第1课时 水进出细胞的原理
学习目标
1.通过构建渗透作用的相关模型，强化科学思维。 2.通过分析动植物细胞吸水和失水的条件，强化推理能力。
知识点一 渗透作用
1.概念：渗透作用是指 水分子（或其他溶剂分子） 通过半透膜的扩散。
2.渗透作用的实验装置、发生条件及现象
实验前：漏斗管内外液面高度相等；
实验后：漏斗管内液面 升高 。
3.渗透作用的方向
若半透膜两侧存在浓度差，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。
【微思考】 当漏斗内液面达到稳定后，是否还有水分子进出半透膜？
提示：有。此时水分子进出半透膜的速率达到平衡，故液面不再变化。
（1）渗透作用是扩散的一种特殊形式。（√）
（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：水分子仍会通过半透膜，只是进出水分子数相等。
（3）纱布、玻璃纸都是半透膜。 （×）
提示：纱布不是半透膜，具有全透性。
（4）具有浓度差的溶液之间一定会发生渗透作用。 （×）
提示：发生渗透作用需要具备两个条件：具有半透膜和膜两侧存在浓度差。
探究｜渗透作用发生的条件
用半透膜封住长颈漏斗的口部，在长颈漏斗内注入蔗糖溶液，然后把漏斗放到清水中，使内外液面相平，一段时间后会出现液面上升的现象，据图回答：
（1）漏斗管内的液面为什么会升高？
提示：单位体积的清水中水分子数大于蔗糖溶液中的水分子数，单位时间内由清水进入蔗糖溶液的水分子多于由蔗糖溶液进入清水的水分子。
（2）如果烧杯内不是清水，而是同浓度的蔗糖溶液，漏斗管内液面还会升高吗？
提示：液面不会升高，因为半透膜两侧溶液的浓度相等，单位时间内由漏斗外进入漏斗内的水分子数等于由漏斗内进入漏斗外的水分子数。
（3）如果用纱布代替玻璃纸（半透膜），漏斗管内液面还会升高吗？
提示：不会。因为纱布是全透性的，水分子和蔗糖分子都能通过。
（4）渗透装置中，当漏斗管内液面不再上升时，半透膜两侧的溶液浓度相同吗？
提示：不同。漏斗管内液面不再上升时，水分子通过半透膜的双向扩散速率相等，但漏斗内溶液浓度仍高于烧杯中溶液浓度，这是漏斗内液面升高产生的作用力加大，阻止烧杯中水分子向漏斗扩散的缘故。
（5）如果漏斗管足够长，管内的液面会无限升高吗？为什么？
提示：不会。由于烧杯中与漏斗中的液体具有浓度差，即渗透压，所以水分子有进入漏斗的趋势；但是液面差ΔH会产生相应的压强，当ΔH产生的压强与渗透压平衡时，半透膜两侧水分子的交换速率相同，液面将不再升高。
1.渗透现象中液面变化的判断方法
半透膜两侧分别为浓度不同的溶液A、B，有以下三种情况：
（1）若A侧溶质（如葡萄糖等）可以通过半透膜，B侧溶质不能通过半透膜，则最终B侧液面升高。
（2）若A侧和B侧溶质是同种物质且均不能通过半透膜，则浓度高的一侧液面升高。
（3）若A、B两侧溶液的溶质均能通过半透膜，则两侧不存在高度差。
2.渗透平衡≠浓度相等
渗透平衡只意味着半透膜两侧水分子移动达到平衡状态，既不可看作没有水分子移动，也不可看作两侧溶液浓度绝对相等。渗透平衡后，溶液浓度高的一侧液面高（反之亦然，即液面高的一侧溶液浓度也高）；浓度差越大，液面高度差也越大。
1.（教材P62“问题探讨”改编）如图所示为渗透现象示意图，图甲所示为发生渗透作用时的初始状态，其中①②为不同浓度的蔗糖溶液，蔗糖分子不能通过③。一段时间后，达到图乙所示的平衡状态。下列叙述错误的是（ ）
A.图甲中①的蔗糖浓度小于②的浓度
B.图乙中①的蔗糖浓度小于②的浓度
C.图甲中①的蔗糖浓度小于图乙中①的浓度
D.图甲中②的蔗糖浓度小于图乙中②的浓度
解析：D 平衡后，图乙中漏斗液面升高，说明图甲中①的浓度小于②的浓度，A正确；平衡后，图乙存在液面高度差，说明图乙中①的浓度小于②的浓度，B正确；水分子通过③进入漏斗，说明图甲中①的浓度小于图乙中①的浓度，C正确；图甲中②的浓度大于图乙中②的浓度，D错误。
2.如图实验装置中，半透膜只允许水分子和单糖分子透过，向a侧加入质量分数为5％的蔗糖溶液，向b侧加入质量分数为5％的葡萄糖溶液，初始状态如图。则下列关于液面的变化及相关叙述正确的是（ ）
A.a侧先降后升，b侧先升后降
B.a侧先升后降，b侧先降后升
C.当液面最终停止变化时，半透膜两侧溶液浓度相等
D.当液面最终停止变化时，b侧浓度高于a侧
解析：A 本实验中的半透膜只允许葡萄糖、水分子透过，而蔗糖分子不能透过。相同质量分数的葡萄糖溶液和蔗糖溶液，由于葡萄糖的相对分子质量较小，其物质的量浓度就较大，水分子和葡萄糖都能透过半透膜，但分子小得多的水分子渗透速率要快得多。刚开始时水分子向物质的量浓度较大的葡萄糖溶液一侧渗透，所以b侧液面高于a侧液面。之后葡萄糖也逐渐透过半透膜到达a侧，使a侧浓度升高，水又反向渗透，a侧液面又高于b侧液面。因此，a侧先降后升，b侧先升后降。由于静水压的作用，当液面最终停止变化时，b侧浓度低于a侧。
知识点二 水进出细胞的原理
1.动物细胞的吸水和失水
（1）条件及现象
半透膜 浓度差 细胞形态
细胞膜 相当于一 层半透膜 外界 溶液 的浓度 ＞ 细胞 质的 浓度 皱缩
＜ 膨胀
＝ 不变
（2）动物细胞的细胞膜相当于 半透膜 。
（教材P63“思考·讨论”）红细胞内的血红蛋白等有机物 不能 （填“能”或“不能”）透过细胞膜，这些有机物相当于“问题探讨”所示装置中的 蔗糖分子 。
2.植物细胞的吸水和失水
（1）成熟植物细胞具备的条件
（2）原理和现象
①原理：植物细胞通过 渗透 作用吸水和失水。
②现象
a.外界溶液浓度 ＞ 细胞液浓度时，细胞失水，发生 质壁分离 。
b.外界溶液浓度 ＜ 细胞液浓度时，细胞吸水，已经质壁分离的细胞发生 质壁分离复原 。
【微思考】 质壁分离的“质”和“壁”分别代表什么？
提示：“质”代表原生质层，“壁”代表细胞壁。
（1）植物细胞壁是全透性的，是细胞的边界。 （×）
提示：细胞膜才是细胞的边界。
（2）植物细胞的原生质层由细胞膜和液泡膜组成。 （×）
提示：原生质层由细胞膜、液泡膜和两层膜之间的细胞质组成。
（3）细胞液就是指细胞内的液体。 （×）
提示：细胞液指液泡内的液体。
（4）动物细胞和植物细胞放在蒸馏水中会吸水涨破。 （×）
提示：植物细胞有细胞壁的保护作用，不会吸水涨破。
探究｜动植物细胞的吸水和失水
1.如图甲、乙、丙分别是红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）。请回答下列问题：
（1）红细胞的细胞膜 是 （填“是”或“不是”）半透膜，红细胞发生失水或吸水取决于 红细胞内外溶液的浓度差 。水分子通过 渗透作用 进出红细胞。
（2）结合题图分析，医生常给脱水的病人注射0.9％的生理盐水，原因是 生理盐水（质量分数为0.9％的NaCl溶液）的浓度与血浆的浓度基本一致，血细胞不会因为过度吸水或失水而出现形态和功能上的异常 。
（3）当外界溶液的浓度低时，红细胞一定由于吸水而涨破吗？
提示：不一定，如果外界溶液浓度不是极低，有可能细胞质浓度下降后与外界溶液的浓度达到平衡，此时细胞不会涨破。
2.试从细胞结构及渗透作用的条件分析，植物细胞发生吸水和失水的原因。
（1）对于成熟的植物细胞，当外界溶液的浓度高于细胞液的浓度时，细胞就会 失水 ，发生 质壁分离 ；当外界溶液的浓度低于细胞液的浓度时，细胞就会 吸水 ，发生 质壁分离复原 。
（2）从原生质层的概念出发，原生质层包含细胞核和细胞液吗？
提示：不包含。
（3）榨菜是重庆有名的美食，涪陵榨菜远销全国各地。在榨菜制作过程中，通过盐的腌渍，榨菜可以更加入味且不易腐败变质，这其中的生物学原理是什么？
提示：渗透作用使细菌失水死亡，还能使细胞膜丧失选择透过性，有利于榨菜入味。
动植物细胞都能形成渗透系统
3.（教材P63“图4－1”改编）将数量相同的小鼠成熟红细胞分别放入a、b、c三种不同浓度的等量蔗糖溶液中，浸泡一段时间后，三种溶液中红细胞的形态如图所示。下列说法正确的是（ ）
A.三种溶液的浓度关系为c＞b＞a
B.a中的细胞在此过程中吸水能力下降
C.c中的细胞在浸泡过程中一定会由于吸水而涨破
D.若将a中的蔗糖溶液改为浓度相当的葡萄糖溶液，则细胞可能出现先皱缩后恢复原状的现象
解析：D 红细胞在a溶液中失水皱缩，说明a溶液浓度大于细胞内浓度，在b溶液中形态基本不变，说明b溶液浓度和细胞内浓度基本相等，在c溶液中膨胀，说明c溶液浓度小于细胞内浓度，a（大于细胞浓度）、b（和细胞浓度相等）、c（小于细胞浓度）三种蔗糖溶液的浓度关系为a＞b＞c，A错误；a中的细胞处于失水状态，在此过程中吸水能力逐渐上升，B错误；c中的细胞在浸泡过程中不一定会由于吸水而涨破，如蔗糖溶液的浓度与细胞内的液体浓度相差不大，就不会吸水涨破，C错误；当将a中的蔗糖溶液改为浓度相当的葡萄糖溶液后，由于葡萄糖溶液浓度高于细胞浓度，所以细胞会失水，但葡萄糖可以进入细胞，造成细胞内浓度升高，从而吸收水分，所以细胞会发生先皱缩后恢复原状的现象，D正确。
4.若如图表示植物细胞渗透作用的图解，下列说法错误的是（ ）
A.植物细胞的原生质层相当于一层半透膜
B.一定条件下，活的、成熟的植物细胞能发生渗透失水或吸水
C.当溶液浓度甲＞乙时，细胞发生渗透失水，当溶液浓度乙＞甲时，细胞发生渗透吸水
D.当溶液浓度甲＝乙时，细胞处于动态平衡状态，水分子停止进出细胞
解析：D 植物细胞的原生质层相当于一层半透膜；当溶液浓度甲＞乙时，细胞发生渗透失水；当溶液浓度乙＞甲时，细胞发生渗透吸水；当溶液浓度甲＝乙时，此时处于动态平衡状态，水分子进出细胞的速率相等。
课堂小结
1.（2025·黑龙江大庆高一期末）关于细胞的吸水与失水说法错误的是（ ）
A.动物细胞的细胞膜相当于渗透装置中的半透膜
B.植物细胞的原生质层可以看作一层半透膜
C.植物细胞的细胞壁相当于渗透装置中的半透膜
D.当植物细胞液的浓度小于外界溶液浓度的时候，细胞失水
解析：C 动物细胞也能渗透吸水或失水，原因之一是细胞膜相当于半透膜，A正确；植物细胞的原生质层可以看作一层半透膜，B正确；细胞壁是全透性的，不能作为半透膜，C错误；当植物细胞液的浓度小于外界溶液浓度的时候，细胞失水，D正确。
2.在保持细胞存活的条件下，蔗糖溶液浓度与萝卜条质量变化的关系如图所示。若将处于B浓度溶液中的萝卜条移入A浓度溶液中，则该萝卜条的质量将（ ）
A.不变 B.增大
C.减小 D.先增后减
解析：B 从题图中可以看出，A点表示水分子进出细胞达到平衡状态，B点细胞处于失水状态，当把B浓度溶液中的萝卜条移入A浓度溶液中后，细胞吸水，该萝卜条的质量将增大。
3.某兴趣小组设计的简易渗透吸水装置如图甲所示，图甲中蔗糖溶液液面上升的高度与时间的关系如图乙所示，渗透平衡时漏斗内外液面差为n。下列叙述正确的是（ ）
A.实验开始时，漏斗中液体的浓度小于烧杯中
B.由图乙可知图甲漏斗里溶液的吸水速率在下降
C.如果将c换成纱布，也会出现图乙所示的变化
D.液面差达到n时，半透膜两侧无水分子进出
解析：B 由图甲可知，漏斗的液面上升，说明实验开始时漏斗中液体的浓度大于烧杯中，A错误；由图乙可知，液面上升的速率逐渐下降，说明漏斗内液体的吸水能力逐渐下降，吸水速率也逐渐下降，B正确；c为半透膜，水分子可以自由通过，蔗糖分子不能，若换成纱布，水和蔗糖分子都能自由通过，则无法发生渗透现象，漏斗内液面不会升高，不会出现图乙所示的变化，C错误；液面差达到n时，处于渗透平衡状态，该状态下，水分子在半透膜两侧的双向运动达到平衡，D错误。
4.（2025·江西南昌高一期末）如图表示青菜叶下表皮在不同浓度蔗糖溶液中，由2个保卫细胞构成的气孔的开闭情况（图中a、b、c分别表示用蔗糖溶液①②③浸润后的保卫细胞）。相关叙述错误的是（ ）
A.使用的蔗糖溶液浓度：②＞①＞③
B.处理后保卫细胞的细胞液浓度：a＜b
C.处理后保卫细胞吸水能力：b＞c
D.处理后保卫细胞液泡的颜色：a＞c
解析：D 保卫细胞壁外侧较薄，内侧较厚，所以保卫细胞吸水时，细胞膨胀，气孔张开，据图分析可知，a细胞吸水，①为保卫细胞的低渗溶液，b细胞失水，②为保卫细胞的高渗溶液，c细胞吸水，③为保卫细胞的低渗溶液，且c细胞吸水量大于a细胞，说明③浓度低于①，3种蔗糖溶液浓度高低为②＞①＞③，A正确；据图可知，a细胞发生了渗透吸水，b细胞发生了渗透失水，因此处理后b细胞细胞液浓度＞a细胞细胞液浓度，B正确；保卫细胞的吸水能力大小与其细胞液浓度呈正相关，b细胞发生渗透失水，细胞液浓度增大，c细胞发生渗透吸水，细胞液浓度减小，因此处理后b细胞细胞液浓度＞c细胞细胞液浓度，因此b细胞的吸水能力＞c细胞的吸水能力，C正确；保卫细胞液泡没有颜色，D错误。
一、概念梳理必记
1.水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散，称为渗透作用。
2.渗透作用发生的两个条件：一是半透膜，二是浓度差。
3.动物细胞的细胞膜相当于一层半透膜；植物细胞的原生质层相当于一层半透膜。
4.原生质层包括细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质。
5.植物细胞内的液体环境主要是指液泡里面的细胞液。
6.植物细胞发生质壁分离的原因
（1）外界溶液浓度大于细胞液浓度。
（2）原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性。
二、长句表达必明
1.将动物细胞放入一定浓度的外界溶液中，可发生渗透作用的原因是细胞膜内和外界溶液形成一定的浓度差，细胞膜相当于半透膜。
2.对农作物施肥过多，植物细胞会造成“烧苗”现象，其原因是植物细胞的原生质层相当于一层半透膜，对农作物施肥过多时，导致细胞液浓度低于外界溶液浓度，会发生渗透失水，失水过多会导致细胞死亡而出现“烧苗”现象。
知识点一 渗透现象及原理分析
1.（2025·河南洛阳高一期末）透析袋通常是由半透膜制成的袋状容器。现将质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液装入透析袋，再放入清水中，实验装置如图所示。30 min后，会发现（ ）
A.试管中的液体浓度减小
B.试管中的液体浓度增大
C.透析袋胀大
D.透析袋缩小
解析：C 蔗糖不能通过半透膜，试管内液体为清水，浓度不变，A、B错误；根据渗透作用发生的条件，由于透析袋内为蔗糖，使得透析袋内外两侧具有浓度差，因此水分子进入透析袋内的速率大于水分子从透析袋内流出的速率，导致透析袋胀大，C正确，D错误。
2.（2025·河南新乡高一期末）实验室现有一瓶标签模糊不清的M溶液，可能是蔗糖溶液、葡萄糖溶液或蔗糖和葡萄糖混合液。为确定M溶液中溶质种类，某同学设置如图所示装置，实验开始时，使左、右液面相平。渗透平衡后，从左、右两侧各取2 mL溶液，用斐林试剂水浴加热后，呈现出颜色分别为X、Y。下列叙述正确的是（ ）
A.若X、Y均为蓝色，则M溶液为蔗糖和葡萄糖混合液
B.若X、Y均为砖红色，则M溶液为蔗糖溶液
C.平衡后，若左液面低于右液面，则M溶液为蔗糖溶液
D.平衡后，若左右液面保持相平，则M溶液为葡萄糖溶液
解析：D 葡萄糖是还原糖，蔗糖为非还原糖，若X、Y呈现的颜色相同，均为蓝色，说明M溶液为蔗糖溶液，若X、Y均为砖红色，则M溶液为葡萄糖溶液或蔗糖和葡萄糖混合液，A、B错误；由于蔗糖分子不能透过半透膜，葡萄糖可以透过半透膜，如果平衡后，左液面低于右液面，则说明M溶液中的溶质分子不能透过半透膜，所以M溶液为蔗糖溶液或蔗糖和葡萄糖混合液，C错误；平衡后，若左右液面保持相平，则M溶液为葡萄糖溶液，葡萄糖透过半透膜进入清水，膜两侧浓度相等，D正确。
知识点二 细胞的吸水和失水
3.下列现象属于渗透作用的是（ ）
①水分子通过植物细胞的细胞壁 ②水分子或其他溶剂分子通过细胞膜 ③蔗糖分子通过细胞壁 ④水分子或其他溶剂分子通过液泡膜 ⑤水分子或其他溶剂分子通过原生质层 ⑥暑天新鲜蔬菜在空气中萎蔫
A.②④⑥ B.②⑤⑥
C.②④⑤ D.①③⑤
解析：C 植物细胞的细胞壁属于全透性的，不属于半透膜，则水分子通过扩散作用通过细胞壁，①错误；细胞膜相当于半透膜，水分子或其他溶剂分子通过细胞膜属于渗透作用，②正确；细胞壁不属于半透膜，③错误；液泡膜相当于半透膜，水分子或其他溶剂分子通过液泡膜属于渗透作用，④正确；原生质层相当于半透膜，水分子或其他溶剂分子通过原生质层属于渗透作用，⑤正确；新鲜蔬菜在空气中萎蔫是水的蒸发，⑥错误；故属于渗透作用的是②④⑤。
4.将人的红细胞放入高浓度的NaCl溶液中，一段时间后红细胞发生了皱缩。下列叙述错误的是（ ）
A.皱缩的红细胞发生了质壁分离
B.红细胞在皱缩过程中发生了细胞失水
C.红细胞的细胞膜相当于一层半透膜
D.在红细胞皱缩过程中，细胞质浓度逐渐升高
解析：A 人的红细胞没有细胞壁和大液泡，不能发生质壁分离，A错误；红细胞在高浓度的NaCl溶液中失水发生皱缩，B正确；红细胞的细胞膜具有控制物质进出细胞的能力，具有选择性，相当于一层半透膜，C正确；在红细胞皱缩过程中，细胞不断失水，细胞质浓度逐渐升高，D正确。
5.（2025·四川泸州高一期中）渗透作用是水分子或其他溶剂分子通过半透膜的扩散现象。成熟植物细胞能通过渗透作用吸水或失水。下列有关叙述正确的是（ ）
A.水分子从细胞外扩散入细胞液内至少需要穿过4层磷脂分子
B.温度不会影响水分子通过成熟植物细胞膜的速率
C.达到渗透平衡时半透膜两侧的溶液浓度一定相等
D.成熟植物细胞发生渗透吸水时，水分子不会渗出细胞
解析：A 水分子从细胞外扩散进入细胞液内至少要经过1层细胞膜和1层液泡膜，它们都是由2层磷脂分子构成，所以至少需要穿过4层磷脂分子，A正确；温度会改变细胞膜磷脂双分子层的流动性，从而影响水分子通过成熟植物细胞膜的速率，B错误；渗透实验中，达到渗透平衡时，水分子进出半透膜的速率相同，半透膜两侧的溶液浓度不一定相等，C错误；发生渗透吸水时，水分子的扩散是双向的，水主要由细胞外水分子数相对较多的一侧向水分子数相对较少的一侧渗透，同时也有少量水分子反方向渗透，D错误。
6.（2025·四川广元高一期末）将生鸡蛋的大头保持壳膜完好去掉蛋壳，小头开个小孔让蛋清和蛋黄流出。将蛋壳内灌入质量分数为15％的蔗糖溶液，然后放在烧杯的清水中并用铅笔标上吃水线。下列分析不正确的是（ ）
A.壳膜相当于渗透装置中的半透膜
B.半小时后吃水线低于烧杯的水面是由清水渗入蛋壳所致
C.若将清水换为质量分数为15％的NaCl溶液，则蛋壳先上浮后下沉
D.水分子进出壳膜达到平衡后，将不再发生移动
解析：D 壳膜内的浓度大于外界溶液的浓度，外界清水透过壳膜进入到壳膜内的蔗糖溶液中，导致蛋壳下沉，吃水线低于烧杯的水面，B正确；若将清水换为质量分数为15％的NaCl溶液，由于壳膜内的浓度小于外界溶液的浓度，故壳膜内的水会透过壳膜进入烧杯，导致蛋壳上浮，由于Na＋和Cl－都可以通过半透膜，蔗糖分子不能通过半透膜，使壳膜内溶液浓度大于壳膜外，因此壳膜外的水会透过壳膜进入壳膜内，导致蛋壳下沉，C正确；水分子进出壳膜达到平衡后，水分子仍会进出壳膜，D错误。
7.淡化海水可以采用反渗透技术。反渗透技术通过对半透膜一侧的海水施加压力，让水分子可以通过半透膜，但其他物质不能通过，如图所示。下列说法错误的是（ ）
A.动物细胞的细胞膜和植物细胞的原生质层相当于一层半透膜
B.反渗透技术淡化海水时，水分子从高浓度溶液移向低浓度溶液
C.反渗透技术淡化海水一段时间后，图中淡水一侧的液面下降
D.在未施加压力的情况下，水分子总体从淡水向海水移动
解析：C 反渗透技术淡化海水时，施加的外界压力大于海水渗透压，水分子从高浓度溶液移向低浓度溶液，因此图中淡水一侧的水面上升，C错误。
8.某生物兴趣小组的同学将A、B两种植物的成熟叶片置于不同浓度的蔗糖溶液中，培养相同时间后检测其质量变化，结果如图所示。下列相关叙述错误的是（ ）
A.甲浓度条件下，A植物细胞的细胞液浓度变大
B.乙浓度条件下，B植物细胞的吸水能力变小
C.由图可知，实验前B植物成熟叶片的细胞液浓度大于A植物
D.五种蔗糖溶液浓度的大小关系为丙＜戊＜甲＜丁＜乙
解析：B 甲浓度条件下，A植物细胞失水，细胞液浓度变大，A正确；乙浓度条件下，B植物细胞失水，其细胞液浓度变大，细胞的吸水能力变大，B错误；在甲浓度蔗糖溶液中，A植物细胞失水，B植物细胞保持原状，说明实验前B植物成熟叶片的细胞液浓度大于A植物，C正确；B植物细胞在甲浓度蔗糖溶液中保持原状，说明其细胞液浓度与甲浓度蔗糖溶液相当，在乙、丁浓度蔗糖溶液中失水且在乙浓度下失水程度大于丁，说明乙浓度蔗糖溶液大于丁浓度蔗糖溶液，而在丙、戊浓度蔗糖溶液中吸水且在丙浓度下吸水程度大于戊，说明戊浓度蔗糖溶液大于丙浓度蔗糖溶液，即五种蔗糖溶液的浓度关系为丙＜戊＜甲＜丁＜乙，D正确。
9.（2025·黑龙江哈尔滨高一期中）图1为研究渗透作用的实验装置示意图，图2表示紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞处在某浓度的外界溶液中的一种状态（此时细胞有活性）。图3是选用蔗糖作为实验材料，用U形管所做的渗透实验。请回答下列问题：
（1）图1中的渗透作用发生需要两个条件：①有半透膜，② a和b之间存在浓度差（或半透膜两侧有浓度差） 。当液面上升到最大高度后处于静止状态时， 有 （填“有”或“无”）水分子通过半透膜进入漏斗中。
（2）在做观察植物细胞的质壁分离和复原的实验过程中，常选用图2所示的紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞作为实验材料。该细胞充当半透膜的是 原生质层 ，其包括 细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质 。细胞处于该状态时，A、B的浓度关系为 A小于、等于或者大于B 。
（3）图3实验结果说明蔗糖分子不能通过半透膜。某同学想继续探究蔗糖水解产物能否通过半透膜。添加的实验材料：蔗糖酶溶液（常温下能催化蔗糖水解产生单糖）、斐林试剂、试管、滴管、水浴锅等。
补充实验的简要步骤：
①向a、b两管分别加入等量蔗糖酶溶液，观察a、b两管内液面变化。
②吸取a、b两管内等量且适量的液体，分别加入A、B两试管中，并加入斐林试剂，50～65℃水浴加热，观察A、B试管内 有无砖红色沉淀（或颜色变化） 。
预测实验现象并得出结论：
①如果a、b两管液面高度差 先增大后减小 ，且A、B试管内均有砖红色沉淀，则蔗糖的水解产物 能 （填“能”或“不能”）通过半透膜；
②如果 a、b两管液面高度差增大，且A试管内无砖红色沉淀、B试管内有砖红色沉淀 ，则 蔗糖的水解产物不能通过半透膜 。
解析：（1）图1中的渗透作用发生需要两个条件：①有半透膜；②a与b之间具有浓度差（半透膜两侧溶液有浓度差）。当液面上升到最大高度后处于静止状态时，仍有水分子通过半透膜进入漏斗中，只不过水分子进出达到了动态平衡。
（2）在做观察植物细胞的质壁分离和复原的实验过程中，常选用图2所示的紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞作为实验材料，该细胞充当半透膜的是原生质层，包括细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质。细胞处于该状态时，下一时期可能是继续质壁分离，可能是质壁分离复原，也可能是保持该状态不变，因此A、B的浓度关系为A小于、等于或者大于B。
（3）根据题意可知，本实验要探究蔗糖水解产物能否通过半透膜，实验原理是蔗糖酶能催化蔗糖水解产生单糖，蔗糖水解为单糖后，溶液渗透压增大；果糖和葡萄糖都是还原糖，都在水浴加热条件下能与斐林试剂反应产生砖红色沉淀。实验步骤：①向a、b两管分别加入等量蔗糖酶溶液，观察a、b两管内液面变化。②吸取a、b两管内等量且适量的液体，分别加入A、B两试管中，并加入斐林试剂，50～65 ℃水浴加热，观察A、B试管内有无砖红色沉淀。预测实验现象并得出结论：①如果a、b两管液面高度差先增大后减小，且A、B试管内均有砖红色沉淀，则蔗糖的水解产物能通过半透膜；②如果a、b两管液面高度差增大，且A试管内无砖红色沉淀、B试管内有砖红色沉淀，则蔗糖的水解产物不能通过半透膜。
13 / 13第2课时 探究植物细胞的吸水和失水实验与被动运输
学习目标
1.通过分析比较自由扩散和协助扩散的异同点，强化物质与能量观。 2.通过构建被动运输的相关模型，强化科学思维。 3.通过“探究植物细胞的吸水和失水”的实验，强化科学探究。
知识点一 探究植物细胞的吸水和失水
1.实验原理
（1）成熟的植物细胞的原生质层相当于 一层半透膜 。
（2）原生质层的内侧 细胞液 与外界溶液可形成浓度差。
（3）原生质层比细胞壁的伸缩性 大 。
2.实验流程
（教材P64“探究·实践”）选择紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞作为观察材料的原因是 具有中央大液泡，细胞液呈紫色，便于观察 。
【微思考】 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什么液体？为什么？
提示：外界溶液，因为细胞壁具有全透性。
（1）当外界溶液浓度高于细胞液浓度时，可能发生细胞质与细胞壁分离。 （×）
提示：质壁分离是原生质层与细胞壁分离。
（2）质壁分离过程中水分子运动只能单向进行。（×）
提示：质壁分离过程中水分子运动是双向进行的。
（3）质壁分离过程中，洋葱鳞片叶外表皮细胞的紫色区域逐渐变小。 （√）
（4）大蒜根尖分生区细胞可用于观察细胞的质壁分离与复原。 （×）
提示：大蒜根尖分生区细胞没有中央大液泡，因此不能用于观察细胞的质壁分离与复原。
探究｜探究植物细胞的吸水和失水
1.洋葱是绿色开花植物，其鳞茎粗大，近球形，贮藏着大量的营养物质，是我国主要栽培的蔬菜品种。某同学进行“植物细胞的吸水与失水”实验。所用材料为紫色的洋葱鳞片叶外表皮，试剂是蔗糖溶液和清水。实验步骤如图1所示，图2是在蔗糖溶液中观察到的洋葱鳞片叶外表皮细胞的结构示意图。
（1）实验时一定要选择紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞吗？为什么选此细胞？
提示：不一定。紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液中含有色素，使液泡呈现紫色，便于观察。
（2）图1 B步骤主要观察洋葱鳞片叶外表皮细胞中 （紫色）大液泡 的大小以及原生质层的位置，原生质层对应图2中的 2、4、5 （填数字）。图1 F步骤观察时发现质壁分离不能复原，原因可能是 蔗糖溶液浓度过高，细胞失水过多而死亡 。
（3）若外界溶液浓度相同，用紫色洋葱鳞片叶外表皮的不同部位观察到的质壁分离程度可能不同，原因是 紫色洋葱鳞片叶外表皮不同部位细胞的细胞液浓度不一定相同 。
（4）若图2表示洋葱鳞片叶外表皮细胞正处于质壁分离过程中，在显微镜下可观察到的现象是 7的紫色变深（中央液泡变小），原生质层变小，逐渐与细胞壁分离 。
（5）该实验无独立的对照组，为什么还叫对照实验？
提示：该实验中，实验组和对照组在同一装片中先后进行，属于自身对照。
2.将成熟的植物细胞依次浸于蒸馏水、物质的量浓度为0.3 mol/L的蔗糖溶液和0.5 mol/L的尿素溶液中，原生质体（即植物细胞中细胞壁以内的部分）的体积随时间的变化如图，请分析回答有关问题。
（1）曲线A、B、C分别表示植物细胞在哪类溶液中的变化曲线？
提示：曲线A对应蒸馏水，曲线B对应物质的量浓度为0.5 mol/L的尿素溶液，曲线C对应物质的量浓度为0.3 mol/L的蔗糖溶液。
（2）请分析各曲线变化的原因。
提示：细胞在蒸馏水中吸水略膨胀，但是由于细胞壁的存在，原生质体的体积不能无限膨胀。细胞在0.5 mol/L的尿素溶液中先因渗透失水而发生质壁分离，后由于尿素能进入细胞，使得质壁分离后的细胞因吸水而自动复原。蔗糖不能进入细胞，因此细胞在0.3 mol/L的蔗糖溶液中质壁分离后不能发生自动复原。
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，才可复原）。
②在一定浓度（溶质可透过半透膜）的溶液（如甘油、尿素、乙二醇等）中可发生质壁分离，并能自动复原，因为尿素、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。
④盐酸、酒精、醋酸等溶液能杀死细胞，不适合做质壁分离实验的溶液。
3.植物细胞质壁分离及复原的拓展应用
（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（如乙二醇溶液和蔗糖溶液）
1.（教材P65“图4－3”改编）某学生用紫色洋葱鳞片叶外表皮为实验材料，制成临时装片后，利用0.3 g/mL蔗糖溶液进行植物细胞渗透实验。下列相关叙述不正确的是（ ）
A.a、c处为细胞液，b处为蔗糖溶液
B.水分子向细胞外渗透形成图乙，图乙细胞的吸水能力变强
C.若图乙已达到稳定状态，则细胞内外浓度相等，水分子不再移动
D.图甲与图乙应观察同一个视野
解析：C a、c处为液泡内的液体，为细胞液，图乙是细胞的质壁分离现象，b处充满蔗糖溶液，A正确；与图甲相比，图乙在发生质壁分离的过程中，细胞不断失水导致细胞液浓度逐渐增大，细胞吸水能力逐渐增强，B正确；若图乙已达到稳定状态，则细胞内外浓度相等，水分子进出细胞达到平衡，C错误；该实验未另设对照组，但存在自身前后对照，因此图甲与图乙应观察同一个视野，保证观察到的是同一组织细胞加入蔗糖溶液前后的现象，D正确。
2.（教材P74“非选择题T3”改编）用物质的量浓度为2 mol·L－1的乙二醇溶液和同物质的量浓度的蔗糖溶液分别浸泡某种植物细胞，观察细胞的质壁分离现象，得到其原生质体（植物细胞除去细胞壁后剩余的部分）体积变化情况，如图所示。下列相关叙述正确的是（ ）
A.在蔗糖溶液中，植物细胞体积明显逐渐减小
B.在d点时，仍有水分子进出植物细胞
C.在0～240 s内，乙二醇没有通过细胞膜进入细胞内
D.在c点与a点代表体积相等时，推测植物细胞液浓度相同
解析：B 在蔗糖溶液中，由于细胞失水，原生质体的体积明显缩小，但细胞壁伸缩性较小，细胞体积没有明显变化，A错误；d点时仍有水分子进出细胞，且达到平衡，B正确；0～240 s内，乙二醇通过细胞膜进入细胞内，导致细胞液浓度增大，细胞吸水，质壁分离自动复原，C错误；c点相比a点，有部分乙二醇进入了细胞，c点的原生质体体积和a点的体积相等，c点的细胞浓度大于a点，D错误。
知识点二 被动运输
1.被动运输的概念
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.被动运输的两种类型
（1）自由扩散：物质通过 简单的扩散作用 进出细胞的方式，如少量水分子、氧、二氧化碳、甘油、乙醇、苯等。
（2）协助扩散：借助膜上的 转运蛋白 进出细胞的物质扩散方式，如更多水分子、葡萄糖、氨基酸等。
（教材P66“旁栏思考”）甘油、乙醇等分子能以自由扩散的方式进出细胞的原因是 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出入细胞 。
3.转运蛋白的两种类型
名称 载体蛋白 通道蛋白
图示
转运 对象 与自身 结合部位 相适应的分子或离子 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
特点 每次转运时都会发生自身 构象 的改变 转运分子不需要与 通道蛋白 结合
4.影响被动运输的因素
（1）膜内外 物质浓度 梯度的大小。
（2）某些物质的运输速率还与 转运蛋白 的数量有关。
（3） 温度 变化会影响物质运输速率。
（1）甘油是极性分子，所以不能以自由扩散的方式通过细胞膜。 （×）
提示：甘油是脂溶性物质，可以以自由扩散的方式通过细胞膜。
（2）同种物质在不同情况下的运输方式可能不同。 （√）
（3）自由扩散和协助扩散都不需要转运蛋白和能量。 （×）
提示：协助扩散需要借助膜上的转运蛋白。
（4）协助扩散的速率与膜两侧的浓度差成正比。（×）
提示：协助扩散的速率还与膜上转运蛋白的数量有关。
（5）相对分子质量小的物质或离子都可以通过自由扩散进入细胞内。 （×）
提示：一些离子不能通过自由扩散的方式进入细胞。
探究｜自由扩散与协助扩散的判断
1.观察气体分子、脂溶性小分子和水通过人工膜和生物膜的情况，思考回答：
图1 人工脂双层膜对不同分子的通透性
图2 生物膜和人工膜对多种物质的通透性
（1）观察图1发现了什么？
提示：气体分子、脂溶性小分子和水这三类分子可以自由通过脂双层。
（2）观察图2发现了什么？
提示：气体分子、脂溶性小分子通过人工膜与生物膜透过性一致，说明气体分子、脂溶性小分子通过生物膜的方式是自由扩散；水分子通过人工膜与生物膜透过性不一致，说明水分子通过生物膜可能还有其他方式。
2.如图表示细胞膜亚显微结构模式图，a、b、c、d表示物质跨膜运输方式，A、B、C、D表示相应结构。请据图回答下列问题。
（1）图中a属于哪种运输方式？该种运输方式有何特点？
提示：a属于自由扩散。由高浓度一侧运输到低浓度一侧，不需要转运蛋白，也不需要消耗细胞内化学反应产生的能量。
（2）图中b、c、d属于哪种运输方式？该种运输方式有何特点？
提示：b、c、d属于协助扩散。由高浓度一侧运输到低浓度一侧，需要转运蛋白的协助，但不需要消耗细胞内化学反应产生的能量。
（3）图中A、B、D都属于转运蛋白，转运蛋白分为载体蛋白和通道蛋白两种类型，试比较它们的异同点。
提示：图中A是通道蛋白，B、D属于载体蛋白，三者均具有选择性；载体蛋白只能转运与自身结合部位相适应的分子或离子，转运时自身构象会发生改变；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，且不与其结合。
（4）试从物质运输动力角度分析，为什么自由扩散和协助扩散被称为被动运输？
提示：自由扩散和协助扩散的运输动力都是膜两侧物质的浓度差，即都是顺浓度梯度进行的，不需要消耗细胞内化学反应产生的能量，所以二者统称为被动运输。
1.检索法区分自由扩散和协助扩散
2.被动运输的影响因素
（1）自由扩散的影响因素：物质运输速率主要取决于膜内外物质浓度梯度的大小，也与物质分子大小和脂溶性有关（如图A）。
（2）协助扩散的影响因素：除了膜内外物质浓度梯度的大小外，还与膜上转运蛋白的数量有关。当转运蛋白达到饱和时，即使物质浓度再增加，物质运输速率也不再增加（如图B）。
（3）被动运输不消耗能量，所以物质运输速率和细胞能量供应无关（如图C）。
3.（教材P66“图4－4”改编）图中①②③表示物质进入细胞的不同方式，下列叙述正确的是（ ）
A.图中①③代表两种被动运输
B.图中②③进入细胞的速率只与转运蛋白数量有关
C.物质经③运输需要与该通道蛋白结合
D.多数情况下，水分子会通过①的方式进入细胞
解析：A ①的运输是从高浓度运输到低浓度，不需要载体和能量，属于自由扩散；②和③是从高浓度运输到低浓度，需要转运蛋白（载体蛋白或者通道蛋白），不需要消耗能量，属于协助扩散，A正确。②和③属于协助扩散，影响②③物质运输速率除了转运蛋白数量外，也与膜两侧的物质浓度差有关，B错误。物质经③运输需要通道蛋白的协助，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，且不与物质结合，C错误。过去人们普遍认为，水分子都是通过自由扩散进出细胞的，但后来的研究表明，水分子更多的是借助细胞膜上的水通道蛋白以③协助扩散方式进出细胞的，D错误。
4.如图是在停止能量供应的条件下得出的曲线，曲线a、b表示物质跨膜运输的两种方式，下列叙述正确的是（ ）
A.方式a和b的转运速率均与温度无关
B.与方式a有关的载体蛋白覆盖于细胞膜表面
C.甘油、乙醇通过方式b运输
D.方式b的最大转运速率与转运蛋白数量有关
解析：D 由图示可知，a中物质运输速率与物质的浓度呈正相关，则a为自由扩散，b中物质运输速率随物质浓度的增大而增大，达到一定数值后，因受转运蛋白数量的限制而保持稳定，则b为协助扩散，温度可影响膜的流动性，故方式a和b的运输速率均与温度有关，A错误；a为自由扩散，不需要载体蛋白，B错误；甘油、乙醇等通过自由扩散（即方式a）运输，C错误；b为协助扩散，最大转运速率与转运蛋白数量有关，D正确。
课堂小结
1.（教材P67“概念检测T2”变式）基于对植物细胞质壁分离原理的判断理解，下列各项无法通过质壁分离实验证明的是（ ）
A.植物细胞是否成熟
B.成熟植物细胞的存活状态
C.水分子进出细胞是否需要能量
D.原生质层具有一定的伸缩性
解析：C 活的成熟的植物细胞有大液泡，有原生质层，能够发生质壁分离；未成熟的植物细胞没有大液泡，没有原生质层，不能发生质壁分离，所以质壁分离实验能证明植物细胞是否成熟，A正确。死亡的成熟植物细胞的原生质层失去了选择透过性，不能发生质壁分离，所以质壁分离实验能证明成熟植物细胞的存活状态，B正确。本实验不能证明水分子进出细胞是否需要能量，C错误。植物细胞失水，原生质层收缩，体积变小，而发生质壁分离，说明原生质层具有一定的伸缩性，D正确。
2.物质跨膜运输的方式与物质的特点和细胞膜的结构有关，如图a～c表示不同物质进入细胞的方式。已知人体中，Na＋在细胞外的含量高于细胞内的。下列有关叙述错误的是（ ）
A.细胞通过a方式运输的物质可能是乙醇
B.Na＋可通过a、c两种运输方式进入人体细胞
C.物质通过c方式进入细胞时不需要与通道蛋白结合
D.图示运输方式会降低细胞膜两侧的物质浓度差
解析：B 由图可知，a方式运输物质是由高浓度向低浓度运输，不需要载体，不消耗能量，为自由扩散，b方式运输物质时需要载体蛋白，由高浓度向低浓度运输，为协助扩散，c方式运输物质时通过通道蛋白，为协助扩散，乙醇可通过图中a方式（自由扩散）进出细胞，A正确；人体中，Na＋在细胞外的含量高于细胞内的，故Na＋可借助细胞膜上的通道蛋白进入人体细胞，Na＋不能通过图中a方式（自由扩散）进入细胞，B错误；分子或离子通过通道蛋白时，不需要与通道蛋白结合，C正确；图示运输方式都属于被动运输，被动运输是顺浓度梯度进行的，可降低细胞膜两侧的物质浓度差，D正确。
3.撕取生理状态相同的紫色洋葱鳞片叶外表皮，分别放入甲、乙溶液一段时间后，观察到甲溶液中细胞状态如图1所示，测得甲、乙两溶液中细胞总失水量变化如图2所示。
（1）观察洋葱鳞片叶外表皮细胞质壁分离实验时用 低 倍镜观察。水分子进出细胞的方式有 自由扩散 和 协助扩散 。
（2）图1中由 2、4、5 （填数字）构成的原生质层相当于半透膜，此外，发生渗透作用还需要的条件是 半透膜两侧溶液存在浓度差 。
（3）图2中，4 min时甲组细胞的细胞液浓度 ＞ （填“＞”“＝”或“＜”）乙组细胞的细胞液浓度。6 min后乙组细胞总失水量发生变化的原因是 细胞吸收溶质，细胞液浓度不断升高，发生质壁分离复原 。
解析：（1）观察质壁分离以及复原的实验中，需用低倍镜观察。水可以通过自由扩散的方式进出细胞，也可以利用水通道蛋白通过协助扩散的方式进出细胞。
（2）细胞中的结构2细胞膜、4液泡膜和5细胞质合起来称为原生质层。原生质层相当于半透膜，半透膜两侧溶液存在浓度差是发生渗透作用的条件。
（3）据图2分析可知，4 min时甲组细胞失水量大于乙，所以4 min时甲组细胞的细胞液浓度＞乙组细胞的细胞液浓度。6 min后细胞发生质壁分离复原，发生的原因是细胞吸收溶质，细胞液浓度不断升高。
一、概念梳理必记
1.当细胞液浓度小于外界溶液浓度时，细胞失水，原生质层和细胞壁逐渐分离，也就是逐渐发生质壁分离。
2.发生质壁分离的细胞，当细胞液浓度大于外界溶液浓度时，细胞吸水，发生质壁分离复原。
3.被动运输是指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.自由扩散（简单扩散）是指物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式。
5.协助扩散（易化扩散）是指物质借助膜上的转运蛋白进出细胞的扩散方式。
6.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。
7.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。
二、长句表达必明
1.在观察植物细胞质壁分离及复原实验中，常选用质量分数为30％的蔗糖溶液。若选用50％的蔗糖溶液，质壁分离一段时间后，再浸泡在清水中，往往不能发生质壁分离的复原，原因是细胞过度失水死亡；若改为质量分数为30％的硝酸钾溶液，质壁分离一段时间后，往往会发生质壁分离自动复原现象是由K＋和N进入液泡，使细胞液浓度增大，细胞吸水所致。
2.O2、甘油等物质通过脂质体（由无蛋白质的脂双层膜构成）与生物膜的通透性相同，说明这些分子的跨膜运输特点有顺浓度梯度，不需要转运蛋白协助，不消耗能量。
知识点一 探究植物细胞的吸水和失水
1.（2025·江苏盐城高一期末）在观察植物细胞的质壁分离和复原实验中，对紫色洋葱鳞片叶外表皮临时装片进行了如图所示的三次观察，有关叙述正确的是（ ）
A.若以洋葱鳞片叶内表皮为材料则不发生质壁分离
B.在低倍镜下找不到细胞可换高倍镜继续观察
C.第一次用显微镜观察没有必要，可直接减少为观察两次
D.在滴入不同溶液时，在盖玻片一侧加入溶液，另一侧用吸水纸吸引
解析：D 洋葱鳞片叶内表皮有大液泡，可以发生质壁分离，A错误；利用显微镜观察细胞时，必须先在低倍镜下找到细胞再换高倍镜进行观察，若在低倍镜下找不到细胞，换高倍镜也无法观察到细胞，B错误；通过第一次观察正常的植物细胞的形态，才能更加明确质壁分离现象，本实验是自身前后对照实验，所以第一次用显微镜观察可作为后续观察的对照，因此不可减少第一次观察，C错误；在滴入不同溶液时，在盖玻片一侧加入溶液，需要在另一侧用吸水纸吸引，D正确。
2.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紫色洋葱表皮细胞发生质壁分离
D.质壁分离过程中，细胞液的浓度逐渐减小
解析：C 只有具有大液泡的活的成熟植物细胞才能发生质壁分离，A错误；质壁分离指的是细胞壁与原生质层的分离，而动物细胞没有细胞壁和原生质层，B错误；紫色洋葱表皮细胞在一定浓度的甘油溶液中先发生质壁分离后又自动复原，C正确；质壁分离过程中，细胞液的浓度逐渐增大，D错误。
3.（2025·湖北黄石市高一期末）假如将甲、乙两个植物细胞分别放入蔗糖溶液和甘油溶液中，两种溶液的浓度均比细胞液的浓度高，在显微镜下连续观察，可以预测甲、乙两细胞的变化是（ ）
A.甲、乙两细胞都发生质壁分离，但乙细胞很快发生质壁分离复原
B.甲、乙两细胞发生质壁分离后，不发生质壁分离复原
C.只有乙细胞发生质壁分离，但不会发生质壁分离复原
D.甲、乙两细胞发生质壁分离，随后都很快发生质壁分离复原
解析：A 由于蔗糖溶液和甘油溶液浓度均比细胞液的浓度高，所以甲、乙两细胞都能发生质壁分离，又由于蔗糖分子不能透过细胞膜，甘油分子可以通过自由扩散较快地透过细胞膜，所以放入蔗糖溶液中的细胞不发生质壁分离后的复原现象，而放入甘油溶液中的细胞质壁分离后又发生质壁分离复原现象，A正确。
4.（2025·北京朝阳高一期末）将紫色洋葱内表皮放在含红墨水的蔗糖溶液中，观察到原生质层为无色，原生质层与细胞壁之间为红色，根据该结果无法判断的是（ ）
A.该洋葱内表皮细胞是活细胞
B.原生质层的伸缩性大于细胞壁
C.洋葱细胞液浓度低于蔗糖溶液浓度
D.此细胞会发生质壁分离的自动复原
解析：D 如果细胞是死细胞，原生质层失去选择透过性，红墨水会进入原生质层使其变红，而现在原生质层为无色，说明细胞是活细胞，A正确；因为原生质层与细胞壁之间为红色，说明原生质层收缩与细胞壁分离，从而可以推断出原生质层的伸缩性大于细胞壁，B正确；原生质层与细胞壁分离，说明细胞失水，根据渗透作用原理，可判断洋葱细胞液浓度低于蔗糖溶液浓度，C正确；仅根据原生质层为无色，原生质层与细胞壁之间为红色这一结果，无法判断此细胞是否会发生质壁分离的自动复原，D错误。
知识点二 被动运输
5.（2025·湖南长沙期末）胆固醇、小分子脂肪酸、维生素D等物质可以以自由扩散的方式优先通过细胞膜，这是因为（ ）
A.细胞膜具有一定的流动性
B.细胞膜是选择透过性膜
C.细胞膜的结构以磷脂双分子层为基本支架
D.细胞膜上镶嵌有各种形态的蛋白质分子
解析：C 胆固醇、小分子脂肪酸、维生素D属于脂质，一般都能溶于磷脂双分子层中，以自由扩散的方式穿过细胞膜。
6.在物质进出细胞的方式中，自由扩散区别于协助扩散的是（ ）
A.由高浓度向低浓度扩散
B.需要转运蛋白
C.由低浓度向高浓度扩散
D.不需要转运蛋白
解析：D 自由扩散与协助扩散的相同之处是物质顺浓度梯度（高浓度→低浓度）跨膜运输，同时均不需要消耗能量；不同之处表现在自由扩散不需要转运蛋白，而协助扩散需要转运蛋白。
7.（2025·安徽合肥高一期中）许多物质的跨膜运输都离不开转运蛋白的参与。下列有关转运蛋白的叙述，正确的是（ ）
A.转运蛋白先在游离的核糖体上合成，然后转移到内质网和高尔基体加工
B.通道蛋白参与自由扩散和协助扩散
C.水分子可以通过通道蛋白进出细胞，此过程中水不需要与通道蛋白结合
D.载体蛋白运输时自身构象会发生变化，此过程中运输的物质不需要与载体蛋白结合
解析：C 细胞膜上的转运蛋白需在内质网和高尔基体加工，而细胞器膜上的转运蛋白为胞内蛋白，有的不需要内质网和高尔基体的加工，A错误；通道蛋白只参与协助扩散，B错误；水分子可以通过通道蛋白进出细胞，分子或离子通过通道蛋白时，不需要与通道蛋白结合，C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变化，此过程中运输的物质需要与载体蛋白结合，D错误。
8.（2025·广东深圳高一期末）图中①②③表示物质出入细胞的不同方式，下列叙述错误的是（ ）
A.②中的物质运输速率与载体蛋白的数量有关
B.②中载体蛋白与运输的物质结合后，通过自身构象的改变来转运物质
C.①是自由扩散，影响其物质运输速率的因素只有细胞内外的物质浓度
D.③中离子或分子通过通道蛋白时，不需要与通道蛋白结合
解析：C ②是协助扩散，运输速率与载体蛋白的数量有关，不需要消耗能量，A正确；②是协助扩散，载体蛋白与物质结合后，通过改变自身构象来转运物质，B正确；①运输方向是从高浓度一侧到低浓度一侧，不需要载体和能量，表示自由扩散，影响其物质运输速率的因素除了有细胞内外的物质浓度，还有温度等，C错误；③是协助扩散，③中离子或分子通过通道蛋白时，不需要与通道蛋白结合，D正确。
9.（2025·云南昆明高一期中）将某种植物的成熟细胞放在一定浓度的蔗糖溶液中一段时间后发生了如图甲所示的变化；S代表两种结构间的平均距离，S与时间的关系如图乙所示。下列叙述错误的是（ ）
A.t点以后，细胞与外界溶液仍有水分子的交换
B.用黑藻叶片进行该实验时，叶绿体的存在会干扰实验现象的观察
C.图乙中在O～t时间段内，随时间的延长细胞吸水能力逐渐增强
D.若S在逐渐减小，说明此时细胞液浓度大于蔗糖溶液的浓度
解析：B t点以后，细胞与外界溶液仍有水分子的交换，进出的水分子达到动态平衡，A正确；观察质壁分离时，黑藻的叶绿体可以显示原生质层的位置，方便观察，B错误；O～t阶段，原生质层与细胞壁的距离逐渐增大，表明细胞失水，原生质层收缩，细胞液的浓度在逐渐增大，细胞的吸水能力逐渐增强，C正确；S逐渐缩小，表明细胞吸水，质壁分离复原，则此时细胞液浓度大于蔗糖溶液浓度，D正确。
10.（2025·河北衡水期末）将萝卜A和B的幼根切成大小和形状相同的萝卜条若干，均分为5组，分别放入不同浓度的蔗糖溶液中，记为甲～戊组。浸泡相同时间后，对各组萝卜条称重，结果如图。假如蔗糖溶液与萝卜细胞之间只有水分交换。下列叙述正确的是（ ）
A.萝卜A、B的细胞液浓度分别与甲和戊溶液浓度相当
B.甲～戊组中，蔗糖溶液浓度最大的是丙组
C.萝卜A和B均未发生质壁分离的是乙组和丁组
D.在丙溶液中达到渗透平衡后，萝卜A、B细胞液浓度相等
解析：A 放入蔗糖溶液中的萝卜条质量变化为0时，细胞内外液体浓度相等，即萝卜A细胞液浓度与甲溶液浓度相等，萝卜B细胞液浓度与戊溶液浓度相等，A正确；图中，以萝卜A为例，在丙中的吸水量最大，在戊中的吸水量稍小，在甲中既不吸水也不失水，在乙中的失水量最多，由此推测五种蔗糖溶液的浓度大小依次是乙＞丁＞甲＞戊＞丙，B错误；图中，乙和丁组萝卜条质量均减小，说明萝卜条失水，均发生了质壁分离，C错误；如果萝卜A、B在丙溶液中达到渗透平衡，说明两者细胞液浓度与外界溶液浓度相等，但它们的吸水量不同，因此并不能保证A和B的细胞液浓度在平衡后相等，D错误。
11.（2025·山东青岛高一期末）在生产实践中将引起50％左右细胞发生初始质壁分离的浓度称之为细胞液的等渗浓度。为研究甲地某植物能否移植到乙地生长，某生物科技小组设计了一个测定该地植物细胞液浓度的实验方案，实验结果如下表所示。回答下列问题：
培养皿 1 2 3 4 5 6 7
蔗糖溶液/ （mol/L） 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8
发生初始质壁分离细胞占观察细胞数目的比/％ 无 无 15 40 80 99 100
（1）当细胞液的浓度 小于 外界溶液的浓度时，细胞液中的水就透过 原生质层 进入外界环境中，细胞就会发生质壁分离。
（2）该植物细胞细胞液的等渗浓度为 0.5～0.6 mol/L 。
（3）通过测定，该小组认为乙地适合该植物生长，则乙地土壤溶液浓度的范围大致为 小于0.4 mol/L 。
（4）若有4组实验材料，请设计可以更精确地测定出细胞液等渗浓度的方法： 分别配制浓度为0.52 mol/L、0.54 mol/L、0.56 mol/L、0.58 mol/L的4组外界溶液进行重复实验 。
解析：（1）若细胞液中的浓度小于外界溶液，液泡（细胞液）中的水透过原生质层进入外界环境，即细胞失水，发生质壁分离。
（2）引起50％左右细胞发生初始质壁分离的浓度称之为细胞液的等渗浓度，根据表格数据可知，该植物细胞的细胞液的等渗浓度为0.5～0.6 mol/L。
（3）由表可知，蔗糖浓度为0.4 mol/L时，该植物细胞会发生少量（15％）质壁分离，而浓度为0.3 mol/L时，则不会，而乙地适合该植物生长，故乙地土壤溶液浓度应小于0.4 mol/L。
（4）由（2）分析可知，该植物细胞的细胞液的等渗浓度为0.5～0.6 mol/L，为更精确地测定出细胞液的等渗浓度，则需在此范围内设置浓度梯度进行实验，以缩小细胞液等渗浓度的范围，故可分别配制浓度为0.52 mol/L、0.54 mol/L、0.56 mol/L、0.58 mol/L的4组外界溶液进行重复实验。
12.（2025·广东潮州高一期中）我国研究团队揭示了调控水通道蛋白闭合和打开的分子机制。请结合所学知识，回答下列问题：
（1）水分子进出细胞的方式有 自由扩散和协助扩散 。水分子通过水通道蛋白进出细胞的速率与 细胞膜上水通道蛋白的数量、细胞两侧溶液的浓度差 （答1点即可）有关，相对于载体蛋白而言，通道蛋白的作用特点是 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 。
（2）初步研究发现，红细胞能快速吸水并涨破与其细胞膜上的水通道蛋白CHIP28有关，以人工脂质体（可插入膜蛋白且人工脂质体均已注入适宜浓度的溶液）为材料设计实验验证CHIP28蛋白的功能，请完成以下实验内容：
实验思路：取适量的人工脂质体均分成甲、乙两组，甲组人工脂质体不作处理，乙组人工脂质体 插入水通道蛋白CHIP28 ，再将两组脂质体分别置于清水中，观察两组脂质体是否吸水涨破。
预期结果：若 乙组脂质体快速吸水涨破而甲组不涨破 ，则红细胞能快速吸水并涨破与其细胞膜上的CHIP28水通道蛋白有关。
解析：（1）水分子直接穿过膜磷脂双分子层（不需要借助转运蛋白）进入细胞的运输方式是自由扩散；自由扩散的运输特点是顺浓度梯度运输、不消耗能量与不借助转运蛋白；水分子还可以借助水分子通道蛋白进入细胞，为协助扩散，这种运输方式需要借助于转运蛋白，为顺浓度梯度运输，不消耗能量，运输速率比自由扩散更快，水分子通过水通道蛋白进出细胞的速率与细胞膜上水通道蛋白的数量、细胞两侧溶液的浓度差有关，通道蛋白的作用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。
（2）实验思路：为了探究红细胞能快速吸水并涨破是否与其细胞膜上的水通道蛋白CHIP28有关，自变量为是否插入水通道蛋白CHIP28，则对照组（甲组）需要制作不含CHIP28的等体积脂质体，实验组（乙组）为人工脂质体插入水通道蛋白CHIP28，再将两组脂质体分别置于清水中，观察两组脂质体是否吸水涨破。预期结果：若乙组脂质体快速吸水涨破而甲组不涨破，则红细胞能快速吸水并涨破与其细胞膜上的CHIP28水通道蛋白有关。
13 / 14微课2 主动运输的几种特殊类型
1.根据主动运输的能量来源不同进行分类
（1）主动运输的能量来源分为三类（如图1）：ATP直接提供能量（ATP驱动泵）、间接供能（协同转运蛋白）、光驱动（光驱动泵）。
（2）协同运输是一种物质的逆浓度梯度跨膜运输，其依赖于另一种物质的顺浓度梯度转运，该过程消耗的能量来自离子电化学梯度（如图2）。
1.小肠上皮细胞的肠腔侧存在大量的SGLT1，是小肠上皮细胞从肠腔中吸收葡萄糖的主要载体。该过程的动力来自小肠上皮细胞膜上Na＋-K＋-ATP酶维持的Na＋浓度梯度，如图为SGLT1转运葡萄糖的示意图，据此判断该过程转运葡萄糖属于（ ）
A.自由扩散 B.协助扩散
C.主动运输 D.胞吞
解析：C 小肠上皮细胞从肠腔中吸收葡萄糖需要载体SGLT1，该过程的动力来自小肠上皮细胞膜上Na＋-K＋-ATP酶维持的Na＋浓度梯度，即该过程消耗能量，因此该方式属于主动运输，C正确。
2.（2025·云南保山高一期末）研究表明，主动运输根据能量的来源不同分为三种类型，如图中a、b、c所示，、、代表跨膜的离子或小分子。下列叙述错误的是（ ）
A.a类型中Y离子转运所需的能量来自X离子的转运过程
B.肌细胞吸收氨基酸分子是通过c类型进行的
C.Z代表的结构既可以进行物质运输，又可以催化ATP水解
D.通道蛋白转运分子或离子时，被转运的物质不需要与通道蛋白结合
解析：B 图中显示，a类型中Y离子主动运输所需的能量来自X离子的转运过程，A正确；肌细胞吸收氨基酸分子是通过b类型进行的，B错误；由图可知，Z代表的结构既可以进行物质运输，又可以催化ATP水解为ADP和磷酸，C正确；通道蛋白转运分子或离子时，被转运的物质不需要与通道蛋白结合，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，D正确。
2.根据主动运输有关“泵”的不同进行分类
（1）Na＋-K＋泵
（2）质子泵
（3）钙泵
钙泵是Ca2＋激活的ATP酶，每水解一个ATP转运两个Ca2＋到细胞外，形成钙离子梯度。通常细胞质游离Ca2＋浓度很低，胞外的Ca2＋即使很少量涌入胞内都会引起胞质游离的Ca2＋浓度显著变化，导致一系列生理反应。钙离子内流能迅速地将细胞外信号传入细胞内，因此Ca2＋是一种十分重要的信号物质。
3.（2025·黑龙江大庆高一期末）甲状腺滤泡细胞内的I－浓度是血浆中I－浓度的30倍，血浆中I－进入滤泡上皮细胞是由钠碘同向转运体（NIS）介导的，如图所示。哇巴因能抑制钠钾泵的活性。下列叙述正确的是（ ）
A.呼吸作用减弱会影响K＋和I－进入甲状腺滤泡上皮细胞
B.哇巴因能抑制K＋的转运，但不影响I－的转运
C.钠钾泵运输Na＋和K＋时，其空间结构不会发生改变
D.促甲状腺激素促进I－运出甲状腺滤泡上皮细胞进入滤泡腔
解析：A 呼吸作用减弱会导致ATP合成减少，可直接影响K＋进入甲状腺滤泡上皮细胞和Na＋排出滤泡，从而间接影响I－进入滤泡，A正确；哇巴因能抑制细胞膜上钠钾泵的活性，会抑制Na＋运出甲状腺滤泡上皮细胞，导致细胞内外Na＋浓度差变小，钠碘同向转运体运输I－时需要借助Na＋的浓度梯度产生的电化学势能，因此哇巴因可间接抑制甲状腺滤泡上皮细胞吸收I－，B错误；离子泵的物质运输和通道打开涉及蛋白质空间结构的改变，C错误；促甲状腺激素主要作用于甲状腺，促进甲状腺合成甲状腺激素，因此不能促进I－运出甲状腺滤泡上皮细胞进入滤泡腔，D错误。
4.奥美拉唑是一种脂溶性药物，口服后奥美拉唑会与胃壁细胞的质子泵结合并使其失活，常用于治疗胃溃疡。质子泵起到维持胃腔pH的作用，如图为质子泵的作用示意图。下列相关叙述错误的是（ ）
A.质子泵能特异性转运H＋
B.质子泵转运H＋需要消耗能量
C.奥美拉唑与质子泵结合抑制胃酸分泌
D.奥美拉唑服用后可能通过扩散进入胃壁细胞
解析：D 根据图示可知，质子泵能特异性转运H＋，A正确；H＋运出细胞需要消耗ATP，需要借助质子泵进行协助，且是逆浓度梯度进行的，方式是主动运输，B正确；据题干可知，奥美拉唑与质子泵的相应位点结合后抑制质子泵的活性，减少胃壁细胞分泌胃酸，C正确；根据题意，奥美拉唑是一种脂溶性药物，口服后奥美拉唑会与胃壁细胞的质子泵结合并使其失活，因此奥美拉唑服用后不需要进入胃壁细胞，D错误。
1 / 2章末质量检测（三） 细胞的物质输入和输出
（满分：100分）
一、选择题（本题共19小题，共42分。第1～15小题，每小题2分；第16～19小题，每小题3分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）
1.（2025·广东广州高一期中）图1是显微镜下观察到的某一时刻的细胞图像。图2表示一种渗透作用装置。图3是另一种渗透装置，一段时间后液面上升的高度为h。这两个装置所用的半透膜都不能让蔗糖分子通过，但可以让葡萄糖分子和水分子通过。下列叙述错误的是（ ）
A.若图1是某同学观察植物细胞质壁分离与复原实验时拍下的显微照片，则此时细胞液浓度小于外界溶液浓度
B.图2中，若A为0.3 g/mL葡萄糖溶液，B为清水，则平衡后A 侧液面与B侧液面一样高
C.图3中，若A为清水，a为蔗糖溶液，每次平衡后都将产生的水柱h移走，那么随着时间的推移，h将会越来越小
D.图3中，如果A、a均为蔗糖溶液，则开始时浓度大小关系为Ma＞MA，达到平衡后Ma＞MA
解析：A 若图1是某同学观察植物细胞质壁分离与复原实验时拍下的显微照片，由于不知道该细胞是正在继续发生质壁分离还是复原，又或是达到了动态平衡，因此不能确定此时细胞液浓度与外界溶液浓度的关系，细胞液浓度可能大于、小于或等于外界溶液浓度，A错误；图2中，若A为0.3 g/mL葡萄糖溶液，B为清水，由于葡萄糖分子能透过半透膜，则液面会出现左侧先升高，然后右侧升高，最后两侧液面相平，B正确；图3中，若A为清水，a为蔗糖溶液，则A中水分子进入蔗糖溶液中使半透膜两侧浓度差变小，若每次平衡后都将产生的水柱h移走，则随着水分子进入半透膜内，半透膜两侧的浓度差会逐渐减少，因此随着时间的推移，h将会越来越小，C正确；如果A、a均为蔗糖溶液（蔗糖分子不能通过半透膜），根据图3中开始时漏斗内液面上升，可推测Ma＞MA，但由于漏斗内液柱压力的作用，当液面不再上升时，由于浓度差和液柱压力对水分子跨膜运输的作用相等，水分子进出达到平衡，因此Ma＞MA，D正确。
2.（2025·广西柳州联考）草履虫是生活在淡水中的单细胞动物，其细胞中的伸缩泡可通过伸缩作用排出细胞内多余的水。若将草履虫分别放入蒸馏水和海水中，其伸缩泡的伸缩情况会发生一定变化。下列有关叙述错误的是（ ）
A.可以观察到草履虫在蒸馏水和海水中的伸缩频率不同
B.放入蒸馏水中的草履虫，伸缩泡的伸缩频率会加快
C.在海水中伸缩泡伸缩作用不明显可知细胞内外的溶液浓度相似
D.伸缩泡的伸缩频率变化，有利于草履虫适应不同的外界环境
解析：C 由于蒸馏水和海水的渗透压与草履虫细胞内的渗透压不同，会影响伸缩泡的伸缩频率，所以可以观察到草履虫在蒸馏水和海水中的伸缩频率不同，A正确；蒸馏水的渗透压低于草履虫细胞内的渗透压，水会更多地进入细胞，伸缩泡需要加快伸缩频率来排出多余的水，B正确；海水中的渗透压高于草履虫细胞内的渗透压，细胞会失水，伸缩泡伸缩作用不明显是因为细胞失水，而不是细胞内外溶液浓度相似，C错误；伸缩泡的伸缩频率变化，能够调节细胞内的水分平衡，有利于草履虫适应不同的外界环境，D正确。
3.哺乳动物细胞在0.9％ NaCl溶液中仍能保持其正常形态。将兔红细胞置于不同浓度NaCl溶液中，一段时间后制作临时装片，用显微镜观察并比较其形态变化。下列叙述错误的是（ ）
A.在高于0.9％ NaCl溶液中，红细胞因渗透作用失水皱缩
B.在0.9％ NaCl溶液中，红细胞形态未变是由于此时没有水分子进出细胞
C.在低于0.9％ NaCl溶液中，红细胞因渗透作用吸水膨胀甚至涨破
D.渗透作用是指水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散过程
解析：B 在高于0.9％ NaCl溶液中，红细胞因渗透作用失水皱缩，A正确；在0.9％ NaCl溶液（等渗溶液）中水分子进出红细胞处于动态平衡，B错误；低于0.9％ NaCl溶液中，红细胞因渗透作用吸水膨胀，由于无细胞壁的限制作用，甚至会涨破，C正确；渗透作用是指水分子或其他溶剂分子通过半透膜的扩散过程，D正确。
4.（2025·四川南充高一期中）下列现象中，属于渗透作用的是（ ）
①氧气通过细胞膜 ②水分子通过细胞壁 ③水分子通过原生质层 ④水进出哺乳动物红细胞 ⑤葡萄糖进出哺乳动物红细胞
A.①③④ B.②③④
C.③④ D.②④
解析：C ①氧气通过细胞膜的方式是自由扩散，不属于渗透作用，①不符合题意；②细胞壁是全透的，所以水分子通过细胞壁不属于渗透作用，②不符合题意；③原生质层相当于半透膜，能控制物质的进出，水分子通过原生质层属于渗透作用，③符合题意；④红细胞的细胞膜相当于半透膜，能控制物质的进出，水进出哺乳动物红细胞属于渗透作用，④符合题意；⑤葡萄糖通过协助扩散进入哺乳动物红细胞，⑤不符合题意。故选C。
5.（2025·天津滨海新高一期中）水分子或其他溶剂分子通过半透膜的扩散称为渗透作用。如图表示将紫色洋葱外表皮成熟细胞放入某种溶液后某一时刻的状态（此时细胞有活性）。下列有关说法不正确的是（ ）
A.图中细胞的细胞液浓度可能小于细胞外溶液的浓度
B.质壁分离过程中，植物细胞的失水速率逐渐减慢
C.图中的③④⑤组成的结构相当于发生渗透作用所需的半透膜
D.与分离前比较，液泡的体积变小，紫色变浅
解析：D 图中细胞可能处于质壁分离状态，可能是由细胞液浓度小于细胞外溶液浓度，细胞失水导致的，A正确；质壁分离过程中，随着细胞失水，细胞内外浓度差逐渐减小，植物细胞的失水速率逐渐减慢，B正确；图中的③细胞膜、④两层膜中间的细胞质、⑤液泡膜组成的原生质层相当于发生渗透作用所需的半透膜，C正确；与分离前比较，液泡失水，体积变小，由于细胞液浓度增大，紫色应变深，D错误。
6.（2025·山东泰安高一期中）为探究植物细胞吸水和失水的过程，某科研小组设计了相关实验，将一个正常的紫色洋葱表皮细胞先置于清水中一段时间，然后将其取出并放入某种溶液中开始计时，记录其细胞膜与细胞壁的间隔距离随时间变化的关系如图所示。下列相关距离叙述错误的是（ ）
A.实验开始前将洋葱细胞放入清水可使细胞充分吸水膨胀，但细胞不会涨破
B.t0～t1时间内，该细胞不断失水，细胞液的浓度不断增大，吸水能力逐渐增强
C.t1时刻开始，细胞主动吸收了外界溶液中的物质，导致细胞出现了质壁分离复原
D.将外界溶液换为蔗糖溶液后，不会出现如图所示的现象
解析：C 实验开始前将洋葱细胞放置于清水中，细胞会吸水膨胀，但由于有细胞壁的保护作用，细胞不会涨破，A正确；分析题图，t0～t1时间内，细胞膜与细胞壁的间隔距离增大，该细胞不断失水，细胞液的浓度不断增大，吸水能力逐渐增强，B正确；细胞接触到外界溶液后便开始吸收外界溶液中的物质，并不是t1时刻开始的，C错误；细胞膜具有选择透过性，不能直接吸收蔗糖分子，因此换为蔗糖溶液后，不会出现如图所示的现象，D正确。
7.（2025·福建三明高一期中）新鲜的蔬果表面常有水溶性的有机农药残留。取新鲜红苋菜若干浸入一定量纯水中，每隔一段时间，取出一小片菜叶，测定其细胞液浓度，结果如图。下列叙述正确的是（ ）
A.AB段细胞吸水，显微镜下可见细胞体积明显增大
B.B点时，细胞液与外界溶液没有水的交换
C.AB段发生质壁分离，BC段发生质壁分离复原
D.BC段说明细胞可吸收有机农药
解析：D 由于有细胞壁的存在，即使植物细胞吸水，体积也不会明显增大，A错误；B点时，进出植物细胞的水分子相等，而不是细胞液与外界溶液没有水的交换，B错误；蔬菜浸入一定量纯水中，不会发生失水现象，也不会发生质壁分离，AB段细胞吸水，导致细胞液的浓度下降，BC段细胞液浓度增大，可能是水溶性有机农药被植物细胞吸收导致的，C错误，D正确。
8.（2025·河北保定高一期中）某研究小组分别利用仙人掌的薄壁细胞和外层细胞进行质壁分离实验，已知外层细胞比薄壁细胞的细胞壁伸缩性小。下列关于两种细胞质壁分离和复原实验的叙述，正确的是（ ）
A.观测指标有细胞大小、液泡大小及原生质层的位置变化
B.吸水纸的主要作用是吸去滴加的多余液体，以免污染镜头
C.与外层细胞相比，薄壁细胞的质壁分离和复原现象更易观察
D.质壁分离后的薄壁细胞和外层细胞在清水中的复原时间一定不同
解析：A 质壁分离是指原生质层与细胞壁分离，该过程中原生质层的位置发生变化，液泡体积变小，细胞的大小基本不变，所以观测指标有细胞大小、液泡大小及原生质层的位置变化，A正确；吸水纸的主要作用是用于引流，而非吸去滴加的多余液体，B错误；根据题意“已知外层细胞比薄壁细胞的细胞壁伸缩性小”，因此与薄壁细胞相比，外层细胞的质壁分离和复原现象更易观察，C错误；质壁分离后的薄壁细胞和外层细胞在清水中复原的时间可能相同，D错误。
9.下列关于自由扩散和协助扩散的说法中，正确的是（ ）
①都不消耗能量 ②都不需要载体 ③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 ④都是被动运输 ⑤葡萄糖有时可以通过协助扩散顺浓度梯度运输
A.①②④ B.①③④
C.①④⑤ D.①②⑤
解析：C 自由扩散顺浓度梯度，不需要载体，不需要能量。协助扩散顺浓度梯度，需要载体，不需要能量。二者共同点是都顺浓度梯度，都不需要能量，都是被动运输。区别是协助扩散需要载体。如红细胞吸收葡萄糖为协助扩散，则①④⑤正确，C正确。
10.1988年，美国科学家阿格雷成功地将构成水通道的蛋白质分离出来，证实了水通道蛋白的存在，从而解释了为什么在动物肾脏中，水分子的跨膜运输速率远远超过自由扩散的速率。下列有关说法错误的是（ ）
A.水分子进出细胞不能体现细胞膜具有一定的选择性
B.水分子可通过自由扩散和协助扩散进出细胞
C.肾小管和集合管上皮细胞的细胞膜上分布着较多水通道蛋白
D.同等条件下水分子通过细胞膜的速率远远高于人工膜（只有磷脂分子）
解析：A 水通道蛋白只允许水分子通过，故水分子进出细胞，体现了细胞膜具有一定的选择性，A错误；根据题干信息“水分子的跨膜运输速率远远超过自由扩散的速率”，说明水分子可通过自由扩散和协助扩散进出细胞，B正确；肾小管、集合管具有重吸收水的作用，对于水的重吸收依赖于水通道蛋白的协助，能加快水的运输，因此肾小管和集合管上皮细胞分布较多水通道蛋白，C正确；细胞膜和人工膜的区别在于人工膜一般没有蛋白质，因此，同等条件下水分子通过细胞膜的速率远远高于人工膜，D正确。
11.水是构成细胞的重要成分，能参与细胞中的化学反应，细胞进行正常的生命活动离不开水。如图表示细胞中水分子通过细胞膜的两种方式。下列叙述错误的是（ ）
A.水分子利用方式1通过细胞膜时不消耗细胞中的能量
B.水分子通过细胞膜时更多借助水通道蛋白的协助来进行
C.水分子通过方式2通过细胞膜时需要与水通道蛋白相结合
D.水分子进出细胞均是顺相对含量梯度的被动运输方式
解析：C 方式1为自由扩散，水分子利用方式1通过细胞膜时不消耗细胞中的能量，A正确；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的，B正确；水分子通过方式2通过细胞膜时，不需要与水通道蛋白相结合，C错误；水分子进出细胞的方式有自由扩散和协助扩散，二者均是顺相对含量梯度的被动运输方式，D正确。
12.（2025·辽宁抚顺市期末）研究人员在蚕豆保卫细胞膜上检测出两类膜转运蛋白——载体蛋白和通道蛋白，它们参与的物质跨膜运输如图所示，其中①②③表示运输方式。下列说法错误的是（ ）
A.甲属于通道蛋白，乙属于载体蛋白
B.从转运物质上分析，甲、乙均具有特异性
C.①②③都是顺浓度梯度运输，属于被动运输
D.蚕豆保卫细胞能以①②③方式吸收水分子
解析：D 据图可知，甲在协助物质运输时，没有与被运输物质相结合，故甲为通道蛋白；乙在协助物质运输时，与被运输的物质相结合，且结构发生改变，故乙为载体蛋白，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；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。故从转运物质上分析，甲、乙均具有特异性，B正确。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。据图可知，①②③都是顺浓度梯度运输，不消耗细胞内化学反应所释放的能量，属于被动运输，C正确。水分子可通过自由扩散方式进出细胞，也可以借助细胞膜上的水通道蛋白以协助扩散方式进出细胞。结合图示可知，甲属于通道蛋白，乙属于载体蛋白，故蚕豆保卫细胞能以①②方式吸收水分子，D错误。
13.（2025·湖南长沙高一期末）用相同的培养液培养水稻和番茄幼苗一段时间后，测定溶液中各种离子的浓度，图示部分结果。下列相关说法错误的是（ ）
A.与水稻相比，番茄对Si需求量较小
B.水稻培养液里的Mg2＋浓度高于初始浓度，说明水稻在此过程中向外排出Mg2＋
C.水稻对不同离子的吸收具有选择性
D.根细胞对离子的吸收有差异与载体蛋白的种类和数量相关
解析：B 分析题图可知，水稻培养液中实验后的Si浓度低于起始值，番茄培养液中实验后的Si浓度高于起始值，说明水稻对Si需求量大，番茄对Si需求量小，A正确；水稻培养液里的Mg2＋浓度高于初始浓度，说明水稻吸收水分的相对速率大于吸收Mg2＋的相对速率，不能说明水稻在此过程中向外排出Mg2＋，B错误；分析图示可知，水稻吸收Si多，吸收Mg2＋少，说明水稻对不同离子的吸收具有选择性，C正确；离子的跨膜运输一般都需要载体蛋白的协助，根细胞对离子的吸收有差异与载体蛋白的种类和数量相关，D正确。
14.（2025·吉林长春高一期末）转运蛋白可以分为通道蛋白和载体蛋白两种类型。离子通道是由蛋白质复合物构成的，一种离子通道一般只允许一种离子通过，并且只有在对特定刺激发生反应时才瞬间开放。下列说法正确的是（ ）
A.细胞膜的选择透过性与载体蛋白有关，与通道蛋白无关
B.由载体蛋白和通道蛋白介导的都是物质顺浓度梯度的跨膜运输
C.分子或离子通过通道蛋白时，不需要与通道蛋白结合
D.通道蛋白开放时，比通道直径小的物质一定都能通过
解析：C 载体蛋白和通道蛋白对物质的运输具有特异性，所以细胞膜的选择透过性与载体蛋白和通道蛋白都有关，A错误；载体蛋白可参与协助扩散或主动运输，可顺浓度也可逆浓度运输，通道蛋白只参与协助扩散，只能顺浓度运输，B错误；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，且比通道直径小的物质不一定都能通过，C正确，D错误。
15.在细胞内外的物质运输过程中，胞吞、胞吐是普遍存在的现象。下列相关叙述错误的是（ ）
A.分泌蛋白通过胞吐的方式分泌到细胞外
B.胞吞、胞吐通常介导小分子物质的运输
C.胞吞、胞吐均需要细胞膜蛋白质的参与
D.胞吞过程需要消耗细胞呼吸释放的能量
解析：B 在物质跨膜运输过程中，大分子物质需要通过胞吞和胞吐运输，因此分泌蛋白需要通过胞吐分泌到细胞外，A正确；胞吞和胞吐是大分子物质进出细胞的方式，胞吞、胞吐通常介导大分子物质的运输，B错误；胞吞、胞吐均需要细胞膜上蛋白质的识别，因此均需要细胞膜蛋白质的参与，C正确；胞吞过程依赖细胞膜的流动性，需要消耗细胞呼吸释放的能量，D正确。
16.某生物兴趣小组利用紫色洋葱鳞片叶和0.3 g/mL的蔗糖溶液等实验材料进行质壁分离及复原实验。他们根据实验观察到的现象，绘制了如下曲线图，其中有一个图存在科学性错误。下列叙述错误的是（ ）
A.制作临时装片时最好选择洋葱鳞片叶外表皮细胞
B.图2曲线存在科学性错误，用蒸馏水处理时，细胞液浓度会持续降低
C.图3过程中洋葱鳞片叶细胞的大小变化不大与细胞壁伸缩性低有关
D.蔗糖溶液处理前后和蒸馏水处理前后均可构成对照
解析：B 紫色洋葱鳞片叶的外表皮细胞有颜色，便于实验结果的观察，因此制作临时装片时最好选择洋葱鳞片叶外表皮细胞，内表皮没有颜色，A正确；图2曲线存在科学性错误，用蔗糖溶液处理时，细胞会失水，细胞液的浓度应增大，用蒸馏水处理时，细胞吸水，细胞液浓度会降低，但由于有细胞壁的束缚，细胞液的浓度不会持续降低，B错误；图3中，洋葱鳞片叶细胞的大小变化不大，与细胞壁伸缩性低有关，C正确；该实验过程中，每次处理前后可以形成对照，属于自身前后对照，D正确。
17.研究人员对小鼠进行致病性大肠杆菌接种，构建腹泻模型。用某种草药进行治疗，发现草药除了具有抑菌作用外，对于空肠、回肠黏膜细胞膜上的水通道蛋白3（AQP3）的相对表达量也有影响，结果如图所示。下列叙述错误的是（ ）
A.水的吸收以自由扩散为主、水通道蛋白的协助扩散为辅
B.模型组空肠黏膜细胞对肠腔内水的吸收减少，引起腹泻
C.治疗后空肠、回肠AQP3相对表达量提高，缓解腹泻，减少致病菌排放
D.治疗后回肠AQP3相对表达量高于对照组，可使回肠对水的转运增加
解析：A 水分子跨膜运输的主要方式是经过水通道蛋白的协助扩散，A错误；模型组空肠AQP3相对表达量降低，空肠黏膜细胞对肠腔内水的吸收减少，引起腹泻，B正确；治疗后空肠、回肠AQP3相对表达量提高，对水的转运增加，缓解腹泻，减少致病菌排放，C正确；治疗组回肠AQP3相对表达量高于对照组，可使回肠对水的转运增加，D正确。
18.Na＋可以借助离子通道或Na＋-K＋泵实现跨膜运输，如图所示。下列叙述正确的是（ ）
A.Na＋经离子通道运输时，需要与通道蛋白结合
B.Na＋-K＋泵能同时运输Na＋和K＋，不具有特异性
C.题图所示两种方式均为逆浓度梯度运输Na＋
D.人体细胞有氧呼吸能为Na＋-K＋泵提供能量
解析：D 分子或离子通过通道蛋白时，不需要与通道蛋白结合，A错误；Na＋-K＋泵运输离子时具有特异性，B错误；Na＋经离子通道为顺浓度梯度的运输，C错误；人体细胞有氧呼吸能为Na＋-K＋泵提供能量，D正确。
19.食物中的多糖和二糖被水解成单糖后，被小肠上皮细胞吸收。为研究葡萄糖的吸收方式，研究人员进行了体外实验，对小肠上皮细胞进行不同处理，并测定其转运葡萄糖的速率，结果如表所示：
分组 外界葡萄糖浓度（mmol/L） 实验处理 葡萄糖转运速率（相对值）
① 100 蛋白质变性剂处理小肠上皮细胞 0
② 5 阻断小肠上皮细胞的能量供应 0
③ 100 阻断小肠上皮细胞的能量供应 10
④ 100 未做处理的小肠上皮细胞 40
下列叙述错误的是（ ）
A.小肠上皮细胞吸收葡萄糖，需要转运蛋白的协助
B.小肠上皮细胞内葡萄糖的浓度小于5 mmol/L
C.小肠上皮细胞吸收葡萄糖，不一定消耗细胞中的能量
D.小肠上皮细胞吸收葡萄糖，体现了细胞膜具有控制物质进出细胞的功能
解析：B 由题意可知，用蛋白质变性剂处理小肠上皮细胞，葡萄糖的转运速率为0，说明运输葡萄糖需要转运蛋白的协助，A正确；在外界葡萄糖浓度为5 mmol/L时，阻断小肠上皮细胞的能量供应的情况下，葡萄糖的转运速率为0，说明此时细胞转运葡萄糖需要消耗能量，为主动运输，主动运输能逆浓度梯度运输，故可推出小肠上皮细胞内葡萄糖的浓度大于5 mmol/L，B错误；根据B项分析可知，运输葡萄糖的方式存在主动运输，在外界葡萄糖浓度为100 mmol/L时，阻断小肠上皮细胞的能量供应的情况下，葡萄糖的转运速率与④组正常情况下相比有所下降但不为0，说明此时细胞转运葡萄糖有主动运输和被动运输两种方式，综上，当外界葡萄糖浓度低时，小肠上皮细胞运输葡萄糖的方式为主动运输，当外界葡萄糖浓度高时，其运输方式有主动运输和协助扩散，所以小肠上皮细胞吸收葡萄糖的方式，不一定消耗细胞中的能量，C正确；细胞膜上的转运蛋白只允许部分物质通过，这体现了细胞膜具有控制物质进出细胞的功能，D正确。
二、非选择题（本题共5小题，共58分）
20.（12分）（2025·湖北黄石市高一期中）某校为研究渗透作用，进行了如下两组实验。实验1：观察渗透现象（如图1所示，其中S1为蔗糖溶液，S2为蒸馏水，其中的半透膜只允许水分子通过，不允许蔗糖、葡萄糖分子通过）。
实验2：选生理状态相似的紫色洋葱鳞片叶外表皮分别在甲、乙溶液中进行的质壁分离实验（图2表示所选择材料细胞在一定浓度的甲溶液中出现的一种状态，图3表示甲、乙两溶液中不同处理时间细胞失水量）。回答下列问题：
（1）图1中发生的渗透现象需要满足两个条件：① 具有半透膜 ；② 半透膜两侧溶液具有浓度差 。若要证明半透膜是渗透作用的必要条件之一，则需要增加一个组别，该组的处理方法是 将装置中的半透膜换为全透膜，其他处理方法不变 ，该组实验的最终现象是 S1液面和S2液面持平 。
（2）该同学选用紫色洋葱鳞片叶外表皮做该实验的主要原因是 其具有成熟大液泡，液泡有颜色，便于观察 。图2中的 2、5、3 （填数字）相当于图1中的半透膜。若在6 min时向甲溶液中滴加清水，预计甲曲线的趋势是 逐渐下降 ，若预计的趋势没有出现，则可能的原因是 细胞因失水过度而死亡 。
（3）图2中结构5中流体的浓度 ＞ （填“＞”“＝”或“＜”）图3中4 min时刻的乙溶液中该结构内液体的浓度；图3中甲溶液中结构5的吸水能力 ＞ （填“＞”“＝”或“＜”）乙溶液中该结构的吸水能力。
解析：（1）渗透现象需要满足两个条件：一是半透膜，二是半透膜两侧溶液具有浓度差。若要证明半透膜是渗透作用的必要条件之一，则自变量为是否具有半透膜，故需增加一个组别，去掉半透膜即将装置中的半透膜换为全透膜，其他处理方法不变，若出现S1液面和S2液面持平现象，即可证明半透膜是渗透作用的必要条件之一。
（2）选用紫色洋葱鳞片叶外表皮作材料，是因为紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞是成熟的植物细胞，具有大液泡，细胞液呈紫色，便于观察。植物细胞的原生质层相当于一层半透膜，图2中2（细胞膜）、5（液泡膜）、3（两层膜间的细胞质）构成了原生质层，相当于图1中的半透膜。若在6 min时向甲溶液中滴加清水，外界溶液浓度变小，发生质壁分离复原，细胞吸水，细胞失水量逐渐减小，若细胞没有发生质壁分离复原，可能的原因是外界溶液浓度过高，细胞因失水过度而死亡。
（3）乙溶液是溶质可穿膜的溶液，图3中2 min时刻，进入细胞液的溶质积累到一定数量，使细胞液的浓度大于外界溶液浓度，发生质壁分离复原，4 min时，细胞失水量为0，此时细胞液的浓度可能会稍大于或等于实验初始时的浓度，而图2中细胞处于质壁分离的状态，由于细胞失水，5内的液体浓度明显大于实验初始时的浓度，因此图2中结构5中流体的浓度＞图3中4 min时刻的乙溶液中该结构内液体的浓度；由图3可知甲溶液中细胞的失水量大于乙溶液中细胞的失水量，失水量越大，吸水能力越强，所以图3中甲溶液中结构5的吸水能力＞乙溶液中该结构的吸水能力。
21.（11分）（2025·广东揭阳高一期中）洋葱叶分为管状叶和鳞片叶，管状叶进行光合作用，鳞片叶富含营养物质。如图用洋葱鳞片叶内表皮进行实验，实验试剂有0.3 g/mL的蔗糖溶液及伊红染液。已知伊红是不能被植物细胞吸收的红色染料。回答下列问题。
（1）在做观察植物细胞的质壁分离和复原的实验时，常选用 紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞 作为实验材料，理由是 外表皮细胞的细胞液呈紫色，便于观察 。植物细胞能发生质壁分离的内因是 细胞壁的伸缩性小于原生质层的伸缩性 。
（2）步骤A中，在制作洋葱鳞片叶内表皮临时装片时，先将盖玻片的一侧与水滴接触，然后轻轻放平，目的是 防止产生气泡 ，步骤C的正确操作方法是 在盖玻片的一侧滴加蔗糖溶液，另一侧用吸水纸吸引，重复几次 。
（3）若步骤C中滴入的是加有伊红的0.3 g/mL的蔗糖溶液，则在步骤D中观察到的实验现象为 细胞发生质壁分离，液泡呈无色，细胞壁与原生质层之间充满红色染液 ；完成A～F的整个实验过程，需使用 低倍 （填“低倍”或“高倍”）显微镜观察3次。
解析：（1）观察植物细胞的质壁分离和复原的实验中一般选择成熟植物细胞，最好带有颜色方便观察，所以在做观察植物细胞的质壁分离和复原的实验时，常选用紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞作为实验材料，理由是外表皮细胞的细胞液呈紫色，便于观察。植物细胞能发生质壁分离的内因是细胞壁的伸缩性小于原生质层的伸缩性，外因是外界溶液浓度大于细胞液浓度，因而细胞失水。
（2）制作装片时，即步骤A中，先将盖玻片的一侧与水滴接触，然后轻轻放平，目的是防止气泡产生，步骤C是滴加蔗糖溶液，滴加的方法是在盖玻片的一侧滴蔗糖溶液，另一侧用吸水纸吸引，重复几次，其目的是使洋葱内表皮细胞置于蔗糖溶液中。
（3）已知伊红是不能被植物细胞吸收的红色染料，若步骤C中滴入的是加有伊红的0.3 g/mL的蔗糖溶液，则在步骤D中观察到的实验现象为细胞发生质壁分离，液泡呈无色（这里的实验材料是洋葱鳞片叶的内表皮），细胞壁与原生质层之间充满红色染液（被染成红色的蔗糖溶液）。整个实验过程中在显微镜下观察3次，都是在低倍镜下完成的。
22.（13分）水通道蛋白位于部分细胞的细胞膜上，能介导水分子跨膜运输，提高水分子的运输效率。如图是猪的红细胞在不同浓度的NaCl溶液中，红细胞体积和初始体积之比的变化曲线（O点对应的浓度为红细胞吸水涨破时的NaCl浓度）。请回答下列问题：
（1）在低渗溶液中，红细胞吸水涨破释放内容物后，剩余的部分称为“血影”，则“血影”的主要成分是 蛋白质和磷脂（或蛋白质和脂质） 。根据图示可知，猪的红细胞在浓度为 150 mmol·L－1的NaCl溶液中能保持正常形态。
（2）分析题图，将相同的猪的红细胞甲、乙分别放置在A点和B点对应浓度的NaCl溶液中，一段时间后，红细胞乙的吸水能力 大于 （填“大于”“小于”或“等于”）红细胞甲，原因是 红细胞乙失水量多，细胞液渗透压升高，细胞吸水能力增强 。
（3）将猪的红细胞和肝细胞置于蒸馏水中，发现红细胞吸水涨破所需的时间少于肝细胞，结合以上信息分析，其原因可能是 红细胞的细胞膜上存在水通道蛋白，肝细胞细胞膜上无水通道蛋白 。
解析：（1）“血影”是红细胞的细胞膜结构，其主要成分是蛋白质和磷脂。曲线图显示：当NaCl溶液的浓度为150 mmol·L－1时，红细胞体积和初始体积之比为1.0，说明水分子进出细胞处于动态平衡，此时红细胞能保持正常形态。
（2）将相同的猪的红细胞甲、乙分别放置在A点和B点对应浓度的NaCl浓液中，一段时间后，二者的红细胞体积和初始体积之比均小于1，且乙的比值更小，说明红细胞乙的失水量多于红细胞甲的失水量，此时红细胞乙的细胞液渗透压高于红细胞甲，所以红细胞乙的吸水能力大于红细胞甲的吸水能力。
（3）将猪的红细胞和肝细胞置于蒸馏水中，发现红细胞吸水涨破所需的时间少于肝细胞，究其原因可能是红细胞的细胞膜上存在水通道蛋白，水分子可通过水通道蛋白快速进入红细胞内，而肝细胞的细胞膜上无水通道蛋白。
23.（10分）（2025·辽宁辽阳高一期末）肾脏既能排出一些代谢物质，也能对一些物质进行重新吸收利用。集合管上皮细胞对集合管中的某些离子重吸收的部分机制如图所示，①～④表示转运蛋白。Cl－借助于膜两侧Na＋的浓度差所形成的势能，与Na＋通过①共同转运至细胞内。回答下列问题：
（1）转运蛋白包括 载体蛋白和通道蛋白 两种类型。转运蛋白②③属于 通道 蛋白。
（2）转运蛋白④参与的运输方式属于 主动运输 ，判断理由是 需要消耗能量（和载体蛋白） 。
（3）Cl－通过①进入细胞的方式是 主动运输 。
解析：（1）转运蛋白包括载体蛋白和通道蛋白，据图可知，图中②③是通道蛋白，不需要与运输的物质结合。（2）④参与的运输方式需要消耗能量，为主动运输。（3）分析题意，Cl－借助于膜两侧Na＋的浓度差所形成的势能进入细胞，由此可知Cl－通过①进入细胞的方式是主动运输。
24.（12分）（2025·安徽淮北高一期中）细胞质基质中积累的Na＋会抑制胞质酶的活性，植物根部细胞通过多种途径降低细胞质基质中Na＋浓度，从而降低盐胁迫的损害，部分生理过程如图所示，请回答以下问题：
（1）图示各结构中H＋浓度存在明显差异，这种差异主要由位于 细胞膜和液泡膜上 的H＋-ATP泵来维持。H＋-ATP泵在转运H＋时，其构象 发生 （填“发生”或“不发生”）改变。
（2）依据H＋的这种分布特点，Na＋转运到胞外的运输方式是 主动运输 。若使用ATP抑制剂处理细胞，Na＋的排出量会明显 减少 （填“增加”“不变”或“减少”），其原因是 H＋逆浓度运出细胞的方式为主动运输，需要ATP为其提供能量，使用ATP抑制剂处理细胞，H＋运出细胞减少，而Na＋的排出依赖于H＋浓度差，因此Na＋排出量减少 。
（3）据图分析，水稻在盐胁迫条件下，根部细胞降低细胞质基质中Na＋浓度的途径有 根部细胞会通过SOS1和NHX在消耗H＋浓度梯度的情况下将钠离子分别转运至细胞外和液泡内，进而维持细胞质基质较低的钠环境 。
解析：（1）图示各结构中H＋浓度存在明显差异，这种差异主要由位于细胞膜和液泡膜上的H＋-ATP泵来维持，即通过该结构维持了细胞质基质中较高的pH环境。H＋-ATP泵在转运H＋时，其构象发生改变，进而实现了H＋的逆浓度梯度转运。
（2）依据H＋的这种分布特点，Na＋转运到胞外的运输方式是主动运输，该过程消耗的是H＋的电化学梯度势能。若使用ATP抑制剂处理细胞，则H＋-ATP泵无法维持图示各结构中H＋的浓度差，因而Na＋的排出量会明显减少，其原因是H＋逆浓度运出细胞的方式为主动运输，需要ATP为其提供能量，使用ATP抑制剂处理细胞，H＋运出细胞减少，导致H＋两侧的浓度差减少，而Na＋的排出依赖于H＋浓度差，因此Na＋排出量减少。
（3）据图分析，水稻在盐胁迫条件下，当盐浸入到根周围的环境时，Na＋顺浓度梯度进入根部细胞，而后根部细胞会通过图中的SOS1和NHX在消耗H＋浓度梯度的情况下将钠离子分别转运至细胞外和液泡内，进而维持细胞质基质较低的钠环境，保证细胞质基质中代谢过程的正常进行。
11 / 11第2节 主动运输与胞吞、胞吐
学习目标
1.通过对比分析物质运输方式的特点，强化物质与能量观。 2.通过对物质运输方式归纳与总结、模型与建模，强化科学思维。 3.通过设计实验探究某种物质的运输方式，强化科学探究。
知识点一 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 ，这种方式叫作主动运输。
【微思考】 通道蛋白参与主动运输吗？
提示：不参与，通道蛋白只参与协助扩散。
2.条件
（1）细胞膜上相应 载体蛋白 的协助。
（2）消耗细胞内化学反应所释放的 能量 。
3.实例
（1）K＋、Ca2＋和Na＋等离子通过细胞膜。
（2）小肠上皮细胞吸收 葡萄糖、氨基酸 等分子。
4.意义
通过主动运输来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。
（教材P70“与社会的联系”）囊性纤维化发生的一个主要原因是患者肺部支气管上皮细胞表面转运氯离子的 载体蛋白 的功能发生异常。
（1）主动运输过程中载体蛋白的空间结构不发生改变。 （×）
提示：主动运输过程中载体蛋白的空间结构发生改变。
（2）细胞主动运输物质的结果是使物质在细胞膜内外的浓度趋于相等。 （×）
提示：主动运输需要载体蛋白和能量，一般是逆浓度梯度运输，不会使膜内外浓度趋于相等。
（3）氧气浓度的高低对细胞逆浓度梯度吸收物质不造成影响。 （×）
提示：氧气浓度通过影响细胞呼吸产生能量的多少来影响主动运输。
探究｜主动运输的条件
1.分析表格内容，思考回答：
红细胞从血浆中吸收K＋，排出Na＋与小肠上皮细胞从小肠液吸收葡萄糖、氨基酸有什么共同的特点？
提示：都是逆浓度梯度运输。
2.胡萝卜植株对磷酸盐的吸收可以从低浓度到高浓度，为探究胡萝卜对磷酸盐的吸收是否需要能量，研究人员做了以下实验：
由上述实验得出的结论是什么？
提示：细胞完成逆浓度梯度运输需要能量，有氧呼吸提供能量。
3.探究细胞吸收磷酸盐是否需要载体蛋白
①研究人员合成人工膜将其置于磷酸盐溶液中，并提供能量，一段时间后发现实验前后磷酸盐浓度几乎没有发生改变。
②随后研究人员又在人工合成的磷脂双分子层中镶嵌入某种蛋白质，将新合成的人工膜置于磷酸盐溶液中，并提供能量，一段时间后发现实验后磷酸盐浓度降低了。
由上述实验得出的结论是什么？
提示：细胞完成逆浓度梯度运输需要载体蛋白。
1.影响物质跨膜运输曲线的分析及判断
（1）图1、图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主要是膜上转运蛋白的数量有限。
（2）图3、图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。
2.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.（教材P70“与社会的联系”改编）囊性纤维化是一种严重的遗传病，导致这一疾病发生的主要原因是患者肺部支气管上皮细胞表面转运氯离子的CFTR蛋白异常，导致患者支气管黏液增多，如图所示。下列有关叙述正确的是（ ）
A.正常细胞内，氯离子通过协助扩散的方式转运至细胞外
B.功能正常的CFTR蛋白运输氯离子时空间结构会发生变化
C.CFTR蛋白异常时，水分子向膜外扩散的速率加快，使覆盖于肺部细胞表面的黏液不断积累
D.CFTR这种通道蛋白在氯离子通过时不需要与其结合
解析：B 正常细胞内，氯离子通过主动运输的方式转运至细胞外，A错误；功能正常的CFTR蛋白是一种载体蛋白，运输氯离子时，氯离子与载体蛋白结合后，在能量的推动下，载体蛋白空间结构会发生变化，将所结合的离子从细胞膜一侧转运到另一侧并释放出来，载体蛋白随后恢复原状，B正确，D错误；在正常细胞内，氯离子在CFTR蛋白的协助下转运至细胞外，随着氯离子在细胞外浓度逐渐升高，水分子向膜外扩散的速率加快，使覆盖于肺部细胞表面的黏液被稀释，C错误。
2.（教材P72“拓展应用T2”改编）为探究强耐盐植物柽柳根部吸收Ca2＋的方式，某科研小组将若干株生长状况相同的柽柳均分为三组，置于完全培养液（其含植物生长所需要的全部营养元素）中进行如表所示的处理，一段时间后计算每组柽柳对Ca2＋的吸收速率。下列说法错误的是（ ）
1组 不做任何处理
2组 加入Ca2＋的载体抑制剂
3组 加入细胞呼吸抑制剂
A.该实验的自变量是有无抑制剂及抑制剂的种类
B.若1组的吸收速率明显高于2组，说明Ca2＋的吸收方式为协助扩散
C.若1组和3组的吸收速率相同，说明Ca2＋的吸收方式为被动运输
D.若2组和3组的吸收速率均明显小于1组，说明Ca2＋的吸收方式为主动运输
解析：B 为探究强耐盐植物柽柳根部吸收Ca2＋的方式，该实验的自变量是抑制剂的种类和有无，因变量是柽柳对Ca2＋的吸收速率，A正确；1组和2组的自变量为有无钙离子的载体，若1组的吸收速率明显高于2组，只能说明Ca2＋的吸收过程需要载体的协助，需要载体协助的可能是协助扩散或主动运输，故不能说明Ca2＋的吸收方式为协助扩散，B错误；1组和3组的自变量为有无呼吸抑制剂，即能量的不同，若1组和3组的吸收速率相同，说明Ca2＋的吸收过程不需要能量，Ca2＋的吸收方式为被动运输，C正确；若2组和3组的吸收速率均明显小于1组，说明Ca2＋的吸收过程既需要载体也需要能量，故Ca2＋的吸收方式为主动运输，D正确。
知识点二 胞吞与胞吐
1.过程
（1）胞吞过程：大分子与膜上的 蛋白质 结合，从而引起这部分细胞膜内陷形成 小囊 ，包围着大分子。然后，小囊从 细胞膜 上分离下来，形成 囊泡 ，进入细胞内部。
（2）胞吐过程：细胞需要外排的大分子，先在细胞内形成 囊泡 ，囊泡移动到细胞膜处，与 细胞膜 融合，将大分子排出细胞。
2.实例
（1）胞吞：变形虫摄食、吞噬细胞吞噬细菌等。
（2）胞吐：乳腺细胞合成蛋白质、内分泌腺分泌细胞合成 蛋白质类激素 、消化腺细胞分泌消化酶的过程。
3.特点
（1）需要消耗能量。
（2）需要细胞膜上蛋白质的 识别 。
（3）依靠细胞膜的 流动性 。
（1）（教材P71“相关信息”）胞吞形成的囊泡，在细胞内可以被 溶酶体 降解。
（2）（教材P72“与社会的联系”改编）引发阿米巴痢疾的原因是在人体肠道内寄生的一种变形虫——痢疾内变形虫，能通过 胞吐 作用分泌蛋白分解酶，溶解人的肠壁组织，通过 胞吞 作用“吃掉”肠壁组织细胞，并引发阿米巴痢疾。
4.细胞的物质输入和输出的基础
（1）细胞膜的功能特性——选择透过性。
（2）转运蛋白的 种类和数量 ，或转运蛋白空间结构的变化，对许多物质的跨膜运输起着决定性的作用，这也是细胞膜具有 选择透过性 的结构基础。
（3）胞吞或胞吐过程也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）胞吞、胞吐过程会导致膜成分的更新。 （√）
（2）物质运输过程中的囊泡都来自内质网、高尔基体。 （×）
提示：细胞内的囊泡不都来自内质网和高尔基体，也可以来自细胞膜。
（3）大分子有机物要通过载体蛋白的作用才能进入细胞内，并且需要消耗能量。 （×）
提示：大分子有机物要通过胞吞方式进入细胞内，该过程不需要载体蛋白，但需要膜上蛋白的识别，并且需要消耗能量。
（4）分泌蛋白主要通过主动运输的方式排到细胞外。 （×）
提示：分泌蛋白主要通过胞吐排到细胞外。
（5）胞吞、胞吐是特殊存在的现象，它们运输物质不需要消耗细胞呼吸所释放的能量。 （×）
提示：胞吞、胞吐是普遍存在的现象，它们运输物质需要消耗细胞呼吸所释放的能量。
探究｜分析胞吞与胞吐过程
如图表示物质进出细胞的两种运输方式：
（1）a方式为 胞吞 ，b方式为 胞吐 。
（2）人体的白细胞吞噬细胞碎片的过程属于图中哪种方式？会消耗能量吗？
提示：a方式，会消耗能量。
（3）物质以a、b方式进出细胞离不开细胞膜的流动性，原因是什么？
提示：胞吞或胞吐是通过细胞膜内陷形成小囊或囊泡与细胞膜融合来实现的，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。
（4）如果某腺体细胞中的线粒体受损，会影响该细胞的胞吐过程吗？
提示：会，因为胞吐过程需要消耗能量，线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所，是细胞的“动力车间”。
1.比较胞吞和胞吐的异同
2.“三看法”判断物质进出细胞方式
3.如图所示为细胞对大分子物质“胞吞”和“胞吐”的过程，下列有关叙述错误的是（ ）
A.a与b过程的实现与生物膜的流动性有关
B.a与b是普遍存在的物质跨膜运输的方式
C.a过程形成的囊泡，在细胞内可以被溶酶体降解
D.细胞通过a过程摄取大分子时不需要膜上的蛋白质
解析：D a（胞吞）与b（胞吐）过程的实现与生物膜的流动性有关，A正确；a（胞吞）与b（胞吐）是普遍存在的物质跨膜运输的方式，大分子物质进出细胞通常是以这两种方式进行的，B正确；a（胞吞）过程形成的囊泡，在细胞内可以被溶酶体降解，如吞噬处理侵入的病原体等物质，C正确；大分子物质通过胞吞进入细胞时，利用细胞膜的流动性，需要膜上蛋白质的识别，D错误。
4.（教材P74“非选择题T1”改编）如图为物质进出细胞方式的概念图，a、b、c表示三种方式，下列叙述不正确的是（ ）
A.a和b都是顺浓度梯度运输，两者都是O2进出细胞的方式
B.若b是协助扩散，它与主动运输的相同点是都需要载体蛋白
C.c是蛋白质、多糖等生物大分子进出细胞的方式
D.主动运输是一种需要消耗能量的跨膜运输方式
解析：A 由题意可知，a和b是自由扩散和协助扩散，c是胞吞和胞吐。自由扩散和协助扩散都是顺浓度梯度运输的，O2进出细胞的方式属于自由扩散，不属于协助扩散，A错误。若b是协助扩散，它与主动运输的相同点是都需要载体蛋白，B正确。胞吞和胞吐是生物大分子进出细胞的方式，物质通过囊泡转移进出细胞，C正确。主动运输、胞吞和胞吐都是需要消耗能量的运输方式，D正确。
课堂小结
1.（教材P70“图4－6”改编）分析图示，判断所示物质跨膜运输的方式是（ ）
A.自由扩散 B.协助扩散
C.主动运输 D.胞吞与胞吐
解析：C 图示物质是由低浓度向高浓度运输，需要载体，消耗能量，因此属于主动运输，C正确。
2.如图为某种物质跨膜运输的过程示意图。下列有关该过程的叙述，错误的是（ ）
A.细胞对图中物质的运输不具有选择性
B.膜凹陷的过程依赖于生物膜的流动性
C.囊泡的形成及其运输过程需要消耗能量
D.该物质通过图中的囊泡进入细胞内后，可以被溶酶体降解
解析：A 图中物质需要与膜上蛋白质发生特异性结合才能引起膜凹陷，进而被吞进细胞内，说明细胞对图中物质的运输具有选择性，A错误；膜凹陷的过程需要膜改变形状，依赖于生物膜的流动性，B正确；囊泡的形成及其运输过程（胞吞）都需要消耗能量，C正确；该物质通过图中的囊泡进入细胞内后，可以被溶酶体内的水解酶降解，D正确。
3.如图甲表示物质跨膜运输的示意图（①～④表示物质运输的方式），图乙表示方式②的运输速率与能量的关系。相关叙述不正确的是（ ）
A.性激素以①方式进入细胞
B.①③④三种物质都是顺浓度梯度运输
C.与方式③相比，方式②逆浓度梯度运输并消耗能量
D.图乙中a、b两点运输速率的限制因素分别是载体蛋白的数量和能量
解析：D 性激素属于脂质类物质，脂质类物质通过自由扩散的方式进入细胞，图甲中的①表示自由扩散，A正确。①是自由扩散、③④是协助扩散，都是顺浓度梯度运输，B正确。方式②是主动运输，逆浓度梯度运输并消耗能量，方式③是协助扩散，顺浓度梯度运输，不消耗能量，C正确。图乙代表主动运输速率与能量的关系，a点运输速率还未达到最大值，此时的限制因素是能量；b点运输速率达到最大值，此时的限制因素是载体蛋白的数量，D错误。
4.小肠上皮细胞能从肠腔吸收多种营养物质并跨膜运输到组织液中，相关物质运输方式如图2所示。图1是物质跨膜运输方式示意图，Ⅰ～Ⅳ表示细胞膜上的相关结构或物质，a～e表示不同的跨膜运输。请回答下列问题：
（1）据图2可知，肠腔内的葡萄糖以 主动运输 的运输方式进入小肠上皮细胞，再以 协助扩散 的方式从小肠上皮细胞进入组织液，葡萄糖进出小肠上皮细胞的跨膜运输分别对应图1中的 a、d （填字母）所示的运输方式。
（2）图2中多肽从肠腔进入小肠上皮细胞的方式是 胞吞 ，影响该过程的环境因素主要是 氧气浓度、温度 （答出两点）。
解析：（1）由图2可知，肠腔中葡萄糖的浓度低于小肠上皮细胞，所以葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞是从低浓度到高浓度运输，且需要Na＋电化学梯度的势能提供能量，可判断葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞的跨膜运输方式是主动运输，对应图1的a（表示主动运输进入细胞），葡萄糖从小肠上皮细胞进入到组织液中是顺浓度梯度进行的，为协助扩散，不需要消耗能量，对应图1的d（表示协助扩散运出细胞）。
（2）多肽属于大分子物质，进入细胞的方式是胞吞，该过程需要消耗能量，而能量的供应需要酶的催化，酶发挥作用需要适宜的温度，故影响该过程的环境因素有温度和氧气浓度等。
一、概念梳理必记
1.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，这种方式叫作主动运输。
2.离子或分子与载体蛋白结合后，在细胞内化学反应释放的能量推动下，通过载体蛋白的空间结构发生变化完成物质运输。
3.通过主动运输来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。
4.大分子物质进出细胞可以采取胞吞、胞吐的运输方式，胞吞、胞吐也需要消耗细胞呼吸所释放的能量。
二、长句表达必明
1.当细胞摄取大分子时，首先是大分子与膜上的蛋白质结合，从而引起这部分细胞膜内陷成小囊，包围着大分子。试推测“膜上的蛋白质”的作用是识别，保证细胞需要的分子被细胞摄入。
2.柽柳是强耐盐植物，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。柽柳的根部吸收无机盐离子是主动运输还是被动运输？如果要设计实验加以证明，实验思路是取甲、乙两组生长状态基本相同的柽柳幼苗，放入适宜浓度的含有Ca2＋、K＋的溶液中；甲组给予正常的细胞呼吸条件，乙组抑制细胞呼吸；一段时间后测定两组植株根系对Ca2＋、K＋的吸收速率。
知识点一 主动运输
1.（2025·山东济南高一期中）下列属于主动运输的是（ ）
A.酒精进入胃黏膜细胞
B.O2通过植物细胞的细胞膜
C.苯分子进入人的皮肤细胞
D.丽藻细胞吸收S的过程
解析：D 酒精进入胃黏膜细胞属于自由扩散，A错误；O2通过植物细胞的细胞膜属于自由扩散，B错误；苯分子进入人的皮肤细胞是自由扩散，C错误；丽藻细胞吸收S的过程是主动运输，D正确。
2.正常生理条件下，红细胞内K＋浓度远高于细胞外，表明K＋转运进入红细胞的方式为（ ）
A.自由扩散 B.被动运输
C.协助扩散 D.主动运输
解析：D 正常生理条件下，红细胞内K＋浓度远高于细胞外，说明K＋是逆浓度梯度进入红细胞的，因此其跨膜运输的方式是主动运输。
3.（2025·河北邢台高一期中）下列有关被动运输和主动运输的叙述，正确的是（ ）
A.都是逆浓度梯度进行的
B.都能运输相对分子质量小的物质或离子
C.都需要转运蛋白协助
D.都需要消耗细胞内化学反应所释放的能量
解析：B 被动运输是顺浓度梯度运输的，A错误；被动运输和主动运输都能运输相对分子质量小的物质或离子，如钾离子可通过协助扩散出细胞，也可通过主动运输进入细胞，B正确；被动运输包括自由扩散和协助扩散，自由扩散不需要转运蛋白，C错误；被动运输是顺浓度梯度运输的，不消耗细胞内化学反应所释放的能量，D错误。
4.（2025·广东肇庆高一期中）如图是三种物质进入细胞的示意图。下列叙述错误的是（ ）
A.物质甲进入细胞不需要消耗能量
B.物质乙进入细胞的方式为主动运输
C.物质丙进入该细胞的方式可表示哺乳动物成熟的红细胞吸收葡萄糖
D.相对分子质量小的物质或离子都可以通过与甲相同的方式进入细胞内
解析：D 物质甲顺浓度梯度进入细胞，属于被动运输，运输时不需要消耗能量，A正确；物质乙进入细胞是逆浓度梯度，需要消耗能量，需要载体蛋白的协助，属于主动运输，B正确；哺乳动物成熟的红细胞吸收葡萄糖的方式是协助扩散，与物质丙进入细胞的方式相同，C正确；气体分子及脂溶性小分子可以通过与甲相同的方式（自由扩散）进入细胞，但离子等小分子物质一般通过主动运输进入细胞，葡萄糖通过协助扩散进入哺乳动物成熟的红细胞，故相对分子质量小的物质或离子进入细胞的方式不都是自由扩散，D错误。
5.研究者将大蒜的根分别浸入不同浓度的磷酸盐溶液中，4 h后测定得到如图所示的磷吸收速率曲线。下列对本实验现象作出的分析，不合理的是（ ）
A.磷通过转运蛋白进入大蒜根尖细胞
B.磷吸收速率受到膜上转运蛋白的数量制约
C.磷吸收一定是逆浓度梯度进行跨膜运输
D.磷的吸收过程说明细胞膜具有选择透过性
解析：C 由题图可知，磷吸收可能是逆浓度梯度的运输，也可能是顺浓度梯度的运输，C不合理。
知识点二 胞吞与胞吐
6.（2025·山东济南高一期中）下列关于胞吞和胞吐作用的叙述，错误的是（ ）
A.胞吞和胞吐作用过程中都能形成囊泡
B.胞吞和胞吐作用都需要载体蛋白的协助
C.胞吞和胞吐作用都依赖于膜的流动性
D.胞吞作用和胞吐作用都需要消耗能量
解析：B 胞吞与胞吐作用过程中都会形成囊泡，A正确；胞吞和胞吐不需要载体蛋白，B错误；胞吞和胞吐作用都依赖于膜的流动性，C正确；胞吞和胞吐作用都需要消耗能量，D正确。
7.（2025·安徽蚌埠高一上期末）如图是变形虫摄食和排出废物过程图。据图判断，以下说法错误的是（ ）
A.该过程与细胞膜上蛋白质无关
B.该过程体现了细胞膜的结构特点
C.该过程消耗细胞呼吸释放的能量
D.该过程既有胞吞又有胞吐
解析：A 变形虫（单细胞原生动物）摄食需要细胞膜上蛋白质的识别，A错误；图中变形虫摄食和排出废物的过程分别是胞吞和胞吐，体现了细胞膜的结构特点，即具有一定的流动性，B、D正确；胞吞和胞吐的过程需要消耗能量，该能量来自细胞呼吸，C正确。
8.（2025·河北唐山高一期末）婴儿的肠道上皮细胞可以吸收母乳中的抗体，此过程不涉及（ ）
A.抗体与膜上蛋白质结合
B.细胞膜内陷形成小囊
C.高尔基体直接参与
D.消耗细胞呼吸释放的能量
解析：C 婴儿的肠道上皮细胞可以吸收母乳中的抗体，该过程依赖胞吞实现，胞吞过程中抗体需要与膜上蛋白质结合，A不符合题意；胞吞过程中细胞膜内陷形成小囊，B不符合题意；胞吞过程中不需要高尔基体的参与，C符合题意；免疫球蛋白化学本质是蛋白质，是有机大分子物质，吸收方式为胞吞，需要消耗细胞呼吸释放的能量，D不符合题意。
9.如图为巨噬细胞将细菌吞噬的过程以及细胞中的溶酶体发挥作用，下列相关叙述正确的是（ ）
A.细菌以胞吞形式进入细胞，细菌的细胞膜与巨噬细胞的膜发生了融合
B.溶酶体与吞噬体的融合体现了生物膜具有流动性
C.巨噬细胞吞噬的过程中既不需要载体蛋白，也不需要能量
D.胞吞的过程中细菌共穿过了两层生物膜
解析：B 细菌以胞吞形式进入细胞，该过程体现了细胞膜的流动性，但两者的细胞膜未发生融合，A错误；巨噬细胞吞噬的过程中不需要载体蛋白，但需要能量，C错误；胞吞的过程中细菌并未穿过生物膜，D错误。
10.（2025·天津和平高一期中）一种物质进行跨膜运输的方式与该物质的分子大小等性质有关。下列有关物质跨膜运输的相关表述正确的是（ ）
A.相对分子质量小的物质或离子都可以通过自由扩散进入细胞内
B.大分子有机物要通过转运蛋白的作用才能进入细胞内，并且要消耗能量
C.被动运输都是顺浓度梯度进行的，既不需要消耗能量，也不需要借助膜上的转运蛋白
D.物质逆浓度梯度进行跨膜运输，既要消耗细胞的能量，也需要借助膜上的载体蛋白
解析：D 相对分子质量小的物质或离子的运输方式可能是自由扩散、协助扩散或主动运输，A错误；大分子有机物通过胞吞的方式进入细胞内，依赖于膜的流动性，不需要转运蛋白，但需要膜蛋白的参与，需要消耗能量，B错误；被动运输中的协助扩散需要借助膜上的转运蛋白，C错误；物质逆浓度梯度进行跨膜运输的方式为主动运输，既要消耗细胞的能量，也需要借助膜上的载体蛋白，D正确。
11.宁夏枸杞属于耐盐药用植物，其耐盐性与高盐条件下Ca2＋跨膜运输进入根细胞增多有关，机理如图所示。下列说法错误的是（ ）
A.Na＋、Ca2＋进入细胞的运输方式分别为协助扩散、主动运输
B.被激活的钙响应蛋白复合物可促进Na＋运出细胞
C.细胞质基质中Na＋浓度下降的同时pH升高
D.农业生产上可通过增施钙肥来提高枸杞的耐盐性
解析：C 分析题图可知，Ca2＋进入细胞是逆浓度梯度且消耗能量，为主动运输，Na＋进入细胞是顺浓度梯度，为协助扩散，A正确；由图可知，被激活的钙响应蛋白复合物可促进中间载体蛋白的功能，促进Na＋运出细胞，B正确；分析题图可知，中间的载体蛋白向细胞外排出Na＋的同时向细胞内运输H＋，因此细胞质基质中Na＋浓度下降的同时pH降低，C错误；由于Ca2＋的吸收可以促进Na＋运出细胞，因此农业生产上可通过增施钙肥来提高枸杞的耐盐性，D正确。
12.某植物的蛋白P由其前体加工修饰后形成，经胞吐被排出细胞。在胞外酸性环境下，蛋白P被分生区细胞膜上的受体蛋白识别并结合，引起分生区细胞分裂。下列叙述正确的是（ ）
A.若人食用该植物后，获得的蛋白P可直接被人体细胞吸收、利用
B.胞吐是涉及核糖体膜、内质网膜等多种膜的破裂与融合的耗能的过程
C.蛋白P运输和发挥作用的过程均与蛋白质无关
D.若病原体侵染使胞外环境成为碱性，可能导致蛋白P无法被受体识别
解析：D 若人食用该植物后，获得的蛋白P需水解为小分子氨基酸才能被人体细胞吸收、利用，A错误；蛋白P被排出细胞的过程为胞吐，是涉及多种膜的破裂与融合的耗能的过程，但核糖体无膜结构，B错误；囊泡上的蛋白质物质会与细胞膜上的特定蛋白质之间发生结合，从而让囊泡可以在正确的位置上释放其所运载的特殊“分子货物”，故蛋白P运输与蛋白质有关，且胞吐后蛋白P被分生区细胞膜上的受体蛋白识别并结合从而发挥作用，该过程也与蛋白质相关，C错误；若病原体侵染使胞外环境成为碱性，可能导致蛋白P结构改变进而无法被受体识别，D正确。
13.（2025·天津红桥高一期末）糖尿病是一种由胰岛素分泌绝对不足或相对不足引起营养物质代谢紊乱的疾病，主要标志为高血糖，其中1型糖尿病是病人的胰岛素分泌量绝对不足所导致的。如图展示了正常人体胰岛细胞内胰岛素的分泌调节过程，编号（1）～（4）表示运输方式。
（1）图中细胞结构A为 线粒体 ，是细胞进行 有氧呼吸 的主要场所。
（2）图中K＋的运输方式是 主动运输 ，Ca2＋的运输方式是 协助扩散 ，以上两者都需要 转运蛋白 作为运输工具，两者的运输工具的化学本质相同，但只能运输对应的特定物质，是因为不同运输工具具有特定的 结构（或空间结构） 。
（3）图中胰岛素离开细胞的运输方式是 胞吐 ，此方式 需要 （填“需要”或“不需要”）细胞提供能量。
解析：（1）分析题图，图中细胞结构A为线粒体，线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所。
（2）图中K＋逆浓度进入细胞，其运输方式是主动运输；钙离子是顺浓度进入细胞，需要转运蛋白，其运输方式是协助扩散；主动运输和协助扩散两者都需要转运蛋白作为运输工具，两者的运输工具的化学本质相同，但只能运输对应的特定物质，是因为不同运输工具具有特定的结构。
（3）胰岛素属于蛋白质，蛋白质出细胞通过胞吐实现；该过程需要消耗细胞提供的能量。
13 / 141.概念理解（判断正误）
（1）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。 （×）
（2）动物细胞无原生质层，故不能发生渗透吸水和失水。 （×）
（3）存在半透膜，膜两侧溶液存在浓度差是发生渗透作用的必要条件。 （√）
（4）果脯在腌制中慢慢变甜，是细胞渗透作用吸收糖分的结果。 （×）
（5）活体植物细胞都能发生质壁分离，紫色洋葱表皮细胞较易观察。 （×）
（6）质壁分离复原的过程中，细胞的吸水能力逐渐增大。 （×）
（7）若观察到洋葱鳞片叶外表皮细胞的中央液泡逐渐缩小，则说明外界蔗糖溶液的浓度要低于细胞液的浓度。（×）
（8）观察洋葱鳞片叶外表皮细胞的质壁分离与复原实验还需要另设对照组。 （×）
（9）“原生质层比细胞壁的伸缩性大”是质壁分离实验依据的原理之一。 （√）
（10）当外界溶液浓度低时，红细胞一定会由于吸水涨破。 （×）
（11）红细胞膜上运输水分子的蛋白分为转运蛋白和通道蛋白。 （×）
（12）载体蛋白和通道蛋白的作用机制是相同的。（×）
（13）物质在逆浓度梯度跨膜运输时，首先要与膜上通道蛋白结合。 （×）
（14）载体蛋白通过改变构象，只转运与自身结合部位相适应的分子或离子。 （√）
（15）通道蛋白与被转运物质的结合具有特异性和亲和性。 （×）
（16）葡萄糖进入小肠上皮细胞与进入红细胞的方式不同。 （√）
（17）甘油和脂肪酸能以自由扩散的方式进出细胞，是因为其均为脂溶性物质。 （√）
（18）胞吞、胞吐通常介导小分子物质的运输。（×）
（19）胞吞、胞吐均需要细胞膜蛋白质的参与。（√）
（20）水分子借助通道蛋白转运时，不需要消耗能量。 （√）
（21）载体蛋白具有特异性，通道蛋白不具有特异性。 （×）
（22）大分子有机物要通过转运蛋白的作用才能进入细胞。 （×）
2.思维表达（长句书写）
（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液体浓度。
（2）质壁分离复原过程中，细胞的吸水能力逐渐 降低 （填“降低”或“升高”），理由是 植物细胞在发生质壁分离复原的过程中，因不断吸水导致细胞液的浓度逐渐降低，与外界溶液浓度差减小，细胞的吸水能力逐渐降低 。
（3）水分子难以大量通过自由扩散进出细胞，从细胞膜的结构分析，其原因是 细胞膜以磷脂双分子层作为基本支架，水分子难以大量通过磷脂双分子层中的疏水区域 。
（4）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。
（5）植物的根细胞可以通过不同方式吸收外界溶液中的K＋。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 顺浓度梯度运输（或不消耗能量） （答出1点即可）。
（6）据报道，一种名为“瘦素穿肠蛋白”的药物可治疗肥胖，可口服使用，以减轻肥胖症患者肌肉注射的痛苦。小肠上皮细胞吸收该药物最可能的方式是胞吞，判断的依据是 “瘦素穿肠蛋白”是一种蛋白质，属于生物大分子 。
物质运输的原理与方式的判断
【真题】 （2024·海南高考3题）许多红树植物从含盐量高的泥滩中吸收盐分，并通过其叶表面的盐腺主动将盐排出体外避免盐害。下列有关这些红树植物的叙述，正确的是（ ）
A.根细胞吸收盐提高了其细胞液的浓度，有利于水分的吸收
B.根细胞通过自由扩散的方式吸收泥滩中的K＋
C.通过叶表面的盐腺将盐排出体外，不需要ATP提供能量
D.根细胞主要以主动运输的方式吸收水分
解析：A 根细胞吸收盐提高了其细胞液的浓度，提高细胞渗透压，有利于水分的吸收，A正确；根细胞通过主动运输的方式吸收泥滩中的K＋，B错误；根据题干，通过其叶表面的盐腺主动将盐排出体外避免盐害，所以运输方式属于主动运输，需要ATP提供能量，C错误；根细胞吸收水分的原理是渗透作用，运输方式是被动运输，D错误。
【教材溯源】
（1）细胞液的浓度大于外界溶液的浓度时，细胞吸水。 （见教材P65“正文”）
（2）离子和一些小分子有机物不能自由地通过细胞膜。 （见教材P66“正文”）
（3）主动运输能排出代谢废物和对细胞有害的物质。 （见教材P70“正文”）
（4）水可通过自由扩散进出细胞，但更多的是以协助扩散的方式进出细胞。 （见教材P67“正文”）
真题拆解重组练
1.细胞失水过程中，细胞液浓度增大。 （2024·山东高考）（√）
2.液泡膜上的一种载体蛋白只能主动转运一种分子或离子。 （2024·安徽高考）（×）
3.水分子主要通过质膜上的水通道蛋白进出肾小管上皮细胞。 （2024·安徽高考）（√）
4.胞吞形成的囊泡与溶酶体融合，依赖于膜的流动性。 （2024·北京高考）（√）
1.（2025·北京海淀高一期中）某学生用紫色洋葱鳞片叶外表皮为实验材料，制成临时装片后，利用0.3 g/mL蔗糖溶液和清水，进行植物细胞吸水和失水的观察。下列相关叙述正确的是（ ）
A.图乙所示细胞出现质壁分离，b处充满清水
B.与图甲相比，图乙所示细胞的吸水能力弱，液泡紫色更深
C.水分子从细胞外扩散进细胞液至少需要穿过4层磷脂分子
D.该实验过程中未另设对照组，不存在对照实验
解析：C 图乙是细胞的质壁分离现象，b处充满蔗糖溶液，A错误；与图甲相比，图乙在发生质壁分离的过程中，细胞不断失水导致细胞液浓度逐渐增大，细胞吸水能力逐渐增强，液泡紫色更深，B错误；水分子从细胞外扩散进细胞液要穿过细胞膜和液泡膜，至少需要穿过2层膜，4层磷脂分子，C正确；该实验过程中虽然未另设对照组，但存在自身前后对照，D错误。
2.（2025·黑龙江大庆高一期末）如图表示高等动、植物细胞与原生生物细胞避免渗透膨胀的三种不同的机制。下列有关叙述正确的是（ ）
A.这三种细胞均以原生质层充当发生渗透吸水时所需要的半透膜
B.液泡能调节植物细胞内的环境，细胞壁作为系统的边界有选择透过性
C.动物细胞将离子排出细胞来降低细胞质的浓度，以避免过度吸水
D.将原生生物置于不同浓度的溶液中，其通过收缩泡向外排水的速率不变
解析：C 原生质层由植物细胞的细胞膜、液泡膜和两者之间的细胞质构成，动物细胞和原生生物都是以细胞膜为半透膜完成渗透作用的，A错误；液泡通过吸水和失水，进而调节植物细胞的渗透压，调节植物细胞内的环境，但细胞壁是全透性结构，不能作为细胞的边界，细胞的边界是细胞膜，B错误；动物细胞避免膨胀，需要将离子转运到细胞外，来降低细胞质的浓度，以减小细胞内液的渗透压，避免过度吸水涨破，C正确；将原生生物置于不同浓度的溶液中，其通过收缩泡向外排水的速率发生改变，例如将原生生物置于低渗溶液中，收缩泡将多余的水排到细胞外的速率会加快，D错误。
3.（2025·河南郑州高一期中）某研究小组用溶液Ⅰ和溶液Ⅱ分别浸泡某种植物细胞，测得细胞失水量变化如图所示。下列叙述错误的是（ ）
A.原生质层相当于半透膜，其伸缩性大于细胞壁
B.溶液Ⅰ中植物细胞的吸水能力一直在增加
C.t3后溶液Ⅱ中细胞失水量没有变化，渗透作用停止
D.实验过程中，溶液Ⅱ与细胞液的浓度差先变小后稳定
解析：B 原生质层相当于半透膜，其伸缩性大于细胞壁，因而植物细胞在失水后会表现出质壁分离现象，A正确；溶液Ⅰ中植物细胞在t2之前细胞失水，过程中细胞液浓度逐渐增大，细胞吸水能力逐渐增强，t2～t5之间，细胞在吸水，过程中细胞液浓度逐渐减小，细胞吸水能力逐渐减弱，B错误；t3后溶液Ⅱ中细胞失水量没有变化，说明水分子进出平衡，此时原生质层两侧的溶液浓度相同，不符合渗透作用发生的条件（渗透作用发生的条件之一为半透膜两侧需要有浓度差），C正确；实验过程中，溶液Ⅱ中的植物细胞先不断失水，细胞液浓度逐渐增加，最后达到平衡，因而该过程中溶液Ⅱ与细胞液的浓度差先变小后稳定，D正确。
4.（2025·湖南长沙高一期末）某同学用物质的量浓度为2 mol/L的乙二醇溶液和2 mol/L的蔗糖溶液分别处理紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞，观察细胞的质壁分离现象，得到其原生质体体积变化情况如图所示。下列相关叙述正确的是（ ）
A.60 s时，乙二醇溶液组的细胞吸水能力大于蔗糖溶液组的细胞
B.120 s时，蔗糖溶液组的细胞的细胞液浓度小于外界溶液的浓度
C.120 s后，乙二醇组的细胞开始吸收乙二醇，导致其细胞液浓度增大，细胞吸水
D.240 s后，将蔗糖溶液组的细胞置于清水中一定会发生质壁分离复原现象
解析：B 原生质体相对体积减小是因为外界溶液浓度大于叶肉细胞的细胞液浓度，导致细胞失水，60 s时，乙二醇溶液中的叶肉细胞的原生质体相对体积大于蔗糖溶液中的，因为最开始两种溶液中叶肉细胞的原生质体相对体积相同，可以判断乙二醇溶液中的叶肉细胞失水量小于蔗糖溶液中的叶肉细胞，因此乙二醇溶液组的细胞吸水能力小于蔗糖溶液组的细胞，A错误；120 s时，蔗糖溶液的叶肉细胞正在发生质壁分离，因此叶肉细胞的细胞液浓度小于蔗糖溶液浓度，B正确；处于乙二醇溶液中的细胞从一开始就吸收乙二醇，C错误；240 s时细胞发生质壁分离太长时间，细胞失水过多可能会导致细胞死亡，再放入清水中不一定会发生复原现象，D错误。
5.图甲、图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扩散快1 000倍。下列叙述错误的是（ ）
A.载体蛋白在转运过程中需与被运输的物质相结合并发生构象变化
B.载体蛋白和通道蛋白属于转运蛋白，对物质运输均具有专一性
C.甲、乙两种方式都属于被动运输，被转运的溶质从高浓度一侧到低浓度一侧运输，且具有饱和效应
D.O2分子跨膜运输需与该通道蛋白的直径和形状等相适配
解析：D 由图可知，载体蛋白在转运过程中需与被运输的物质相结合并发生构象变化，A正确；载体蛋白和通道蛋白属于转运蛋白，均具有一定的专一性，只能转运特定的物质，B正确；由图可知，甲、乙两种方式都是顺浓度运输物质，且需要转运蛋白，因此两者都属于被动运输，被转运的溶质从高浓度一侧到低浓度一侧运输，且具有饱和效应，C正确；O2进出细胞为自由扩散，不需要通道蛋白，D错误。
6.（2025·安徽淮南市高一期中）二氢吡啶类降压药可阻断动脉血管平滑肌细胞膜上的钙通道蛋白，抑制细胞外Ca2＋进入细胞，引起全身外周动脉血管扩张而产生降压作用。下列有关叙述错误的是（ ）
A.Ca2＋进入细胞可能会促进全身外周动脉血管收缩
B.细胞外Ca2＋进入细胞的跨膜运输方式为协助扩散
C.钙通道蛋白属于载体蛋白，转运Ca2＋时会与Ca2＋结合
D.多数水分子进出细胞的方式与上述Ca2＋运输方式相同
解析：C 题干信息，抑制细胞外Ca2＋进入细胞，引起全身外周动脉血管扩张而产生降压作用，可见Ca2＋进入细胞可能会促进全身外周动脉血管收缩，A正确；细胞外Ca2＋内流通过钙通道，不需要消耗能量，属于协助扩散，B正确；钙通道蛋白属于通道蛋白，转运Ca2＋时不会与Ca2＋结合，C错误；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的，少数情况下进行自由扩散，因此多数水分子进出细胞的方式与题述Ca2＋运输方式相同，D正确。
7.受体介导的胞吞作用指细胞外的生物大分子与受体结合后，经胞吞作用进入细胞的过程如图所示。下列叙述正确的是（ ）
A.胞吞作用对运输的物质不具有选择性
B.对生物大分子的胞吞需要转运蛋白的参与
C.抑制线粒体产生能量不会影响胞吞作用
D.胞吞形成的囊泡在细胞内可以被溶酶体降解
解析：D 分析题图可知，只有圆球形生物大分子可以与受体结合，被吞入细胞，故胞吞作用对运输的物质具有选择性，A错误；生物大分子被胞吞后形成囊泡，不需要转运蛋白的参与，B错误；胞吞需要消耗能量，故抑制细胞呼吸会影响胞吞作用，C错误；胞吞形成的囊泡在细胞内最终可被溶酶体降解，D正确。
8.如图中曲线a、b表示不同物质跨膜运输的速率与氧气浓度变化的关系。下列分析不正确的是（ ）
A.曲线a可以代表甘油、乙醇等脂溶性物质的跨膜运输速率
B.以a方式运输的物质均能通过无蛋白质的人工脂双层
C.P点以后转运速率不再增加的主要原因是载体蛋白数量有限
D.人体一氧化碳中毒会影响b方式的运输速率
解析：B 甘油、乙醇等脂溶性物质可以通过自由扩散进出细胞，所以曲线a可以代表甘油、乙醇等脂溶性物质的跨膜运输速率，A正确；曲线a的转运速率不受氧气浓度影响，表示被动运输，被动运输分为自由扩散和协助扩散，其中协助扩散需要膜上的转运蛋白，因此以a方式运输的物质若为协助扩散，则不能通过无蛋白质的人工脂双层，B错误；曲线b表示主动运输，P点以后转运速率不再增加的主要原因是载体蛋白数量有限，C正确；曲线b表示主动运输，人体一氧化碳中毒会影响能量的供应，即会影响b方式的运输速率，D正确。
9.（2025·广东揭阳华侨中学月考）图甲代表细胞进行主动运输的三种类型，图乙是小肠上皮细胞转运葡萄糖的过程示意图（ATP→ADP＋Pi表示提供能量）。请回答下列问题：
（1）分析图甲所示的细胞膜结构， P （填“P”或“Q”）侧为细胞外。
（2）葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞时，载体只能转运葡萄糖和Na＋，体现了载体的 专一 性。据图乙中的信息分析，葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞是 逆 （填“顺”或“逆”）浓度梯度进行的， 需要 （填“需要”或“不需要”）消耗能量，而Na＋从肠腔进入小肠上皮细胞的运输方式是 协助扩散 。
（3）为了证明小肠上皮细胞以主动运输的方式吸收葡萄糖，请设计实验探究。
①实验步骤：
第一步：取甲、乙两组生理状况相同的小肠上皮细胞，放入适宜浓度的含有 葡萄糖 的培养液中。
第二步：甲组细胞给予正常的呼吸条件，乙组细胞 抑制细胞呼吸（或加入呼吸抑制剂等） ，其他条件与甲组相同。
第三步：一段时间后测定葡萄糖的吸收速率。
②预测实验结果并分析：
若 乙组细胞的吸收速率明显小于甲组细胞的吸收速率，或者完全不吸收 ，则说明小肠上皮细胞吸收葡萄糖的方式是主动运输，否则不是主动运输。
解析：（1）细胞膜的结构中，糖蛋白只分布在膜外侧，分析图甲所示的细胞膜结构，P侧是膜外侧。
（2）一种载体蛋白通常只适合与一种或一类离子或分子结合，载体只能转运葡萄糖和Na＋，但是二者和载体结合的部位不同，体现了载体的专一性或特异性。据图乙中的信息分析，葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞是从低浓度到高浓度运输，逆浓度梯度进行的，属于主动运输，需要消耗能量，而Na＋从肠腔进入小肠上皮细胞是从高浓度到低浓度运输，顺浓度梯度，运输方式是协助扩散。
（3）主动运输需要消耗细胞提供的能量，而自由扩散和协助扩散不需要消耗细胞提供的能量，所以为了证明小肠上皮细胞以主动运输的方式吸收葡萄糖。设计实验如下：①实验步骤：第一步：取甲、乙两组生理状况相同的小肠上皮细胞，放入适宜浓度的含有葡萄糖的培养液中。第二步：甲组细胞给予正常的呼吸条件，乙组细胞抑制细胞呼吸，其他条件与甲组相同。第三步：一段时间后测定葡萄糖的吸收速率。②预测实验结果并分析：若小肠上皮细胞以主动运输的方式吸收葡萄糖，则乙组细胞葡萄糖的吸收速率明显小于甲组细胞的吸收速率，或者完全不吸收。
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