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考点8 细胞的吸水和失水
一、渗透作用
1. 概念：
水
分子（或其他溶剂分子）通过
半透膜
的扩散。
2. 渗透作用发生的条件
（1）具有
半透膜
；（2）膜两侧具有
浓度差
。
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：
渗透作用
。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：渗透作用。
内因：① 原生质层 相当于一层半透膜。原生质层是由 细胞膜
、 液泡膜
以及两层膜之间的 细胞
质 组成的。②原生质层比细胞壁的伸缩性
大
。
外因： 细胞液 与 外界溶液
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 大于
细胞液浓度，洋葱鳞片叶外表皮细胞 失水
，液泡体积 变小
，紫色
变深
。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 小于
细胞液浓度，洋葱鳞片叶外表皮细胞 吸水
，液泡体积逐渐 增大
，紫色
变浅
，细胞壁与原生质层逐渐
复原
吸水
能力
质壁分离过程中，由于细胞失水，细胞液渗透压
升高
，细胞的吸水能力
增强
质壁分离复原过程中，由于细胞吸水，细胞液渗透压
降低
，细胞的吸水能力
减弱
方法
实验用了引流法
对照方法为 自身对照 ：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
葡萄糖
、
KNO
3 、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
大于
细胞液浓度，细胞先
失水
，发生
质壁分离
b.外界溶液中的溶质被细胞
吸收
（主动运输或被动运输），使细胞液浓度增大
c.当细胞液浓度
大于
外界溶液浓度，细胞
吸水
，发生
质壁分离复原
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
【分析】细胞外液的理化特性
（1）溶液的渗透压：是指溶液中溶质微粒对水的吸引力。溶液渗透压的大小取决于单位体积溶液中溶
质的微粒的数目，溶质微粒越多，溶液浓度越高，对水的吸引力越大，溶液渗透压越高。由于血浆中含
有无机盐和蛋白质，故血浆渗透压与其有关。
①水在细胞内外的转移取决于细胞内外渗透压的大小。
②内钾外钠：决定细胞内液渗透压的主要是钾盐（因为钾盐主要存在于细胞内液）；决定细胞外液渗
透压的主要是钠盐（因为钠盐主要存在于细胞外液）。
③细胞外液渗透压＞细胞内液渗透压﹣→水外流→细胞皱缩；细胞外液渗透压＜细胞内液渗透压﹣→
水内流→细胞肿胀
（2）血浆pH（酸碱度）
当酸性物质进入血液时：H++HCO3
﹣＝H2CO3，H2CO3＝H2O+CO2↑（从肺部排出）。例如：乳酸
进入血液后，就与血液中的NaHCO3 发生作用，生成乳酸钠和H2CO3．当碱性物质进入血液时：OH﹣
+H2CO3＝═HCO3
﹣+H2O，例如：当Na2CO3进入血液后。就与血液中的H2CO3发生作用，生成碳酸氢
盐，而过多的碳酸氢盐可以由肾脏排出。
（3）体温
安静时人体产热主要来自内脏（肝脏、肾等），运动时主要来自骨骼肌。人体的散热主要通过汗液
蒸发、皮肤内毛细血管散热、其次还有呼气、排尿和排便等。当气温达到35℃以上时，散热主要通过
汗液蒸发这一条途径。人体体温的相对恒定是因为产热过程和散热过程能够维持动态平衡，主要调节中
枢在下丘脑。
【解答】解：大多数水分子以协助扩散的方式进出细胞，少数水分子以自由扩散的方式进出细胞，而
Na+和Cl﹣以主动运输的方式进出红细胞。自由扩散和协助扩散比主动运输更容易，故细胞膜对水分子
的通透性远高于Na+和Cl﹣。由于自由扩散和协助扩散都是顺浓度梯度运输，主动运输是逆浓度梯度运
输，故水分子从低渗溶液扩散至高渗溶液，Na+和Cl﹣从低渗溶液扩散至高渗溶液，B 正确，ACD 错误。
故选：B。
【点评】本题主要考查的是物质跨膜运输的相关知识，意在考查学生对基础知识的理解掌握，难度适中。
【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
4
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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
【分析】1、渗透作用指水分子（或其他溶剂分子）透过半透膜，从低浓度溶液向高浓度溶液的扩散。
渗透作用发生的条件是具有半透膜和半透膜两侧的溶液具有浓度差。
2、分析图形：漏斗内液面上升，则漏斗内溶液（S1）浓度大于漏斗外溶液（S2），渗透平衡时的液面
差为Δh，此时哪边液面高，哪边溶液浓度大，S1浓度大于S2的浓度。
【解答】解：A、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，渗透平衡时液面
差为h，此时S1和S2，浓度的大小关系为S1＞S2，A 错误；
B、渗透平衡后水分子依然进出半透膜，只不过进出半透膜的水分子的量相等，B 错误；
C、S1浓度大于S2的浓度，所以漏斗中溶液液面上升，但随着液面高度差的增大，由于漏斗中液面上升
而存在高度差势能，半透膜两侧溶液浓度差也在减小，液面上升速率逐渐下降，C 错误；
D、向漏斗内加适量清水，S1的浓度会变得更小，则两种蔗糖溶液的浓度差变小，达到渗透平衡后Δh
将变小，D 正确。
故选：D。
【点评】本题考查渗透作用现象的分析，需要学生充分理解渗透作用的原理，难度中等。
【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
【分析】红细胞在不同浓度的外界溶液中所产生的不同变化：
①当外界溶液浓度＜细胞内液浓度时，红细胞吸水膨胀；
②当外界溶液浓度＞细胞内液浓度时，红细胞失水皱缩；
③当外界溶液浓度＝细胞内液浓度时，红细胞吸水与失水处于动态平衡，细胞形状不改变。
【解答】解：人红细胞的渗透压与X 浓度的溶液相当，细胞吸水和失水处于动态平衡；
而浸在Y 浓度的溶液中的红细胞吸水破裂，说明Y 溶液的浓度低于X 溶液；
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浸在Z 浓度的溶液中的红细胞失水收缩，说明Z 溶液的浓度高于X 溶液的浓度；
则这三种溶液的浓度大小依次Z＞X＞Y。
故选：D。
【点评】解决水分运输的问题的秘诀就是：水分运输的方向是哪一边溶液的浓度高，水分就向哪一边运
输，用这种方式进行判断，题目就变的很简单。
【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
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
【分析】渗透作用发生的条件是具有半透膜，半透膜两侧具有浓度差，渗透平衡时液面差△h 与浓度差
的大小有关，浓度差越大，△h 越大；蔗糖是不能穿过半透膜是分子，图中由于漏斗内的蔗糖溶液浓度
高，因此烧杯中的水分子或通过渗透作用进入漏斗，使漏斗内液面升高，渗透平衡时△h 会产生压力与
漏斗内因溶液浓度差产生的压力的大小相等，因此漏斗内的浓度仍然大于漏斗外。
【解答】解：A、漏斗内液面高度大小最终取决于水分渗透总量，而水分渗透总量和蔗糖溶液的量正相
关，由于两个漏斗中蔗糖浓度相同，但乙漏斗的体积＞甲漏斗，故最终当甲、乙漏斗内液面不再升高时，
甲、乙漏斗内液面高度不相等，A 错误；
B、半透膜面积越大，单位时间内通过的水分子量越多，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，会影响液面高度达到稳定所用的时间，B 错误；
C、蔗糖属于二糖，葡萄糖属于单糖，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，
溶液的渗透压变大，达到平衡时液面高度上升，C 错误；
D、当乙漏斗液面稳定后，在乙漏斗内加入微量蔗糖酶，蔗糖会被水解为单糖，漏斗中的渗透压变大，
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液面会先升高后下降直至内外液面几乎相等，D 正确。
故选：D。
【点评】本题主要考查渗透作用的相关知识，意在考查考生理解所学知识要点，把握知识间内在联系的
能力，能够运用所学知识，对生物学问题作出准确的判断，难度适中。
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）
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【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
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
【分析】1、分析题图1 可知，花瓣细胞放在甲溶液中，失水量逐渐增加，当达到一定的时间后，失水
量保持不变，所以甲溶液是高渗溶液；放在乙溶液中，花瓣细胞失水量随时间延长而逐渐增加，达到一
定时间后，细胞的失水量逐渐减少，因此乙溶液是细胞可以吸收溶质的溶液。
2、分析题图2 可知，Ⅰ液泡直径先变小后恢复到原样，为图1 中乙溶液中的变化曲线，Ⅱ液泡直径先
变小后维持不变，为甲溶液中的变化曲线。
【解答】解：A、据图1 分析，第4 分钟前，甲曲线斜率大于乙曲线，说明甲溶液中花瓣细胞的失水速
率大于乙溶液，A 错误；
B、由图1 可知，花瓣细胞放在甲溶液中，失水量先增加后不变，说明甲溶液是高渗溶液；而由图2 可
知，曲线Ⅱ液泡直径先变小后维持不变，说明图2 中曲线Ⅱ和图1 中甲溶液中细胞失水量曲线对应，B
正确；
C、由图1 可知，第4min 后细胞在乙溶液中的细胞失水量开始减少，细胞开始吸水，说明细胞未死亡，
C 错误；
D、图2 中Ⅰ为图1 中乙溶液中的变化曲线，由图2 可知，处理时间为6min 时，细胞仍在持续吸水，此
时乙细胞内液的浓度大于外液的浓度，D 错误。
故选：B。
【点评】本题考查物质跨膜运输的相关知识，意在考查学生的识记能力和判断能力，运用所学知识综合
分析问题的能力是解答本题的关键。
【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（ ）
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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
【分析】当细胞液的浓度小于外界溶液的浓度时，细胞液中的水就透过原生质层进入外界溶液中，使细
胞壁和原生质层都出现一定程度的收缩。当细胞不断失水时，由于原生质层比细胞壁的伸缩性大，原生
质层就会与细胞壁逐渐分离开来，也就是逐渐发生了质壁分离。当细胞液的浓度大于外界溶液的浓度时，
外界溶液中的水就透过原生质层进入细胞液中，整个原生质层就会慢慢地恢复成原来的状态，使植物细
胞逐渐发生质壁分离的复原。
【解答】解：A、据图分析，t0～t1时间内花瓣细胞液浓度与X 溶液浓度的比值始终小于1，细胞逐渐失
水体积变小，花瓣细胞发生质壁分离，A 正确；
B、t0～t1时间内花瓣细胞液浓度与X 溶液浓度的比值越来越大，说明溶质微粒可以进入细胞，导致细
胞液浓度越来越大，B 正确；
C、t2时比值稳定不变，但由于花瓣细胞细胞壁的支撑作用，花瓣细胞的体积不会明显大于初始值，C
错误；
D、适当降低温度时，膜的流动性降低，t1～t2所需时间可能会延长，D 正确。
故选：C。
【点评】本题考查物质跨膜运输的相关知识，意在考查学生的识记能力和判断能力，运用所学知识综合
分析问题的能力。
【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（ ）
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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
【分析】由图可以看出，在清水中气孔开放，在蔗糖溶液中气孔关闭．质壁分离的原因分析：外因：外
界溶液浓度＞细胞液浓；内因：原生质层相当于一层半透膜，细胞壁的伸缩性小于原生质层；表现：液
泡由大变小，细胞液颜色由浅变深，原生质层与细胞壁分离．
【解答】解：由图可以看出，A、蔗糖溶液中，保卫细胞因失水，导致气孔关闭，A 正确。
B、清水中的保卫细胞吸水，气孔开放，B 错误。
C、蔗糖溶液中，细胞失水，导致气孔关闭，但原生质层具有选择透过性，蔗糖不能进入细胞，C 错误。
D、清水中的保卫细胞吸水，没有质壁分离，也不会出现质壁分离自动复原，D 错误。
故选：A。
【点评】本题考查植物细胞的吸水和失水，意在考查考生分析图形，以及解决问题的能力．
【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（ ）
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
【分析】质壁分离是指原生质层和细胞壁分离，细胞发生质壁分离的条件：（1）活细胞；（2）成熟的
植物细胞，即具有大液泡和细胞壁；（3）细胞液浓度小于外界溶液浓度。由于蔗糖分子不能透过膜，
甘油分子可以较快地透过膜，所以放入蔗糖溶液中的细胞只质壁分离不复原，而放入甘油溶液中的细胞
质壁分离后可复原。
【解答】解：由于蔗糖溶液和甘油溶液浓度均比细胞液的浓度高，所以甲乙两细胞都能发生质壁分离。
又蔗糖分子不能透过膜，甘油分子可以较快地透过膜，所以放入蔗糖溶液中的细胞不发生质壁分离复原
现象，而放入甘油溶液中的细胞质壁分离后又发生质壁分离复原现象。
故选：B。
【点评】本题考查观察植物细胞质壁分离及复原实验及应用，要求考生掌握该实验的原理和条件，能运
用该实验验证细胞膜的选择透过性、细胞的死活、细胞液浓度的相对大小等，属于考纲识记和应用层次
的考查。
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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
顺
浓度梯度（
高
浓度→
低
浓度）
逆
浓度梯度（
低
浓度→
高
浓度）
运输
模式
图
特点
不需要
转运蛋白，
不消耗
能量
需要
转运蛋白，
不消耗
能量
需要
载体蛋白，
消
耗
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
气体
小分子；甘
油、乙醇等
脂溶性
小分子；
水
哺乳动物成熟红细胞
吸收葡萄
糖
；Na+ 内流
、K+外流 ；
肾小管和集合管
重吸收水分
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
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。如离子通道等。
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过，而且每次转运时都会发生
自身构象
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
协助扩散
，载体蛋白介导的运输可能是
协助扩散
，也可能
是
主动运输
。
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
不需要 载体， 消耗 能量
不需要 载体， 消耗 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 不一定 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
0 层
。
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
【分析】1、某些离子、小分子物质跨膜运输方式：
名 称
运输方向
载体
能量
实 例
自由扩散
高浓度→低浓度
不需
不需
水，CO2，O2，甘油，苯、酒精等
协助扩散
高浓度→低浓度
需要
不需
红细胞吸收葡萄糖
主动运输
低浓度→高浓度
需要
需要
小肠绒毛上皮细胞吸收氨基酸，葡萄糖，K+，Na+等
此外，大分子物质运输的方式是胞吞或胞吐。
2、生物膜可以让水分子自由通过，细胞要选择吸收的离子和小分子也可以通过，而其他的离子、小分
子和大分子则不能通过，因此生物膜是一种选择透过性膜。
【解答】解：A、在运输物质的过程中，胞吞和胞吐过程依赖细胞膜的流动性，需要膜上蛋白质的参与，
A 错误；
B、胞吞过程中细胞对物质的摄入具有选择性，B 正确；
C、有些小分子物质也可能以胞吐方式运出细胞，如神经递质，C 正确；
D、抗体的合成分泌需要多种具膜细胞器的参与，胞吐出细胞依赖细胞膜的结构特点，抗体的合成分泌
过程体现了生物膜在结构和功能上具有连续性，D 正确。
故选：A。
【点评】本题考查物质的跨膜运输的相关知识，对于此类试题，考生应掌握小分子物质跨膜运输的方式
和特点，掌握大分子物质进出细胞的方式。
【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
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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
【分析】根据题干信息分析，H+﹣ATPase 是一种位于保卫细胞膜上的载体蛋白，其可以将氢离子运出
保卫细胞，且消耗能量，为主动运输；该载体蛋白还具有酶的催化作用，可以催化ATP 水解释放能量，
供给氢离子的跨膜运输等生命活动。同时K+和其他阴离子进入保卫细胞使保卫细胞渗透压升高，吸水
能力增强，细胞膨胀，气孔张开。
【解答】解：A、根据试题分析可知，激活的H+﹣ATPase 通过主动运输将细胞内的H+运出保卫细胞，
A 正确；
B、其他相关阴离子在H+协助下进入保卫细胞的过程，依赖于H+电化学梯度，为主动运输，B 错误；
C、蓝光诱导下，气孔开启后短时间内进入细胞的二氧化碳增多，叶肉细胞消耗C5的速率会增大，C 正
确；
D、离子进入保卫细胞使其渗透压升高，导致细胞吸水，细胞膨胀，气孔张开，D 正确。
故选：B。
【点评】解答本题的关键是掌握小分子物质跨膜运输的相关知识，能够通过载体蛋白、能量等条件判断
氢离子的跨膜运输方式为主动运输，同时注意该载体蛋白还具有催化ATP 水解的功能，还需掌握细胞
吸水与失水的条件才能判断外界溶液浓度大小。
【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
【分析】物质跨膜运输方式的总结：
1、自由扩散：物质由高浓度→低浓度转运，不需能量，不需要载体。如CO2、O2、甘油、苯、酒精等
可以以自由扩散的方式转运；
2、协助扩散：物质由高浓度→低浓度转运，需要载体，不需要能量。如红细胞吸收葡萄糖属于协助扩
散；
3、主动运输：物质由低浓度→高浓度转运，需要能量，需要载体。如小肠绒毛上皮细胞吸收氨基酸、
葡萄糖、K+，Na+等属于主动运输。
【解答】解：A、氧气从细胞质基质进入线粒体的方式为自由扩散，会穿过线粒体的2 层膜共4 层磷脂
分子层，A 正确；
B、甘油、乙醇、苯等脂溶性的小分子有机物通过自由扩散进出细胞，B 错误；
C、蛋白质等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，C 正确；
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D、大多数水分子借助细胞膜上的水通道蛋白以协助扩散方式进出细胞，D 正确。
故选：B。
【点评】本题考查物质跨膜运输的相关内容，意在考查考生识记和理解能力，属于中档题。
【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（ ）
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
【分析】小分子物质跨膜运输的方式包括：自由扩散、协助扩散、主动运输。自由扩散：高浓度到低浓
度，不需要载体，不需要能量；协助扩散：高浓度到低浓度，不需要能量，需要载体；主动运输从高浓
度到低浓度，需要载体，需要能量。大分子或颗粒物质进出细胞的方式是胞吞和胞吐，不需要载体，消
耗能量。
【解答】解：A、据图可知，小肠上皮细胞将葡萄糖从肠腔运至内环境的过程中是逆浓度梯度，且需要
GLUT2 转运蛋白协助，说明该过程是主动运输，A 错误；
B、维生素D 跨膜运输的方式自由扩散，而图中葡萄糖和Na+的同向运输是主动运输和协助扩散，B 错
误；
C、据图可知，图中的Na+/K+ATPase 既可以协助钠离子和钾离子的运输，又可催化ATP 的分解，故既
有催化功能又有运输功能，该物质本质为蛋白质，是在核糖体合成的，C 错误；
D、核膜是双层膜结构，D 错误。
故选：C。
【点评】本题结合图示，考查物质运输的方式，要求学生识记小分子物质跨膜运输方式和特点，要求根
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据图中信息准确判断葡萄糖和钠离子、钾离子进出细胞的方式，再准确判断各选项。
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
【分析】1、自由扩散的特点是顺浓度梯度，与膜内外物质浓度梯度有关，不需要载体蛋白协助，不消
耗能量。
2、协助扩散的特点是顺浓度梯度，与膜内外物质浓度梯度有关，还需要膜上的转运蛋白的协助，不消
耗能量。
3、主动运输的特点是逆浓度梯度，需要载体蛋白协助，需要消耗能量。
【解答】解：A、图甲为葡萄糖通过载体蛋白进入细胞内的过程，A 正确；
B、分析图甲，葡萄糖进入细胞是从高浓度进入低浓度，需要载体蛋白协助，属于协助扩散，葡萄糖进
入细胞的方式还有主动运输，B 正确；
C、分析图乙的②③说明在一定物质浓度范围内，葡萄糖的运输速率随物质浓度的增大而增大，且运
输速率不需要消耗能量，由此可知葡萄糖进入细胞的方式是协助扩散，与图甲运输方式相对应，C 正确；
D、图乙中的②，在一定物质浓度范围内，葡萄糖的运输速率随物质浓度的增大而增大，到达一定范围
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后，葡萄糖的运输速率不再随物质浓度的增大而增大，故其运输方式是协助扩散，④所代表的物质运
输的运输速率随氧气浓度的增大而增大，说明运输方式需要消耗能量，属于主动运输，D 错误。
故选：D。
【点评】本题主要考查物质跨膜运输的方式及其异同，要求学生有一定的理解分析能力，能够结合题干
信息和所学知识进行分析应用。
【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
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
【分析】题图分析：物质甲随着浓度差的增大，运输速率一直在增加，说明物质甲的运输方式为自由扩
散；物质乙在一定的浓度差范围内，随着浓度差的增大，运输速率增大，超过一定的浓度差，浓度差再
增大，运输速率不发生改变，说明物质乙的运输方式为协助扩散。
【解答】解：A、由图示分析可知，甲的运输方式为自由扩散，乙为协助扩散，A 正确；
B、水分子进出细胞既可以按照物质甲自由扩散方式运输，也可以按照物质乙协助扩散方式运输，B 正
确；
C、物质乙的运输方式是协助扩散，其顺浓度梯度运输过程可能通过通道蛋白协助，被运输物质不需要
与通道蛋白结合，C 错误；
D、由图2 可知，浓度差达到7.5mmol/L 以后转运速率不再增加，限制物质乙运输速率的主要因素不再
是转运物质的浓度差，可能是转运蛋白的数量，D 正确。
故选：C。
【点评】本题考查了物质跨膜运输的方式，意在考查考生理解所学知识点和分析题图的能力，考生在判
断运输方式时首先运输的方向，顺浓度梯度的是被动运输，逆浓度梯度的是主动运输。
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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
【分析】小分子物质跨膜运输的方式包括：自由扩散、协助扩散、主动运输。自由扩散高浓度到低浓度，
不需要载体，不需要能量；协助扩散是从高浓度到低浓度，不需要能量，需要载体；主动运输从高浓度
到低浓度，需要载体，需要能量。大分子或颗粒物质进出细胞的方式是胞吞和胞吐，不需要载体，消耗
能量。
【解答】解：A、据“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”可知实验的材
料为叶肉细胞，主动运输与被动运输的主要区别是否消耗ATP，由题干信息可知，乙保证正常的细胞呼
吸为对照组，因此为探究泌盐方式是主动运输还是被动运输，甲组需抑制叶肉细胞而非根细胞的细胞呼
吸，A 错误；
B、若测得甲、乙泌盐量相同，说明运输方式不消耗能量，属于被动运输，则泌盐方式可能为协助扩散
或自由扩散，B 错误；
C、测得甲组植物的泌盐量小于乙组，说明该泌盐方式需要消耗呼吸作用提供的能量，方式为主动运输，
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C 正确；
D、通道蛋白是协助扩散过程中的转运蛋白，若叶肉细胞通过主动运输泌盐，所需的蛋白质是载体蛋白，
D 错误。
故选：C。
【点评】解答此类试题需要学生熟记不同物质的跨膜运输方式及特点。
【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（ ）
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
【分析】由图可知，模型组（有尿酸氧化酶的正常实验大鼠灌服尿酸氧化酶抑制剂）尿酸盐转运蛋白增
多，血清尿酸盐含量增高；治疗组尿酸盐转运蛋白减少，可降低治疗组大鼠血清尿酸盐含量。
【解答】解：A、根据图片中与空白对照组相比，模型组的自变量是尿酸氧化酶抑制剂，空白对照组灌
服的是生理盐水，而模型组灌服的是尿酸氧化酶抑制剂，A 正确；
B、根据图片结果分析，模型组与治疗组相比较，两种蛋白质的含量明显减少，所以F 的作用可能是抑
制URAT1、CLUT9 两种蛋白质的合成，导致肾小管上皮细胞尿酸盐转运蛋白下降，B 错误；
C、肾小管细胞可以吸收重吸收物质，体现的细胞膜的功能特性是选择透过性，在跨膜运输方式中，需
要借助载体蛋白运输方式为协助扩散或主动运输，C 正确；
D、设置模型组的目的是相互对照，消除无关变量的影响，使实验结果更为准确，D 正确。
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故选：B。
【点评】本题考查物质跨膜运输的相关知识，意在考查学生的识记能力和判断能力，运用所学知识综合
分析问题的能力。
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