第7讲　物质跨膜运输的实例和方式
备考·最新考纲
1.物质出入细胞的方式(Ⅱ)。2.实验：观察植物细胞的质壁分离和复原。
考点一　细胞的吸水和失水(5年6考)
[自主梳理]
1.渗透作用
(1)概念：指水分子(或其他溶剂分子)通过 的扩散过程。
(2)发生渗透作用的条件：一是具有 ，二是半透膜两侧的溶液具有 。
半透膜
半透膜
浓度差
(3)常见渗透装置图分析

①水分的流动判断：当溶液浓度 时，水分就通过半透膜由S2流向S1；当溶液浓度 时，水分就通过半透膜由S1流向S2。
②在达到渗透平衡后，若存在如图所示的液面差Δh，则S1溶液浓度仍大于S2。因为液面高的一侧形成的压强，会 溶剂由低浓度一侧向高浓度一侧扩散。
S1＞S2
S1＜S2
阻止
2.动物细胞的吸水和失水
细胞膜
细胞质
失水皱缩
3.植物细胞的吸水和失水(以成熟植物细胞为例)
(1)条件：成熟植物细胞具有中央大液泡。

(2)

(3)验证
①当外界溶液的浓度大于细胞液泡浓度时，细胞就通过
失水，植物细胞就发生 现象。
②将已发生质壁分离的植物细胞放入清水中，此时细胞液的浓度 外界清水，植物细胞就
发生 现象。
原生质层
液泡膜
细胞液
渗透作用
质壁分离
高于
吸水
质壁分离复原
(4)引发质壁分离的2种原因
失水
小于
[跟进题组]
题组一　渗透系统与渗透作用的原理
1.U型管中装有两种不同的溶液R及S，并为一半透性膜(X)隔开(如下图所示)。与S相比，R为低渗溶液(即浓度较低)。当图a中的U形管内已达到平衡时(参看图b)，U形管两侧溶液的高度及浓度分别是(　　)
A.右侧较高，两溶液等渗，即浓度相等
B.右侧较高，且右侧为高渗，即浓度较高
C.左侧较高，且右侧为低渗，即浓度较低
D.两侧高度相等，且为等渗
解析　由于溶液S浓度高于溶液R，所以U形管内达到平衡时，右侧较高。此时两侧液面造成的压强差与两侧溶液的渗透压差对水分通过半透膜的作用相等，水分进出平衡。
答案　B
2.半透膜对淀粉和葡萄糖的通透性不同(如图1)，预测图2的实验结果(开始时漏斗内外液面相平)最可能的是(　　)
A.图甲中水柱a将持续上升
B.图甲中水柱a将保持不变
C.图乙中水柱b将保持不变
D.图乙中水柱b将先上升后下降
解析　因淀粉不能透过半透膜，故图甲中的水柱a上升到最大高度后将静止；因葡萄糖可以透过半透膜，故图乙漏斗内液体先表现吸水，水柱b上升，因葡萄糖的外渗，最终扩散平衡时内外葡萄糖浓度相等，即内外液面相平。
答案　D
有关渗透作用的“4”个易错点
(1)渗透系统的溶液浓度指物质的量浓度而非质量浓度，实质是指渗透压，如质量分数为10%葡萄糖溶液和质量分数为10%蔗糖溶液的质量浓度相等，但质量分数为10%蔗糖溶液的渗透压小，故水可通过半透膜由蔗糖溶液向葡萄糖溶液移动。
(2)水分子的移动方向是双向移动，但最终结果是由低浓度溶液流向高浓度溶液的水分子数较多。
(3)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。
(4)只有活的、成熟的植物细胞才能发生质壁分离和复原。
题组二　细胞的吸水和失水状况分析
3.(2011·课标，1)将人的红细胞放入4 ℃蒸馏水中，一段时间后红细胞破裂，主要原因是(　　)
A.红细胞膜具有水溶性
B.红细胞的液泡体积增大
C.蒸馏水大量进入红细胞
D.低温时红细胞膜流动性增大
解析　将人的红细胞放入4℃蒸馏水中，红细胞会因大量蒸馏水进入而破裂；红细胞膜是脂溶性的；人的红细胞没有液泡；因低温时分子运动减慢而导致细胞膜的流动性降低。
答案　C
4.将小鼠红细胞放入一定浓度的KNO3溶液中，红细胞体积随时间变化如图，有关叙述正确的是(　　)
A.KNO3溶液的起始渗透压小于红细胞内液的起始渗透压
B.与B点相比，A点对应时刻红细胞内液的渗透压较大
C.AB段细胞失水使红细胞内液的渗透压大于KNO3溶液，从而出现BC段的变化
D.B点对应的时刻，KNO3溶液与红细胞内液的渗透压相等
答案　D
考点二　物质跨膜运输的方式（5年6考）
[自主梳理]
1.物质跨膜运输的其他实例
番茄和水稻吸收无机盐离子的比较：
科学家将番茄和水稻分别放在含有Ca2＋、Mg2＋和 的培养液中培养，结果及分析如下：
(1)实验结果
①不同植物对 的吸引有差异。
②同一种植物对 的吸收也有差异。
(2)实验结论：植物细胞对无机盐离子的吸收具有 。
(3)微生物吸收无机盐离子的特点
①不同微生物对无机盐离子的吸收有 。
②不同微生物对各种无机盐离子的 不同。
同一种无机盐离子
不同种无机盐离子
选择性
选择性
需要量
2.物质跨膜运输的方式(连线)
“三步法”判断物质出入细胞的方式
1.依据模式图确认物质出入方式及影响因素
(1)填写以下有关物质运输方式及结构的名称：图2： ；图3： ；图4： ；a： 。图5：
(2)写出图1～图4中影响物质跨膜运输的因素
①图中仅受“浓度差”制约的为
②加入蛋白酶抑制剂处理会受影响的是
③加入呼吸酶抑制剂处理，会受影响的是
(3)甘油分子跨膜运输遵循 所示模式，红细胞吸收葡萄糖与 所示模式一致，多数离子跨膜方式应如 所示方式。
(4)神经递质的释放应符合 所示模式，该模式 (填“需”或“不需”)消耗能量，其运输机制与膜的 有关。
自由扩散
协助扩散
主动运输
载体蛋白
胞吞、胞吐
图1、图2
图3、图4、图5
图4
图2
图3
图4
图5
需
流动性
2.下列是物质出入细胞方式概念图。
(1)请你具体指出①～⑦的内容


(2)上述运输方式中可逆浓度梯度运输的是[　]________
(3)同一物质进出不同细胞的方式是否一定相同？___________。
提示　(1)①～⑦依次为①分子大小、②胞吐、③胞吞、
④是否耗能、⑤主动运输、⑥是否需要载体、⑦协助扩散。
(2)上述运输方式中只有[⑤]主动运输可逆浓度梯度运输。
(3)不一定相同。如葡萄糖进入红细胞的方式是协助扩散，而进入小肠上皮细胞则是主动运输。
有关物质出入细胞的8个“不要漏掉”
(1)需要载体蛋白协助的运输方式除主动运输外不要漏掉协助扩散。
(2)消耗能量的运输方式除主动运输外不要漏掉胞吞和胞吐。
(3)从高浓度到低浓度的运输方式除自由扩散外不要漏掉协助扩散，有些主动运输也可以从高浓度到低浓度运输。
(4)影响协助扩散运输速率的因素除载体蛋白数量外不要漏掉浓度差。
(5)与主动运输有关的细胞器除供能的线粒体外不要漏掉载体蛋白的合成场所——核糖体。
(6)运输速率与O2浓度无关的运输方式除自由扩散外不要漏掉协助扩散。
(7)胞吞(吐)的大分子物质穿过细胞膜的层数为0，因为该过程是通过膜的融合将物质转入或转出细胞的。
(8)RNA和蛋白质等大分子物质进出细胞核，是通过核孔，而不是通过胞吞、胞吐。
1.高考重组　判断正误
(1)小肠上皮细胞吸收溶质发生障碍时，可导致小肠吸水减少。(2015·海南卷，16C)( )
(2)小肠黏膜中的一些细胞可通过被动运输将某种蛋白分泌到肠腔(2015·海南卷，16D)( )
(3)甘油是极性分子，所以不能以自由扩散的方式通过细胞膜(2014·新课标Ⅰ，1C)( )
(4)植物细胞通过主动运输吸收不同矿质元素离子的速率都相同(2013·新课标Ⅰ，3A)( )
√
×
×
×
(5)Na＋与有关载体蛋白结合排出细胞属于主动运输(2013·浙江，2D)( )
以上内容着重考查了教材必修1 P70～72物质跨膜运输的方式及实例，此属高考高频考点，备考时应侧重各类方式的比较与界定。
√
2.(必修1 P64表格改编)下表表示几种微生物体内的矿物质含量(占全部矿物质的百分比)，据表得出的结论是(　　)
A.不同微生物对矿物质的吸收有选择性
B.表中各矿物质都是顺相对含量梯度运输的
C.酵母菌细胞的核糖和脱氧核糖中均含P
D.圆褐固氮菌的细胞膜中不含磷脂
解析　矿物质吸收可逆浓度梯度进行，B错误；酵母菌细胞的核糖、脱氧核糖均只含C、H、O，C错误；所有细胞膜均含磷脂，D错误。
答案　A
[跟进题组]
题组一　直接考查物质出入细胞的方式、特点及实例
1.(2013·课标Ⅰ，3)关于植物细胞通过主动运输方式吸收所需矿质元素离子的叙述，正确的是(　　)
A.吸收不同矿质元素离子的速率都相同
B.低温不影响矿质元素离子的吸收速率
C.主动运输矿质元素离子的过程只发生在活细胞中
D.叶肉细胞不能以主动运输方式吸收矿质元素离子
解析　吸收不同的矿质元素离子需要不同的载体，所以速率不同，A错误；低温条件下，呼吸速率减慢，提供的能量减少，故矿质元素离子的吸收速率变慢，B错误；主动运输矿质元素离子需呼吸作用提供能量，所以此过程只能发生在活细胞中，C正确；叶肉细胞是活细胞，能进行呼吸作用为主动运输提供能量，吸收矿质元素离子，D错误。
答案　C
2.物质进出细胞的方式有跨膜运输(被动运输和主动运输)和非跨膜运输(胞吞和胞吐)。下列有关物质进出方式的判断正确的是(　　)
A.依据是否耗能，只要运输过程中耗能的就是主动运输
B.依据物质浓度梯度，顺浓度梯度的运输一定是自由扩散
C.依据是否需要载体，需要载体蛋白的运输就是协助扩散
D.依据跨膜的层数，跨膜层数为0的就是胞吞或胞吐
解析　物质进出细胞的方式中主动运输、胞吞和胞吐均消耗能量，A错误；顺浓度梯度的运输有自由扩散和协助扩散，B错误；需要载体蛋白的运输有协助扩散和主动运输，C错误；胞吞和胞吐为非跨膜运输，通过膜的层数为0，D正确。
答案　D
题组二　借助相关模型考查物质出入细胞的方式特点及影响因素
3.(2015·上海卷，6)如图显示物质P和Q跨膜出细胞，下列叙述正确的是(　　)
A.物质P可能是氧气
B.物质Q一定是水分子
C.物质P和Q出细胞都需要载体
D.物质P和Q出细胞未必都消耗能量
解析　物质P出细胞逆浓度梯度为主动运输，物质Q出细胞顺浓度梯度，为被动运输，被动运输包括协助扩散和自由扩散，自由扩散不需要载体，氧气通过细胞膜为自由扩散，A错误；水分子通过细胞膜为自由扩散，但物质Q出细胞可能是协助扩散，也可能是自由扩散，自由扩散不需要载体，B、C错误；主动运输需要消耗能量，但被动运输不消耗能量，D正确。
答案　D
4.如图表示物质进入细胞的四种方式，有关说法错误的是(　　)
A.温度只影响图中②和③过程的速率
B.吞噬细胞通过④过程吞噬病原体
C.小肠上皮细胞吸收乙醇的方式是①
D.生长素极性运输进入细胞的方式是③
解析　图中的①②③④过程分别表示自由扩散、协助扩散、主动运输以及胞吞。温度影响细胞膜的流动性，因此对①②③④过程均有影响，A错误。
答案　A
1.不同因素对物质跨膜运输的影响的曲线模型
影响物质跨膜运输的因素有多种，最常见的有：
内部因素——载体的种类、数量；
外部因素——物质的浓度、影响呼吸作用强度的因素(如氧气浓度、温度等)
(1)物质浓度(在一定的范围内)

A自由扩散　 B协助扩散或主动运输
(2)氧气浓度


A自由扩散或协助扩散　　　　B主动运输
(3)温度
2.实验探究物质跨膜运输的方式
（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
考点三　（实验）观察植物细胞的质壁分
离和复原（5年3考）
[自主梳理]
1.实验原理
（1）成熟的植物细胞的原生质层相当于一层 。
（2） 具有一定的浓度，能渗透吸水和失水。
半透膜
细胞液
(3)原生质层比细胞壁的伸缩性大得多。
2.质壁分离与复原实验流程
紧贴细胞壁
0.3 g/mL 蔗糖溶液
加深
逐渐分离
清水
低
3.现象与结论
(1)本实验存在两组对照实验
(2)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。
(3)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。
(4)在一定浓度(溶质可透过膜)的溶液(如KNO3、甘油等)中可发生质壁分离后自动复原现象。
注　本实验是教材中涉及“显微观察”实验中唯一的一个“只在低倍镜下”观察(不曾换“高倍镜”)的实验。
将若干生理状况基本相同，长度为3 cm的鲜萝卜条分为四组，分别置于三种浓度的溶液(即0.3 g/mL蔗糖溶液，
0.3 g /mLKNO3溶液及0.5 g/mL蔗糖溶液)(实验组)和清水(对照组)中，测量每组萝卜条的平均长度，结果如图。
解读如下：
(1)依据图示四条曲线变动趋势，推测a～d依次为：a： 、b ：质量浓度为 、c ：质量浓度为
、d：质量浓度为 。
(2)对照组中萝卜条长度增加较少的原因是 。
(3)b曲线在用清水处理前即由下降趋势转为上升趋势，原因是 ；与之相关的细胞器有 。
清水
0.3 g/mLKNO3溶液
0.3 g/mL
蔗糖溶液
0.5 g/mL蔗糖溶液
细胞壁和伸缩性较小
核糖体、线粒体、液泡
[跟进题组]
题组　实验材料选取与实验评价
1.(2014·课标Ⅰ，4)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
解析　黑藻叶片的叶肉细胞中液泡呈无色，叶绿体的存在使原生质层呈绿色，有利于实验现象的观察，故B错误。
答案　B
2.(2014·江苏卷)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三次观察(如图所示)。下列有关叙述正确的是(　　)
A.第一次观察时容易看到紫色大液泡和较大的无色细胞质基质区域
B.第二次观察时可以发现细胞质壁分离首先发生在细胞的角隅处
C.吸水纸的主要作用是吸除滴管滴加的多余液体，以免污染镜头
D.为了节约实验时间，通常可以省略第一次显微观察步骤
解析　第一次观察时未滴入蔗糖溶液，细胞还没有发生质壁分离，较易观察到的是紫色大液泡，A错误；第二次观察时已经通过引流法使紫色洋葱鳞片叶的外表皮细胞浸润在蔗糖溶液中，可以发现在细胞的角隅处首先发生质壁分离，B正确；吸水纸的主要作用是吸引蔗糖溶液(或清水)，C错误；第一次显微观察是为了获得实验前的现象，以便于和实验中的现象变化作对照。
答案　B
3.(2015·上海卷，15)将紫色洋葱鳞叶外表皮细胞置于30%蔗糖溶液中数分钟后，用清水引流，重复多次，则在此过程中如图所示的细胞中(　　)
A.区域①扩大，区域②紫色变浅
B.区域①缩小，区域②紫色加深
C.区域①扩大，区域②紫色不变
D.区域①缩小，区域②紫色变浅
解析　发生质壁分离的细胞用清水引流，使其处于清水中，由于外界溶液浓度小于细胞液浓度，细胞吸水，发生质壁分离后的复原，所以图示中区域①缩小，区域②紫色变浅。
答案　D
质壁分离和复原实验的拓展应用
(1)判断成熟植物细胞的死活
(2)测定细胞液浓度范围
(3)比较不同植物细胞的细胞液浓度
(4)鉴别不同种类的溶液(如KNO3溶液和蔗糖溶液)
易错易混　防范清零
[易错清零]
易错点1　误认为渗透平衡时“浓度相等”
点拨　渗透平衡≠浓度相同，如图为一个典型的渗透装置，当S1溶液浓度＞S2溶液浓度时，单位时间内由S2→S1的水分子数多于S1→S2的水分子数，总
结果：水由S2溶液流向S1溶液，故S1液面上升，然而当Δh停止上升，S1与S2达渗透平衡时，S1浓度仍大于S2浓度，如S1为蔗糖溶液，S2为清水时，即使达渗透平衡，被稀释后的S1中仍存在原有的蔗糖分子，其浓度绝不会与清水(S2)相等。
易错点2　混淆原生质层与原生质体
点拨　(1)原生质层在成熟的植物细胞内相当于半透膜。由细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质组成，不包括细胞核和液泡内的细胞液两部分，且仅存在于成熟的植物细胞中。
(2)原生质体是去除了植物细胞壁以后所剩下的植物细胞结构。可以认为原生质体包括原生质层、细胞液和细胞核三部分。
易错点3　不清楚选择透过性膜与半透膜(或人工膜)的特别之处
点拨　选择透过性膜与半透膜或人工膜
易错点4　误认为同种物质跨膜方式应一致
点拨　某物质进出细胞的方式并非固定一种。如葡萄糖进入红细胞是协助扩散，而葡萄糖通过小肠上皮细胞细胞膜的方式为主动运输，要视具体情况而定。再如静息电位形成时K＋外流与动作电位形成时Na＋内流均为协助扩散；但K＋、Na＋在其他细胞中跨膜运输一般为主动运输；上图所示也可看出氨基酸和Na＋由肾小管管腔进入上皮细胞和由上皮细胞进入组织液的方式不尽相同——图中氨基酸进入肾小管上皮细胞为“逆浓度梯度”应属主动运输，但氨基酸由细胞进入肾小管周围组织液则为协助扩散；Na＋进入肾小管上皮细胞为协助扩散，但Na＋由肾小管上皮细胞进入组织液却为逆浓度方向的主动运输，由此可见，同种物质进入不同细胞的方式未必相同。
[纠错小练]
1.如图为渗透作用实验。实验开始时如图甲所示，A代表清水，B、C代表蔗糖溶液。一段时间以后，当漏斗管内的液面不再变化时(如图乙所示)，h1、h2分别表示两个漏斗中液面上升的高度。下列说法错误的是(　　)
A.图甲中B的浓度大于C的浓度
B.图乙中B的浓度等于C的浓度
C.图甲A中的水分子扩散到B中的速度大于A中的水分子扩散到C中的速度，即使达到渗透平衡，B的浓度仍大于A
D.图乙A中的水分子扩散到B中的速度等于B中的水分子扩散到A中的速度
解析　半透膜两侧溶液浓度差越大，水分子扩散越快，漏斗管内液面越高。据最终实验结果可断定图甲中B的浓度大于C的浓度。当漏斗管内的液面不再变化时，水分子进出半透膜达到动态平衡。渗透压越大，表明溶液的浓度越大，因为h1＞h2，所以图乙B的浓度大于C的浓度，B项错误。
答案　B
2.(2014·北京理综，3)比较生物膜和人工膜(双层磷脂)对多种物质的通透性，结果如图。据此不能得出的推论是(　　)
A.生物膜上存在着协助H2O通过的物质
B.生物膜对K＋、Na＋、Cl－的通透具有选择性
C.离子以易化(协助)扩散方式通过人工膜
D.分子的大小影响其通过人工膜的扩散速率
解析　因人工膜由双层磷脂组成，无蛋白质，所以离子不能以协助扩散方式通过人工膜，C错误。
答案　C
3.如图为小肠上皮细胞吸收葡萄糖的过程和将葡萄糖运出细胞的过程示意图。其中●、▲的个数代表分子(离子)的浓度。下列相关叙述错误的是(　　)
A.葡萄糖通过主动运输的形式进入此细胞，需要消耗ATP，这与葡萄糖进入红细胞方式不同
B.葡萄糖通过协助扩散的方式从此细胞中运出，不需要消耗ATP
C.钠离子进入此细胞时不存在载体饱和现象
D.载体■和载体◆的组成单位相同，但结构有差异
解析　由图可知，钠离子进入小肠上皮细胞时需要载体的协助，因此存在载体饱和现象。载体的本质是蛋白质，组成单位都是氨基酸，但载体具有特异性，不同载体的结构不同，运输的物质也有差异。
答案　C