第 4 章 细胞的物质输入和输出
第 1 节 细胞的吸水和失水
细胞的吸水和失水
概念 水分子 或其他溶剂分子 通过半透膜的扩散过程
( )
发生条件 具有半透膜 半透膜两侧的溶液存在浓度差
(１) :① ;② ,
如 溶液的浓度 溶液的浓度
水进出细 S１ ＞S２ .
渗透方向 水分子从水的相对含量高的一侧向相对含量低
胞的原理 (２) :
装置及 的一侧渗透
———渗透 .
分析 达到渗透平衡时 半透膜两侧仍有水分子进出 且进出速
作用 (３) , ,
率相等 此时存在液面差 h 溶液的浓度仍大于 溶液的浓度
, Δ ,S１ S２ .
注意 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 溶液中含 和 故 溶液的渗透压较大
＋ －
NaCl , NaCl Na Cl , NaCl
材料 哺乳动物红细胞
动物细胞
原理 细胞膜可看作半透膜 外界溶液与细胞质之间存在浓度差
的吸水和 (１) ;(２)
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) ＝ →
材料 紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞 有细胞壁 中央液泡
( 、 )
注意 原生质层与原生质体的区
:
别为原生质层包括细胞膜 液泡
原理 、
膜及两层膜之间的细胞质 原生
;
质体是细胞去除细胞壁后所得
探究植物
细胞的吸
HN-:2#" #! 注意 所用蔗糖
:
水和失水
溶 液 浓 度 应 适
=' J> J> J> 中 太低细胞不
过程及 ,
易 发 生 质 壁 分
现象
!3" !3"
离 太高细胞不
,
27""U*B2B36 B .
能发生质壁分离
""27#*B36 . B . 复原
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
盐等有关)来控制细胞的吸水和失水.保卫细胞吸水膨胀,气孔开度增大;失水皱缩,气孔开度减小.
小表达 (必修 改编)施肥过多会引起“烧苗”现象,其原因为 .
１P６４
答案:施肥过多导致土壤溶液的浓度高于植物细胞细胞液的浓度,导致植物细胞大量失水而死亡
第 4章 细胞的物质输入和输出 １７
学生用书 P14
真题选改判 ５答案
． √
１( 山东,)植物细胞失水过程中 细胞液浓 ６( 全国 ,)哺乳动物的红细胞可用于观
．２０２４ ４ , ．２０２０ Ⅰ ４
度增大 察细胞的吸水和失水
. ( ) . ( )
１答案 ６答案
． √ ． √
２( 江苏,)适当浓度蔗糖溶液处理新鲜黑 从真题到教材
．２０２２ ５
藻叶装片 可先后观察到细胞质流动与质壁
, ７水的扩散速率快于其他溶质扩散速率 溶质
． ,
分离现象
. ( ) 的平衡与 无关 水的平衡与膜两侧
,
２答案
有关( 湖南, )( 重
． √
２０２４ １４ ２０２３
３( 浙江 月选考, )可用洋葱根尖分生区细
庆,)
．２０２２ ６ １１
７ .
胞观察植物细胞的质壁分离与复原
. ( ) ７答案 水 溶质总量
．
３答案
． ✕
８细菌和不成熟的植物细胞能发生质壁分离
．
４( 江苏, )为尽快观察到质壁分离现象
．２０２１ １２ , 吗 (必修
? １
应在盖玻片四周均匀滴加蔗糖溶液
. ( ) )( 浙江 月选考, )
P６３ ２０２２ ６ １１ .
４答案
． ✕
８答案 能 但细菌和不成熟的植物细胞都没
． ,
５( 湖南,)质壁分离复原过程中 细胞的吸
．２０２１ ３ , 有中央液泡 质壁分离现象不明显
,
水能力逐渐降低
. ( )
１８ 5年高考 3年模拟 A版 高考生物学
学生用书 P14
植物细胞吸水和失水的拓展应用
*B .LKB- !B U36"
& '36U
* " "B U36""B
判断不同成熟植物细
胞的细胞液浓度大小 .
"+:2#"
36 36"" *#""U36 !BU
! A*#""B
+, " 36 36"" *#""U36!BU
&36 ! A*#""B
比较未知溶液的浓度 (AU7 7 7 7 U7 7 "U7=.*B
"36 #36 $36 %36 #36
大小 -"+# /UD=."U7 "36 =."36+*B/U7 =
.36+*B/
" "#$% .
C U7 7 UD D 7 7 U36 !UD
#36 36" # "36 36"
D U7 7 7 U36!UD DD U
" $36 %36 36" $ %
7 7 U%36!DUD D
$36 %36 % $
4 UD D D D
% $ # "
"& '36
J 36"" *B . *B .+
测定细胞液浓度范围
:2#""K
2" +:2#"续表
鉴定溶质能否进出
观察质壁分离的细胞是否出现质壁分离自动复原
细胞
典例 判断细胞液浓度大小 ( 全国甲,, 分) 变式 同知识不同情境 质壁分离实验 ( 全
２０２２ ２６ ２０２３
植物成熟叶肉细胞的细胞液浓度可以不同 现 国甲,, 分)探究植物细胞的吸水和失水实验
. ４６
将 三种细胞液浓度不同的某种植物成熟 是高中学生常做的实验 某同学用紫色洋葱鳞
a、b、c .
叶肉细胞 分别放入三个装有相同浓度蔗糖溶 片叶外表皮为材料进行实验 探究蔗糖溶液 清
, , 、
液的试管中 当水分交换达到平衡时观察到 水处理外表皮后 外表皮细胞原生质体和液泡
, :① ,
细胞 未发生变化 细胞 体积增大 细胞 的体积及细胞液浓度的变化 图中所提到的原
a ;② b ;③ .
发生了质壁分离 若在水分交换期间细胞与 生质体是指植物细胞不包括细胞壁的部分 下
c . .
蔗糖溶液没有溶质的交换 下列关于这一实验 列示意图中能够正确表示实验结果的是
, ( )
的叙述 不合理的是
, ( )
水分交换前 细胞 的细胞液浓度大于外界
A． , b
蔗糖溶液的浓度
水分交换前 细胞液浓度大小关系为细胞
B． , b＞
细胞 细胞
a＞ c
水分交换平衡时 细胞 的细胞液浓度大于
C． , c
细胞 的细胞液浓度
a
水分交换平衡时 细胞 的细胞液浓度等于
D． , c
外界蔗糖溶液的浓度
答案 C
答案 C
第 4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
物质进出细胞的方式
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 (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) ,
白协助 (２) (２) 要膜上蛋白质的参与续表
被动运输
主动运输 胞吞 胞吐
自由扩散 协助扩散
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
、 、 ) 、
温度 通过影响蛋白质的结构 膜的流动性影响物质运输
: 、
载体蛋白数量 浓度 能
物质浓度 物质浓度 转运蛋白数量
、O２ (
: 、 : 量
):
影 因 响 素 D D E ( D D E D 1% + D 1 ; + D D > F E ( 6 K D D E ( + ; 1% + F D > D K E 6 ( D O２ 浓度 ( 能量 )
1
0 'B" ( 2 2%*! 6F
0
'B" 0
0"
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 NaＧ
泵运出细胞为主动运输.
＋
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,且会发生空间结构的改变.
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 影响离子泵(具有 水解酶活性)运输离子的外界因素主要有 浓度和温度, 浓度和温度是如何
ATP O２ O２
影响离子泵运输的? .
答案:离子泵运输离子为主动运输,主动运输需要细胞呼吸供能, 浓度能够影响细胞呼吸,进而影响离子泵运输离
O２
子;温度影响 水解酶活性和与细胞呼吸有关的酶的活性,进而影响离子泵的运输
ATP
学生用书 P16
真题选改判 ４( 湖南, )溶质的跨膜转运都会引起细胞
．２０２３ １４
１( 贵州,)某树根细胞质膜上的硫酸盐转 膜两侧渗透压的变化
．２０２４ ４
. ( )
运蛋白可转运硒酸盐 硒酸盐被根细胞吸收 ４答案
, ． ✕
后 大部分硒与胞内蛋白结合形成硒蛋白 利 ５( 湖北,)用硝酸银处理生物膜后 转运蛋白
, , ．２０２２ ４ ,
用呼吸抑制剂可推测硒酸盐的吸收方式 介导的物质跨膜运输的速率升高
. . ( )
５答案
( ) ． ✕
１答案 ６( 江苏,)物质自由扩散进出细胞的速度既
． √ ．２０２１ ３
２( 黑、吉、辽, )水的吸收以自由扩散为 与浓度梯度有关 也与分子大小有关
．２０２４ １８ , . ( )
主 水通道蛋白的协助扩散为辅 ６答案
、 . ( ) ． √
２答案 ７( 河北,)人体成熟红细胞通过无氧呼吸
． ✕ ．２０２１ ４
３( 全国甲,)抗体在浆细胞内合成时消耗 分解葡萄糖产生 为主动运输提供能量
．２０２３ １ ATP, .
能量 其分泌过程不耗能
, . ( ) ( )
３答案 ７答案
． ✕ ． √
２０ 5年高考 3年模拟 A版 高考生物学
从真题到教材 具备 的功能(选必 — )
１P２８ ２９ .
９答案 协助扩散 水通道蛋白 动作电位
８转运蛋白可以分为 和通道蛋白两 ．
．
神经递质 受体
种 依赖于转运蛋白的跨膜转运方式有
,
１０主动运输一定需要 的协助 同时
和 (必修 、 ) ． ,
１P６６P６９ . 需要消耗能量( 江西,) 消耗的能量可
８答案 载体蛋白 主动运输 协助扩散 以 ２０２４ ２ .
． (
以是 如 泵 泵和质子泵
＋ ＋ ２＋
上两空可调换 , NaＧK 、Ca
)
等 也可以是膜两侧 的浓度
９通过通道蛋白进行跨膜转运的方式为 ;
．
差 这一类载体蛋白是协同转运蛋白 如液
常见的通道蛋白有 和离子 , ,
,
泡膜上的载体蛋白 排出 的同时利
＋
通道蛋白(必修 )( 湖北,)( 辽 CAX, H
１P６７ ２０２２ ４ ２０２２ 用 浓度差转入 ( 湖南, )(
＋ ２＋
宁,) 许多离子通道的开启需要特定的信 H Ca ２０２３ １４ ２０２３
９ .
湖北, )( 山东,)
号 如神经细胞接受刺激后 ＋ 通道开启产 １５ ２０２１ ２ .
, ,Na
１０答案 载体蛋白 离子
＋
或
＋
生 突触后膜上的某些离子通道 ． ATP (H Na )
;
接受 后才能开启 这些离子通道也
,
第 4章 细胞的物质输入和输出 ２１
学生用书 P17
物质运输方式的判断
依据“物质 气体分子和脂溶性物质 甘油 脂肪酸 性激素等 为自由扩散 分泌蛋白 如蛋白类激素 抗体
( 、 、 ) ; ( 、 )、
种类”判断 神经递质的分泌为胞吐 吞噬细胞吞噬抗原为胞吞
,
依据“模
型”判断
"51
自由扩散 顺浓度梯度 不需转运蛋白 不消耗能量 协助扩散 顺浓度梯度 需转运蛋白
① : 、 、 ;②④ : 、 、
不消耗能量 主动运输 逆浓度梯度 需转运蛋白 消耗能量 胞吞和 胞吐 经囊泡进出
;③⑤ : 、 、 ;⑥ ⑦ : 、
消耗能量
"P" DD
DD
LDD;+7*
P"" =DD
LDD;+
56 "51,6
6F"5 L " DD 6F ..+* *+6
依据“运输
56 O
条件”判断
"DD 6 6
6 6 L>6;+B+
L> 7*6 6
UA;+DD;+
DD;+ EE;+
L>
56
D;+
56 DD典例 依据“物质种类”判断 ( 全国甲,, 变式 同知识不同考查角度 依据“运输条件”判
２０２３ １６
分)物质输入和输出细胞都需要经过细胞膜 断 ( 江西,, 分)营养物质是生物生长发育
. ２０２４ ２２
下列有关人体内物质跨膜运输的叙述 正确 的基础 依据表中信息 下列有关小肠上皮细胞
, . ,
的是 吸收营养物质方式的判断 错误的是
( ) , ( )
乙醇是有机物 不能通过自由扩散方式跨膜
A． , 细胞外 细胞内 需要 需要
方式
进入细胞 相对浓度 相对浓度 提供能量 转运蛋白
血浆中的 ＋ 进入红细胞时需要载体蛋白并 甲 低 高 是 是
B． K
消耗 乙 高 低 否 是
ATP
抗体在浆细胞内合成时消耗能量 其分泌过 丙 高 低 是 是
C． ,
程不耗能 丁 高 低 否 否
葡萄糖可通过主动运输但不能通过协助扩散
甲为主动运输 乙为协助扩散
D．
A． B．
进入细胞
丙为胞吞作用 丁为自由扩散
C． D．
答案 B 答案 C
２２ 5年高考 3年模拟 A版 高考生物学
P
题型突破 主动运输的类型
学生用书 P18
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.( 浙江 月选考, )( 湖北, )(
２０２４ ６ １５ ２０２３ １５ ２０２２
山东,)( 山东,)( 江苏,)( 海南, )
３ ２０２１ ２ ２０２０ ５ ２０２０ １８
一、ATP 直接驱动——各类“泵”和 ABC 白结合
转运蛋白 答案 D
典例 1 ( 九省联考安徽卷,)骨骼肌细胞处 典例 2 ( 海南, , 分) 转运蛋白是一
２０２０ １８３ ABC
２０２４ ３
类跨膜转运蛋白 参与细胞吸收多种营养物质
于静息状态时 钙泵可维持细胞质基质的低
, ,
,
每一种 转运蛋白对物质运输具有特异性
浓度 骨骼肌细胞中 主要运输方式
Ca ２＋ . Ca ２＋ ABC .
转运蛋白的结构及转运过程如图所示
如图所示 下列叙述错误的是
. ( ) ABC .
$B
36" I"
36B B
"51 $B "%1 "51 $B "%1
EE;+
I"
B4 $B
下列有关叙述正确的是
( )
与钙泵结合 会激活钙泵 水解酶 转运蛋白可提高 的跨膜运输速度
２＋
A．Ca , ATP A．ABC O２
的活性 转运蛋白可协助葡萄糖顺浓度梯度进
B．ABC
钙泵转运 会发生磷酸化和去磷酸化 入细胞
２＋
B． Ca ,
进入内质网是主动运输 出内质网是协 和氨基酸依赖同一种 转运蛋白跨
２＋ －
C．Ca , C．Cl ABC
助扩散 膜运输
进入细胞质基质的过程 需要与通道蛋 若 水解受阻 转运蛋白不能完成
２＋
D．Ca , D． ATP ,ABC
转运过程 转运蛋白: 转运蛋白是一类 驱动的转
２．ABC ABC ATP
运蛋白家族.每种 蛋白对于底物有特异性,通过
答案 D ABC
分子的结合和水解完成小分子物质的逆浓度梯度
拓宽思维边界 ATP
跨膜转运.
生物学情境下的 泵 类似于物理学概念中
二、ATP 间接驱动——协同转运
“ ”
的 水泵 其发挥作用时需要能量 做功
“ ”, ( ). 典例 3 ( 浙江 月选考, , 分)植物细胞
２０２４ ６ １５２
归纳总结
胞质溶胶中的 通过离子通道进入液
－ －
“泵”的类型 Cl 、NO３
１．
泡 逆浓度梯度转运到液泡 以调节
(
１
)钠钾泵:
Na
＋ 依赖的载体蛋白(即泵)磷酸化和
K
＋ 依 ,Na ＋ 、Ca ２＋ ,
赖的载体蛋白去磷酸化交替发生,导致泵构象交替改变. 细胞渗透压 白天光合作用合成的蔗糖可富集
.
()质子泵: 的转运载体,可以水解 .
２ H ＋ ATP 在液泡中 夜间这些蔗糖运到胞质溶胶 植物
()钙泵:一种 激活的催化 水解的酶,钙泵水 , .
２＋
３ Ca ATP 液泡中部分离子与蔗糖的转运机制如图所示
解 转运
２＋
到细胞外,形成细胞内外的
２＋
浓度
.
ATP Ca Ca
梯度. 下列叙述错误的是
( )
()光驱动泵:对溶质的主动运输与光能的输入相偶联,
４
如菌紫红质.结合下图简述乙组中 产生的机制. 36" /B
ATP $M Q)_
)
.EE
:2 $B
/0 )
6B#6
) Q)
液泡通过主动运输方式维持膜内外的 浓
＋
A． H
度梯度
通过离子通道进入液泡不需要
－ －
B．Cl 、NO３
直接供能
ATP
进入液泡需要载体蛋白协助不需
＋ ２＋
C．Na 、Ca
要消耗能量
答:照光后,菌紫红质利用光能驱动 逆浓度梯度转运 白天液泡富集蔗糖有利于光合作用的持续进行
＋
H D．
至封闭小泡内;小泡内较多的 ＋ 通过 合酶顺浓度 答案 C
H ATP
梯度运出小泡,该过程释放的化学势能驱动 合成.
ATP
第 4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
→
２４ 5年高考 3年模拟 A版 高考生物学
