2020版一轮复习生物通用版学案：第二单元第三讲物质跨膜运输的实例和方式

第三讲物质跨膜运输的实例和方式

知识体系——定内容
核心素养——定能力

生命观念
通过归纳记忆常见物质运输方式的实例和判断方法，建立起生命结构与功能相统一的观点
科学思维
通过分析影响渗透作用和物质跨膜运输的因素，培养利用逻辑思维分析问题的能力
科学探究
通过观察植物细胞质壁分离与复原和探究物质跨膜运输的方式的实验，掌握探究性实验设计的一般程序
社会责任
通过对渗透作用和质壁分离应用等有关问题分析，养成学以致用，关注生产生活实际的习惯

考点一　渗透作用与质壁分离[重难深化类]

1．渗透作用原理

2．动物细胞的吸水和失水

(2)现象
3．成熟植物细胞的吸水和失水(据图填空)

(1)当外界溶液浓度＞细胞液浓度时，细胞失水，发生质壁分离现象。
(2)当外界溶液浓度＜细胞液浓度时，细胞吸水，失水的细胞发生质壁分离复原现象。
[基础自测]
1．判断下列叙述的正误
(1)植物细胞的原生质层包括细胞膜、细胞质和细胞核(×)
(2)质壁分离过程中水分子扩散只能单向进行(×)
(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)在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(×)
2．下图中A、B分别表示渗透作用装置，据图回答下列问题

(1)水分子的流动方向：
①当溶液浓度S1＞S2时，水分子通过半透膜由S2流向S1数目多于由S1流向S2的数目，液面上升；
②当溶液浓度S1＜S2时，水分子通过半透膜由S1流向S2数目多于由S2流向S1的数目，液面下降。当渗透平衡时，通过半透膜的水分子达到平衡，液面不再发生变化。
(2)Δh不变时，S1、S2的大小关系为S1＞S2(填“＞”“＜”或“＝”，S1、S2中溶质不能通过半透膜)。
(3)在图B所示的U形玻璃管内，左右管内分别装入质量分数相等的葡萄糖、麦芽糖溶液。初始时两管中液面相平，假设溶质分子不能透过半透膜。
①一段时间后，两管中液面的变化为：左管液面升高，右管液面降低。(均填“升高”“降低”或“不变”)
②如同时向两管内加入等量的麦芽糖酶，两管中液面的变化分别为：左管液面先升高，后下降，右管液面先下降，再升高，最后稳定在一定高度。


1．影响渗透作用中液面变化的因素分析
半透膜表面积的大小
半透膜两侧的浓度差


在浓度NB＝NC>NA，其他条件相同的情况下，半透膜的表面积越大，单位时间内进出半透膜的水量越多，液面变化越明显
结果：vB>vC，ΔhB＝ΔhC
在其他条件相同的情况下，半透膜两侧的浓度差越大，单位时间内进出半透膜的水量越多，液面变化越明显
结果：vB>vC，ΔhB>ΔhC

2．渗透装置中溶液渗透方向与浓度的判断

[对点落实]
1．(2019·临沂模拟)如图1所示的甲、乙、丙三个渗透装置中，三个漏斗颈的内径相等，漏斗内盛有浓度相同的蔗糖溶液，且漏斗内液面高度相同，漏斗底部均封以半透膜，置于同一个水槽的清水中。三个渗透装置半透膜的面积和所盛蔗糖溶液的体积如下表所示。图2中曲线①②③表示漏斗液面高度随时间的变化情况。则曲线①②③与甲、乙、丙三个装置的对应关系应是(　　)

装置编号
甲
乙
丙
半透膜面积
S
S/2
S
蔗糖溶液体积
T
T
2T

A．①－丙；②－甲；③－乙　 B．①－乙；②－甲；③－丙
C．①－甲；②－乙；③－丙 D．①－丙；②－乙；③－甲
解析：选A　丙的体积最大，吸水的量最大，漏斗液面高度最高，相对应的是图2中曲线①；甲、乙的体积相等，但是甲漏斗口的半透膜面积比乙的大，吸水的速度快，故甲漏斗液面高度变化要比乙的快些，对应图2中曲线②。
2．如图为渗透作用实验，开始时如图1，a代表清水，b、c代表蔗糖溶液(蔗糖不能透过半透膜)，过一段时间后结果如图2，漏斗管内的液面不再发生变化，H1、H2表示漏斗管内液面与清水的高度差。下列说法错误的是(　　)

A．图1中b的浓度大于c的浓度
B．图2中b的浓度等于c的浓度
C．图1 a中水分子扩散到b的速率大于a中水分子扩散到c的速率
D．图2 a中水分子扩散到b的速率等于b中水分子扩散到a的速率
解析：选B　图2漏斗中的液面不再变化，处于平衡状态，H1高于H2，所以图2中b的浓度大于c的浓度。

观察植物细胞的质壁分离与复原
1．实验的操作过程及观察指标

2．质壁分离发生的条件
(1)从细胞角度分析
①死细胞、动物细胞及未成熟的植物细胞(如根尖分生区细胞)不发生质壁分离及复原现象。
②具有中央大液泡的成熟植物活细胞可发生质壁分离及复原现象。
(2)从溶液角度分析
①在一定浓度(溶质不能透过膜)的溶液中只会发生质壁分离现象，不能发生自动复原现象(只有用清水或低渗溶液处理，方可复原)。
②在一定浓度(溶质可透过膜)的溶液(如KNO3、甘油等)中可发生质壁分离后自动复原现象。
③在高浓度溶液中可发生质壁分离现象，但不会发生质壁分离复原现象。
[对点落实]
3．下图为某同学利用紫色洋葱鳞片叶作为实验材料，观察植物细胞质壁分离与复原的基本操作步骤。下列相关叙述错误的是(　　)

A．第二次观察(d)和第一次观察(b)形成对照，第三次观察(f)和第二次观察(d)形成对照
B．该实验用显微镜主要观察原生质层和细胞壁的位置关系、液泡的颜色和大小等
C．如果将蔗糖溶液换成浓度适宜的KNO3溶液，则可以省略e过程
D．增大蔗糖溶液的浓度，实验效果会更明显且不影响细胞的活性
解析：选D　题图中共有三次显微镜观察，观察的指标主要是原生质层和细胞壁的位置关系以及液泡的大小和颜色；第二次观察与第一次观察形成对照，第三次观察与第二次观察形成对照；如果将蔗糖溶液换成浓度适宜的KNO3溶液，由于在细胞失水的同时，不断以主动运输的方式获得K＋和NO，导致细胞液浓度升高，当其大于外界溶液浓度时，细胞开始吸水，从而出现质壁分离自动复原的现象；如果蔗糖溶液的浓度过高，会导致细胞过度失水而死亡。
4．(2018·浙江4月选考)在观察某植物细胞的质壁分离及质壁分离复原实验中，依次观察到的结果示意图如下，其中①、②指细胞结构。下列叙述正确的是(　　)

A．甲状态时不存在水分子跨膜运输进出细胞的现象
B．甲→乙变化的原因之一是结构①的伸缩性比②的要大
C．乙→丙的变化是由于外界溶液浓度小于细胞液浓度所致
D．细胞发生渗透作用至丙状态，一段时间后该细胞会破裂
解析：选C　甲细胞维持正常形态，进入细胞的水分子和从细胞出去的水分子一样多，处于动态平衡状态；甲→乙发生了渗透失水，细胞发生质壁分离，原因之一是结构①(细胞壁)的伸缩性比结构②(或原生质层)的伸缩性要小；乙→丙发生了渗透吸水，此时外界溶液浓度比细胞液浓度小；植物细胞由于有细胞壁，渗透吸水其体积变大，但不会破裂。
5．某同学进行“观察洋葱表皮细胞的质壁分离及质壁分离复原”实验时，将观察到的某个细胞大小变化情况绘制成了曲线(如图)。下列叙述正确的是(注：细胞的初始大小相对值记为1)(　　)

A．b～c段，由于失水过多，细胞可能已经死亡
B．c～d段，水分子的运动方向是从细胞外进入细胞内
C．d～e段，细胞液浓度等于外界溶液浓度
D．e时液泡的颜色比a时浅
解析：选D　结合题意分析曲线可知，c点后细胞大小相对值变大，说明细胞吸水发生质壁分离复原现象，因此b～c段细胞是活细胞；图中c～d段水分子的运动方向既有从细胞外进入细胞内，也有从细胞内进入细胞外，但进入细胞内的水分子数多于离开细胞的水分子数；d～e段，细胞大小相对值大于1，说明细胞吸水，故细胞液浓度大于外界溶液浓度；由于e时细胞大小相对值大于1，细胞吸水，故e时液泡内细胞液浓度降低，液泡的颜色比a时浅。
[归纳拓展]
质壁分离实验中的两组对照

实验组
对照组
第一组
经质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液处理后发生质壁分离的洋葱鳞片叶外表皮细胞
自然状态下的洋葱鳞片叶外表皮细胞
第二组
用清水处理后发生了质壁分离复原的细胞
发生了质壁分离的洋葱鳞片叶外表皮细胞


渗透作用对保持细胞正常渗透平衡有重要作用，利用渗透原理可以用于防腐，改良盐碱地等。利用质壁分离及复原实验可以判断细胞活性，确定细胞液的浓度范围以及溶液浓度大小的判断等。
1．判断成熟植物细胞是活细胞还是死细胞

2．测定细胞液浓度范围

3．比较不同植物成熟细胞的细胞液浓度

4．鉴别不同种类的溶液(如KNO3溶液和蔗糖溶液)

[对点落实]
6．(2017·海南高考)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
解析：选B　具有大液泡的活细胞才能发生质壁分离；质壁分离过程中，细胞失水，此时，细胞外甲物质的浓度高于细胞内细胞液的浓度；水分子跨膜的方式是自由扩散；细胞壁是全透的，甲物质和H2O能自由通过。
7．(2015·海南高考)取生理状态相同的某种植物新鲜叶片若干，去除主脉后剪成大小相同的小块，随机分成三等份，之后分别放入三种浓度的蔗糖溶液(甲、乙、丙)中，一定时间后测得甲的浓度变小，乙的浓度不变，丙的浓度变大。假设蔗糖分子不进出细胞，则关于这一实验结果，下列说法正确的是(　　)
A．实验前，丙的浓度＞乙的浓度＞甲的浓度
B．乙的浓度不变是因为细胞内蔗糖溶液浓度与乙的浓度相等
C．实验中，细胞与蔗糖溶液间的水分移动属于协助扩散
D．甲、丙的浓度变化是由水分在细胞与蔗糖溶液间移动引起的
解析：选D　成熟的植物细胞是一个渗透系统，当外界溶液浓度大于细胞液浓度时细胞失水，发生质壁分离现象，反之发生质壁分离复原现象，两者浓度相等时，吸水量与失水量相等，水分进出达到平衡状态；分析实验结果可知，实验过程中，甲吸水、乙水分进出平衡、丙失水，所以实验前甲的浓度＞乙的浓度＞丙的浓度；乙的浓度不变是因为细胞外蔗糖溶液浓度与乙的细胞液浓度相等，水分进出平衡；实验中细胞与蔗糖溶液间的水分移动属于自由扩散；甲、丙的浓度变化是由水分在细胞与蔗糖溶液间移动引起的。
8．(2018·潍坊模拟)用不同浓度的NaCl溶液处理洋葱鳞片叶外表皮细胞，研究其发生质壁分离与复原的快慢，结果如下表所示，下列说法正确的是(　　)

不同浓度NaCl溶液处理细胞质壁分离与复原的时间(s)
NaCl溶液浓度(%)
开始质壁分离时间
完全质壁分离时间
质壁分离最大程度
完全质壁分离复原时间
质壁分离复原程度
0.8
不发生

不发生

0.9～1
219
497
＋
＞600
＋
2
46
151
＋＋
205
＋＋
4
27
125
＋＋＋
97
＋＋＋
6
17
76
＋＋＋＋
81
＋＋＋＋
7
浓度≥7%都发生质壁分离，且所需时间＜13
54
＋＋＋＋
浓度≥7%不发生质壁分离复原
9
38
＋＋＋＋
11以上
<25
＋＋＋＋
注：＋表示质壁分离与复原的程度
A．处理的NaCl溶液浓度越高，质壁分离发生越快，质壁分离程度越大
B．实验观察细胞质壁分离与复原的NaCl溶液浓度最好在4%～6%之间选择
C．洋葱鳞片叶外表皮细胞的浓度与约7%的NaCl溶液浓度相等
D．若某浓度蔗糖溶液与浓度4%的NaCl溶液渗透压相当，则在两种溶液中细胞的质壁分离与复原程度应大致相同
解析：选B　处理的NaCl溶液浓度越高，质壁分离发生越快，质壁分离程度逐渐增大，到达一定程度将不再变化；当NaCl溶液浓度为0.8%时不发生质壁分离与复原现象，当NaCl溶液浓度≥7%时质壁分离后将不再复原，实验观察细胞质壁分离与复原的NaCl溶液浓度最好在4%～6%之间选择；当NaCl溶液浓度为0.8%时不发生质壁分离与复原现象，当NaCl溶液浓度在0.9%～1%时细胞刚发生质壁分离与复原，所以洋葱鳞片叶外表皮细胞的浓度与约0.8%的NaCl溶液浓度相等；若某浓度蔗糖溶液与浓度4%的NaCl溶液渗透压相当，则在两种溶液中细胞的质壁分离的程度应大致相同，但在蔗糖溶液中不会发生质壁分离复原。

考点二　物质出入细胞的方式

1．物质跨膜运输的其他实例
番茄和水稻吸收无机盐离子的比较：
将番茄和水稻分别放在含有Ca2＋、Mg2＋和SiO的培养液中培养，结果及分析如下：
(1)实验结果

图中显示：
①不同植物(每种离子中黑白柱相比)，对同一种无机盐离子的吸收速率不同。
②同一种植物对不同种无机盐离子的吸收也有差异(三条白柱高低不同，三条黑柱高低也不同)。
(2)实验结论：植物细胞对无机盐离子的吸收具有选择性。
(3)微生物吸收无机盐离子的特点
①不同微生物对无机盐离子的吸收有选择性。
②不同微生物对各种无机盐离子的需求量不同。
2．物质进出细胞的方式

3．物质跨膜运输的方式和影响因素

(1)据图填写以下有关跨膜运输方式及结构的名称
甲：自由扩散；乙：协助扩散；丙：主动运输；a：载体蛋白。
(2)据图填写以下有关跨膜运输方式的影响因素
甲：浓度差；乙：浓度差和载体蛋白；丙：载体蛋白和能量。
[基础自测]
1．判断下列叙述的正误
(1)给玉米施肥过多时，会因根系水分外流引起“烧苗”现象(2018·全国卷Ⅰ，T3D)(√)
(2)二氧化碳能通过自由扩散的方式通过细胞膜(√)
(2018·北京卷，T1B改编)
(3)植物细胞通过主动运输吸收不同矿质离子的速率都相同(2013·全国卷Ⅰ ，T1A)(×)
(4)植物主动运输矿质离子的过程只发生在活细胞中(√)
(2013·全国卷Ⅰ，T1C)
(5)低温不影响矿质离子的吸收速率(×)
(2013·全国卷Ⅰ，T1B)
(6)血浆中的碘进入甲状腺滤泡上皮细胞属于自由扩散(2012·海南卷，T11D)(×)
(7)氢离子可以通过扩散作用进入液泡内(×)
(2011·北京卷，T3B)
(8)主动运输过程中，需要载体蛋白协助和 ATP 提供能量(2010·天津卷，T4A)(√)
2．判断物质进出细胞的方式(均填序号)
A．水 B．O2、CO2　 C．红细胞吸收葡萄糖
D．甘油、脂肪酸、性激素、乙醇等脂溶性物质
E．小肠绒毛上皮细胞吸收葡萄糖
F．无机盐、葡萄糖等逆浓度进出细胞
G．神经细胞静息状态下K＋外流和兴奋时Na＋内流
H．人红细胞吸收K＋排出Na＋
I．胰岛B细胞分泌胰岛素
J．神经细胞分泌神经递质
K．吞噬细胞吞噬抗原
①以上属于自由扩散的是A、B、D。
②以上属于协助扩散的是C、G。
③以上属于主动运输的是E、F、H。
④以上属于胞吞的是，属于胞吐的是I、J。


1．归纳同一物质的不同运输方式
物质
相应过程
运输方式
葡萄糖
进入红细胞
协助扩散
进入小肠绒毛上皮细胞、肾小管重吸收葡萄糖
主动运输
Na＋
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(钠­钾泵)
K＋
进入神经细胞
主动运输(钠­钾泵)
运出神经细胞
协助扩散(靠离子通道)
2.“三看法”快速判定物质出入细胞的方式

[对点落实]
1．(2018·全国卷Ⅱ)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：选C　巨噬细胞摄入病原体的过程属于胞吞；固醇类激素如性激素以自由扩散的方式进入靶细胞；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；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。
2．(2016·全国卷Ⅰ)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
解析：选C　由题意可知，离子通过离子泵进行跨膜运输需要消耗能量，而协助扩散不需要消耗能量；消耗能量的物质跨膜运输一般是逆浓度梯度进行的；动物一氧化碳中毒会影响红细胞运输氧气，进而影响有氧呼吸过程中ATP的合成，从而降低离子泵跨膜运输离子的速率；离子泵是一种蛋白质，因此加入蛋白质变性剂会破坏离子泵的结构，进而降低离子泵跨膜运输离子的速率。
3．如图为细胞膜部分结构与功能的示意图。依据此图作出的判断错误的是(　　)

A．细胞膜上的钠—钾泵同时具有运输和催化的功能
B．K＋通过K＋通道的外流最终导致细胞内外K＋浓度相等
C．膜两侧K＋、Na＋浓度差依靠钠—钾泵和脂双层共同维持
D．细胞内K＋外流和细胞外Na＋内流的过程不消耗ATP
解析：选B　图中的钠—钾泵可同时吸收2个K＋、排出3个Na＋，还可催化ATP水解过程；细胞内的K＋浓度高于细胞外，因此K＋通过K＋通道的外流应属于协助扩散，K＋的外流导致膜两侧存在电位差(参考神经细胞)，即内负外正，而膜外的正电位排斥K＋(阳离子)的扩散，最终膜两侧的K＋仍存在浓度差，即细胞内的K＋浓度高于细胞外；K＋、Na＋通过钠—钾泵(主动运输)的运输产生并维持细胞内外的浓度差，且无机盐离子是不能自由通过脂双层的；由图可知，K＋通过K＋通道外流和细胞外Na＋内流的运输方式都为协助扩散，不需要消耗ATP。
[易错提醒]
明辨物质运输的三个“不一定”
(1)小分子物质的运输方式不一定都是跨膜运输，如神经递质的释放是胞吐作用。
(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。

不同物质出入细胞方式的曲线分析及判断
[典型图示]

[问题设计]
(1)图1、2表示物质浓度对跨膜运输速率的影响，其中图1表示的运输方式为自由扩散，图2表示的运输方式是协助扩散或主动运输。图2中P点之后运输速率不变的原因是膜上载体蛋白的数量有限或能量供应不足。
(2)图3、4表示O2浓度对跨膜运输速率的影响，其中图3表示的运输方式为自由扩散或协助扩散，图4表示的运输方式为主动运输。图4中P点之后运输速率不变的限制因素是载体蛋白的数量。
(3)若图3表示哺乳动物成熟红细胞的物质运输，还可表示主动运输。
[对点落实]
4.(2019·盐城模拟)如图表示给某种细胞施予呼吸抑制剂后，细胞对某物质的吸收速率与细胞内外该物质浓度差的关系。下列有关叙述错误的是(　　)
A．这种物质进入该细胞的方式与O2进入该细胞的方式相同
B．该细胞吸收这种物质与ATP的水解无直接关系
C．该物质不能直接穿过细胞膜上的磷脂分子间隙
D．该细胞对这种物质的吸收速率与核糖体的功能有关
解析：选A　对细胞施予呼吸抑制剂后，不影响该物质的吸收速率，说明不消耗能量，但当物质在细胞外达到一定浓度时，吸收速率不再增加，说明受载体数量的限制，应是协助扩散，细胞吸收O2的方式是自由扩散，与这种物质进入该细胞的方式不同；协助扩散运输不消耗ATP，与ATP的水解无直接关系；协助扩散需要载体才能进入细胞，不能直接穿过细胞膜上的磷脂分子间隙；协助扩散需要载体，而载体的化学本质是蛋白质，在核糖体上合成，则该细胞对这种物质的吸收速率与核糖体的功能有关。
5.将某活组织放入适宜的完全营养液中，置于适宜的条件下培养。培养液中甲、乙两种离子的浓度保持相等且恒定，定期测定细胞中两种离子的含量，得到如图所示曲线。下列叙述正确的是(　　)
A．该组织细胞吸收甲、乙两种离子的方式分别是自由扩散和主动运输
B．该组织细胞运输离子甲的载体蛋白数量比运输离子乙的载体蛋白数量多
C．两种离子均只能从高浓度的一侧运输到低浓度的一侧
D．曲线mn段和ab段说明细胞呼吸产生的能量不足，抑制了细胞的吸收
解析：选B　根据虚线上方的曲线分析可知，当细胞内浓度大于细胞外浓度时，甲、乙两种离子均可逆浓度梯度进行，所以均为主动运输；mn段和ab段不再上升，说明离子的吸收速率与消耗速率平衡。
[类题通法]
物质出入细胞曲线题的解题关键
(1)分析此类曲线题时，要注意区分横坐标表示的意义，曲线横坐标不同，表示的物质运输方式不完全相同。
(2)解答此类问题时，要明确自由扩散、协助扩散和主动运输三种跨膜运输方式的区别和联系，主要从是否需要能量和载体蛋白两个方面考虑。

探究物质跨膜运输的方式
6．科学家在研究Na＋通过细胞膜的运输方式时，做了下述实验：先向枪乌贼神经纤维里注入微量的放射性同位素24Na＋，不久可测得神经纤维周围溶液中存在24Na＋，如果在神经纤维膜外溶液中先后加入某药物和ATP，测得周围溶液中24Na＋的量如图所示。据图做出的下列推断，错误的是(　　)

A．加入某药物后，溶液中24Na＋的量不再增加
B．加入ATP后，细胞中24Na＋的量减少
C．“某药物”的作用机理是抑制ATP水解
D．“某药物”的作用机理是抑制细胞呼吸
解析：选C　由题图知，在神经纤维膜外溶液中先加入某药物后，测得周围溶液中24Na＋的量停止增加；加入ATP后，周围溶液中24Na＋的量迅速增加，说明Na＋从神经细胞排出需要消耗能量，属于主动运输，而该药物的作用是抑制呼吸作用的进行。
7．红树林分布于热带亚热带海岸潮间带，通常受到盐胁迫。红树林植物为抵抗盐胁迫，通过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。为探究红树林从海水及土壤中吸收无机盐的方式是主动运输还是被动运输，设计以下实验进行探究。
(1)实验步骤：
①取生长发育相同的红树林植物，分成A、B两组，放入适宜浓度的含有K＋、Ca2＋的溶液中；
②A组给予正常的呼吸条件，B组________________________________________；
③________________________________________________________________________。
(2)实验结论：
①若两组植株对K＋、Ca2＋的吸收速率相同，说明________________________________
________________________________________________________________________；
②________________________________，说明红树林从海水及土壤中吸收无机盐的方式是主动运输。
解析：主动运输和被动运输最主要的区别在于是否需要能量，而能量主要是通过细胞的呼吸作用提供的，因此实验组和对照组的自变量应为是否进行呼吸作用，因变量是无机盐离子的吸收速率。
答案：(1)②加入呼吸抑制剂　③一段时间后测定两组植株根系对K＋、Ca2＋等无机盐的吸收速率
(2)①红树林从海水及土壤中吸收无机盐的方式是被动运输　②若B组吸收速率明显小于A组吸收速率
[归纳拓展]
探究物质运输方式的方法
(1)探究是主动运输还是被动运输的方法

(2)探究是自由扩散还是协助扩散的方法

　 　　　
课堂一刻钟
1．(2018·北京高考)细胞膜的选择透过性保证了细胞内相对稳定的微环境。下列物质中，以(自由)扩散方式通过细胞膜的是(　　)
A．Na＋　　　　　　　　　 B．二氧化碳
C．RNA D．胰岛素
命题探源——关注教材
此题是对人教版必修①教材P70“相关信息”的直接考查。这也启示我们，复习备考时，不要忽略对教材旁栏信息的关注。　　　　　 　　　　　　　　　　　 　　
解析：选B　以自由扩散方式通过细胞膜的物质有水、气体、脂溶性物质等；Na＋通过细胞膜的方式有协助扩散和主动运输；RNA是生物大分子，不能通过细胞膜；胰岛素的化学本质是蛋白质，以胞吐的方式运出细胞。
2．(2018·海南高考)将水稻幼苗培养在含MgSO4的培养液中，一段时间后，发现营养液中Mg2＋和SO的含量下降，下列叙述不合理的是(　　)
A．Mg2＋通过自由扩散进入根细胞
B．MgSO4必须溶解在水中才能被根吸收
C．根吸收的Mg2＋可以参与叶绿素的形成
D．降低温度会影响水稻根系对Mg2＋的吸收
易错探因——原理不明
此选项考查影响物质跨膜运输的因素，若不明确温度与物质运输的关系，则易导致误选，解答与温度有关的问题常从酶活性和分子热运动等方面分析。
解析：选A　Mg2＋通过主动运输的方式进入根细胞；MgSO4必须溶解在水中形成离子后，才能被根吸收；根吸收的Mg2＋可以参与叶绿素的形成；降低温度会降低膜的流动性和细胞呼吸，进而影响水稻根系对Mg2＋的吸收。
3．(2018·全国卷Ⅰ)下列有关植物根系吸收利用营养元素的叙述，错误的是(　　)
A．在酸性土壤中，小麦可吸收利用土壤中的N2和NO
B．农田适时松土有利于农作物根细胞对矿质元素的吸收
C．土壤微生物降解植物秸秆产生的无机离子可被根系吸收
D．给玉米施肥过多时，会因根系水分外流引起“烧苗”现象
易错探因——辨识不清
命题者有意将N2和NO混在一起，增加辨析的难度，小麦不能直接利用N2。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
解析：选A　小麦不能直接吸收土壤中的N2，N2必须被固定后才能被植物吸收利用；农田松土可增强农作物根的有氧呼吸，为矿质元素的吸收供能，有利于对矿质元素的吸收；土壤微生物降解植物秸秆产生的无机离子可溶解在土壤溶液中，从而被根系吸收利用；施肥过多会使土壤溶液浓度大于根细胞液浓度，从而导致根细胞因失水过多而死亡，造成“烧苗”现象。
4．(2017·全国卷Ⅱ)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
解题关键——图文转换
本题以图示为载体考查渗透作用与细胞体积变化的关系，解答本题的关键是将图示信息转化为文字信息。由图示可知，细胞的原生质体体积先减小后增大，0～1 h外界溶液浓度大于原生质体的浓度，细胞失水，体积减少；随着物质A进入细胞内，原生质体的浓度逐渐大于外界溶液浓度，细胞吸水原生质体体积增大，1～4 h质壁分离逐渐复原。　　　　　　　　　　　 　 　　　　　　 　　　 　　
解析：选C　该植物细胞质壁分离后的复原是因为物质A进入了细胞，使细胞液渗透压升高导致细胞吸水；植物细胞发生质壁分离的内因是原生质层的伸缩性大于细胞壁，所以0～1 h内，细胞体积变化量小于原生质体体积变化量；2～3 h内原生质体的相对体积增大，此时细胞液的渗透压大于细胞外溶液的渗透压；0～1 h内原生质体的相对体积减小，液泡中的水分进入细胞质基质，此时细胞质基质的渗透压大于液泡中液体的渗透压。
5．(2016·天津高考)在紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的失水和吸水实验中，显微镜下可依次观察到甲、乙、丙三种细胞状态。下列叙述正确的是(　　)

A．由观察甲到观察乙须将5倍目镜更换为10倍目镜
B．甲、乙、丙可在同一个细胞内依次发生
C．与甲相比，乙所示细胞的细胞液浓度较低
D．由乙转变为丙的过程中，没有水分子从胞内扩散到胞外
易错探因——过程不明
渗透作用发生时，水分子进出细胞是双向的，差异是进出的速率不同。命题者常将此类思维误区作为考查点，在复习时应全面、准确理解相关知识。
解析：选B　观察甲、乙、丙三种细胞状态所用显微镜倍数没有发生变化；甲→乙→丙表示质壁分离和质壁分离复原的过程，只要细胞不死亡，此过程可在一个细胞内依次发生；与甲相比，乙细胞发生质壁分离，细胞液浓度升高，渗透压升高；细胞膜是选择透过性膜，水分子可以自由通过，在由乙转变为丙的过程中，既有水分子扩散到细胞外，又有水分子扩散到细胞内，只是扩散到细胞内的水分子多于扩散到细胞外的。
[学情考情·了然于胸]
一、明考情·知能力——找准努力方向
考查知识
1.物质跨膜运输的实例和方式，其中对物质跨膜运输方式的判断是高考的高频点。
2.渗透作用与物质的吸水和失水，其中物质的吸水和失水的判断是难点。
3.质壁分离及复原实验的原理和过程，是高考的常考点。
考查能力
1.识记能力：主要考查对常见物质运输方式的识记。
2.推理能力：根据曲线图表等推断细胞吸水和失水以及渗透压的变化。
3.实验探究能力：对质壁分离及复原实验的过程分析和拓展应用。

二、记要点·背术语——汇总本节重点
1．渗透作用及应用
(1)渗透作用的发生必须依赖半透膜和膜两侧的浓度差。
(2)动物细胞在任何情况下都不会发生质壁分离现象。
2．物质出入细胞的方式
(1)物质的跨膜运输并不都是顺相对含量梯度的，细胞对物质的输入和输出具有选择性。
(2)被动运输包括自由扩散和协助扩散，它们都是顺浓度梯度运输的过程，不消耗能量，但是协助扩散需要载体蛋白。
(3)主动运输是逆浓度梯度运输的过程，需要载体蛋白的协助和消耗能量。
(4)胞吞和胞吐是借助于膜的融合完成的，与膜的流动性有关，它是大分子和颗粒性物质进出细胞的运输方式，靠ATP提供动力。
[课下达标检测]　
一、选择题
1．红细胞吸收无机盐和葡萄糖的共同点是(　　)
A．都可以从低浓度一侧到高浓度一侧
B．都需要供给ATP
C．都需要载体蛋白协助
D．既需要载体蛋白协助又需要消耗能量
解析：选C　红细胞吸收无机盐和葡萄糖的方式分别是主动运输和协助扩散，主动运输和协助扩散都需要细胞膜上载体蛋白的参与。主动运输将物质从低浓度一侧运往高浓度一侧，且需要载体蛋白协助和消耗ATP；协助扩散将物质从高浓度一侧运往低浓度一侧，需要载体蛋白协助，不消耗能量。
2．(2019·成都模拟)下列关于细胞质壁分离的叙述，正确的是(　　)
A．植物细胞在一定条件下都能观察到明显的质壁分离现象
B．动物细胞不能发生质壁分离的根本原因是不具有半透膜
C．一定浓度的甘油溶液可以使洋葱表皮细胞发生质壁分离
D．处于质壁分离状态时细胞液浓度一定小于外界溶液浓度
解析：选C　成熟的植物细胞在高浓度溶液中才能观察到明显的质壁分离现象；动物细胞不能发生质壁分离的根本原因是不具有细胞壁；一定浓度的甘油溶液可以使洋葱表皮细胞发生质壁分离；处于质壁分离状态的细胞，若处在质壁分离过程中，则细胞液浓度小于外界溶液的浓度，若处在质壁分离复原过程中，则细胞液浓度大于外界溶液的浓度。
3．(2019·北京朝阳区校级模拟)下列关于物质跨膜运输的叙述正确的是(　　)
A．线粒体DNA上的基因所表达的酶与线粒体的功能有关，若线粒体DNA受损伤，对神经细胞吸收K＋没有影响
B．相对分子质量比较小的物质或离子都可以通过自由扩散进入细胞
C．胰岛B细胞分泌胰岛素时消耗能量，因此胰岛素出入细胞属于主动运输
D．对离体培养的小肠上皮细胞进行紫外线处理，结果吸收甘氨酸的功能丧失，最可能的原因是细胞膜上的载体蛋白结构发生变化
解析：选D　线粒体是有氧呼吸的主要场所，神经细胞吸收K＋的方式是主动运输，需要消耗能量，线粒体DNA受损伤使其不能为生命活动提供能量，就会影响神经细胞吸收K＋；相对分子质量比较小的物质或离子进入细胞的方式可能是自由扩散、协助扩散或主动运输；胰岛素属于大分子物质，运出细胞的方式是胞吐；小肠上皮细胞吸收甘氨酸的方式是主动运输，需要载体和能量，对离体培养的小肠上皮细胞进行紫外线处理，结果吸收甘氨酸的功能丧失，最可能的原因是细胞膜上的载体蛋白结构发生变化。
4．将甲、乙、丙三个未发生质壁分离的成熟植物细胞置于同一蔗糖溶液中，在显微镜下持续观察它们的状态，直到细胞形态不再发生变化时，三个细胞的状态如表所示：
细胞种类
甲细胞
乙细胞
丙细胞
细胞状态
刚发生质壁分离
没有发生质壁分离
质壁分离现象明显
下列判断正确的是(　　)
A．细胞形态不再发生变化是因为细胞已经死亡
B．实验前甲、乙、丙三个细胞的细胞液浓度关系是乙>甲>丙
C．实验后甲、乙、丙三个细胞的细胞液浓度关系是乙<甲<丙
D．细胞形态不再发生变化时三个细胞的细胞液浓度相等
解析：选B　细胞形态不再发生变化并不代表细胞已经死亡，可能正处于水分子进出细胞的动态平衡状态；细胞内外浓度差越大，质壁分离现象越明显，而实验所用蔗糖溶液浓度相同，故实验前丙细胞的细胞液浓度最小，乙细胞的细胞液浓度最大；实验后乙没有发生质壁分离，甲刚发生分离，而丙质壁分离明显，说明此时细胞液浓度关系为乙>甲＝丙。
5.将小鼠红细胞放入一定浓度的KNO3溶液中，红细胞体积随时间变化如图，下列有关叙述正确的是(　　)
A．KNO3溶液的起始渗透压小于红细胞内液的起始渗透压
B．与b点相比，a点对应时刻红细胞内液的渗透压较大
C．ab段失水使红细胞内液的渗透压大于KNO3溶液，从而出现bc段的变化
D．b点对应的时刻，KNO3溶液与红细胞内液的渗透压相等
解析：选D　小鼠红细胞放入一定浓度的KNO3溶液中，KNO3溶液的起始渗透压大于红细胞内液的起始渗透压，红细胞失水；由于a点到b点红细胞不断失水导致细胞内渗透压不断增加；出现bc段的变化是由于红细胞对K＋和NO的吸收，细胞内渗透压不断增加，细胞吸水体积变大；b点对应的时刻红细胞失水与吸水达到平衡，说明细胞内外渗透压相等。
6．(2019·盐城模拟)研究发现：人体红细胞膜上的载体蛋白能协助葡萄糖顺浓度梯度跨膜转运；而小肠上皮细胞肠腔面上存在特定的载体蛋白，可以逆浓度梯度从肠腔吸收葡萄糖，当细胞内葡萄糖浓度高时，小肠上皮细胞基底面又可以顺浓度梯度将葡萄糖转运到血液中。下列相关描述错误的是(　　)
A．同一生物的不同细胞吸收葡萄糖的方式可能不同
B．同一细胞在不同条件下运输葡萄糖的方式可能不同
C．红细胞和小肠上皮细胞吸收葡萄糖都体现了选择性
D．红细胞和小肠上皮细胞吸收葡萄糖都会伴随ATP的水解
解析：选D　同一生物的不同细胞吸收葡萄糖的方式可能不同，可能是协助扩散或主动运输；根据题意可知，同一细胞在不同条件下运输葡萄糖的方式可能不同；红细胞和小肠上皮细胞吸收葡萄糖都体现了细胞膜的功能特点，即选择透过性； “人体红细胞膜上的载体蛋白能协助葡萄糖顺浓度梯度跨膜转运”属于协助扩散，不需要ATP水解提供能量。
7.某班级为探究植物细胞外界溶液浓度与质壁分离程度的关系，用原生质层长度(b)与细胞长度(a)的比值(b/a)表示质壁分离程度，用不同浓度的NaCl溶液进行实验，结果如图所示。下列有关叙述错误的是(　　)
A．浓度1可能是清水对照
B．NaCl溶液浓度从1至5逐渐升高
C．浓度2已引起质壁分离
D．外界溶液浓度越大，则质壁分离程度越小
解析：选D　由于植物存在细胞壁，当植物吸水时，原生质层也不会大于细胞长度，而浓度1中b/a值为1，表明植物不发生失水，因此外界溶液可能是清水；NaCl溶液浓度从1～5时植物的b/a值逐渐变小，植物质壁分离程度越来越高，NaCl溶液浓度逐渐升高；浓度2中b/a值小于1，表明原生质层长度比细胞长度短，植物已发生质壁分离；一定范围内外界溶液浓度越大，质壁分离程度越大。
8．利用荧光素双醋酸酯(FDA)染色法测定动物细胞的活力，其基本原理是FDA本身无荧光，可自由通过细胞膜，经细胞内酯酶分解产生荧光素，积累在细胞内并能发出绿色荧光，下到相关叙述正确的是(　　)
A．实验中配制的FDA溶液是一种低渗溶液
B．FDA通过胞吞方式进入细胞，需要消耗能量
C．荧光素分子能以自由扩散的方式通过细胞膜
D．一定范围内，荧光强度与细胞活力呈正相关
解析：选D　根据题干分析，FDA进入细胞的方式是自由扩散，而自由扩散是从高浓度向低浓度扩散，故实验中配制的FDA溶液是一种高渗溶液；FDA通过自由扩散方式进入细胞，不需要消耗能量；荧光素分子是在细胞内产生的，在细胞内积累，不能出细胞；一定范围内，细胞活力越大，FDA通过细胞膜就越多，经细胞内酯酶分解产生荧光素就越多。
9．(2019·沈阳一模)正常人体血浆中K＋浓度低于红细胞内K＋浓度，成熟红细胞(无线粒体)从O2浓度高的血浆流入O2浓度低的血浆，在其他化学成分和理化性质相对稳定的条件下，O2浓度变化对其吸收K＋和葡萄糖速率变化的影响分别是(　　)
A．吸收K＋的速率不变，吸收葡萄糖的速率不变
B．吸收K＋的速率降低，吸收葡萄糖的速率降低
C．吸收K＋的速率升高，吸收葡萄糖的速率升高
D．吸收K＋的速率降低，吸收葡萄糖的速率升高
解析：选A　红细胞吸收K＋的方式是主动运输，需要的能量是由无氧呼吸提供的，吸收葡萄糖的方式是协助扩散，不需要能量，所以O2浓度变化对红细胞吸收K＋和葡萄糖速率变化没有影响。
10．TMCO1是内质网上的跨膜蛋白，当内质网中钙离子浓度过高时，TMCO1形成具有活性的钙离子载体，并将内质网中过多的钙离子排出。一旦内质网中的钙离子浓度恢复到正常水平，钙离子载体活性随之消失。下列有关叙述正确的是(　　)
A．高浓度的钙离子会导致钙离子载体失活
B．内质网中钙离子浓度的失衡可能会导致细胞代谢紊乱
C．TMCO1须经内质网加工后由高尔基体分泌出细胞
D．若敲除TMCO1基因，则内质网中钙离子浓度会下降
解析：选B　当内质网中钙离子浓度过高时，TMCO1形成具有活性的钙离子载体；无机盐离子具有维持细胞生命活动的功能，内质网中钙离子浓度的失衡可能会导致细胞代谢紊乱；TMCO1是内质网上的跨膜蛋白，属于结构蛋白，所以不需要分泌出细胞；若敲除TMCO1基因，则不能合成TMCO1跨膜蛋白，不能将内质网中过多的钙离子排出，导致内质网中钙离子浓度上升。
11.如图为渗透平衡时的装置(糖类不能通过半透膜)，烧杯的液面高度为a，漏斗的液面高度为b，液面差m＝b－a。在此基础上继续实验，以渗透平衡时的液面差为观测指标，下列叙述正确的是(　　)
A．若向漏斗中滴入清水，平衡时m将增大
B．若向漏斗中加入蔗糖分子，则平衡时m不变
C．若向漏斗中加入蔗糖酶，则平衡时m不变
D．达到新的平衡时，水分子进出半透膜的速率相等
解析：选D　若向漏斗中滴入清水，渗透压降低，吸水能力减弱，则平衡时m将减小；若向漏斗中加入蔗糖分子或蔗糖酶，渗透压增大，则平衡时m将增大；达到新的平衡时，水分子进出半透膜的速率相等，液面不再升高。
12.(2019·西安模拟)某实验小组在室温条件下，将紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞置于一定浓度的某溶液中，测得细胞液浓度与该溶液浓度的比值(P值)随时间的变化曲线如图所示。下列相关叙述正确的是(　　)
A．该溶液是一定浓度的蔗糖溶液
B．细胞在t1时刻开始从外界溶液中吸收溶质
C．若降低温度，则t1～t2时间段会变长
D．t2时刻后P值不再增大主要是由于细胞壁的限制
解析：选C　将紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞置于一定浓度的某溶液中，细胞先质壁分离后自动复原，说明该溶液是甘油等溶液，不是蔗糖溶液；在t0时刻，细胞从外界溶液中吸收溶质，使得细胞液浓度增加；若降低温度，分子运动的能力减弱，则t1～t2时间段会变长；t2时刻后P值不再增大主要是由于细胞液浓度与该溶液浓度的比值不变。
二、非选择题
13.ATP作为细胞中的直接能源物质为细胞生命活动提供能量。科学家利用提纯的大豆磷脂、某种细菌膜蛋白(Ⅰ)和牛细胞中的ATP合成酶(Ⅱ)构建了ATP体外合成体系，如图所示。请回答问题：
(1)物质a为________，其在供能时，远离腺苷的______________断裂，将能量释放出来。
(2)科学家利用人工体系模拟了ATP合成时的能量转换过程。在叶绿体中此过程发生的场所为______________。
(3)科学家利用人工体系进行了相关实验，如表所示。
组别
人工体系
H＋是否通过Ⅰ进行转运
H＋是否通过Ⅱ进行转运
是否产生ATP
大豆磷脂构成的囊泡
Ⅰ
Ⅱ
1
＋
＋
＋
是
是
产生
2
＋
－
＋
否
否
不产生
3
＋
＋
－
是
否
不产生
注：“＋”“－”分别表示人工体系中组分的“有”“无”。
①比较第1组和第2组的结果可知，Ⅰ可以转运H＋进入囊泡。进一步研究发现，第1组囊泡内pH比囊泡外低1.8，说明囊泡内的H＋浓度________(填“高于”“低于”或“等于”)囊泡外的。
②比较第1组和第3组的结果可知，伴随图中的________________________的过程，ADP和Pi合成ATP。
解析：(1)分析图示可知物质a为ATP，ATP作为供能物质，在供能时远离腺苷的高能磷酸键断裂，释放出大量的能量。(2)H＋通过Ⅰ进入囊泡的过程需要光，说明该处囊泡模拟的是叶绿体中光合作用产生ATP的过程，此过程发生在叶绿体的类囊体薄膜上。(3)①第1组囊泡内pH比囊泡外低1.8，说明囊泡内的H＋浓度高于囊泡外的H＋浓度。②结合图示比较第1组和第3组的结果可知，伴随H＋通过Ⅱ向囊泡外转运的过程，ADP和Pi合成ATP。
答案：(1)ATP　高能磷酸键　(2)类囊体薄膜　(3)①高于　②H＋通过Ⅱ向囊泡外转运
14．(2019·烟台模拟)以紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞为材料进行相关实验，在显微镜下观察到图甲所示情况。请回答下列问题：

(1)该细胞作为一个渗透系统是由于它的____________相当于一层半透膜。如果该细胞是放入含有少量蓝墨水的0.3 g/mL蔗糖溶液中所观察到的结果，则图中①、②处的颜色分别为____________。
(2)若该细胞正在发生质壁分离的复原过程，请以坐标曲线的形式画出液泡体积大小随时间变化的情况。
(3)若将该细胞分别放置在M、N两种溶液中，对细胞的失水量进行测量和统计，得到图乙所示结果。M、N溶液的浓度大小关系是______________________。在M、N两种溶液中，该细胞所发生的不同现象是______________________________________________。n点时该细胞的细胞液浓度________(填“大于”“等于”或“小于”)O点时的初始浓度。
解析：(1)渗透系统需要有半透膜，膜两侧有浓度差，植物细胞中原生质层相当于一层半透膜。图中①处是外界溶液，表现为蓝色，②是液泡，表现为紫色。(2)细胞正在发生质壁分离的复原过程，细胞吸水，液泡体积增大，但是由于细胞壁的存在，液泡体积不能无限增大，据此可画出坐标曲线图(见答案)。 (3)将该细胞分别放置在M、N两种溶液中，对细胞的失水量进行测量和统计，得到图乙所示结果，M溶液中细胞失水快，所以M 溶液的浓度大于N溶液的浓度。在M、N两种溶液中，该细胞所发生的不同现象是细胞在M溶液中只发生了质壁分离，而在N溶液中先发生了质壁分离，后发生了质壁分离的复原，n点时该细胞的细胞液浓度大于O点时的初始浓度。
答案：

(1)原生质层　蓝色、紫色
(2)如图
(3)M溶液的浓度大于N溶液的浓度　细胞在M溶液中只发生了质壁分离，而在N溶液中先发生了质壁分离，后发生了质壁分离的复原　大于
15．南通某校生物兴趣小组利用“小液流法”估测黑藻叶片细胞的细胞液浓度，实验步骤和结果如下：
实验步骤：
①配制具有一定浓度梯度的蔗糖溶液。
②取12支干燥洁净的带塞试管，分成甲、乙两组，每组试管依次编为1～6号。向甲、乙两组相同编号的试管中加入相同浓度的蔗糖溶液4 mL，迅速塞紧试管，备用。
③取大小相似的黑藻叶片60片，随机均分为6组，分别加入甲组的6支试管中，并塞紧试管。放置20 min，期间多次摇动试管。再向甲组每支试管中均加入微量甲晞蓝粉末(忽略对蔗糖浓度的影响)，充分摇匀。

④将乙组蔗糖溶液摇匀，用弯头毛细吸管从甲组试管中吸取少量蓝色溶液，插入乙组相同编号试管内的溶液中部，从毛细吸管一端轻轻挤出1小滴蓝色溶液(如图)。观察蓝色小滴的升降情况，并做好记录。
实验结果：
乙组试管编号
1
2
3
4
5
6
加入的蔗糖溶液浓度(mol/L)
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
蓝色小滴升降情况
↓
↓
↓
↑
↑
↑

请回答下列问题：
(1)步骤②中，装有不同浓度蔗糖溶液的试管要及时塞紧的目的是________________________________________。步骤③不同试管中加入的黑藻叶片的大小和数量要相同，这属于对实验__________变量的控制。
(2)乙组试管1、2、3中蓝色小滴均下降，原因是___________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________，
其中下降最慢的是试管________中的蓝色小滴。
(3)取出甲组6支试管中的黑藻叶片进行显微观察，可发现试管________中的黑藻叶片细胞内叶绿体分布最密集。
(4)根据实验结果可估测黑藻叶片细胞的细胞液浓度介于______________之间。若要使估测结果更准确，则实验思路是_______________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：成熟的植物细胞具有原生质层，相当于半透膜，因此当外界溶液的浓度大于细胞液浓度时，植物细胞就会失水，导致细胞液浓度变大，外界溶液浓度变小；反之，会导致细胞液浓度变小，外界溶液浓度变大。(1)本实验的目的是通过渗透失水或吸水估测黑藻叶片细胞的细胞液浓度，因此要控制好无关变量对溶液浓度的影响，因此装有不同浓度蔗糖溶液的试管要及时塞紧的目的是防止因水分蒸发而导致蔗糖溶液浓度发生改变。步骤③不同试管中加入的黑藻叶片的大小和数量要相同，这属于对实验无关变量的控制。(2)蓝色小滴下降或上升与液滴浓度与蔗糖溶液浓度的大小有关，当蓝色小滴的浓度大于蔗糖溶液的溶度时，蓝色小滴下降，反之蓝色小滴就上升。因此乙组试管1、2、3中蓝色小滴均下降，原因是甲组1、2、3试管中黑藻叶片的细胞液浓度大于蔗糖溶液浓度，细胞吸水，导致试管中蔗糖溶液浓度上升，蓝色小滴密度大于乙组相同编号试管内溶液的密度，且密度相差越小，下降越慢，故3号下降最慢。(3)由于乙组4、5、6号试管中的蓝色小滴上升，说明其密度小于乙试管内的蔗糖溶液密度，进一步可知甲组的4、5、6号试管的黑藻叶片细胞发生了渗透失水，导致蔗糖溶液浓度降低，进而蓝色小滴的密度也降低。由于乙组6号的蔗糖溶液浓度最大，因此对应的甲组刚开始的蔗糖溶液浓度最大，导致其中的黑藻叶片细胞失水最多，其中的叶绿体分布最密集。(4)分析表格可知，蔗糖溶液浓度为0.15 mol/L时，蓝色小滴下降，说明黑藻叶片吸水，此时黑藻叶片细胞液浓度大于外界蔗糖溶液浓度；而蔗糖溶液浓度为0.20 mol/L时，蓝色小滴上升，说明黑藻叶片失水，此时黑藻叶片的细胞液浓度小于外界的蔗糖溶液浓度，因此可估测黑藻叶片细胞的细胞液浓度介于0.15～0.20 mol/L之间。若要使估测结果更准确，则实验思路是在0.15～0.20 mol/L之间缩小浓度梯度，继续进行上述实验，蓝色小滴不移动时试管中的蔗糖溶液浓度与黑藻叶片细胞液浓度相当。
答案：(1)防止因水分蒸发而导致蔗糖溶液浓度发生改变　无关　(2)甲组1、2、3试管中黑藻叶片的细胞液浓度大于蔗糖溶液浓度，细胞吸水，导致试管中蔗糖溶液浓度上升，蓝色小滴密度大于乙组相同编号试管内溶液的密度　3　(3)6　(4)0.15～0.20 mol/L　在0.15～0.20 mol/L之间缩小浓度梯度，继续进行上述实验，蓝色小滴不移动时试管中的蔗糖溶液浓度与黑藻叶片细胞液浓度相当