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１２ ５年高考３年模拟 Ａ版 高考生物
第二单元 细胞的生存与增殖
3
专题 物质进出细胞的方式
结论
（２）
甲 乙对比可说明渗透作用发生必须具有 半透膜
ａ． 、 ⑤ 。
甲 丙对比可说明渗透作用发生必须具有 浓度差
考点一 被动运输 ｂ． 、 ⑥ 。
二、动植物细胞的吸水和失水
一、水分进出细胞的原理
１动物细胞的吸水和失水
１渗透系统 ．
． 半透膜
（１） 组成 ： 一个完整的渗透系统 ， 由两个溶液体系 （Ｓ１、Ｓ２） 以 原 “ → ” ① 细胞膜
及两者之间的
①
半透膜 组成
，
如图
。
（１）理 浓度差
细胞质与外界溶液间具浓度差
→
现象
（２）
外界溶液浓度 细胞质浓度 细胞 吸水膨胀
ａ． ＜ ⇒ ②
外界溶液浓度 细胞质浓度 细胞 失水皱缩
ｂ． ＞ ⇒ ③
外界溶液浓度 细胞质浓度 细胞形态不变
ｃ． ＝ ⇒④
水分的流动判断
２植物细胞的吸水和失水（以成熟植物细胞为例）
．
（２） ：
水分的流动方向的判断 当溶液浓度 时 水分就通 条件 成熟植物细胞具有中央液泡
过半
ａ
透
．
膜由 流向 当溶
：
液浓度
Ｓ１
时
＞Ｓ２
水分
，
就通过半
（１）
原理
： 。
② Ｓ２ Ｓ１ ； Ｓ１＜Ｓ２ ， （２）
透膜由 流向
Ｓ１ Ｓ２。
在达到渗透平衡后 若存在如图所示的液面差 ｈ 则 溶
ｂ． ， Δ ， Ｓ１
液浓度仍 大于（或 ） 因为液面高的一侧形成的压强 会
③ ＞ Ｓ２。 ，
阻止溶剂由低浓度一侧向高浓度一侧扩散
。
思考：若 装置中， 溶液和 溶液分别为 的葡萄糖溶液
Ａ Ｓ１ Ｓ２ ０．１ ｇ／ｍＬ 现象
和 的蔗糖溶液，若葡萄糖分子可以透过半透膜而蔗 （３）
０．１ｇ／ｍＬ 当外界溶液的浓度大于细胞液浓度时 细胞就通过渗透作
糖分子不能，半透膜装置内液面会如何变化？ ａ． ，
用失水 植物细胞就发生 质壁分离 现象
提示：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 ， ⑥ 。
将已发生质壁分离的植物细胞放入清水中 此时细胞液的浓
指渗透压，其大小取决于单位体积溶液中溶质微粒的数量，葡 ｂ． ，
萄糖和蔗糖分别是单糖和二糖，质量浓度相等时，葡萄糖分子 度高于外界清水 植物细胞吸水 发生 质壁分离复原现象
， ， ⑦ 。
数量多，葡萄糖溶液形成的渗透压较高，故半透膜装置内液面 三、被动运输
会先上升；随后因葡萄糖分子扩散到 溶液中，半透膜装置内
Ｓ２ １概念：物质通过扩散方式进出细胞 不需要消耗细胞内化
液面又会下降，且最终低于烧杯液面。 ． ，
学反应所释放的能量 这种物质跨膜运输方式称为被动运输
， 。
２渗透作用 ２类型
． ．
渗透作用指水分子 或其他溶剂分子 通过半透膜的
（１） （ ） 方式 自由扩散 也叫简单扩散 协助扩散 也叫易化扩散
扩散 （ ） ① （ ）
。 物质通过简单的 扩散作 借助膜上的转运蛋白 可分为载体
渗透作用产生的条件 特点 ② （
（２） 用进出细胞 蛋白和通道蛋白 进出细胞的扩散
３
条
件
渗透
→
→ 作
具
④ 用
有
半
发
半
透
生
透
膜
条
膜
两
件
侧
的
的
验
溶
证
液具有浓度差
。
实例
苯
Ｏ２
等
、ＣＯ２、 甘 油 、 乙 醇 、 葡
③
萄
水
糖
通
进
道蛋
入
白
红 细
进
）
出
胞
细
、 水
胞
分子借助
．
方案设计 ３影响因素
（１） ．
被动运输的速率直接受膜内外物质 浓度梯度 大小
（１） ④
的影响
。
协助扩散的速率还与转运蛋白的数量有关
（２） 。
专题３ 物质进出细胞的方式 １３
二、胞吞与胞吐
１运输的物质：主要是 大分子物质或颗粒性物质
． ① 。
一 半透膜 流向 大于 或 半透膜两侧的溶液 ２过程
、① ②Ｓ２ Ｓ１ ③ （ ＞） ④ ．
具有浓度差 半透膜 浓度差 胞吞 大分子 与膜上的蛋白质结合 细胞膜内陷形
⑤ ⑥ （１）② ： → →
二 细胞膜 吸水膨胀 失水皱缩 细胞形态不变 原 成小囊 小囊从细胞膜上分离下来 形成囊泡 进入细胞内部
、① ② ③ ④ ⑤ → ， → 。
生质层 ⑥ 质壁分离 ⑦ 质壁分离复原 胞吐 大分子先包裹在细胞内形成的囊泡中 囊泡
三 协助 扩散 水通道蛋白 浓度梯度 （２）③ ： →
、① ② ③ ④ 移动到细胞膜处 与细胞膜融合 大分子排出细胞
→ → 。
３特点：不需要转运蛋白 需要 消耗能量
考点二 主动运输与胞吞、胞吐 ． ，④ 。
三、物质跨膜运输的方式与细胞膜结构的关系
一、主动运输
１协助扩散和主动运输依赖于细胞膜上 蛋白质的种类和
１运输方向： 逆 浓度梯度 ． ①
． ① 。 数量 或蛋白质空间结构的变化 这也是细胞膜具有 选择
２基本条件 ， ， ②
． 透过 性的结构基础
细胞膜上相应载体蛋白的协助 。
（１） 。 ２胞吞和胞吐也需要膜上 蛋白质 的参与 更离不开磷脂
消耗细胞内化学反应所释放的能量 ． ③ ，
（２） 。 双分子层的流动性
３生理意义：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 保证细胞和个体生命活动的
② ，
需要 一 逆 代谢废物和对细胞有害的物质
。 、① ②
４实例：囊性纤维化患者肺部上皮细胞表面转运氯离子的 二
、①
大分子物质或颗粒性物质
②
胞吞
③
胞吐
④
需要
． 三 蛋白质的种类和数量 选择透过 蛋白质
载体蛋白功能异常 导致支气管中黏液增多 造成细菌感染 、① ② ③
， ， 。
质 但并不局限于此 如乙酰胆碱 去甲肾上腺素等小分子的神
， ， 、
经递质也以胞吐形式转运
。
３“实验法”判断物质跨膜运输方式
．
提升一 物质进出细胞方式的判断
探究是主动运输还是被动运输
（１）
１“归纳法”记忆同一物质的不同运输方式 对某离子吸收
． 主动运输
减弱或停止 →
物质 相应过程 运输方式 呼吸抑
植株 培养液
＋ 制剂
进入哺乳动物成熟红细胞 协助扩散
不影响离子吸收 被动运输
葡萄糖 进入小肠上皮细胞 →
； 可为主动运输 探究是自由扩散还是协助扩散
肾小管重吸收葡萄糖 （２）
对某离子吸收
协助扩散
进入神经细胞 协助扩散 离子通道 减弱或停止 →
（ ） 蛋白抑制剂
＋ 植株 培养液
Ｎａ 运出神经细胞 主动运输 （Ｎａ ＋ －Ｋ ＋泵 ） ＋ （ 或蛋白酶 ） 不影响离
自由扩散
进入神经细胞 主动运输 （Ｎａ ＋ －Ｋ ＋泵 ） 子吸收 →
＋
Ｋ 运出神经细胞 协助扩散 离子通道 ４物质运输模型中跨膜运输方式的判断（未考虑胞吞、胞吐）
（ ） ．
物质浓度曲线 在一定浓度范围内
２“四看法”快速判定物质出入细胞的方式 （１） （ ）
．
图 表示的运输方式为自由扩散 该方式受膜内外物质浓
ａ． １ ，
度差的影响 浓度差越大 自由扩散的速率越大
， ， 。
图 表示的运输方式是协助扩散或主动运输 这两种方式
ｂ． ２ ，
都受膜内外物质的浓度差和转运蛋白数量的影响 图中 点之
。 Ｐ
易错提示 胞吞和胞吐主要运输大分子物质和颗粒性物 后 物质运输速率不再增加的限制因素是转运蛋白的数量
， 。
１４ ５年高考３年模拟 Ａ版 高考生物
氧气浓度影响曲线 ２实验步骤
（２） ．
制作洋葱鳞片叶表皮临时装片
{ 有一个紫色的中央液泡
低倍显微↓镜下观察 ａ．
原生质层紧贴细胞壁
↓ ｂ．
吸水纸吸引
{ 中央液泡逐渐变小 紫色加深
图 表示的运输方式为自由扩散或协助扩散 这两种运输 低倍显微↓镜下观察 ａ． （ ）
ａ． ３ ， 原生质层与细胞壁逐渐分离
方式都 图 不消 表 耗 示 能 的 量 运 ， 一 输 般 方 不 式 受 为 Ｏ 主 ２ 浓 动 度 运 的 输 影响 图 。 中 浓度为 时 ↓ ｂ． 清水
ｂ． ４ 。 Ｏ２ ０ ，
离子吸收速率不为 其原因是细胞通过无氧呼吸提供能量 { 中央液泡逐渐变大
０， ，Ｐ 低倍显微↓镜下观察 ａ．
点之后运输速率不变的限制因素是转运蛋白的数量 原生质层逐渐贴近细胞壁
。 ｂ．
名师点拨 浓度和温度等外部因素主要通过影响呼吸 ３实验结论
Ｏ２ ．
作用强度来影响物质跨膜运输 主要是主动运输 成熟植物细胞能与外界溶液构成渗透系统 发生渗透作用
（ ）。 ， ，
例 （２０２０河北冀州中学一轮检测，１４）如图为动物细胞 当外界溶液浓度大于细胞液浓度时 细胞失水 当外界溶液浓度
， ；
的细胞膜转运部分物质的示意图 下列分析不正确的是 小于细胞液浓度时 细胞吸水
， （ ） ， 。
易错易混 关于质壁分离和复原实验的 个注意点
５
将发生质壁分离的植物细胞置于低浓度的溶液或蒸馏
（１）
水中 植物细胞会发生质壁分离复原 但如果所用溶液为葡萄
， ，
糖 尿素 乙二醇等 发生质壁分离后因细胞主动或
、ＫＮＯ３、ＮａＣｌ、 、 ，
被动吸收溶质而使细胞液浓度增大 植物细胞会吸水引起质壁
，
分离后的自动复原
。
根据乙侧耗能的情况可知 甲侧为细胞外 乙侧为细胞内 质壁分离过程中 外界溶液浓度大于细胞液浓度 质壁
Ａ． ， ， （２） ， ，
图示中葡萄糖的跨膜运输方式与细胞吸收水分的方式 分离程度越大 植物细胞吸水能力越强 质壁分离复原过程中
Ｂ． ， ； ，
相同 外界溶液浓度小于细胞液浓度
。
图中 和 不是静止的 其运动的特性有利于物质的跨膜 质壁分离与复原过程中水分子的移动是双向的 总结果
Ｃ． ａ ｂ ， （３） ，
运输 是单向的
。
用胰蛋白酶处理细胞膜 会影响葡萄糖 ＋等物质的 本实验用显微镜观察了三次 第一次与第二次形成对
Ｄ． ， 、Ｎａ （４） ，
运输 照 第三次与第二次形成对照 该对照方法为自身对照
， ， 。
解析 一般来说，动物细胞内的钾离子浓度远高于细胞外， 在高浓度溶液中质壁分离现象明显 但不能复原 因为
（５） ， ，
会通过主动运输将钾离子运到细胞内（图中 ＋进细胞耗能），而 溶液浓度过高 细胞过度失水而死亡
Ｋ ， 。
钠离子正好相反，细胞同样也会通过主动运输的方式将钠离子 ４应用
．
运输到细胞外（图中 ＋出细胞耗能），据此可判断甲侧是细胞 判断成熟植物细胞是否有生物活性
Ｎａ （１）
外，乙侧是细胞内， 正确；图中细胞吸收水的方式是自由扩散，
Ａ
与图中葡萄糖的跨膜运输方式（主动运输）不同， 错误；图中的
Ｂ
是磷脂双分子层， 为蛋白质，组成细胞膜的磷脂分子和绝大
ａ ｂ
多数蛋白质是可以运动的，细胞膜的流动性有利于物质的跨膜
测定细胞液浓度范围
运输， 正确；葡萄糖、 ＋等物质的跨膜运输需要载体，用胰蛋 （２）
Ｃ Ｎａ
白酶处理细胞膜，会破坏细胞膜上的载体，进而影响到葡萄糖、
＋等的运输， 正确。
Ｎａ Ｄ
答案 Ｂ
名师点拨 图中葡萄糖为主动运输，消耗的能量是膜两侧
比较不同成熟植物细胞的细胞液浓度
（３）
＋浓度差形成的化学势能，而不是 。
Ｎａ ＡＴＰ
提升二 探究植物细胞的吸水与失水
１实验原理：成熟的植物细胞与外界溶液构成渗透系统 可
． ，
发生渗透作用
。 例 （２０２１届湖北荆门龙泉中学月考一，２３）某同学选用
紫色洋葱鳞片叶的外表皮观察细胞质壁分离和复原现象 显微
，
镜下观察到的细胞如图所示 下列有关叙述错误的是
。 （ ）
专题３ 物质进出细胞的方式 １５
解析 图中细胞处于质壁分离状态，可能正在发生质壁分
离或质壁分离的复原， 正确； 表示细胞的长度， 表示原生质
Ａ Ａ Ｂ
层的长度， 的值越大，说明细胞失水越少，则其吸水能力越
Ｂ／Ａ
小， 正确；无色的洋葱鳞片叶内表皮也能用来做该实验，但需
该细胞正在发生质壁分离或质壁分离的复原 Ｂ
Ａ． 要用有颜色的环境溶液， 错误；植物细胞质壁分离发生的内因
的值越大细胞的吸水能力越小 Ｃ
Ｂ．Ｂ／Ａ 是原生质层的伸缩性大于细胞壁， 正确。
无色的洋葱鳞片叶内表皮不能用来做该实验 Ｄ
Ｃ．
出现该实验现象的原因之一是原生质层的伸缩性大于细 答案 Ｃ
Ｄ．
胞壁
盐碱地植物液泡膜上的 ＋载体蛋白有什么作用
（２） Ｎａ ？
请解释在农业生产中为什么要给作物松土
（３） ？
要点点拨 液泡膜上的 ＋载体蛋白能将细胞质基质
应用 盐碱地植物的抗盐生理 （１） Ｎａ
中的 ＋逆浓度梯度运入液泡 这说明细胞质基质中的 ＋逆浓
Ｎａ ， Ｎａ
情境材料 生活在盐碱地上的植物，其体内必须保持一定的盐分浓度， 度梯度进入液泡的方式为主动运输
。
盐分浓度过低则不能从土壤中吸收水分，过高则对植物体本身有害。 研 液泡膜上的 ＋载体蛋白可使细胞液浓度增大 细胞吸
（２） Ｎａ ，
究发现，盐碱地植物细胞的液泡膜上有一种载体蛋白，能将细胞质基质中 水能力增强 从而提高植物的耐盐性
， 。
的 ＋逆浓度梯度运入液泡。 松土可增加土壤中 含量 促进根细胞有氧呼吸 有利
Ｎａ （３） Ｏ２ ， ，
于植物主动吸收无机盐离子
。
问题探究 ＋进入液泡的方式为哪种
（１）Ｎａ ？
解析 （ ）由 ＋ ＋泵转运机制图可以判断， ＋ ＋泵泵
１ Ｎａ －Ｋ Ｎａ －Ｋ
出 个 ＋和泵入 个 ＋，伴随着 的水解供能，而主动运输
３ Ｎａ ２ Ｋ ＡＴＰ
是需要耗能的，因此， ＋ ＋泵参与的运输方式是主动运输。
创新 泵的结构特点及其运输转运机制 Ｎａ －Ｋ
Ｎａ ＋ －Ｋ ＋ （ ）水孔蛋白是一种水通道蛋白，其介导的水分子跨膜运输
例
Ｎａ
＋
－Ｋ
＋泵又称
Ｎａ
＋
－Ｋ
＋
ＡＴＰａｓｅ，
位于动物细胞的细胞 属于协 ２ 助扩散，即由水分子多（低浓度）一侧向水分子少（高浓
膜上 ， 其结构如图 Ａ 所示 ， 其运输机制如图 Ｂ 所示 。 动物细胞内 度）一侧运输。 乌本苷抑制 Ｎａ ＋ －Ｋ ＋泵的活性，会使胞外 Ｎａ ＋浓
含有多种溶质
，
如果没有
Ｎａ
＋
－Ｋ
＋泵的工作将
Ｎａ
＋泵出细胞
，
那么 度降低，则水分子会通过水通道蛋白等顺浓度梯度进入红细胞，
水分子将因渗透压而顺浓度梯度通过水孔蛋白
（
水分子的通道 红细胞会因不断吸水而发生膨胀，甚至破裂。
蛋白 大量进入细胞 引起细胞吸水膨胀 人的红细胞含有丰富
） ， 。 （ ）由图 中 ＋ ＋泵结构示意图可以看出， ＋和乌本苷
３ Ａ Ｎａ －Ｋ Ｋ
的水孔蛋白 ， 如果利用 Ｎａ ＋ －Ｋ ＋泵的抑制剂乌本苷处理 ， 红细胞 的结合位点相同，乌本苷会与 ＋竞争结合位点，从而抑制 ＋
将吸收大量水分子 Ｋ Ｎａ －
。 ＋泵的活性。
Ｋ
答案 （ ）主动运输。 （ ）不断吸水发生膨胀，甚至破
１ ２
裂。 （ ）乌本苷会与 ＋竞争结合位点，从而抑制 ＋ ＋泵的
３ Ｋ Ｎａ －Ｋ
活性。
命题评述 由于水通道蛋白和离子通道蛋白的发现 美国
，
科学家阿格雷与麦金农曾获得诺贝尔化学奖 水通道蛋白是细
。
胞的给水和排水系统 ＋ ＋泵是一种载体蛋白 既具有
图 图 ；Ｎａ －Ｋ ， ＡＴＰ
Ａ Ｂ 水解酶的活性 还具有载体的功能 高考常以此为命题角度 引
＋ ＋泵参与的运输方式属于哪一种 ， 。 ，
（１）Ｎａ －Ｋ ？
导学生关注生物科技前沿的发展 提升社会责任感
若用乌本苷处理人体红细胞后 会出现什么现象 ， 。
（２） ， ？
（３） 乌本苷为什么能作为 Ｎａ ＋ －Ｋ ＋泵的抑制剂 ？ 创新点拨 （１） 一般来说 ， 动物细胞胞外 Ｎａ ＋浓度比胞内
１６ ５年高考３年模拟 Ａ版 高考生物
高 而胞外 ＋浓度比胞内低 动物细胞要消耗 供 ＋ ＋泵 方式为协助扩散
， Ｋ ， ＡＴＰ Ｎａ －Ｋ 。
工作以维持细胞内高 ＋低 ＋的环境
Ｋ Ｎａ 。
易混淆的载体蛋白 通道蛋白与受体蛋白
（２） 、
载体蛋白只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通
ａ．
过 且每次转运时会改变自身构象 载体蛋白运输物质的方式 位于细胞膜外表面或细胞内 可以接受信号分子的蛋白
， 。 ｃ． ，
可能为主动运输或协助扩散 质 叫受体蛋白 如激素 神经递质的受体蛋白
。 ， ， 、 。
同种物质的跨膜运输方式不一定相同
（３）
某物质进出细胞的方式并非固定一种 如葡萄糖进入红细
。
胞是协助扩散 而葡萄糖通过小肠上皮细胞细胞膜的方式可能
，
为主动运输或协助扩散 要视具体情况而定 再如静息电位形
通道蛋白只容许与自身通道的直径和形状相匹配 大小 ， 。
和电荷 ｂ． 相适宜的分子或离子通过 分子或离子通过通道 、 蛋白 成时 Ｋ ＋外流与动作电位形成时 Ｎａ ＋内流均为协助扩散 ， 而 Ｎａ ＋ －
时 不需要与通道蛋白结合 一般情 。 况下 通道蛋白运输物质的 Ｋ ＋泵介导的 Ｎａ ＋ 、Ｋ ＋跨膜运输方式为主动运输 。
， 。 ，
