2024届人教版高中生物一轮复习细胞的物质输入和输出学案

第1讲　细胞的物质输入和输出考点1　渗透作用与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。二、动物细胞和植物细胞的吸水和失水1．动物细胞的吸水和失水 eq \a\vs4\al((1)) eq \a\vs4\al()(2)现象2．植物细胞的吸水和失水(以成熟植物细胞为例)(1)原理(2)现象如图甲、乙、丙分别是动物细胞在不同浓度溶液中水分子的跨膜运输示意图(箭头大小代表水分子数的多少)。甲　　　　　乙　　　　　丙若将人的成熟红细胞放入清水中，会出现如图所示哪种现象？请分析原因。(必修1　P63“图4－1”)提示：会出现如图甲所示现象。将人的成熟红细胞放入清水中，由于发生渗透作用，从细胞外进入细胞内的水分子数多于从细胞内到细胞外的水分子数，因此细胞吸水。1．渗透作用中膜两侧溶液的浓度指的是质量百分比浓度。 (×)提示：该浓度是指物质的量浓度。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。 (×)提示：半透膜两侧溶液浓度相等时，水分子的扩散达到平衡。3．成熟的植物细胞的原生质层包括细胞膜、细胞质和细胞核。 (×)提示：原生质层包括细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质。4．质壁分离过程中水分子扩散只能单向进行。 (×)提示：质壁分离过程中水分子扩散是双向进行的。5．成熟的植物细胞发生质壁分离过程中，细胞的吸水能力逐渐减小。 (×)提示：发生质壁分离过程中，细胞的吸水能力逐渐变大。1．浓度低的饮料可以用来补充体内水分，浓度高的饮料不能很好地起到补充体内水分的作用，因为______________________________________________________________________________________________________________________。提示：过高浓度的饮料反而会导致细胞失水2．成熟的植物细胞在一定浓度的溶液中能发生质壁分离的原因是_________________________________________________________________________________________________________________________________________。提示：外界溶液的浓度大于细胞液浓度，细胞失水，且原生质层比细胞壁伸缩性大半透膜和选择透过性膜的区别1．对于动植物细胞来说，单位时间内水分子进出细胞的数量相等时，细胞内外液体的浓度一定相等吗？为什么？提示：不一定。对于动物细胞来说，水分子进出细胞的数量相等时，细胞内外溶液的浓度相等。但植物细胞有细胞壁的支持、保护作用，单位时间内水分子进出植物细胞的数量相等时，有可能细胞液浓度大于细胞外溶液浓度。2．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：同时将等量的B液和C液分别放入U形管的左、右两侧，一段时间后，液面发生了变化：右侧先升高后降低。根据实验结果判断A、B、C三瓶溶液分别是什么？提示：A瓶：0.3 g/mL的蔗糖溶液；B瓶：0.1 g/mL的蔗糖溶液；C瓶：0.1 g/mL的葡萄糖溶液。考查渗透作用的原理及分析1．(不定项)(2023·辽宁名校联考)如图，漏斗被半透膜密封，漏斗内的液体为蔗糖溶液，水槽内的液体为清水，保持液面相平。已知蔗糖分子不能通过半透膜，水分子可以自由通过(体积VC>VB，半透膜面积SC细胞a>细胞cC．水分交换平衡时，细胞c的细胞液浓度大于细胞a的细胞液浓度D．水分交换平衡时，细胞c的细胞液浓度等于外界蔗糖溶液的浓度C　[由于细胞b在水分交换达到平衡时细胞的体积增大，说明细胞吸水，则水分交换前，细胞b的细胞液浓度大于外界蔗糖溶液的浓度，A正确。水分交换达到平衡前，细胞a的细胞液浓度等于外界蔗糖溶液的浓度，细胞b的细胞液浓度大于外界蔗糖溶液的浓度，细胞c的细胞液浓度小于外界蔗糖溶液的浓度，因此水分交换前，细胞液浓度大小关系为细胞b>细胞a>细胞c，B正确。由题意可知，水分交换达到平衡时，细胞a未发生变化，说明其细胞液浓度与外界蔗糖溶液浓度相等；水分交换达到平衡时，细胞c的细胞液浓度等于外界蔗糖溶液的浓度，因此，水分交换平衡时，细胞c的细胞液浓度等于细胞a的细胞液浓度，C错误。在一定的蔗糖溶液中，细胞c发生了质壁分离，水分交换达到平衡时，其细胞液浓度等于外界蔗糖溶液的浓度，D正确。]4．(2022·广东广州模拟)将新鲜萝卜切成大小、形状相同的细条，分别置于清水和两种渗透压相同的溶液中，浸泡一段时间后测量各组萝卜条的长度，实验结果如图，下列分析错误的是(　　)A．实验结束时，三组细胞液泡的体积大小依次为c>b>aB．a组实验结果不同于b组的原因是蔗糖分子不能被细胞吸收C．b组细胞在实验过程中不会发生质壁分离D．实验结束后，若将c组萝卜条继续放于清水中，其长度可能不再发生改变C　[b组细胞在实验过程中会发生质壁分离而后自动复原的现象，C错误。]考点2　(探究·实践)探究植物细胞的吸水和失水1．实验原理2．实验步骤操作一：观察新制取的洋葱表皮 eq \a\vs4\al()↓ ①制作紫色洋葱鳞片叶外表皮的临时装片②低倍显微镜观察 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(有一个紫色的中央大液泡,原生质层紧贴细胞壁))操作二：将洋葱表皮置于较高浓度的溶液中观察↓①②低倍显微镜观察 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(中央液泡逐渐变小（紫色加深）,原生质层与细胞壁逐渐分离))操作三：将操作二中的洋葱表皮置于清水中观察↓ eq \a\vs4\al(①)②低倍显微镜观察 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(中央液泡逐渐变大,原生质层逐渐贴近细胞壁))3．实验结论1．实验中的两组对照实验2．质壁分离实验的拓展应用(1)判断成熟植物细胞是否有生物活性待测成熟植物细胞＋一定浓度的蔗糖溶液　　　　　 ⇓　　　　 镜检 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(发生质壁分离→活（细胞）,不发生质壁分离→死（细胞）))(2)测定细胞液浓度范围待测细胞＋一系列浓度梯度的蔗糖溶液 eq \o(―――→,\s\up8(镜检))细胞液浓度介于未发生质壁分离和刚发生质壁分离的蔗糖溶液浓度之间。(3)比较不同植物细胞的细胞液浓度不同植物细胞＋同一浓度的蔗糖溶液 eq \o(―――→,\s\up8(镜检))发生质壁分离所需时间越短，细胞液浓度越小，反之细胞液浓度越大。(4)比较未知浓度溶液的浓度大小同一植物的成熟细胞＋未知浓度的溶液 eq \o(―――→,\s\up8(镜检))记录刚刚发生质壁分离所需时间→比较所用时间长短→判断溶液浓度的大小(时间越短，未知溶液的浓度越大)。(5)鉴别不同种类的溶液(如KNO3和蔗糖溶液)成熟植物细胞＋不同种类的溶液　　　 ⇓ 　　 镜检 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(只发生质壁分离→蔗糖溶液,质壁分离后自动复原→KNO3溶液))1．(2021·广东选择性考试)保卫细胞吸水膨胀使植物气孔张开。适宜条件下，制作紫鸭跖草叶片下表皮临时装片，观察蔗糖溶液对气孔开闭的影响，如图为操作及观察结果示意图。下列叙述错误的是(　　)A．比较保卫细胞细胞液浓度，③处理后>①处理后B．质壁分离现象最可能出现在滴加②后的观察视野中C．滴加③后有较多水分子进入保卫细胞D．推测3种蔗糖溶液浓度高低为②>①>③A　[据题图可知，滴加蔗糖溶液①，保卫细胞气孔张开程度几乎与初始状态一样，推测蔗糖溶液①的浓度近似等于保卫细胞细胞液浓度，滴加蔗糖溶液②，保卫细胞气孔关闭，推测蔗糖溶液②的浓度高于保卫细胞细胞液浓度，故质壁分离最可能出现在滴加蔗糖溶液②后观察的视野中，B正确；滴加蔗糖溶液③，保卫细胞气孔张开比初始状态更大，推测蔗糖溶液③的浓度低于保卫细胞的细胞液浓度，滴加蔗糖溶液③后有更多的水分子进入保卫细胞，故蔗糖溶液③处理后的保卫细胞细胞液浓度<蔗糖溶液①处理后的保卫细胞细胞液浓度，A错误，C正确；由以上分析可知，3种蔗糖溶液浓度高低为②>①>③，D正确。]2．(2021·重庆选择性考试适应性测试)某兴趣小组用相同生理状态的洋葱表皮进行“植物细胞的吸水和失水”实验，记录如下表：注：“－”表示未发生质壁分离；“＋”表示质壁分离的程度。下列叙述正确的是(　　)A．在①中，蔗糖溶液浓度＞细胞液浓度B．据表推测，细胞液浓度范围在0.2～0.3 g/mL之间C．步骤2－⑤中，质壁分离可以复原D．步骤2－③的吸水速度＞步骤2－②的吸水速度D　[根据表中数据分析，0.2 g/mL的蔗糖溶液可以轻度引起质壁分离现象，而0.1 g/mL不能引起质壁分离，说明实验的细胞液浓度范围在0.1～0.2 g/mL之间(包含0.1 g/mL)，①中的蔗糖溶液浓度≤细胞液浓度，A、B错误；步骤2－⑤中，0.5 g/mL的蔗糖溶液使细胞发生质壁分离后滴加清水也不能复原，说明细胞已脱水死亡，C错误；③中细胞质壁分离(失水)程度大于②，因此失水后③中细胞液浓度大于②，故步骤2－③细胞液的吸水速度＞步骤2－②的吸水速度，D正确。]3．(2022·重庆巴蜀中学检测)某同学进行“植物细胞质壁分离和复原”实验。所用材料为紫色的洋葱鳞片叶，试剂是蔗糖溶液和清水。请回答下列问题：(1)该实验的自变量是________________。观察的对象是洋葱鳞片叶表皮细胞中________大小，以及________的位置。(2)如图是某同学进行该实验时拍下的显微照片，照片是否属于物理模型？________(填“是”或“否”)。此时细胞液浓度与外界溶液浓度的大小关系是______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)若质壁分离后不能复原，则导致细胞失水过度而死亡的原因可能有：①________________，②________________。若改用相同质量浓度的葡萄糖溶液则会使细胞开始发生质壁分离时所用时间更________(填“长”或“短”)。[解析]　(1)由分析题干可知，植物细胞质壁分离和复原实验的自变量是清水和蔗糖溶液。该实验的观察对象是洋葱鳞片叶表皮细胞中液泡的大小、颜色的深浅及原生质层的位置。(2)拍摄的显微照片没有模型构建的过程，不属于构建物理模型。在观察植物细胞质壁分离与复原的实验中，当细胞处于质壁分离状态时，此时细胞可能正在发生质壁分离；也可能完成质壁分离，细胞与外界溶液处于相对平衡状态；还可能处于质壁分离的复原过程中。因此，此时细胞液浓度与外界溶液浓度的关系是细胞液浓度大于、等于或小于外界溶液浓度。(3)若质壁分离后不能复原，则导致细胞失水过度而死亡的原因可能是蔗糖溶液浓度过大，也可能是质壁分离时间过长。由于葡萄糖的相对分子质量小于蔗糖，因此相同质量浓度的葡萄糖溶液物质的量浓度高于蔗糖溶液，所以开始发生质壁分离时所用时间更短。[答案]　(1)清水和蔗糖溶液(或不同浓度的外界溶液)　液泡　原生质层　(2)否　细胞液浓度大于、等于或小于外界溶液浓度(浓度不能确定)　(3)蔗糖溶液浓度过大　质壁分离时间过长　短考点3　物质出入细胞的方式一、各种物质出入细胞方式的比较二、转运蛋白的种类及特点1．概念：镶嵌在膜上的一些特殊的蛋白质，能够协助离子和一些小分子有机物跨膜运输。2．种类(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。(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，且这些物质通过时不需要与通道蛋白结合。1．淡水中生活的原生动物，如草履虫，能通过伸缩泡排出细胞内过多的水，以防止细胞涨破。如果将草履虫放入蒸馏水或海水中，推测其伸缩泡的伸缩情况，分别会发生什么变化？(必修1　P72“拓展应用”)提示：放入蒸馏水中的草履虫，其伸缩泡的伸缩频率加快，放入海水中的则伸缩频率减慢。2．柽柳是一种强耐盐植物，它的叶子和嫩枝可以将吸收到植物体内的无机盐排出体外。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？请设计实验加以探究。实验材料：柽柳幼苗若干；适宜浓度的含Ca2+和K＋的完全培养液；细胞呼吸抑制剂；蒸馏水。请写出实验步骤，并预期实验结果。(必修1　P72“拓展应用”)提示：实验步骤：(1)将柽柳幼苗随机均分为甲、乙两组，分别培养在适宜浓度的含Ca2+和K＋的完全培养液中。(2)甲组柽柳幼苗的培养液中，加入一定量的细胞呼吸抑制剂，乙组柽柳幼苗的培养液中加入等量的蒸馏水，在适宜的条件下培养。(3)分别测定两组柽柳幼苗吸收Ca2+和K＋的速率，并进行比较。结果预测：若两组植株对Ca2+和K＋的吸收速率相同，则柽柳从土壤中吸收无机盐的方式是被动运输；若甲组植株对Ca2+和K＋的吸收速率明显小于乙组植株对Ca2+和K＋的吸收速率，则柽柳从土壤中吸收无机盐的方式是主动运输。1．分子或离子通过通道蛋白时，需要与通道蛋白结合。 (×)提示：物质通过通道蛋白时不需要与通道蛋白结合。2．少数水分子借助水通道蛋白进出细胞，更多的水分子以自由扩散方式进出细胞。 (×)提示：水分子更多的是借助细胞膜上的水通道蛋白以协助扩散方式进出细胞。3．Na＋与有关载体蛋白结合排出神经细胞属于主动运输。 (√)4．细胞外液中的K＋进入神经细胞属于自由扩散。 (×)提示：K＋进入神经细胞属于主动运输。5．同种物质进出同一细胞的方式一定相同。 (×)提示：K＋进入神经细胞是主动运输，排出神经细胞的方式是协助扩散。6．以胞吐的方式排出细胞的物质不一定都是生物大分子。 (√)7．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。 (×)提示：主动运输维持膜内外物质的浓度差。8．人的红细胞吸收胆固醇与吸收葡萄糖的相同点是需要转运蛋白的协助。 (×)提示：人的红细胞吸收胆固醇的方式是自由扩散，不需要转运蛋白的协助。1．主动运输对细胞和生物体生命活动的意义是____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。提示：主动选择吸收所需要的物质，排出代谢废物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2．免疫细胞行使免疫功能时，会涉及胞吞和胞吐这两种物质跨膜运输方式，这两种方式的共同点有哪些？_________________________________________________________________________________________________________________________________________。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1．神经细胞膜上的Na＋­K＋泵、K＋通道和Na＋通道(1)细胞膜上的Na＋­K＋泵不断地把K＋运入细胞内，同时把Na＋输出细胞外，维持细胞内K＋浓度显著高于细胞外，细胞外Na＋浓度显著高于细胞内。Na＋­K＋泵的运输是消耗ATP的主动运输。(2)在静息状态下，K＋通道瞬时开放，K＋迅速外流，形成静息电位；神经细胞兴奋时，Na＋通道瞬时开放，Na＋迅速内流，形成动作电位；K＋通道和Na＋通道的运输是顺浓度梯度进行的，不消耗ATP，属于协助扩散。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)氧气含量对物质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增多，主动运输的速率增大。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。(3)温度温度影响物质运输速率时，既与分子的运动有关，也与细胞呼吸有关。1．影响离子泵运输离子的外界因素主要有O2浓度和温度，O2浓度和温度是如何影响离子泵运输的？提示：离子泵运输离子需要消耗细胞内的ATP，ATP通过细胞呼吸产生，O2浓度能够影响细胞呼吸，进而影响离子泵运输离子；温度影响载体蛋白的运动和细胞呼吸中酶的活性，进而影响离子泵的运输。2．小肠是消化和吸收的主要器官，食物中的多糖和二糖被水解成单糖后，在小肠黏膜上皮细胞的微绒毛上被吸收。为研究葡萄糖的吸收方式，研究人员进行了体外实验，实验过程及结果如下表所示：(1)实验一的结果说明：____________________________________________________________________________________________________________________。(2)实验二的结果说明：___________________________________________________________________________________________________________________。(3)实验三的结果说明：____________________________________________________________________________________________________________________。提示：(1)葡萄糖的转运需要转运蛋白的协助(2)在外界葡萄糖浓度为5 mmol /L 时，小肠黏膜上皮细胞吸收葡萄糖的方式是主动运输(3)外界葡萄糖浓度为100 mmol/ L 时，小肠黏膜上皮细胞可通过协助扩散的方式吸收葡萄糖考查物质运输的方式及特点1．(2022·广东深圳检测)图甲、乙分别表示载体介导和通道介导的两种协助扩散方式，其中通道介导的扩散比载体介导快1 000倍，下列叙述错误的是(　　)甲　　　　　 　　　　　　 乙A．载体蛋白和通道蛋白在细胞膜上不是静止不动的B．载体蛋白和通道蛋白在物质转运时的作用机制不同C．甲、乙两种方式中只有乙属于被动运输D．载体蛋白转运时会发生构象改变导致运输速率较慢C　[载体蛋白和通道蛋白在细胞膜上不是静止不动的，而是具有流动性，A正确；载体蛋白转运物质时要与物质结合发生构象变化，通道蛋白在转运物质时，不与其结合发生构象变化，二者作用机制不同，B正确；甲、乙两种方式都可以从高浓度一侧运输到低浓度一侧，需要转运蛋白的协助，属于被动运输，C错误；载体蛋白在转运离子或分子时，会与离子或分子结合，导致发生自身构象的改变，与通道蛋白转运方式相比，运输速率较慢，D正确。]2．拟南芥液泡膜上存在Na＋/H＋反向转运载体蛋白，它可利用液泡内外H＋的电化学梯度(电位和浓度差)将H＋转出液泡，同时将Na＋由细胞质基质转入液泡。部分物质跨液泡膜转运过程如图所示，据图判断，下列叙述错误的是(　　)A．Na＋在液泡中的积累有利于提高拟南芥的耐盐能力B．Na＋以主动运输的方式由细胞质基质进入液泡C．Cl－以协助扩散的方式由细胞质基质进入液泡D．H2O以自由扩散的方式进出液泡D　[Na＋在液泡中的积累能使液泡内Na＋浓度增大，有利于细胞吸水，进而提高拟南芥的耐盐能力，A正确；由图可知，液泡膜上的Na＋/H＋反向转运蛋白能将H＋转运出液泡的同时将细胞质基质中的Na＋转运到液泡内，说明Na＋进入液泡的直接驱动力是液泡膜两侧的H＋电化学梯度，因此该过程Na＋进入液泡的方式为主动运输，B正确；由图可知，Cl－借助通道蛋白，以协助扩散的方式由细胞质基质进入液泡，C正确；H2O借助水通道蛋白以协助扩散的方式进出液泡，D错误。]　“三看法”快速判定物质出入细胞的方式考查物质运输方式的综合分析3．(2022·山东等级考)NO eq \o\al(－,3)和NH eq \o\al(＋,4)是植物利用的主要无机氮源，NH eq \o\al(＋,4)的吸收由根细胞膜两侧的电位差驱动，NO eq \o\al(－,3)的吸收由H＋浓度梯度驱动，相关转运机制如图。铵肥施用过多时，细胞内NH eq \o\al(＋,4)的浓度增加和细胞外酸化等因素引起植物生长受到严重抑制的现象称为铵毒。下列说法正确的是(　　)A．NH eq \o\al(＋,4)通过AMTs进入细胞消耗的能量直接来自ATPB．NO eq \o\al(－,3)通过SLAH3转运到细胞外的方式属于被动运输C．铵毒发生后，增加细胞外的NO eq \o\al(－,3)会加重铵毒D．载体蛋白NRT1.1转运NO eq \o\al(－,3)和H＋的速度与二者在膜外的浓度呈正相关B　[由题干信息可知，NH eq \o\al(＋,4)的吸收是根细胞膜两侧的电位差驱动的，所以NH eq \o\al(＋,4)通过AMTs进入细胞消耗的能量不直接来自ATP，A错误；由图分析可知，NO eq \o\al(－,3)进入根细胞膜是H＋的浓度梯度驱动的，进行的是逆浓度梯度运输，所以NO eq \o\al(－,3)通过SLAH3转运到细胞外是顺浓度梯度运输，属于被动运输，B正确；铵毒发生后，H＋在细胞外更多，增加细胞外的NO eq \o\al(－,3)，可以促使H＋向细胞内转运，减少细胞外的H＋，从而减轻铵毒，C错误；据图可知，载体蛋白NRT1.1转运NO eq \o\al(－,3)属于主动运输，主动运输的速率与其浓度无必然关系；运输H＋属于协助扩散，协助扩散在一定范围内与其浓度呈正相关，超过一定范围后不成比例，D错误。]4．(不定项)(2021·江苏新高考适应性测试)Ca2+参与神经冲动的传递、肌肉细胞的收缩等多种生理过程，血液中Ca2+浓度稳态的维持具有重要意义。如图为维生素D促进血液中Ca2+浓度升高的示意图，TRPV5、TRPV6为Ca2+通道转运蛋白，PMCA为Ca2+载体转运蛋白。下列相关叙述正确的是(　　)A．细胞膜上TRPV6和TRPV5的增加分别可以促进Ca2+的吸收和重吸收B．血液中Ca2+浓度的升高，可以促进Ca2+的吸收和重吸收C．维生素D在小肠和肾小管上皮细胞中调控的基因不同，但都能促进血液中Ca2+浓度升高D．TRPV6和PMCA分布在细胞的腔面膜和底面膜，是因为小肠上皮细胞膜没有流动性AC　[TRPV5、TRPV6为Ca2+通道转运蛋白，其运输方式为协助扩散，不需要消耗能量，增加通道蛋白的数量可促进对物质的运输，故细胞膜上TRPV6和TRPV5的增加分别可以促进Ca2+的吸收和重吸收，A正确；血液中Ca2+的浓度升高时，还受TRPV5、TRPV6或PMCA等蛋白质种类及数量的限制，故血液中Ca2+浓度升高，不一定促进Ca2+的吸收和重吸收，B错误；由图可知，维生素D在小肠上皮细胞和肾小管上皮细胞中与受体VDR结合后，调控的基因不同，但都能促进血液中Ca2+浓度升高，C正确；TRPV6和PMCA分布在细胞的腔面膜和底面膜，是因为它们发挥作用的部位不相同，小肠上皮细胞膜具有流动性，D错误。]　物质运输方式的几个“不一定”(1)胞吐、胞吞的不一定是大分子物质，如神经递质是小分子物质，通过胞吐排出细胞。(2)生物大分子不一定都是以胞吞、胞吐方式运输的，如RNA和蛋白质可通过核孔出入细胞核。(3)消耗能量的运输方式并不一定就是主动运输，胞吞和胞吐也消耗能量。(4)同一种物质进出细胞的方式不一定相同①葡萄糖 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(进入红细胞：协助扩散,\b\lc\ \rc\}(\a\vs4\al\co1(进入小肠绒毛上皮细胞,肾小管重吸收葡萄糖))主动运输))②Na＋ eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(进入神经细胞：协助扩散（靠离子通道）,运出神经细胞：主动运输（Na＋­K＋泵）))③K＋ eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(进入神经细胞：主动运输（Na＋­K＋泵）,运出神经细胞：协助扩散（靠离子通道）))考查物质运输方式的实验探究5．某学校生物兴趣小组验证牛的成熟红细胞吸收葡萄糖的方式为协助扩散，而非主动运输。现提供如下材料：牛的成熟红细胞若干、培养瓶、葡萄糖浓度测试仪、蒸馏水、5%的葡萄糖溶液、5 mL葡萄糖载体抑制剂和5 mL呼吸抑制剂等，请完善如下实验过程：(1)实验原理：主动运输需要载体和消耗能量，协助扩散需要载体和具有浓度差。(2)实验步骤：①取三个培养瓶，编号A、B、C，向三个培养瓶中分别加入等量的牛的成熟红细胞和5%的葡萄糖溶液。②_______________________________________________________________________________________________________________________________________。③_______________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)预期结果：_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)实验结论：_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。[解析]　(2)①取三个培养瓶，编号A、B、C，向三个培养瓶中分别加入等量的牛的成熟红细胞和5%的葡萄糖溶液。②向A瓶中加入5 mL蒸馏水，向B瓶中加入5 mL葡萄糖载体抑制剂，向C瓶中加入5 mL呼吸抑制剂。③在相同且适宜的培养条件下培养一定时间后，利用葡萄糖浓度测试仪测定各培养瓶中葡萄糖的含量。(3)预期结果：若成熟红细胞吸收葡萄糖的方式为协助扩散，则B瓶中葡萄糖的运输会受到抑制且C瓶中葡萄糖的运输不受限制，因此预期结果为：A瓶和C瓶中葡萄糖含量大致相等且小于B瓶。(4)实验结论：牛的成熟红细胞吸收葡萄糖的方式为协助扩散，而非主动运输。[答案]　(2)②向A瓶中加入5 mL蒸馏水，向B瓶中加入5 mL葡萄糖载体抑制剂，向C瓶中加入5 mL呼吸抑制剂　③在相同且适宜的培养条件下培养一定时间后，利用葡萄糖浓度测试仪测定各培养瓶中葡萄糖的含量　(3)A瓶和C瓶中葡萄糖含量大致相等且小于B瓶　(4)牛的成熟红细胞吸收葡萄糖的方式为协助扩散，而非主动运输　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1．核心概念(1)(必修1 P62)渗透作用：水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散。(2)(必修1 P63)原生质层：细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质。(3)(必修1 P65)被动运输：物质以扩散方式进出细胞，不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量的物质跨膜运输方式。(4)(必修1 P66)自由扩散(简单扩散)：物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式。协助扩散(易化扩散)：物质借助膜上的转运蛋白进出细胞的方式。(5)(必修1 P69)主动运输：物质逆浓度梯度进行跨膜运输，需要载体蛋白的协助，同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的能量的物质跨膜运输方式。2．结论语句(1)(必修1 P62)如果半透膜两侧存在浓度差，渗透的方向就是　水分子从水的相对含量高的一侧向相对含量低的一侧渗透。(2)(必修1 P65)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。(3)(必修1 P66～67)转运蛋白分为载体蛋白和通道蛋白两类，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。而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。(4)(必修1 P69)一种载体蛋白通常只适合与一种或一类离子或分子结合。(5)(必修1 P72)通过胞吞或胞吐进出细胞，需要膜上蛋白质的参与，更离不开膜上磷脂双分子层的流动性。1．(2021·江苏选择性考试)采用紫色洋葱鳞片叶外表皮进行质壁分离实验，下列相关叙述正确的是(　　)A．用镊子撕取的外表皮，若带有少量的叶肉细胞仍可用于实验B．将外表皮平铺在洁净的载玻片上，直接用高倍镜观察细胞状态C．为尽快观察到质壁分离现象，应在盖玻片四周均匀滴加蔗糖溶液D．实验观察到许多无色细胞，说明紫色洋葱鳞片叶外表皮中有大量细胞含无色液泡A　[叶肉细胞有原生质层和大液泡，所以可以发生质壁分离，且细胞质中还含有叶绿体，而洋葱外表皮细胞呈紫色，所以即使洋葱鳞片叶外表皮上带有叶肉细胞，也不影响实验结果，A正确；显微镜的使用方法是先用低倍镜观察，再用高倍镜观察，B错误；为尽快观察到质壁分离现象，应在盖玻片一侧滴加蔗糖溶液，另一侧用吸水纸引流，重复几次，洋葱细胞就浸泡在蔗糖溶液中了，C错误；紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞中有一个紫色大液泡，那些无色的细胞应该是鳞茎细胞，不是鳞片叶外表皮，D错误。]2．(2021·湖南选择性考试)质壁分离和质壁分离复原是某些生物细胞响应外界水分变化而发生的渗透调节过程。下列叙述错误的是(　　)A．施肥过多引起的“烧苗”现象与质壁分离有关B．质壁分离过程中，细胞膜可局部或全部脱离细胞壁C．质壁分离复原过程中，细胞的吸水能力逐渐降低D．1 mol/L NaCl溶液和1 mol/L蔗糖溶液的渗透压大小相等D　[对农作物施肥过多，根细胞外液浓度过高，会导致质壁分离，引起“烧苗”，A正确；质壁分离过程中，原生质层(由细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质构成)与细胞壁分离，细胞膜可局部或全部脱离细胞壁，B正确；质壁分离复原过程中，细胞液浓度逐渐降低，吸水能力逐渐降低，C正确；1 mol/L NaCl溶液中，含1 mol/L的Na＋和1 mol/L的Cl－，即溶质微粒浓度为2 mol/L，而1 mol/L蔗糖溶液的溶质为蔗糖分子，不可再拆分，故1 mol/L NaCl溶液的渗透压大于1 mol/L蔗糖溶液的渗透压，D错误。]3．(2021·广东选择考适应性测试)右图所示为质子泵跨膜运输H＋的过程。质子泵抑制剂可与胃壁细胞膜上的质子泵共价结合，使其不可逆地失活，从而抑制胃酸的分泌。下列叙述错误的是(　　)A．质子泵以主动运输的方式将H＋运出细胞B．质子泵参与细胞及其微环境的pH调控C．质子泵本质上是一种生物膜上的载体蛋白D．呼吸抑制剂使质子泵失活而抑制胃酸分泌D　[由题图可知，H＋从膜内逆浓度梯度运输到膜外，需要质子泵的协助，并消耗ATP，其运输方式为主动运输，A正确；质子泵通过跨膜运输H＋，从而改变了细胞内外的H＋浓度，参与细胞及其微环境pH的调控，B正确；由题图可知，质子泵是细胞膜上的载体蛋白，C正确；呼吸抑制剂通过抑制ATP的生成而抑制胃酸分泌，并不能使质子泵失活，D错误。]4．(2021·江苏选择性考试)细胞可运用不同的方式跨膜转运物质，下列相关叙述错误的是(　　)A．物质通过自由扩散的方式进出细胞的速度既与浓度梯度有关，也与分子大小有关B．小肠绒毛上皮细胞摄入和运出葡萄糖与细胞质中各种溶质分子的浓度有关C．神经细胞膜上运入K＋的载体蛋白和运出K＋的通道蛋白都具有特异性D．肾小管上皮细胞通过主动运输方式重吸收氨基酸B　[物质通过自由扩散的方式进出细胞的速度与浓度梯度有关，也与分子大小有关，A正确；小肠绒毛上皮细胞摄入和运出葡萄糖与细胞质中葡萄糖分子的浓度有关，与细胞质中其他溶质分子的浓度无关，B错误；膜转运蛋白包括载体蛋白和通道蛋白，二者都具有特异性，载体蛋白只允许与自身结合部位相适应的分子或离子通过，通道蛋白只允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，C正确；肾小管上皮细胞重吸收氨基酸的方式是主动运输，D正确。]5．(2022·全国乙卷)农业生产中，农作物生长所需的氮素可以NO eq \o\al(－,3)的形式由根系从土壤中吸收。一定时间内作物甲和作物乙的根细胞吸收NO eq \o\al(－,3)的速率与O2浓度的关系如图所示。回答下列问题。(1)由图可判断NO eq \o\al(－,3)进入根细胞的运输方式是主动运输，判断的依据是_________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)O2浓度大于a时作物乙吸收NO eq \o\al(－,3)速率不再增加，推测其原因是______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)作物甲和作物乙各自在NO eq \o\al(－,3)最大吸收速率时，作物甲根细胞的呼吸速率大于作物乙，判断依据是_________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)据图可知，在农业生产中，为促进农作物根对NO eq \o\al(－,3)的吸收利用，可以采取的措施是________(答出一点即可)。[解析]　(1)主动运输是低浓度向高浓度运输，需要能量的供应及载体蛋白的协助，由图可知，当O2浓度小于a点时，随着O2浓度的增加，根细胞对NO eq \o\al(－,3)的吸收速率也增加，说明根细胞吸收NO eq \o\al(－,3)需要能量的供应，为主动运输。(2)主动运输需要能量和载体蛋白，呼吸作用可以为主动运输提供能量，O2浓度大于a时作物乙吸收NO eq \o\al(－,3)的速率不再增加，能量不再是限制因素，此时影响根细胞吸收NO eq \o\al(－,3)速率的因素是载体蛋白的数量，此时载体蛋白数量达到饱和。(3)根据曲线图分析，当甲和乙根细胞均达到最大的NO eq \o\al(－,3)的吸收速率时，甲的NO eq \o\al(－,3)最大吸收速率大于乙，说明甲需要的能量多，消耗的O2多，作物甲根部细胞的呼吸速率大于作物乙。(4)在农业生产中，为了促进根细胞对矿质元素的吸收，需要定期松土，以增加土壤中的含氧量，促进根细胞的有氧呼吸，为主动运输吸收矿质元素提供能量。[答案]　(1)主动运输需要呼吸作用提供能量，O2浓度小于a点，根细胞对NO eq \o\al(－,3)的吸收速率与O2浓度呈正相关　(2)主动运输需要载体蛋白，此时载体蛋白数量达到饱和　(3)作物甲的NO eq \o\al(－,3)最大吸收速率大于作物乙，甲需要的能量多，消耗的O2多　(4)定期松土(教师用书独具)(2022·湖南选择性考试)原生质体(细胞除细胞壁以外的部分)表面积大小的变化可作为质壁分离实验的检测指标。用葡萄糖基本培养基和NaCl溶液交替处理某假单孢菌，其原生质体表面积的测定结果如图所示。下列叙述错误的是(　　)甲组：0.3 mol/L NaCl乙组：1.0 mol/L NaCl丙组：1.5 mol/L NaClA．甲组NaCl处理不能引起细胞发生质壁分离，表明细胞中NaCl浓度≥0.3 mol/LB．乙、丙组NaCl处理皆使细胞质壁分离，处理解除后细胞即可发生质壁分离复原C．该菌的正常生长和吸水都可导致原生质体表面积增加D．若将该菌先65 ℃水浴灭活后，再用NaCl溶液处理，原生质体表面积无变化A　[分析甲组结果可知，随着培养时间延长，与0时(原生质体表面积大约为0.5 μm2)相比，原生质体表面积逐渐增大，甲组NaCl处理不能引起细胞发生质壁分离，说明细胞吸水，表明细胞中浓度>0.3 mol/L，但不一定是细胞内NaCl浓度≥0.3 mol/L，A错误；分析乙、丙组结果可知，与0时(原生质体表面积大约分别为0.6 μm2、0.75 μm2)相比，乙、丙组原生质体略有下降，说明乙、丙组NaCl处理皆使细胞质壁分离，处理解除后细胞即可发生质壁分离复原，B正确；该菌的正常生长，细胞由小变大可导致原生质体表面积增加，该菌吸水也会导致原生质体表面积增加，C正确；若将该菌先65 ℃水浴灭活，细胞死亡，原生质层失去选择透过性，再用NaCl溶液处理，原生质体表面积无变化，D正确。] 分组①②③④⑤步骤1从盖玻片一侧滴入蔗糖溶液，另一侧用吸水纸引流，浸润的蔗糖溶液浓度如下0.1 g/mL0.2 g/mL0.3 g/mL0.4 g/mL0.5 g/mL质壁分离现象－＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋步骤2从盖玻片一侧滴入清水，另一侧用吸水纸引流，充分清洗3次质壁分离现象－－＋＋＋＋＋＋＋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→胞外是否需要转运蛋白否是是否是否消耗能量否否是是举例O2、CO2、甘油、乙醇、苯的跨膜运输等　　　人的红细胞吸收葡萄糖等　小肠上皮细胞吸收葡萄糖、氨基酸、无机盐等巨噬细胞吞噬抗原等　　　胰岛素、消化酶、抗体的分泌等实验分组实验处理实验结果实验一蛋白质抑制剂处理小肠微绒毛葡萄糖的转运速率为0实验二在外界葡萄糖浓度为5 mmol /L 时，呼吸抑制剂处理小肠微绒毛对照组葡萄糖的转运速率＞实验组葡萄糖的转运速率，且实验组葡萄糖的转运速率＝0实验三在外界葡萄糖浓度为100 mmol/L时，呼吸抑制剂处理小肠微绒毛对照组葡萄糖的转运速率＞实验组葡萄糖的转运速率，且实验组葡萄糖的转运速率＞0