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考点8 细胞的吸水和失水
一、渗透作用
1. 概念： 分子（或其他溶剂分子）通过 的扩散。
2. 渗透作用发生的条件
（1）具有 ；（2）膜两侧具有 。
半透膜：可以是生物性的选择透过性膜，如细胞膜；也可以是物理性的过滤膜，如玻璃纸。
渗透系统的溶液浓度指的是物质的量浓度而不是质量浓度，实质是指渗透压。
二、细胞的吸水和失水
1. 动物细胞的吸水和失水
原理：
。其中，细胞膜具有选择透过性，相当于半透膜；细胞质与外界溶液之间存在浓度
差。
2. 探究植物细胞的吸水和失水的实验
（1）实验原理： 。
内因：①
相当于一层半透膜。原生质层是由
、
以及两层膜之间的
组成的。②原生质层比细胞壁的伸缩性
。
外因：
与
之间存在浓度差。
（2）实验步骤（3 次观察，2 次滴加）
1
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分析：
现象
在0.3g/mL 的蔗糖溶液中，由于外界溶液浓度
细胞液浓度，洋葱鳞片叶外表皮细胞
，
液泡体积
，紫色
。且由于原生质层的伸缩性大于细胞壁，导致原生质层与细胞壁分离
（即质壁分离）
将已质壁分离的细胞放入清水中，由于清水浓度
细胞液浓度，洋葱鳞片叶外表皮细胞
，液泡体积逐渐
，紫色
，细胞壁与原生质层逐渐
吸水
能力
质壁分离过程中，由于细胞失水，细胞液渗透压
，细胞的吸水能力
质壁分离复原过程中，由于细胞吸水，细胞液渗透压
，细胞的吸水能力
方法
实验用了引流法
对照方法为
：本实验用显微镜观察了三次，第一次与第二次形成对照，证明细胞发
生了质壁分离，第三次与第二次形成对照，证明细胞发生了质壁分离的复原
自动
复原
若外界溶液是
、
、NaCl、甘油、尿素、乙二醇等，会发生质壁分离后自动复原
原因：
a.由于外界溶液浓度
细胞液浓度，细胞先
，发生
b.外界溶液中的溶质被细胞
（主动运输或被动运输），使细胞液浓度增大
c.当细胞液浓度
外界溶液浓度，细胞
，发生
考法1 细胞吸水和失水情况的判断
1. 对渗透现象的解释
如图为研究渗透作用的实验装置，漏斗内溶液（S1）和漏斗外溶液（S2）为两种不同浓度的蔗糖溶
液，漏斗内外起始液面一致。渗透平衡时液面差为Δh。
2
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由于S1浓度＞S2浓度，所以S1渗透压更高，吸水，导致液面上升。而吸水也会导致S1的浓度下降，从
而导致S1的渗透压逐渐下降，吸水能力降低；同时由于液面差Δh 的存在，会产生静水压，且液面差越
大，静水压会逐渐增大。当S1与S2的渗透压差与静水压相等时，水分子进出半透膜的速率相等，液面维持
稳定。
当漏斗内液面停止升高时，S1 溶液的浓度仍大于S2 溶液的浓度，此时渗透压差与液面差产生的压强平衡。
渗透平衡≠浓度相等。发生渗透平衡只意味着半透膜两侧水分子移动达到平衡状态，既不可看作没有水分子移动，也不可看
作两侧溶液浓度相等。
液面上升过程中，水分子是双向移动的，但由低浓度溶液向高浓度溶液流动的水分子数更多。
2. 渗透系统的组成及分析
（1）渗透作用模型和成熟植物细胞与外界溶液形成的渗透系统比较
项目
渗透作用模型
成熟植物细胞与外界溶液形成的渗透系统
图解
组成
半透膜两侧的溶液具有浓度差
原生质层——选择透过性
浓度差——细胞液与外界溶液之间
原理
水分子通过半透膜的扩散作用
水分子通过原生质层与外界溶液之间发生渗透作用
水的扩散方向
低浓度溶液→高浓度溶液
（2）物理性的过滤膜与选择透过性膜
①区别：物理性的过滤膜是指某些物质可以透过而另一些物质不能透过的多孔性薄膜，物质能否通过取决
于分子的大小；选择透过性膜多指生物膜，载体的存在决定了其对不同物质的吸收具有选择性。细胞死亡
或膜上载体蛋白失活后，其选择透过性丧失。
②共性：都允许水分子自由通过，而不允许大分子物质通过。
【典例1】 （2021•湖北）红细胞在高渗NaCl 溶液（浓度高于生理盐水）中体积缩小在低渗NaCl 溶液
（浓度低于生理盐水）中体积增大。下列有关该渗透作用机制的叙述，正确的是（ ）
3
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A．细胞膜对Na+和Cl﹣的通透性远高于水分子，水分子从低渗溶液扩散至高渗溶液
B．细胞膜对水分子的通透性远高于Na+和Cl﹣，水分子从低渗溶液扩散至高渗溶液
C．细胞膜对Na+和Cl﹣的通透性远高于水分子，Na+和Cl﹣从高渗溶液扩散至低渗溶液
D．细胞膜对水分子的通透性远高于Na+和Cl﹣，Na+和Cl﹣从高渗溶液扩散至低渗溶液
【典例2】 （2023 春•雁塔区校级期末）某科研小组设计如图所示的渗透装置，其中半透膜不能透过蔗糖，
漏斗内溶液（S1）和漏斗外溶液（S2）为两种不同浓度的蔗糖溶液，液面不动（渗透平衡）时液面差为
Δh。下列说法正确的是（ ）
A．渗透平衡后S1和S2浓度的大小关系为S1＝S2
B．渗透平衡后无水分子通过半透膜
C．漏斗中溶液液面上升速率逐渐加快
D．向漏斗内加适量清水Δh 将变小
【变式1】 （2023 春•成都期末）人的红细胞的渗透压与X 浓度的溶液相等，浸在Y 浓度的溶液中的红细
胞破裂，浸在Z 浓度的溶液中的红细胞皱缩。则这三种溶液的浓度从大到小依次为（ ）
A．X＞Y＞Z
B．Y＞X＞Z
C．Z＞Y＞X
D．Z＞X＞Y
【变式2】 （2022 春•济南期末）某兴趣小组做了如图所示的渗透作用实验，实验开始时，甲、乙漏斗内
外液面相平，乙漏斗内蔗糖溶液体积大于甲漏斗，且二者起始蔗糖浓度均为10%。已知所用的半透膜能允
许水分子、单糖通过，二糖不能通过。下列叙述正确的是（ ）
A．当甲、乙漏斗内液面不再升高时，甲、乙漏斗内液面高度相等
B．若起始实验时甲漏斗蔗糖溶液体积和浓度不变，半透膜面积缩小，不影响液面高度达到稳定所用的
时间
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C．若将乙漏斗内的蔗糖溶液换成等体积等质量浓度的葡萄糖溶液，达到平衡时液面高度不变
D．当乙漏斗液面稳定后，在乙漏斗内加入微量蔗糖酶，液面会先升高后下降直至内外液面几乎相等
考法2 探究植物细胞的吸水和失水实验及其应用
1. 判断细胞能否发生质壁分离及复原
细胞角度
活的、有大液泡和细胞壁的细胞能发生质壁分离及复原
死细胞或动物细胞不能发生质壁分离及复原现象
溶液角度
细胞放入能保持细胞活性且与细胞液存在浓度差，但溶质不能被细胞吸收的溶液中，只能
发生质壁分离现象
细胞放入能保持细胞活性、与细胞液存在浓度差且溶质能被细胞吸收的溶液中，则能发生
质壁分离及自动复原
溶液浓度过高会导致细胞因失水过多而死亡，不能发生质壁分离复原；盐酸、酒精、醋酸等能杀死细胞，使原生质层失去选
择透过性，不能作为探究植物细胞吸水与失水实验的溶液。
2. 植物细胞吸水与失水实验的应用
（1）判断成熟植物细胞是否是活细胞
（2）测定细胞液的浓度范围
（3）比较不同成熟植物细胞的细胞液浓度
（4）鉴别不同种类的溶液（如一定浓度的KNO3溶液和蔗糖溶液）
【典例1】 （2023 春•重庆期末）取某一红色花冠的2 个大小相同、生理状态相似的花瓣细胞，将它们分
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别放置在甲乙两种溶液中，测得细胞失水量的变化如图1，液泡直径的变化如图2，下列叙述正确的是（
）
A．第4min 前甲溶液中花瓣细胞的失水速率小于乙溶液
B．图2 中曲线Ⅱ和图1 中甲溶液中细胞失水量曲线对应
C．第4min 后乙溶液中细胞由于失水过多而死亡
D．处理时间为6min 时乙细胞内液和外液的浓度相等
【变式1】 （2023 春•思明区期末）在适宜条件下，将月季的花瓣细胞置于一定浓度的A 溶液中，测得细
胞液浓度与A 溶液浓度的比值变化如图所示。下列有关分析错误的是（ ）
A．t0～t1时，花瓣细胞发生质壁分离
B．A 溶液中溶质能被月季花瓣细胞吸收
C．t2时，花瓣细胞的体积明显大于初始值
D．适当降低温度，t1～t2所需时间将会延长
【变式2】 （2021 秋•二七区校级期末）把蚕豆植株放在湿润的空气中照光一段时间后，取蚕豆叶下表皮
制作临时装片，先在清水中观察，然后用质量浓度为0.3g/mL 的蔗糖溶液取代清水，继续观察，结果如图
所示．对此现象的推断最合理的是（ ）
A．蔗糖溶液中的保卫细胞失水导致气孔关闭
B．清水中的保卫细胞失水导致气孔开放
C．蔗糖进入保卫细胞后，细胞吸水导致气孔关闭
D．清水中的保卫细胞很快出现质壁分离并自动复原
【变式3】 （2023•东宝区校级模拟）假如将甲乙两个植物细胞分别放入蔗糖溶液和甘油溶液中，两种溶
液溶质的浓度均比细胞液溶质的浓度高，在显微镜下连续观察甲乙两细胞的变化是（ ）
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A．甲乙两细胞发生质壁分离后，不发生质壁分离复原
B．甲乙两细胞都发生质壁分离，但乙细胞很快发生质壁分离复原
C．只有乙细胞发生质壁分离，但不会发生质壁分离复原
D．甲乙两细胞发生质壁分离，随后都很快发生质壁分离复原
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考点9 物质出入细胞的方式
一、跨膜运输方式的比较
被动运输
主动运输
自由扩散（简单扩散）
协助扩散（易化扩散）
运输
方向
浓度梯度（
浓度→
浓度）
浓度梯度（
浓
度→
浓度）
运输
模式
图
特点
转运蛋白，
能量
转运蛋白，
能量
载体蛋白，
能量
影响
因素
温度、浓度差
温度、浓度差、载体的种类和数
量
温度、载体种类和数量、
能量
影响
曲线
举例
O2、CO2等
小分子；甘油、
乙醇等
小分子；
哺乳动物成熟红细胞
；Na+
、K+ ；肾小管
和集合管
小肠上皮细胞吸收葡萄
糖、氨基酸、无机盐等
1. 关于转运蛋白
（1）种类
①通道蛋白
只容许与自身通道的
和
相适配、
和
相适宜的分子或离子通过。分子或离子通过
通道蛋白时，
与通道蛋白结合。如离子通道等。
②载体蛋白
只容许与自身
相适应的分子或离子通过，而且每次转运时都会发生
的改变。如
葡萄糖载体、Na+—K+泵、Ca2+泵、H+泵（H+—ATPase）、Na+驱动的葡萄糖泵等。
（2）注意：通道蛋白介导的运输均为
，载体蛋白介导的运输可能是
，也可
能是
。
3. 主动运输的意义
主动运输普遍存在于动植物和微生物细胞中，通过主动运输来选择吸收所需要的物质，排除代谢废物
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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。
二、胞吞胞吐
胞吞
胞吐
运输
方向
细胞外→细胞内
细胞内→细胞外
运输
模式
图
特点
载体， 能量
载体， 能量
影响
因素
温度、能量
温度、能量
举例
白细胞吞噬细菌等（细胞摄取大分子）
分泌蛋白、神经递质（除NO 外）的分泌、释放等
（细胞外排大分子）
进行胞吞、胞吐的物质 都是大分子物质，也有小分子物质，如乙酰胆碱等神经递质。
胞吞、胞吐依赖膜的融合来转运物质，转运的物质并没有穿过膜，所以在胞吞、胞吐过程中，物质的穿膜层数为 。
考法1 物质出入细胞方式的判断
1. 物质出入细胞方式的分析判断
（1）根据是否需要能量和转运蛋白进行判断
（2）根据运输方向判断
顺浓度梯度的跨膜运输方式是自由扩散或协助扩散，逆浓度梯度的跨膜运输方式一定是主动运输。
（3）根据分子大小判断
大分子物质一般通过胞吞、胞吐进出细胞，小分子物质和离子一般是通过跨膜运输进出细胞。
物质进出细胞核并非都通过核孔，核孔是RNA 和蛋白质等大分子物质进出的通道，小分子物质进出细胞核也可通过跨膜运
输实现。
Na+、K+等无机盐离子一般以主动运输方式进出细胞，但也可以通过协助扩散（离子通道）方式进出细胞。
植物细胞吸收水分的方式为被动运输，吸收无机盐离子的方式为主动运输，因此植物对水分和无机盐的吸收是两个相对独立
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的过程。
【典例1】 （2023•河南模拟）下列关于胞吞和胞吐的叙述，错误的是（ ）
A．在运输物质的过程中胞吞和胞吐不需要蛋白质参与
B．在胞吞过程中细胞对物质的摄入具有选择性
C．有些小分子物质也可能以胞吐方式运出细胞
D．抗体合成及胞吐过程可体现生物膜在结构和功能上具连续性
【典例2】 （2023•烟台模拟）气孔的张开与保卫细胞膜上的H+﹣ATPase 有关。H+﹣ATPase 被蓝光诱导激
活后会利用ATP 水解释放的能量将H+运到细胞外，此时细胞外的K+运进保卫细胞，同时其他相关阴离子
在H+协助下也进入保卫细胞，从而使气孔张开。下列分析错误的是（ ）
A．激活的H+﹣ATPase 通过主动运输将细胞内的H+运出保卫细胞
B．其他相关阴离子在H+协助下进入保卫细胞的过程不需要消耗能量
C．蓝光诱导下，气孔开启后短时间内叶肉细胞消耗C5的速率会增大
D．离子进入保卫细胞使其渗透压升高，导致细胞吸水，气孔张开
【变式1】 （2023 春•沙坪坝区校级期中）关于下列各种物质的跨膜运输，叙述错误的是（ ）
A．氧气从细胞质基质进入线粒体的方式为自由扩散，会穿过4 层磷脂分子层
B．甘油、乙醇、苯等脂溶性的小分子有机物较易通过协助扩散进出细胞
C．像蛋白质这样的生物大分子，通过胞吞胞吐进出细胞时也需要膜蛋白的参与
D．研究表明，水分子更多的是借助细胞膜上的水通道蛋白进出细胞
【变式2】 （2023•安阳二模）葡萄糖是细胞主要的能源物质，小肠是人体消化和吸收营养的主要器官，
如图所示为小肠吸收葡萄糖的机制，据图分析下列叙述正确的是（ ）
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A．小肠上皮细胞通过协助扩散将葡萄糖从肠腔运至内环境，至少穿过了4 层生物膜
B．维生素D 可以促进小肠对钙、磷的吸收，其原理类似于图中葡萄糖和Na+的同向运输
C．图中Na+/K+ATPase 是由附着核糖体合成的既有运输功能又有催化功能的蛋白质
D．细胞的细胞膜是连续的单层膜，核膜是具有核孔的不连续的单层膜
考法2 影响物质跨膜运输因素的分析
1. 内部因素：转运蛋白的种类、数量
（1）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，属于跨膜蛋白，可作用于被动运输与主动运输。有特异性结合位点，可同特异性物质结合。
（2）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。通道蛋白具有选择性，转运速率高，可作用于协助扩散。
2. 外部因素：物质的浓度、氧气、温度等
（1）物质浓度（在一定的浓度范围内）
①自由扩散不需要转运蛋白和能量，所以物质运输速率与物质浓度成正比。
②协助扩散和主动运输需要转运蛋白，所以当转运蛋白达到饱和时，物质运输速率达到最大（P 点），此
时限制物质运输速率的因素是转运蛋白的数量。
③主动运输可以逆浓度梯度运输物质，所以当细胞内浓度大于细胞外浓度时，物质仍能被运输进入细胞。
（2）氧气浓度
①氧气浓度通过影响细胞呼吸产生的能量的多少而影响物质运输。
②自由扩散和协助扩散不需要能量，故不受氧气浓度影响。
③主动运输需要消耗能量。Q 点：当氧气浓度为0 时，细胞可以进行无氧呼吸产生少量能量，故此时的运
输速率不为0；QP：随着氧气浓度的增加，呼吸产生的能量增多，主动运输速率增大；P 的以后：当氧气
浓度达到一定程度后，受载体蛋白数量的限制，运输速率不再增加。
（3）温度
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影响自由扩散的因素：细胞膜内外物质的浓度差。
影响协助扩散的因素：a.细胞膜内外物质的浓度差；b.细胞膜上载体的种类和数量。
影响主动运输的主要因素：a.载体；b.能量。凡是能影响细胞内能量产生的因素，都能影响主动运输，如氧气浓度，温度
等。
【典例1】 （2023•保定一模）如图甲为葡萄糖进入某细胞的过程示意图，图乙为细胞膜运输物质时的四
种曲线图。下列叙述错误的是（ ）
A．图甲为葡萄糖通过载体蛋白进入细胞内的过程
B．葡萄糖进入细胞的方式除图甲所示之外还有其他方式
C．葡萄糖通过图甲所示方式进入细胞时与图乙中的②③相对应
D．图乙中的②④所代表的物质运输方式相同
【变式1】 （2023 春•沙坪坝区校级期中）两种物质（甲、乙）运输都与能量供应无关，且为不同的运输
方式。其跨膜运输方式的运输速率与浓度差的关系如图，下列叙述错误的是（ ）
A．由图可知，物质甲的运输方式为自由扩散，物质乙为协助扩散
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B．水分子既可以按照物质甲方式运输，也可以按照物质乙方式运输
C．物质乙运输过程中，一定是与载体蛋白结合完成运输
D．浓度差达到7.5mmol/L 以后，限制物质乙运输速率的主要因素是转运蛋白的数量
考法3 物质运输方式的实验探究
1. 探究是主动运输还是被动运输
（1）植株+培养液
对某物质吸收减弱或停止→主动运输
（2）植株+培养液
不影响物质吸收→被动运输
2. 探究是自由扩散还是协助扩散
（1）植株+培养液
对某物质吸收减弱或停止→协助扩散
（2）植株+培养液
不影响物质吸收→自由扩散
【典例1】 （2023•襄城区校级模拟）某泌盐植物生长在含盐较多的土壤中，通过叶片表面的吐盐结构，
将植物体内多余的盐排出体外，以防止盐分过多对自身造成伤害。为探究泌盐方式是主动运输还是被动运
输，某同学利用生理状态相似的植物设计了甲（实验组）、乙（对照组：保证正常的细胞呼吸）两组实验，
一段时间后测定植物泌盐量。下列相关叙述正确的是（ ）
A．与乙组相比，甲组需抑制根细胞的细胞呼吸
B．若测得甲、乙泌盐量相同，则泌盐方式为协助扩散
C．若测得甲组植物的泌盐量小于乙组，则泌盐方式为主动运输
D．若叶肉细胞通过主动运输泌盐，则泌盐所需通道蛋白空间结构不变
【变式1】 （2023 春•渝中区校级月考）人体缺乏尿酸氧化酶，导致体内嘌呤分解代谢的终产物是尿酸
（存在形式为尿酸盐）。尿酸盐经肾小球滤过后，形成原尿，部分被肾小管细胞膜上的尿酸盐转运蛋白
URAT1 和GLUT9 重吸收，最终回到血液。尿酸盐重吸收过量会导致高尿酸血症或病风。研究人员对天然
化合物F 的降尿酸作用进行了研究。给正常实验大鼠（有尿酸氧化）灌服尿酸氧化酶抑制剂，获得了若干
只高尿酸血症大鼠，并将其随机分成数量相等的两组，一组设为模型组，另一组灌服F 设为治疗组，一段
时间后检测相关指标，结果见图，错误的是（ ）
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A．与空白对照组（灌服生理盐水的正常实验大鼠）相比，模型组的自变量是尿酸氧化酶的活性
B．根据尿酸盐转运蛋白检测结果，推测F 降低治疗组大鼠血清尿酸盐含量的原因可能是增加了肾小管
上皮细胞尿酸盐转运蛋白
C．原尿中还有许多物质也需借助载体蛋白通过肾小管的细胞膜，这类跨膜运输的具体方式是协助扩散
或主动运输
D．设置模型组的作用是通过对比，观察治疗组中F 药物的作用
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