最新高考生物一轮复习【讲通练透】 第7讲 物质运输（讲通）

这是一份最新高考生物一轮复习【讲通练透】 第7讲 物质运输（讲通），文件包含第7讲物质运输讲义教师版docx、第7讲物质运输讲义学生版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共44页， 欢迎下载使用。

2、注重理论联系实际，高三生物的考试并不仅仅是考概念，学会知识的迁移非常重要，并要灵活运用课本上的知识。不过特别强调了从图表、图形提取信息的能力。历年高考试题，图表题都占有比较大的比例。那些图表题虽不是教材中的原图，但它源于教材而又高于教材，是对教材内容和图表的变换、深化、拓展，使之成了考查学生读图能力、综合分析能力、图文转换能力的有效途径。
3、一轮复习基础知识的同时，还要重点“攻坚”，突出对重点和难点知识的理解和掌握。这部分知识通常都是学生难于理解的内容，做题时容易出错的地方。分析近几年的高考生物试题，重点其实就是可拉开距离的重要知识点。
4、学而不思则罔，思而不学则殆。这一点对高三生物一轮复习很重要。尤其是对于错题。错题整理不是把错题抄一遍。也不是所有的错题都需要整理。
第7讲 物质运输
1.实验：
(1)通过模拟实验探究膜的透性。通过对渗透作用和动植物细胞的吸水和失水的学习，养成模型与建模的科学思维方式。
(2)观察植物细胞的质壁分离和复原。通过实验观察植物细胞的质壁分离和复原，提高实验设计和实验结果分析的能力。
2.举例说明有些物质顺浓度梯度进出细胞，不需要额外提供能量；有些物质逆浓度梯度进出细胞，需要能量和载体蛋白
3.举例说明大分子物质可以通过胞吞、胞吐进出细胞。通过被动运输、主动运输的学习，形成分析与归纳的科学思维方式。
4.利用细胞膜的流动镶嵌模型解释各种物质跨膜运输的方式。利用蔬菜腌制、合理施肥等实践问题的分析和解决，渗透学习跨膜运输的意义，提升社会责任。
考点一 水进出细胞的原理
1.通过模拟实验探究膜的透性
（1）植物吸收水分的方式有两种：吸胀作用和渗透作用
①吸胀作用吸收水分主要是依赖于细胞内的亲水性物质,如蛋白质、淀粉、纤维素等,蛋白质的亲水能力最强。所以蛋白质含量高的细胞或组织,吸胀作用吸收水分的能力比淀粉含量高的要强,含脂肪较多的细胞或组织通过吸胀作用吸水的能力最弱.没有大的液泡的植物细胞主要以吸胀作用方式吸收水分。（了解）
②渗透作用是具有大液泡的成熟植物细胞的吸水方式,也是植物体吸水的主要方式。一个有大液泡的成熟植物细胞是一个渗透系统。【定义：水分子（或其它溶剂分子）从相对含量高的地方向相对含量低的地方通过半透膜的扩散过程，是一种自由扩散】
（2）渗透系统
①组成：一个完整的渗透系统，由两个溶液体系以及两者之间的半透膜组成。
②渗透作用产生的条件：有一层半透膜和半透膜两侧的溶液具有浓度差。
▶浓度是指：溶液中溶质的物质的量浓度，即单位体积中溶质分子的微粒数，微粒数多的溶液吸水力强。
▶只比较单位体积内的微粒数，与微粒的大小与种类无关。
▶单位时间内，透过半透膜进入长颈漏斗的水分子数量多于从长颈漏斗渗出的水分子数量
（3）渗透平衡
①液面高度不发生变化，水分子双向运动速率相等，即动态平衡。
②渗透平衡时：△h的液体重力=漏斗中溶液的吸水力
S表示溶液浓度：平衡前：S2＞S1
渗透过程：S2↓ S1↑
平衡后：S2＞S1
平衡后S1与S2的浓度差产生的吸水力与高度差的重力相等，S1与S2的浓度差越大，高度差就越大。
例1.A、B分别表示渗透作用装置，据图回答下列问题：
①A图中渗透达到平衡，半透膜两侧 (填“有”或“没有”)水分子的进出。
②A图中Δh不变时，S1、S2溶液浓度的大小关系为：S1 S2(填“>”“<”或“＝”；S1、S2中溶质不能通过半透膜)。
【答案】①有；② >
例2.下图表示渗透作用装置图，其中半透膜为膀胱膜，甲、丙装置中A、B、a、b溶液浓度分别用MA、MB、Ma、Mb表示，乙、丁装置分别表示一段时间后甲、丙装置的状态，液面上升的高度分别为h1、h2。如果A、B、a、b均为蔗糖溶液，且MA>MB，Ma＝Mb>MA，则达到平衡后( )
A.h1>h2、Ma>Mb
B.h1>h2、MaC.h1D.h1Mb
【答案】D
【解析】水分进出细胞的方式是自由扩散,动力是浓度差。由题图可知:Ma>MA,
而Ma=Mb、MA>MB,则Mb>MB,所以长颈漏斗中的液面均上升;又由于
Ma=Mb>MA>MB,所以Ma与MA的浓度差小于Mb与MB的浓度差,a中吸水小于
b中吸水,因此h1Mb,故选D。
【拓展】：U”形管分析
（1）图示：右侧
（2）分析：
①渗透溶液浓度：该浓度是指摩尔浓度而非质量浓度，如10%葡萄糖溶液和10%蔗糖溶液的质量浓度相同，但摩尔浓度是10%蔗糖溶液的小。
②发生渗透作用后，U形管产生液面差。原来浓度高的一侧，浓度还是较高。SA+△h=SB
在达到渗透平衡后，若存在如图所示的液面差h，则SB溶液浓度仍大于SA溶液浓度。因为液面高的一侧形成的压强，会阻止溶剂由低浓度一侧向高浓度一侧扩散。
③液面变化情况分析：
A.溶质不能通过半透膜：
高浓度一侧(右侧)液面升高；
渗透平衡时，一般两侧溶液的浓度并不相等
B.溶质能通过半透膜
右侧液面先上升后下降，最终左侧液面高于右侧液面。
C.溶液的体积
溶液体积大，吸收水多，液面高度大
半透膜的面积
A、B两个漏斗中液体体积和浓度相同，所以最终液面高度相同，但是A漏斗的半透膜面积大，吸水快。
例3.如图A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，漏斗口均封以半透膜，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不同，如下表所示。图B中曲线1、2、3表示漏斗液面高度随时间的变化情况。曲线1、2、3 与甲、乙、丙三个装置的对应关系应是（ ）
A.1—乙；2—甲；3—丙
B.1—丙；2—甲；3—乙
C.1—甲；2—乙；3—丙
D.1—丙；2—乙；3—甲
【答案】B
【解析】溶液体积大，吸收水多，液面高度大；甲、乙两个漏斗中液体体积和浓度相同，所以最终液面高度相同，但是A漏斗的半透膜面积大，吸水快。
例3-1（小试牛刀） 如图，在U形管中部c处装有半透膜，在a侧加入红色的细胞色素(相对分子质量为13000的蛋白质)的水溶液，b侧加入清水，并使a、b 两侧液面高度一致。经过一段时间后，实验结果将是（ ）
A．a、b 两液面高度一致，b侧为无色
B．a、b两液面高度一致，b侧为红色
C．a液面低于b液面，b侧为红色
D．a液面高于b液面，b侧为无色
【答案】D
【解析】水从低浓度流向高浓度一侧。
例3-2（学以致用） 如图中的渗透装置，若每次停止上升后都将玻璃管中高出液面的部分吸出，则ab液面间的高度差与吸出蔗糖溶液的次数之间的关系是( )
【答案】B
【解析】每次停止上升后都将玻璃管中高出液面的部分吸出，会导致a侧的浓度降低。导致两侧的浓度差降低。
例3-3（触类旁通 ）如图中的渗透装置，若将U形管中的b由清水换成与蔗糖溶液等质量浓度的葡萄糖溶液，开始时的液面高度为a，如果半透膜不允许葡萄糖通过不允许蔗糖通过，则玻璃管中a液面会发生怎样的变化：
A、上升 B、下降
C、上升后下降 D、下降后上升
E、不变（不上升也不下降）
【答案】B
【解析】①c=n ⁄ V (ml ⁄ L) ②n=m ⁄ M (ml)
b侧：n=m ⁄ C6H12O6 a侧：n=m ⁄ C12H22O11
b侧浓度大于a侧浓度
例3-4（触类旁通） 如图中的渗透装置，若将U形管中的b由清水换成与蔗糖溶液等质量浓度的葡萄糖溶液，开始时的液面高度为a，如果半透膜允许葡萄糖通过不允许蔗糖通过，则玻璃管中a液面会发生怎样的变化( )
A、上升 B、下降
C、上升后下降 D、下降后上升
E、不变（不上升也不下降）
【答案】D
【解析】葡萄糖分子由b移动到a侧，降低了a和b之间的浓度差，水分子有回流的现象
例3-5（触类旁通） 下图装置的b中是蒸馏水，半透膜允许单糖透过。a中先加入蔗糖溶液，一定时间后再加入蔗糖酶。最可能的实验现象是（ ）
A.在b中会测出葡萄糖、果糖和蔗糖酶
B.a中液面开始时上升，加酶后继续上升
C.a中液面开始时上升，加酶后，再上升后又下降
D.a中液面开始时先上升，加酶后不上升直接下降
E.a中物质的总浓度一直在变小
【答案】C
【解析】蔗糖酶是大分子，不能通过半透膜;漏斗中物质的总浓度在加酶后变大
【总结】：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。
例4.如图为水稻、番茄细胞对 无机盐离子 的吸收
（1）实验结果。
①不同植物对同种离子的吸收有差异。②同一种植物对不同离子的吸收也有差异。
（2）实验结论：植物细胞对无机盐离子的吸收具有 。
注意：对初始浓度的理解。能说明细胞对水和无机盐的吸收是两个 的过程.
〖水稻培养液中Ca2+浓度高于初始浓度，说明水稻不吸收Ca2+。（ ）〗
【答案】选择透过性；相对；√
2.探究：动物细胞的失水和吸水
（1）实验现象：
①.外界溶液浓度<细胞质浓度⇒细胞吸水膨胀。
②.外界溶液浓度>细胞质浓度⇒细胞失水皱缩。
③.外界溶液浓度＝细胞质浓度⇒水分进出平衡。
（2）实验结论
①.动物细胞与外界溶液组成了一个渗透系统
②.动物细胞的细胞膜相当于一层半透膜，水分通过渗透进出细胞
【教材拾遗】源于必修1 P63“思考·讨论”：红细胞的细胞膜相当于半透膜。习惯上说的半透膜是无生命的物理性薄膜，物质能否通过取决于微粒的大小；选择透过性膜是具有活性的生物膜，其对不同物质的通过性不仅取决于分子大小，还与细胞的需求有关。因此细胞膜和半透膜类似，又有所不同。
例5.(2022北京海淀区高三)在无任何相反压力时，渗透吸水会使细胞膨胀甚至破裂，不同的细胞用不同的机制解决这种危机。下图表示高等动物、高等植物与原生生物细胞以三种不同的机制避免渗透膨胀，据此推断下列说法正确的是（ ）
A.动物细胞避免渗透膨胀需要转运蛋白的协助
B.植物细胞吸水达到渗透平衡时，细胞内外溶液浓度相等
C.若将原生生物置于高于其细胞质浓度的溶液中，其收缩泡的伸缩频率会增加
D.三种细胞发生渗透吸水的原理均为细胞膜相当于半透膜
【答案】A
【解析】动物细胞避免渗透膨胀需要转运蛋白将离子转运到细胞外，以减小细胞内液的渗透压，防止细胞渗透吸水涨破，A正确；
植物细胞在低浓度溶液中会发生吸水，但是由于细胞壁的支撑作用，吸水到一定程度后达到平衡，但此时细胞外溶液浓度仍可能小于细胞液浓度，B错误；
原生动物生活在低渗溶液中，会通过收缩泡将多余的水排到细胞外，若将原生动物置于高于其细胞质浓度的溶液中，其收缩泡的伸缩频率会降低，C错误；
动物细胞和原生动物发生渗透吸水的原理均为细胞膜相当于半透膜，而植物细胞发生渗透吸水的原理是原生质层相当于半透膜，D错误。
3.探究：植物细胞的失水和吸水(以成熟植物细胞为例)

（1）原理：
（2）实验步骤:
（3）结论：成熟的植物细胞能与外界溶液发生渗透作用
①.当外界溶液＞细胞液时，细胞失水，发生质壁分离现象。
②.当外界溶液＜细胞液时，细胞吸水，失水的细胞发生质壁分离复原现象。
细胞液浓度越大，细胞吸水能力越强（细胞随着质壁分离的进行，吸水能力不断增强）。
部分植物为了抵抗外界高浓度的不良环境，细胞会通过增加细胞液浓度，从而增加吸水能力。
（4）植物细胞发生质壁分离的原因和表现
（5）实验讨论
①实验时一定要选择紫色洋葱外表皮细胞吗？
提示：不一定。但紫色洋葱外表皮细胞含有色素，使液泡呈现一定的颜色，更有利于观察。
②本实验选用0.3 g/mL的蔗糖溶液作试剂，若浓度过高或过低对实验有何影响？
提示：选用0.3 g/mL的蔗糖溶液作试剂，既明显出现质壁分离，又不会杀死细胞。若浓度过高，质壁分离速度快，细胞会因失水过多而死亡，不能再进行质壁分离复原；若浓度过低，不能引起质壁分离或质壁分离速度太慢。
③只要外界溶液的浓度大于细胞液的浓度，细胞就会发生质壁分离吗？请简述原因。
提示：不一定。因为质壁分离是成熟的活的植物细胞具有的生理现象，未成熟的植物细胞和动物细胞不会发生质壁分离现象。
④发生质壁分离的洋葱表皮细胞的原生质层与细胞壁之间是何物质？
提示：因为细胞壁是全透性的，所以洋葱表皮细胞原生质层与细胞壁之间是外界溶液（浓度会降低）。
⑤若用适宜浓度的KNO3溶液进行该实验，结果会发生质壁分离与复原吗？请简述原因。
提示：会。开始外界溶液浓度较大，细胞发生质壁分离；细胞主动运输形式吸收K+和NO3-后，随着细胞液浓度增大，质壁分离又会自动复原。
⑥动物细胞和植物细胞吸水和失水后的状态相同吗？试分析原因。
提示：不同。动物细胞吸水较多时可涨破，植物细胞则不会涨破，因为植物细胞壁具有保护作用。失水后的植物细胞可发生质壁分离，而动物细胞则是皱缩。
⑦气孔是保卫细胞之间形成的凸透镜状的小孔
气孔在光合、呼吸、蒸腾作用等气体代谢中，成为空气和水蒸汽的通路，其通过量是由保卫细胞的开闭作用来调节，保卫细胞吸水时，气孔张开；保卫细胞失水时，气孔闭合．所以控制气孔的开闭的结构是保卫细胞．
例6.植物叶片表皮上分布有大量气孔，如图为气孔结构示意图，气孔两侧的细胞称为保卫细胞，决定着气孔的开闭。有人提出气孔的开闭与保卫细胞的吸水和失水有关。
请你根据所给的材料和用具设计一个实验，探究保卫细胞吸水和失水与气孔开闭之间的关系，并得出相应的结论。
(1)实验原理：__________________________。
(2)材料用具：显微镜，镊子，刀片，吸管，载玻片，盖玻片，吸水纸，蒸馏水，质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液，蚕豆叶片。
(3)实验步骤：①取载玻片2片，分别在中央滴加蒸馏水和蔗糖溶液各一滴。
②____________________________。
③___________________________。
(4)实验结果预测及结论：
①_______________________________________________。
②_________________________________________。
【答案】（1）活细胞在不同浓度的溶液中会发生渗透失水或吸水
（3）②用镊子撕取蚕豆叶片下表皮两块，分别置于载玻片中央的液滴中，盖上盖玻片
③将装片分别置于显微镜下观察
①如果蒸馏水中气孔关闭，蔗糖溶液中气孔开放，说明失水使气孔开放，吸水使气孔关闭
②如果蒸馏水中气孔开放，蔗糖溶液中气孔关闭，说明失水使气孔关闭，吸水使气孔开放
例7（2019全国1，12 分）将生长在水分正常土壤中的某植物通过减少浇水进行干旱处理，该植物根细胞中溶质浓度增大，叶片中的脱落酸（ABA）含量增高，叶片气孔开度减小，回答下列问题。
（1）经干旱处理后，该植物根细胞的吸水能力 。
（2）与干旱处理前相比，干旱处理后该植物的光合速率会 ，出现这种变化的主要原因是 。
（3）有研究表明：干旱条件下气孔开度减小不是由缺水直接引起的，而是由 ABA 引起的。请以该种植物的 ABA 缺失突变体（不能合成 ABA）植株为材料，设计实验来验证这一结论。要求简要写出实验思路和预期结果。
【答案】（1）增强 （2）降低；气孔开度减小使供应给光合作用所需的 CO2减少
（3）取 ABA 缺失突变体植株在正常条件下测定气孔开度，经干旱处理后，再测定气孔开度，预期结果：是干旱处理前后气孔开度不变。
将上述干旱处理的 ABA 缺失突变体植株分成两组，在干旱条件下，一组进行 ABA 处理，另一组作为对照组，一段时间后，分别测定两组的气孔开度，预期结果：是 ABA 处理组气孔开度减小，对照组气孔开度不变。
【方法技巧】有关细胞是否发生质壁分离及复原的分析
①.从细胞角度分析
②.不同试剂对质壁分离和复原的影响分析
4.渗透作用原理的运用
细胞吸水或失水必须满足两个条件：一是有半透膜，保证细胞是活的；二是细胞内外存在浓度差。所以应该从半透膜和浓度差两方面入手，考虑该原理在实际中的应用。
【例10】将不同植物的三个未发生质壁分离的细胞置于同一蔗糖溶液中，形态不再变化后的细胞图像如下图。则有关各细胞实验前细胞液浓度的判断，正确的是( )
A.甲>乙>丙
B.乙>甲>丙
C.乙>丙>甲
D.丙>甲>乙
【答案】B
【例11】持续观察在0.3 g/mL蔗糖溶液中的洋葱表皮细胞，发现中央液泡逐渐变小，说明( )
A.细胞壁是一层半透膜 B.洋葱表皮细胞已经死亡
C.蔗糖溶液浓度小于细胞液浓度 D.细胞液的浓度逐渐增大
【答案】D
【例12】用一片新鲜的苔藓植物叶片制成临时装片，滴加有适量红墨水的0.3 g/mL蔗糖溶液，用低倍显微镜观察装片中的苔藓细胞，如图所示状态下①②处的颜色分别是( A )
A.绿色、红色 B.绿色、无色
C.红色、无色 D.红色、红色
【答案】A
【例13】将洋葱鳞片叶放在0.45 ml/L蔗糖溶液中，细胞发生质壁分离；放在0.35 ml/L的蔗糖溶液中，细胞有胀大趋势，放在0.4 ml/L的蔗糖溶液中，细胞几乎不发生变化，这表明( )
A.洋葱表皮细胞已经死亡
B.细胞膜不允许水分子自由通过
C.蔗糖分子进入细胞导致渗透平衡
D.细胞液浓度为0.4 ml/L左右
【答案】D
例14.(2021·郑州十校改编)图甲是人的红细胞长时间处在不同浓度的NaCl溶液中，红细胞的体积(V)与初始体积(V0)之比的变化曲线；图乙是某植物细胞在一定浓度的NaCl溶液中细胞失水量的变化情况。下列分析正确的是
A.从图甲可见250 mml·L－1NaCl溶液不影响人红细胞的代谢
B.图乙中植物细胞体积会发生明显的变化，先减小后增大
C.图乙中a点细胞失水量最大，此时细胞吸水能力最小
D.人的红细胞长时间处在300 mml·L－1
NaCl溶液中可能死亡，图乙中的处理时间内细胞一直有生物活性
E.该细胞不可能是根尖分生区细胞
F.用一定浓度的乙二醇溶液代替NaCl，可以等到类似的结果
G.实验结束后，乙图细胞的细胞液浓度都比实验前大
【答案】DEF
【解析】A.从图甲可见250 mml·L－1NaCl溶液，细胞失水，影响人红细胞的代谢。
B.图乙中植物细胞体积不会发生明显的变化，细胞壁的存在，体积不变
C.图乙中b点细胞失水量最大，此时细胞吸水能力最小
G.实验结束后，乙图细胞的细胞液浓度都比实验前小
例16.有人将植物幼嫩茎段纵切后浸没在不同浓度的生长素溶液中，一段时间后，发现茎段的半边茎向内侧弯曲生长如图甲，弯曲角度a与生长素浓度的关系如图乙。若将切割后的茎段浸没在某未知浓度的生长素溶液中，测得半边茎的弯曲角度为α1，将该生长素溶液稀释至原浓度的80%后，测得半边茎的弯曲角度为α2。下列分析正确的是（ ）
A.生长素的作用使半边茎外侧细胞分裂速度比内侧细胞分裂速度更慢
B.半边茎的弯曲方向说明茎内外两侧的细胞对生长素的敏感程度相同
C.图乙中弯曲角度α1对应两个生长素浓度说明生长素的作用具有两重性
D.若弯曲角度α1大于α2，则稀释前生长素溶液的浓度应该为10μml·L-1
【答案】D
【解析】A、生长素通过促进细胞伸长促进生长，不是通过促进细胞分裂促进生长，A错误；
B、半边茎的弯曲方向说明茎内外两侧的细胞对生长素的敏感性不同，外侧对生长素更敏感，B错误；
C、生长素作用的两重性是指高浓度抑制，低浓度促进，图乙中弯曲2角度α1对应两个生长素浓度都具有促进作用，不能体现生长素作用的两重性，C错误；
D、该生长素溶液稀释至原浓度的80%后，弯曲角度α2小于α1，则稀释前生长素溶液的浓度应该为10μml/L-1，D正确．
故选：D．
【教材拾遗】填空默写：
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 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。
4.(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。
考点二 物质输入和输出的方式
1.被动运输
（1）定义：像水分子这样，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:
①自由扩散
A.定义：通过简单的扩散作用进出细胞的方式叫做自由扩散，也叫简单扩散
B.实例：O2、CO2、水分子、脂质、甘油、乙醇、苯等脂溶性小分子。
C.特点：顺浓度梯度运输
不需要载体
不消耗能量
甘油、乙醇等都是脂溶性物质,与磷脂分子有较强的亲和力，容易通过磷脂双分子层进出细胞。
溶质:溶质分子多(高浓度)→溶质分子少(低浓度)
运输方向：
水:水分子多(低浓度)→水分子少(高浓度)
运输动力：浓度差
②协助扩散
A.定义：借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散。
B.实例：神经细胞静息状态（静息电位）时K+外流
神经细胞兴奋状态（动作电位）时Na+内流
哺乳动物红细胞吸收葡萄糖
C.特点：顺浓度梯度运输
需要转运蛋白协助（载体蛋白+通道蛋白）
不消耗能量
【深度拓展】
①水通道：水通道蛋白广泛存在于所有细胞的细胞膜上。
②神经细胞上的K+、Na+、Ca2+通道 ③神经细胞上的K+、Cl-、Ca2+通道
④离子通道具有两个特征
▶选择性:每种通道只对一种或几种离子有较高的通透能力，而对其他离子通透性很小或不通透。
▶门控性:离子通道通常具有开和闭的两种状态。由不同的刺激(电压、化学物质、机械力、温度等)引起通道蛋白构像改变而实现开或闭。
2.主动运输
（1）概念：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。
（2）特点：逆浓度梯度运输；需要载体；消耗能量。
（3）意义：选择吸收所需物质，排出代谢废物和有害物质，保证细胞和个体生命活动所需
（4）实例：①植物根部细胞吸收无机盐离子
②甲状腺细胞吸收碘离子
③动物细胞吸收钾离子和排出钠离子(Na-K泵)
④小肠上皮细胞和肾小管上皮细胞吸收葡萄糖。
运输动力：细胞内化学反应产生的能量
运输方向：逆浓度
囊性纤维化与Cl-载体异常关闭有关
【拓展】1.主动运输消耗的能量
第一类：直接消耗ATP的主动运输。 第二类：间接消耗ATP的主动运输。
【拓展】2.主动运输的类型
1.(2021·浙江1月选考)下图为植物细胞质膜中H＋－ATP酶将细胞质中的H＋转运到膜外的示意图。下列叙述正确的是( )
A．H＋转运过程中H＋－ATP酶不发生形变
B．该转运可使膜两侧H＋维持一定的浓度差
C．抑制细胞呼吸不影响H＋的转运速率
D．线粒体内膜上的电子传递链也会发生图示过程
【答案】B
【解析】 据图分析可知，H＋逆浓度梯度运输，且需要消耗能量，该过程为主动转运，在此过程中H＋－ATP酶兼有载体蛋白和ATP水解酶的功能。主动转运过程中H＋－ATP酶作为载体蛋白，会发生形变，协助物质运输，A错误；该转运方式为主动转运，主动转运的结果是使膜两侧H＋维持一定的浓度差，B正确；H＋的转运方式主动转运，需要载体蛋白的协助，同时需要能量，抑制细胞呼吸会影响细胞的能量供应，进而影响H＋的转运速率，C错误；图示过程是消耗ATP的过程，而线粒体内膜的电子传递链最终会生成ATP，不会发生图示过程，D错误。
2.(2023·福州市质检)下列关于通道蛋白的说法，错误的是( )
A.一种离子通道蛋白只允许一种离子通过
B.水通道蛋白是镶在细胞膜表面的蛋白质
C.细胞膜上的钠离子通道蛋白与水通道蛋白在空间结构上有差异
D.物质通过通道蛋白的运输属于被动运输，不消耗能量
【答案】B
【解析】 离子通道蛋白具有特异性，一种离子通道蛋白只允许一种离子通过，A正确；水通道蛋白是一类贯穿于细胞膜磷脂双分子层的蛋白质，B错误；通道蛋白有特异性，离子通道蛋白和水通道蛋白在空间结构上有差异，C正确；物质通过通道蛋白的运输为顺浓度梯度运输，属于被动运输，不消耗能量，D正确。
3.胞吞、胞吐
主要完成大分子与颗粒性物质的跨膜运输。特例：小分子的神经递质释放是胞吐P选一29
①在转运过程中，物质包裹在脂双层膜的包被的囊泡运输，(膜泡运输)
②运输过程中需要消耗细胞呼吸释放的能量
③批量运输大分子物质或颗粒物。
④利用(体现)了膜的流动性
⑤胞吞和胞吞细胞膜成分相对稳定
（1）胞吞的过程：
①大分子与膜上的受体蛋白结合；
②细胞膜内陷形成小囊，包围着大分子；
③小囊从细胞膜分离下来， 形成囊泡 ，进入细胞内部。
（2）胞吐的过程
①细胞需要外排的大分子，先在细胞内形成囊泡；
②囊泡移到细胞膜处，与细胞膜融合 ；
③大分子排出到细胞外。
3.图甲曲线a、b表示物质跨膜运输的两种方式，图乙表示大分子物质进行胞吞和胞吐的过程。下列相关叙述错误的是( )
A.图甲中的方式a运输的物质可能是O2、甘油和酒精等
B.图甲b曲线所示方式和图乙过程均需要消耗能量
C.图甲中b曲线达到最大转运速率后的
限制因素可能是转运蛋白的数量
D.图乙过程的顺利进行依赖于细胞膜具有流动性,该过程受温度的影响
【答案】B
【解析】 由图甲可知，方式a只与被转运分子的浓度有关，且与其成正比，属于自由扩散，运输的物质可能是O2、甘油和酒精等，A正确；
方式b除了与被转运分子的浓度相关外，还与转运蛋白的数量有关，属于协助扩散或主动运输，协助扩散不需要消耗能量，主动运输需要消耗能量，B错误，C正确；
图乙中的胞吞和胞吐过程通过膜融合完成，说明细胞膜具有流动性，D正确。
【教材拾遗】
旁栏边角
(必修1 P66图4-4拓展)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。
【易错辨析】
(1)膜内外物质浓度梯度的大小会直接影响自由扩散和协助扩散的运输速率。(必修1 P67正文)( √ )
(2)加入蛋白质变性剂会提高离子泵跨膜运输离子的速率。(必修1 P69正文拓展)( × )
(3)胞吞和胞吐不需要转运蛋白参与,其运输过程与蛋白质无关。(必修1 P72正文拓展)( × )
4.物质跨膜运输的影响因素
物质浓度
①自由扩散时运输速率与物质浓度呈 正 相关，而协助扩散和主动运输由于有 载体 蛋白的参与，有饱和点（最大值）的出现。
②载体蛋白的两大特点。
►具有特异性：不同物质的载体蛋白 不同 ，不同细胞膜上载体蛋白的种类和数量也 不同 。
►具有饱和性：当细胞膜上的载体蛋白达到 饱和 时，细胞吸收该运载物质的速率 不再 随物质浓度的增大而增大。
氧气浓度
①由于自由扩散和协助扩散 不 需要消耗能量，因此其运输速率与氧气浓度和细胞呼吸强度 无关 。
②有氧呼吸和无氧呼吸都可以为主动运输提供 能量 ，因此，氧气浓度为0时，可由 无氧 呼吸为其提供能量，故右图中曲线的起点 不 在原点。但当以细胞呼吸强度为自变量时，曲线的起始点应在原点。
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。
〖同一种植物对不同离子的吸收量不同，取决于膜上不同种类的离子载体蛋白的数量.( √ )〗
〖不同植物对同一种离子的吸收量不同，取决于不同植物的细胞膜上该离子载体蛋白的数量 .( √ )〗
〖抑制某载体蛋白活性，只会导致以该载体蛋白转运的物质运输停止，对其他物质运输不影响.( √ )〗
〖胞吞和胞吐只能运输大分子物质或颗粒.( × )〗
【总结归纳】有关物质出入细胞方式的6个“不要漏掉”
(1)需要载体蛋白协助的运输方式除主动运输外，不要漏掉协助扩散。
(2)消耗能量的运输方式除主动运输外，不要漏掉胞吞和胞吐。
(3)从高浓度到低浓度的运输方式除自由扩散外，不要漏掉协助扩散。
(4)影响协助扩散运输速率的因素除载体蛋白数量外，不要漏掉浓度差。
(5)与主动运输有关的细胞器除供能的线粒体外，不要漏掉载体蛋白的合成场所——核糖体。
(6)运输速率与O2浓度无关的运输方式除自由扩散外，不要漏掉协助扩散。
4.如图甲、乙分别表示洋葱根尖在不同O2浓度及不同底物浓度情况下(其他条件适宜)，从含硝酸钾的全营养液中吸收 的速率曲线图。下列相关描述不正确的是( )
A.a点时影响离子吸收速率的主要
因素是能量
B.b点时离子吸收速率不再增大是
因为载体蛋白的数量有限
C.c点时影响离子吸收速率的主要因素是底物浓度
D.d点时离子吸收速率不再增大是因为底物浓度太高，细胞发生质壁分离
【答案】D
【解析】洋葱根尖吸收 的方式是主动运输，吸收速率受能量、载体蛋白和底物浓度的影响。a点的限制因素是氧气浓度，氧气通过影响细胞呼吸影响能量的供应从而影响主动运输的速率，a点时影响离子吸收速率的主要因素是能量，A正确；
d点时离子吸收速率不再随底物浓度增大而增大，可能是因为载体蛋白数量有限或能量不足，D错误。
1.(2022·全国甲卷，2)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
答案：C.
解析：三种不同浓度的植物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，细胞a体积未发生变化，细胞b体积增大，细胞c发生质壁分离，所以，水分交换前，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，A、B正确；细胞c的质壁分离过程中，细胞液中水分子进入蔗糖溶液，使蔗糖溶液比最初蔗糖溶液浓度小，由题干信息“细胞a在蔗糖溶液中未发生变化”可知，细胞a的细胞液浓度与最初蔗糖溶液浓度相等，而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，故水分交换平衡时，细胞c的细胞液浓度小于细胞a的细胞液浓度，C错误、D正确。
2.(2020·全国Ⅱ，5)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
答案：D.
解析：甲、乙两组溶液的质量浓度相同，甲糖的相对分子质量约为乙糖的2倍，说明单位体积的甲糖溶液中溶质微粒数少，而单位体积的乙糖溶液中溶质微粒数多，乙糖溶液中溶质微粒对水的吸引力大，甲糖溶液中溶质微粒对水的吸引力小，若测得乙糖溶液浓度也升高，说明叶细胞吸水，并且叶细胞的净吸水量乙组小于甲组，D错误。
3.(2021·河北卷，4)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
答案：D.
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错误。
4.(2021·山东卷)液泡是植物细胞中储存Ca2＋的主要细胞器。液泡膜上的H＋焦磷酸酶可利用水解无机焦磷酸释放的能量跨膜运输H＋，建立液泡膜两侧的H＋浓度梯度。该浓度梯度驱动H＋通过液泡膜上的载体蛋白CAX完成跨膜运输，从而使Ca2＋以与H＋相反的方向同时通过CAX进入液泡并储存。下列说法错误的是( )
A.Ca2＋通过CAX的跨膜运输方式属于协助扩散
B.Ca2＋通过CAX的运输有利于植物细胞保持坚挺
C.加入H＋焦磷酸酶抑制剂，Ca2＋通过CAX的运输速率变慢
D.H＋从细胞质基质转运到液泡的跨膜运输方式属于主动运输
答案：A
解析：Ca2＋通过CAX的跨膜运输是由H＋的浓度梯度驱动的，属于不直接消耗能量的主动运输，A错误；Ca2＋通过CAX的运输进入液泡使液泡中细胞液浓度增大，利于植物细胞渗透吸水，使植物细胞保持坚挺，B正确；加入H＋焦磷酸酶抑制剂，H＋焦磷酸酶不能跨膜运输H＋，使液泡膜两侧的H＋浓度梯度减小，Ca2＋和H＋的反向转运速率减慢，C正确；根据题目信息“该浓度梯度驱动H＋通过液泡膜上的载体蛋白CAX完成跨膜运输，从而使Ca2＋以与H＋相反的方向同时通过CAX进入液泡”，可知液泡内H＋浓度高于细胞质基质，因此H＋从细胞质基质转运到液泡的跨膜运输方式属于主动运输，并且利用的是无机焦磷酸水解释放的能量，D正确。
5.(2022·全国乙卷，29)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，判断的依据是_________________________________________________。
(4)据图可知，在农业生产中，为促进农作物根对NO3－的吸收利用，可以采取的措施是______________(答出1点即可)。
【答案】（1）主动运输需要呼吸作用提供能量，氧气浓度小于a点，根细胞对NO3-的吸收速率
与氧气浓度呈正相关
（2）主动运输需要载体蛋白，此时载体蛋白达到饱和
（3）甲的NO3－最大吸收速率大于乙，甲需要能量多，消耗氧气多
（4）定期松土
【解析】 (1)由图可知，在一定的范围内随着O2浓度的增加，作物吸收NO3－的速率也在增加，说明NO3－的吸收需要能量，所以运输方式是主动运输。(2)O2浓度大于a时作物乙吸收NO3－的速率不再增加，此时的限制因素不是能量，而是载体蛋白。(3)作物甲和作物乙各自在NO3－最大吸收速率时，甲的NO3－最大吸收速率大于乙，说明甲需要的能量多，消耗氧气多，所以作物甲细胞的呼吸速率大。(4)在农业生产中，为促进农作物根对NO3－的吸收利用，可以定期对作物松土，增加土壤中的含氧量。
考点要求
考题统计
考情分析
观察植物细胞的质壁分离和复原
2022，辽宁，选T2, 2分
2022，湖北，选T2, 2分
2021，湖南，选T3, 2分
2021，辽宁，选T2, 5，3分
2021，湖北，选T11, 2分
本专题知识难度较低、基础性强。考查学生对细胞整体性的认识,或结合一些情景信息或表格信息设置题目，考查学生的应变能力、获取信息和综合分析能力。
被动运输
2022，辽宁，选T17, 2分
2022，山东，选T3, 2分
2021，山东，选T2, 2分
主动运输
2022，山东，选T3, 3分
2021，湖北，选T1, 2分
2021，山东，选T2，2分
2021，广东，非19（2、3、4），2分
胞吞、胞吐
2021，山东T1,2分
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
热点应用一
比较不同植物细胞的细胞液浓度
原理解读
不同种的植物细胞+同一浓度的蔗糖溶液→观察细胞吸水后状态和质壁分离程度的大小→推断不同细胞细胞液浓度的大小
热点应用二
判断植物细胞的死活
原理解读
待测细胞+一定浓度的外界溶液→
发生质壁分离→活细胞
不发生质壁分离→死细胞
热点应用三
证明成熟的植物细胞是一个渗透系统
原理解读
植物细胞+0.3 g/mL蔗糖溶液+某种细胞不需要的物质A→观察植物细胞发生质壁分离，物质A未进入活细胞内→植物细胞是一个渗透系统
热点应用四
测定细胞液的浓度范围
原理解读
同种植物的相同细胞+不同浓度外界溶液→观察
发生质壁分离时外界溶液浓度大
实验现象 细胞有胀大趋势时细胞液浓度大
细胞液的浓度介于二者之间
其他应用
应用五：鉴别不同种类的溶液（如KNO3和蔗糖溶液）
〖成熟植物细胞+待测溶液——只发生质壁分离，为蔗糖溶液；发生质壁分离后自动复原，为KNO3 溶液〗
应用六：农业生产中的水肥管理
〖合理施肥：施肥要适度〗
应用七：生活中杀菌、防腐、腌制食品
〖过高浓度杀死细胞〗