第4章 细胞的物质输入和输出
知识系统构建
必背要语
1.只有活的成熟植物细胞才可发生质壁分离，动物细胞和根尖分生区细胞不发生质壁分离。植物细胞发生质壁分离的原因：(1)外界溶液浓度大于细胞液浓度；(2)原生质层的伸缩性大于细胞壁。
2.细胞膜的结构特点是具有一定的流动性，功能特点是具有选择透过性。 3.有关细胞物质输入与输出的五个“不一定”
(1)葡萄糖跨膜运输的方式不一定是主动运输：葡萄糖进入红细胞属协助扩散。 (2)水跨膜运输不一定是直接穿过磷脂双分子层：还可通过水通道蛋白进出细胞。 (3)主动运输方向不一定是逆浓度梯度：有时也可以顺浓度梯度，如小肠绒毛上皮细胞吸收肠道内的葡萄糖。
(4)消耗能量的物质进出细胞方式不一定是主动运输：胞吞和胞吐也消耗能量。 (5)物质进出细胞不一定是跨膜运输：胞吞和胞吐不跨膜。
规律方法整合
整合一 细胞膜的结构与功能 1.细胞膜结构示意图
(1)脂质分子中最主要的是磷脂，此外还有胆固醇等。 (2)膜上的蛋白质是功能行使者，决定了膜功能的复杂程度。
(3)糖蛋白的位置只有一个——细胞膜的外侧，细胞膜内侧不存在，可用于确定膜内外位置。
2.细胞膜成分、结构及功能网络图
(1)流动性和选择透过性的关系
①区别：流动性是生物膜的结构特点，选择透过性是生物膜的功能特性。
②联系：流动性是选择透过性的基础，只有膜具有流动性，才能表现出选择透过性。 (2)流动性原理：构成膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子是运动的；选择透过性原理：膜上载体蛋白的种类和数量。
(3)流动性的实例：细胞融合、变形虫变形运动、白细胞吞噬细菌(胞吞)、分泌蛋白的分泌(胞吐)、温度改变时膜的厚度改变、动物细胞吸水膨胀或失水皱缩等。 例1 如图为物质出入细胞膜的示意图，据图回答下列问题：
(1)A代表________分子；B代表____________；C代表______________。 (2)细胞膜从功能上来说，它是一层______________膜。 (3)在a～e的五种过程中，代表被动运输的是________。
(4)可能代表氧气运输过程的是图中的________(填编号)；葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞的过程是图中的________(填编号)。
(5)细胞融合的实验证明了细胞膜具有________的特点。
(6)摄取膜成分中的磷脂，将其铺在空气—水界面上，测得磷脂占有面积为S。请预测细胞表面积的值接近于________。
答案 (1)蛋白质 磷脂双分子层 糖蛋白 (2)选择透过性 (3)bcd (4)b a (5)流动性 (6)S/2
整合二 影响物质跨膜运输的因素 1.物质浓度(在一定的浓度范围内)
2.氧气浓度
3.温度
例2 如图是测定了某种生物的细胞对甲、乙两种物质吸收速率与该物质浓度的关系绘制成的曲线，仔细分析后，你认为下列四种说法中正确的是( )
A.甲物质是主动运输，乙物质是自由扩散 B.甲物质是自由扩散，乙物质可能是主动运输 C.乙醇进入细胞的方式与乙物质相同 D.K进入细胞的方式与甲物质相同 答案 B
解析 题图中甲物质随着物质浓度的增大而吸收速率加快，说明其运输方式为自由扩散；乙物质的运输方式具有载体蛋白饱和效应，为协助扩散或主动运输；乙醇和K进入细胞的方式分别为自由扩散和主动运输。 整合三 质壁分离和复原实验拓展应用 1.判断细胞的死活 (1)实验思路
?发生质壁分离和复原→活细胞镜检?待测细胞＋分离剂――→?
?不发生质壁分离→死细胞?
＋
＋
(2)实验单一变量：待测细胞的生活状态。 2.测定细胞液浓度范围
分别镜检
(1)实验思路：待测细胞＋一系列浓度梯度的分离剂――――→细胞液浓度范围介于未发生质
壁分离和刚刚发生质壁分离的外界溶液的浓度范围之间。 (2)实验单一变量：不同浓度的分离剂。 3.比较不同植物细胞的细胞液浓度
镜检
(1)实验思路：不同植物细胞＋同一浓度的分离剂――→刚发生质壁分离所需时间比较→判断质壁分离速度或细胞液浓度(发生质壁分离所需时间越短，细胞液浓度越小)。 (2)实验单一变量：不同植物细胞。 4.比较未知浓度溶液的浓度大小
镜检(1)实验思路：同一植物的成熟细胞＋未知浓度的溶液――→刚刚发生质壁分离所需时间→比较所用时间长短→判断溶液浓度的大小(时间越短，未知溶液的浓度越大)。 (2)实验单一变量：未知浓度的溶液。 5.验证原生质层和细胞壁伸缩性大小 镜检(1)实验思路：成熟植物细胞＋分离剂――→ 发生质壁分离→细胞壁伸缩性小于原生质层伸缩性??
?不发生质壁分离→细胞壁伸缩性大于或等于原生质?? 层的伸缩性
(2)实验单一变量：植物细胞原生质层和细胞壁的伸缩性差异。 6.鉴别不同种类的溶液(如KNO3溶液和蔗糖溶液) (1)实验思路：成熟植物细胞＋不同种类的溶液→ 质壁分离→溶质不能通过半透膜的溶液?如蔗糖溶液???
?质壁分离后又自动复原→溶质能通过半透膜的溶液?? ?如KNO3溶液?
(2)实验单一变量：不同种类的溶液。
例3 为探究植物A能否移植到甲地生长，某生物学研究性学习小组通过实验测定了植物A细胞液的浓度，实验结果如下表。为保证植物A移植后能正常生存，则甲地土壤溶液的浓度应( )
浓度(mol/L) 质壁分离状态
A.≤0.15mol/L C.≥0.2mol/L 答案 A
解析 当植物细胞液浓度小于土壤溶液浓度时，细胞会失水发生质壁分离，植物不能正常生存。由表中信息可知，该植物细胞液的浓度介于0.15mol/L和0.2 mol/L之间。因此，为保
B.≤0.2 mol/L D.≥0.3 mol/L 0.15 不分离 0.2 刚分离 0.25 显著分离 0.3 显著分离
证植物移植后能正常生存，甲地土壤溶液的浓度应≤0.15mol/L。
热点考题集训
1.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KNO3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，细胞仍具有正常生理功能 答案 B
解析 实验过程中不能对装片加热，A错。当KNO3溶液浓度过高时，导致洋葱鳞片叶表皮细胞过度失水而死亡，死亡细胞不能发生质壁分离复原，失去一切正常生理功能，C、D错。由于细胞壁的保护作用，植物细胞不会因吸水而涨破，B对。
2.将一个鸡蛋的壳小心地剥去一小块，但其余部分完好，然后将其放到清水中，几小时后符合实际情况的是图中的( )
答案 B
解析 去掉外壳的鸡蛋膜就是一个良好的半透膜，放入清水中之后，半透膜内外具有很大的浓度差，水会大量进入，使鸡蛋剥去外壳处凸起。
3.如图表示一中间隔以半透膜(只允许水分子通过)的水槽，两侧分别加入等物质的量浓度的葡萄糖溶液和麦芽糖溶液。然后在半透膜两侧加入等质量的麦芽糖酶，在加入麦芽糖酶前后a、b两侧液面的变化是( )
A.加酶前a侧液面上升，加酶后b侧液面上升并高于a侧液面 B.加酶前a侧液面上升，加酶后b侧液面上升并等于a侧液面 C.加酶前后a、b两侧液面不变
D.加酶前a、b两侧液面不变，加酶后b侧液面上升并高于a侧液面 答案 D
解析 溶液渗透压的大小取决于单位体积溶液中溶质微粒的数目。相同物质的量浓度的葡萄糖溶液和麦芽糖溶液渗透压相等，但加入麦芽糖酶后，麦芽糖分解，使得b侧溶液的渗透压增大，水分由a侧向b侧转移。
4.如图是真核细胞膜的亚显微结构模式图，①～③表示物质。下列有关说法错误的是( )
A.①②③在细胞膜上大多不是静止的 B.细胞识别与①有关
C.②在细胞膜上的分布是不均匀的
D.③的单分子层面积等于该细胞所有膜面积的两倍 答案 D
解析 该图是细胞膜的结构模式图，③的单分子层面积等于该细胞的细胞膜面积的两倍，但细胞中除细胞膜外，还有核膜、线粒体膜、内质网膜等。
5.细胞膜的外表，有一层由细胞膜上的蛋白质与多糖结合形成的糖蛋白，叫做糖被。它在细胞的生命活动中具有重要的功能。下列各种生理功能的完成，与其有密切关系的是( ) ①胃黏膜上皮细胞的保护作用 ②呼吸道上皮细胞的润滑作用 ③红细胞膜上的血型决定 ④卵细胞膜表面对同物种精子的识别 ⑤人体免疫细胞识别外来侵入物 ⑥对O2的运输 ⑦使细胞与周围环境分开 A.④⑤⑥⑦ C.①④⑤⑥ 答案 B
6.钾离子在植物体中可以由浓度低的部位运向浓度高的部位，但是在缺氧的条件下，其运输的速度减慢。这说明钾离子的运输属于( ) A.自由扩散 C.主动运输 答案 C
解析 题目中钾离子可以逆浓度梯度运输，且受氧气的影响，说明其运输方式是主动运输。 7.下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浓度依靠( )
B.协助扩散 D.渗透作用 B.①②③④⑤ D.①②④⑤⑦
A.自由扩散 C.协助扩散 答案 B
B.主动运输 D.渗透作用
解析 能够维持细胞内外离子的浓度差，说明物质跨膜运输的方式是主动运输。 8.下图中能正确表示水稻呼吸作用强度与K吸收量关系的是( )
＋
答案 C
解析 K的吸收方式为主动运输。
9.物质的跨膜运输对细胞的生存和生长至关重要，如图表示几种物质经过细胞膜的运输方式，请据图回答下列问题：
＋
(1)细胞膜的基本支架是[ ]______________________。
(2)如果图中的细胞膜是小肠上皮细胞膜，则葡萄糖和甘油进入细胞膜的方式依次是[ ]____________和[ ]______________。
(3)人们设计出一种膜结构，这种膜结构能将有毒重金属离子阻挡在膜的一侧，以降低污水中的有毒重金属离子对水的污染，这是在模拟生物膜的__________________。 (4)请在下面给出的坐标图上画出与上图中③这种跨膜运输方式对应的曲线图：
(5)若在细胞中注入某种呼吸抑制剂，________方式(填序号)将会受到较大影响。 (6)植物细胞线粒体基质内产生的CO2进入同一个细胞的叶绿体基质中，需要穿过________层磷脂分子。
(7)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。
答案 (1)A 磷脂双分子层 (2)② 主动运输 ① 自由扩散 (3)选择透过性 (4)如图 (5)② (6)8 (7)载体蛋白 核糖体
解析 (1)细胞膜的基本支架是磷脂双分子层。(2)葡萄糖进入小肠上皮细胞的方式是②主动运输，需要能量和载体蛋白；而甘油进出小肠上皮细胞的方式为①自由扩散。(3)生物膜选
择性吸收一部分物质，也将一些物质阻挡在细胞外。(4)③为协助扩散，顺浓度梯度运输，随着浓度差的变大，运输速率会增加，而增加到一定程度时受载体蛋白数量的限制而不再增加。(5)细胞呼吸抑制剂会降低呼吸速率而影响主动运输能量的供应。(6)线粒体和叶绿体都是由双层膜构成的，所以要穿过4层膜，即8层磷脂分子。(7)与①方式相比，③协助扩散需要载体蛋白协助，载体蛋白的化学本质为蛋白质，是在核糖体上合成的。
10.引起50%左右细胞发生初始质壁分离的浓度称之为细胞的等渗浓度。为了测定洋葱表皮细胞的等渗浓度，有人把剪成小块的洋葱表皮分别等量地依次放入下面各组溶液中，并记录实验结果如下表：
培养皿 蔗糖溶液/ (mol·L) 发生初始质壁分离的细胞占观察细胞数目的百分比
(1)该洋葱表皮细胞的等渗浓度为_______________________________________。 (2)如果再给你四组实验材料，请设计可以更精确地测定出细胞等渗浓度的方案。 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案 (1)0.5～0.6mol·L之间 (2)可配制物质的量浓度为0.52mol·L、0.54mol·L、0.56mol·L、0.58mol·L的蔗糖溶液，将小块的洋葱表皮分别等量的放入上述蔗糖溶液中，分别制作上述浓度溶液中的洋葱表皮细胞的临时装片，放在显微镜下观察记录实验结果 解析 据题意可知，洋葱表皮细胞的等渗浓度为可引起50%左右的洋葱表皮细胞发生初始质壁分离的浓度，即为0.5～0.6mol·L。要设计一个更精确的测定细胞等渗浓度的方案，从题中设计思路可知，可采用通过配制一系列具有较小浓度梯度的蔗糖溶液，并将小块的洋葱表皮分别等量的放入此系列的蔗糖溶液中，分别制作上述浓度溶液中的洋葱表皮细胞的临时装片，放在显微镜下进行观察记录实验结果。
－1
－1
－1－1
－1
－1
－11 0.2 无 2 0.3 无 3 0.4 15% 4 0.5 40% 5 0.6 80% 6 0.7 99% 7 0.8 100%
