（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——相当于半透膜;
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 渗透作用的原理及应用分析
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,使漏斗内液面下降,最终漏斗内外液面基本相平,B项正确。
2．（2018·曲靖模拟）如图为一个渗透装置,假设溶质分子或离子不能通过半透膜,实验开始时,液面a和b平齐。
下列判断不正确的是（ ）
A．如果甲、乙都是蔗糖溶液,甲的浓度低于乙,则液面a会下降,液面b会上升
B．如果甲、乙分别是葡萄糖溶液和蔗糖溶液,两者的质量分数相同,则液面a会上升,液面b会下降
C．当半透膜两侧的渗透作用达到平衡时,甲、乙溶液的浓度不一定相等
D．当半透膜两侧的渗透作用达到平衡时,甲、乙溶液的渗透压一定相等
答案 D
解析 如果甲、乙都是蔗糖溶液,甲的浓度低于乙,则水主要向乙一侧扩散,则液面a会下降,液面b会上升,A项正确;如果甲、乙分别是葡萄糖溶液和蔗糖溶液,两者的质量分数相同,由于蔗糖是二糖,葡萄糖是单糖,因此甲的物质的量浓度大于乙,则液面a会上升,液面b会下降,B项正确;当半透膜两侧的渗透作用达到平衡时,由于两侧的液面高度差可能不同,因此甲、乙溶液的浓度不一定相等,甲、乙溶液的渗透压也不一定相等,故C项正确、D项错误。
命题点二 动植物细胞吸水与失水的分析
3．（2019·郑州质检）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 分析题图可知,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,首先会使外界溶液渗透压大于细胞内液渗透压,从而使细胞失水皱缩,后来葡萄糖通过协助扩散的方式进入细胞内,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．（2018·博雅闻道第一次联合质检）将洋葱某部位细胞放入一定浓度的物质A溶液中,发现其原生质体体积自行变化趋势如图所示,下列说法正确的是（ ）
A．该部位可能位于洋葱的根尖分生区
B．物质A可能为2mol/L的蔗糖溶液
C．该细胞出现质壁分离现象后又自动复原
D．原生质体相对体积恢复到100%后无水进出
答案 C
解析 洋葱根尖分生区细胞没有大液泡,不能发生质壁分离,A项错误;植物细胞在蔗糖溶液中不能发生质壁分离自动复原的现象,B项错误;分析题图可知,原生质体的相对体积先减小后增大,最终恢复到100%,说明该细胞出现质壁分离现象后又自动复原,C项正确;当原生质体相对体积恢复到100%后依然有水分子进出,D项错误。
科学思维
两种方法判断细胞的吸水、失水
（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;当细胞外溶液浓度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）来判断：
若重量增加或长度变长,则吸水;反之则失水。
考点二 物质出入细胞的方式及影响因素
1．各种物质出入细胞方式的比较
物质出入细胞的方式
被动运输
主动运输
胞吞
胞吐
自由扩散
协助扩散
图例
运输方向
高浓度→低浓度
低浓度→高浓度
胞外→胞内
胞内→胞外
是否需要
载体
否
是
是
否
是否消耗
能量
否
否
是
是
举例
O2、CO2、H2O、甘油、乙醇、苯的跨膜运输
人的红细胞吸收葡萄糖
小肠上皮细胞吸收葡萄糖、氨基酸、无机盐等
吞噬细胞吞噬抗原
胰岛素、消化酶、抗体的分泌
特别提醒
（1）从低浓度一侧向高浓度一侧运输一定是主动运输,因为逆浓度梯度运输需要消耗能量。
（2）同一种物质进出不同细胞时,运输方式可能不同,如红细胞吸收葡萄糖的方式是协助扩散,小肠上皮细胞吸收葡萄糖的方式则是主动运输。
（3）Na＋、K＋等无机盐离子一般以主动运输的方式进出细胞,但也可通过协助扩散进出细胞。
（4）RNA和蛋白质等大分子物质通过核孔进出细胞核,而不是通过胞吞、胞吐作用。
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,原因是受载体蛋白数量的限制。
（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,协助扩散载体蛋白数量越多,运输速率越大;主动运输中载体蛋白数量达到一定程度后运输速率不再增加,可能原因是受能量供应限制。
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：
无氧呼吸为物质的运输提供能量。
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）人红细胞吸收胆固醇与吸收葡萄糖的相同点是需要载体蛋白的协助（ × ）
（7）新生儿从乳汁中获得抗体需要消耗能量（ √ ）
（8）激素必须通过主动运输进入细胞内才能完成对细胞代谢的调节（ × ）
1．分析物质进出细胞的有关图像
（1）图甲、乙所示物质进出细胞的方式一样吗？
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）图乙所示的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,消耗能量的运输方式除了主动运输,还有胞吞和胞吐以及穿越核孔的运输方式。
2．完善物质跨膜运输方式图解
命题点一 物质跨膜运输方式的判断
1．（2018·全国Ⅱ,2）下列有关物质跨膜运输的叙述,正确的是（ ）
A．吞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
答案 C
解析 吞噬细胞摄入病原体的过程属于胞吞,A项错误;固醇类激素如性激素以自由扩散的方式进入靶细胞,B项错误;静息状态时,神经细胞膜外的Na＋浓度高于膜内,受到刺激时产生的Na＋内流是由通道蛋白协助的被动运输,C项正确;护肤品中的甘油属于小分子脂溶性物质,以自由扩散的方式进入皮肤细胞,D项错误。
2．（2018·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,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。
科学思维
“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．（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℃时,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。
4．（2019·湖南五市十校高三一模）人体细胞膜上存在一种蛋白质离子通道,在膜电位发生变化时,蛋白质通道的闸门开启或关闭,完成无机盐离子进出细胞的运输。
如图所示为物质进出细胞的三种途径,下列说法正确的是（ ）
A．膜电位由静息电位变为动作电位时,Ca2＋通道蛋白开启
B．影响途径①的因素只有物质的浓度差
C．温度只影响物质进出细胞方式中途径③的速率
D．甲物质是ATP,可为途径②和③提供能量
答案 A
解析 分析题图可知,膜电位由内负外正的静息电位变为内正外负的动作电位时,Ca2＋通道蛋白开启,Ca2＋内流,A正确;途径①是葡萄糖从高浓度一侧向低浓度一侧运输且需要载体协助,运输方式为协助扩散,该运输方式不仅受物质的浓度差影响,还受载体蛋白的数量影响,B错误;温度可影响ATP的合成及膜上蛋白质的运动,途径③为胞吐,需要消耗能量,途径①②都需要载体蛋白协助,因此运输速率都与温度有关,C错误;甲物质是细胞呼吸第一阶段和有氧呼吸第二、三阶段所产生的ATP,ATP为途径③胞吐提供能量,途径②依赖蛋白通道的开启,不消耗能量,D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蛋白,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．（2018·天津河西区高三三模）慕尼黑工业大学的教授构建了一个能自己移动和改变形态的“类细胞”模型,由膜外壳和填入物构成。
请回答下列问题：
（1）该模型类似于__________________产生的囊泡,其边界（膜外壳）由________________组成。
（2）该模型中填入了细胞骨架和驱动蛋白,作为运动的结构基础,另外还需要填入________作为直接能源。
（3）将该结构置于一定浓度的K＋溶液中一段时间,检测发现K＋不能进入其中。
你认为应怎样对该模型进行改造？
并写出理由。
_________________________________________________
______________________________________________________________________________。
答案
（1）内质网、高尔基体 磷脂分子
（2）ATP
（3）在其膜外壳中加入K＋的载体蛋白,因为K＋进入细胞的跨膜运输方式是主动运输,需要相应载体蛋白的协助
解析
（1）细胞中能产生囊泡的细胞器有内质网和高尔基体;该模型的边界（膜外壳）是由磷脂分子构成的。
（2）生物体生命活动所需能量的直接来源是ATP。
（3）K＋进入细胞的跨膜运输方式为主动运输,需要相应的载体的协助,并消耗能量。
若将该结构置于一定浓度的K＋溶液中一段时间,检测发现K＋不能进入其中,说明膜上缺乏相应的载体蛋白,因此应该在其膜外壳中加入K＋的载体蛋白。
科学探究
探究物质跨膜运输方式的实验设计思路
（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
归纳总结
（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
将成熟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曲线表示细胞在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,便于观察。
（2）b的大小和颜色如何发生变化？
提示 b逐渐变小,颜色逐渐加深。
（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 实验原理和基本步骤分析
1．（2018·榆林二模）以紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞作为观察植物细胞质壁分离和复原实验的材料,下列有关说法正确的是（ ）
A．正在发生质壁分离的细胞,其吸水能力逐渐减弱
B．正在发生质壁分离的细胞,其紫色区域逐渐缩小,该区域颜色逐渐变深
C．发生质壁分离后完全复原的细胞,其细胞液浓度最终与外界溶液浓度相同
D．该实验不选择紫色洋葱鳞片叶内表皮细胞作材料,是由于该类细胞不能发生质壁分离
答案 B
解析 紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液呈紫色,正在发生质壁分离的细胞,因不断失水导致细胞液的浓度逐渐增大,紫色区域逐渐缩小,该区域颜色逐渐变深,其吸水能力逐渐增强,A错误,B正确;因具有支持和保护作用的细胞壁也有一定程度的伸缩性,实验发生质壁分离后完全复原的细胞,其细胞液浓度最终与外界溶液浓度相同或大于外界溶液浓度,C错误;该实验不选择紫色洋葱鳞片叶内表皮细胞作材料,是由于该类细胞的细胞液无色,不易观察质壁分离及其复原现象,D错误。
2．某学生将2.5%的尿素溶液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无法找到理想的视野。
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
命题点二 实验的拓展和应用
3．（2018·安阳一模）某研究小组用5种植物材料进行质壁分离实验。
在相同的放大倍数下,记录视野中的细胞数目,然后滴加蔗糖溶液,记录从滴加蔗糖溶液到发生“初始质壁分离”的平均时间,绘制成下图。
下列说法正确的是（ ）
A．据图分析可知,5种植物材料中山茶细胞最小
B．该实验在观察质壁分离现象时,没有设计对照实验
C．若在发生质壁分离后滴加清水,则5种材料复原时间都不同
D．5种材料中,红花檵木发生质壁分离的速度最快
答案 D
解析 在相同的放大倍数下,视野中山茶的细胞数目最少,说明其细胞最大,红花檵木观察到的细胞数目最多,细胞最小,A错误;蔗糖溶液滴加之前和之后形成前后自身对照,B错误;若在发生质壁分离后滴加清水,则不能确定5种材料复原时间,C错误;5种材料中,红花檵木从滴加蔗糖溶液到发生“初始质壁分离”的平均时间最短,发生质壁分离的速度最快,D正确。
4．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4分钟后乙溶液中细胞由于失水过多而死亡
B．甲、乙两种溶液的浓度不同,溶质也不可能相同
C．第2分钟前乙溶液中花瓣细胞的失水速率大于甲溶液
D．图2中曲线Ⅰ和图1中乙溶液中细胞失水量曲线对应
答案 D
解析 第4分钟后乙溶液中细胞吸水,发生了质壁分离复原,A错误;图1中两条曲线的差异是甲、乙溶液溶质不同造成的,甲溶液中
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