（3）探究物质能否通过半透膜的方法（以碘和淀粉为例）
烧杯内盛淀粉溶液
漏斗内盛碘液
结论
变蓝
不变蓝
碘能通过半透膜，而淀粉不能
不变蓝
变蓝
淀粉能通过半透膜，而碘不能
变蓝
变蓝
淀粉和碘都能通过半透膜
不变蓝
不变蓝
淀粉和碘都不能通过半透膜
1.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：
请解释水稻培养液中Mg2＋、Ca2＋浓度升高的原因。
提示 水稻吸收水分的量多于吸收Mg2＋、Ca2＋的量。
2.为什么吃比较咸的食物口唇感觉比较干？
提示 这是因为与细胞内液相比，外界浓度高，口腔上皮细胞失水导致的。
借助渗透系统与渗透作用的原理，考查生命观念
1.（2019·河南河北重点高中联考）下图甲和乙为两个渗透装置，a、c为一定浓度的蔗糖溶液。
实验初始时，b、d蔗糖溶液浓度相同，且漏斗内、外液面持平。
两只漏斗中蔗糖溶液的浓度随时间的变化如图丙所示。
下列分析正确的是（ ）
A.初始状态时，a、c蔗糖溶液的渗透压相同
B.初始状态时，蔗糖溶液的浓度大小为d＞a＞c
C.达到平衡状态后，漏斗内、外的液面差甲＞乙
D.达到平衡状态后，两装置的漏斗内、外溶液的浓度均相等
解析 a、c蔗糖溶液在初始状态时的浓度不同，二者的渗透压也不同，A错误；初始状态时，b、d蔗糖溶液的浓度相同，实验开始后二者浓度均变小，说明b蔗糖溶液的浓度大于a蔗糖溶液的，d蔗糖溶液的浓度大于c蔗糖溶液的，由于图乙漏斗中蔗糖溶液的浓度下降幅度大于图甲漏斗中的，说明c蔗糖溶液的浓度小于a蔗糖溶液的，综上所述可判断初始状态时，蔗糖溶液的浓度为b＝d>a>c，B正确；由于c、d蔗糖溶液的浓度差大于a、b蔗糖溶液的，达到平衡状态时，漏斗内、外的液面差乙>甲，C错误；由于蔗糖分子不能透过半透膜.且半透膜内外存在压力差，达到平衡状态时，装置的漏斗内、外蔗糖溶液的浓度均不同，D错误。
答案 B
2.（2019·江西吉安市调研）半透膜对淀粉和葡萄糖的通透性不同（如图1），预测图2的实验结果（开始时漏斗内外液面相平）最可能的是
A.图甲中水柱a将持续上升
B.图甲中水柱a将保持不变
C.图乙中水柱b将保持不变
D.图乙中水柱b将先上升后下降
解析 甲图中半透膜两侧是清水和淀粉溶液，存在浓度差，发生渗透作用，刚开始导致水柱a升高，到一定高度后，由于液面高度差的存在，导致水柱a不再升高，A、B错误；乙图中半透膜两侧是清水和葡萄糖溶液，存在浓度差也发生渗透作用，刚开始导致水柱b升高，当半透膜两侧的水分子达到动态平衡后，葡萄糖也能透过半透膜，并且也要在半透膜两侧达到动态平衡，所以水柱b又下降，C错误，D正确。
答案 D
有关渗透作用的“3”个易错点
（1）渗透系统的溶液浓度指物质的量浓度而非质量浓度，实质是指渗透压，如质量分数为10%葡萄糖溶液和质量分数为10%蔗糖溶液的质量浓度相等，但质量分数为10%蔗糖溶液的渗透压小，故水可通过半透膜由蔗糖溶液向葡萄糖溶液移动。
（2）水分子的移动方向是双向移动，但最终结果是由低浓度溶液流向高浓度溶液的水分子数较多。
（3）只有活的、成熟的植物细胞才能发生质壁分离和复原。
结合细胞吸水和失水状况分析，考查科学思维的能力
3.（2017·全国卷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.0～4h内物质A没有通过细胞膜进入细胞内
B.0～1h内细胞体积与原生质体体积的变化量相等
C.2～3h内物质A溶液的渗透压小于细胞液的渗透压
D.0～1h内液泡中液体的渗透压大于细胞质基质的渗透压
[慧眼识图 获取信息]
答案 C
4.（2019·郑州市调研）将a、b、c三组红细胞分别置于不同浓度的氯化钠溶液中进行实验，浸泡一段时间后其细胞形态如下图所示。
下列叙述错误的是（ ）
A.图中所示细胞内液的渗透压，a组的比b组的高
B.浸泡过程中a组细胞失水量小于c组细胞失水量
C.若向a组烧杯中加入少量葡萄糖，则其细胞可能会皱缩后恢复原状
D.上述实验中引起细胞形态的改变而消耗ATP的数量比较：
c>b>a
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。
答案 D
巧借创新实验拓展，培养长句应答及科学探究能力
5.（2019·成都市诊断）科学家研究发现，细胞膜的跨膜蛋白中，有一种与水的跨膜运输有关的水通道蛋白。
回答下列问题：
（1）细胞膜上跨膜蛋白的合成类似于分泌蛋白，核糖体上合成的肽链，需要在________中加工和修饰后，再运输到细胞膜上。
（2）从细胞膜的结构分析，由于________________________________________，
水分子单纯扩散通过细胞膜时会受到一定的阻碍。
现在研究确认，细胞膜上的水通道蛋白能帮助水分子从低渗溶液向高渗溶液方向跨膜运输，这种水分子跨膜运输的方式是________。
（3）哺乳动物红细胞在低渗溶液中能迅速吸水涨破，有人推测这可能与水通道蛋白有关。
请设计实验，验证这个推测是正确的。
（要求：
写出实验思路、预期实验结果）
解析
（1）细胞膜上跨膜蛋白的合成类似于分泌蛋白，首先在核糖体上合成肽链，肽链还需要在内质网和高尔基体中加工修饰后，再运输到细胞膜上。
（2）磷脂双分子层构成细胞膜的骨架，由于磷脂双分子层内部具有疏水性，水分子以单纯扩散方式通过细胞膜时会受到一定的阻碍。
水分子借助细胞膜上的水通道蛋白从低渗溶液向高渗溶液方向跨膜运输，运输方式是协助扩散。
（3）实验目的是验证哺乳动物红细胞的吸水涨破与水通道蛋白有关，所以自变量是有无水通道蛋白，因变量是细胞吸水涨破所需的时间。
对照实验的设计应遵循单一变量原则和对照原则，应将实验分为甲、乙两组，乙组作为对照组，其红细胞膜上的水通道蛋白不被破坏；甲组作为实验组，其红细胞膜上的水通道蛋白被破坏；甲、乙两组无关变量均应相同且适宜；将两组细胞同时置于蒸馏水中，测定两组细胞吸水涨破所需的时间。
根据本实验的目的可知，本实验的预期结果：
乙组吸水涨破所需时间短，说明推测正确。
答案
（1）内质网和高尔基体
（2）磷脂双分子层内部具有疏水性（合理即可） 协助扩散 （3）将甲组红细胞膜上蛋白质（或水通道蛋白）破坏，乙组红细胞不做处理，然后将两组细胞同时置于蒸馏水中，测定两组细胞吸水涨破所需的时间。
乙组吸水涨破所需时间短，说明推测正确。
（合理即可）
考点三 实验：
观察植物细胞的质壁分离和复原
1.实验原理
2.实验步骤
3.实验拓展应用
（1）判断成熟植物细胞是否有生物活性
（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）
特别提醒
（1）在实验中，当质壁分离现象出现后，观察时间不宜过长，以免细胞因长期处于失水状态而死亡，影响质壁分离复原现象的观察。
（2）本实验存在两组对照实验均为自身对照。
（3）本实验是教材中涉及“显微镜观察”实验中唯一的一个“只在低倍镜下”观察（不曾换“高倍镜”）的实验。
观察植物细胞的质壁分离和复原
1.（2014·全国卷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
解析 黑藻叶片的叶肉细胞中液泡呈无色，叶绿体的存在使原生质层呈绿色，有利于实验现象的观察，B错误。
答案 B
2.（2019·黑龙江大庆模拟）洋葱表皮细胞质壁分离和复原实验过程中，液泡的体积会随外界溶液浓度的变化而改变，如图所示。
图中①②两处滴加的溶液分别是（ ）
A.清水、KNO3
B.清水、质量浓度为0.3g/mL蔗糖溶液
C.质量浓度为0.3g/mL蔗糖溶液、清水
D.质量浓度为0.3g/mL蔗糖溶液、质量浓度为0.3g/mL蔗糖溶液
解析 滴加高浓度溶液时，细胞发生渗透失水，此时液泡体积逐渐变小，细胞液颜色由浅变深，故①处滴加的是质量浓度为0.3g/mL蔗糖溶液。
滴加低浓度溶液时，细胞发生渗透吸水，此时液泡体积逐渐变大，故②处滴加的是清水，C正确。
答案 C
考点四 物质出入细胞的方式及影响因素
1.物质进出细胞的方式
2.不同因素对物质跨膜运输的影响的曲线模型
（1）物质浓度（在一定的范围内）
（2）氧气浓度
（1）只有主动运输消耗ATP吗？
提示 否，除主动运输外，囊泡运输、核孔运输等也都消耗ATP。
（2）在顺浓度梯度的情况下，葡萄糖、氨基酸等分子主要以何种方式进入细胞？
提示 在顺浓度梯度的情况下，葡萄糖、氨基酸等分子主要以协助扩散的方式进入细胞。
（3）通过核孔运输物质的过程是自由进出的吗？
提示 核孔具有选择透过性，通过核孔运输物质的过程不是自由进出的。
教材
高考
1.真题重组 判断正误
（1）α－淀粉酶从糊粉层细胞排到细胞外的方式是逆浓度梯度经协助扩散排出（2018·海南卷，7B）（ ）
（2）物质通过脂质双分子层的扩散速率与其脂溶性有关（2016·海南卷，1D）（ ）
（3）ATP可为物质跨膜运输提供能量（2015·海南卷，3B）（ ）
（4）与白色花瓣相比，采用红色花瓣更有利于质壁分离现象的观察（2014·全国卷Ⅰ，4A）（ ）
（5）植物细胞通过主动运输吸收不同矿质元素离子的速率都相同（2013·全国卷Ⅰ，3A）（ ）
提示
（1）× α－淀粉酶的化学本质是蛋白质，从糊粉层排到细胞外的方式是胞吐。
（2）√ （3）√ （4）√
（5）× 不相同，与载体蛋白数量有关。
2.深挖教材
（中图版必修1P51图3－1－8、3－1－9）图中涉及内吞和外排两种方式，这两种方式的共同点是什么？
提示 能运输生物大分子等；运输过程中形成囊泡；需要消耗能量。
3.边角拾遗
（中图版必修1P52“课外阅读”）膜转运蛋白分为两类：
一类为载体蛋白，它在膜的一侧与溶质结合，经过载体蛋白构象的改变，把溶质转运到膜的另一侧。
通过这种方式转运的溶质，既可以是有机小分子，也可以是无机离子。
另一类是通道蛋白，与载体蛋白不同，它在膜中形成极小的亲水孔，溶质能扩散通过该孔，多数通道蛋白只让无机离子通过，因而称为离子通道。
载体蛋白和通道蛋白之间的根本区别是它们辨别溶质的方式。
通道蛋白主要根据大小和电荷进行辨别，假如这个通道处在开放状态，那么足够小的和带适当电荷的分子就能溜过通道，就如通过一扇敞开而又狭窄的活动门。
载体蛋白更像一扇旋转式栅门，它只允许与蛋白质结合部位互补的溶质分子通过，而且每次都以改变自身构像而转运这些分子穿过膜。
结合物质出入细胞方式的判断，考查科学思维能力
1.（2018·全国卷Ⅱ，2）下列有关物质跨膜运输的叙述，正确的是（ ）
A.巨噬细胞摄入病原体的过程属于协助扩散
B.固醇类激素进入靶细胞的过程属于主动运输
C.神经细胞受到刺激时产生的Na＋内流属于被动运输
D.护肤品中的甘油进入皮肤细胞的过程属于主动运输
解析 巨噬细胞依赖细胞膜的流动性以胞吞的方式摄入病原体，A错误；固醇类激素属于脂质，以单纯扩散的方式进入靶细胞，B错误；神经细胞受到刺激时，Na＋顺浓度梯度内流，属于被动运输，C正确；甘油以单纯扩散的方式进入细胞，D错误。
答案 C
2.（2019·烟台模拟）主动运输的能量可来自ATP水解或电化学梯度（离子的浓度梯度），如图是与小肠上皮细胞有关的葡萄糖、Na＋跨膜运输的示意图，其中a、b、c表示载体蛋白，“■”“▲”的个数代表分子（或离子）的浓度。
据图分析，下列叙述正确的是（ ）
A.载体蛋白b转运葡萄糖的过程中需要ATP水解供能
B.在载体蛋白c的协助下，小肠上皮细胞内外的Na＋浓度趋于相等
C.肠腔中的Na＋浓度降低，会影响小肠上皮细胞吸收葡萄糖
D.机体短暂的供氧不足，会影响葡萄糖由小肠上皮细胞进入组织液
解析 载体蛋白b转运葡萄糖是从高浓度一侧向低浓度一侧运输，为协助扩散，不需要消耗ATP，A错误；载体蛋白c运输Na＋是由低浓度一侧向高浓度一侧运输，为主动运输，最终会使小肠上皮细胞内外的Na＋浓度差更大，B错误；分析图示可知，葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞是由低浓度一侧向高浓度一侧运输，为主动运输，所需载体与运载Na＋从肠腔进入小肠上皮细胞的载体蛋白相同，所需能量来自Na＋的电化学梯度（Na＋的浓度梯度），所以当肠腔中的Na＋浓度降低时，会影响小肠上皮细胞吸收葡萄糖，C正确；葡萄糖从小肠上皮细胞进入组织液的方式是协助扩散，不消耗能量，机体短暂的供氧不足，不会影响葡萄糖由小肠上皮细胞进入组织液，D错误。
答案 C
结合物质跨膜运输方式及影响因素，考查结构与功能观
3.（2017·经典高考）（改编）下图为植物光合作用同化物蔗糖在不同细胞间运输、转化过程的示意图。
下列相关叙述正确的是（ ）
A.蔗糖的水解有利于蔗糖顺浓度梯度运输
B.单糖逆浓度梯度转运至薄壁细胞
C.ATP生成抑制剂会直接抑制图中蔗糖的运输
D.蔗糖可通过单糖转运载体转运至薄壁
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