第 4 章 细胞的物质输入与输出
考题
山东 江苏 重庆 全国甲 湖南
细胞的吸水和失水 (2024 ,4)(2024 ,7)(2023 ,7)(2022 ,2)(2022 ,10)
湖北 全国
(2021 ,11)(2020 Ⅱ,5)
物质进出细胞的方式及影响因素 山东 江西 福建 全国甲 湖北
(2024 ,1)(2024 ,2)(2023 ,14)(2023 ,1)(2022 ,4)
题型突破 主动运输的类型 甘肃 浙江 月选考 湖北
(2024 ,2)(2024 6 ,15)(2023 ,15)
5
考查内容及题型 主要考查细胞吸水和失水的原理及分析 跨膜运输方式的特点及判定 通道蛋白和载体蛋白
(1) : 、 、
转运的区别 物质跨膜运输方式的影响因素 多为选择题
、 ; 。
命题特点及难度 多结合真实的植物和动物生理情境和实验情境进行考查 主要考查科学思维 科学探究 试题
(2) : , 、 ;
难度多为中等或中等偏上
。
新风向 利用细胞的吸水和失水的原理 分析生物在逆境胁迫下的调节机制 如 山东 结合真实生理情
(3) : , , (2024 ,4);
境考查离子浓度驱动的主动运输 协同转运 如 甘肃 浙江 月选考
( ), (2024 ,2)(2024 6 ,15)。
第 1 节 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
(1)
具有半透膜
① ;
水进出细 半透膜两侧的溶液存在浓度差 如 溶液的浓度 溶液的
② , S1 >S2
胞的原理 浓度
装置及 。
———渗透 渗透方向 水分子从水的相对含量高的一侧 溶液 向相
分析 (2) : (S2 )
作用 对含量低的一侧 溶液 渗透
(S1 ) 。
达到渗透平衡时 半透膜两侧仍有水分子进出 且进出速率相等 此时存在液面差 h
(3) , , , Δ ,S1
溶液的浓度仍大于 溶液的浓度
S2 。
液面差 h大小与膜两侧溶液浓度差成正比
(4) Δ
材料 哺乳动物红细胞
细胞膜可看作半透膜
原理 (1) ;
动物细胞
外界溶液与细胞质之间存在浓度差
(2)
的吸水和
失水 外界溶液浓度 细胞质浓度 细胞吸水膨胀
(1) < → ;
现象 外界溶液浓度 细胞质浓度 细胞失水皱缩
(2) > → ;
外界溶液浓度 细胞质浓度 细胞形态不变
(3) = →
18 5年高考 3年模拟 A版 生物学续表
材料 紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞 具有中央液泡
( )
原理
探究植物 HN-:2#" #!
细胞的吸
水和失水 =' J> J> J>
过程及
现象
!3" !3"
27""U*B2B36 B .
""27#*B36 . B .
特殊 如果外界溶液换成 的蔗糖溶液 则植物细胞过度失水 死亡 如果外界溶液换成
0.5g/mL , 、 。
情形 的 溶液 则质壁分离后可发生自动复原
1.0g/mL KNO3 ,
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 、 或蔗糖等
+ -
K Cl
有关)来控制细胞的吸水和失水。保卫细胞吸水膨胀,气孔开度加大;失水皱缩,气孔开度减小,甚至关闭。
易混易错 ()判定半透膜两侧溶液的浓度大小时,应使用物质的量浓度。
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
()原生质层仅包括细胞膜、液泡膜及二者之间的细胞质,而原生质体是由植物细胞去除细胞壁后所得的。
3
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:施肥过多会使土壤溶液的浓度高于植物细胞细胞液的浓度,从而使植物细胞大量失水而死亡
学生用书 P16
真题选改判 4答案
. ✕
从真题到教材
1( 浙江 月选考, )可用洋葱根尖分生区细
.2022 6 11
胞观察植物细胞的质壁分离与复原 5采用紫色洋葱鳞片叶外表皮进行质壁分离实
。 ( ) .
1答案 验时 选用 低倍 或 高倍 显微
. ✕ , (“ ” “ ”)
2( 湖南,) 溶液和 镜观察( 江苏, ) 滴加蔗糖溶液后 细
.2021 31mol/LNaCl 1mol/L 2021 12 。 ,
蔗糖溶液的渗透压大小相等 胞发生质壁分离 质壁分离过程中 细胞液浓
。 ( ) , ,
2答案 度 ( 山东,)细胞的吸水能力逐
. ✕ 2024 4 ,
3( 全国 ,)哺乳动物的红细胞可用于观 渐 ( 湖南,) 滴加清水溶液后
.2020 Ⅰ 4 2021 3 。 ,
察细胞的吸水和失水 细胞吸水 发生质壁分离复原 细胞
。 ( ) , ,
3答案 会 或 不会 涨破 因为
. √ (“ ” “ ”) ,
4( 浙江 月选考,)在 溶液中 ( 浙江 月选考, ) (必修 — )
.2019 4 9 0.9%NaCl , 2022 6 11。 1P64 65
红细胞形态未变是由于此时没有水分子进出 5答案 低倍 增大 增强 不会 有细胞壁
.
细胞 的保护
。 ( )
第 4章 细胞的物质输入与输出 19
学生用书 P17
考法 细胞吸水和失水的拓展
依据 水分流动方向 低浓度溶液 高浓度溶液
: “ → ”。
注 外界溶液中的溶质不进入细胞 细胞和溶液之间没有溶质交换
: ,
细胞液浓度高于外界溶液 细胞液浓度低于外界溶液 细胞液浓度等于外界溶液浓
水分交换前
浓度 故细胞吸水 浓度 故细胞失水 度 故细胞体积不变
, , ,
细胞液浓度 减少 增大 不变
水分交换
细胞吸水能力 减弱 增强 不变
平衡时
外界溶液浓度 增大 减小 不变
注意 完成质量浓度、质量分数、体积分数向物质的量浓度的转化以能对溶液渗透压大小进行比较。
典例 ( 全国甲,, 分)植物成熟叶肉细胞 变式 同考法不同情境 同种细胞置于不同物质的
2022 26
的细胞液浓度可以不同 现将 三种细胞 量浓度的外界溶液中 ( 全国 ,, 分)取某植
。 a、b、c
2020 Ⅱ 56
液浓度不同的某种植物成熟叶肉细胞 分别放 物的成熟叶片 用打孔器获取叶圆片 等分成两
, , ,
入三个装有相同浓度蔗糖溶液的试管中 当水 份 分别放入浓度 单位为 相同的甲糖溶
, , ( g/mL)
分交换达到平衡时观察到 细胞 未发生变 液和乙糖溶液中 得到甲 乙两个实验组 甲糖
:① a , 、 (
化 细胞 体积增大 细胞 发生了质壁分 的相对分子质量约为乙糖的 倍 水分交换
;② b ;③ c 2 )。
离 若在水分交换期间细胞与蔗糖溶液没有溶 达到平衡时 检测甲 乙两组的溶液浓度 发现
。 , 、 ,
质的交换 下列关于这一实验的叙述 不合理 甲组中甲糖溶液浓度升高 在此期间叶细胞和
, , 。
的是 溶液之间没有溶质交换 据此判断下列说法错
( ) 。
误的是
水分交换前 细胞 的细胞液浓度大于外界
A. , b
( )
甲组叶细胞吸收了甲糖溶液中的水使甲糖溶
蔗糖溶液的浓度
A.
液浓度升高
水分交换前 细胞液浓度大小关系为细胞
B. , b>
若测得乙糖溶液浓度不变 则乙组叶细胞的
细胞 细胞 B. ,
a> c
净吸水量为零
水分交换平衡时 细胞 的细胞液浓度大于
C. , c
若测得乙糖溶液浓度降低 则乙组叶肉细胞
细胞 的细胞液浓度 C. ,
a 可能发生了质壁分离
水分交换平衡时 细胞 的细胞液浓度等于
D. , c 若测得乙糖溶液浓度升高 则叶细胞的净吸
外界蔗糖溶液的浓度 D. ,
水量乙组大于甲组
答案 C
答案 D
20 5年高考 3年模拟 A版 生物学
第 2 节 物质进出细胞的方式及影响因素
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
→ → → →
消耗能量
不消耗能量 (1) ;
(1) ; 不消耗能量 消耗能量 不需要转运蛋白的协助 但需
特点 不需要转运蛋 (1) ; (1) ; (2) ,
(2) 需要转运蛋白协助 需要载体蛋白协助 要膜上蛋白质的参与 如需要膜
白协助 (2) (2) ,
上受体蛋白的识别
气体 如
( O2、CO2 哺乳动物成熟的红细胞 小肠上皮细胞等逆浓度梯
等 脂溶性小分子 吞噬细胞吞噬 胰岛素 消化酶
实例 )、 吸收葡萄糖 水分子通 度吸收无机盐离子 氨基 、 、
如甘油 性激素 ; 、 抗原 抗体等的分泌
( 、 、过水通道蛋白的运输 酸 葡萄糖等
苯 等 、
)
温度 影响膜的流动性 可通过影响呼吸作用相关酶的活性来影响 产生的速度 从而影响主动运输或胞
: ; ATP ,
吞 胞吐
、
载体蛋白数量 浓度 能
主要 物质浓度
物 质 浓 度
、
转 运 蛋 白
量
、O2 (
: 数量 ):
影响 D D : 1% DDE( D + 1% D > D E 6 ( D
因素 E ( D D D + D ; + > F 6 K D E ( ;+F K O2 浓度 ( 能量 )
0 'B" E ( 1 2 2% 1 *! 6F
0
0 0"
'B"
知识归纳 结合运输条件判断物质跨膜运输方式 易混易错 ()胞吐不是只能运输大分子物质,也可
1
"P" 以运输小分子物质,如乙酰胆碱等神经递质。
DD
DD LDD;+ ()生物大分子不一定都是以胞吞、胞吐方式运输的,如
P"" 7* 2
可通过核孔出细胞核(此过程耗能,且具有选择
LDD;+
RNA
性)。
LDD;+
56 7* ()某些物质的跨膜运输方式并非只有一种,如神经细胞
=DD LDD;+ 3
产生动作电位时, 内流属于协助扩散,但 通过
+ +
Na Na
6F L 6F "51,6 + + 泵运出细胞为主动运输。
" ..+* Na-K
"5 ()水分子进出细胞的方式有自由扩散和协助扩散,其更
56 DD *+6 4
"DD 6 O 多的是借助水通道蛋白以协助扩散的方式进出细胞。
6 ()转运蛋白包括载体蛋白和通道蛋白。
L> 5
7*6 6 载体蛋白参与协助扩散或主动运输,其运输物质时需
①
DD EE;+ 要与被运输的物质结合,且会发生构象改变。
;+ L> 通道蛋白只参与协助扩散,其运输物质时不需要与被
"56F
②
D;+ 运输物质结合。
"56F
DD
第 4章 细胞的物质输入与输出 21
学生用书 P19
真题选改判 种 依赖于转运蛋白的跨膜转运方式有
,
1 . ( 2024 浙江 6 月选考, 15 ) Cl - 、NO3 - 通过离子通 和 (必修 1P66 、 P69 ) 。
道进入液泡不需要 直接供能 6答案 载体蛋白 主动运输 协助扩散
ATP 。 ( ) .
1答案 7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(必修 — )( 辽宁,)
, 。 ( ) 1P66 67 2022 9 。
2答案 许多离子通道的开启需要特定的信号 如神
. √ ,
3( 河北,)人体成熟红细胞通过无氧呼 经纤维某一部位受到刺激时 通道开
.2021 4 ,
吸分解葡萄糖产生 为主动运输提供 启产生动作电位 突触后膜上的某些离子
ATP, ;
能量 通道接受 后才能开启 这些离子通
。 ( ) ,
3答案 道也具备受体的功能(选必 — )
. √ 1P28 29 。
4 . ( 2021 江苏, 3 )小肠上皮细胞摄入和运出葡萄糖 7 . 答案 协助扩散 水通道蛋白 Na + 神经递质
与细胞质中各种溶质分子的浓度有关
。( ) 8
.
主动运输一定需要 的协助
,
同时
4答案
需要消耗能量(必修 )( 江西,)
. ✕ 1P69 2024 2 。
从真题到教材 消耗的能量可以来自 如 泵
+ +
ATP, Na-K 、
5水分的吸收以 为主 为 2+ 泵和质子泵等 水解释放的磷酸基
. , Ca ,ATP
辅(必修 )( 黑、吉、辽, ) 婴儿的肠道 团可使载体蛋白发生 且伴随着
1P67 2024 18。 ,
上皮细胞可吸收母乳中的免疫球蛋白 需要经 的改变(必修 )( 甘肃,)
, 1P88 2024 2;
过上皮细胞表面的 识别 利用了细 也可以是膜两侧 的浓度差 如心肌
, ,
胞膜的 ( 浙江 月选考,) 细胞上的 交换体 其转入 的同
+ 2+ +
2024 1 3。 Na-Ca , Na
5答案 协助扩散 自由扩散 受体蛋白 流 时排出
2+ 2+
的排出由
+
浓度梯度驱动
. Ca ,Ca Na
动性 ( 福建, )( 湖北, )( 山东,)
2023 14 2023 15 2022 3 。
6转运蛋白可以分为 和通道蛋白两 8答案 载体蛋白 磷酸化 空间构象 离子
. .
22 5年高考 3年模拟 A版 生物学
P
题型突破 主动运输的类型
学生用书 P19
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, )( 甘肃,)
2024 6 15 2024 3
( 湖北, )
2023 15
一、ATP 直接驱动——各类“泵”等 $B
36" I"
典例 1 ( 届九省联考安徽卷,)骨骼肌细胞
2024 3 36B B
处于静息状态时 钙泵可维持细胞质基质的低 "51 $B "%1 "51 $B "%1
, EE;+
浓度 骨骼肌细胞中 主要运输方式
2+ 2+ I"
Ca 。 Ca B4 $B
如图所示 下列叙述错误的是
。 ( )
与钙泵结合 会激活钙泵 水解酶
2+
A.Ca , ATP
的活性 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
钙泵转运 2+ 会发生磷酸化和去磷酸化 H + ATP
B. Ca , 梯度运出小泡,该过程释放的化学势能驱动 合成。
进入内质网是主动运输 出内质网是协 ATP
2+
C.Ca , 二、ATP 间接驱动——协同转运
助扩散
典例 2 ( 浙江 月选考, , 分)植物细胞
进入细胞质基质的过程 需要与通道蛋 2024 6 152
2+
D.Ca , 胞质溶胶中的 通过离子通道进入液
- -
白结合 Cl 、NO3
泡 逆浓度梯度转运到液泡 以调节
+ 2+
答案 D ,Na 、Ca ,
细胞渗透压 白天光合作用合成的蔗糖可富集
拓宽思维边界 。
在液泡中 夜间这些蔗糖运到胞质溶胶 植物
生物学情境下的 泵 类似于物理学概念中 , 。
“ ”
液泡中部分离子与蔗糖的转运机制如图所示
的 水泵 其发挥作用时需要能量 做功 。
“ ”, ( )。
下列叙述错误的是
归纳总结 “泵”的类型 ( )
()钠钾泵: 依赖的载体蛋白(即泵)磷酸化和 依
+ + 36"
赖 1 的载体蛋 N 白 a 去磷酸化交替发生,导致泵构象交替改 K 变。 $M Q)_ $B )
.EE
()质子泵: + 的转运载体,可以水解 。 :2 /B
2 H ATP /0 )
()钙泵:一种 激活的催化 水解的酶,钙泵水
2+
3 Ca ATP
解 转运 到细胞外,形成细胞内外的 浓度
2+ 2+ 6B#6
ATP Ca Ca
梯度。 ) Q)
()光驱动泵:对溶质的主动运输与光能的输入相偶联,
4 液泡通过主动运输方式维持膜内外的 + 浓
如菌紫红质。结合下图简述乙组中 产生的机制。 A. H
ATP 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
白天液泡富集蔗糖有利于光合作用的持续进行
D.
答案 C
第 4章 细胞的物质输入与输出 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 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 生物学
