细胞的物质输入和输出

第四章 细胞的物质输入和输出
4．1物质跨膜运输的实例
【三点导析】
重点：细胞膜是选择透过性膜。
难点：尝试提出问题，作出假设。
考点：渗透装置构成要素分析及渗透装置中水的流动，植物细胞的吸水及失水原理及应用（判断植物细胞的死活、测定植物细胞的细胞液浓度、食品防腐处理等），植物细胞的质壁分离及复原实验。
【方法导拨】
1.扩散和渗透
（1）概念辨析
扩散，是指物质从相对含量多的地方到相对含量少的地方的自由运动。渗透作用是指水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散。可见，渗透是扩散的一种特殊方式 ，一般是对溶剂分子而言，并且必须通过半透膜。
（2）渗透现象的判断
分析某一现象是否为渗透现象，主要分析是否满足构成渗透装置的条件：①有一个起分隔作用的半透膜或者选择透过性结构；②被膜分开的两侧均为溶液且存在浓度差。（注：严格来说是比较有没有存在渗透压的不同，溶液的物质的量浓度越大，其渗透压就越高，水分子是从渗透压低的向渗透压高的方向扩散）。
植物细胞的吸水和失水：植物细胞的原生质层相当于一层半透膜。当细胞液的浓度小于外界溶液浓度时，细胞失水；当细胞液的浓度大于外界溶液浓度时，细胞吸水。
水分子进出细胞膜是顺相对含量梯度进行的，其他物质的跨膜运输并不都是顺相对含量梯度的，而且细胞对于物质的输入和输出有选择性。因此我们说细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜。具体表现在：可以让水分子、一些小分子和一些离子通过，而其他离子、小分子和大分子不能通过。
（3）可以发生渗透作用的细胞
动物细胞：细胞膜看作半透膜，细胞质浓度与外界溶液存在浓度差
成熟的植物细胞：植物细胞形成大液泡后，才具备渗透作用的条件
红细胞在清水中会由于吸水而涨破，但植物细胞在清水中吸水不会涨破，主要原因是因为植物细胞有一层细胞壁，而细胞壁的伸缩性有限，对细胞起着保护作用。
2.质壁分离和质壁分离复原
（1）发生质壁分离和质壁分离复原的必需因素：
活的成熟的植物细胞；原生质层的伸缩性大于细胞壁；细胞液浓度与外界溶液浓度有差异
（2）利用质壁分离和质壁分离复原可以探究或者验证以下内容：
①检验一个成熟植物细胞的死活；
②验证原生质层具有选择透过性，细胞壁是全透性；
③测定一个活的成熟细胞的细胞液浓度；
④比较不同成熟植物细胞的细胞液浓度的大小；
⑤根据在一些溶液中会否发生质壁分离自动复原，来探究某些溶质分子能否通过原生质层；以及通过复原的时间长短判断物质通过的难易程度，例如KNO3、尿素、甘油等可以通过，因此可以发生质壁分离自动复原；而蔗糖、淀粉不能。
3.半透膜和选择透性膜
　　半透膜是指某些物质可以透过，而另一些物质不能透过的多孔性薄膜。能否通过半透膜往往取决于分子的大小。而选择透过性膜是细胞膜等生物膜，由于膜上具有载体系统，且不同生物的细胞膜上载体种类和数量不同，因而对物质是否吸收和吸收多少具有选择性。当细胞死亡后，细胞膜便失去选择透过性，变为全透性。
　　半透膜与选择透过性膜是两类不同概念的膜。但在允许某些物质通过，又允许另一些物质通过这一点是相同的。
【精题精析】
例题1. 下列哪项不是发生质壁分离的必备条件（ ）
A.细胞壁与原生质的伸缩性不同 B.液泡的有无
C.原生质层两侧的溶液具有浓度差 D.细胞核的多少
导引：发生质壁分离的细胞必须满足几个条件：活的成熟的植物细胞；原生质层的伸缩性大于细胞壁；细胞液浓度与外界溶液浓度有差异。由此条件可直接判断此题答案。
答案：D
点评：通过质壁分离现象，理解发生此现象的内在原因，是解题的关键。
例题2. 某成熟植物细胞经某种处理后仍保持活性，但在0.3g／mL蔗糖溶液中不发生质壁分离现象，实验操作正确，则先前的“某种处理”所用试剂为 （ ）
A．纤维素酶 B．0.5g／mL蔗糖液 C．清水 D．10％HCl液
导引：成熟的植物细胞在0.5g／mL蔗糖液中会过度失水而死亡，在清水中处理后细胞会吸水，再放到0.3g／mL蔗糖溶液中肯定会发生质壁分离，10％HCl液也会使细胞死亡，纤维素酶处理会除去细胞壁，处理后放在0.3g／mL蔗糖溶液中会渗透失水，但因为无细胞壁，因此无质壁分离发生。
答案：A
点评：对所给的四种液体，首先弄清处理后对细胞的影响。该细胞经某种处理后仍有活性，可以排除B、Ｄ答案，再根据纤维素酶的作用，不难选择Ａ答案。关键是弄清四种液体对细胞作用的区别。
例题3.（2006上海卷，32）将相同的四组马铃薯条分别浸入四种溶液，一小时后测定薯条质量变化的百分率，结果如下表。下列叙述正确的是
溶液 质量变化率
I ＋8％
II －6％
III －4％
IV 0％
A．I的浓度最低 B. II的浓度较III低 C. IV的浓度最高 D. IV可能是蒸馏水
导引：马铃薯细胞处于低于自己细胞液浓度的外界溶液中时会通过渗透作用吸水而使质量变大，外界溶液浓度越低，质量增加越多。相反，当外界溶液浓度高于细胞液浓度时，细胞会通过渗透作用失水，而使本身质量减少，外界溶液浓度越高，质量减少越多。
答案：A
点评：考查了学生对渗透作用原理的理解。渗透作用是一个重要概念，除要深刻理解外，应提高根据题目的形式（如表格、图像、坐标等）灵活运用分析问题解决问题的能力。
【基能导练】
1．已发生质壁分离的植物细胞在清水中的吸水能力将（ ）
A．逐渐增强 B．保持不变 C．逐渐降低 D．很难分辨
2．（2005江苏 4）将下列细胞或细胞器置于蒸馏水中，不会破裂的是（ ）
A．红细胞 B．叶绿体 C.线粒体 D洋葱表皮细胞
3．一个成熟的植物细胞，它的原生质层主要包括（　）。
A.细胞膜、核膜和这两层膜之间的细胞质
B.细胞膜、液泡膜和这两层膜之间的细胞质
C.细胞壁、液泡膜和这两层膜之间的细胞质
D.细胞膜和液泡膜之间的细胞质
4．把蚕豆叶表皮浸在质量分数为7％的尿素溶液中，开始表皮细胞发生了质壁分离，然后又自动复原，发生自动复原的原因是（ ）。
A.原生质层被破坏 B.尿素分子进入细胞
C.细胞壁破坏 D.尿素溶液浓度低于细胞浓度
5．下图是某同学用洋葱紫色鳞片叶的外表皮做“植物细胞的吸水和失水”实验中所观察到的细胞图，下列叙述正确的是（　　）
A．图中1、2、6组成了细胞的原生质层
B．图中细胞处于质壁分离状态，此时6处的浓度
一定大于　7处的浓度
C．图中1是细胞壁，6处充满了蔗糖溶液
D．图中7是细胞液，在细胞发生质壁分离过程中，
其颜色逐渐变浅
6．将盛有一定浓度蔗糖溶液的透析袋口扎紧后浸于蒸馏水中,下图表示透析袋中蔗糖溶液浓度与时间的关系，正确的是　（　　）
7．如下图示细胞对大分子物质“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可能完成
C．b示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
8．把人的红细胞分别置于0.9%的食盐水、10%的食盐水和清水中，结果是（　　）
A．原状、质壁分离、质壁分离复原　　　B．质壁分离、缩小、原状
C．原状、缩小、胀破　　　　　　　　　D．缩小、质壁分离、质壁分离复原
9．实验室现有四瓶失去标签的蔗糖溶液(编号A、B、C、D)，已知四瓶蔗糖溶液的浓度都不同。现利用半透膜袋进行渗透实验，装置如下图，一段时间后半透膜袋①和③变得胀硬，半透膜袋②萎缩。四种蔗糖溶液中浓度最低的是（ ）
A．蔗糖溶液A B．蔗糖溶液B C．蔗糖溶液C D．蔗糖溶液D
10．甜菜块根细胞的液泡中有花青素，使块根为红色。将块根切成小块放在蒸馏水中，水无明显颜色变化。但是盐酸处理这些块根后，则能使溶液变红。这是因为（ ）
A．细胞壁被盐酸破坏 B．盐酸破坏了细胞膜的选择透过性
C．盐酸破坏了原生质层的选择透过性 D．花青素不溶于水而溶于盐酸
11．酵母菌培养基中，常含有一定浓度的葡萄糖，但当葡萄糖浓度过高时，反而抑制了微生物的生长，原因是（ ）
A．失水影响其生活 B．碳源太丰富
C．改变了酵母菌的pH D．葡萄糖不是酵母菌的原料
12．取正常生活的两个成熟植物细胞甲和乙，分别放入蔗糖溶液和甘油溶液中，开始时，两种溶液的溶质物质的量浓度均比细胞液的高。在显微镜下连续观察甲、乙两种细胞的变化是（ ）。
A．均发生质壁分离，不发生质壁分离复原
B．均发生质壁分离，但随后甲细胞又发生质壁分离复原
C．均发生质壁分离，但随后乙细胞又发生质壁分离复原
D．均发生质壁分离，随后均发生质壁分离复原
13．撕取一张洋葱鳞片叶放入某一浓度的蔗糖溶液中，制成临时装片，放在显微镜下观察，看到3种状态的细胞，如图。你认为这3个细胞在未发生上述情况之前，其细胞液的浓度依次是（ ）
A．A﹥B>C B．AA>C D．B14．（2004上海卷）引起50％左右细胞发生初始质壁分离的浓度，我们称之为细胞液的等渗浓度。为了测定洋葱表皮细胞细胞液的等渗浓度，有人把剪成小块的洋葱表皮细胞分别（等量）依次放入下面各组溶液中，并记录结果如下表：
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的百分比 无 无 15% 40% 80% 99% 100%
(1)该洋葱表皮细胞的细胞液的等渗浓度为 ___________________。
（2）如果再给你4组实验材料，请你设计可以更精确的测定出细胞液的等渗浓度的方法。
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
15．将同一植物的细胞，分别浸入蒸馏水、0.3 mol/L的蔗糖溶液和0.34 mol/L的尿素溶液中，测得细胞的体积随时间的变化曲线如下图所示，据图回答：
（1）在A、B、C中，细胞在蒸馏水中的是___________，在蔗糖溶液中的是_____________，在尿素溶液中的是_____________。
（2）试简要分析出现B、C曲线差异的原因是：
① __ ；
②________________________________ ______
_
。
参考答案：1．D 2．D 3．B 4．B 5．C 6．B 7．D 8．C 9．B 10．C 11．A 12．C 13．A
14．（1）0.5－0.6mol/L之间
（2）可分别配置浓度为0.52mol/L、0.54mol/L、0.56mol/L、0.58mol/L的4组蔗糖溶液进行类似实验。
15．（1）A C B （2）①尿素分子可缓缓进入细胞液，提高细胞液浓度，当其大于外界尿素溶液浓度时，细胞开始由失水变为吸水，故质壁分离自动复原 ②蔗糖分子不能进入细胞，蔗糖溶液浓度大于细胞液浓度，故细胞失水，使细胞液浓度升高，失水减慢，但始终保持质壁分离状态
4．2生物膜的流动镶嵌模型
【三点导析】
重点：流动镶嵌模型的基本内容
难点：探讨建立生物膜模型的过程如何体现结构与功能相适应的观点。
考点：生物膜的流动镶嵌模型内容及识图，生物膜的结构特点和功能特性，生物膜结构的探索历程。
【方法导拨】
1.生物膜的探索历程给我们的启示
探索的方法：根据观察到的现象和已有的知识提出某一生物学问题的假设或模型，用观察和实验对假说或模型进行检验、修正和补充。一种模型最终能否被普遍接受，取决于它能否与以后的观察和实验结果相吻合，能否很好地解释相关现象。科学就是这样一步一步向前迈进的。
科学技术的支持：在建立生物膜模型的过程中，实验技术的进步起到了关键性的推动作用。如电子显微镜的诞生使人们终于看到了膜的存在；冰冻蚀刻技术和扫描电子显微镜技术使人们认识到膜的内外两侧并不对称；荧光标记小鼠细胞与人细胞的融合实验又证明了膜的流动性等。没有这些技术的支持，人类的认识便不能发展。
在建立生物膜模型的过程中，结构与功能相适应的观点始终引导人们不断实践、认识，再实践、再认识；使人类一步步接近生物膜结构的真相。
2.生物膜的结构和功能特点
生物膜的结构特性是流动性，功能特性是选择透过性。生物膜在结构和功能上是相适应的：
所谓膜的流动性，包括膜脂（磷脂分子）的流动性和膜蛋白（蛋白质分子）的运动性。膜脂的流动性随温度不同而有变化，当缓慢提高温度时，脂质双分子层可由晶态(凝胶)熔融为较为流动的液态，流动性加强。
膜蛋白的运动性，可以使一些选择吸收的离子或小分子有机会通过膜，膜的选择性就是由其上的蛋白质决定的。膜蛋白是膜功能的主要体现者，不同膜上的蛋白质的具体种类是不同的，所以其生理功能也不同，如叶绿体膜、线粒体膜、内质网膜等。另外，膜的流动性对膜的功能活动，特别是附着在其上的酶的活性，具有重要意义。
草履虫食物泡的形成及发展变化、变形虫捕食和运动时伪足的形成、白细胞吞噬细菌；细胞的胞饮与分泌、细胞分裂时膜的流动性、细胞杂交时的细胞融合等事实都能证明细胞膜具有一定的流动性，可见细胞膜的流动性为细胞吸收、分泌、修复、融合、运动、捕食、变形、分裂等提供了基础。
【精题精析】
例题1：细胞膜与其完成各种生理功能极为重要的结构特点是。（ ）
A. 磷脂分子排列成双层 B. 两侧膜物质分子排列不对称
C. 球蛋白分子覆盖或镶嵌于磷脂双分子层中 D. 膜物质分子的运动使其具有流动性
导引：细胞膜的基本骨架是磷脂双分子层，磷脂分子两侧有球形蛋白质分子覆盖在其表面，或镶嵌、贯穿于其中。构成细胞膜的磷脂分子和蛋白质分子大都是可以运动的，这种特点使细胞膜具有一定的流动性，这对于细胞完成各种生理功能非常重要。
答案：D
点评：结构和功能相适应是生物学的基本观点。对细胞膜结构的分析以及和细胞膜功能的联系，使学生在分析中建立结构和功能相适应的观点。
例题2：1.变形虫的任何部位都能伸出伪足，人体某些白细胞能吞噬病毒，这些生理活动的完成都依赖于细胞膜的（ ）
A.选择透过性 　 B.主动运输
C.一定的流动性　　　　　D.保护作用
导引：变形虫能伸出伪足和白细胞能吞噬病毒，都是依靠细胞的变形作用。细胞之所以能变形，是由于构成细胞膜的蛋白质分子和磷脂分子大多能运动的缘故。即细胞膜具有一定的流动性。
答案：C
点评：考查细胞膜的结构特点。
例题３.根据细胞膜的结构和功能特点，分析回答下列问题：
（1）1985年Overton在研究各种未受精卵细胞的透性时，发现脂溶性物质容易透过细胞膜，不溶于脂类的物质透过细胞膜十分困难。这表明组成细胞膜的主要成分中有 。
（2）1925年 Gorter Grendel用丙酮提取细胞膜的脂质，并将它在空气一水界面上展开时，这个单层分子的面积相当于原来细胞表面积的两倍。由此可以认为细胞膜由 组成。
（3）科学工作者曾用绿色和红色荧光染料，分别标记人和小白鼠离体细胞膜上的蛋白质分子，通过特别处理进行细胞融合试验。发现融合初期一半膜发绿色荧光，一半膜发红色荧光，经过一段时间后，两种颜色光点均匀分布。如图所示：
①此试验结果说明 。
②若两个细胞融合成一个细胞后，将融合细胞置于0℃条件下保持40分钟，则融合细胞仍是一半膜发绿色荧光，另一半膜发红色荧光，这说明 。
导引：（1）根据化学上的“相似相溶”原理，结合题给的信息可知，组成细胞膜的主要成分中有脂类物质，依据所学知识可以肯定该脂类物质是磷脂；（2）由于磷脂分子不溶于水且不易挥发，则它一定均匀分布在空气一水界面之间，既然这个单层分子的面积相当于原来细胞表面积的二倍，则可知磷脂分子在细胞表面一定是双层排布。（3）考察膜的流动性：当细胞融合之初，被标记的两种颜色的荧光点各据一方，说明细胞膜上的蛋白质分子尚处在原来位置上，随着时间的推移，通过蛋白质分子（还有磷脂分子）的运动，使两种颜色的荧光点均匀分布。流动性是细胞膜结构的基本特点，它受很多因素的影响，除膜脂和膜蛋白本身的组分外，还有温度、pH等。如将融合细胞置于0℃条件下保持40分钟，融合细胞上的标记荧光点无融合现象，说明蛋白质分子在这种条件下运动活性受到抑制。
答案：（1）脂质（磷脂） （2）双层磷脂分子
（3）①细胞膜具有一定的流动性 ②随环境温度的下降，膜上蛋白质分子运动速度减慢
点评：在一定的实验背景条件下考查对细胞膜的结构和功能的掌握。
【基能导练】
1．生物膜的结构特点是：（ ）
A．构成生物膜的磷脂分子可以运动
B．构成生物膜的蛋白质分子可以运动
C．构成生物膜的磷脂分子和蛋白质分子是静止的
D．构成生物膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子是可以运动的
2.一般在光学显微镜下看不到植物细胞的细胞膜,下列的哪种情况下,可以看到细胞膜( ).
A.细胞进行分裂时 B.发生质壁分离时
C.显微镜视野调亮时 D.细胞吸收水和离子时
3.变形虫的任何部位都能伸出伪足,人体某些白细胞能吞噬病菌,这些生理活动的完成与细胞膜的下列哪一特点有关 ( ).
A.选择透过性 B.主动运输 C.一定的流动性 D.保护作用
4.一位细胞学家发现,当温度升高到一定程度时,细胞膜的面积增大而厚度变小,其决定因素是细胞膜的 ( ).
A.结构特点具有流动性 B.选择透过性 C.专一性 D.具有运输物质的功能
5.科学家将细胞膜中的磷脂成分提取出来,并将它在"空气-水"界面上铺成单分子层,发现这个单分子层的表面积相当于原细胞膜表面积的两倍.这说明磷脂分子在细胞膜上的分布状况是( ).
A.单层排列 B.均匀稀疏排列
C.双层排列 D.均匀紧密排列
6 、细胞膜具有流动性，是指（ ）。
A. 整个细胞膜具有流动性
B. 细胞膜上的磷脂是静止的，蛋白质具有流动性
C. 细胞膜中磷脂和大多数蛋白质都具有流动性
D. 细胞膜上的蛋白质是静止的，磷脂具有流动性
7.食醋中的醋酸分子是活细胞所不选择的小分子物质，蔗糖是不被选择的大分子物质。用食醋和蔗糖可将新鲜蒜头制成糖醋蒜，这是因为 （ ）
A．醋酸和蔗糖分子均存在于活细胞的间隙中
B．醋酸和蔗糖分解后被细胞吸收
C．腌制时间长，两种物质缓缓地渗入细胞内部
D．醋酸杀死细胞，使细胞膜失去选择透过性
8．维生素D比水溶性维生素优先通过细胞膜，这是因为（ ）。
A.细胞膜以磷脂双分子层作基本骨架 B.磷脂双分子层内不同程度地镶嵌着蛋白质
C.细胞膜是选择性透过膜 D.细胞膜的结构特点是具有一定的流动性
9．科学家常用哺乳动物红细胞作材料研究细胞膜的组成，是因为（ ）
A.哺乳动物红细胞在水中易涨破 B.此类细胞容易得到
C.此类细胞在光学显微镜下易观察 D.此类细胞内无核膜，线粒体膜等结构
10．6、大气中的氧气与人体血红蛋白结合，至少要穿过磷脂分子的层数是（ ）
A.5 B.8 C.10 D.12
11．回答科学家对生物膜结构的探索历程。
（ 1 ） 19 世纪末，欧文顿发现凡是可以溶于脂质的物质，比不能溶于脂质的物质更容易通过细胞膜进入细胞，于是他提出：_____________。
（ 2 ） 20 世纪初，科学家第一次将膜从哺乳动物的红细胞中分离出来，化学分析表明，膜的主要成分是_____________。
（ 3 ） 1925 年，两位瑞兰科学家用丙酮从人的红细胞中提取脂质，在空气一水界面上铺展成单分子层，测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的 2 倍。由此他们得出的结论是_____________。
（ 4 ） 1959 年，罗伯特森在电镜下看到了细胞膜清晰的暗 — 亮 — 暗的三层结构，并大胆地提出生物膜的模型是_____________。
（ 5 ） 1970 年，科学家用荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合的实验，以及相关的其他实验证据表明_____________。
（ 6 ） 1972 年，桑格和尼克森提出的_____________为大多数人所接受。
12．下表是5种生物膜中三种物质——蛋白质、脂类、糖类的含量对比表
生物膜 蛋白质（质量分数%） 脂类（质量分数%） 糖类（质量分数%）
人红细胞膜 49 43 8
大鼠肝细胞膜 59 35 2．9
内质网膜 67 33 含量很少
线粒体外膜 52 48 含量很少
线粒体内膜 76 24 含量很少
据表并结合我们已有知识，回答下列问题：
（1）细胞内的各种生物膜不仅在结构上相互关联，从上表可以看出它们的＿＿＿＿＿也大致相同，但＿＿＿＿＿有差别。构成生物膜的类脂主要是＿＿＿＿＿，在细胞膜上糖类常和＿＿＿＿＿结合在一起，形成＿＿＿＿＿，具有＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿等功能。
（2）表中的5种生物膜中，＿＿＿＿＿与外层核膜相连，在有的细胞中还可以看到其与＿＿＿＿＿相连，从而使细胞各部分连接成一个有机的整体。在合成旺盛的细胞里，还可以看到其和＿＿＿＿＿紧密相依。
13．（探究应用）下列是某生物兴趣小组的一个问题探究实例：
（1）图-3中A的主要成分是水还是油？
（2）请根据探究-1和探究-2的结果推导细胞膜上磷脂分子的排布情况，在图-4中绘出其简图（片段）。
（3）根据图-4所示结果，科学家利用纯磷脂制成“脂质体”，作为细胞模型。将“脂质体”放置于清水中，一段时间后发现，“脂质体”的形态、体积都没有变化。
①这一事实表明： 。进一步根据细胞膜的化学成分分析推测，水分子的跨膜运输不是真正的自由扩散，它最可能与膜上的蛋白质有关。
②彼德·阿格雷从人红细胞及肾小管细胞的膜中分离出一种分子量为28道尔顿的膜蛋白——CHIP28，并证明它是一种“水通道蛋白”。请简述证明CHIP28确实与水分子运输有关的实验基本思路。
③有实验证明钾离子也不能通过该“脂质体”，若要使钾离子通过，则该“脂质体”模型中还需要具备哪些物质？
参考答案：1、D 2、B 3、C 4、A 5、C 6、C 7、D 8、A 9、D 10、C
11、（ 1 ）膜是由脂质组成的 （ 2 ）脂质和蛋白质 （ 3 ）细胞膜中的脂质分子排列为连续的两层 （ 4 ）所有的生物膜都由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成，电镜下看到的中间的亮层是脂质分子，两边的暗层是蛋白质分子，他把生物膜描述为静态的统一结构 （ 5 ）细胞膜具有流动性 （ 6 ）流动镶嵌模型
12、（1）化学组成 含量 磷脂 蛋白质 糖蛋白 保护 润滑 细胞识别
（2）内质网膜 细胞膜 线粒体
13、（1）水 （2）见图（两层磷脂分子层的亲水性头部分别位于细胞膜的内外两侧，疏水性尾部位于细胞膜的中间）
（3）①水分子不能通过纯粹的磷脂双分子层
②在“脂质体”中加入CHIP28，于清水中放置相同时间后，观察并比较试验组和对照组“脂质体”体积变化情况。
③相应的膜蛋白、ATP
4．3物质跨膜运输的方式
【三点导析】
重点：物质进出细胞的方式
进行图表数据、图解、曲线的解读
难点：主动运输
考点：物质进出细胞的方式（差异、例子、判断方法）；条件改变时不同跨膜运输方式的变化；运输方式图解、物质浓度数据、运输速度曲线的理解分析
【方法导拨】
1、物质跨膜运输的几种方式
方式特点 被动运输 主动运输
自由扩散 协助扩散
运输方向 高浓度→低浓度顺浓度梯度 高浓度→低浓度顺浓度梯度 低浓度→高浓度逆浓度梯度
是否需要载体蛋白 不需要 需要 需要
是否消耗细胞化学反应所释放的能量 不需要 不需要 需要
运输动力 膜两侧的浓度差 膜两侧的浓度差 消耗细胞化学反应所释放的能量（ATP）
代表例子 水、氧、二氧化碳、甘油、乙醇、苯等 葡萄糖通过红细胞 Na+ 、K+等离子通过细胞膜；葡萄糖、氨基酸通过小肠绒毛上皮细胞
2、主动运输保证了活细胞能够按照生命活动的需要，主动选择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。
3、一些离子和小分子可以通过自由扩散、协助扩散和主动运输三种方式通过细胞膜，而大分子物质不能通过，这体现了细胞膜是选择透过性膜。
4、胞吞和胞吐是细胞摄入和排出特定的大分子的方式，例如：蛋白质的分泌、白细胞对细菌、细胞碎片的吞噬。胞吞和胞吐利用了细胞膜具有流动性的特点，这些过程同样消耗细胞化学反应所释放的能量。
【精题精析】
例题1、下列物质中以相同方式通过细胞膜的是（　）
A．甘油和二氧化碳 　　　　　B．钾离子和水
C．氨基酸和水 　　　　　　　D．葡萄糖和糖原
导引：糖原属于多糖大分子物质是不能通过细胞膜。细胞要选择吸收的离子、小分子等物质可以通过细胞膜：钾离子、氨基酸、葡萄糖等是通过协助扩散、主动运输方式，甘油、二氧化碳、水等是自由扩散方式。
答案：A
点评：明确细胞膜是选择透过性膜，识记三种过膜方式的例子。
例题2、下列物质进出细胞的过程与线粒体密切相关的是（ ）
①酒精被胃粘膜吸收 ②细胞与周围进行气体交换
③人红细胞从血浆中吸收K＋ ④小肠绒毛上皮细胞吸收氨基酸
A．①② B．③④ C．②③④ D．①②③④
导引：①②为自由扩散，不消耗细胞化学反应所释放的能量，③④为主动运输方式，需要消耗细胞化学反应所释放的能量。线粒体是细胞的“动力车间”。
答案：B
点评：在识记过膜方式的基础上，理解三种方式的区别，尤其是分析各种方式的影响因素。
例题3、科学家在研究钠离子通过细胞膜的运输方式时，做了如下实验：先向乌贼神经细胞内注入微量的放射性同位素24Na＋，不久可发现神经细胞周围溶液中存在24Na＋。如果在神经细胞内先后加入抑制细胞代谢的药物和ATP，测得神经细胞内中24Na＋的量如下图所示，请据图回答：
（1）在神经细胞膜内中加入抑制细胞代谢的药物，则24Na的外流_______________；在加入ATP后，24Na又_______________，直到____________为止。
（2）可见，24Na通过神经细胞膜的方式是__________________，原因是神经细胞排出Na需要水解__________。
（3）加入药物后被抑制的细胞器最可能是______________________。
导引：抑制细胞代谢后，能量不足，24Na＋外流迅速停止，而加入能量物质ATP后外流恢复，说明24Na＋跨膜运输排出细胞时需要消耗能量，为主动运输。当能源物质消耗完毕时，主动运输停止
答案：（1）迅速停止；重新透出；ATP用完 （2）主动运输，ATP （3）线粒体
点评：理解三种跨膜运输方式的区别，能应用运输方式与影响因素之间的关系，分析生命现象。通过图解获得信息的能力要注意培养。
【基能导练】
1、人体组织细胞从组织液中吸收甘油的量主要取决于 ( )
A．组织液中甘油的浓度 B．细胞膜上甘油载体的数量
C．细胞的供能 D.细胞膜上磷脂分子的种类
2、有一种物质能顺浓度梯度进出细胞膜，但却不能顺浓度梯度进出无蛋白质的磷脂双层膜。这种物质出人细胞膜的方式是 ( )
A．自由扩散 B．协助扩散 C．主动运输 D．胞吞、胞吐
3、甲( ○)乙(●)两种物质在细胞膜两侧的分布情况如图(颗粒的多少表示浓度的高低),在进行跨膜运输时,下列说法正确的是 ( )
A．甲进入细胞一定需要能量
B．甲运出细胞一定不需要能量
C．乙进入细胞一定有载体蛋白的参与
D．乙运出细胞一定有载体蛋白的参与
4、新生儿的小肠上皮细胞通过消耗ATP，可以直接吸收母乳中的免疫球蛋白和半乳糖( 单糖)，这两种物质被吸收时过膜的方式是( )
A．主动运输、主动运输 B. 胞吞、主动运输
C．主动运输、胞吞 D. 被动运输、主动运输
5、保证活细胞能够按照生命活动的需要，吸收营养物质、排出代谢废物和对细胞有害物质的跨膜运输方式是 ( )
A．自由扩散 B．协助扩散 C．主动运输 D．胞吞、胞吐
6、下列关于跨膜运输的描述，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载体蛋白的转运才能进入细胞内，并且要消耗能量
C．协助扩散和自由扩散都是顺浓度梯度进行的，既不需要消耗能量，也不需要膜上的载体蛋白
D. 主动运输发生在细胞逆浓度梯度吸收物质时，既要消耗细胞的能量，也需要依靠膜上的载体蛋白
7、在培养玉米溶液中加入某种阴离子，结果发现玉米根细胞在吸收该种阴离子的同时，对Cl-的主动吸收减少，而对K+的主动吸收并没有影响，原因是 ( )
A．该种负离子妨碍了能量的生成 B. 该种负离子抑制了主动运输
C．该种负离子抑制了细胞呼吸 D．该种负离子与Cl-共用相同的载体蛋白
8、小肠上皮细胞含有大量的线粒体，与这一结构特征相适应的细胞膜功能是（ ）。
A．自由扩散 B．协助扩散 C．主动运输 D．吸收水分
9、若对离体的心肌细胞施用某种毒素，可使心肌细胞对吸收量明显减少，而对吸收则不受影响。这种毒素的作用是（ ）。
A．抑制线粒体的功能 B．抑制载体的活动
C．改变了细胞膜的结构 D．改变了细胞膜两侧的浓度
10、图4－8是胡萝卜在不同的含氧情况下（氧气影响线粒体的有氧呼吸）从硝酸钾溶液中吸收和的曲线。影响A、B两点和B、C两点吸收量不同的因素分别是（ ）
图4－8
A．载体数量、能量 B．能量、载体数量
C．载体数量、离子浓度 D．能量、离子浓度
11、呼吸抑制酶处理红细胞，其对下列物质吸收量显著减少的是（ ）
A.葡萄糖 氨基酸 B.K+ 氨基酸 C.氧气 水 D.甘油 脂肪酸
12、下列与细胞膜有关的四个选择项中，能说明细胞膜具有流动性的是（ ）
A.选择性 B.主动运输 C.被动运输 D.胞吞和胞吐
13、海带细胞中的碘比海水高许多倍，仍可以从海水中吸收碘，表明吸收具有（ ）
A．自由扩散 B．协助扩散 C．主动运输 D．被动运输
14、萎蔫的菜叶放入清水中，菜叶细胞中水分能够得到恢复的原因，属于（ ）
A．主动吸水 B．主动运输 C．自由扩散和主动运输 D．自由扩散
15、右图表示一个动物细胞内外不同离子的相对浓度，由图分析可知维持细胞内外离子浓度依靠（ ）
A．自由扩散
B．协助扩散
C．主动运输
D．渗透作用
16、如图，通过分析以下资料：①K+不能通过磷脂双分子层的人工膜 ②缬氨霉素是一种脂溶性抗生素（短肽） ③在人工膜上加入少量缬氨霉素K+可以透过人工膜。不能下列哪一项的结论（ ）
A．缬氨霉素的作用类似于载体蛋白
B．缬氨霉素与离子的结合具有特异性
C．本试验在于研究细胞膜的选择透过性
D．K+透过人工膜的方式属于主动运输
17、下图为物质跨膜运输的3种方式示意图，请据图回答([ ]内填序号)：
(1)物质利用载体出入细胞的运输方式是图[ ] 和[ ] 。
(2)物质出入细胞需消耗能量的运输方式是图[ ] 。
(3)物质从细胞膜低浓度一侧运到高浓度一侧的运输方式是图[ ] 。
(4)物质从细胞膜高浓度一侧运到低浓度一侧的运输方式是图[ ]和[ ]。
(5)甲、乙两种运输方式合称为 。
18、如图是某物质通过细胞膜示意图，请回答：
(1)这种物质的运输方式是 ，判断的依据是 。
(2)A代表 （水/氧气/氨基酸），B代表 。
(3)一般情况下，细胞中A物质的浓度比外界溶液中A物质的浓度 。
19、人的红细胞和血浆中的各种离子浓度(mol／L )如下表所示。请回答：
成分 K+ Na+ Ca2+ Cl-
红细胞 150 26 70.1 74
血浆 5 144 3.2 111
(1)从表中数据可以看出红细胞具有主动吸收 和主动向血浆中排出 的能力；红细胞对各种离子的吸收情况不同，主要是由细胞膜的 性决定的。
(2)红细胞吸收和排出这些无机盐离子的方式是 ，物质运输的方向与浓度的关系是 ；这种运输方式需要 和 。
20、（探究拓展）某实验小组要对"低温是否会影响物质的跨膜运输"进行实验探究，假如你也是其中一员。请分析回答下列问题：
（1）你的实验假设是:___________________。
（2）材料与用具：淀粉溶液、清水、半透膜、刻度尺、长颈漏斗、烧杯、铁架台、水浴锅、冰块、温度计等。
根据上面提供的材料和用具可推知：本实验是通过测定不同 条件下 的差异，来探究低温是否影响了 分子__________（运输方式）的速率。
（3）实验步骤：
①组装渗透装置两套，分别编号为1、2。
②在两组烧杯中分别加入等量的水，在长颈漏斗中分别加入等量的同一浓度蔗糖溶液，保持管内外液面高度相等。
③对两组装置进行不同处理：1组用水浴锅加热至37℃，2组的烧杯外加冰块降温。
④两组装置同时开始实验，几分钟后观察记录漏斗的液面刻度变化。
请分析回答下列问题：
（3）该实验可能的结果与结论是：
①
②
③
参考答案：1.A 2.B 3.C 4.B 5.C 6.D 7.D 8.C 9.B 10.B 11.B 12.D 13.C 14.D 15.C 16.D
17. （1）[①]协助扩散 [③]主动运输 (2) [③]主动运输 (3) [③]主动运输
(4) [①] [③] (5)被动运输
18．（1）主动运输 该运输方式耗能（2）氨基酸 载体（3）高
19. （1）K+、Cl- Na+、Cl- 选择通过（2）主动运输 从低浓度到高浓度（逆浓度梯度） 载体 能量
20.（1）低温会影响物质的跨膜运输 （2）温度 漏斗液面高度 水 自由扩散
（3）①若1组漏斗液面高度比2组高，则说明低温会影响物质的跨膜运输且运输速率减慢（低温抑制物质的跨膜运输）。
②若2组漏斗的液面高度比1组高，则说明低温会影响物质的跨膜运输且运输速率加快（低温促进物质的跨膜运输）。
③若1、2组漏斗的液面高度相同，则说明温度高低并不影响物质跨膜运输
背景知识：磷脂分子的头部亲水，尾部疏水（图-1）
如果把一滴油滴在水面上，形成“油—水”界面，
“油—水”界面上磷脂分子的排列是什么样的呢？（结果如图-2）
细胞膜上的磷脂分子应该怎么排列呢？
如果把一滴油滴在水面上，再高速振荡，形成油水乳液，油水乳液中磷脂小滴的结构又会是什么样的呢？（结果如图-3）
材料分析
探究-1
探究-2
推导结论
提出问题
1925年，高特和戈来格尔用丙酮提取出红细胞膜上的磷脂，并将它在空气和水的界面上铺成单分子层，发现这个单分子层的面积相当于原来红细胞表面积的2倍。据此，学生得出了细胞膜是由连续的两层磷脂分子组成的推论。
亲水
疏水
图-1：磷脂分子结构模式图
图-2：油水界面上磷脂分子的排列图
图-3：高速震荡成油水乳液，乳液小滴中磷脂分子排列图
图-4：细胞膜磷脂
分子分布图
离子浓度/mmol L-1
0
50
100
150
Na+ K+ Mg2+ Cl- 离子种类
细胞内
细胞外