【生物】2019届一轮复习人教版第6讲细胞的物质输入和输出考点
第6讲 细胞的物质输入和输出
[考纲要求] 1.物质出入细胞的方式(Ⅱ)。2.实验：(1)通过模拟实验探究膜的透性；(2)观察植物细胞的质壁分离和复原。
考点一 物质跨膜运输的实例
1．渗透作用
(1)概念：指水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散过程。
(2)渗透作用产生的条件：一是具有半透膜，二是半透膜两侧的溶液具有浓度差。
2．动、植物细胞的吸水和失水
(1)动物细胞的吸水和失水
②现象
a．外界溶液浓度<细胞质浓度⇒细胞吸水膨胀。
b．外界溶液浓度>细胞质浓度⇒细胞失水皱缩。
c．外界溶液浓度＝细胞质浓度⇒水分进出平衡。
知识延伸 半透膜与选择透过性膜的比较
①区别：半透膜是无生命的物理性薄膜，物质能否通过取决于分子的大小；选择透过性膜是具有生命的生物膜，载体蛋白的存在决定了其对不同物质吸收的选择性。细胞死亡或膜载体蛋白失活后，其选择透过性丧失。
②共性：都允许水分子自由通过，而不允许生物大分子物质通过。
(2)植物细胞的吸水和失水(以成熟植物细胞为例)
①原理
②现象
a．当外界溶液的浓度大于细胞液浓度时，细胞就通过渗透作用失水，植物细胞就发生质壁分
离现象。
b．将已发生质壁分离的植物细胞放入清水中，此时细胞液的浓度高于外界清水，植物细胞就吸水，发生质壁分离复原现象。
3．物质跨膜运输的其他实例
(1)植物对无机盐离子的吸收
①不同植物对同种无机盐离子的吸收有差异。
②同种植物对不同无机盐离子的吸收也有差异。
(2)人体甲状腺滤泡上皮细胞对碘的吸收是逆(填“逆”或“顺”)浓度梯度进行的。
(3)不同微生物对不同矿物质的吸收表现出较大的差异性。
(1)渗透作用中膜两侧溶液的浓度指的是质量百分比浓度( × )
(2)在渗透作用中，当半透膜两侧溶液浓度相等时，水分子不再通过半透膜( × )
(3)将动物细胞放入一定浓度的外界溶液中，不能发生渗透作用( × )
(4)植物细胞的原生质层包括细胞膜、细胞质和细胞核( × )
(5)无机盐离子都是逆浓度梯度跨膜运输的( × )
科学家将番茄和水稻分别放在含有Ca2＋、Mg2＋和SiO的培养液中培养，结果如图所示，据图分析：
(1)由实验结果可以看出：三种离子中，水稻主要吸收SiO，番茄主要吸收Mg2＋、Ca2＋。
(2)解释水稻培养液中Mg2＋、Ca2＋浓度升高的原因：水稻吸收水分的量多于吸收Mg2＋、Ca2＋的量。
(3)实验结果说明植物细胞对无机盐离子的吸收具有选择性(特点)，这一特性与细胞膜上的载体蛋白直接相关。
1．渗透作用原理的应用
(1)验证渗透作用发生的条件
(2)比较不同溶液浓度的大小
比较项目
漏斗内
烧杯内
溶液浓度
M
N
现象及结论
①若漏斗内液面上升，则M>N
②若漏斗内液面不变，则M＝N
③若漏斗内液面下降，则M
b>a
答案 D
解析 根据图中信息，a组细胞基本可以维持原状，b组细胞吸水膨胀，c组细胞失水皱缩；与a组相比，b组细胞吸水，细胞内液渗透压降低；向a组烧杯中加入少量葡萄糖后，刚开始外界溶液渗透压大于细胞内液渗透压，细胞失水皱缩，后来葡萄糖通过协助扩散方式进入细胞内，造成细胞内液渗透压大于外界溶液，细胞吸水恢复原状；细胞形态的改变是细胞通过渗透作用失水或吸水造成的，不消耗ATP。
4．(2014·新课标Ⅱ，4)将某植物花冠切成大小和形状相同的细条，分为a、b、c、d、e和f组(每组的细条数相等)，取上述6组细条分别置于不同浓度的蔗糖溶液中，浸泡相同时间后测量各组花冠细条的长度，结果如下图所示。假如蔗糖溶液与花冠细胞之间只有水分交换，则( )
A．实验后，a组液泡中的溶质浓度比b组的高
B．浸泡导致f组细胞中液泡的失水量小于b组的
C．a组细胞在蔗糖溶液中失水或吸水所耗ATP大于b组
D．使细条在浸泡前后长度不变的蔗糖浓度介于0.4～0.5 mol·L－1之间
答案 D
解析 通过图示可以看出，a组和b组实验前长度/实验后长度的值都小于1
，表明细胞吸水导致细条变长；由于a组实验前长度/实验后长度的值小于b组，说明a组吸水较多，b组吸水较少，所以实验后a组液泡中的溶质浓度比b组的低，A项错误；分析柱状图可知，f组细胞失水，而b组细胞吸水，因此浸泡导致f组细胞中液泡的失水量大于b组的，B项错误；水分进出细胞的方式是自由扩散，不消耗ATP，C项错误；根据柱状图可知，在浓度为0.4 mol·L－1的蔗糖溶液中的c组细胞吸水，而在浓度为0.5 mol·L－1的蔗糖溶液中的d组细胞失水，所以使细条在浸泡前后长度不变的蔗糖浓度介于0.4～0.5 mol·L－1之间，D项正确。
细胞吸水、失水的判断方法
(1)通过比较细胞外溶液和细胞液的浓度大小来判断：当细胞外溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞失水；当细胞外溶液浓度小于细胞液浓度时，细胞吸水；当细胞外溶液与细胞液的浓度相等时，细胞失水量和吸水量相等，处于动态平衡。
(2)根据重量或长度变化(如萝卜条)来判定：若重量增加或长度变长，则吸水；反之则失水。
命题点三 与渗透作用有关的实验探究
5．(2017·赣州模拟)某同学进行如下图所示的实验，甲图为实验开始状态，乙图为实验结束状态。请在乙图所示实验结果的基础上继续实验，探究蔗糖的水解产物能否通过半透膜。
增添的实验材料：蔗糖酶溶液、斐林试剂、试管、滴管、水浴锅等。
(1)请完善继续实验的简要步骤：
①向a、b两管中分别加入________________，观察a、b两管内液面的变化；
②吸取a、b两管内适量液体，分别加入A、B两试管中，并加入________，____________加热，观察A、B试管内有无砖红色沉淀。
(2)预测实验现象并做出结论：如果a、b两管液面高度差________，且A、B试管内________________，则蔗糖的水解产物能通过半透膜；如果a、b两管液面高度差______________，且A试管内________________、B试管内________________，则蔗糖的水解产物不能通过半透膜。
答案 (1)①等量蔗糖酶溶液 ②斐林试剂 50～65 ℃水浴 (2)缩小 均有砖红色沉淀 增大 无砖红色沉淀 有砖红色沉淀
考点二 物质出入细胞的方式及影响因素
1．物质出入细胞的方式(连线)
2．影响物质跨膜运输因素的分析
(1)浓度差对物质跨膜运输的影响
浓度差主要影响自由扩散和协助扩散。自由扩散中，浓度差越大，运输速率越大；协助扩散中，浓度差达到一定程度后运输速率不再继续增加，原因是受载体数量的限制。
(2)载体蛋白数量对跨膜运输的影响
载体蛋白主要影响协助扩散和主动运输。其他条件适宜的情况下，载体蛋白数量越多，运输速率越大。自由扩散不受载体蛋白数量的影响。
(3)氧气含量对跨膜运输的影响
通过影响细胞的呼吸进而影响主动运输的速率。
①P点时：无氧呼吸为物质的吸收提供能量。
②PQ段：随着氧气含量的增加，有氧呼吸产生的能量越多，主动运输的速率越大。
③Q点以后：当氧气含量达到一定程度后，受载体蛋白数量以及其他限制因素的影响，
运输速率不再增加。
(4)温度
(1)细胞质中的氢离子可以通过扩散作用进入液泡内( × )
(2)Na＋与有关载体蛋白结合排出神经细胞属于主动运输( √ )
(3)细胞外液中的K＋进入神经细胞属于自由扩散( × )
(4)液泡中积累了大量离子，故液泡膜不具有选择透过性( × )
(5)主动运输使膜内外物质浓度趋于一致，维持了细胞的正常代谢( × )
(6)同一种物质进出不同细胞时，运输方式可能不同( √ )
分析物质进出细胞的有关图像
(1)甲、乙的物质进出细胞方式一样吗？为什么？
提示 不一样。图甲中a点以后物质是逆浓度梯度运输，为主动运输；图乙中物质顺浓度梯度运输，需要载体蛋白，但不消耗能量，为协助扩散。
(2)图乙的物质运输方式也可以逆浓度梯度进行吗？
提示 不能，逆浓度梯度运输一定消耗能量。
(3)只要是消耗能量的运输方式就是主动运输吗？
提示 不是，需要消耗能量的运输方式除了主动运输，还有胞吞和胞吐。
命题点一 物质跨膜运输方式的判断
1．下图表示物质进入细胞的四种方式，有关说法错误的是( )
A．温度只影响图中②和③过程的速率
B．吞噬细胞通过④过程吞噬病原体
C．小肠上皮细胞吸收乙醇的方式是①
D．生长素极性运输进入细胞的方式是③
答案 A
解析 图中的①～④过程分别表示自由扩散、协助扩散、主动运输、胞吞作用。温度影响分子的运动速率，影响膜的流动性，图中①②③④四种运输方式都会受到影响，A项错误；④过程属于胞吞作用，吞噬细胞通过④过程吞噬病原体，B项正确；乙醇进入细胞的方式是自由扩散，小肠上皮细胞吸收乙醇的方式是①，C项正确；生长素极性运输进入细胞的方式是主动运输，是③的运输方式，D项正确。
2．(2017·合肥检测)主动运输消耗的能量可来自ATP或离子电化学梯度等。如图为Na＋、葡萄糖进出小肠上皮细胞的示意图。下列关于图中物质跨膜运输过程的分析错误的是( )
A．葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞是不需耗能的主动运输
B．Na＋从小肠上皮细胞进入组织液是需要消耗ATP的主动运输
C．葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞与Na＋从肠腔进入小肠上皮细胞相伴随
D．Na＋从肠腔到小肠上皮细胞以及葡萄糖从小肠上皮细胞到组织液均为被动运输
答案 A
解析 由图可知，葡萄糖从肠腔逆浓度梯度进入小肠上皮细胞，属于主动运输，需消耗能量，A项错误；Na＋从小肠上皮细胞进入组织液是逆浓度梯度进行的，且需要载体蛋白协助并需要消耗ATP，属于主动运输，B项正确；从图示可看出，葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞与Na＋从肠腔进入小肠上皮细胞共用一个载体，C项正确；Na＋从肠腔进入小肠上皮细胞的方式是协助扩散，葡萄糖从小肠上皮细胞进入组织液的方式也是协助扩散，均为被动运输，D项正确。
“三看法”快速判定物质出入细胞的方式
命题点二 影响物质跨膜运输的因素分析
3.如图表示在一定范围内细胞膜外某物质浓度变化与该物质进入细胞膜内速率的关系，据图分析，下列说法正确的是( )
A．该物质进入细胞的方式是自由扩散
B．该物质通过膜时必须与载体蛋白结合
C．该物质可能是水或甘油
D．该物质只能从浓度低的一侧向浓度高的一侧移动
答案 B
解析 据图分析，在一定范围内随着物质浓度增加该物质运输速率增加，当物质浓度达到一定值时，物质运输速率不再增加，说明受到载体数量的限制，故该物质运输方式为协助扩散或主动运输，A项错误；协助扩散的特点是需要载体，不需要能量，主动运输的特点是需要载体和能量，B项正确；水和甘油通过自由扩散进入细胞膜，C项错误；协助扩散是从高浓度向低浓度运输，主动运输是从低浓度向高浓度运输，D项错误。
4．用呼吸抑制剂处理人体红细胞，下列物质吸收量显著减少的一组是( )
答案 B
解析 氨基酸进入红细胞是主动运输，其吸收需要细胞呼吸提供的能量和载体蛋白，葡萄糖进入红细胞是协助扩散，与能量无关，A项错误；氨基酸和K＋的运输方式都是主动运输，能量降低会使其吸收速率下降，B项正确；O2、H2O、甘油和脂肪酸的运输方式都是自由扩散，抑制细胞呼吸对它们的吸收没有影响，C、D项错误。
命题点三 物质跨膜运输的有关探究实验分析
5．(2017·海南，6)将生长状态一致的某种植物幼苗分成甲、乙两组，分别移入适宜的营养液中在光下培养，并给甲组的营养液适时通入空气，乙组不进行通气处理。一定时间后测得甲组的根对a离子的吸收速率远大于乙组的。关于这一实验现象，下列说法错误的是( )
A．给营养液通入空气有利于该植物的生长
B．根细胞对a离子的吸收过程属于自由扩散
C．根细胞对a离子的吸收过程有能量的消耗
D．根细胞的有氧呼吸有利于根对a离子的吸收
答案 B
解析 由题目给出的信息“甲组的根对a离子的吸收速率远大于乙组的”，说明根对a离子的吸收过程属于主动运输，主动运输需要能量和载体，B项错误、C项正确；给营养液通入的空气中含有氧气，根细胞获得氧气，有氧呼吸能正常进行，有利于根对a离子的吸收，有利于该植物的生长，A、D项正确。
6．柽柳是泌盐植物，叶子和嫩枝可以将吸收到植物体内的盐分排出，是强耐盐植物。柽柳从土壤中吸收无机盐的方式是主动运输还是被动运输？请设计实验加以证明。
(1)实验步骤：
①取甲、乙两组生长发育相同的柽柳幼苗，放入适宜浓度的含有Ca2＋、K＋的溶液中。
②甲组给予正常的呼吸条件，乙组____________________________________________。
③________________________________________________________________________。
(2)实验结论：
①若两组植株对Ca2＋、K＋的吸收速率相同，说明_______________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)②完全抑制细胞呼吸 ③一段时间后测定两组植株根系对Ca2＋、K＋的吸收速率
(2)①柽柳从土壤中吸收无机盐的方式是被动运输
②若乙组吸收速率明显小于甲组吸收速率，说明柽柳从土壤中吸收无机盐的方式是主动运输
探究物质跨膜运输方式的实验设计
(1)探究是主动运输还是被动运输
(2)探究是自由扩散还是协助扩散
考点三 观察植物细胞的质壁分离和复原
1．实验原理
(1)成熟的植物细胞的原生质层相当于一层半透膜。
(2)细胞液具有一定的浓度，细胞能渗透吸水和失水。
(3)原生质层比细胞壁的伸缩性大。
2．实验步骤
3．现象与结论
特别提醒 (1)本实验存在两组对照实验
(2)质壁分离后在细胞壁和细胞膜之间的是浓度降低的外界溶液。这是由于细胞壁是全透性的且有水分子通过原生质层渗出来。
1．不同外界溶液中植物细胞的变化分析
将植物的细胞依次浸于蒸馏水、物质的量浓度为0.3 mol/L的蔗糖溶液和0.5 mol/L的尿素溶液中，原生质体(即植物细胞中细胞壁以内的部分)的体积随时间变化如图，分析如下：
(1)A曲线表示细胞在蒸馏水中：细胞略膨胀，但是由于细胞壁的存在，原生质体的体积不能无限膨胀。
(2)B曲线表示细胞在0.5 mol/L的尿素溶液中：细胞先因渗透失水而发生质壁分离，后由于尿素能进入细胞，使得质壁分离后的细胞因吸水而自动复原；KNO3、甘油、乙二醇等溶液中也可发生质壁分离后自动复原现象。
(3)C表示细胞在0.3 mol/L的蔗糖溶液中：蔗糖不能进入细胞，因此质壁分离后细胞不能发生自动复原。
2．质壁分离和复原实验的拓展应用
(1)判断成熟植物细胞的死活
(2)测定细胞液浓度范围
(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KNO3溶液和蔗糖溶液)
问题探究
如图表示正在进行质壁分离的紫色洋葱细胞，请分析：
(1)实验时一定要选择紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞吗？
提示 不一定。但紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液中含有色素，使液泡呈现紫色，更有利于观察。
(2)b的颜色和大小如何发生变化？
提示 颜色逐渐加深；b逐渐变小。
(3)当停止质壁分离时，b与c的浓度相等。
(4)该实验无独立的对照组，为什么还叫对照实验？
提示 该实验中，实验组和对照组在同一装片中先后进行，属于自身对照。
命题点一 实验基础
1．用洋葱鳞片叶表皮制备“观察细胞质壁分离实验”的临时装片，观察细胞的变化。下列有关实验操作和结果的叙述，正确的是( )
A．将装片放在酒精灯上加热后，再观察细胞质壁分离现象
B．在盖玻片一侧滴加清水，细胞吸水膨胀但不会破裂
C．用不同浓度的蔗糖溶液处理细胞，均能观察到质壁分离现象
D．当质壁分离不能复原时，细胞仍具有正常生理功能
答案 B
解析 观察细胞质壁分离实验中用的是活细胞，因此不能放在酒精灯上加热；在盖玻片一侧滴加清水，细胞吸水膨胀，但由于植物细胞有细胞壁，所以不会破裂；用蔗糖溶液处理细胞时，如果浓度过低不发生质壁分离，如果浓度过高，细胞会失水过多而死亡；当质壁分离不能复原时，细胞已经死亡，不具有正常生理功能。
2．某学生将2.5%的尿滴加在载玻片上的蚕豆表皮上，观察到植物细胞的质壁分离。2 h后打算再次观察时却发现理想的视野找不到了。原因是( )
A．错拿了对照样品
B．时间过长，细胞壁也收缩了
C．溶质颗粒被缓慢吸收，使水分再度进入细胞
D．2 h前观察到的现象是假象
答案 C
解析 将2.5%的尿滴加在载玻片上的蚕豆表皮上，植物细胞发生质壁分离，原因是尿液浓度大于细胞液浓度。2 h后视野中找不到质壁分离的细胞了，是因为尿液中尿素等溶质颗粒缓慢被细胞吸收，导致细胞液浓度逐渐增大，当细胞液浓度大于外界溶液浓度时，水分再度进入细胞，使细胞自动发生了质壁分离复原。
命题点二 实验拓展
3．(2017·长沙长郡中学第二次周测)探究植物细胞的吸水和失水选择紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞而不选择内表皮细胞进行实验，其主要原因是( )
A．外表皮细胞中有中央大液泡，而内表皮细胞中没有
B．外表皮细胞能发生渗透作用，而内表皮细胞不能
C．外表皮细胞的细胞液中含有紫色的色素，而内表皮细胞中没有
D．外表皮细胞比内表皮细胞更容易发生质壁分离
答案 C
解析 紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的液泡中有色素，呈紫色，有利于实验现象的观察，而内表皮细胞中没有，C项正确。
4．(2014·新课标Ⅰ，4)下列关于植物细胞质壁分离实验的叙述，错误的是( )
A．与白色花瓣相比，采用红色花瓣有利于实验现象的观察
B．用黑藻叶片进行实验时，叶绿体的存在会干扰实验现象的观察
C．用紫色洋葱鳞片叶外表皮不同部位观察到的质壁分离程度可能不同
D．紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的液泡中有色素，有利于实验现象的观察
答案 B
解析 红色花瓣与白色花瓣相比，其细胞液中因含花青素而呈现红色，有利于实验现象的观察，A项正确；用黑藻叶片进行实验时，叶绿体的存在使原生质层呈现绿色，有利于实验现象的观察，B项错误；紫色洋葱鳞片叶外表皮不同细胞的细胞液浓度可能不同，因此，放在同一浓度蔗糖溶液中发生质壁分离的程度可能不同，C项正确；紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的液泡中含有色素，有利于实验现象的观察，D项正确。
矫正易错 强记长句
1．水分子由低浓度溶液流向高浓度溶液是个综合效果，实际上水分子是双向移动的，只是由低浓度溶液流向高浓度溶液的水分子数较多。
2．渗透平衡不可看作没有水分子移动，也不可看作两侧溶液浓度绝对相等，只意味着半透膜两侧水分子移动达到动态平衡状态。
3．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细胞核的通道；小分子物质进出细胞核是通过跨膜运输实现的，都具有选择性。
4．Na＋、K＋等无机盐离子一般以主动运输方式进出细胞，但也可通过协助扩散(或离子通道)进出细胞，如神经细胞维持静息电位时的K＋外流和形成动作电位时的Na＋内流。
5．植物吸收水分的方式是自由扩散，而吸收无机盐离子的方式是主动运输，因此可以说植物对水分和无机盐的吸收是两个相对独立的过程。
6．物质跨膜运输(自由扩散、协助扩散、主动运输)体现了生物膜的选择透过性；大分子物质和颗粒性物质的胞吞、胞吐体现了生物膜的流动性。
请回答与物质进出细胞有关的问题：
1．植物细胞原生质层的组成是细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质。
2．成熟植物细胞发生质壁分离的原因是外界溶液的浓度大于细胞液浓度，且原生质层比细胞壁伸缩性大。
3．与主动运输有关的细胞器主要是哪两种，并说明其作用：核糖体合成载体蛋白，线粒体为主动运输提供能量。
4．温度对被动运输和主动运输都有影响，其原因是温度影响磷脂分子和蛋白质分子的运动速率，影响膜的流动性。
5．从细胞膜组成和结构的角度推测，水分子进入细胞的两条途径分别是通过磷脂双
分子层的自由扩散和通过水通道蛋白的协助扩散。
重温高考 演练模拟
1．(2017·全国Ⅱ，4)将某种植物的成熟细胞放入一定浓度的物质A溶液中，发现其原生质体(即植物细胞中细胞壁以内的部分)的体积变化趋势如图所示，下列叙述正确的是( )
A．0～4 h内物质A没有通过细胞膜进入细胞内
B．0～1 h内细胞体积与原生质体体积的变化量相等
C．2～3 h内物质A溶液的渗透压小于细胞液的渗透压
D．0～1 h内液泡中液体的渗透压大于细胞质基质的渗透压
答案 C
解析 由图可知，该细胞中原生质体的相对体积先减小后增大，这说明该细胞先发生质壁分离后复原，由此可推知物质A可通过细胞膜进入细胞，A项错误；0～1 h内，原生质体的体积不断缩小，由于原生质体的伸缩性要远大于细胞壁，因此该时间段内细胞体积与原生质体体积的变化量不相等，B项错误；2～3 h内原生质体的相对体积逐渐增大，这说明细胞正在吸水，由此可推知该时间段内物质A溶液的渗透压小于细胞液的渗透压，C项正确；0～1 h内发生质壁分离，细胞失水，液泡中液体的渗透压小于细胞质基质的渗透压，D项错误。
2．(2017·海南，9)为研究植物细胞质壁分离现象，某同学将某植物的叶表皮放入一定浓度的甲物质溶液中，一段时间后观察到叶表皮细胞发生了质壁分离现象。下列说法错误的是( )
A．该植物的叶表皮细胞是具有液泡的活细胞
B．细胞内甲物质的浓度高于细胞外甲物质的浓度
C．细胞液中的H2O可以经自由扩散进入甲物质溶液中
D．甲物质和H2O能自由通过该叶表皮细胞的细胞壁
答案 B
解析 具有大的液泡的活细胞才能发生质壁分离，A项正确；质壁分离过程中，细胞在失水，此时，细胞外甲物质的浓度高于细胞内甲物质的浓度，B项错误；水分子跨膜运输的方式是自由扩散，C项正确；细胞壁是全透性的，甲物质和H2O能自由通过，D项正确。
3．(2016·全国乙，2)离子泵是一种具有ATP水解酶活性的载体蛋白，能利用水解ATP释放的能量跨膜运输离子。下列叙述正确的是( )
A．离子通过离子泵的跨膜运输属于协助扩散
B．离子通过离子泵的跨膜运输是顺着浓度梯度进行的
C．动物一氧化碳中毒会降低离子泵跨膜运输离子的速率
D．加入蛋白质变性剂会提高离子泵跨膜运输离子的速率
答案 C
解析 离子泵通过消耗ATP进行离子的跨膜运输，属于主动运输，A项错误；主动运输一般为逆浓度梯度运输，B项错误；主动运输速率受ATP供能和具有活性的载体蛋白数量的限制，一氧化碳中毒会导致供氧不足，进而导致细胞呼吸速率下降，ATP供能减少，使离子泵跨膜运输离子的速率降低，C项正确；蛋白质变性剂会降低具有活性的载体蛋白的数量，使离子泵跨膜运输离子的速率降低，D项错误。
4．(2015·全国Ⅱ，1)将三组生理状态相同的某植物幼根分别培养在含有相同培养液的密闭培养瓶中，一段时间后，测定根吸收某一矿质元素离子的量。培养条件及实验结果见下表：
培养瓶中气体
温度/℃
离子相对吸收量/%
空气
17
100
氮气
17
10
空气
3
28
下列分析正确的是( )
A．有氧条件有利于该植物幼根对该离子的吸收
B．该植物幼根对该离子的吸收与温度的变化无关
C．氮气环境中该植物幼根细胞吸收该离子不消耗ATP
D．与空气相比，氮气环境有利于该植物幼根对该离子的吸收
答案 A
解析 温度为17 ℃条件下，氮气(缺氧)环境中该植物幼根对离子的吸收量比氧气环境中低，说明有氧条件有利于该植物幼根吸收该离子，同时说明幼根吸收该离子为主动运输，A项正确、D项错误；氮气环境中该植物幼根细胞吸收该离子仍需要消耗ATP，此时幼根消耗的ATP是无氧呼吸产生的，C项错误；空气中培养，温度为17 ℃，离子吸收量明显高于3 ℃时，可知该植物幼根对该离子的吸收与温度有关，B项错误。
5.(2017·烟台质检)以紫色洋葱鳞片叶为材料进行细胞质壁分离和复原的实验，原生质体长度和细胞长度分别用X和Y表示(如图)，在处理时间相同的前提下( )
A．同一细胞用不同浓度蔗糖溶液处理，X/Y值越小，则紫色越浅
B．同一细胞用不同浓度蔗糖溶液处理，X/Y值越大，则所用蔗糖溶液浓度越高
C．不同细胞用相同浓度蔗糖溶液处理，X/Y值越小，则越易复原
D．不同细胞用相同浓度蔗糖溶液处理，X/Y值越大，则细胞的正常细胞液浓度越高
答案 D
解析 同一细胞用不同浓度蔗糖溶液处理，X/Y值越小，说明质壁分离程度越大，失水越多，则紫色越深，A项错误；同一细胞用不同浓度蔗糖溶液处理，X/Y值越大，说明质壁分离程度越小，失水越少，则所用蔗糖溶液浓度越低，B项错误；不同细胞用相同浓度蔗糖溶液处理，X/Y值越小，说明质壁分离程度越大，则越难以复原，C项错误；不同细胞用相同浓度蔗糖溶液处理，X/Y值越大，说明质壁分离程度越小，失水越少，则细胞的正常细胞液浓度越高，D项正确。
1．如图所示，容器甲中含0.02 mol ·L－1蔗糖，0.03 mol ·L－1尿素；容器乙中含0.01 mol ·L－1蔗糖，0.05 mol ·L－1尿素。甲、乙间隔一层半透膜。第一种情况：半透膜只允许水分子通过；第二种情况：半透膜允许水分子和尿素分子通过。当达到动态平衡时，这两种情况下的液面高度情况是( )
A．一样高，甲高于乙 B．乙高于甲，不能确定
C．乙高于甲，甲高于乙 D．一样高，不能确定
答案 C
解析 第一种情况：半透膜只允许水分子通过，则甲溶液中总的物质的量浓度为0.05 mol ·L－1，乙溶液中总的物质的量浓度为0.06 mol ·L－1，乙溶液的渗透压高于甲的，故最终乙液面高于甲液面。第二种情况：半透膜允许水分子和尿素分子通过，那么最终半透膜两侧的尿素浓度相等，但是甲溶液中的蔗糖浓度大于乙的，故最终甲液面高于乙液面。
2．下列有关细胞吸水和失水的叙述，正确的是( )
A．水分子进出细胞，取决于细胞内外溶液的浓度差
B．当外界溶液的浓度比细胞液的浓度低时，哺乳动物红细胞失水皱缩
C．当外界溶液的浓度比细胞液的浓度低时，洋葱鳞片叶的表皮细胞吸水涨破
D．用紫色洋葱鳞片叶外表皮不同部位观察到的质壁分离程度相同
答案 A
解析 水分子进出细胞取决于细胞内外溶液的浓度差，当外界溶液浓度高于细胞液浓度时，细胞失水，当外界溶液浓度低于细胞液浓度时，细胞吸水；当外界溶液的浓度低时，哺乳动物红细胞一般会因持续吸水而涨破；植物细胞有细胞壁，不会吸水涨破；紫色洋葱鳞片叶外表皮不同部位细胞的细胞液浓度不一定都相同，用相同浓度的外界溶液进行质壁分离实验时观察到的质壁分离程度可能不同。
3．(2018·黑龙江实验中学开学考)浸泡在一定浓度KNO3溶液中的洋葱表皮细胞，发生质壁分离后又复原，直接参与此生理过程的细胞器是( )
A．叶绿体、内质网 B．液泡、线粒体
C．核糖体、高尔基体 D．细胞膜、液泡膜
答案 B
解析 洋葱表皮细胞先质壁分离是因为KNO3溶液浓度大于细胞液浓度，故细胞失水，与此相关的细胞器主要是液泡；之后又发生质壁分离复原，是因为细胞通过主动运输吸收K＋和NO使细胞液浓度增大，细胞吸水，主动运输的进行需要载体和能量，能量由线粒体提供。
4．下图为细胞吸水力随质壁分离程度变化曲线，下列相关叙述正确的是( )
A．在质壁分离复原过程中，细胞吸水力应逐渐升高
B．细胞吸水力与质壁分离程度呈负相关
C．细胞不发生质壁分离就没有吸水力
D．如果增大外界溶液的浓度，则细胞的质壁分离程度可能更高
答案 D
解析 据图可知，细胞吸水力与质壁分离程度呈正相关；而质壁分离复原过程与质壁分离相反，因此在质壁分离复原过程中细胞吸水力应逐渐降低；细胞的吸水能力取决于其细胞液浓度高低，即便不发生质壁分离，细胞液也是有一定浓度的；如果增大外界溶液的浓度，则细胞的失水程度增大，质壁分离程度可能更高。
5．(2017·江西第二次联考)下列有关物质输入或输出细胞的叙述，正确的是( )
A．新生儿的小肠上皮细胞可通过胞吞的方式吸收母乳中的抗体，该方式跨膜层数为0
B．果脯在腌制过程中慢慢变甜，是细胞主动吸收蔗糖的结果
C．葡萄糖进入人体不同细胞的方式有差异，并不是都需要载体蛋白的协助
D．人成熟红细胞中的Na＋浓度只有血浆的六分之一，是主动运输的结果，
这一过程与线粒体有关
答案 A
解析 胞吞或胞吐过程中物质跨膜层数为0，A项正确；果脯在腌制过程中细胞因外界溶液浓度过高脱水死亡，细胞膜失去选择透过性，糖分进入细胞，B项错误；葡萄糖通过协助扩散或主动运输进入细胞，两种方式都需要载体蛋白的协助，C项错误；人成熟红细胞内无线粒体，D项错误。
6．(2018·荆州中学模拟)下列关于物质出入细胞方式的叙述，正确的是( )
A．被细胞胞吐的一定是像胰岛素一样的大分子物质
B．血浆中的氧进入红细胞需穿过两层生物膜
C．胞吐过程一定会有分泌泡与细胞膜的融合过程
D．mRNA从细胞核到细胞质的过程属于胞吐作用
答案 C
解析 小分子物质神经递质也是通过胞吐分泌的，A项错误；血浆中的氧进入红细胞只需穿过红细胞膜一层生物膜，B项错误；mRNA通过核孔从细胞核到细胞质，不属于胞吐过程，D项错误。
7．比较生物膜和人工膜(双层磷脂)对多种物质的通透性，结果如图，据此不能得出的推论是( )
A．生物膜上存在着协助H2O通过的物质
B．生物膜对K＋、Na＋、Cl－的通透具有选择性
C．离子以协助扩散方式通过人工膜
D．分子的大小影响其通过人工膜的扩散速率
答案 C
解析 由图示可知，生物膜和人工膜对甘油、CO2、O2的通透性相同，而生物膜对H2O的通透性大于人工膜的，说明生物膜上存在着协助H2O通过的物质，A项正确；生物膜对K＋、Na＋、Cl－的通透性不同，说明生物膜对这些离子的通透具有选择性，B项正确；从图中可以看出，人工膜对K＋、Na＋、Cl－的通透性相同，说明人工膜对离子的吸收无选择性，生物膜对离子的通透性不同，且大于人工膜的通透性，说明生物膜上有协助离子通过的物质，而人工膜上无协助离子通过的物质，故离子不是以协助扩散方式通过人工膜，C项错误；甘油、
CO2、O2、H2O等不同物质的分子大小不同，其通过人工膜的扩散速率也不同，说明分子的大小影响其通过人工膜的扩散速率。
8．如图为受体介导的胞吞作用，根据图示，下列叙述不正确的是( )
A．该过程以膜的选择透过性为基础才能发生
B．该过程要有细胞表面识别和内部供能才可能完成
C．构成囊泡的基本支架是磷脂双分子层
D．神经细胞释放神经递质的过程有膜成分的更新
答案 A
解析 胞吞、胞吐作用以膜的流动性为基础才能发生，A项错误；由题图知胞吞过程需要信息分子与受体结合才能发生，体现了细胞膜表面识别作用，而且胞吞过程需要消耗能量，B项正确；囊泡是细胞膜内陷形成的，构成细胞膜的基本支架是磷脂双分子层，C项正确；神经细胞通过胞吐方式将神经递质释放到细胞外，突触小泡与细胞膜的融合实现了细胞膜成分的更新，D项正确。
9．取某植物的少量根尖组织，滴加清水制成临时装片如下图A，以此研究植物细胞的一些生命活动，整个实验过程保证细胞始终为生活状态。据图回答：
(1)用一定浓度的X溶液处理临时装片A，得到如图C所示的结果，据图判断物质X进入细胞的方式应该为____________。
(2)据图C推测在整个实验过程中，图B所示细胞发生的形态变化是________________________________________________________________________，
发生这些变化的条件为：①植物细胞的________相当于一层半透膜；②________________________________________________________________________
之间存在浓度差。
(3)为了更好地观察植物细胞失水和吸水过程，通常选择紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞作为实验材料，原因是__________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)主动运输 (2)先质壁分离，然后质壁分离自动复原 ①原生质层 ②
细胞液与细胞外界溶液 (3)洋葱表皮细胞有紫色的大液泡，便于观察
解析 (1)由图C可知，实验之初细胞内物质X的浓度小于细胞外，随着时间的延长，细胞内物质X的浓度大于细胞外，由低浓度到高浓度的运输方式为主动运输。(2)据图C推测在整个实验过程中，图B所示细胞先是由于细胞内物质X的浓度小于细胞外，细胞发生渗透失水出现质壁分离，随着时间的延长，由于主动运输使细胞内物质X的浓度大于细胞外，导致细胞发生渗透吸水出现质壁分离自动复原。细胞发生质壁分离和质壁分离自动复原的条件有两个：一是有半透膜，植物细胞的原生质层相当于一层半透膜；二是细胞液与细胞外界溶液之间存在浓度差。(3)由于紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞有紫色的大液泡，便于观察，故通常选择紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞作为实验材料。
10．(2017·江西十三校联考)下图表示动物某组织细胞膜转运部分物质示意图，与图中信息不相符的是( )
A．甲侧为细胞外，乙侧为细胞内
B．Na＋既可顺浓度梯度运输也可逆浓度梯度运输
C．图示中葡萄糖跨膜运输的直接驱动力不是ATP
D．图示中葡萄糖跨膜运输的方式与细胞吸收甘油的方式相同
答案 D
解析 根据图示分析，甲侧Na＋浓度高于乙侧，所以甲侧为细胞外，乙侧为细胞内；从图中可以看出，Na＋可以顺浓度梯度进行被动运输，也可以逆浓度梯度进行主动运输；图示中葡萄糖的运输没有ATP参与，由钠离子驱动；细胞吸收甘油的方式是自由扩散，图示中葡萄糖跨膜运输的方式为主动运输。
11．一定浓度的酒精对细胞有毒害作用。某生物兴趣小组分别用不同浓度的酒精对生长状况相同的紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞进行1个单位时间、2个单位时间、3个单位时间的处理，并计算出发生质壁分离细胞的百分率。结果如下图所示。下列相关叙述不正确的是( )
A．本实验的实验原理是一定浓度的酒精对细胞有毒害作用，根据是否发生质壁分离判断细胞的死活
B．浸泡3个单位时间导致紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞全部死亡的最低酒精浓度为15%
C．发生质壁分离的外因是细胞壁的伸缩性小于细胞膜的伸缩性
D．本实验表明紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞对酒精的耐受能力不同
答案 C
解析 一定浓度的酒精对植物细胞有毒害作用，可以通过观察细胞是否发生质壁分离来判断植物细胞的死活；酒精浓度为15%时，浸泡3个单位时间的紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞无质壁分离发生，说明此时细胞已全部死亡；质壁分离发生的内因是紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞壁的伸缩性小于原生质层的伸缩性，外因是细胞液与外界溶液间具有浓度差；相同处理时间，随着酒精浓度的增大，发生质壁分离的细胞逐渐减少，逐渐减少的过程说明有的细胞耐受酒精的能力强，有的耐受能力差。
12．成熟的植物细胞在较高浓度的外界溶液中，会发生质壁分离现象，图a是发生质壁分离的植物细胞，图b是显微镜下观察到的某一时刻的图像。请据图回答下列问题：
(1)图a中细胞的质壁分离指的是细胞壁和________的分离，后者的结构包括[ ]和[ ]以及二者之间的细胞质([ ]内填图中序号)。
(2)植物细胞发生质壁分离所需的外界条件是____________________________________，植物细胞自身应具备的结构特点是_______________________________________________
________________________________________________________________________
____________________。
(3)图b是某同学观察植物细胞质壁分离与复原实验时拍下的显微照片，此时细胞液浓度与外界溶液浓度的关系是______________________________________________________。
(4)取形状、大小相同的红心萝卜A和红心萝卜B的幼根各5段，分别放在不同浓度的蔗糖溶液(甲～戊)中，一段时间后，取出红心萝卜的幼根称重，结果如图c所示，据图分析：
①红心萝卜A比红心萝卜B的幼根细胞液浓度________________________________。
②在甲蔗糖溶液中加入适量的清水，一段时间后红心萝卜A的幼根细胞液浓度会________。
答案 (1)原生质层 ② ④ (2)外界溶液浓度高于细胞液浓度 原生质层具有选择透过性、原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性 (3)细胞液的浓度大于、等于或小于外界溶液的浓度 (4)①高 ②降低
解析 (1)质壁分离是原生质层和细胞壁的分离，原生质层包括细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质。(2)发生质壁分离的外界条件是外界溶液浓度大于细胞液浓度，而植物细胞自身具备的结构特点是原生质层具有选择透过性、原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性。(3)在观察植物细胞质壁分离与复原实验中，处于质壁分离状态的细胞可能正在发生质壁分离，也可能正在发生质壁分离复原，还可能处于相对静止状态，因此，不能判断细胞液浓度和外界溶液浓度的大小，细胞液浓度可以大于、小于或等于外界溶液浓度。(4)由图中两种红心萝卜幼根的质量变化结果可知，甲为红心萝卜幼根A的等渗溶液，因此红心萝卜A比红心萝卜B的幼根细胞液浓度高。在甲蔗糖溶液中加入适量的清水，溶液浓度降低，红心萝卜A的幼根吸水一段时间后，细胞液浓度降低。
13.现有A、B、C三瓶外观一样但没有标签的溶液，已知三种溶液是质量浓度为0.1 g/mL的蔗糖溶液、0.3 g/mL的蔗糖溶液和0.1 g/mL的葡萄糖溶液。某同学利用如图所示的装置设计了两组实验。(注：图中半透膜允许溶剂和葡萄糖分子通过，不允许蔗糖分子通过)
实验Ⅰ：同时将等量的A液和B液分别放入U形管的左、右两侧，一段时间后，左侧的液面升高；
实验Ⅱ：将等量的B液和C液分别放入U形管的左、右两侧，一段时间后，液面发生了下列变化：右侧先升高后降低。
(1)本实验应用的原理是________________，判断的依据是______________________。
(2)根据实验现象得出结论：A液是________________，B液是________________。
(3)用紫色洋葱鳞片叶探究植物细胞吸水和失水方式的实验中，常选用________________溶液，观察指标主要有________________、________________及细胞大小。
(4)为了清晰地观察细胞质壁分离和复原现象，若用不含色素的洋葱内表皮作实验材料，可采用的方法是_____________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)为探究洋葱表皮细胞的细胞液浓度，需要设计相关实验，请写出设计思路。
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)渗透作用 图中装置具有半透膜，且膜两侧溶液具有浓度差 (2)0.3 g/mL
的蔗糖溶液 0.1 g/mL的蔗糖溶液 (3)0.3 g/mL的蔗糖 中央液泡的大小 原生质层的位置 (4)在蔗糖溶液中加入红墨水 (5)配制一系列具有浓度梯度的蔗糖溶液，并利用系列溶液分别重复上述实验，观察细胞质壁分离的状态
解析 (1)图中实验装置具有半透膜，膜两侧溶液具有浓度差，能够发生渗透作用，即应用了渗透作用原理。(2)图中左侧液面升高，说明左侧液体的渗透压大于右侧液体的。由于半透膜允许溶剂和葡萄糖分子通过，不允许蔗糖分子通过，所以左侧液面不可能是0.1 g/mL的葡萄糖溶液(若左侧液体是0.1 g/mL的葡萄糖溶液，则左侧液面应该是先升高后降低)，A液只可能是0.3 g/mL的蔗糖溶液，B液只可能是0.1 g/mL的蔗糖溶液。(3)0.3 g/mL的蔗糖溶液是观察植物细胞质壁分离现象的最佳溶液浓度，通过观察中央液泡的大小和原生质层的位置可以判断是否发生质壁分离。(4)若用不含色素的洋葱内表皮作实验材料，为了看清楚原生质层的位置，可以在外界溶液中加入色素。(5)探究洋葱表皮细胞的细胞液浓度时，应当将外界溶液(蔗糖溶液)的浓度作为自变量，质壁分离的状态作为因变量。
14．正常细胞内K＋浓度约为细胞外的30倍，细胞外Na＋浓度约为细胞内的12倍。当细胞内外的Na＋浓度差、K＋浓度差减小时，细胞膜上的Na＋/K＋－ATP酶发挥作用，这种酶可以通过水解ATP，将细胞内的Na＋移出膜外，将细胞外的K＋移入膜内。如图甲所示：
(1)膜内外Na＋具有浓度差，与膜的________性有关。Na＋/K＋－ATP酶将细胞内的Na＋移出膜外的跨膜运输方式是________________。
(2)在运输Na＋和K＋的过程中，Na＋/K＋－ATP酶的________发生改变，有利于其与离子的结合与分离。
(3)比较图乙和图丙，当Na＋和K＋________浓度差流过Na＋/K＋－ATP酶时，将ADP合成ATP，说明进行ATP合成或分解的反应条件取决于__________________________________。
(4)生物膜系统的________作用及能量是维系细胞有序性的基础，线粒体内膜上主要完成类似图________的过程。
答案 (1)选择透过 主动运输 (2)空间结构
(3)顺 离子浓度差(或离子流动方向) (4)分隔 乙
解析 (1)由于生物膜具有选择透过性，使得膜内外的物质(如Na＋)
存在浓度差。根据题干中信息可知，Na＋运出细胞是逆浓度梯度进行的，而且需要消耗能量，故为主动运输。(2)由图示可知，在运输Na＋和K＋的过程中，Na＋/K＋－ATP酶的空间结构发生改变，这种改变有利于其与离子的结合与分离。(3)由题图乙可知，Na＋和K＋顺浓度差流过Na＋/K＋－ATP酶时，将ADP合成ATP，由题图丙可知，当Na＋和K＋逆浓度差流过Na＋/K＋－ATP酶时，生成ADP；根据以上分析可知，离子的流动方向决定了是将ADP合成ATP还是将ATP水解生成ADP。(4)生物膜系统的分隔作用及能量可以维系细胞有序高效地进行各项生命活动，线粒体是有氧呼吸的主要场所，线粒体内膜上进行的是有氧呼吸第三阶段的反应，有大量ATP的合成，故其内膜上主要完成类似图乙的过程。
