資源簡介

【備考2024】一輪新人教版生物學學案
第三單元　細胞代謝
第1講　細胞的物質輸入和輸出
考點1　滲透作用與細胞的吸水和失水
一、滲透作用
1．概念：水分子(或其他溶劑分子)通過半透膜的擴散。
2．滲透作用產生的條件：一是具有半透膜，二是半透膜兩側的溶液具有濃度差。
二、動物細胞和植物細胞的吸水和失水
1．動物細胞的吸水和失水
(2)現象
2．植物細胞的吸水和失水(以成熟植物細胞為例)
(1)原理
(2)現象
如圖甲、乙、丙分別是動物細胞在不同濃度溶液中水分子的跨膜運輸示意圖(箭頭大小代表水分子數的多少)。
甲　　　　　　乙　　　　　丙
若將人的成熟紅細胞放入清水中，會出現如圖所示哪種現象？請分析原因。(必修1　P63“圖4－1”)
提示：會出現如圖甲所示現象。將人的成熟紅細胞放入清水中，由于發生滲透作用，從細胞外進入細胞內的水分子數多于從細胞內到細胞外的水分子數，因此細胞吸水。
1．滲透作用中膜兩側溶液的濃度指的是質量百分比濃度。 (×)
提示：該濃度是指物質的量濃度。
2．在滲透作用中，當半透膜兩側溶液濃度相等時，水分子不再通過半透膜。 (×)
提示：半透膜兩側溶液濃度相等時，水分子的擴散達到平衡。
3．成熟的植物細胞的原生質層包括細胞膜、細胞質和細胞核。 (×)
提示：原生質層包括細胞膜、液泡膜以及兩層膜之間的細胞質。
4．質壁分離過程中水分子擴散只能單向進行。 (×)
提示：質壁分離過程中水分子擴散是雙向進行的。
5．成熟的植物細胞發生質壁分離過程中，細胞的吸水能力逐漸減小。 (×)
提示：發生質壁分離過程中，細胞的吸水能力逐漸變大。
1．濃度低的飲料可以用來補充體內水分，濃度高的飲料不能很好地起到補充體內水分的作用，因為___________________________________________________
_____________________________________________________________________。
提示：過高濃度的飲料反而會導致細胞失水
2．成熟的植物細胞在一定濃度的溶液中能發生質壁分離的原因是____________
_____________________________________________________________________。
提示：外界溶液的濃度大于細胞液濃度，細胞失水，且原生質層比細胞壁伸縮性大
半透膜和選擇透過性膜的區別
1．對于動植物細胞來說，單位時間內水分子進出細胞的數量相等時，細胞內外液體的濃度一定相等嗎？為什么？
提示：不一定。對于動物細胞來說，水分子進出細胞的數量相等時，細胞內外溶液的濃度相等。但植物細胞有細胞壁的支持、保護作用，單位時間內水分子進出植物細胞的數量相等時，有可能細胞液濃度大于細胞外溶液濃度。
2．現有A、B、C三瓶外觀一樣但沒有標簽的溶液，已知三種溶液是質量濃度為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。某同學利用如圖所示的裝置設計了兩組實驗。(注：圖中半透膜允許溶劑和葡萄糖分子通過，不允許蔗糖分子通過)
實驗Ⅰ：同時將等量的A液和B液分別放入U形管的左、右兩側，一段時間后，左側的液面升高；
實驗Ⅱ：同時將等量的B液和C液分別放入U形管的左、右兩側，一段時間后，液面發生了變化：右側先升高后降低。
根據實驗結果判斷A、B、C三瓶溶液分別是什么？
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。
考查滲透作用的原理及分析
1．(2023·遼寧名校聯考)如圖，漏斗被半透膜密封，漏斗內的液體為蔗糖溶液，水槽內的液體為清水，保持液面相平。已知蔗糖分子不能通過半透膜，水分子可以自由通過(體積VC>VB，半透膜面積SCA．B漏斗內液面開始時上升的速度比C漏斗快
B．一段時間后，當液面不再上升時，兩漏斗內液面的高度不同
C．一段時間后，當液面不再上升時，兩漏斗內的蔗糖溶液濃度相同
D．兩漏斗內液面上升的速度均是先快后慢
C　[由于半透膜面積SC2．(2022·重慶巴蜀中學檢測)圖中X、Y分別為不同的溶液(濃度均以質量分數表示)，且水和單糖能通過半透膜，而二糖、多糖等不能通過半透膜。下列相關敘述錯誤的是(　　)
A．若X為蒸餾水，Y為30%葡萄糖溶液，現象是左側液面先下降后上升，最終左右液面持平
B．若X為30%葡萄糖溶液，Y為30%淀粉溶液，現象是左側液面先上升后下降，最終左右液面持平
C．若X為30%蔗糖溶液，Y為30%淀粉溶液，現象是左側液面先上升后穩定
D．若X為蒸餾水，Y為30%淀粉溶液，現象是左側液面先下降后穩定
B　[圖中X為蒸餾水，Y為30%葡萄糖溶液，而葡萄糖能通過半透膜，所以右側液面先上升，后下降，最終左右液面持平，A正確；若X為30%葡萄糖溶液，Y為30%淀粉溶液，葡萄糖能通過半透膜，淀粉不能透過半透膜，故左側液面先上升后下降，最終左側低于右側，B錯誤；若X為30%蔗糖溶液，Y為30%淀粉溶液，蔗糖和淀粉都不能通過半透膜，但由于蔗糖的分子量比淀粉小，因此30%蔗糖溶液的物質的量濃度大于30%淀粉溶液，因此左側液面先上升后穩定，C正確；若X為蒸餾水，Y為30%淀粉溶液，淀粉不能透過半透膜，故左側液面先下降，后趨于穩定，D正確。]
考查細胞的吸水和失水
3．(2022·全國甲卷)植物成熟葉肉細胞的細胞液濃度可以不同。現將a、b、c三種細胞液濃度不同的某種植物成熟葉肉細胞，分別放入三個裝有相同濃度蔗糖溶液的試管中，當水分交換達到平衡時觀察到：①細胞a未發生變化；②細胞b體積增大；③細胞c發生了質壁分離。若在水分交換期間細胞與蔗糖溶液沒有溶質的交換，下列關于這一實驗的敘述，不合理的是(　　)
A．水分交換前，細胞b的細胞液濃度大于外界蔗糖溶液的濃度
B．水分交換前，細胞液濃度大小關系為細胞b>細胞a>細胞c
C．水分交換平衡時，細胞c的細胞液濃度大于細胞a的細胞液濃度
D．水分交換平衡時，細胞c的細胞液濃度等于外界蔗糖溶液的濃度
C　[由于細胞b在水分交換達到平衡時細胞的體積增大，說明細胞吸水，則水分交換前，細胞b的細胞液濃度大于外界蔗糖溶液的濃度，A正確。水分交換達到平衡前，細胞a的細胞液濃度等于外界蔗糖溶液的濃度，細胞b的細胞液濃度大于外界蔗糖溶液的濃度，細胞c的細胞液濃度小于外界蔗糖溶液的濃度，因此水分交換前，細胞液濃度大小關系為細胞b>細胞a>細胞c，B正確。由題意可知，水分交換達到平衡時，細胞a未發生變化，說明其細胞液濃度與外界蔗糖溶液濃度相等；水分交換達到平衡時，細胞c的細胞液濃度等于外界蔗糖溶液的濃度，因此，水分交換平衡時，細胞c的細胞液濃度等于細胞a的細胞液濃度，C錯誤。在一定的蔗糖溶液中，細胞c發生了質壁分離，水分交換達到平衡時，其細胞液濃度等于外界蔗糖溶液的濃度，D正確。]
4．(2022·廣東廣州模擬)將新鮮蘿卜切成大小、形狀相同的細條，分別置于清水和兩種滲透壓相同的溶液中，浸泡一段時間后測量各組蘿卜條的長度，實驗結果如圖，下列分析錯誤的是 (　　)
A．實驗結束時，三組細胞液泡的體積大小依次為c>b>a
B．a組實驗結果不同于b組的原因是蔗糖分子不能被細胞吸收
C．b組細胞在實驗過程中不會發生質壁分離
D．實驗結束后，若將c組蘿卜條繼續放于清水中，其長度可能不再發生改變
C　[b組細胞在實驗過程中會發生質壁分離而后自動復原的現象，C錯誤。]
考點2　(探究·實踐)探究植物細胞的吸水和失水
1．實驗原理
2．實驗步驟
操作一：觀察新制取的洋蔥表皮
①制作紫色洋蔥鱗片葉外表皮的臨時裝片
②低倍顯微鏡觀察
操作二：將洋蔥表皮置于較高濃度的溶液中觀察
操作三：將操作二中的洋蔥表皮置于清水中觀察
②低倍顯微鏡觀察
3．實驗結論
1．實驗中的兩組對照實驗
2．質壁分離實驗的拓展應用
(1)判斷成熟植物細胞是否有生物活性
待測成熟植物細胞＋一定濃度的蔗糖溶液
　　　　　
　　　　鏡檢
(2)測定細胞液濃度范圍
待測細胞＋一系列濃度梯度的蔗糖溶液細胞液濃度介于未發生質壁分離和剛發生質壁分離的蔗糖溶液濃度之間。
(3)比較不同植物細胞的細胞液濃度
不同植物細胞＋同一濃度的蔗糖溶液發生質壁分離所需時間越短，細胞液濃度越小，反之細胞液濃度越大。
(4)比較未知濃度溶液的濃度大小
同一植物的成熟細胞＋未知濃度的溶液記錄剛剛發生質壁分離所需時間→比較所用時間長短→判斷溶液濃度的大小(時間越短，未知溶液的濃度越大)。
(5)鑒別不同種類的溶液(如KNO3和蔗糖溶液)
成熟植物細胞＋不同種類的溶液
　　　
　　鏡檢
1．(2021·廣東選擇性考試)保衛細胞吸水膨脹使植物氣孔張開。適宜條件下，制作紫鴨跖草葉片下表皮臨時裝片，觀察蔗糖溶液對氣孔開閉的影響，如圖為操作及觀察結果示意圖。下列敘述錯誤的是(　　)
A．比較保衛細胞細胞液濃度，③處理后>①處理后
B．質壁分離現象最可能出現在滴加②后的觀察視野中
C．滴加③后有較多水分子進入保衛細胞
D．推測3種蔗糖溶液濃度高低為②>①>③
A　[據題圖可知，滴加蔗糖溶液①，保衛細胞氣孔張開程度幾乎與初始狀態一樣，推測蔗糖溶液①的濃度近似等于保衛細胞細胞液濃度，滴加蔗糖溶液②，保衛細胞氣孔關閉，推測蔗糖溶液②的濃度高于保衛細胞細胞液濃度，故質壁分離最可能出現在滴加蔗糖溶液②后觀察的視野中，B正確；滴加蔗糖溶液③，保衛細胞氣孔張開比初始狀態更大，推測蔗糖溶液③的濃度低于保衛細胞的細胞液濃度，滴加蔗糖溶液③后有更多的水分子進入保衛細胞，故蔗糖溶液③處理后的保衛細胞細胞液濃度<蔗糖溶液①處理后的保衛細胞細胞液濃度，A錯誤，C正確；由以上分析可知，3種蔗糖溶液濃度高低為②>①>③，D正確。]
2．(2021·重慶選擇性考試適應性測試)某興趣小組用相同生理狀態的洋蔥表皮進行“植物細胞的吸水和失水”實驗，記錄如下表：
分組 ① ② ③ ④ ⑤
步驟1 從蓋玻片一側滴入蔗糖溶液，另一側用吸水紙引流，浸潤的蔗糖溶液濃度如下
0.1 g/mL 0.2 g/mL 0.3 g/mL 0.4 g/mL 0.5 g/mL
質壁分離現象 － ＋＋ ＋＋＋ ＋＋＋＋ ＋＋＋＋
步驟2 從蓋玻片一側滴入清水，另一側用吸水紙引流，充分清洗3次
質壁分離現象 － － ＋ ＋＋ ＋＋＋＋
注：“－”表示未發生質壁分離；“＋”表示質壁分離的程度。
下列敘述正確的是(　　)
A．在①中，蔗糖溶液濃度＞細胞液濃度
B．據表推測，細胞液濃度范圍在0.2～0.3 g/mL之間
C．步驟2－⑤中，質壁分離可以復原
D．步驟2－③的吸水速度＞步驟2－②的吸水速度
D　[根據表中數據分析，0.2 g/mL的蔗糖溶液可以輕度引起質壁分離現象，而0.1 g/mL不能引起質壁分離，說明實驗的細胞液濃度范圍在0.1～0.2 g/mL之間(包含0.1 g/mL)，①中的蔗糖溶液濃度≤細胞液濃度，A、B錯誤；步驟2－⑤中，0.5 g/mL的蔗糖溶液使細胞發生質壁分離后滴加清水也不能復原，說明細胞已脫水死亡，C錯誤；③中細胞質壁分離(失水)程度大于②，因此失水后③中細胞液濃度大于②，故步驟2－③細胞液的吸水速度＞步驟2－②的吸水速度，D正確。]
3．(2022·重慶巴蜀中學檢測)某同學進行“植物細胞質壁分離和復原”實驗。所用材料為紫色的洋蔥鱗片葉，試劑是蔗糖溶液和清水。請回答下列問題：
(1)該實驗的自變量是________________。觀察的對象是洋蔥鱗片葉表皮細胞中________大小，以及________的位置。
(2)如圖是某同學進行該實驗時拍下的顯微照片，照片是否屬于物理模型？________(填“是”或“否”)。此時細胞液濃度與外界溶液濃度的大小關系是
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(3)若質壁分離后不能復原，則導致細胞失水過度而死亡的原因可能有：①________________，②________________。若改用相同質量濃度的葡萄糖溶液則會使細胞開始發生質壁分離時所用時間更________(填“長”或“短”)。
[解析]　(1)由分析題干可知，植物細胞質壁分離和復原實驗的自變量是清水和蔗糖溶液。該實驗的觀察對象是洋蔥鱗片葉表皮細胞中液泡的大小、顏色的深淺及原生質層的位置。(2)拍攝的顯微照片沒有模型構建的過程，不屬于構建物理模型。在觀察植物細胞質壁分離與復原的實驗中，當細胞處于質壁分離狀態時，此時細胞可能正在發生質壁分離；也可能完成質壁分離，細胞與外界溶液處于相對平衡狀態；還可能處于質壁分離的復原過程中。因此，此時細胞液濃度與外界溶液濃度的關系是細胞液濃度大于、等于或小于外界溶液濃度。(3)若質壁分離后不能復原，則導致細胞失水過度而死亡的原因可能是蔗糖溶液濃度過大，也可能是質壁分離時間過長。由于葡萄糖的相對分子質量小于蔗糖，因此相同質量濃度的葡萄糖溶液物質的量濃度高于蔗糖溶液，所以開始發生質壁分離時所用時間更短。
[答案]　(1)清水和蔗糖溶液(或不同濃度的外界溶液)　液泡　原生質層　(2)否　細胞液濃度大于、等于或小于外界溶液濃度(濃度不能確定)　(3)蔗糖溶液濃度過大　質壁分離時間過長　短
考點3　物質出入細胞的方式
一、各種物質出入細胞方式的比較
物質出入細胞的方式 被動運輸 主動運輸 胞吞 胞吐
自由擴散 協助擴散
圖例
運輸方向 高濃度→低濃度 低濃度→高濃度 胞外→胞內 胞內→胞外
是否需要轉運蛋白 否 是 是 否
是否消耗能量 否 否 是 是
舉例 O2、CO2、甘油、乙醇、苯的跨膜運輸等　　　 人的紅細胞吸收葡萄糖等　 小腸上皮細胞吸收葡萄糖、氨基酸、無機鹽等 巨噬細胞吞噬抗原等　　　 胰島素、消化酶、抗體的分泌等
二、轉運蛋白的種類及特點
1．概念：鑲嵌在膜上的一些特殊的蛋白質，能夠協助離子和一些小分子有機物跨膜運輸。
2．種類
(1)載體蛋白：只容許與自身結合部位相適應的分子或離子通過，而且每次轉運時都會發生自身構象的改變。
(2)通道蛋白：只容許與自身通道的直徑和形狀相適配、大小和電荷相適宜的分子或離子通過，且這些物質通過時不需要與通道蛋白結合。
1．淡水中生活的原生動物，如草履蟲，能通過伸縮泡排出細胞內過多的水，以防止細胞漲破。如果將草履蟲放入蒸餾水或海水中，推測其伸縮泡的伸縮情況，分別會發生什么變化？(必修1　P72“拓展應用”)
提示：放入蒸餾水中的草履蟲，其伸縮泡的伸縮頻率加快，放入海水中的則伸縮頻率減慢。
2．檉柳是一種強耐鹽植物，它的葉子和嫩枝可以將吸收到植物體內的無機鹽排出體外。檉柳從土壤中吸收無機鹽的方式是主動運輸還是被動運輸？請設計實驗加以探究。
實驗材料：檉柳幼苗若干；適宜濃度的含Ca2+和K＋的完全培養液；細胞呼吸抑制劑；蒸餾水。請寫出實驗步驟，并預期實驗結果。(必修1　P72“拓展應用”)
實驗步驟：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
預期實驗結果：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
提示：(1)將檉柳幼苗隨機均分為甲、乙兩組，分別培養在適宜濃度的含Ca2+和K＋的完全培養液中。(2)甲組檉柳幼苗的培養液中，加入一定量的細胞呼吸抑制劑，乙組檉柳幼苗的培養液中加入等量的蒸餾水，在適宜的條件下培養。(3)分別測定兩組檉柳幼苗吸收Ca2+和K＋的速率，并進行比較。　若兩組植株對Ca2+和K＋的吸收速率相同，則檉柳從土壤中吸收無機鹽的方式是被動運輸；若甲組植株對Ca2+和K＋的吸收速率明顯小于乙組植株對Ca2+和K＋的吸收速率，則檉柳從土壤中吸收無機鹽的方式是主動運輸。
1．分子或離子通過通道蛋白時，需要與通道蛋白結合。 (×)
提示：物質通過通道蛋白時不需要與通道蛋白結合。
2．少數水分子借助水通道蛋白進出細胞，更多的水分子以自由擴散方式進出細胞。 (×)
提示：水分子更多的是借助細胞膜上的水通道蛋白以協助擴散方式進出細胞。
3．Na＋與有關載體蛋白結合排出神經細胞屬于主動運輸。 (√)
4．細胞外液中的K＋進入神經細胞屬于自由擴散。 (×)
提示：K＋進入神經細胞屬于主動運輸。
5．同種物質進出同一細胞的方式一定相同。 (×)
提示：K＋進入神經細胞是主動運輸，排出神經細胞的方式是協助擴散。
6．以胞吐的方式排出細胞的物質不一定都是生物大分子。 (√)
7．主動運輸使膜內外物質濃度趨于一致，維持了細胞的正常代謝。 (×)
提示：主動運輸維持膜內外物質的濃度差。
8．人的紅細胞吸收膽固醇與吸收葡萄糖的相同點是需要轉運蛋白的協助。 (×)
提示：人的紅細胞吸收膽固醇的方式是自由擴散，不需要轉運蛋白的協助。
1．主動運輸對細胞和生物體生命活動的意義是___________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
提示：主動選擇吸收所需要的物質，排出代謝廢物和對細胞有害的物質，從而保證細胞和個體生命活動的需要
2．免疫細胞行使免疫功能時，會涉及胞吞和胞吐這兩種物質跨膜運輸方式，這兩種方式的共同點有哪些？_____________________________________________
_____________________________________________________________________。
提示：能運輸生物大分子等；運輸過程中形成囊泡；需要消耗能量
1．神經細胞膜上的Na＋ K＋泵、K＋通道和Na＋通道
(1)細胞膜上的Na＋ K＋泵不斷地把K＋運入細胞內，同時把Na＋輸出細胞外，維持細胞內K＋濃度顯著高于細胞外，細胞外Na＋濃度顯著高于細胞內。Na＋ K＋泵的運輸是消耗ATP的主動運輸。
(2)在靜息狀態下，K＋通道瞬時開放，K＋迅速外流，形成靜息電位；神經細胞興奮時，Na＋通道瞬時開放，Na＋迅速內流，形成動作電位；K＋通道和Na＋通道的運輸是順濃度梯度進行的，不消耗ATP，屬于協助擴散。
2．影響物質跨膜運輸因素的分析
(1)濃度差對物質跨膜運輸的影響
濃度差主要影響自由擴散和協助擴散。自由擴散中，濃度差越大，運輸速率越大；協助擴散中，濃度差達到一定程度后運輸速率不再繼續增加，原因是受載體數量的限制。
(2)氧氣含量對物質跨膜運輸的影響
通過影響細胞的呼吸進而影響主動運輸的速率。
①P點時：無氧呼吸為物質的吸收提供能量。
②PQ段：隨著氧氣含量的增加，有氧呼吸產生的能量增多，主動運輸的速率增大。
③Q點以后：當氧氣含量達到一定程度后，受載體蛋白數量以及其他限制因素的影響，運輸速率不再增加。
(3)溫度
溫度影響物質運輸速率時，既與分子的運動有關，也與細胞呼吸有關。
1．影響離子泵運輸離子的外界因素主要有O2濃度和溫度，O2濃度和溫度是如何影響離子泵運輸的？
提示：離子泵運輸離子需要消耗細胞內的ATP，ATP通過細胞呼吸產生，O2濃度能夠影響細胞呼吸，進而影響離子泵運輸離子；溫度影響載體蛋白的運動和細胞呼吸中酶的活性，進而影響離子泵的運輸。
2．小腸是消化和吸收的主要器官，食物中的多糖和二糖被水解成單糖后，在小腸黏膜上皮細胞的微絨毛上被吸收。為研究葡萄糖的吸收方式，研究人員進行了體外實驗，實驗過程及結果如下表所示：
實驗分組 實驗處理 實驗結果
實驗一 蛋白質抑制劑處理小腸微絨毛 葡萄糖的轉運速率為0
實驗二 在外界葡萄糖濃度為5 mmol/L 時，呼吸抑制劑處理小腸微絨毛 對照組葡萄糖的轉運速率＞實驗組葡萄糖的轉運速率，且實驗組葡萄糖的轉運速率＝0
實驗三 在外界葡萄糖濃度為100 mmol/L時，呼吸抑制劑處理小腸微絨毛 對照組葡萄糖的轉運速率＞實驗組葡萄糖的轉運速率，且實驗組葡萄糖的轉運速率＞0
(1)實驗一的結果說明：________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(2)實驗二的結果說明：________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(3)實驗三的結果說明：_________________________________________________
_____________________________________________________________________。
提示：(1)葡萄糖的轉運需要轉運蛋白的協助
(2)在外界葡萄糖濃度為5 mmol/L時，小腸黏膜上皮細胞吸收葡萄糖的方式是主動運輸
(3)外界葡萄糖濃度為100 mmol/L時，小腸黏膜上皮細胞可通過協助擴散的方式吸收葡萄糖
考查物質運輸的方式及特點
1．(2022·廣東深圳檢測)圖甲、乙分別表示載體介導和通道介導的兩種協助擴散方式，其中通道介導的擴散比載體介導快1 000倍，下列敘述錯誤的是(　　)
甲　　　　　 　　　 乙
A．載體蛋白和通道蛋白在細胞膜上不是靜止不動的
B．載體蛋白和通道蛋白在物質轉運時的作用機制不同
C．甲、乙兩種方式中只有乙屬于被動運輸
D．載體蛋白轉運時會發生構象改變導致運輸速率較慢
C　[載體蛋白和通道蛋白在細胞膜上不是靜止不動的，而是具有流動性，A正確；載體蛋白轉運物質時要與物質結合發生構象變化，通道蛋白在轉運物質時，不與其結合發生構象變化，二者作用機制不同，B正確；甲、乙兩種方式都可以從高濃度一側運輸到低濃度一側，需要轉運蛋白的協助，屬于被動運輸，C錯誤；載體蛋白在轉運離子或分子時，會與離子或分子結合，導致發生自身構象的改變，與通道蛋白轉運方式相比，運輸速率較慢，D正確。]
2．擬南芥液泡膜上存在Na＋/H＋反向轉運載體蛋白，它可利用液泡內外H＋的電化學梯度(電位和濃度差)將H＋轉出液泡，同時將Na＋由細胞質基質轉入液泡。部分物質跨液泡膜轉運過程如圖所示，據圖判斷，下列敘述錯誤的是(　　)
A．Na＋在液泡中的積累有利于提高擬南芥的耐鹽能力
B．Na＋以主動運輸的方式由細胞質基質進入液泡
C．Cl－以協助擴散的方式由細胞質基質進入液泡
D．H2O以自由擴散的方式進出液泡
D　[Na＋在液泡中的積累能使液泡內Na＋濃度增大，有利于細胞吸水，進而提高擬南芥的耐鹽能力，A正確；由圖可知，液泡膜上的Na＋/H＋反向轉運蛋白能將H＋轉運出液泡的同時將細胞質基質中的Na＋轉運到液泡內，說明Na＋進入液泡的直接驅動力是液泡膜兩側的H＋電化學梯度，因此該過程Na＋進入液泡的方式為主動運輸，B正確；由圖可知，Cl－借助通道蛋白，以協助擴散的方式由細胞質基質進入液泡，C正確；H2O借助水通道蛋白以協助擴散的方式進出液泡，D錯誤。]
　“三看法”快速判定物質出入細胞的方式
考查物質運輸方式的綜合分析
3．(2022·山東等級考)NO和NH是植物利用的主要無機氮源，NH的吸收由根細胞膜兩側的電位差驅動，NO的吸收由H＋濃度梯度驅動，相關轉運機制如圖。銨肥施用過多時，細胞內NH的濃度增加和細胞外酸化等因素引起植物生長受到嚴重抑制的現象稱為銨毒。下列說法正確的是(　　)
A．NH通過AMTs進入細胞消耗的能量直接來自ATP
B．NO通過SLAH3轉運到細胞外的方式屬于被動運輸
C．銨毒發生后，增加細胞外的NO會加重銨毒
D．載體蛋白NRT1.1轉運NO和H＋的速度與二者在膜外的濃度呈正相關
B　[由題干信息可知，NH的吸收是根細胞膜兩側的電位差驅動的，所以NH通過AMTs進入細胞消耗的能量不直接來自ATP，A錯誤；由圖分析可知，NO進入根細胞膜是H＋的濃度梯度驅動的，進行的是逆濃度梯度運輸，所以NO通過SLAH3轉運到細胞外是順濃度梯度運輸，屬于被動運輸，B正確；銨毒發生后，H＋在細胞外更多，增加細胞外的NO，可以促使H＋向細胞內轉運，減少細胞外的H＋，從而減輕銨毒，C錯誤；據圖可知，載體蛋白NRT1.1轉運NO屬于主動運輸，主動運輸的速率與其濃度無必然關系；運輸H＋屬于協助擴散，協助擴散在一定范圍內與其濃度呈正相關，超過一定范圍后不成比例，D錯誤。]
4．(2023·廣東深圳六校聯考)細胞液含有無機鹽等化合物，可以調節植物細胞內的環境。如圖表示Ca2+和H＋出入液泡膜的生理過程，CAX載體蛋白以相反的方向運輸兩種離子。下列說法錯誤的是(　　)
A．H＋進入液泡的跨膜方式為主動運輸
B．Ca2+進液泡和H＋出液泡的方式均為協助擴散
C．H＋焦磷酸酶活性降低，會使Ca2+進入液泡的速率變慢
D．液泡儲存Ca2+有利于液泡保持充盈狀態
B　[圖中標明液泡內為高濃度的H＋，所以H＋進入液泡為低濃度到高濃度，屬于主動運輸，需要消耗能量，A正確；H＋從高濃度到低濃度出液泡，同時Ca2+進入液泡，屬于H＋協同的主動運輸，B錯誤；H＋焦磷酸酶活性降低，會導致能量減少，使得液泡內的H＋濃度下降，從而使Ca2+進入液泡的速率變慢，C正確；液泡儲存Ca2+，使得細胞液濃度增加，細胞吸水，有利于液泡保持充盈狀態，D正確。]
　物質運輸方式的幾個“不一定”
(1)胞吐、胞吞的不一定是大分子物質，如神經遞質是小分子物質，通過胞吐排出細胞。
(2)生物大分子不一定都是以胞吞、胞吐方式運輸的，如RNA和蛋白質可通過核孔出入細胞核。
(3)消耗能量的運輸方式并不一定就是主動運輸，胞吞和胞吐也消耗能量。
(4)同一種物質進出細胞的方式不一定相同
①葡萄糖
②Na＋
③K＋
考查物質運輸方式的實驗探究
5．某學校生物興趣小組驗證牛的成熟紅細胞吸收葡萄糖的方式為協助擴散，而非主動運輸。現提供如下材料：牛的成熟紅細胞若干、培養瓶、葡萄糖濃度測試儀、蒸餾水、5%的葡萄糖溶液、5 mL葡萄糖載體抑制劑和5 mL呼吸抑制劑等，請完善如下實驗過程：
(1)實驗原理：主動運輸需要載體和消耗能量，協助擴散需要載體和具有濃度差。
(2)實驗步驟：
①取三個培養瓶，編號A、B、C，向三個培養瓶中分別加入等量的牛的成熟紅細胞和5%的葡萄糖溶液。
②___________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
③___________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(3)預期結果：_________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(4)實驗結論：________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
[解析]　(2)①取三個培養瓶，編號A、B、C，向三個培養瓶中分別加入等量的牛的成熟紅細胞和5%的葡萄糖溶液。②向A瓶中加入5 mL蒸餾水，向B瓶中加入5 mL葡萄糖載體抑制劑，向C瓶中加入5 mL呼吸抑制劑。③在相同且適宜的培養條件下培養一定時間后，利用葡萄糖濃度測試儀測定各培養瓶中葡萄糖的含量。(3)預期結果：若成熟紅細胞吸收葡萄糖的方式為協助擴散，則B瓶中葡萄糖的運輸會受到抑制且C瓶中葡萄糖的運輸不受限制，因此預期結果為：A瓶和C瓶中葡萄糖含量大致相等且小于B瓶。(4)實驗結論：牛的成熟紅細胞吸收葡萄糖的方式為協助擴散，而非主動運輸。
[答案]　(2)②向A瓶中加入5 mL蒸餾水，向B瓶中加入5 mL葡萄糖載體抑制劑，向C瓶中加入5 mL呼吸抑制劑　③在相同且適宜的培養條件下培養一定時間后，利用葡萄糖濃度測試儀測定各培養瓶中葡萄糖的含量　(3)A瓶和C瓶中葡萄糖含量大致相等且小于B瓶　(4)牛的成熟紅細胞吸收葡萄糖的方式為協助擴散，而非主動運輸
　探究物質跨膜運輸方式的實驗設計思路
(1)探究是主動運輸還是被動運輸
(2)探究是自由擴散還是協助擴散
1．核心概念
(1)(必修1 P62)滲透作用：水分子(或其他溶劑分子)通過半透膜的擴散。
(2)(必修1 P63)原生質層：細胞膜和液泡膜以及兩層膜之間的細胞質。
(3)(必修1 P65)被動運輸：物質以擴散方式進出細胞，不需要消耗細胞內化學反應所釋放的能量的物質跨膜運輸方式。
(4)(必修1 P66)自由擴散(簡單擴散)：物質通過簡單的擴散作用進出細胞的方式。協助擴散(易化擴散)：物質借助膜上的轉運蛋白進出細胞的方式。
(5)(必修1 P69)主動運輸：物質逆濃度梯度進行跨膜運輸，需要載體蛋白的協助，同時還需要消耗細胞內化學反應所釋放的能量的物質跨膜運輸方式。
2．結論語句
(1)(必修1 P62)如果半透膜兩側存在濃度差，滲透的方向就是　水分子從水的相對含量高的一側向相對含量低的一側滲透。
(2)(必修1 P65)當細胞不斷失水時，由于原生質層比細胞壁的伸縮性大，原生質層就會與細胞壁逐漸分離開來。
(3)(必修1 P66～67)轉運蛋白分為載體蛋白和通道蛋白兩類，通道蛋白只容許與自身通道的直徑和形狀相適配、大小和電荷相適宜的分子或離子通過。分子或離子通過通道蛋白時，不需要與通道蛋白結合。而載體蛋白只容許與自身結合部位相適應的分子或離子通過，而且每次轉運時都會發生自身構象的改變。
(4)(必修1 P69)一種載體蛋白通常只適合與一種或一類離子或分子結合。
(5)(必修1 P72)通過胞吞或胞吐進出細胞，需要膜上蛋白質的參與，更離不開膜上磷脂雙分子層的流動性。
1．(2021·江蘇選擇性考試)采用紫色洋蔥鱗片葉外表皮進行質壁分離實驗，下列相關敘述正確的是(　　)
A．用鑷子撕取的外表皮，若帶有少量的葉肉細胞仍可用于實驗
B．將外表皮平鋪在潔凈的載玻片上，直接用高倍鏡觀察細胞狀態
C．為盡快觀察到質壁分離現象，應在蓋玻片四周均勻滴加蔗糖溶液
D．實驗觀察到許多無色細胞，說明紫色洋蔥鱗片葉外表皮中有大量細胞含無色液泡
A　[葉肉細胞有原生質層和大液泡，所以可以發生質壁分離，且細胞質中還含有葉綠體，而洋蔥外表皮細胞呈紫色，所以即使洋蔥鱗片葉外表皮上帶有葉肉細胞，也不影響實驗結果，A正確；顯微鏡的使用方法是先用低倍鏡觀察，再用高倍鏡觀察，B錯誤；為盡快觀察到質壁分離現象，應在蓋玻片一側滴加蔗糖溶液，另一側用吸水紙引流，重復幾次，洋蔥細胞就浸泡在蔗糖溶液中了，C錯誤；紫色洋蔥鱗片葉外表皮細胞中有一個紫色大液泡，那些無色的細胞應該是鱗莖細胞，不是鱗片葉外表皮，D錯誤。]
2．(2021·湖南選擇性考試)質壁分離和質壁分離復原是某些生物細胞響應外界水分變化而發生的滲透調節過程。下列敘述錯誤的是(　　)
A．施肥過多引起的“燒苗”現象與質壁分離有關
B．質壁分離過程中，細胞膜可局部或全部脫離細胞壁
C．質壁分離復原過程中，細胞的吸水能力逐漸降低
D．1 mol/L NaCl溶液和1 mol/L蔗糖溶液的滲透壓大小相等
D　[對農作物施肥過多，根細胞外液濃度過高，會導致質壁分離，引起“燒苗”，A正確；質壁分離過程中，原生質層(由細胞膜、液泡膜以及兩層膜之間的細胞質構成)與細胞壁分離，細胞膜可局部或全部脫離細胞壁，B正確；質壁分離復原過程中，細胞液濃度逐漸降低，吸水能力逐漸降低，C正確；1 mol/L NaCl溶液中，含1 mol/L的Na＋和1 mol/L的Cl－，即溶質微粒濃度為2 mol/L，而1 mol/L蔗糖溶液的溶質為蔗糖分子，不可再拆分，故1 mol/L NaCl溶液的滲透壓大于1 mol/L蔗糖溶液的滲透壓，D錯誤。]
3．(2021·廣東選擇考適應性測試)右圖所示為質子泵跨膜運輸H＋的過程。質子泵抑制劑可與胃壁細胞膜上的質子泵共價結合，使其不可逆地失活，從而抑制胃酸的分泌。下列敘述錯誤的是(　　)
A．質子泵以主動運輸的方式將H＋運出細胞
B．質子泵參與細胞及其微環境的pH調控
C．質子泵本質上是一種生物膜上的載體蛋白
D．呼吸抑制劑使質子泵失活而抑制胃酸分泌
D　[由題圖可知，H＋從膜內逆濃度梯度運輸到膜外，需要質子泵的協助，并消耗ATP，其運輸方式為主動運輸，A正確；質子泵通過跨膜運輸H＋，從而改變了細胞內外的H＋濃度，參與細胞及其微環境pH的調控，B正確；由題圖可知，質子泵是細胞膜上的載體蛋白，C正確；呼吸抑制劑通過抑制ATP的生成而抑制胃酸分泌，并不能使質子泵失活，D錯誤。]
4．(2021·江蘇選擇性考試)細胞可運用不同的方式跨膜轉運物質，下列相關敘述錯誤的是(　　)
A．物質通過自由擴散的方式進出細胞的速度既與濃度梯度有關，也與分子大小有關
B．小腸絨毛上皮細胞攝入和運出葡萄糖與細胞質中各種溶質分子的濃度有關
C．神經細胞膜上運入K＋的載體蛋白和運出K＋的通道蛋白都具有特異性
D．腎小管上皮細胞通過主動運輸方式重吸收氨基酸
B　[物質通過自由擴散的方式進出細胞的速度與濃度梯度有關，也與分子大小有關，A正確；小腸絨毛上皮細胞攝入和運出葡萄糖與細胞質中葡萄糖分子的濃度有關，與細胞質中其他溶質分子的濃度無關，B錯誤；膜轉運蛋白包括載體蛋白和通道蛋白，二者都具有特異性，載體蛋白只允許與自身結合部位相適應的分子或離子通過，通道蛋白只允許與自身通道的直徑和形狀相適配、大小和電荷相適宜的分子或離子通過，C正確；腎小管上皮細胞重吸收氨基酸的方式是主動運輸，D正確。]
5．(2022·全國乙卷)農業生產中，農作物生長所需的氮素可以NO的形式由根系從土壤中吸收。一定時間內作物甲和作物乙的根細胞吸收NO的速率與O2濃度的關系如圖所示。回答下列問題。
(1)由圖可判斷NO進入根細胞的運輸方式是主動運輸，判斷的依據是_______
_____________________________________________________________________。
(2)O2濃度大于a時作物乙吸收NO速率不再增加，推測其原因是___________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(3)作物甲和作物乙各自在NO最大吸收速率時，作物甲根細胞的呼吸速率大于作物乙，判斷依據是_________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(4)據圖可知，在農業生產中，為促進農作物根對NO的吸收利用，可以采取的措施是________(答出一點即可)。
[解析]　(1)主動運輸是低濃度向高濃度運輸，需要能量的供應及載體蛋白的協助，由圖可知，當O2濃度小于a點時，隨著O2濃度的增加，根細胞對NO的吸收速率也增加，說明根細胞吸收NO需要能量的供應，為主動運輸。(2)主動運輸需要能量和載體蛋白，呼吸作用可以為主動運輸提供能量，O2濃度大于a時作物乙吸收NO的速率不再增加，能量不再是限制因素，此時影響根細胞吸收NO速率的因素是載體蛋白的數量，此時載體蛋白數量達到飽和。(3)根據曲線圖分析，當甲和乙根細胞均達到最大的NO的吸收速率時，甲的NO最大吸收速率大于乙，說明甲需要的能量多，消耗的O2多，作物甲根部細胞的呼吸速率大于作物乙。(4)在農業生產中，為了促進根細胞對礦質元素的吸收，需要定期松土，以增加土壤中的含氧量，促進根細胞的有氧呼吸，為主動運輸吸收礦質元素提供能量。
[答案]　(1)主動運輸需要呼吸作用提供能量，O2濃度小于a點，根細胞對NO的吸收速率與O2濃度呈正相關　(2)主動運輸需要載體蛋白，此時載體蛋白數量達到飽和　(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
(教師用書獨具)
(2022·湖南選擇性考試)原生質體(細胞除細胞壁以外的部分)表面積大小的變化可作為質壁分離實驗的檢測指標。用葡萄糖基本培養基和NaCl溶液交替處理某假單孢菌，其原生質體表面積的測定結果如圖所示。下列敘述錯誤的是(　　)
甲組：0.3 mol/L NaCl
乙組：1.0 mol/L NaCl
丙組：1.5 mol/L NaCl
A．甲組NaCl處理不能引起細胞發生質壁分離，表明細胞中NaCl濃度≥0.3 mol/L
B．乙、丙組NaCl處理皆使細胞質壁分離，處理解除后細胞即可發生質壁分離復原
C．該菌的正常生長和吸水都可導致原生質體表面積增加
D．若將該菌先65 ℃水浴滅活后，再用NaCl溶液處理，原生質體表面積無變化
A　[分析甲組結果可知，隨著培養時間延長，與0時(原生質體表面積大約為0.5 μm2)相比，原生質體表面積逐漸增大，甲組NaCl處理不能引起細胞發生質壁分離，說明細胞吸水，表明細胞中濃度>0.3 mol/L，但不一定是細胞內NaCl濃度≥0.3 mol/L，A錯誤；分析乙、丙組結果可知，與0時(原生質體表面積大約分別為0.6 μm2、0.75 μm2)相比，乙、丙組原生質體略有下降，說明乙、丙組NaCl處理皆使細胞質壁分離，處理解除后細胞即可發生質壁分離復原，B正確；該菌的正常生長，細胞由小變大可導致原生質體表面積增加，該菌吸水也會導致原生質體表面積增加，C正確；若將該菌先65 ℃水浴滅活，細胞死亡，原生質層失去選擇透過性，再用NaCl溶液處理，原生質體表面積無變化，D正確。]
課時分層作業(六)　細胞的物質輸入和輸出
1．在觀察某植物細胞的質壁分離及質壁分離復原實驗中，觀察到的結果如圖所示，其中①②指細胞的相關結構。下列敘述正確的是(　　)
　
甲　　 　 　乙　　 　　　　丙
A．甲狀態時不存在水分子跨膜運輸進出細胞的現象
B．在蔗糖溶液中，一定會發生甲→乙變化
C．當細胞處于丙狀態且不再變化時細胞液濃度等于外界溶液濃度
D．同一細胞處于乙狀態時的吸水能力大于其處于甲狀態時
D　[甲狀態時存在水分子跨膜運輸進出細胞的現象，A錯誤；在蔗糖溶液中，要發生甲→乙變化，必須滿足一定的條件，B錯誤；當細胞處于丙狀態且不再變化時細胞液濃度大于或等于外界溶液濃度，C錯誤；同一細胞處于乙狀態時的吸水能力大于其處于甲狀態時，D正確。因此，本題答案選D。]
2．植物細胞膜磷脂雙分子層對水有一定的通透性，但研究發現大量的水通過細胞膜上的水通道蛋白進出細胞。下列關于水通道蛋白與植物體內水分代謝關系的敘述，錯誤的是(　　)
A．水通道蛋白活性增強的植物葉片氣孔更易開放
B．水通道蛋白活性減弱的植物細胞在高滲溶液中不發生質壁分離
C．水通道蛋白活性增強的植物在缺水條件下更易發生萎蔫
D．水通道蛋白活性減弱的植物細胞伸長生長速度降低
B　[保衛細胞吸水膨脹會使氣孔開放，水通道蛋白活性增強的植物，水更容易進出細胞，所以氣孔更容易開放，A正確；水通道蛋白活性減弱的植物，水進出細胞受阻，所以在高滲溶液中質壁分離的過程會減慢，但依舊會發生質壁分離，B錯誤；水通道蛋白活性增強的植物，水更容易進出細胞，在缺水條件下，水容易離開細胞，不利于植物生存，容易發生萎蔫，C正確；水通道蛋白活性減弱的植物，水進出細胞受阻，細胞代謝受到影響，所以生長速率減慢，D正確。]
3．(2022·山東濰坊四中檢測)將水稻、番茄幼苗分別放在含Mg2+、Ca2+和SiO的培養液中，一段時間后，發現番茄營養液中Mg2+、Ca2+濃度下降，而水稻培養液中Mg2+、Ca2+濃度升高，下列敘述正確的是(　　)
A．水稻培養液中Mg2+、Ca2+濃度升高，是水稻細胞外排離子的結果
B．植物根成熟區細胞吸收礦質元素離子主要依靠滲透作用
C．番茄與水稻相比，其對Mg2+、Ca2+需要量大，而對SiO需要量小
D．此實驗說明植物根細胞對離子的吸收差異取決于培養液中離子的濃度
C　[水稻培養液中Mg2+、Ca2+濃度升高，是水稻吸收Mg2+、Ca2+的速度小于吸收水的速度的結果，A錯誤；植物根成熟區細胞吸收礦質元素離子的方式為主動運輸，B錯誤；一段時間后，水稻培養液中Mg2+與Ca2+濃度升高、SiO濃度降低，而番茄培養液中Mg2+與Ca2+濃度降低、SiO濃度升高，說明水稻吸收Mg2+與Ca2+量小于番茄吸收Mg2+與Ca2+量，水稻吸收SiO量大于番茄吸收SiO的量，即番茄與水稻相比，其對Mg2+、Ca2+需要量大，而對SiO需要量小，C正確；水稻和番茄對Mg2+、Ca2+、SiO離子的吸收方式都是主動運輸，其吸收差異取決于根細胞膜上運輸相應離子的載體數量與細胞呼吸產生的能量，D錯誤。]
4．(2022·山東菏澤一模)人體成熟紅細胞能夠運輸O2和CO2，其部分結構和功能如圖，①～⑤表示相關過程。下列敘述錯誤的是(　　)
A．血液流經肌肉組織時，氣體A和B分別是O2和CO2
B．①和②是自由擴散，④和⑤是協助擴散
C．成熟紅細胞表面的糖蛋白處于不斷流動和更新中
D．成熟紅細胞只能通過無氧呼吸分解葡萄糖產生ATP為③提供能量
C　[據題意可知，人體成熟紅細胞能夠運輸O2和CO2，血液流經肌肉進行氣體交換時，成熟紅細胞釋放O2吸收CO2，因此氣體A和B分別是O2和CO2，A正確；據分析可知，①和②是氣體穿膜，屬于自由擴散，④是需要載體蛋白協助的順濃度梯度運輸，⑤是H2O通過水通道蛋白進入細胞，④和⑤都屬于協助擴散，B正確；人體成熟紅細胞無細胞核，不能合成新的蛋白質以更新表面的糖蛋白，C錯誤；人體成熟紅細胞無線粒體，通過無氧呼吸分解葡萄糖產生ATP，為③鈉鉀泵提供足夠的能量，D正確。]
5．(2022·廣東惠州調研)無論動物、植物細胞或細菌，細胞內、外都存在離子濃度差，如紅細胞內K＋的含量比Na＋高20倍左右，輪藻細胞中的K＋含量比其生存的水環境中高63倍左右，而叉軸藻細胞中甚至高出1 000倍以上。已知Na＋ K＋泵工作時，每水解1個ATP分子向細胞膜外泵出3個Na＋，同時向膜內泵入2個K＋。下列有關分析正確的是(　　)
A．Na＋和K＋通過Na＋ K＋泵的跨膜運輸屬于協助擴散
B．減少神經細胞的氧氣供應，對該細胞膜上的Na＋ K＋泵的工作不會產生任何影響
C．神經細胞受到刺激后，Na＋通過Na＋ K＋泵內流，形成動作電位
D．Na＋ K＋泵的工作結果使神經細胞內K＋濃度明顯高于膜外，而Na＋濃度比膜外低
D　[通過Na＋ K＋泵的跨膜運輸是需要消耗ATP的運輸，所以屬于主動運輸，A錯誤；氧氣是有氧呼吸必需之物，ATP主要是有氧呼吸產生，所以減少神經細胞的氧氣供應，會對該細胞膜上的Na＋ K＋泵的工作產生影響，B錯誤；神經細胞受到刺激后，Na＋是通過鈉通道蛋白打開而內流，是被動運輸，不是通過Na＋ K＋泵的主動運輸，C錯誤；Na＋ K＋泵是逆濃度梯度工作，所以它的工作結果使神經細胞內K＋濃度明顯高于膜外，而Na＋濃度比膜外低，D正確。]
6．(2022·華中師大附中檢測)細胞質酸化是植物面臨的生存威脅之一，液泡可對細胞內的環境起調節作用，這與液泡膜上的質子泵(H＋ ATP酶)密切相關，H＋ ATP酶以ATP水解產生的能量將H＋泵入液泡，以維持胞質pH平衡。下圖為液泡膜上H＋ ATP酶維持胞質pH平衡示意圖，下列說法錯誤的是(　　)
A．H＋ ATP酶的作用是催化ATP水解、作為運輸H＋載體
B．胞外H＋進入細胞質基質的過程不消耗細胞提供的能量
C．細胞外環境、細胞質基質、細胞液三者中，pH最大的是細胞液
D．H＋ ATP酶運輸H＋的方式是主動運輸，該過程影響H＋運輸速率的因素有溫度、O2濃度等
C　[酶具有催化作用，結合圖示可知，H＋ ATP酶還能運輸H＋，是H＋的載體蛋白，A正確；結合圖示可知，H＋運出細胞需要消耗能量，因此H＋運入細胞屬于協助擴散，不消耗能量，B正確；結合圖示可知，H＋主動運輸進入液泡，方向為低濃度→高濃度，因此細胞質基質中的H＋濃度低，結合圖示可知，細胞質基質中的H＋比細胞外的低，因此細胞質基質中的pH最大，C錯誤；H＋ ATP酶運輸H＋的方式消耗ATP且需要載體蛋白，溫度(影響分子運動、影響呼吸產生ATP)、O2濃度(影響呼吸中ATP的合成)、載體蛋白的數量等都會影響主動運輸的速率，D正確。]
7．(2022·湖南長郡中學檢測)金魚藻是一種常見的水生被子植物，也是常用的實驗材料。下表為其細胞液與它生活的溪水中多種離子的濃度比。下列有關說法錯誤的是(　　)
離子 K＋ Na＋ Cl－ SO
細胞液濃度/溪水濃度 985 101 52 31
A．金魚藻細胞對表中離子的吸收速率會受環境溫度影響
B．金魚藻細胞對表中各離子的吸收方式均為主動運輸
C．金魚藻細胞對表中離子的吸收與細胞膜的流動性無關
D．無氧條件下，金魚藻對表中離子的吸收速率也不會為0
C　[溫度會影響分子的運動以及細胞呼吸能量的產生，進而影響細胞對離子的吸收，A正確；從表中的信息可知，細胞液中4種離子濃度均高于溪水濃度，因此金魚藻細胞吸收這4種離子是逆濃度梯度運輸，均為主動運輸，B正確；金魚藻細胞對離子的吸收為主動運輸，需要載體蛋白，載體蛋白的運動可以體現細胞膜的流動性，C錯誤；無氧條件下，金魚藻細胞可以進行無氧呼吸產生ATP并用于主動運輸，吸收速率不為0, D正確。]
8．(2023·廣東湛江聯考)某實驗小組為研究外源ATP處理對鹽脅迫下油菜幼苗生長的影響，進行了相關實驗；經相應處理后，葉片中離子含量(單位：μg·g-1)的結果如下表所示。下列敘述錯誤的是(　　)
處理 Ca2+ Na＋ K＋ Cl－
CK(對照) 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作為生物體中的直接能源物質，參與細胞的物質代謝和能量代謝
B．實驗中鹽脅迫導致油菜中Na＋、Cl－積累與細胞膜對離子的選擇透過性有關
C．實驗表明，ATP處理緩解了鹽脅迫導致的油菜中Ca2+積累，升高了K＋含量
D．在遭受鹽脅迫過程中植物通過吸收并積累相關無機鹽離子來調節細胞滲透壓
C　[ATP作為生物體中直接的能源物質，在吸能反應中伴隨著ATP的水解，參與細胞的物質代謝和能量代謝，A正確；實驗中鹽脅迫導致油菜中Na＋、Cl－積累，和對照組相比，鹽脅迫組細胞膜增加了對Na＋、Cl－的吸收，這和細胞膜的選擇透過性有關，B正確；據表格數據分析，實驗表明，ATP處理緩解了鹽脅迫導致的油菜中Na＋積累，升高了K＋含量，C錯誤；在遭受鹽脅迫過程中，植物通過吸收并積累相關無機鹽離子來調節細胞滲透壓，增大根部細胞的吸水能力，D正確。]
9．(2022·山東菏澤期中)某學習小組的同學取某植物的成熟葉片，用打孔器獲取葉圓片，等分成兩份，分別放入濃度(單位為mol·L-1)相同的甲、乙兩種溶液中，定時測量溶液濃度，得到的甲、乙兩個實驗組的曲線如下圖所示。請分析回答：
(1)實驗過程中，能夠觀察到細胞發生的變化是：甲組：________；乙組：______________________________________。
(2)請分析0～5 min內，與甲組相比，乙組溶液濃度變化不同的原因最可能是_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(3)乙組曲線在5～10 min內上升的原因是______________________；b點時，原生質體的體積與實驗前相比________(填“不變”“略微減小”或“略微增大”)。
(4)有同學認為，甲組細胞10 min 后已死亡。請你設計最簡單的實驗進行鑒定(僅要求寫明實驗思路)：__________________________________________________
_____________________________________________________________________。
[解析]　(1)根據溶液濃度的變化判斷甲組細胞發生了質壁分離，乙組細胞發生質壁分離后，又發生了質壁分離復原。(2)兩種溶液濃度變化不同的原因是乙組溶液的溶質分子能夠被細胞吸收，甲組溶液的溶質分子不能被細胞吸收，但乙組溶液的濃度仍大于植物細胞的細胞液濃度，細胞失水，但相對甲組失水較少。(3)乙組曲線在5～10 min內上升，說明細胞開始吸水；b點時溶液的濃度與實驗開始時相同，但在之前的過程中細胞吸收了溶質分子，因此細胞吸收了一定量的水，細胞體積略微增大。(4)進一步利用質壁分離復原實驗鑒定細胞是否已死亡。
[答案]　(1)質壁分離　先質壁分離，質壁分離后自動復原　(2)溶液中的溶質被細胞吸收(進入細胞液)，但溶液濃度仍大于細胞液濃度，細胞失水　(3)細胞吸水　略微增大　(4)將該組細胞置于清水(蒸餾水)中，觀察是否能夠發生質壁分離復原現象
10．(2022·山東濰坊五縣聯考)在425 mmol/kg緩沖溶液中，獼猴桃原生質體的相對體積隨時間的變化如圖所示。持續3～5 min后，細胞(原生質體)逐漸破裂。請回答下列問題：
(1)水分子可通過________________的方式進出細胞。圖中獼猴桃原生質體相對體積逐漸增大的原因是
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(2)研究發現，水分子進出獼猴桃細胞更多借助于水通道蛋白。推測水通道蛋白可能分布在獼猴桃細胞的________________上。
(3)現有制備好的獼猴桃原生質體若干，425 mmol/kg緩沖溶液，人工通道形成劑——兩性霉素B，水通道蛋白抑制劑——25 ℃溫育處理的HgCl2。請設計實驗驗證獼猴桃細胞膜上存在水通道蛋白。
實驗思路：
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
實驗現象：
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
[解析]　(1)水分子屬于小分子物質，其進出細胞的方式有自由擴散和協助擴散兩種；原生質體是植物細胞去除細胞壁后的部分，圖中獼猴桃原生質體相對體積逐漸增大的原因是原生質體滲透吸水，水分子進入細胞。(2)細胞膜具有控制物質進出的功能，該功能的實現通常是借助細胞膜上的蛋白質實現的，水分子進出獼猴桃細胞更多借助于水通道蛋白，推測水通道蛋白可能分布在獼猴桃細胞的細胞膜上。(3)結合題意可知，本實驗的目的為驗證獼猴桃細胞膜上存在水通道蛋白，則實驗的自變量為水通道蛋白能否發揮作用，實驗設計應遵循對照原則與單一變量原則，故可設計實驗如下：實驗思路：將獼猴桃原生質體平均分為三組，編號為A、B、C；A組不作處理，B組加入兩性霉素B，C組加入等量的25 ℃溫育處理的HgCl2溶液，將三組置于等量425 mmol/kg緩沖溶液中，一段時間后觀測三組中原生質體的體積。因水分子進出獼猴桃細胞更多借助于水通道蛋白，故B組中含有人工通道形成劑，水分子吸收最多，C組含有水通道蛋白抑制劑，水分子吸收最少，即實驗現象：原生質體的體積大小排列順序為B＞A＞C。
[答案]　(1)自由擴散和協助擴散　原生質體滲透吸水，水分子進入細胞　(2)細胞膜　(3)將獼猴桃原生質體平均分為三組，編號為A、B、C，A組不作處理，B組中加入兩性霉素B，C組加入等量的25 ℃溫育處理的HgCl2溶液，將三組置于等量425 mmol/kg緩沖溶液中，一段時間后觀測三組中原生質體的體積　原生質體的體積大小排列順序為B＞A＞C
11．(2022·安徽合肥質檢)合歡樹白天葉片水平展開，夜晚合攏或下垂。白天葉片展開的原因是葉柄基部近軸側運動細胞受光的刺激使質子泵活化，消耗ATP，泵出H＋，建立跨膜質子梯度，進而驅動載體蛋白協同運入H＋和K＋，細胞內滲透壓升高，使水分流入，近軸側運動細胞膨脹；夜晚近軸側運動細胞K＋流出，細胞內滲透壓下降，失水曲縮，葉片合攏。據此，下列說法錯誤的是(　　)
A．影響葉片晝開夜合的信號屬于物理信息
B．在運動細胞吸水的過程中細胞外的pH較低
C．H＋進出細胞的運輸方式不同
D．K＋通過載體蛋白協助擴散進入細胞
D　[葉片晝開夜合是受光的刺激由細胞吸水和失水造成的，所以影響葉片晝開夜合的信號屬于物理信息，A正確；運動細胞泵出H＋需要消耗ATP，所以細胞外H＋較多，細胞外的pH較低，B正確；細胞泵出H＋消耗ATP，為主動運輸，而運入H＋利用跨膜質子梯度，為協助擴散，所以H＋進出細胞的運輸方式不同，C正確；K＋進入細胞利用的是質子跨膜的勢能和載體蛋白協助，因此為主動運輸，D錯誤。]
12．(2022·廣東深圳檢測)細胞內Na＋區隔化是植物抵御鹽脅迫、減輕高鹽傷害的途徑之一。植物液泡膜上H＋焦磷酸酶能利用水解焦磷酸釋放的能量將H＋運進液泡，建立液泡膜兩側的H＋濃度梯度。該濃度梯度能驅動液泡膜上的轉運蛋白M將H＋運出液泡，同時將Na＋由細胞質基質運進液泡，實現Na＋區隔化。下列敘述錯誤的是(　　)
A．細胞質基質中的H＋和Na＋均以主動運輸的方式進入液泡
B．H＋焦磷酸酶和轉運蛋白M在轉運時均需改變自身構象
C．轉運蛋白M能同時轉運H＋和Na＋，故其不具有特異性
D．加入H＋焦磷酸酶抑制劑，Na＋跨液泡膜運輸速率會減弱
C　[植物液泡膜上H＋焦磷酸酶能利用水解焦磷酸釋放的能量將H＋運進液泡，說明H＋進入液泡需要消耗能量，需要載體，為主動運輸；Na＋由細胞質基質運進液泡，是利用液泡膜兩側的H＋濃度梯度的驅動，同時需要轉運蛋白M的協助，為主動運輸，A正確。載體蛋白只容許與自身結合部位相適應的分子或離子通過，而且每次轉運時都會發生自身構象的改變，H＋焦磷酸酶能將H＋運進液泡，起到了轉運蛋白的作用，故H＋焦磷酸酶和轉運蛋白M在轉運時均需改變自身構象，B正確。轉運蛋白M可同時轉運Na＋和H＋，但不能轉運其他物質，說明該轉運蛋白具有特異性，C錯誤。H＋焦磷酸酶能利用水解焦磷酸釋放的能量將H＋運進液泡，使液泡內側的H＋濃度高于細胞質基質，該濃度梯度能驅動Na＋由細胞質基質運進液泡，故若加入H＋焦磷酸酶抑制劑，Na＋跨液泡膜運輸速率會減弱，D正確。]
13．(2022·山東濰坊臨朐一中檢測)冰葉日中花(簡稱冰菜)是一種耐鹽性極強的鹽生植物，其莖、葉表面有鹽囊細胞，下圖表示鹽囊細胞中4種離子的轉運方式。相關敘述不正確的是(　　)
A．NHX運輸Na＋有利于降低細胞質基質中Na＋含量，提高耐鹽性
B．P型和V型ATP酶轉運H＋為NHX轉運Na＋提供動力
C．CLC開放后，H＋和Cl－順濃度梯度轉運屬于主動運輸
D．一種轉運蛋白可轉運多種離子，一種離子可由多種轉運蛋白轉運
C　[NHX可以將Na＋從細胞質基質中運出細胞，也可以將Na＋運入液泡，降低了細胞質基質中Na＋含量，提高了細胞液的濃度，提高耐鹽性，A正確；從圖中可以看出，P型和V型ATP酶將細胞質基質中的H＋運出細胞或運入液泡，降低了細胞質基質中H＋的濃度，液泡中H＋可以順濃度梯度進入細胞質基質中，驅動載體蛋白NHX將Na＋進行轉運，為Na＋運輸提供了動力，B正確；CLC開放后，H＋和Cl－順濃度梯度轉運屬于協助擴散，C錯誤；從圖中可以看出，一種轉運蛋白可轉運多種離子，一種離子可由多種轉運蛋白轉運，D正確。]
14．(2023·廣東汕頭檢測)我國有近一億公頃的鹽堿地，大部分植物無法在此生存，而耐鹽植物藜麥能生長。通過研究藜麥葉片結構發現，其表皮有許多鹽泡細胞，該細胞體積是普通表皮細胞的100倍以上，里面沒有葉綠體，Na＋和Cl－在鹽泡細胞的轉運過程如圖所示。請回答問題。
(1)在鹽堿地上，大多數植物很難生長，主要原因是土壤溶液濃度大于細胞液濃度，導致植物________________________。據圖推測，藜麥的耐鹽作用機制是通過________的方式，將Na＋和Cl－運送到表皮鹽泡細胞的液泡中儲存起來，從而避免高鹽對其他細胞的影響。Na＋和Cl－運輸的動力是________。
　　　　細胞 相對表達量　　　　 A B C D
Na＋載體蛋白 8 12 5 11
Cl－載體蛋白 2 6 4 6
葡萄糖轉運蛋白 38 28 66 68
(2)上表為藜麥表皮鹽泡細胞和其他幾種普通植物葉肉細胞的細胞膜上部分蛋白質的相對表達量。其中________(填選項)更可能是藜麥表皮鹽泡細胞，理由是
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
[解析]　(1)由于土壤鹽分過多，土壤溶液濃度大于植物根部細胞的細胞液濃度，植物無法從土壤中獲取充足的水分甚至萎蔫，故在鹽堿地上，大多數植物很難生長。將Na＋和Cl－運送到表皮鹽泡細胞的液泡中儲存起來，為低濃度向高濃度運輸，需要載體蛋白協助，并消耗能量，屬于主動運輸。Na＋和Cl－運輸的動力是(ATP水解驅動H＋泵建立的)H＋濃度(電化學)梯度。(2)表皮鹽泡細胞通過主動運輸的方式吸收大量Na＋、Cl－，因此，表皮鹽泡細胞Na＋、Cl－的載體蛋白數量較多。表皮鹽泡細胞中沒有葉綠體，不能生產有機物供能，細胞所需能量只能通過其他細胞轉運的葡萄糖分解提供，因此表皮鹽泡細胞葡萄糖轉運蛋白的數量也較多，只有D符合所有條件，故選D。
[答案]　(1)無法從土壤中獲取充足的水分甚至萎蔫　主動運輸　(ATP水解驅動H＋泵建立的)H＋濃度(或電化學)梯度
(2)D　表皮鹽泡細胞通過主動運輸的方式吸收大量Na＋、Cl－，因此，表皮鹽泡細胞Na＋、Cl－的載體蛋白數量較多。表皮鹽泡細胞中沒有葉綠體，不能生產有機物供能，細胞所需能量只能通過其他細胞轉運的葡萄糖分解提供，因此表皮鹽泡細胞葡萄糖轉運蛋白的數量也較多，只有D三種蛋白質的含量均相對較高
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