现象( 江苏,)
, 2024 7。
4答案
. ✕
8答案 大于 质壁分离
.
18 5年高考 3年模拟 A版 高考生物学
学生用书 P17
实验——探究植物细胞的吸水和失水 用同样的方法提取等质量洋葱根尖分生区和成
D.
典例 ( 届江苏模拟预测, )水培的洋葱植株 熟区组织的 成熟区的提取量小于分生区
2025 13 DNA,
主要包括管状叶 鳞片叶和根三个部位 是高中 答案 B
、 ,
生物实验的明星材料 下列叙述错误的是 变式 同考法不同考查角度 质壁分离的观察
。 ( )
( 届南通三模, )南通某中学生物兴趣小组
2024 14
0'
的同学利用洋葱进行有关实验 相关叙述错误
。
R' 的是
( )
向洋葱鳞片叶色素提取液中加入碳酸钙可以
A.
有效保护叶绿素
基于洋葱管状叶的光合色素提取与分离实验
A.
向白色洋葱匀浆中加入新配制的斐林试剂
中 不同层析液分离出的色素条带顺序可能
, B. ,
水浴后会出现砖红色
会有不同
50~60℃
在蔗糖溶液中加入适量红墨水 可用于观察
洋葱鳞片叶外表皮细胞和内表皮细胞渗透压
C. ,
B.
白色洋葱鳞片叶表皮细胞的质壁分离
基本一致 均可用于 的蔗糖溶液
-1
, 0.3g·L
制作洋葱根尖有丝分裂装片时 解离和按压
进行的质壁分离和自动复原实验
D. ,
盖玻片都有利于细胞分散
基于洋葱根尖分生区的植物有丝分裂实验需
C.
要控制好取材时间 解离时间和染色时间等 答案 A
、
第 3章 细胞的物质输入和输出 19
第 2 节 物质进出细胞的方式及影响因素
物质跨膜运输的方式及影响因素
被动运输
主动运输 胞吞 胞吐
自由扩散 协助扩散
图例
方向 高浓度 低浓度 低浓度 高浓度 胞外 胞内 胞内 胞外
→ → → →
不消耗能量 消耗能量
(1) ; 不消耗能量 消耗能量 (1) ;
特点 不需要转运蛋白 (1) ; (1) ; 不需要转运蛋白的协助 但需
(2) 需要转运蛋白协助 需要载体蛋白协助 (2) ,
协助 (2) (2) 要膜上蛋白质的参与
气体 如 等 哺乳动物成熟的红细胞 小肠上皮细胞等逆浓度梯
( O2、CO2 )、 吞噬细胞吞噬 胰岛素 消化酶
实例 脂溶性小分子 如甘 吸收葡萄糖 水分子通 度吸收无机盐离子 氨基 、 、
( ; 、 抗原 抗体等的分泌
油 性激素 苯 等 过水通道蛋白的运输 酸 葡萄糖等
、 、 ) 、
影响 温度 通过影响蛋白质的结构 膜的流动性影响物质运输
( 、 )
因素 细胞内外物质浓度差 物质浓度 转运蛋白数量 载体蛋白数量 浓度 能量 浓度 能量
、 、O2 ( ) O2 ( )
注 苏教版教材中影响自由扩散的因素有物质的脂溶性 相对分子质量大小 所带电荷的种类和数量
: 、 、 。苏教速览 胞吞的主要类型
根据物质的大小及其入胞机制的不同,可将胞吞分为吞噬、胞饮两种主要类型。
吞噬是细胞以大囊泡内吞较大固体颗粒(如微生物、细胞碎片)的过程。
①
胞饮是指细胞通过小囊泡将细胞周围的微滴状液体摄入细胞的过程。液滴的直径一般小于 ,其中常含有离子
② 1μm
或小分子。
易混易错 ()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。
1
()生物大分子不一定都是以胞吞、胞吐方式运输的,如 可通过核孔出细胞核。
2 RNA
()某些物质的跨膜运输方式并非只有一种,如神经细胞产生动作电位时, 内流属于协助扩散,但 通过
+ +
3 Na Na
泵运出细胞为主动运输。
+ +
Na-K
()水分子进出细胞的方式有自由扩散和协助扩散,其更多的是借助水通道蛋白以协助扩散的方式进出细胞。
4
()转运蛋白包括载体蛋白和通道蛋白。
5
载体蛋白参与协助扩散或主动运输,其运输物质时需要与被运输的物质结合,且会发生构象改变。
①
通道蛋白只参与协助扩散,其运输物质时不需要与被运输物质结合。
②
小表达 ( 湖北, 改编)用硝酸银处理生物膜后, (填“会”或“不会”)影响转运蛋白介导的物质跨膜运
2022 4
输的速率,理由是 。
答案:会 转运蛋白的化学本质是蛋白质,重金属会使蛋白质变性
学生用书 P18
真题选改判 和
。
1( 江苏,)小肠上皮细胞摄入和运出葡萄糖 7答案 载体蛋白 主动运输 协助扩散 以
.2021 3 . (
与细胞质中各种溶质分子的浓度有关 上两空可调换
。 ( ) )
1答案 8通过通道蛋白进行跨膜转运的方式为
. ✕ .
2( 江苏,)物质自由扩散进出细胞的速度既 常见的通道蛋白有 和离子
.2021 3 ,
与浓度梯度有关 也与分子大小有关 通道蛋白 许多离子通道的开启需要特定的
, 。 ( ) 。
2答案 信号 如神经细胞接受刺激后
+
通道开启
. √ , ,Na
3( 北京,)胞吞形成的囊泡与溶酶体融合 产生 突触后膜上的某些离子通
.2024 3 , ;
依赖于膜的流动性 道接受 后才能开启 这些离子通道
。 ( ) ,
3答案 也具备 的功能(人教版选必 — )
. √ 1P28 29
4( 黑、吉、辽, )水的吸收以自由扩散为 ( 湖北,)( 海南, )
.2024 18 2022 4 2022 16 。
主 水通道蛋白的协助扩散为辅 8答案 协助扩散 水通道蛋白 动作电位
、 。 ( ) .
4答案 神经递质 受体
. ✕
5( 全国甲,)葡萄糖可通过主动运输但不 9主动运输一定需要 的协助 同时
.2023 1 . ,
能通过协助扩散进入细胞 需要消耗能量 消耗的能量可以是
。 ( ) 。 ,
5答案 如 泵 泵和质子泵等 也可以
+ + 2+
. ✕ Na-K 、Ca ;
6( 河北,)人体成熟红细胞通过无氧呼吸 是膜两侧 的浓度差 这一类
.2021 4 ,
分解葡萄糖产生 为主动运输提供能量 载体蛋白是协同转运蛋白( 江苏, )
ATP, 。
2020 5
( 山东,)( 湖北, )( 浙江 月
( )
2023 2 2023 15 2023 6
6答案 选考, )
. √ 13 。
从真题到教材 注 载体蛋白既能执行被动运输 又能执行主动运输
: , ,
而通道蛋白只能执行被动运输
7转运蛋白可以分为 和通道蛋白两 。
. 9答案 载体蛋白 离子
+
或
+
种 依赖于转运蛋白的跨膜转运方式有 . ATP (H Na )
,
20 5年高考 3年模拟 A版 高考生物学
学生用书 P19
物质跨膜运输方式的判断 典例 ( 届盐城仿真模拟,)高盐环境下粮食
2024 3
作物会大量减产 为研究植物的耐盐机理 科
根据 若被转运物质为气体分子 等 和 。 ,
(1) (CO2、O2 )
“被转 脂溶性物质 甘油 脂肪酸 性激素等 推测其 研人员将不耐盐的植物 和耐盐植物 分别
( 、 、 ), A B
运物质 运输方式为自由扩散 置于不同浓度的 溶液中培养 一段时间
。
NaCl 。
种类” 若被转运物质为大分子 如蛋白质 病菌
(2) ( )、 、 后 发现植物 细胞的
2+
浓度远高于植物
判断 神经递质等 推测其运输方式为胞吞或胞吐 , B Ca A
, 细胞 如图为植物 的耐盐机理 下列叙述错
, B 。
误的是
( )
/B $B EE
/B /B : ;+
4
'#36 4 4;+
$B
""
$B
$B
$B / /;+
"51
/B /B / $B /B
/B /B /B
366 366 !' $B /B $B : /B / B / B
结合
“模型”
外界环境中的 可通过协助扩散的方式进
+
判断 A. Na
入植物 细胞
36B 36B
B
植物 细胞通过升高 浓度 促进 以
2+ +
顺浓度 不需要转运蛋白 自由扩散 B. B Ca , Na
①: 、 → 。 主动运输方式进入液泡
顺浓度 需要转运蛋白 协助扩散
②④: 、 → 。
植物 耐盐是由于液泡中积累大量 从
逆浓度 需要转运蛋白和能量 主动 +
③⑤: 、 → C. B Na ,
运输 而增加了细胞液渗透压
。
经囊泡运输至细胞内 胞吞
⑥: → 。 图中三种转运蛋白均需与被转运物质结合
经囊泡运输至细胞外 胞吐 D. ,
⑦: → 并发生构象改变
答案 D
"P"
DD 变式 同考法不同考查方式 表格形式 (
DD LDD;+ 2024
7*
P"" 江西,, 分)营养物质是生物生长发育的基础
LDD;+ 22 。
依据表中信息 下列有关小肠上皮细胞吸收营
,
LDD;+
56 7* 养物质方式的判断 错误的是
=DD
LDD;+
, ( )
结合 细胞外 细胞内 需要 需要
L 6F "51,6 方式
“运输 6F " ..+ 相对浓度 相对浓度 提供能量 转运蛋白
"5
条件” 56 DD * 甲 低 高 是 是
*+6
判断 "DD 6
O 乙 高 低 否 是
6
L> 丙 高 低 是 是
7*6 6
EE;+ 丁 高 低 否 否
DD
;+ L>
"56F 甲为主动运输 乙为协助扩散
A. B.
D;+
"56F 丙为胞吞作用 丁为自由扩散
DD C. D.
答案 C
第 3章 细胞的物质输入和输出 21
P
题型突破 主动运输的类型
学生用书 P20
物质运输是近些年考试的热点,考查形式不只局限于常规运输方式,更倾向于带入新的情境,以考
查学生对浓度梯度、能量转化和运输方式的综合理解。( 江苏,)( 浙江 月选考, )(
2020 5 2024 6 15 2023
湖北, )( 山东,)( 山东,)( 海南, )
15 2022 3 2021 2 2020 18
22 5年高考 3年模拟 A版 高考生物学
一、ATP 直接驱动——各类“泵”和 ABC 进入细胞质基质的过程 需要与通道蛋
2+
D.Ca ,
转运蛋白 白结合
典例 1 (多选)( 泰州一模, )如图为生物体 答案 D
2024 15
内 泵 的 种类型 相关叙述错误的是 典例 3 ( 海南, , 分) 转运蛋白是
“ ” 3 , ( ) 2020 183 ABC
一类跨膜转运蛋白 参与细胞吸收多种营养物
,
质 每一种 转运蛋白对物质运输具有特
, ABC
异性 转运蛋白的结构及转运过程如图
。ABC
所示
。
型泵中的 泵磷酸化后运输 时构
2+ 2+
A.P Ca Ca
象不改变
神经细胞内高 低 的环境依靠 型泵
+ +
B. Na K P
来维持
下列有关叙述正确的是
( )
溶酶体膜上存在的 型质子泵将 运入溶
+ 转运蛋白可提高 的跨膜运输速度
C. V H
A.ABC O2
酶体
转运蛋白可协助葡萄糖顺浓度梯度进
B.ABC
型质子泵广泛分布于线粒体内膜和类囊体
入细胞
D.F
薄膜上
和氨基酸依赖同一种 转运蛋白跨
-
C.Cl ABC
答案 AB
膜运输
典例 2 ( 届九省联考安徽卷,)骨骼肌细胞
若 水解受阻 转运蛋白不能完成
2024 3 D. ATP ,ABC
处于静息状态时 钙泵可维持细胞质基质的低
转运过程
,
Ca 2+ 浓度 。 骨骼肌细胞中 Ca 2+ 主要运输方式 答案 D
如图所示 下列叙述错误的是
拓宽思维边界
。 ( )
$B 生物学情境下的 泵 类似于物理学概念中
“ ”
36" I" 的 水泵 其发挥作用时需要能量 做功
“ ”, ( )。
36B B
归纳总结
"51 $B "%1 "51 $B "%1
EE;+ “泵”的类型
1.
I" ()钠钾泵: 依赖的载体蛋白(即泵)磷酸化和 依
B4 $B + +
1 Na K
赖的载体蛋白去磷酸化交替发生,导致泵构象交替改变。
2+ 与钙泵结合 会激活钙泵 水解酶 ()质子泵: + 的转运载体,可以水解 。
A.Ca , ATP 2 H ATP
的活性 ()钙泵:一种 2+ 激活的催化 水解的酶,钙泵水
3 Ca ATP
解 转运 到细胞外,形成细胞内外的 浓度
2+ 2+
钙泵转运 2+ 会发生磷酸化和去磷酸化 ATP Ca Ca
B. Ca , 梯度。
进入内质网是主动运输 出内质网是协
C.Ca
2+
,
()光驱动泵:对溶质的主动运输与光能的输入相偶联,
4
助扩散 如菌紫红质。结合下图简述乙组中 产生的机制。
ATP
泡 逆浓度梯度转运到液泡 以调节
+ 2+
,Na 、Ca ,
细胞渗透压 白天光合作用合成的蔗糖可富集
。
在液泡中 夜间这些蔗糖运到胞质溶胶 植物
, 。
液泡中部分离子与蔗糖的转运机制如图所示
。
下列叙述错误的是
( )
36"
$M Q)_ $B )
.EE
:2 /B
/0 )
6B#6
) Q)
答:照光后,菌紫红质利用光能驱动 逆浓度梯度转运
+
H
至封闭小泡内;小泡内较多的 通过 合酶顺浓度 液泡通过主动运输方式维持膜内外的 浓
+ +
H ATP A. H
梯度运出小泡,该过程释放的化学势能驱动 合成。
度梯度
ATP
转运蛋白: 转运蛋白是一类 驱动的转
2.ABC ABC ATP 通过离子通道进入液泡不需要
运蛋白家族。每种 蛋白对于底物有特异性,通过 B.Cl - 、NO3 -
ABC
分子的结合和水解完成小分子物质的逆浓度梯度 直接供能
ATP ATP
跨膜转运。
进入液泡需要载体蛋白协助不需
+ 2+
C.Na 、Ca
二、ATP 间接驱动——协同转运
要消耗能量
典例 4 ( 浙江 月选考, , 分)植物细胞 白天液泡富集蔗糖有利于光合作用的持续进行
2024 6 152
D.
胞质溶胶中的 - - 通过离子通道进入液 答案 C
Cl 、NO3
第 3章 细胞的物质输入和输出 23
拓宽思维边界
协同转运过程并非不消耗能量 而是不直接消耗 中的化学能 即细胞将 中的化学
, ATP , ATP
能转化为某些离子 如 的化学势能 再利用该离子的势能逆浓度梯度以相同方向转运
+ +
( H 、Na ) ,
即同向协同转运 或相反方向转运 即反向协同转运 其他物质
( ) ( ) 。
归纳总结 类比两种协同转运方式
同向协同转运 反向协同转运
拟南芥中的 、 通过液泡膜上的逆向协同转运
+ +
实例 葡萄糖通过小肠上皮细胞的转运过程 Na H
蛋白(钠氢交换体)的运输
图解
该过程的能量转换为 中活跃的化学能 (或其他 该转运原理与同向转运相同,但两种物质以相反方
+
总结 ATP →Na
物质)的化学势能 葡萄糖逆浓度梯度转运所需的能量 向转运
→
