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（不定项）

这是一份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（不定项），共20页。
第3讲　细胞的物质输入和输出
课标解读
核心素养
1.举例说明物质出入细胞的方式
2.比较被动运输与主动运输的区别与联系
3.实验:探究植物细胞的吸水和失水
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等实验,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　被动运输

1.渗透作用。
(1)概念:指水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散过程。
(2)原理。

2.细胞的吸水和失水。
(1)动物细胞的吸水和失水。
①
②现象。

提醒　渗透平衡只意味着半透膜两侧水分子移动达到平衡状态。平衡状态下,水分子向两侧移动的速率相等,不可看作没有水分子移动,此时半透膜两侧溶液浓度也不一定相等。
(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。

提醒　①当在显微镜下观察到细胞处于质壁分离状态时,细胞可能正在失水,可能正在吸水,可能处于平衡状态,也可能已死亡。
②原生质层≠原生质体,半透膜≠选择透过性膜。
3.被动运输。
(1)概念: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,这种物质跨膜运输方式称为被动运输。
(2)类型:分为自由扩散和协助扩散两类。


正误判断
(1)葡萄糖分子通过渗透作用进入细胞。(×)
(2)植物细胞的原生质层由细胞膜和液泡膜组成。(×)
(3)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。(×)
(4)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。(×)
(5)渗透作用中膜两侧溶液的浓度指的是质量浓度。(×)
(6)无机盐离子都是逆浓度梯度跨膜运输的。(×)
(7)分子或离子通过通道蛋白时,需要与通道蛋白结合。(×)
(8)自由扩散只能顺浓度梯度,而协助扩散既可以顺浓度梯度也可以逆浓度梯度。(×)
长句突破
1.(科学思维)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。
2.(健康生活)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,因为过高浓度的饮料反而会导致细胞失水。

渗透作用现象分析。
A、B分别表示渗透作用装置。
　 　
A B
(1)A图中渗透达到平衡,半透膜两侧有水分子的进出。
(2)A图中Δh不变时,S1、S2溶液浓度的大小关系为S1>S2(S1、S2中溶质不能通过半透膜)。
(3)在B图所示的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。
②液面高度稳定后再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:左管液面下降,右管液面上升,最后稳定在一定高度。

不同渗透装置中水分子运动情况及液面变化
1.溶质不能通过半透膜的情况。
(1)若S1溶液浓度大于S2溶液浓度,则单位时间内由S2→S1的水分子数多于由S1→S2的,表现为S1溶液液面上升。
(2)若S1溶液浓度小于S2溶液浓度,则情况相反,表现为S1溶液液面下降。
(3)在达到渗透平衡后,若存在如题图所示的液面差Δh,则S1溶液浓度仍大于S2溶液浓度。
2.溶质能通过半透膜的情况。
(1)若S1溶液浓度大于S2溶液浓度,则最初单位时间内由S2→S1的水分子数多于由S1→S2的,随着溶质的扩散,最终S1和S2溶液浓度相等,表现为S1溶液液面先上升后下降,最终S1和S2溶液液面持平。　
(2)若S1溶液浓度小于S2溶液浓度,则情况相反。
3.转运蛋白。

(1)概念:镶嵌在膜上的一些特殊的蛋白质,能够协助物质顺浓度梯度跨膜运输,这些蛋白质称为转运蛋白。
(2)通道蛋白与载体蛋白的异同。


角度一 结合渗透作用的原理及应用,考查科学思维
1. 如图是平衡时的渗透装置,二糖不能通过半透膜,在此基础上继续实验。下列判断正确的是(　　)

A.若向漏斗中滴入清水,平衡时m将不变
B.若向漏斗中加入蔗糖分子,则平衡时m不变
C.若吸出漏斗中高出烧杯液面的溶液,则平衡时m减小
D.向烧杯中加入适量清水,平衡时m将增大
解析　向漏斗内滴入清水,漏斗内溶液浓度降低,平衡时m将减小,A项错误;若向漏斗中加入蔗糖分子,漏斗内溶液浓度升高,水分子进入漏斗更多,平衡时m增大,B项错误;若吸出漏斗中高出烧杯液面的溶液,则其中溶质也被吸出,其漏斗中溶质减少,渗透压降低,吸水能力也减弱,则平衡时m将减小,C项正确;向烧杯中加入适量清水,a增大,b也增大,但小于a的增加值,m将减小,D项错误。
答案　C
2.(不定项)(2023·湖北联考)某兴趣小组用图甲研究渗透作用,a和b均为蔗糖溶液,c允许单糖通过。图乙为实验结果。下列说法正确的是(　　)
　
甲 乙
A.烧杯中蔗糖溶液浓度大于漏斗中蔗糖溶液浓度
B.若t2时刻在烧杯中加入蔗糖酶,则Δh最终将变大
C.t2时刻半透膜两侧蔗糖溶液浓度相同
D.若t2时刻在漏斗中加入蔗糖酶,则Δh将先变大后变小
解析　分析图乙,Δh先增加后趋于稳定,说明漏斗中蔗糖溶液浓度大于烧杯中蔗糖溶液浓度,A项错误;若t2时刻在烧杯中加入蔗糖酶,蔗糖分解为单糖,烧杯内溶液浓度会升高,由于c允许单糖通过,继而烧杯内溶液浓度会下降,则Δh将先变小后变大,B项正确;t2时刻半透膜两侧水分子进出速度相等,但是由于漏斗与烧杯的液面不一样高,所以膜两侧溶液浓度不相等,C项错误;若t2时刻漏斗中加入蔗糖酶,蔗糖分解为单糖,漏斗内溶液浓度会先上升,由于c允许单糖通过,继而漏斗内溶液浓度会下降,则Δh将先变大后变小,D项正确。
答案　BD
角度二 分析动植物细胞吸水与失水,考查科学思维
3.(2020·全国卷Ⅱ)取某植物的成熟叶片,用打孔器获取叶圆片,等分成两份,分别放入浓度(单位为g/mL)相同的甲糖溶液和乙糖溶液中,得到甲、乙两个实验组(甲糖的相对分子质量约为乙糖的2倍)。水分交换达到平衡时,检测甲、乙两组的溶液浓度,发现甲组中甲糖溶液浓度升高。在此期间叶细胞和溶液之间没有溶质交换。据此判断下列说法错误的是(　　)
A.甲组叶细胞吸收了甲糖溶液中的水使甲糖溶液浓度升高
B.若测得乙糖溶液浓度不变,则乙组叶细胞的净吸水量为零
C.若测得乙糖溶液浓度降低,则乙组叶肉细胞可能发生了质壁分离
D.若测得乙糖溶液浓度升高,则叶细胞的净吸水量乙组大于甲组
解析　由题意可知,在实验期间叶细胞和溶液之间没有溶质交换,两者之间只发生了水分的交换,因甲组中甲糖溶液浓度升高,说明甲组叶细胞从甲糖溶液中吸收了水分,净吸水量大于零,A项正确;若测得乙糖溶液浓度不变,即乙组叶细胞细胞液浓度与乙糖溶液浓度相等,乙组叶细胞的净吸水量为零,B项正确;若测得乙糖溶液浓度降低,说明乙组叶肉细胞失去了水分,则净吸水量小于零,叶肉细胞可能发生了质壁分离,C项正确;题中甲、乙两组糖溶液浓度(g/mL)相等,但甲糖的相对分子质量大于乙糖,因此甲糖溶液的物质的量浓度小于乙糖溶液(即甲糖溶液中的水分子数多于乙糖溶液),则甲组叶细胞与甲糖溶液间的物质的量浓度差大于乙组叶细胞与乙糖溶液的物质的量浓度差,因此叶细胞的净吸水量甲组大于乙组,D项错误。
答案　D
4.(不定项) (2023·山东潍坊模拟)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(　　)
　
图1 图2
A.第4 min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 min前乙溶液中花瓣细胞的失水速率小于甲溶液
D.图2中曲线Ⅰ和图1中乙溶液细胞失水量曲线对应
解析　第4 min后乙溶液中细胞吸水,发生了质壁分离复原,A项错误;图1中两条曲线的差异是甲、乙溶液溶质不同造成的,甲溶液中的溶质不能被细胞吸收,乙溶液中的溶质可以被细胞通过主动运输的方式吸收,但两种溶液的浓度可能相同,B项错误;据图1中第2 min 前两曲线的变化趋势可知,处于甲溶液中的花瓣细胞的失水速率大于乙溶液,C项正确;分析图2可知,曲线Ⅰ中液泡先变小后恢复到原样,与乙溶液中细胞失水量曲线对应,曲线Ⅱ中液泡先变小后维持不变,与甲溶液中细胞失水量曲线对应,D项正确。
答案　CD
角度三 结合被动运输,考查科学思维
5.将家兔红细胞置于不同浓度的溶液中,水分子的跨膜运输示意图如图(箭头方向表示水分子的进出,箭头粗细表示水分子进出的多少)。下列叙述正确的是(　　)

A.一段时间后,甲细胞会发生质壁分离
B.能发生渗透作用的是甲细胞和丙细胞
C.光学显微镜下可观察到乙细胞有水分子的进出
D.若将甲、乙和丙细胞同时分别置于蒸馏水中,甲细胞先破裂
解析　家兔红细胞没有细胞壁,不会发生质壁分离,A项错误。分析示意图,甲和丙细胞与外界溶液都存在浓度差,能发生渗透作用,B项正确。光学显微镜下看不到乙细胞有水分子的进出,C项错误。若将实验前的甲、乙、丙细胞同时分别置于蒸馏水中,由于甲、乙和丙细胞来自同一只家兔,细胞内液的浓度几乎相同,将其置于蒸馏水中,应该同时破裂;若将实验后的甲、乙、丙细胞同时分别置于蒸馏水中,由于丙细胞开始时已经吸水膨胀,则其在蒸馏水中应先破裂,D项错误。
答案　B
6.(不定项)(2023·河北衡水调研)图甲、乙分别表示载体蛋白介导和通道蛋白介导的两种协助扩散方式,其中通道蛋白介导的扩散比载体蛋白介导的快1 000倍。下列叙述正确的是(　　)
　
甲 乙
A.参与协助扩散的转运蛋白可以是载体蛋白或通道蛋白
B.协助扩散时,不消耗能量,载体蛋白会发生构象改变
C.只有图甲所示的物质跨膜运输方式属于被动运输
D.红细胞吸收葡萄糖的方式可用图乙表示
解析　参与协助扩散的转运蛋白可以是载体蛋白或通道蛋白,A项正确;协助扩散时,不消耗能量,载体蛋白会发生构象改变,B项正确;图甲、乙所示的两种物质跨膜运输方式都属于被动运输,C项错误;红细胞吸收葡萄糖需要借助载体蛋白,应用图甲表示,D项错误。
答案　AB
考点二　探究植物细胞的吸水和失水

1.实验原理。

2.实验步骤。

3.现象与结论。
(1)现象。

(2)结论:植物细胞的原生质层相当于一层半透膜,植物细胞是通过渗透作用吸水和失水的。

1.本实验存在的两组对照实验。
本实验存在的两组实验均为自身对照,自身对照指对照组和实验组在同一研究对象上进行,是实验前后之间的对照。

2.质壁分离及复原实验分析。
(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细菌细胞也能发生质壁分离,但现象不明显。
(2)从溶液角度分析。
①在一定浓度(溶质不能透过半透膜)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(溶质可透过半透膜)的溶液(如KNO3、甘油、尿素、乙二醇等)中可发生质壁分离,并能自动复原,因为K+、NO3-、尿素、乙二醇等可转运到细胞内,使细胞液浓度升高,细胞渗透吸水而发生自动复原。
③本实验选用0.3 g/mL的蔗糖溶液。若质量浓度过高,质壁分离速度虽快,但会使细胞在短时间内因失水过多而死亡,质壁分离后不能复原;若质量浓度过低则不能引起质壁分离或质壁分离速度太慢。
3.实验拓展应用。
(1)判断成熟植物细胞的死活。

(2)测定细胞液浓度范围。

(3)鉴别不同种类的溶液(如KNO3溶液和蔗糖溶液)。


角度 结合细胞的吸水和失水,考查生命观念
1.(2022·湖南卷)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(　　)

培养时间(h)甲组:0.3 mol/L NaCl

培养时间(h)乙组:1.0 mol/L NaCl

培养时间(h)丙组:1.5 mol/L NaCl
A.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/L
B.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
解析　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项错误;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项正确;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项正确;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项正确。
答案　A
2.(2021·湖南卷)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
解析　对农作物施肥过多,根细胞外土壤溶液浓度过高,会导致质壁分离,引起“烧苗”,A项正确;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项正确;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项正确;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蔗糖溶液中,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项错误。
答案　D


考点三　主动运输与胞吞、胞吐

1.主动运输。

2.胞吞和胞吐。

提醒　①小分子物质的运输方式不一定都是被动运输或主动运输,如神经递质的释放方式是胞吐。
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无机盐离子的运输方式不一定是主动运输,如兴奋产生过程中的K+外流和Na+内流的方式均为协助扩散。
正误判断
(1)日常生活中,手上涂抹的护肤甘油进入皮肤细胞的过程属于自由扩散。(√)
(2)消化酶需要细胞膜上相应的载体协助,才能被分泌到细胞外。(×)
(3)人体不同细胞吸收葡萄糖的方式都是协助扩散。(×)
(4)物质通过通道蛋白的运输速率与细胞的能量供应有关。(×)
(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均需要载体蛋白的协助。(×)
(7)同种物质进出同一细胞的方式一定相同。(×)
教材微点
1.(必修1 P66“图4-4”)分析物质进出细胞的有关图像。
　
甲 乙
(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可以逆浓度梯度进行吗?为什么?
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一定是主动运输吗?请说明理由。
提示　不一定。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.(必修1 P69“正文内容”)主动运输过程中载体蛋白发生怎样的变化?
提示　离子或分子与载体蛋白结合后,载体蛋白的空间结构发生变化,运输完成后载体蛋白又恢复原状。
长句突破
1.(事实概述)[2021·全国甲卷,T29(2)]细胞外的K+能够通过离子通道进入植物的根细胞。离子通道是由蛋白质复合物构成的,其运输的特点是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(答出1点即可)。
2.(科学思维)影响离子泵运输离子的主要外界因素有O2浓度、温度,其依据是离子泵运输离子消耗ATP,细胞内产生ATP的过程为细胞呼吸,O2浓度可以影响有氧呼吸,进而影响ATP的产生,最终影响离子泵运输离子;温度通过影响载体蛋白的运动和酶的活性影响离子泵运输离子。
3.(社会责任)若苦马豆幼苗所处的土壤环境中盐浓度过高,会造成“烧苗”现象,原因是盐浓度过高使植物细胞渗透失水过多,从而使植物萎蔫甚至死亡。

1.模式图中物质跨膜运输的方式的判断。


2.影响物质出入细胞的因素的曲线分析。
(1)物质浓度(在一定的范围内)。

自由扩散 协助扩散或主动运输
(2)氧气浓度。

自由扩散或协助扩散 主动运输
3.探究物质跨膜运输的实验设计。
(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。


角度一 围绕物质进出细胞方式的判断,考查理解能力
1.(2021·河北卷)人体成熟红细胞能够运输O2和CO2,其部分结构和功能如图,①~⑤表示相关过程。下列叙述错误的是(　　)

A.血液流经肌肉组织时,气体A和B分别是CO2和O2
B.①和②是自由扩散,④和⑤是协助扩散
C.成熟红细胞通过无氧呼吸分解葡萄糖产生ATP,为③提供能量
D.成熟红细胞表面的糖蛋白处于不断流动和更新中
解析　血液流经肌肉组织时,进入红细胞的是CO2,运出红细胞的是O2,A项正确;题图中①②是气体的运输过程,运输方式为自由扩散,④和⑤过程均是顺浓度梯度运输且需要转运蛋白的协助,运输方式为协助扩散,B项正确;成熟的红细胞中没有线粒体,只能进行无氧呼吸,产生的ATP可为③主动运输提供能量,C项正确;成熟的红细胞内没有细胞核和核糖体等细胞器,不能合成蛋白质,因此成熟红细胞表面的糖蛋白不能更新,D项错误。
答案　D
2.(2023·高三学业质量评价T8联考)人的甲状腺是由许多大小不等的单层上皮细胞围成滤泡组成的。滤泡腔中胶质的主要成分是甲状腺球蛋白。滤泡上皮细胞从血浆中吸收碘离子和氨基酸,在胞内合成甲状腺球蛋白前体(蛋白质),经加工后排到滤泡腔内贮存。下列叙述正确的是(　　)
A.碘离子在滤泡上皮细胞中含量较高,因此滤泡上皮细胞通过协助扩散吸收碘离子
B.碘离子与氨基酸通过脱水缩合的方式形成甲状腺球蛋白前体
C.胞内合成的甲状腺球蛋白前体经加工后通过胞吐排出细胞
D.碘离子进入细胞能体现细胞膜信息交流的功能
解析　碘离子在滤泡上皮细胞中含量较高,碘离子逆浓度梯度进入滤泡上皮细胞,所以碘离子运输方式为主动运输,A项错误;碘离子与氨基酸不能通过脱水缩合的方式形成甲状腺球蛋白前体,B项错误;甲状腺球蛋白前体经加工后形成的甲状腺球蛋白为分泌蛋白,通过胞吐排出细胞,C项正确;碘离子进入细胞能体现细胞膜控制物质进出功能,没有体现细胞膜信息交流的功能,D项错误。
答案　C
角度二 借助物质跨膜运输的影响因素,考查模型构建与分析能力
3.(不定项)(2023·河北承德模拟)科学家将番茄和水稻幼苗分别放在等量培养液中培养(Mg2+和SiO44-起始浓度相同),一段时间后,培养液中的离子浓度变化如图所示,下列相关叙述正确的是(　　)

A.番茄吸收水的相对速率快于Mg2+
B.水稻运输SiO44-的载体数量多于Mg2+
C.番茄吸收Mg2+通常需要细胞代谢供能
D.水稻和番茄对离子的吸收具有选择性
解析　分析图示可知,番茄培养液中Mg2+的浓度低于起始浓度,说明番茄吸收水的相对速率慢于Mg2+,A项错误;分析图示可知,经过一段时间,水稻培养液中Mg2+浓度高于起始浓度,SiO44-浓度低于起始浓度,故水稻吸收SiO44-的量多于Mg2+,而细胞能量供应基本一致,推测水稻运输SiO44-的载体数量多于Mg2+,B项正确;Mg2+是矿质元素离子,植物细胞通常通过主动运输的方式吸收矿质元素离子,吸收过程需要消耗能量,C项正确;由图示可知,水稻和番茄对Mg2+和SiO44-的吸收有差异,说明细胞对离子的吸收具有选择性,D项正确。
答案　BCD
4.研究人员在土壤含钾量偏低的菜园中连续两年进行了相同的实验,实验结果记录如下表所示,据此回答下列问题:
组别
KCl使用量
[kg/亩·年]
大白菜产量(kg/亩)
第1年
第2年
A
0
3 770
2 253
B
5
4 009
3 106
C
10
4 560
3 807
D
15
4 274
3 610
(1)该实验课题为　　　　　　　　　　　。
(2)大白菜细胞以　　　　的方式从土壤中吸收K+,满足此方式的必需条件是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)上述实验中,A组实验的作用是　　　　;与C组相比,D组实验数据偏低的原因最可能是　　　　　　　　　　　　　　　　。
解析　(1)根据表格可以判断,该实验的自变量为KCl使用量,因变量为大白菜的产量,课题为研究KCl使用量对大白菜产量的影响。(2)大白菜根尖细胞吸收K+的方式是主动运输,需要载体和能量。(3)A组实验没使用KCl,起对照作用。D组的KCl使用量比C组多,但是大白菜的产量偏低,最可能的原因是施肥过多,影响了大白菜对水的吸收。
答案　(1)研究KCl使用量对大白菜产量的影响
(2)主动运输　有载体蛋白和ATP(能量)供应
(3)作对照　使用KCl过多,影响了大白菜对水的吸收
角度三 围绕物质跨膜运输的有关探究实验,考查科学探究能力
5.在适宜条件下,测得的某植物根细胞对a、b两种物质的吸收速率与外界溶液中这两种物质浓度的关系如图所示(a、b两条曲线分别代表植物根细胞对不同浓度a、b两种物质的吸收速率)。回答下列问题:

(1)根据实验结果发现a是通过自由扩散方式跨膜运输的。自由扩散的含义是　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)实验结果表明:当外界溶液中b的浓度达到一定数值时,再增加b的浓度,根细胞对b的吸收速率不再增加。可能的原因是　　　　　　　　　　　　　　。
(3)王同学据图认为b的跨膜运输方式是主动运输,李同学认为是协助扩散。请设计实验确定王同学的判断是否正确。要求简要写出实验思路、预期结果和结论。
解析　(1)物质通过简单的扩散方式进出细胞即自由扩散,该过程不需要载体和能量,受细胞内外浓度差的影响。(2)由图可知,b可能是协助扩散或主动运输,b需要载体协助,当外界溶液中b的浓度达到一定数值时,载体数目饱和,再增加b的浓度,根细胞对b的吸收速率不再增加。(3)协助扩散与主动运输的区别在于前者不需要消耗能量,后者需要消耗能量。有氧呼吸产生的能量较多,无氧呼吸产生的能量较少,故实验设计的自变量是有无氧气,因变量是细胞对b的吸收速率。设计实验时要注意等量原则和单一变量原则。
答案　(1)物质通过简单的扩散方式进出细胞　(2)载体数量饱和　(3)实验思路:将长势相同的某植物根细胞平均分为两组,甲组放在有氧条件下,乙组放在无氧条件下,将甲乙两组植物根细胞放在相同且适宜的条件下培养一段时间后,分别测定根细胞对b物质的吸收速率。
预期结果及结论:若甲组根细胞对b物质的吸收速率大于乙组,则说明b物质的跨膜运输方式为主动运输;若甲组和乙组根细胞对b物质的吸收速率大致相同,则说明b物质的跨膜运输方式为协助扩散。

1.经典重组　判断正误
(1)需要高倍显微镜下才能观察到洋葱鳞片叶外表皮细胞的质壁分离。(2019·海南卷,7C)(×)
(2)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)(×)
(3)物质通过脂质双分子层的扩散速率与其脂溶性有关。(海南卷,1D)(√)
(4)用黑藻叶片进行质壁分离实验时,叶绿体的存在会干扰实验现象的观察。(全国卷Ⅰ,4B)(×)
(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。(全国卷Ⅰ,3A)(×)
2.(2022·全国甲卷)植物成熟叶肉细胞的细胞液浓度可以不同。现将a、b、c三种细胞液浓度不同的某种植物成熟叶肉细胞,分别放入三个装有相同浓度蔗糖溶液的试管中,当水分交换达到平衡时观察到:①细胞a未发生变化;②细胞b体积增大;③细胞c发生了质壁分离。若在水分交换期间细胞与蔗糖溶液没有溶质的交换,下列关于这一实验的叙述,不合理的是(　　)
A.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
B.水分交换前,细胞液浓度大小关系为细胞b>细胞a>细胞c
C.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
解析　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项正确;水分交换达到平衡时,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项正确;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,虽然细胞内外溶液浓度相同,但细胞c失水后外界蔗糖溶液的浓度减小,因此,水分交换平衡时,细胞c的细胞液浓度小于细胞a的细胞液浓度,C项错误;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项正确。
答案　C
3.(2022·山东卷)NO3-和NH4+是植物利用的主要无机氮源,NH4+的吸收由根细胞膜两侧的电位差驱动,NO3-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NH4+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.NH4+通过AMTs进入细胞消耗的能量直接来自ATP
B.NO3-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NO3-会加重铵毒
D.载体蛋白NRT1.1转运NO3-和H+的速度与二者在膜外的浓度呈正相关
解析　由题干信息可知,NH4+的吸收是根细胞膜两侧的电位差驱动的,所以NH4+通过AMTs进入细胞消耗的能量不是来自ATP,A项错误。由图可知,NO3-进入根细胞膜是H+的浓度梯度驱动,进行的逆浓度梯度运输,所以NO3-通过SLAH3转运到细胞外是顺浓度梯度运输,属于被动运输,B项正确。铵毒发生后,H+在细胞外更多,增加细胞外的NO3-,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项错误。据图可知,载体蛋白NRT1.1转运NO3-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和膜外浓度呈正相关,超过一定范围后不成比例,D项错误。
答案　B
4.(2020·江苏卷)如图①~⑤表示物质进、出小肠上皮细胞的几种方式,下列叙述正确的是(　　)

A.葡萄糖进、出小肠上皮细胞方式不同
B.Na+主要以方式③运出小肠上皮细胞
C.多肽以方式⑤进入细胞,以方式②离开细胞
D.口服维生素D通过方式⑤被吸收
解析　由图示可知,葡萄糖进入小肠上皮细胞时逆浓度梯度运输,该运输方式属于主动运输,葡萄糖运出小肠上皮细胞时顺浓度梯度运输且需要载体,该运输方式为协助扩散,A项正确;据图可知,Na+主要以方式②(主动运输)运出小肠上皮细胞,B项错误;多肽以方式⑤胞吞进入细胞,以胞吐方式离开细胞,C项错误;维生素D为固醇类物质,口服维生素D通过方式④(自由扩散)被吸收,D项错误。
答案　A
5.(2022·全国乙卷)农业生产中,农作物生长所需的氮素可以NO3-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NO3-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NO3-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NO3-速率不再增加,推测其原因是 。
(3)作物甲和作物乙各自在NO3-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,为促进农作物对NO3-的吸收利用,可以采取的措施是 。
解析　(1)主动运输是低浓度向高浓度运输,需要能量的供应、需要载体蛋白协助,由图可知,当氧气浓度小于a点时,随着O2浓度的增加,根细胞对NO3- 的吸收速率也增加,说明根细胞吸收NO3-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NO3-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NO3-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)据曲线图分析,当甲和乙根细胞均达到最大的NO3-的吸收速率时,甲的NO3-最大吸收速率大于乙,说明甲需要能量多,消耗O2多,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,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NO3-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)甲的NO3-最大吸收速率大于乙,甲需要能量多,消耗O2多
(4)定期松土(合理即可)