（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
2.成熟植物细胞和外界溶液形成的渗透系统与渗透作用模型的比较
项目
渗透作用模型
植物细胞与外界溶液形成的渗透系统
图解
基本
条件
半透膜、浓度差
原生质层——选择透过性膜；
浓度差——细胞液与外界溶液之间的浓度差
原理
水分子通过半透膜的扩散作用
水分子通过原生质层在细胞液与外界溶液之间发生扩散
水扩散
总趋势
低浓度溶液→高浓度溶液
命题点一 渗透作用现象的分析
1.某同学设计的渗透装置实验如图所示（开始时状态），烧杯中盛放有蒸馏水。
图中猪膀胱膜允许单糖透过。
倒置的长颈漏斗中先装入蔗糖溶液一段时间后再加入蔗糖酶（微量）。
有关该实验描述正确的是（ ）
A．漏斗中液面开始时先上升，加酶后即下降
B．漏斗中液面先上升，加酶后继续上升，然后下降，最后保持内外液面基本相平
C．漏斗中液面先上升，加酶后继续上升，然后保持一定的液面差不变
D．加酶后在烧杯中可检测出的有机物仅有葡萄糖
答案 B
解析 长颈漏斗中开始有蔗糖溶液，渗透压较高，液面上升，加酶后蔗糖在蔗糖酶的作用下分解为葡萄糖和果糖，溶质分子数目增多，渗透压更高，液面继续上升，但是单糖分子可以通过半透膜进入烧杯中，漏斗内液面下降，最终漏斗内外液面基本相平，B项正确。
2．成熟植物细胞的主要吸水方式是渗透吸水。
某兴趣小组为研究渗透吸水做了一个实验，该实验的简易渗透吸水装置如图甲所示，图甲漏斗内液面上升的高度与时间的关系如图乙所示，一成熟植物细胞被放在某外界溶液中处于的一种状态（此时细胞有活性）如图丙所示。
下列相关叙述中错误的是（ ）
A．由图甲中漏斗内液面上升可知，实验开始时b侧液体浓度大于a侧
B．由图乙可知，图甲中漏斗内溶液的吸水速率在下降
C．图丙中相当于图甲中c结构的是③④⑤
D．把图丙所示状态的细胞放在清水中，会发生质壁分离
答案 D
解析 图甲漏斗内液面上升，说明实验开始时b侧液体浓度高于a侧，A项正确；随漏斗内液面上升，半透膜（c）两侧的浓度差越来越小，故漏斗内溶液的吸水速率在下降，B项正确；图丙中细胞膜③、液泡膜⑤及两者之间的细胞质④相当于半透膜，C项正确；把图丙细胞放在清水中，会发生质壁分离复原，D项错误。
命题点二 细胞吸水与失水的分析
3．（2018·郑州调研）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
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0.4～0.5mol·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0.4mol·L－1的蔗糖溶液中的c组细胞吸水，而在浓度为0.5mol·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0.4～0.5mol·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0.3mol/L的蔗糖溶液和0.5mol/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0.5mol/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0.3mol/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。
2h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．2h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。
2h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
升级会员 