一轮复习物质跨膜运输的实例和方式

细胞的物质输入和输出（细胞膜的功能之一）一轮复习&

跨膜运输

&物质跨膜运输的实例和物质跨膜运输的方式（2013新课标卷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的方式吸收矿质元素离子C（2013北京卷）2.在细胞生命活动中，不可能发生的过程是A．神经递质由突触小泡分泌到胞外 B.mRNA从细胞核进入细胞质C．老化受损的细胞器融入溶酶体中 D.O2通过主动运输进入线粒体D（2013浙江卷）2．某哺乳动物神经细胞内外的K+和Na+浓度见下表。下列属于主动转运的是

A.K+经钾离子通道排出细胞

B．K+与有关载体蛋白结合排出细胞

C．Na+经钠离子通道排出细胞

D．Na+与有关载体蛋白结合排出细胞

D（2013上海卷）7．紫色洋葱的外表皮细胞能在一定浓度的蔗糖溶液中发生质壁分离，下列条件中属于发生该现象必要条件的是A．细胞壁的伸缩性小于原生质层

B．细胞膜外侧有识别水分子的受体C．液泡中有紫色的水溶性色素D．水分子不能穿过原生质层进入液泡A（2013上海卷）8．葡萄糖穿越细胞膜进入红细胞的运输速度存在一个饱和值，该值的大小取决于A．细胞内的氧浓度B．细胞膜外的糖蛋白数量C．细胞膜上相应载体的数量D．细胞内外葡萄糖浓度差值C（2013江苏卷）27.右图为研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△h，此时S1和S2

浓度的大小关系为

。S1>S2

（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

。原生质层原生质层能主动转运有关物质而半透膜不能（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，0.3g/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）X②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

。标号

蒸馏水

质壁分离

KNO3溶液中的细胞质壁分离后会自动复原

物质跨膜运输的实例（一）、渗透作用的原理1.渗透作用的概念：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．发生渗透作用的条件：一是具有半透膜；二是半透膜两侧的溶液具有浓度差。即一个完整的渗透系统由两种溶液(A和B)，以及隔在两者中间的半透膜这三者构成。一、细胞的吸水和失水3．原理：对于被半透膜隔开的两个溶液体系S1和S2：

当S1浓度＞S2浓度时：单位时间内由S2→S1的水分子数多于单位时间内由S1→S2的水分子数。

当S1浓度＜S2浓度时：单位时间内由S1→S2的水分子数多于单位时间内由S2→S1的水分子数。

当S1浓度＝S2浓度时：单位时间内由S1→S2的水分子数等于单位时间内由S2→S1的水分子数。S1、S2进行双向的水分子移动，但我们只能从外观上观测双向水分子移动的数量差。

4．渗透作用的结果：从微观水平分析，水分子可以通过半透膜进行双向扩散；从宏观水平观察，水分却是从低浓度溶液流向高浓度溶液，直至达到动态平衡。【例】如图实验装置，玻璃槽中是蒸馏水，半透膜允许单糖透过。倒置的长颈漏斗中先装入蔗糖溶液，一段时间后再加入蔗糖酶。最可能的实验现象是(

)A．漏斗中液面开始时先上升，加蔗糖酶后又下降B．在玻璃槽中会测到蔗糖和蔗糖酶C．漏斗中液面开始时先下降，加蔗糖酶后一直上升D．在玻璃槽中会测到葡萄糖、果糖和蔗糖酶A（二）、动植物细胞的吸水和失水

1．植物细胞的原生质层(由细胞膜、液泡膜以及两层之间的细胞质构成)相当于一层半透膜。2、细胞的吸水和失水(1)动物细胞和植物细胞相当于半透膜的结构分别是

、

。(2)图A表示植物细胞的生理状态是

。(3)发生图A状态的外界条件是

。细胞膜原生质层质壁分离外界溶液浓度高于细胞液浓度(4)细胞由图A→图B变化过程中，水分子跨膜运输状态如何？

。(5)若图A和图B是不同植物细胞置于同一蔗糖溶液中，形态不再发生变化后的状态，则实验前哪种细胞的细胞液浓度大？

。由外向内扩散的水分子总数多于由内向外扩散的水分子总数图B细胞3．动植物细胞吸失水比较

[判断正误](1)渗透作用的发生必须依赖半透膜和膜两侧的浓度差。(√)(2)植物细胞的原生质层由细胞膜和液泡膜组成。(×)

(3)细胞液就是细胞内的液体。(×)

(4)当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，植物细胞就会发生

质壁分离。(×)

(5)动物细胞在任何情况下都不会发生质壁分离。(√)(6)动物细胞在任何条件下都不能发生渗透作用。(×)[例]

(2011·天津高考)将紫色洋葱鳞片叶表皮浸润在0.3g/mL

的蔗糖溶液中，1分钟后进行显微观察，结果见右图，下列叙述错误的是 (

)A．图中

L是细胞壁，M是液泡，N是细胞质B．将视野中的细胞浸润在清水中，原生质体会逐渐复原C．实验说明细胞膜与细胞壁在物质透过性上存在显著差异D．洋葱根尖分生区细胞不宜作为该实验的实验材料A【例】右图表示多种植物成熟细胞在不同浓度的蔗糖溶液内质壁分离的百分率，图中曲线表明这些植物细胞(

)A．细胞液浓度>蔗糖溶液浓度B．细胞液浓度<蔗糖溶液浓度C．有不同浓度的细胞液D．有不同的选择透过性C

（三）、植物细胞的吸水和失水的实验探究1．实验原理

(1)成熟植物细胞的原生质层具有选择透过性，细胞壁和原生质层具有一定伸缩性，但原生质层的伸缩性大于细胞壁。

(2)细胞液浓度＜外界溶液浓度→细胞液中的水分经原生质层进入外界溶液→质壁分离。

(3)质壁分离复原：细胞的细胞液浓度＞外界溶液浓度→外界溶液中的水分经原生质层进入细胞液→质壁分离复原。

2．实验流程3．本实验应注意的问题(1)实验成功的关键是实验材料的选择，必须选择有大液泡的植物细胞(最好有颜色)，便于在显微镜下观察现象。(2)滴加蔗糖溶液和清水，要在载物台的载玻片上进行，否则不容易对比观察某个细胞的失水和吸水情况。(3)蔗糖溶液浓度不宜过高，否则会引起植物细胞过度失水而死亡。(4)若用葡萄糖、NaCl、KNO3、尿素、乙二醇等做实验，发生质壁分离后，会自动复原，其原因是上述物质都可转运到细胞内，致使细胞液浓度升高，外界溶液浓度降低，重新吸水而复原。(5)质壁分离时，在细胞壁和细胞膜之间充满的是浓度降低了的外界溶液，因为细胞壁是全透性的。4．本实验能验证的问题及拓展应用(1)实验验证问题

观察质壁分离和复原：

①可以证明一个成熟的植物细胞构成一个渗透系统，质壁分离和复原是细胞渗透失水或吸水的标志；

②可以证明渗透作用发生的条件；

③可以证明细胞是活的；

④还可以大致测出细胞液的浓度；

⑤证明原生质层的伸缩性大于细胞壁。

(2)实验拓展应用①探究渗透作用的两个条件——半透膜和浓度差。若将教材中实验装置换成纱布(全透性)、薄膜(不透性)，半透膜两侧换成浓度相等的蔗糖溶液，渗透作用都不发生，即可证明渗透作用发生的两个条件。(2)实验拓展应用②比较不同溶液浓度大小

用教材中的实验装置，将两种液体分别装入烧杯和漏斗中，观察漏斗液面变化。漏斗内烧杯内溶液浓度MN现象及结论①若漏斗内液面上升，则M＞N②若漏斗内液面不变，则M＝N③若漏斗内液面下降，则M＜N(2)实验拓展应用③探究某种材料的细胞液浓度

配制一系列浓度的蔗糖溶液，制作成一系列装片用显微镜观察，视野中约有50%的细胞发生质壁分离时的蔗糖溶液浓度即为细胞液浓度。④探究物质能否通过半透膜(以碘和淀粉为例)：烧杯内盛淀粉溶液漏斗内盛碘液结论变蓝不变蓝碘能通过半透膜，而淀粉不能不变蓝变蓝淀粉能通过半透膜，而碘不能变蓝变蓝淀粉和碘都能通过半透膜不变蓝不变蓝淀粉和碘都不能通过半透膜⑤、“U形管”问题分析(1)本节内容常见如图(或类似图)的装置：U形管下部c为半透膜，a、b为不同溶液。问题常包括：①两侧液面的变化；②两侧溶液的物质的量浓度是否相等；③两侧吸水力的大小是否相等等。(2)在分析此类问题时，需要注意以下信息：①两侧溶液的物质的量浓度谁大谁小。水分子由物质的量浓度小的一侧流向物质的量浓度大的一侧。②两侧溶液中的溶质是否能通过半透膜，若不能，则只是物质的量浓度高的一侧液面升高；若能，则先是物质的量浓度高的一侧液面升高，随后另一侧液面升高。③在达到渗透平衡时，一般两侧溶液的渗透压并不相等，因为液面高的一侧液面差形成的静水压会阻止溶剂由物质的量浓度低的一侧向物质的量浓度高的一侧扩散。[特别提醒]

①发生渗透平衡只意味着半透膜两侧水分子移动达平衡状态，既不可看作没有水分子移动也不可看作两侧溶液浓度相等。②溶液浓度指物质的量浓度而非质量浓度，如10%葡萄糖溶液和10%蔗糖溶液的质量浓度相等，但10%蔗糖溶液的物质的量浓度小，故水可通过半透膜由蔗糖溶液向葡萄糖溶液移动。[例]

(2011·新课标全国卷)撕取紫色洋葱外表皮，分为两份，假定两份外表皮细胞的大小、数目和生理状态一致，一份在完全营养液中浸泡一段时间，浸泡后的外表皮称为甲组；另一份在蒸馏水中浸泡相同的时间，浸泡后的外表皮称为乙组，然后，两组外表皮都用浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液处理，一段时间后表皮细胞中的水分不再减少。此时甲、乙两组细胞水分渗出量的大小，以及水分运出细胞的方式是 (

)A．甲组细胞的水分渗出量与乙组细胞的相等，主动运输B．甲组细胞的水分渗出量比乙组细胞的高，主动运输C．甲组细胞的水分渗出量比乙组细胞的低，被动运输

D．甲组细胞的水分渗出量与乙组细胞的相等，被动运输C【例】某同学设计了右图所示的渗透作用实

验装置，实验开始时长颈漏斗内外液

面平齐，记作零界面。实验开始后，

长颈漏斗内部液面的变化趋势为(

)A

【例】

淀粉和葡萄糖对半透膜的通透性不同(如图1),图2是设计的能证明图1物质扩散成立的实验装置示意图。下列有关叙述正确的是

(

)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D【例】如下图所示，W形连通器三个槽内分别为质量浓度相等的蛋白质溶液A、葡萄糖溶液B和蔗糖溶液C，a、b两处为半透膜，水分子和葡萄糖分子可以通过，蔗糖分子和蛋白质分子不能通过。开始时A、B、C溶液液面高度一致，放置足够长的时间后，各槽中的溶液液面高度不再变化，此时，液面高度为(

)A．A＝B＝C

B．A>C>BC．B>C>A D．C>A>BD

二、物质跨膜运输的其他实例1．不同植物细胞对同一无机盐离子、同一植物细胞对不同无机盐离子的吸收均有差异，说明植物细胞膜对无机盐离子的吸收具有选择性。

不同不同选择性2．番茄和水稻吸水和吸收无机盐的分析(1)水稻吸收水的相对速度比吸收Ca2＋、Mg2＋

。(2)番茄吸收水的相对速度比吸收Ca2＋、Mg2＋

。(3)植物吸收水和无机盐是何种关系？

。大(或快)小(或慢)植物吸收水和吸收无机盐是两个相对独立的过程[判断正误](1)水分子是顺相对含量梯度跨膜运输的。(√)

(2)水稻和番茄对无机盐离子的吸收具有选择性。(√)(3)无机盐离子都是逆浓度梯度跨膜运输的。(×)

(4)进出细胞的所有物质都是通过跨膜运输实现的。(×)

【例】用完全相同的培养液，在相同条件下分别培养水稻和番茄幼苗。在两者吸水速率几乎相同的情况下，72小时后培养液中部分离子浓度发生了如下表的变化(表中数据为72小时后溶液中部分离子浓度占开始时的百分比)。分析下表能不得出的结论是(

)

D

A．不同植物对矿质元素的吸收量是不同的B．不同植物根尖细胞膜上载体的种类和数量是不同的C．与番茄相比，水稻对

吸收量大，对Ca2＋吸收量小D．植物对各种离子的吸收速率与溶液中离子的浓度呈正相关

*细胞吸收不同离子具有选择性

*吸收水分和吸收无机盐离子是两个相对独立

三、物质跨膜运输的方式1.填写有关跨膜运输方式及结构名称甲：_________；乙：________；丙：_________；a：________。2.写出影响甲、乙、丙三种运输速率的因素(1)制约甲的是膜两侧的_______；(2)决定乙的因素之一是a的___________；(3)决定丙的动力是__________。3.实例分析(填写甲、乙、丙三种跨膜运输方式)(1)水分子进入红细胞是___；(2)葡萄糖进入红细胞是___；(3)K+进入红细胞是___。自由扩散协助扩散主动运输载体蛋白浓度差种类和数量能量(ATP)甲乙丙三、物质跨膜运输的方式（b为ATP）物质出入细胞的方式被动运输主动运输自由扩散协助扩散运输方向高浓度→低浓度高浓度→低浓度一般为低浓度→高浓度是否需要载体不需要需要需要是否消耗能量不消耗不消耗消耗

1．自由扩散、协助扩散和主动运输的比较三、物质跨膜运输的方式续表物质出入细胞的方式被动运输主动运输自由扩散协助扩散图例是否需要载体O2、CO2、H2O、甘油、乙醇、苯等出入细胞红细胞吸收葡萄糖小肠绒毛上皮细胞吸收葡萄糖、氨基酸、无机盐等大分子蛋白质或颗粒物质进出细胞的方式是胞吞和胞吐。此过程与膜的流动性有关，需要消耗能量，不需要载体蛋白，跨0层生物膜。如分泌蛋白（抗体、大部分激素）、神经递质等的分泌。

*不跨膜运输方式*

2.胞吞、胞吐：是大分子和颗粒物质进出细胞的方式，这两种方式虽然最终通过了生物膜，但实质上，这些物质并没有真正地穿过生物膜。例如，白细胞吞噬大肠杆菌、变形虫吞噬有机物颗粒、胰腺细胞分泌胰岛素等。3．在细胞的生命活动过程中，主动运输起到了重要作用，它使细胞能主动地从外界吸收被选择的物质，供生命活动利用。同样，细胞也能利用主动运输把新陈代谢产物排出细胞外。总之，细胞通过主动运输，摄取、积累物质以及不断排出代谢废物，从而维持细胞组成成分的动态稳定，保证生命活动的正常进行。【提醒】①葡萄糖进入其他细胞或红细胞吸收其他离子的方式是主动运输。②由低浓度向高浓度运输的方式一定是主动运输，但主动运输不一定只是由低浓度到高浓度，一种物质进出细胞的方式取决于该物质的性质和细胞膜的特点。

四、影响物质跨膜运输的因素分析1．影响自由扩散和协助扩散的因素分析

(1)自由扩散不需要能量和载体，是顺浓度梯度的运输方式，只与细胞内外的物质浓度差有关，浓度差越大，运输速率越快。

2．影响主动运输的因素分析(1)载体：细胞膜上的一类蛋白质①载体具有特异性

不同物质的运输所需载体蛋白不同。

不同细胞膜上的载体蛋白的种类和数目不同。②载体具有饱和性：当细胞膜上的载体已达饱和时，细胞吸收该载体运载的物质的速度不再随物质浓度的增大而增大。

(2)能量：凡是能够影响能量供应的因素都影响主动运输的速度，如温度、氧气浓度等。具体分析如下：

甲图分析：①A点无氧呼吸为矿质离子吸收提供能量。②AB段表示在一定范围内，随O2增多，有氧呼吸加强，主动运输方式速率加快。③BC段限制离子吸收速率的主要因素是载体数量。

【提醒】当横轴表示细胞呼吸强度或ATP时，曲线应从原点开始。

乙图分析：温度或pH主要通过影响细胞呼吸相关酶的活性从而影响矿质离子吸收速率。

丙图分析：①AB段，载体未饱和，随离子浓度增大，吸收速率加快。②BC段，载体已饱和，限制因素主要是载体的数量。③CD段，离子浓度过高，根细胞渗透失水，影响了根细胞的正常代谢活动，离子吸收速率下降。实验：探究某种物质的跨膜运输方式探究某种物质的跨膜运输方式可依据浓度高低、是否需要能量、是否需要载体蛋白三个方面展开分析。（1）浓度从低到高——主动运输：浓度从高到低——协助扩散或自由扩散。（2）抑制呼吸作用，物质跨膜运输中止——主动运输：抑制呼吸作用，物质跨膜运输无影响——协助扩散或自由扩散。（3）抑制载体蛋白，物质跨膜运输中止——主动运输或协助扩散：抑制载体蛋白，物质跨膜运输无影响——自由扩散。【例】如图为某种植物吸收某种物质的跨膜运输示意图，其中表示某种物质，a、b为构成细胞膜的物质或结构，c是能源物质，A、B为细胞膜的两侧。该物质的浓度能够控制且转运速度能检测。请探究该物质的跨膜方式。【分析】（1）如果A是膜内，该物质是从B→A运输，能否判断该物质跨膜运输方式是主动运输？提示：能，因为该物质从B→A运输，即从低浓度向高浓度运输，可直接判断为主动运输。（2）如果A是膜外，该物质的浓度与细胞膜转运该物质速度一直呈正相关，能确定其跨膜运输方式吗？提示：能，该跨膜运输方式为自由扩散，因为自由扩散的速度取决于细胞内外溶液的浓度差。(3)如果在一定范围内随着该物质浓度的增加，其转运速度也随之增加，当增加到某一浓度时，其吸收速率不再增加，此时能判断该物质的运输方式吗？怎样设计实验确定其跨膜运输方式？提示：①可能为协助扩散，也可能是主动运输。②将发育状况相同的该植物等分成甲、乙两组，放入适宜浓度且含有该物质的相同溶液中，甲组给予抑制根部呼吸的条件，乙组给予正常呼吸的条件，其余条件相同且适宜，一段时间后测定根部的吸收速率。若甲、乙组转运速率相等，则为协助扩散，若甲组的转运速率小于乙组，则为主动运输。【拓展】结合图分析，图中a物质与跨膜运输一定有关吗？为什么？提示：不一定。分析：因为a物质为跨膜的载体蛋白，这种蛋白可能作为协助扩散或主动运输的载体蛋白，但与自由扩散是无关的。【例】科学家在研究细胞膜运输物质时发现有下列四种关系，分别用四种曲线表示：在研究具体的物质X时，发现与曲线②和④相符，试问：细胞膜运输物质X的方式是(

)A．主动运输

B．自由扩散C．胞吞和胞吐