【备考2024】一轮新人教版生物学学案：必修1 第3单元 第1讲 细胞的物质输入和输出（含解析）
文档属性
| 名称 | 【备考2024】一轮新人教版生物学学案：必修1 第3单元 第1讲 细胞的物质输入和输出（含解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 3.6MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2023-12-13 17:39:43 | ||
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文档简介
【备考2024】一轮新人教版生物学学案
第三单元 细胞代谢
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
(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．(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SCA．B漏斗内液面开始时上升的速度比C漏斗快
B．一段时间后，当液面不再上升时，两漏斗内液面的高度不同
C．一段时间后，当液面不再上升时，两漏斗内的蔗糖溶液浓度相同
D．两漏斗内液面上升的速度均是先快后慢
C [由于半透膜面积SC2．(2022·重庆巴蜀中学检测)图中X、Y分别为不同的溶液(浓度均以质量分数表示)，且水和单糖能通过半透膜，而二糖、多糖等不能通过半透膜。下列相关叙述错误的是( )
A．若X为蒸馏水，Y为30%葡萄糖溶液，现象是左侧液面先下降后上升，最终左右液面持平
B．若X为30%葡萄糖溶液，Y为30%淀粉溶液，现象是左侧液面先上升后下降，最终左右液面持平
C．若X为30%蔗糖溶液，Y为30%淀粉溶液，现象是左侧液面先上升后稳定
D．若X为蒸馏水，Y为30%淀粉溶液，现象是左侧液面先下降后稳定
B [图中X为蒸馏水，Y为30%葡萄糖溶液，而葡萄糖能通过半透膜，所以右侧液面先上升，后下降，最终左右液面持平，A正确；若X为30%葡萄糖溶液，Y为30%淀粉溶液，葡萄糖能通过半透膜，淀粉不能透过半透膜，故左侧液面先上升后下降，最终左侧低于右侧，B错误；若X为30%蔗糖溶液，Y为30%淀粉溶液，蔗糖和淀粉都不能通过半透膜，但由于蔗糖的分子量比淀粉小，因此30%蔗糖溶液的物质的量浓度大于30%淀粉溶液，因此左侧液面先上升后稳定，C正确；若X为蒸馏水，Y为30%淀粉溶液，淀粉不能透过半透膜，故左侧液面先下降，后趋于稳定，D正确。]
考查细胞的吸水和失水
3．(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
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>a
B．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
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
操作二：将洋葱表皮置于较高浓度的溶液中观察
操作三：将操作二中的洋葱表皮置于清水中观察
②低倍显微镜观察
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
(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
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>③
A [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：
分组 ① ② ③ ④ ⑤
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/mL 0.2 g/mL 0.3 g/mL 0.4 g/mL 0.5 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 － － ＋ ＋＋ ＋＋＋＋
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
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
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”)
实验步骤：
预期实验结果：
提示：(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。 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：
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
(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和NH是植物利用的主要无机氮源，NH的吸收由根细胞膜两侧的电位差驱动，NO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通过AMTs进入细胞消耗的能量直接来自ATP
B．NO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会加重铵毒
D．载体蛋白NRT1.1转运NO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的吸收是根细胞膜两侧的电位差驱动的，所以NH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，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．(2023·广东深圳六校联考)细胞液含有无机盐等化合物，可以调节植物细胞内的环境。如图表示Ca2+和H＋出入液泡膜的生理过程，CAX载体蛋白以相反的方向运输两种离子。下列说法错误的是( )
A．H＋进入液泡的跨膜方式为主动运输
B．Ca2+进液泡和H＋出液泡的方式均为协助扩散
C．H＋焦磷酸酶活性降低，会使Ca2+进入液泡的速率变慢
D．液泡储存Ca2+有利于液泡保持充盈状态
B [图中标明液泡内为高浓度的H＋，所以H＋进入液泡为低浓度到高浓度，属于主动运输，需要消耗能量，A正确；H＋从高浓度到低浓度出液泡，同时Ca2+进入液泡，属于H＋协同的主动运输，B错误；H＋焦磷酸酶活性降低，会导致能量减少，使得液泡内的H＋浓度下降，从而使Ca2+进入液泡的速率变慢，C正确；液泡储存Ca2+，使得细胞液浓度增加，细胞吸水，有利于液泡保持充盈状态，D正确。]
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
②Na＋
③K＋
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速率不再增加，推测其原因是___________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(3)作物甲和作物乙各自在NO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的吸收速率也增加，说明根细胞吸收NO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的吸收速率时，甲的NO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 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
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。]
课时分层作业(六) 细胞的物质输入和输出
1．在观察某植物细胞的质壁分离及质壁分离复原实验中，观察到的结果如图所示，其中①②指细胞的相关结构。下列叙述正确的是( )
甲 乙 丙
A．甲状态时不存在水分子跨膜运输进出细胞的现象
B．在蔗糖溶液中，一定会发生甲→乙变化
C．当细胞处于丙状态且不再变化时细胞液浓度等于外界溶液浓度
D．同一细胞处于乙状态时的吸水能力大于其处于甲状态时
D [甲状态时存在水分子跨膜运输进出细胞的现象，A错误；在蔗糖溶液中，要发生甲→乙变化，必须满足一定的条件，B错误；当细胞处于丙状态且不再变化时细胞液浓度大于或等于外界溶液浓度，C错误；同一细胞处于乙状态时的吸水能力大于其处于甲状态时，D正确。因此，本题答案选D。]
2．植物细胞膜磷脂双分子层对水有一定的通透性，但研究发现大量的水通过细胞膜上的水通道蛋白进出细胞。下列关于水通道蛋白与植物体内水分代谢关系的叙述，错误的是( )
A．水通道蛋白活性增强的植物叶片气孔更易开放
B．水通道蛋白活性减弱的植物细胞在高渗溶液中不发生质壁分离
C．水通道蛋白活性增强的植物在缺水条件下更易发生萎蔫
D．水通道蛋白活性减弱的植物细胞伸长生长速度降低
B [保卫细胞吸水膨胀会使气孔开放，水通道蛋白活性增强的植物，水更容易进出细胞，所以气孔更容易开放，A正确；水通道蛋白活性减弱的植物，水进出细胞受阻，所以在高渗溶液中质壁分离的过程会减慢，但依旧会发生质壁分离，B错误；水通道蛋白活性增强的植物，水更容易进出细胞，在缺水条件下，水容易离开细胞，不利于植物生存，容易发生萎蔫，C正确；水通道蛋白活性减弱的植物，水进出细胞受阻，细胞代谢受到影响，所以生长速率减慢，D正确。]
3．(2022·山东潍坊四中检测)将水稻、番茄幼苗分别放在含Mg2+、Ca2+和SiO的培养液中，一段时间后，发现番茄营养液中Mg2+、Ca2+浓度下降，而水稻培养液中Mg2+、Ca2+浓度升高，下列叙述正确的是( )
A．水稻培养液中Mg2+、Ca2+浓度升高，是水稻细胞外排离子的结果
B．植物根成熟区细胞吸收矿质元素离子主要依靠渗透作用
C．番茄与水稻相比，其对Mg2+、Ca2+需要量大，而对SiO需要量小
D．此实验说明植物根细胞对离子的吸收差异取决于培养液中离子的浓度
C [水稻培养液中Mg2+、Ca2+浓度升高，是水稻吸收Mg2+、Ca2+的速度小于吸收水的速度的结果，A错误；植物根成熟区细胞吸收矿质元素离子的方式为主动运输，B错误；一段时间后，水稻培养液中Mg2+与Ca2+浓度升高、SiO浓度降低，而番茄培养液中Mg2+与Ca2+浓度降低、SiO浓度升高，说明水稻吸收Mg2+与Ca2+量小于番茄吸收Mg2+与Ca2+量，水稻吸收SiO量大于番茄吸收SiO的量，即番茄与水稻相比，其对Mg2+、Ca2+需要量大，而对SiO需要量小，C正确；水稻和番茄对Mg2+、Ca2+、SiO离子的吸收方式都是主动运输，其吸收差异取决于根细胞膜上运输相应离子的载体数量与细胞呼吸产生的能量，D错误。]
4．(2022·山东菏泽一模)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O2和CO2
B．①和②是自由扩散，④和⑤是协助扩散
C．成熟红细胞表面的糖蛋白处于不断流动和更新中
D．成熟红细胞只能通过无氧呼吸分解葡萄糖产生ATP为③提供能量
C [据题意可知，人体成熟红细胞能够运输O2和CO2，血液流经肌肉进行气体交换时，成熟红细胞释放O2吸收CO2，因此气体A和B分别是O2和CO2，A正确；据分析可知，①和②是气体穿膜，属于自由扩散，④是需要载体蛋白协助的顺浓度梯度运输，⑤是H2O通过水通道蛋白进入细胞，④和⑤都属于协助扩散，B正确；人体成熟红细胞无细胞核，不能合成新的蛋白质以更新表面的糖蛋白，C错误；人体成熟红细胞无线粒体，通过无氧呼吸分解葡萄糖产生ATP，为③钠钾泵提供足够的能量，D正确。]
5．(2022·广东惠州调研)无论动物、植物细胞或细菌，细胞内、外都存在离子浓度差，如红细胞内K＋的含量比Na＋高20倍左右，轮藻细胞中的K＋含量比其生存的水环境中高63倍左右，而叉轴藻细胞中甚至高出1 000倍以上。已知Na＋ K＋泵工作时，每水解1个ATP分子向细胞膜外泵出3个Na＋，同时向膜内泵入2个K＋。下列有关分析正确的是( )
A．Na＋和K＋通过Na＋ K＋泵的跨膜运输属于协助扩散
B．减少神经细胞的氧气供应，对该细胞膜上的Na＋ K＋泵的工作不会产生任何影响
C．神经细胞受到刺激后，Na＋通过Na＋ K＋泵内流，形成动作电位
D．Na＋ K＋泵的工作结果使神经细胞内K＋浓度明显高于膜外，而Na＋浓度比膜外低
D [通过Na＋ K＋泵的跨膜运输是需要消耗ATP的运输，所以属于主动运输，A错误；氧气是有氧呼吸必需之物，ATP主要是有氧呼吸产生，所以减少神经细胞的氧气供应，会对该细胞膜上的Na＋ K＋泵的工作产生影响，B错误；神经细胞受到刺激后，Na＋是通过钠通道蛋白打开而内流，是被动运输，不是通过Na＋ K＋泵的主动运输，C错误；Na＋ K＋泵是逆浓度梯度工作，所以它的工作结果使神经细胞内K＋浓度明显高于膜外，而Na＋浓度比膜外低，D正确。]
6．(2022·华中师大附中检测)细胞质酸化是植物面临的生存威胁之一，液泡可对细胞内的环境起调节作用，这与液泡膜上的质子泵(H＋ ATP酶)密切相关，H＋ ATP酶以ATP水解产生的能量将H＋泵入液泡，以维持胞质pH平衡。下图为液泡膜上H＋ ATP酶维持胞质pH平衡示意图，下列说法错误的是( )
A．H＋ ATP酶的作用是催化ATP水解、作为运输H＋载体
B．胞外H＋进入细胞质基质的过程不消耗细胞提供的能量
C．细胞外环境、细胞质基质、细胞液三者中，pH最大的是细胞液
D．H＋ ATP酶运输H＋的方式是主动运输，该过程影响H＋运输速率的因素有温度、O2浓度等
C [酶具有催化作用，结合图示可知，H＋ ATP酶还能运输H＋，是H＋的载体蛋白，A正确；结合图示可知，H＋运出细胞需要消耗能量，因此H＋运入细胞属于协助扩散，不消耗能量，B正确；结合图示可知，H＋主动运输进入液泡，方向为低浓度→高浓度，因此细胞质基质中的H＋浓度低，结合图示可知，细胞质基质中的H＋比细胞外的低，因此细胞质基质中的pH最大，C错误；H＋ ATP酶运输H＋的方式消耗ATP且需要载体蛋白，温度(影响分子运动、影响呼吸产生ATP)、O2浓度(影响呼吸中ATP的合成)、载体蛋白的数量等都会影响主动运输的速率，D正确。]
7．(2022·湖南长郡中学检测)金鱼藻是一种常见的水生被子植物，也是常用的实验材料。下表为其细胞液与它生活的溪水中多种离子的浓度比。下列有关说法错误的是( )
离子 K＋ Na＋ Cl－ SO
细胞液浓度/溪水浓度 985 101 52 31
A．金鱼藻细胞对表中离子的吸收速率会受环境温度影响
B．金鱼藻细胞对表中各离子的吸收方式均为主动运输
C．金鱼藻细胞对表中离子的吸收与细胞膜的流动性无关
D．无氧条件下，金鱼藻对表中离子的吸收速率也不会为0
C [温度会影响分子的运动以及细胞呼吸能量的产生，进而影响细胞对离子的吸收，A正确；从表中的信息可知，细胞液中4种离子浓度均高于溪水浓度，因此金鱼藻细胞吸收这4种离子是逆浓度梯度运输，均为主动运输，B正确；金鱼藻细胞对离子的吸收为主动运输，需要载体蛋白，载体蛋白的运动可以体现细胞膜的流动性，C错误；无氧条件下，金鱼藻细胞可以进行无氧呼吸产生ATP并用于主动运输，吸收速率不为0, D正确。]
8．(2023·广东湛江联考)某实验小组为研究外源ATP处理对盐胁迫下油菜幼苗生长的影响，进行了相关实验；经相应处理后，叶片中离子含量(单位：μg·g-1)的结果如下表所示。下列叙述错误的是( )
处理 Ca2+ Na＋ K＋ Cl－
CK(对照) 47.12 14.95 432.1 18.36
ATP 68.92 15.41 469.4 18.89
NaCl 53.59 36.11 352.7 30.55
ATP＋NaCl 55.70 21.10 402.1 56.15
A．ATP作为生物体中的直接能源物质，参与细胞的物质代谢和能量代谢
B．实验中盐胁迫导致油菜中Na＋、Cl－积累与细胞膜对离子的选择透过性有关
C．实验表明，ATP处理缓解了盐胁迫导致的油菜中Ca2+积累，升高了K＋含量
D．在遭受盐胁迫过程中植物通过吸收并积累相关无机盐离子来调节细胞渗透压
C [ATP作为生物体中直接的能源物质，在吸能反应中伴随着ATP的水解，参与细胞的物质代谢和能量代谢，A正确；实验中盐胁迫导致油菜中Na＋、Cl－积累，和对照组相比，盐胁迫组细胞膜增加了对Na＋、Cl－的吸收，这和细胞膜的选择透过性有关，B正确；据表格数据分析，实验表明，ATP处理缓解了盐胁迫导致的油菜中Na＋积累，升高了K＋含量，C错误；在遭受盐胁迫过程中，植物通过吸收并积累相关无机盐离子来调节细胞渗透压，增大根部细胞的吸水能力，D正确。]
9．(2022·山东菏泽期中)某学习小组的同学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mol·L-1)相同的甲、乙两种溶液中，定时测量溶液浓度，得到的甲、乙两个实验组的曲线如下图所示。请分析回答：
(1)实验过程中，能够观察到细胞发生的变化是：甲组：________；乙组：______________________________________。
(2)请分析0～5 min内，与甲组相比，乙组溶液浓度变化不同的原因最可能是_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(3)乙组曲线在5～10 min内上升的原因是______________________；b点时，原生质体的体积与实验前相比________(填“不变”“略微减小”或“略微增大”)。
(4)有同学认为，甲组细胞10 min 后已死亡。请你设计最简单的实验进行鉴定(仅要求写明实验思路)：__________________________________________________
_____________________________________________________________________。
[解析] (1)根据溶液浓度的变化判断甲组细胞发生了质壁分离，乙组细胞发生质壁分离后，又发生了质壁分离复原。(2)两种溶液浓度变化不同的原因是乙组溶液的溶质分子能够被细胞吸收，甲组溶液的溶质分子不能被细胞吸收，但乙组溶液的浓度仍大于植物细胞的细胞液浓度，细胞失水，但相对甲组失水较少。(3)乙组曲线在5～10 min内上升，说明细胞开始吸水；b点时溶液的浓度与实验开始时相同，但在之前的过程中细胞吸收了溶质分子，因此细胞吸收了一定量的水，细胞体积略微增大。(4)进一步利用质壁分离复原实验鉴定细胞是否已死亡。
[答案] (1)质壁分离 先质壁分离，质壁分离后自动复原 (2)溶液中的溶质被细胞吸收(进入细胞液)，但溶液浓度仍大于细胞液浓度，细胞失水 (3)细胞吸水 略微增大 (4)将该组细胞置于清水(蒸馏水)中，观察是否能够发生质壁分离复原现象
10．(2022·山东潍坊五县联考)在425 mmol/kg缓冲溶液中，猕猴桃原生质体的相对体积随时间的变化如图所示。持续3～5 min后，细胞(原生质体)逐渐破裂。请回答下列问题：
(1)水分子可通过________________的方式进出细胞。图中猕猴桃原生质体相对体积逐渐增大的原因是
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(2)研究发现，水分子进出猕猴桃细胞更多借助于水通道蛋白。推测水通道蛋白可能分布在猕猴桃细胞的________________上。
(3)现有制备好的猕猴桃原生质体若干，425 mmol/kg缓冲溶液，人工通道形成剂——两性霉素B，水通道蛋白抑制剂——25 ℃温育处理的HgCl2。请设计实验验证猕猴桃细胞膜上存在水通道蛋白。
实验思路：
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
实验现象：
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
[解析] (1)水分子属于小分子物质，其进出细胞的方式有自由扩散和协助扩散两种；原生质体是植物细胞去除细胞壁后的部分，图中猕猴桃原生质体相对体积逐渐增大的原因是原生质体渗透吸水，水分子进入细胞。(2)细胞膜具有控制物质进出的功能，该功能的实现通常是借助细胞膜上的蛋白质实现的，水分子进出猕猴桃细胞更多借助于水通道蛋白，推测水通道蛋白可能分布在猕猴桃细胞的细胞膜上。(3)结合题意可知，本实验的目的为验证猕猴桃细胞膜上存在水通道蛋白，则实验的自变量为水通道蛋白能否发挥作用，实验设计应遵循对照原则与单一变量原则，故可设计实验如下：实验思路：将猕猴桃原生质体平均分为三组，编号为A、B、C；A组不作处理，B组加入两性霉素B，C组加入等量的25 ℃温育处理的HgCl2溶液，将三组置于等量425 mmol/kg缓冲溶液中，一段时间后观测三组中原生质体的体积。因水分子进出猕猴桃细胞更多借助于水通道蛋白，故B组中含有人工通道形成剂，水分子吸收最多，C组含有水通道蛋白抑制剂，水分子吸收最少，即实验现象：原生质体的体积大小排列顺序为B＞A＞C。
[答案] (1)自由扩散和协助扩散 原生质体渗透吸水，水分子进入细胞 (2)细胞膜 (3)将猕猴桃原生质体平均分为三组，编号为A、B、C，A组不作处理，B组中加入两性霉素B，C组加入等量的25 ℃温育处理的HgCl2溶液，将三组置于等量425 mmol/kg缓冲溶液中，一段时间后观测三组中原生质体的体积 原生质体的体积大小排列顺序为B＞A＞C
11．(2022·安徽合肥质检)合欢树白天叶片水平展开，夜晚合拢或下垂。白天叶片展开的原因是叶柄基部近轴侧运动细胞受光的刺激使质子泵活化，消耗ATP，泵出H＋，建立跨膜质子梯度，进而驱动载体蛋白协同运入H＋和K＋，细胞内渗透压升高，使水分流入，近轴侧运动细胞膨胀；夜晚近轴侧运动细胞K＋流出，细胞内渗透压下降，失水曲缩，叶片合拢。据此，下列说法错误的是( )
A．影响叶片昼开夜合的信号属于物理信息
B．在运动细胞吸水的过程中细胞外的pH较低
C．H＋进出细胞的运输方式不同
D．K＋通过载体蛋白协助扩散进入细胞
D [叶片昼开夜合是受光的刺激由细胞吸水和失水造成的，所以影响叶片昼开夜合的信号属于物理信息，A正确；运动细胞泵出H＋需要消耗ATP，所以细胞外H＋较多，细胞外的pH较低，B正确；细胞泵出H＋消耗ATP，为主动运输，而运入H＋利用跨膜质子梯度，为协助扩散，所以H＋进出细胞的运输方式不同，C正确；K＋进入细胞利用的是质子跨膜的势能和载体蛋白协助，因此为主动运输，D错误。]
12．(2022·广东深圳检测)细胞内Na＋区隔化是植物抵御盐胁迫、减轻高盐伤害的途径之一。植物液泡膜上H＋焦磷酸酶能利用水解焦磷酸释放的能量将H＋运进液泡，建立液泡膜两侧的H＋浓度梯度。该浓度梯度能驱动液泡膜上的转运蛋白M将H＋运出液泡，同时将Na＋由细胞质基质运进液泡，实现Na＋区隔化。下列叙述错误的是( )
A．细胞质基质中的H＋和Na＋均以主动运输的方式进入液泡
B．H＋焦磷酸酶和转运蛋白M在转运时均需改变自身构象
C．转运蛋白M能同时转运H＋和Na＋，故其不具有特异性
D．加入H＋焦磷酸酶抑制剂，Na＋跨液泡膜运输速率会减弱
C [植物液泡膜上H＋焦磷酸酶能利用水解焦磷酸释放的能量将H＋运进液泡，说明H＋进入液泡需要消耗能量，需要载体，为主动运输；Na＋由细胞质基质运进液泡，是利用液泡膜两侧的H＋浓度梯度的驱动，同时需要转运蛋白M的协助，为主动运输，A正确。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，H＋焦磷酸酶能将H＋运进液泡，起到了转运蛋白的作用，故H＋焦磷酸酶和转运蛋白M在转运时均需改变自身构象，B正确。转运蛋白M可同时转运Na＋和H＋，但不能转运其他物质，说明该转运蛋白具有特异性，C错误。H＋焦磷酸酶能利用水解焦磷酸释放的能量将H＋运进液泡，使液泡内侧的H＋浓度高于细胞质基质，该浓度梯度能驱动Na＋由细胞质基质运进液泡，故若加入H＋焦磷酸酶抑制剂，Na＋跨液泡膜运输速率会减弱，D正确。]
13．(2022·山东潍坊临朐一中检测)冰叶日中花(简称冰菜)是一种耐盐性极强的盐生植物，其茎、叶表面有盐囊细胞，下图表示盐囊细胞中4种离子的转运方式。相关叙述不正确的是( )
A．NHX运输Na＋有利于降低细胞质基质中Na＋含量，提高耐盐性
B．P型和V型ATP酶转运H＋为NHX转运Na＋提供动力
C．CLC开放后，H＋和Cl－顺浓度梯度转运属于主动运输
D．一种转运蛋白可转运多种离子，一种离子可由多种转运蛋白转运
C [NHX可以将Na＋从细胞质基质中运出细胞，也可以将Na＋运入液泡，降低了细胞质基质中Na＋含量，提高了细胞液的浓度，提高耐盐性，A正确；从图中可以看出，P型和V型ATP酶将细胞质基质中的H＋运出细胞或运入液泡，降低了细胞质基质中H＋的浓度，液泡中H＋可以顺浓度梯度进入细胞质基质中，驱动载体蛋白NHX将Na＋进行转运，为Na＋运输提供了动力，B正确；CLC开放后，H＋和Cl－顺浓度梯度转运属于协助扩散，C错误；从图中可以看出，一种转运蛋白可转运多种离子，一种离子可由多种转运蛋白转运，D正确。]
14．(2023·广东汕头检测)我国有近一亿公顷的盐碱地，大部分植物无法在此生存，而耐盐植物藜麦能生长。通过研究藜麦叶片结构发现，其表皮有许多盐泡细胞，该细胞体积是普通表皮细胞的100倍以上，里面没有叶绿体，Na＋和Cl－在盐泡细胞的转运过程如图所示。请回答问题。
(1)在盐碱地上，大多数植物很难生长，主要原因是土壤溶液浓度大于细胞液浓度，导致植物________________________。据图推测，藜麦的耐盐作用机制是通过________的方式，将Na＋和Cl－运送到表皮盐泡细胞的液泡中储存起来，从而避免高盐对其他细胞的影响。Na＋和Cl－运输的动力是________。
细胞 相对表达量 A B C D
Na＋载体蛋白 8 12 5 11
Cl－载体蛋白 2 6 4 6
葡萄糖转运蛋白 38 28 66 68
(2)上表为藜麦表皮盐泡细胞和其他几种普通植物叶肉细胞的细胞膜上部分蛋白质的相对表达量。其中________(填选项)更可能是藜麦表皮盐泡细胞，理由是
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
[解析] (1)由于土壤盐分过多，土壤溶液浓度大于植物根部细胞的细胞液浓度，植物无法从土壤中获取充足的水分甚至萎蔫，故在盐碱地上，大多数植物很难生长。将Na＋和Cl－运送到表皮盐泡细胞的液泡中储存起来，为低浓度向高浓度运输，需要载体蛋白协助，并消耗能量，属于主动运输。Na＋和Cl－运输的动力是(ATP水解驱动H＋泵建立的)H＋浓度(电化学)梯度。(2)表皮盐泡细胞通过主动运输的方式吸收大量Na＋、Cl－，因此，表皮盐泡细胞Na＋、Cl－的载体蛋白数量较多。表皮盐泡细胞中没有叶绿体，不能生产有机物供能，细胞所需能量只能通过其他细胞转运的葡萄糖分解提供，因此表皮盐泡细胞葡萄糖转运蛋白的数量也较多，只有D符合所有条件，故选D。
[答案] (1)无法从土壤中获取充足的水分甚至萎蔫 主动运输 (ATP水解驱动H＋泵建立的)H＋浓度(或电化学)梯度
(2)D 表皮盐泡细胞通过主动运输的方式吸收大量Na＋、Cl－，因此，表皮盐泡细胞Na＋、Cl－的载体蛋白数量较多。表皮盐泡细胞中没有叶绿体，不能生产有机物供能，细胞所需能量只能通过其他细胞转运的葡萄糖分解提供，因此表皮盐泡细胞葡萄糖转运蛋白的数量也较多，只有D三种蛋白质的含量均相对较高
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第三单元 细胞代谢
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
(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．(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
B．一段时间后，当液面不再上升时，两漏斗内液面的高度不同
C．一段时间后，当液面不再上升时，两漏斗内的蔗糖溶液浓度相同
D．两漏斗内液面上升的速度均是先快后慢
C [由于半透膜面积SC
A．若X为蒸馏水，Y为30%葡萄糖溶液，现象是左侧液面先下降后上升，最终左右液面持平
B．若X为30%葡萄糖溶液，Y为30%淀粉溶液，现象是左侧液面先上升后下降，最终左右液面持平
C．若X为30%蔗糖溶液，Y为30%淀粉溶液，现象是左侧液面先上升后稳定
D．若X为蒸馏水，Y为30%淀粉溶液，现象是左侧液面先下降后稳定
B [图中X为蒸馏水，Y为30%葡萄糖溶液，而葡萄糖能通过半透膜，所以右侧液面先上升，后下降，最终左右液面持平，A正确；若X为30%葡萄糖溶液，Y为30%淀粉溶液，葡萄糖能通过半透膜，淀粉不能透过半透膜，故左侧液面先上升后下降，最终左侧低于右侧，B错误；若X为30%蔗糖溶液，Y为30%淀粉溶液，蔗糖和淀粉都不能通过半透膜，但由于蔗糖的分子量比淀粉小，因此30%蔗糖溶液的物质的量浓度大于30%淀粉溶液，因此左侧液面先上升后稳定，C正确；若X为蒸馏水，Y为30%淀粉溶液，淀粉不能透过半透膜，故左侧液面先下降，后趋于稳定，D正确。]
考查细胞的吸水和失水
3．(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
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>a
B．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
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
操作二：将洋葱表皮置于较高浓度的溶液中观察
操作三：将操作二中的洋葱表皮置于清水中观察
②低倍显微镜观察
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
(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
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>③
A [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：
分组 ① ② ③ ④ ⑤
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/mL 0.2 g/mL 0.3 g/mL 0.4 g/mL 0.5 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 － － ＋ ＋＋ ＋＋＋＋
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
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
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”)
实验步骤：
预期实验结果：
提示：(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。 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：
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
(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和NH是植物利用的主要无机氮源，NH的吸收由根细胞膜两侧的电位差驱动，NO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通过AMTs进入细胞消耗的能量直接来自ATP
B．NO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会加重铵毒
D．载体蛋白NRT1.1转运NO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的吸收是根细胞膜两侧的电位差驱动的，所以NH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，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．(2023·广东深圳六校联考)细胞液含有无机盐等化合物，可以调节植物细胞内的环境。如图表示Ca2+和H＋出入液泡膜的生理过程，CAX载体蛋白以相反的方向运输两种离子。下列说法错误的是( )
A．H＋进入液泡的跨膜方式为主动运输
B．Ca2+进液泡和H＋出液泡的方式均为协助扩散
C．H＋焦磷酸酶活性降低，会使Ca2+进入液泡的速率变慢
D．液泡储存Ca2+有利于液泡保持充盈状态
B [图中标明液泡内为高浓度的H＋，所以H＋进入液泡为低浓度到高浓度，属于主动运输，需要消耗能量，A正确；H＋从高浓度到低浓度出液泡，同时Ca2+进入液泡，属于H＋协同的主动运输，B错误；H＋焦磷酸酶活性降低，会导致能量减少，使得液泡内的H＋浓度下降，从而使Ca2+进入液泡的速率变慢，C正确；液泡储存Ca2+，使得细胞液浓度增加，细胞吸水，有利于液泡保持充盈状态，D正确。]
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
②Na＋
③K＋
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速率不再增加，推测其原因是___________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(3)作物甲和作物乙各自在NO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的吸收速率也增加，说明根细胞吸收NO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的吸收速率时，甲的NO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 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
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。]
课时分层作业(六) 细胞的物质输入和输出
1．在观察某植物细胞的质壁分离及质壁分离复原实验中，观察到的结果如图所示，其中①②指细胞的相关结构。下列叙述正确的是( )
甲 乙 丙
A．甲状态时不存在水分子跨膜运输进出细胞的现象
B．在蔗糖溶液中，一定会发生甲→乙变化
C．当细胞处于丙状态且不再变化时细胞液浓度等于外界溶液浓度
D．同一细胞处于乙状态时的吸水能力大于其处于甲状态时
D [甲状态时存在水分子跨膜运输进出细胞的现象，A错误；在蔗糖溶液中，要发生甲→乙变化，必须满足一定的条件，B错误；当细胞处于丙状态且不再变化时细胞液浓度大于或等于外界溶液浓度，C错误；同一细胞处于乙状态时的吸水能力大于其处于甲状态时，D正确。因此，本题答案选D。]
2．植物细胞膜磷脂双分子层对水有一定的通透性，但研究发现大量的水通过细胞膜上的水通道蛋白进出细胞。下列关于水通道蛋白与植物体内水分代谢关系的叙述，错误的是( )
A．水通道蛋白活性增强的植物叶片气孔更易开放
B．水通道蛋白活性减弱的植物细胞在高渗溶液中不发生质壁分离
C．水通道蛋白活性增强的植物在缺水条件下更易发生萎蔫
D．水通道蛋白活性减弱的植物细胞伸长生长速度降低
B [保卫细胞吸水膨胀会使气孔开放，水通道蛋白活性增强的植物，水更容易进出细胞，所以气孔更容易开放，A正确；水通道蛋白活性减弱的植物，水进出细胞受阻，所以在高渗溶液中质壁分离的过程会减慢，但依旧会发生质壁分离，B错误；水通道蛋白活性增强的植物，水更容易进出细胞，在缺水条件下，水容易离开细胞，不利于植物生存，容易发生萎蔫，C正确；水通道蛋白活性减弱的植物，水进出细胞受阻，细胞代谢受到影响，所以生长速率减慢，D正确。]
3．(2022·山东潍坊四中检测)将水稻、番茄幼苗分别放在含Mg2+、Ca2+和SiO的培养液中，一段时间后，发现番茄营养液中Mg2+、Ca2+浓度下降，而水稻培养液中Mg2+、Ca2+浓度升高，下列叙述正确的是( )
A．水稻培养液中Mg2+、Ca2+浓度升高，是水稻细胞外排离子的结果
B．植物根成熟区细胞吸收矿质元素离子主要依靠渗透作用
C．番茄与水稻相比，其对Mg2+、Ca2+需要量大，而对SiO需要量小
D．此实验说明植物根细胞对离子的吸收差异取决于培养液中离子的浓度
C [水稻培养液中Mg2+、Ca2+浓度升高，是水稻吸收Mg2+、Ca2+的速度小于吸收水的速度的结果，A错误；植物根成熟区细胞吸收矿质元素离子的方式为主动运输，B错误；一段时间后，水稻培养液中Mg2+与Ca2+浓度升高、SiO浓度降低，而番茄培养液中Mg2+与Ca2+浓度降低、SiO浓度升高，说明水稻吸收Mg2+与Ca2+量小于番茄吸收Mg2+与Ca2+量，水稻吸收SiO量大于番茄吸收SiO的量，即番茄与水稻相比，其对Mg2+、Ca2+需要量大，而对SiO需要量小，C正确；水稻和番茄对Mg2+、Ca2+、SiO离子的吸收方式都是主动运输，其吸收差异取决于根细胞膜上运输相应离子的载体数量与细胞呼吸产生的能量，D错误。]
4．(2022·山东菏泽一模)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O2和CO2
B．①和②是自由扩散，④和⑤是协助扩散
C．成熟红细胞表面的糖蛋白处于不断流动和更新中
D．成熟红细胞只能通过无氧呼吸分解葡萄糖产生ATP为③提供能量
C [据题意可知，人体成熟红细胞能够运输O2和CO2，血液流经肌肉进行气体交换时，成熟红细胞释放O2吸收CO2，因此气体A和B分别是O2和CO2，A正确；据分析可知，①和②是气体穿膜，属于自由扩散，④是需要载体蛋白协助的顺浓度梯度运输，⑤是H2O通过水通道蛋白进入细胞，④和⑤都属于协助扩散，B正确；人体成熟红细胞无细胞核，不能合成新的蛋白质以更新表面的糖蛋白，C错误；人体成熟红细胞无线粒体，通过无氧呼吸分解葡萄糖产生ATP，为③钠钾泵提供足够的能量，D正确。]
5．(2022·广东惠州调研)无论动物、植物细胞或细菌，细胞内、外都存在离子浓度差，如红细胞内K＋的含量比Na＋高20倍左右，轮藻细胞中的K＋含量比其生存的水环境中高63倍左右，而叉轴藻细胞中甚至高出1 000倍以上。已知Na＋ K＋泵工作时，每水解1个ATP分子向细胞膜外泵出3个Na＋，同时向膜内泵入2个K＋。下列有关分析正确的是( )
A．Na＋和K＋通过Na＋ K＋泵的跨膜运输属于协助扩散
B．减少神经细胞的氧气供应，对该细胞膜上的Na＋ K＋泵的工作不会产生任何影响
C．神经细胞受到刺激后，Na＋通过Na＋ K＋泵内流，形成动作电位
D．Na＋ K＋泵的工作结果使神经细胞内K＋浓度明显高于膜外，而Na＋浓度比膜外低
D [通过Na＋ K＋泵的跨膜运输是需要消耗ATP的运输，所以属于主动运输，A错误；氧气是有氧呼吸必需之物，ATP主要是有氧呼吸产生，所以减少神经细胞的氧气供应，会对该细胞膜上的Na＋ K＋泵的工作产生影响，B错误；神经细胞受到刺激后，Na＋是通过钠通道蛋白打开而内流，是被动运输，不是通过Na＋ K＋泵的主动运输，C错误；Na＋ K＋泵是逆浓度梯度工作，所以它的工作结果使神经细胞内K＋浓度明显高于膜外，而Na＋浓度比膜外低，D正确。]
6．(2022·华中师大附中检测)细胞质酸化是植物面临的生存威胁之一，液泡可对细胞内的环境起调节作用，这与液泡膜上的质子泵(H＋ ATP酶)密切相关，H＋ ATP酶以ATP水解产生的能量将H＋泵入液泡，以维持胞质pH平衡。下图为液泡膜上H＋ ATP酶维持胞质pH平衡示意图，下列说法错误的是( )
A．H＋ ATP酶的作用是催化ATP水解、作为运输H＋载体
B．胞外H＋进入细胞质基质的过程不消耗细胞提供的能量
C．细胞外环境、细胞质基质、细胞液三者中，pH最大的是细胞液
D．H＋ ATP酶运输H＋的方式是主动运输，该过程影响H＋运输速率的因素有温度、O2浓度等
C [酶具有催化作用，结合图示可知，H＋ ATP酶还能运输H＋，是H＋的载体蛋白，A正确；结合图示可知，H＋运出细胞需要消耗能量，因此H＋运入细胞属于协助扩散，不消耗能量，B正确；结合图示可知，H＋主动运输进入液泡，方向为低浓度→高浓度，因此细胞质基质中的H＋浓度低，结合图示可知，细胞质基质中的H＋比细胞外的低，因此细胞质基质中的pH最大，C错误；H＋ ATP酶运输H＋的方式消耗ATP且需要载体蛋白，温度(影响分子运动、影响呼吸产生ATP)、O2浓度(影响呼吸中ATP的合成)、载体蛋白的数量等都会影响主动运输的速率，D正确。]
7．(2022·湖南长郡中学检测)金鱼藻是一种常见的水生被子植物，也是常用的实验材料。下表为其细胞液与它生活的溪水中多种离子的浓度比。下列有关说法错误的是( )
离子 K＋ Na＋ Cl－ SO
细胞液浓度/溪水浓度 985 101 52 31
A．金鱼藻细胞对表中离子的吸收速率会受环境温度影响
B．金鱼藻细胞对表中各离子的吸收方式均为主动运输
C．金鱼藻细胞对表中离子的吸收与细胞膜的流动性无关
D．无氧条件下，金鱼藻对表中离子的吸收速率也不会为0
C [温度会影响分子的运动以及细胞呼吸能量的产生，进而影响细胞对离子的吸收，A正确；从表中的信息可知，细胞液中4种离子浓度均高于溪水浓度，因此金鱼藻细胞吸收这4种离子是逆浓度梯度运输，均为主动运输，B正确；金鱼藻细胞对离子的吸收为主动运输，需要载体蛋白，载体蛋白的运动可以体现细胞膜的流动性，C错误；无氧条件下，金鱼藻细胞可以进行无氧呼吸产生ATP并用于主动运输，吸收速率不为0, D正确。]
8．(2023·广东湛江联考)某实验小组为研究外源ATP处理对盐胁迫下油菜幼苗生长的影响，进行了相关实验；经相应处理后，叶片中离子含量(单位：μg·g-1)的结果如下表所示。下列叙述错误的是( )
处理 Ca2+ Na＋ K＋ Cl－
CK(对照) 47.12 14.95 432.1 18.36
ATP 68.92 15.41 469.4 18.89
NaCl 53.59 36.11 352.7 30.55
ATP＋NaCl 55.70 21.10 402.1 56.15
A．ATP作为生物体中的直接能源物质，参与细胞的物质代谢和能量代谢
B．实验中盐胁迫导致油菜中Na＋、Cl－积累与细胞膜对离子的选择透过性有关
C．实验表明，ATP处理缓解了盐胁迫导致的油菜中Ca2+积累，升高了K＋含量
D．在遭受盐胁迫过程中植物通过吸收并积累相关无机盐离子来调节细胞渗透压
C [ATP作为生物体中直接的能源物质，在吸能反应中伴随着ATP的水解，参与细胞的物质代谢和能量代谢，A正确；实验中盐胁迫导致油菜中Na＋、Cl－积累，和对照组相比，盐胁迫组细胞膜增加了对Na＋、Cl－的吸收，这和细胞膜的选择透过性有关，B正确；据表格数据分析，实验表明，ATP处理缓解了盐胁迫导致的油菜中Na＋积累，升高了K＋含量，C错误；在遭受盐胁迫过程中，植物通过吸收并积累相关无机盐离子来调节细胞渗透压，增大根部细胞的吸水能力，D正确。]
9．(2022·山东菏泽期中)某学习小组的同学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mol·L-1)相同的甲、乙两种溶液中，定时测量溶液浓度，得到的甲、乙两个实验组的曲线如下图所示。请分析回答：
(1)实验过程中，能够观察到细胞发生的变化是：甲组：________；乙组：______________________________________。
(2)请分析0～5 min内，与甲组相比，乙组溶液浓度变化不同的原因最可能是_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(3)乙组曲线在5～10 min内上升的原因是______________________；b点时，原生质体的体积与实验前相比________(填“不变”“略微减小”或“略微增大”)。
(4)有同学认为，甲组细胞10 min 后已死亡。请你设计最简单的实验进行鉴定(仅要求写明实验思路)：__________________________________________________
_____________________________________________________________________。
[解析] (1)根据溶液浓度的变化判断甲组细胞发生了质壁分离，乙组细胞发生质壁分离后，又发生了质壁分离复原。(2)两种溶液浓度变化不同的原因是乙组溶液的溶质分子能够被细胞吸收，甲组溶液的溶质分子不能被细胞吸收，但乙组溶液的浓度仍大于植物细胞的细胞液浓度，细胞失水，但相对甲组失水较少。(3)乙组曲线在5～10 min内上升，说明细胞开始吸水；b点时溶液的浓度与实验开始时相同，但在之前的过程中细胞吸收了溶质分子，因此细胞吸收了一定量的水，细胞体积略微增大。(4)进一步利用质壁分离复原实验鉴定细胞是否已死亡。
[答案] (1)质壁分离 先质壁分离，质壁分离后自动复原 (2)溶液中的溶质被细胞吸收(进入细胞液)，但溶液浓度仍大于细胞液浓度，细胞失水 (3)细胞吸水 略微增大 (4)将该组细胞置于清水(蒸馏水)中，观察是否能够发生质壁分离复原现象
10．(2022·山东潍坊五县联考)在425 mmol/kg缓冲溶液中，猕猴桃原生质体的相对体积随时间的变化如图所示。持续3～5 min后，细胞(原生质体)逐渐破裂。请回答下列问题：
(1)水分子可通过________________的方式进出细胞。图中猕猴桃原生质体相对体积逐渐增大的原因是
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(2)研究发现，水分子进出猕猴桃细胞更多借助于水通道蛋白。推测水通道蛋白可能分布在猕猴桃细胞的________________上。
(3)现有制备好的猕猴桃原生质体若干，425 mmol/kg缓冲溶液，人工通道形成剂——两性霉素B，水通道蛋白抑制剂——25 ℃温育处理的HgCl2。请设计实验验证猕猴桃细胞膜上存在水通道蛋白。
实验思路：
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
实验现象：
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
[解析] (1)水分子属于小分子物质，其进出细胞的方式有自由扩散和协助扩散两种；原生质体是植物细胞去除细胞壁后的部分，图中猕猴桃原生质体相对体积逐渐增大的原因是原生质体渗透吸水，水分子进入细胞。(2)细胞膜具有控制物质进出的功能，该功能的实现通常是借助细胞膜上的蛋白质实现的，水分子进出猕猴桃细胞更多借助于水通道蛋白，推测水通道蛋白可能分布在猕猴桃细胞的细胞膜上。(3)结合题意可知，本实验的目的为验证猕猴桃细胞膜上存在水通道蛋白，则实验的自变量为水通道蛋白能否发挥作用，实验设计应遵循对照原则与单一变量原则，故可设计实验如下：实验思路：将猕猴桃原生质体平均分为三组，编号为A、B、C；A组不作处理，B组加入两性霉素B，C组加入等量的25 ℃温育处理的HgCl2溶液，将三组置于等量425 mmol/kg缓冲溶液中，一段时间后观测三组中原生质体的体积。因水分子进出猕猴桃细胞更多借助于水通道蛋白，故B组中含有人工通道形成剂，水分子吸收最多，C组含有水通道蛋白抑制剂，水分子吸收最少，即实验现象：原生质体的体积大小排列顺序为B＞A＞C。
[答案] (1)自由扩散和协助扩散 原生质体渗透吸水，水分子进入细胞 (2)细胞膜 (3)将猕猴桃原生质体平均分为三组，编号为A、B、C，A组不作处理，B组中加入两性霉素B，C组加入等量的25 ℃温育处理的HgCl2溶液，将三组置于等量425 mmol/kg缓冲溶液中，一段时间后观测三组中原生质体的体积 原生质体的体积大小排列顺序为B＞A＞C
11．(2022·安徽合肥质检)合欢树白天叶片水平展开，夜晚合拢或下垂。白天叶片展开的原因是叶柄基部近轴侧运动细胞受光的刺激使质子泵活化，消耗ATP，泵出H＋，建立跨膜质子梯度，进而驱动载体蛋白协同运入H＋和K＋，细胞内渗透压升高，使水分流入，近轴侧运动细胞膨胀；夜晚近轴侧运动细胞K＋流出，细胞内渗透压下降，失水曲缩，叶片合拢。据此，下列说法错误的是( )
A．影响叶片昼开夜合的信号属于物理信息
B．在运动细胞吸水的过程中细胞外的pH较低
C．H＋进出细胞的运输方式不同
D．K＋通过载体蛋白协助扩散进入细胞
D [叶片昼开夜合是受光的刺激由细胞吸水和失水造成的，所以影响叶片昼开夜合的信号属于物理信息，A正确；运动细胞泵出H＋需要消耗ATP，所以细胞外H＋较多，细胞外的pH较低，B正确；细胞泵出H＋消耗ATP，为主动运输，而运入H＋利用跨膜质子梯度，为协助扩散，所以H＋进出细胞的运输方式不同，C正确；K＋进入细胞利用的是质子跨膜的势能和载体蛋白协助，因此为主动运输，D错误。]
12．(2022·广东深圳检测)细胞内Na＋区隔化是植物抵御盐胁迫、减轻高盐伤害的途径之一。植物液泡膜上H＋焦磷酸酶能利用水解焦磷酸释放的能量将H＋运进液泡，建立液泡膜两侧的H＋浓度梯度。该浓度梯度能驱动液泡膜上的转运蛋白M将H＋运出液泡，同时将Na＋由细胞质基质运进液泡，实现Na＋区隔化。下列叙述错误的是( )
A．细胞质基质中的H＋和Na＋均以主动运输的方式进入液泡
B．H＋焦磷酸酶和转运蛋白M在转运时均需改变自身构象
C．转运蛋白M能同时转运H＋和Na＋，故其不具有特异性
D．加入H＋焦磷酸酶抑制剂，Na＋跨液泡膜运输速率会减弱
C [植物液泡膜上H＋焦磷酸酶能利用水解焦磷酸释放的能量将H＋运进液泡，说明H＋进入液泡需要消耗能量，需要载体，为主动运输；Na＋由细胞质基质运进液泡，是利用液泡膜两侧的H＋浓度梯度的驱动，同时需要转运蛋白M的协助，为主动运输，A正确。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，H＋焦磷酸酶能将H＋运进液泡，起到了转运蛋白的作用，故H＋焦磷酸酶和转运蛋白M在转运时均需改变自身构象，B正确。转运蛋白M可同时转运Na＋和H＋，但不能转运其他物质，说明该转运蛋白具有特异性，C错误。H＋焦磷酸酶能利用水解焦磷酸释放的能量将H＋运进液泡，使液泡内侧的H＋浓度高于细胞质基质，该浓度梯度能驱动Na＋由细胞质基质运进液泡，故若加入H＋焦磷酸酶抑制剂，Na＋跨液泡膜运输速率会减弱，D正确。]
13．(2022·山东潍坊临朐一中检测)冰叶日中花(简称冰菜)是一种耐盐性极强的盐生植物，其茎、叶表面有盐囊细胞，下图表示盐囊细胞中4种离子的转运方式。相关叙述不正确的是( )
A．NHX运输Na＋有利于降低细胞质基质中Na＋含量，提高耐盐性
B．P型和V型ATP酶转运H＋为NHX转运Na＋提供动力
C．CLC开放后，H＋和Cl－顺浓度梯度转运属于主动运输
D．一种转运蛋白可转运多种离子，一种离子可由多种转运蛋白转运
C [NHX可以将Na＋从细胞质基质中运出细胞，也可以将Na＋运入液泡，降低了细胞质基质中Na＋含量，提高了细胞液的浓度，提高耐盐性，A正确；从图中可以看出，P型和V型ATP酶将细胞质基质中的H＋运出细胞或运入液泡，降低了细胞质基质中H＋的浓度，液泡中H＋可以顺浓度梯度进入细胞质基质中，驱动载体蛋白NHX将Na＋进行转运，为Na＋运输提供了动力，B正确；CLC开放后，H＋和Cl－顺浓度梯度转运属于协助扩散，C错误；从图中可以看出，一种转运蛋白可转运多种离子，一种离子可由多种转运蛋白转运，D正确。]
14．(2023·广东汕头检测)我国有近一亿公顷的盐碱地，大部分植物无法在此生存，而耐盐植物藜麦能生长。通过研究藜麦叶片结构发现，其表皮有许多盐泡细胞，该细胞体积是普通表皮细胞的100倍以上，里面没有叶绿体，Na＋和Cl－在盐泡细胞的转运过程如图所示。请回答问题。
(1)在盐碱地上，大多数植物很难生长，主要原因是土壤溶液浓度大于细胞液浓度，导致植物________________________。据图推测，藜麦的耐盐作用机制是通过________的方式，将Na＋和Cl－运送到表皮盐泡细胞的液泡中储存起来，从而避免高盐对其他细胞的影响。Na＋和Cl－运输的动力是________。
细胞 相对表达量 A B C D
Na＋载体蛋白 8 12 5 11
Cl－载体蛋白 2 6 4 6
葡萄糖转运蛋白 38 28 66 68
(2)上表为藜麦表皮盐泡细胞和其他几种普通植物叶肉细胞的细胞膜上部分蛋白质的相对表达量。其中________(填选项)更可能是藜麦表皮盐泡细胞，理由是
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_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
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[解析] (1)由于土壤盐分过多，土壤溶液浓度大于植物根部细胞的细胞液浓度，植物无法从土壤中获取充足的水分甚至萎蔫，故在盐碱地上，大多数植物很难生长。将Na＋和Cl－运送到表皮盐泡细胞的液泡中储存起来，为低浓度向高浓度运输，需要载体蛋白协助，并消耗能量，属于主动运输。Na＋和Cl－运输的动力是(ATP水解驱动H＋泵建立的)H＋浓度(电化学)梯度。(2)表皮盐泡细胞通过主动运输的方式吸收大量Na＋、Cl－，因此，表皮盐泡细胞Na＋、Cl－的载体蛋白数量较多。表皮盐泡细胞中没有叶绿体，不能生产有机物供能，细胞所需能量只能通过其他细胞转运的葡萄糖分解提供，因此表皮盐泡细胞葡萄糖转运蛋白的数量也较多，只有D符合所有条件，故选D。
[答案] (1)无法从土壤中获取充足的水分甚至萎蔫 主动运输 (ATP水解驱动H＋泵建立的)H＋浓度(或电化学)梯度
(2)D 表皮盐泡细胞通过主动运输的方式吸收大量Na＋、Cl－，因此，表皮盐泡细胞Na＋、Cl－的载体蛋白数量较多。表皮盐泡细胞中没有叶绿体，不能生产有机物供能，细胞所需能量只能通过其他细胞转运的葡萄糖分解提供，因此表皮盐泡细胞葡萄糖转运蛋白的数量也较多，只有D三种蛋白质的含量均相对较高
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