第三节 物质的跨膜运输
学 习 目 标
核 心 素 养
1.阐明质膜具有选择透过性。
2．举例说明有些物质顺浓度梯度进出细胞，不需要额外提供能量；有些物质逆浓度梯度进出细胞，需要能量和载体蛋白。
3．举例说明大分子物质可以通过胞吞、胞吐进出细胞。
1.运用归纳与概括的方法学习物质跨膜运输的方式。
2．依据科学探究的方法，利用渗透作用装置，模拟探究生物膜的通透性。
3．熟练制作临时装片和操作光学显微镜，观察植物细胞的质壁分离和复原。
一、被动运输
1．扩散
(1)含义：物质从高浓度区域向低浓度区域迁移。
(2)类型
(3)特点
2．渗透
(1)概念：水分子从溶质分子相对较少的区域向溶质分子相对较多的区域的扩散。
(2)渗透作用发生的条件：①具有半透膜(也称选择透过性膜)。②半透膜两侧的溶液间存在浓度差。
(3)选择透过性膜：又叫半透膜，对进出的物质具有选择作用的膜。细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜。
3．动物细胞的吸水和失水
(1)动物细胞的细胞膜相当于半透膜。
(2)条件及现象
①外界溶液浓度小于细胞质浓度时，细胞吸水膨胀。
②外界溶液浓度大于细胞质浓度时，细胞失水皱缩。
③外界溶液浓度等于细胞质浓度时，水分子进出细胞处于动态平衡。
4．植物细胞的吸水和失水
(1)成熟植物细胞的结构
①细胞壁：全透性，即水分子和各种溶质分子都能够自由通过。
②细胞内的液体环境：主要指液泡内的细胞液。
③成熟植物细胞的结构
(2)原理和现象
①外界溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞失水，发生质壁分离现象。
②外界溶液浓度小于细胞液浓度时，细胞吸水，发生质壁分离复原现象。
二、主动运输
1．运输方向：从低浓度一侧运输到高浓度一侧。
2．基本条件
(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．生理意义
保证活细胞按照生命活动的需要，主动地选择并吸收所需要的营养物质，排出代谢废物和对细胞有害的物质。
4．细胞的胞吞和胞吐作用(如下图)
(1)运输方式
a：胞吞；b.胞吐。
(2)结构基础：细胞膜的流动性。
(3)条件：二者都需要消耗能量。
(4)过程
a：大分子物质囊泡―→大分子物质进入细胞内。
b：大分子物质―→囊泡大分子物质排出细胞外。
三、质壁分离与复原实验
1．实验材料：成熟的活的植物细胞(如紫色的洋葱鳞片叶外表皮细胞)。
2．实验试剂：质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液、蒸馏水。
3．实验过程
(1)制作紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞临时玻片标本。
(2)用低倍镜观察鳞片叶外表皮细胞，注意紫色大液泡的相对大小和细胞质的分布情况。
(3)在盖玻片的一侧滴上蔗糖溶液，在另一侧用吸水纸吸引，重复多次，使细胞浸润在蔗糖溶液中。
(4)用低倍镜及时观察，注意紫色大液泡的体积变化、细胞的大小变化。
(5)像滴加蔗糖溶液一样，在盖玻片的一侧滴上蒸馏水，在另一侧用吸水纸吸引，重复多次，使细胞浸润在蒸馏水中。
(6)再用低倍镜及时观察，同样注意紫色大液泡的体积变化、细胞的大小变化。
1．动物细胞的细胞膜相当于半透膜。( )
2．葡萄糖进入红细胞是协助扩散，进入小肠上皮细胞是主动运输。( )
3．细胞壁的伸缩性比原生质层大。( )
4．物质跨膜运输都是顺浓度梯度进出细胞。( )
5．细胞对于物质的进出具有选择性。( )
6．主动运输需要消耗能量，胞吞和胞吐也消耗能量。( )
[答案] 1.√ 2.√
3．× 提示：细胞壁的伸缩性比原生质层小。
4．× 提示：物质跨膜运输可以顺浓度梯度进入细胞，也可以逆浓度梯度进入细胞。
5．√ 6.√
物质的跨膜运输
[问题探究]
游客漂流而下
游客在漂流时顺水而下，因高度落差，游客不但不消耗能量，还感觉到有一股力量在推动着，这是因为存在高度落差的缘故；溯游爱好者在逆流而上时，需要借助外力的推动。事实上，物质的跨膜运输有类似于漂流的借助于顺浓度差的运输，也有类似于需要外力推动的逆浓度运输。
1．如何区分自由扩散和协助扩散？
提示：自由扩散不需要载体蛋白，协助扩散需要载体蛋白。
2．结合主动运输所需要的条件分析，影响主动运输的细胞器主要有哪些？
提示：核糖体、线粒体。
3．低温会影响物质的主动运输吗？为什么？
提示：会。主动运输需要能量，而低温可使细胞代谢速率下降，产生能量减少；同时还会影响组成细胞膜的分子的运动。
[讲解归纳]
1．物质跨膜运输方式的比较
方式
被动运输
主动运输
胞吞、胞吐
自由扩散
协助扩散
运输
方向
高浓度→低浓度
低浓度→高浓度
是否需要
载体蛋白
不需要
需要
需要
不需要
能量
不消耗
不消耗
消耗
消耗
模型
实例
水、CO2、O2、甘油、乙醇等
红细胞吸收葡萄糖
小肠吸收葡萄糖、无机盐等
胞吐：分泌蛋白的分泌
2.影响物质跨膜运输因素的曲线分析
(1)物质浓度
(2)O2浓度
①O2浓度影响物质运输的原理：O2浓度影响细胞呼吸产生能量，进而影响物质的运输。
②曲线分析。
a．自由扩散和协助扩散的运输速率与O2浓度无关。
b．P点之后运输速率不变的原因是膜上载体蛋白的数量有限。
c．Q点运输速率不为0的原因是此时可由无氧呼吸提供能量。
(3)温度：温度可影响生物膜的流动性和酶的活性，因而会影响物质跨膜运输的速率。
特别提醒：有关物质进出细胞的两点提醒
(1)同一种物质进出不同细胞时，运输方式可能不同，如红细胞吸收葡萄糖为协助扩散，小肠绒毛上皮细胞吸收葡萄糖则是主动运输。
(2)物质进出细胞时，需要载体蛋白的不一定消耗能量，如协助扩散，消耗能量的不一定需要载体蛋白，如胞吞、胞吐。
1．下图表示植物从土壤中吸收某种矿质离子的过程。下列相关叙述不正确的是( )
A．该矿质离子的运输既需要载体蛋白也需要能量，所以为主动运输
B．该矿质离子可以从低浓度向高浓度运输
C．该过程能保证植物细胞根据生命活动的需要从外界吸收营养物质
D．随着O2浓度的增加，植物吸收该矿质离子的速率一直增加
D [影响主动运输速率的因素还有载体蛋白的数量，所以O2浓度增大到一定程度后，主动运输速率将不再增加。]
方法规律：判断物质运输方式的方法
(1)据分子大小判断
(2)根据运输方向判断：逆浓度梯度的跨膜运输方式是主动运输。
2．将某活组织放入适宜的完全培养液中，置于适宜的条件下培养。培养液中甲、乙两种离子的浓度保持相等且恒定，定期检查细胞中两种离子的浓度，得到如图所示曲线。据图分析下列叙述可能正确的是( )
A．该组织细胞吸收甲、乙两种离子的方式分别是自由扩散和主动运输
B．该组织细胞运输甲离子的载体数量比运输乙离子的多
C．两种离子均只能从低浓度的一侧运输到高浓度的一侧
D．曲线mn段、ab段表明细胞呼吸产生的能量不足，抑制了细胞对两种离子的吸收
B [根据题图可知，当组织细胞内相应离子的浓度大于细胞外浓度时，细胞仍能吸收该离子，所以该组织细胞吸收甲、乙两种离子的方式均为主动运输，A错误。同一时间点，甲离子在细胞内的浓度高于乙离子在细胞内的浓度，说明甲离子的吸收速率快，主要原因可能是该细胞运输甲离子的载体数量比运输乙离子的载体数量多，B正确。从图中得出，两种离子既能从低浓度运输到高浓度，也能从高浓度运输到低浓度，C错误。曲线mn段和ab段细胞内两种离子的浓度保持不变，原因是此浓度是细胞所需的甲、乙两种离子在细胞中的浓度，D错误。]
渗透作用原理和植物细胞渗透作用实例
[讲解归纳]
1．渗透作用的条件、原理
(1)
(2)渗透系统的组成(如下图)及分析
①若S1溶液浓度大于S2，则单位时间内由S2→S1的水分子数多于由S1→S2的水分子数，外观上表现为S1的溶液液面上升。
②在达到渗透平衡后，若存在液面差Δh，则S1溶液浓度仍大于S2。液柱的升高所形成的静水压，就是漏斗中溶液的渗透压，溶液浓度越高，渗透压就越高。
2．成熟植物细胞是一个渗透系统
渗透作用模型
植物细胞与外界溶液形成的渗透系统
图解
原理
水分子通过半透膜的扩散作用
细胞液通过原生质层与外界溶液之间发生渗透作用
水扩散的方向
低浓度溶液→高浓度溶液
3.实验流程图示
4．质壁分离的原因分析
原因
表现
5．实验注意的问题
(1)实验成功的关键之一是实验材料的选择。要选取成熟的、液泡带有一定颜色的植物组织进行实验，便于观察实验现象。
(2)滴加蔗糖溶液或清水时，应在载物台上操作。
(3)选用的蔗糖溶液浓度要适宜。过低，不足以引起质壁分离或质壁分离所需时间过长；过高，可能造成植物细胞失水过多、过快而死亡。
(4)当以可吸收的物质作溶质时(如甘油、尿素、KNO3、乙二醇等)，可出现质壁分离及自动复原现象。
6．细胞能否发生质壁分离及复原的判断方法
(1)从细胞角度分析
判断依据：活的且有大液泡和细胞壁的细胞。
①死细胞、动物细胞不发生质壁分离现象。
②成熟且具有中央大液泡的植物细胞易发生质壁分离现象，而未成熟的植物细胞(如根尖分生区细胞等)不具有大液泡，则不易发生。
③细菌细胞能发生质壁分离现象，但现象不明显。
(2)从溶液角度分析
判断依据：能保持细胞活性且能与细胞液形成浓度差的溶液。
①在一定浓度的溶液(溶质不能穿膜)中只发生质壁分离现象。
②在一定浓度的溶液(溶质可穿膜)中发生质壁分离后可自动复原，如甘油、尿素、乙二醇、KNO3溶液等。
③在高浓度溶液中质壁分离现象明显，但溶液浓度过高时不能发生质壁分离复原，因为溶液浓度过高，细胞会因过度失水而死亡。
④盐酸、酒精、醋酸等溶液能杀死细胞，不适于作质壁分离实验的溶液。
1．图甲表示半透膜对淀粉和葡萄糖的透性不同，图乙和图丙是依据图甲设计的相关实验的实验装置。下列有关叙述正确的是( )
A．乙中液面a将持续上升
B．乙中液面a将先上升后下降
C．丙中液面b将持续上升
D．丙中液面b将先上升后下降，最后保持不变
D [由图甲可知，淀粉不能透过半透膜，葡萄糖能透过半透膜。具体分析如下：
]
2．下图为某同学利用紫色洋葱鳞片叶作为实验材料，观察植物细胞质壁分离与复原的基本操作步骤。下列相关叙述错误的是( )
A．第二次观察(D)和第一次观察(B)形成对照，第三次观察(F)和第二次观察(D)形成对照
B．该实验用显微镜主要观察原生质层和细胞壁的位置、液泡的颜色和大小等
C．第三次观察(F)与第二次观察(D)相比，液泡颜色变深
D．一定范围内适当增加蔗糖溶液的浓度，实验效果会更明显
C [与第二次观察相比，第三次观察时，质壁分离复原，液泡颜色变浅。]
[课堂小结]
知 识 网 络 构 建
核 心 语 句 归 纳
1.物质如何进出细胞取决于细胞膜的结构、构成物质的基本微粒的大小及所带的电荷。
2.自由扩散和协助扩散的动力是物质的浓度差。
3.水分子从浓集区域通过细胞膜等结构，向水分子稀少区域的扩散为渗透。
4.植物细胞的细胞壁是全透性的；细胞膜和液泡膜是半透膜又称“选择透过性膜”，水分子可以自由通过，细胞要选择吸收的一些离子和小分子也可以通过，而其他一些离子和分子不能通过。
5.把具有液泡的植物细胞放入高浓度的溶液中时，细胞会因失水而出现质壁分离现象；当把质壁分离的植物细胞放入低浓度的溶液中时，细胞会因吸水而出现质壁分离复原现象。
6.物质逆浓度梯度进出细胞，不仅需要膜上载体蛋白的参与，还需要消耗细胞代谢释放的能量。
7.主动运输能保证活细胞按照生命活动的需要，主动地选择并吸收营养物质，排出代谢废物和对细胞有害的物质。
8.大分子物质进出细胞需通过胞吞、胞吐作用进行。
1．如图为物质进出细胞的两种方式，对该图的理解正确的是( )
A．Ⅰ和Ⅱ分别表示协助扩散和主动运输
B．Ⅰ和Ⅱ分别表示胞吞和胞吐
C．葡萄糖、性激素以Ⅱ方式进入细胞
D．水、二氧化碳是以Ⅰ方式进出细胞的
D [图中Ⅰ表示物质从高浓度向低浓度运输，不需要载体和能量，属于自由扩散；Ⅱ表示物质从低浓度向高浓度运输，需要载体，消耗能量，属于主动运输，A、B错误；葡萄糖进入不同组织细胞的方式不同，性激素属于脂质类小分子物质，以Ⅰ方式进入细胞，C错误；水、二氧化碳是以Ⅰ方式(即自由扩散)进出细胞的，D正确。]
2．下列不属于成熟植物细胞发生质壁分离原因的是( )
A．外界溶液浓度大于细胞液浓度
B．细胞壁和原生质层的伸缩性不同
C．细胞壁和原生质层都有选择透过性
D．水分子从低浓度向高浓度一侧扩散
C [本题考查植物细胞发生质壁分离的原因，属于考纲识记层次，难度较小。外界溶液浓度大于细胞液浓度，细胞失水会发生质壁分离；细胞壁的伸缩性较小，而原生质层的伸缩性较大，原生质层可与细胞壁分离；细胞壁为全透性，而原生质层有选择透过性；水分子从低浓度一侧向高浓度一侧扩散。]
3．用洋葱鳞片叶表皮制备“观察细胞质壁分离实验”的临时装片，观察细胞的变化。下列有关实验操作和结果的叙述，正确的是( )
A．将装片在酒精灯上加热后，再观察细胞质壁分离现象
B．在盖玻片一侧滴入清水，细胞吸水膨胀但不会破裂
C．用不同浓度的硝酸钾溶液处理细胞后，均能观察到质壁分离复原现象
D．当质壁分离不能复原时，细胞仍具正常生理功能
B [A选项，酒精灯加热后，细胞死亡，无法观察到质壁分离现象；C选项，高浓度硝酸钾溶液处理细胞后，细胞会因失水过度而死亡，无法观察到质壁分离复原现象；D选项，当质壁分离不能复原时，细胞已死亡，不具有正常的生理功能。]
4．如图表示物质通过红细胞膜的示意图(其中黑点代表物质分子，圆圈代表载体)，请回答：
(1)①表示________，②表示________，③表示________。
(2)在K＋、O2和葡萄糖三种物质中，通过②方式进入红细胞的是________。
(3)与①方式相比，③方式的主要特点是需要借助____________，该物质是在细胞内的________上合成的。与③相比，②方式的不同之处是________。
(4)若在细胞中注入某种呼吸抑制剂，________方式将会受到较大影响。
[解析] 图①显示物质分子透过细胞膜时，可完全依靠膜两侧溶液的浓度差，既不需要载体，也不需要消耗能量，应属自由扩散。图②显示物质分子逆浓度梯度跨膜运输需载体蛋白协助且消耗能量，应属主动运输。图③显示物质分子跨膜时需载体协助，但不消耗能量，应属协助扩散。
[答案] (1)自由扩散 主动运输 协助扩散 (2)K＋ (3)载体蛋白 核糖体 逆浓度梯度、需要消耗能量 (4)②
[教材课后习题答案](教师用书独具)
评价指南(P57)
一、单项选择题
1．D 2.A 3.B 4.D 5.B
二、技能增进题
图甲中物质通过自由扩散进入细胞内，这些物质有O2、乙醇、甘油等。自由扩散是不需要载体蛋白参与的简单扩散，物质从高浓度区域向低浓度区域迁移。图乙中物质通过主动运输进入细胞，如根细胞对矿质元素的吸收和葡萄糖、氨基酸进入动物小肠绒毛上皮细胞等。主动运输需要载体蛋白和能量，物质能从低浓度一侧被运送至高浓度一侧。图丙中物质通过协助扩散进入细胞，如葡萄糖进入红细胞的过程就是协助扩散，这种扩散区别于自由扩散的特点是需要借助载体蛋白才能完成。
第三章 综合评价指南(P61)
1．(1)高等植物 ④ 细胞壁 ⑤ 大液泡 ⑥ 叶绿体 高尔基体 细胞壁 (2)高等动物 ? 中心体 ? 线粒体 细胞呼吸 (3)DNA
2．(1)放大和成像 放大和成像 聚光 反光 (2)低 视野 高 细准焦螺旋 目镜的放大倍数乘以物镜的放大倍数
3．第二步：在A、B两只烧杯中，分别加入等量体积分数为15%的盐酸和清水
第三步：选等量的红色康乃馨花瓣，分别放入A、B两只烧杯中，一段时间后观察
现象：水中花瓣仍为红色，水呈无色，盐酸中花瓣的颜色逐渐褪去，而溶液变红
分析：在酸性环境中生物膜上的载体蛋白变性失活，细胞膜失去了选择透过性，大分子的色素能进入溶液
4．(1)蛋白质 磷脂 糖链 (2)选择透过性 具有一定的流动性 (3)b、c、d
课件62张PPT。第三章 细胞的结构和功能第三节 物质的跨膜运输点击右图进入…Thank you for watching !课时分层作业(十)
(建议用时：35分钟)
[合格基础练]
1．下列关于氧分子进出红细胞的叙述中，错误的是( )
A．跨膜运输的方式是自由扩散
B．氧分子运输的方向取决于红细胞内外氧气浓度的大小
C．氧分子运输的速率取决于红细胞内外浓度差的大小
D．氧分子运输的总量取决于红细胞内能量的多少
D [氧分子进出红细胞的方式是自由扩散，A正确；氧分子运输的方向取决于红细胞内外氧气浓度的大小，氧分子从高浓度向低浓度运输，B正确；氧分子运输的速率取决于红细胞内外氧气浓度差的大小，浓度差越大，速率越快，C正确；氧分子运输的总量取决于红细胞内外氧气浓度差的大小，氧分子的运输不消耗能量，D错误。]
2．研究发现，水分子进出细胞膜需要一种称为“水通道”的蛋白质。设法专一性地关闭离体肾小管管壁细胞的水通道蛋白，则将导致细胞( )
A．在浓溶液中皱缩 B．在蒸馏水中涨破
C．形态基本不变 D．在生理盐水中迅速死亡
C [由题意可知，水通道蛋白能够专一性地控制水分子进出细胞，因此，若设法专一性地关闭离体肾小管管壁细胞的水通道蛋白，则水分子不能进出细胞，故细胞形态基本不变。]
3．下列有关物质进出细胞的跨膜运输方式的判断，正确的是( )
A．不消耗能量的一定为被动运输
B．消耗能量的一定是主动运输
C．顺浓度梯度的一定为自由扩散
D．需要载体蛋白协助的一定为协助扩散
A [被动运输的特点之一是不消耗能量，A正确；消耗能量的运输方式有主动运输、胞吞和胞吐，B错误；顺浓度梯度的运输方式不一定为自由扩散，也可以是协助扩散，C错误；需要载体蛋白协助的运输方式不一定为协助扩散，也可以是主动运输，D错误。]
4．下图是人体小肠绒毛上皮细胞中进行的某种物质跨膜运输方式的示意图，下列哪组物质的运输方式与图示符合( )
A．O2、CO2 B．H2O、K＋
C．葡萄糖、氨基酸 D．甘油、脂肪酸
C [O2、CO2的跨膜运输方式都是自由扩散，A错误；H2O的跨膜运输方式是自由扩散，K＋的跨膜运输方式是主动运输，B错误；人体小肠绒毛上皮细胞中，葡萄糖、氨基酸跨膜运输方式都是主动运输，C正确；甘油、脂肪酸的跨膜运输方式都是自由扩散，D错误。]
5.如图为细胞对大分子物质进行胞吞和胞吐的过程。下列与此有关的叙述错误的是( )
A．a与b均要以膜的流动性为基础才可能发生
B．a要有细胞表面识别和内部供能才能完成
C．b在细胞分泌的同时导致膜成分的更新
D．b与a分别是细胞排泄废物和摄取养分的基本方式
D [大分子物质“胞吞”和“胞吐”即a和b过程，体现了膜的流动性，A正确；“胞吞”和“胞吐”需要消耗能量，B正确；细胞分泌大分子物质的过程，存在着膜之间的相互转化，即导致膜成分的更新，C正确。]
6．如图中甲是渗透装置示意图，乙、丙两曲线图的横坐标代表时间，下列叙述不正确的是( )
A．半透膜内溶液a的浓度变化可用曲线丙表示
B．水分子由半透膜外进入半透膜内的速率变化可用曲线乙表示
C．玻璃管内的液面高度变化可用曲线丙表示
D．半透膜内外浓度差的变化可用曲线乙表示
A [由于半透膜内为质量分数为30%的淀粉溶液，膜外为蒸馏水，膜内浓度高于膜外浓度，水分子由膜外进入膜内，淀粉溶液浓度降低，可用曲线乙表示，A选项错误。水分子进入半透膜内的速率由膜内外两侧的浓度差决定。由于水分子不断进入半透膜内，两侧的浓度差越来越小，水分子进入半透膜内的速率也逐渐下降，可用曲线乙表示，B、D选项正确。随着水分子的进入，玻璃管内的液面高度逐渐上升，可用曲线丙表示，C选项正确。]
7．如图为显微镜下某植物细胞在30%蔗糖溶液中的示意图。下列叙述中错误的是( )
A．若将细胞置于清水中，A仍保持不变
B．若该细胞处于40%蔗糖溶液中，B/A值将变小
C．B/A值能表示细胞失水的程度
D．A、B分别表示细胞和液泡的长度
D [植物细胞在30%蔗糖溶液中已发生质壁分离，图中A表示细胞的长度，B表示原生质层的长度，质壁分离过程中，原生质层逐渐变小，细胞壁伸缩性有限，A长度基本不变，B/A值能体现细胞失水(质壁分离)的程度，若将细胞置于清水中，将发生质壁分离复原现象，A仍保持不变；但若该细胞处于40%的蔗糖溶液中，质壁分离现象更明显，B/A值将变小。]
8.在观察植物细胞质壁分离和复原的实验中，某同学取洋葱鳞片叶外表皮细胞制成临时装片，所用试剂有滴加了红墨水的质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液、蒸馏水等。实验过程中所观察到的图像如图所示。有关实验结果及分析正确的是( )
A．该图所示细胞一定正在发生质壁分离，4内液体为红色
B．细胞不再发生质壁分离，1中充满了无色的外界溶液
C．细胞质壁分离过程中，红色部分逐渐缩小，颜色逐渐加深
D．若将图示细胞放入蒸馏水中，可能会发生质壁分离复原
D [图示细胞可能正在发生质壁分离，也可能正在发生质壁分离复原；细胞壁是全透性的，所以红色的液体会充盈在1处，而原生质层是具有选择透过性的，所以4内液体不变色；随着原生质层缩小，红色部分会越来越大，颜色变化不大；若将图示细胞放入蒸馏水中，可能发生质壁分离复原。]
9．以紫色洋葱鳞片叶外表皮为实验材料观察植物细胞质壁分离现象，下列叙述正确的是( )
A．细胞在发生质壁分离时能观察到紫色中央液泡逐渐增大
B．滴加质量浓度为0.5 g/mL的蔗糖溶液比滴加质量浓度为0.3 g/mL蔗糖溶液引起细胞质壁分离所需时间长
C．滴加清水后，质壁分离的细胞又复原，说明此细胞是活细胞
D．用任何浓度的NaCl溶液代替蔗糖溶液都不能引起细胞质壁分离
C [质壁分离和复原实验能证明细胞是否是活的，C项是正确的。A项在细胞发生质壁分离时能观察到紫色中央液泡逐渐变小，颜色变深。B项0.5 g/mL的蔗糖溶液比0.3 g/mL的蔗糖溶液引起细胞质壁分离所需时间短。D项中一定浓度的NaCl溶液能引起细胞质壁分离，D项是不正确的。]
10．将人的红细胞置于不同浓度的蔗糖溶液中，一段时间后如图所示。下列叙述正确的是( )
A．甲、乙、丙中均发生渗透作用
B．丙溶液浓度>甲溶液浓度>乙溶液浓度
C．一段时间后，丙细胞内外水分子的相对数相等
D．在光学显微镜下可观察涨破的乙细胞的膜由一层单位膜组成
B [由图可知甲维持红细胞原有形态，乙吸水涨破，丙失水皱缩，在甲中没有发生渗透作用，因为红细胞内溶液和外界溶液没有浓度差，A错误。当红细胞内溶液浓度小于外界溶液浓度时会失水皱缩，当红细胞内溶液浓度等于外界溶液浓度时会保持原有形态，当红细胞内溶液浓度大于外界溶液浓度时会吸水涨破，所以丙溶液浓度>甲溶液浓度>乙溶液浓度，B正确。一段时间后，丙细胞内外水分子数的相对数不相等，细胞内水分子数比细胞外少，C错误。在光学显微镜下不能观察涨破的乙细胞膜的细成，D错误。]
11．如图是探究渗透作用的实验装置，请回答下列问题：
(1)漏斗内溶液(S1)和漏斗外溶液(S2)为两种不同浓度的蔗糖溶液，漏斗内外起始液面一致。渗透平衡时液面差为Δh，此时S1和S2浓度的大小关系为________。
(2)图中半透膜模拟的是成熟植物细胞中的________，两者在物质透过功能上的差异是___________________________________。
(3)为进一步探究两种膜的特性，某兴趣小组做了以下实验。
实验材料：紫色洋葱。
实验器具：如图所示的渗透装置(不含溶液)，光学显微镜，载玻片，盖玻片，镊子，刀片，吸水纸，擦镜纸，滴管，记号笔等。
实验试剂：蒸馏水，质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液和与其等渗的KNO3溶液。
部分实验步骤和结果如下：
①选两套渗透装置，标上代号X和Y。在两个烧杯里均加入一定量的蒸馏水，分别在装置X和Y的漏斗内加入适量的蔗糖溶液和KNO3溶液，均调节漏斗内外液面高度一致。渗透平衡时出现液面差的装置有________(填代号)。
②选两片洁净的载玻片，________，在载玻片中央分别滴加________，制作洋葱鳞片叶外表皮临时装片并分别观察装片中细胞的初始状态。
③观察临时装片中浸润在所提供的蔗糖溶液和KNO3溶液中的洋葱鳞片叶外表皮细胞发生的变化，两者都能出现的现象是________。
(4)上述实验中最能体现两种膜功能差异的实验现象是_________________。
[解析] (1)一般两侧溶液的浓度并不相等，因为液面高的一侧形成的静水压，会阻止溶剂由低浓度一侧向高浓度一侧扩散，故两者浓度关系仍是S1＞S2。
(2)图中半透膜模拟成熟植物细胞的原生质层，从功能上，半透膜只是利用孔径大小控制物质进出；原生质层是选择透过性膜，靠能量和载体控制物质出入，具有生物活性，可以完成逆浓度梯度的主动运输。
(3)①蔗糖分子不能通过半透膜，而KNO3能够通过半透膜，渗透平衡时装置X能出现液面差，装置Y不能出现液面差。
②洋葱鳞片叶表皮细胞为成熟植物细胞，能够发生质壁分离和复原现象，选洁净的载玻片分别编号，在载玻片中央分别滴加蒸馏水，制作临时装片后观察洋葱表皮细胞的初始状态。
③蔗糖分子不能透过原生质层，蔗糖溶液中的细胞质壁分离后不会自动复原，KNO3能被细胞吸收，导致细胞液和外界溶液的浓度差的逆转，从而发生质壁分离自动复原的现象。
[答案] (1)S1＞S2 (2)原生质层 原生质层有选择透过性，半透膜没有 (3)①X ②编号 蒸馏水 ③质壁分离 (4)KNO3溶液中的细胞质壁分离后会自动复原
12．下图为物质出入细胞膜的示意图，据图回答(A、B、D代表物质，a、b、c、d代表跨膜运输方式)：
(1)A代表________分子，B代表________分子，D代表________。构成细胞膜基本支架的结构是________。图中具有细胞识别作用的是[ ]________。
(2)细胞膜从功能上来说，它是一层________膜。
(3)图中a表示________方式，b表示________方式，c表示________方式，与c方式相比，a方式的不同之处是需要________。在a～d的四种过程中，代表被动运输的是________。若在细胞中注入某种呼吸抑制剂，________方式(填字母)将会受到较大影响。
(4)K＋、O2和葡萄糖三种物质中，通过b方式进入组织细胞的是________。
(5)胰岛B细胞分泌胰岛素是通过________方式进行的，该种运输方式体现出细胞膜________________________的特点。
[解析] (1)A代表载体蛋白分子，B代表磷脂分子，D代表糖蛋白。磷脂双分子层构成细胞膜的基本支架。图中的[D]糖蛋白具有细胞识别作用。(2)细胞膜从功能上来说是一层选择透过性膜。(3)图中a、d过程所示的物质，均是从低浓度一侧运输到高浓度一侧，都需要载体蛋白的协助，同时还需要消耗能量，因此代表的运输方式均是主动运输；b过程所示的物质，是从高浓度一侧运输到低浓度一侧，不需要载体蛋白的协助，不需要消耗能量，所以代表的运输方式是自由扩散；c过程所示的物质，是从高浓度一侧运输到低浓度一侧，需要载体蛋白的协助，不需要消耗能量，所以代表的运输方式是协助扩散。综上分析，与c方式相比，a方式的不同之处是需要能量。被动运输包括自由扩散和协助扩散，因此在a～d的四种过程中，代表被动运输的是b、c。若在细胞中注入某种呼吸抑制剂，会使细胞产生能量的呼吸作用过程受阻，a、d方式将会受到较大影响。(4)K＋、O2和葡萄糖三种物质中，通过b所示的自由扩散方式进入组织细胞的是O2。(5)胰岛B细胞分泌的胰岛素属于分泌蛋白，分泌蛋白通过胞吐方式分泌到细胞外，体现出细胞膜具有一定的流动性的特点。
[答案] (1)载体蛋白 磷脂 糖蛋白 磷脂双分子层 D 糖蛋白 (2)选择透过性 (3)主动运输 自由扩散 协助扩散 能量 b、c a、d (4)O2 (5)胞吐 具有一定的流动性
[等级过关练]
13．下图为研究渗透作用的实验装置，漏斗内溶液(S1)和漏斗外溶液(S2)，漏斗内外起始液面一致。渗透平衡时的液面差为Δh。下列有关分析正确的是( )
A．若S1、S2分别是不同浓度的蔗糖溶液，渗透平衡时的液面差为Δh，S1浓度大于S2的浓度
B．若S1、S2分别是不同浓度的蔗糖溶液，渗透平衡时的液面差为Δh，S1浓度等于S2的浓度
C．若S1、S2分别是不同浓度的KNO3溶液，且S1浓度大于S2的浓度，渗透平衡时的液面差为Δh，大于0
D．若S1、S2分别是不同浓度的KNO3溶液，且S1浓度等于S2的浓度，渗透平衡时的液面差为Δh，小于0
A [漏斗内液面上升，则漏斗内溶液(S1)浓度大于漏斗外溶液(S2)浓度，渗透平衡时的液面差为Δh，因为液面高的一侧形成的静水压，会阻止溶剂由低浓度一侧向高浓度一侧扩散，故两者浓度关系仍是S1>S2；半透膜允许K＋、NO通过，渗透平衡时液面差为0，S1的浓度等于S2的浓度。]
14．下列关于植物细胞质壁分离实验的叙述，错误的是( )
A．与白色花瓣相比，采用红色花瓣有利于实验现象的观察
B．用黑藻叶片进行实验时，叶绿体的存在会干扰实验现象的观察
C．用紫色洋葱鳞片叶外表皮不同部位观察到的质壁分离程度可能不同
D．紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的液泡中有色素，有利于实验现象的观察
B [植物细胞的原生质层相当于一层半透膜，原生质层包括细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质，植物细胞的质壁分离指的是原生质层与细胞壁的分离。红色花瓣是由细胞液泡内花青素的颜色呈红色导致的，所以用红色花瓣作为实验材料有利于实验现象的观察，A项正确；黑藻叶片中的叶绿体显绿色，液泡中细胞液的颜色接近无色，两者之间有颜色差异，因此叶绿体的存在不会干扰实验现象的观察，B项错误；紫色洋葱鳞片叶外表皮不同部位的细胞细胞液浓度可能不同，观察到的质壁分离程度可能不同，C项正确；通常做植物细胞质壁分离实验时用紫色洋葱的鳞片叶外表皮，因外表皮细胞的液泡中有色素，发生质壁分离时容易观察，D项正确。]
15．成熟的植物细胞具有中央大液泡，可与外界溶液构成渗透系统进行渗透吸水或渗透失水。图甲表示渗透装置吸水示意图，图乙表示图甲中液面上升的高度与时间的关系，图丙表示成熟植物细胞在某外界溶液中的一种状态(此时细胞有活性)。请回答下列问题：
(1)由图甲漏斗液面上升可知，实验初始时c两侧浓度大小是a________ (填“大于”“小于”或“等于”)b。由图乙可知漏斗中溶液吸水速率在________，最终液面不再上升。当液面不再上升时，c两侧浓度大小是a________(填“大于”“小于”或“等于”)b。
(2)图丙中相当于图甲中c结构的是________(填序号)，②处充满的液体是________，此时细胞液的浓度与外界溶液的浓度大小关系是________。
A．细胞液>外界溶液 B．细胞液<外界溶液
C．细胞液＝外界溶液 D．都有可能
(3)把一个已经发生质壁分离的细胞浸入清水中，发现液泡体积增大，说明细胞在渗透吸水，细胞能否无限吸水？____________，原因是____________________________。
(4)把一个已经发生质壁分离的细胞浸入低浓度的蔗糖溶液中，发现细胞液泡体积也在增大。当液泡体积不再增大时，细胞液浓度是否一定和外界溶液浓度相等？________________。
[解析] (1)漏斗内液面的上升是由水从浓度低的一侧向浓度高的一侧移动引起的，因此，由图甲中漏斗内液面上升可知，b液体的浓度大于a；图乙反映的是随着吸水时间的延长，漏斗内液面升高的速率逐渐下降，这是由浓度差缩小造成的。考虑到漏斗内液柱压力的作用，当液面不再上升时，a侧的浓度小于b侧。
(2)图甲中c为半透膜，在图丙中可将细胞膜③、液泡膜⑤和两层膜之间的细胞质④视作一层半透膜，结构②中充满的液体是外界溶液；由于无法判断细胞是在吸水还是失水，因此，无法确定此时细胞液的浓度与外界溶液的浓度大小关系。
(3)对植物细胞而言，由于细胞壁的存在，且细胞壁的伸缩性有限，因此，细胞不可能无限吸水；当细胞因吸水体积增大到细胞壁所能膨大的最大限度时，细胞将不再吸水。
(4)当液泡体积不再增大时，细胞液浓度不一定和外界溶液的浓度相等，也可能是由于细胞壁的束缚，虽然细胞液的浓度大于外界溶液的浓度，液泡体积也不再增大。
[答案] (1)小于 下降 小于
(2)③④⑤ 外界溶液 D
(3)不能 细胞壁对原生质层有支持和保护作用
(4)不一定
