【本讲教育信息】
一、教学内容
高考第一轮复习——物质的跨膜运输和非跨膜运输
【重点导学】
渗透及进行渗透作用的必要条件；成熟的植物细胞的结构与质壁分离；物质跨膜运输的三种基本方式；判定细胞死活的方法；非跨膜运输的方式
【全面突破】
知识点1 渗透作用
水分子或其他溶剂分子通过半透膜的扩散。
1、渗透装置与成熟的植物细胞比较
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渗透装置 |
成熟的植物细胞 |
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图像 |
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结构比较 |
半透膜 半透膜两侧存在浓度差 |
原生质层 细胞液和外界溶液之间往往具有浓度差 |
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结论： |
成熟的植物细胞是特殊的渗透系统。 |
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2、细胞渗透的实例
①动物细胞的渗透作用
②植物细胞的质壁分离和复原
前提条件：成熟的植物活细胞；细胞液与外界溶液存在浓度差；原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性。
质壁分离与复原的应用：
a、观察细胞膜
b、测定细胞液浓度
c、验证原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性
d、判断细胞的死活（用什么方法判断酵母菌细胞的死活？）
实验流程：
【典型例题】
例1、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
解析：细胞膜（细胞器膜）是选择透过性膜，膜内的物质不能透过膜到膜外，当把这些细胞（细胞器）放在蒸馏水中，水分子大量进入膜内，使细胞（细胞器）吸水胀大直至胀破，而洋葱表皮细胞外有细胞壁，细胞壁的伸缩性有限，所以不会出现破裂。
答案：D
例2、下面的甲、乙图是渗透装置示意图，丙图是根毛细胞示意图，请根据甲、乙、丙三图回答下列问题：（甲图是发生渗透作用的初始状态，乙图是发生了较长时间的渗透作用之后，通过漏斗内外的水分子达到平衡的状态。甲图中：①为清水，②为0.
（1）要发生渗透作用必须具备2个条件：① （指明甲图中相应部位），② 。
（2）比较甲图中①和②处溶液浓度的大小： > 。
（3）丙图中④的名称为 ，甲图中的③相当于丙图中的 。它与丙图中相应结构的区别是 。
（4）若把根毛细胞放入
（5）若把根毛细胞放入
（6）盐碱地中的植物常出现萎蔫现象，其原因是 。
解析：本题考查渗透作用。
答案：（1）①具有③半透膜②膜两侧具有浓度差 （2）② ① （3）原生质层 ④ 甲图中的③属于半透膜，没有选择透过性，而丙图中的④属于生物膜，具有选择透过性（4）质壁分离 质壁分离复原 （5）质壁分离 不一样 过一段时间再放入清水中，由于蔗糖溶液浓度过高，根毛细胞失水过多，会导致根毛细胞死亡 （6）土壤溶液浓度大于根毛细胞液的浓度，造成根毛细胞失水，出现萎蔫现象
例3、某同学进行实验，甲图为实验开始状态，乙图为实验结束状态。请在乙图所示实验结果的基础上继续实验，探究蔗糖的水解产物能否通过半透膜。
增添的实验材料：蔗糖酶溶液、斐林试剂、试管、滴管、水浴锅等。
（1）设计出继续实验的简要步骤：
①
；
②
。
（2）预测实验现象并作出结论。
。
解析：本实验的设计思路是首先要考虑将蔗糖用蔗糖酶分解，得到水解产物，其次是检测a管内有没有水解产物；蔗糖分解为葡萄糖和果糖，可用斐林试剂加以确定；三是注意遵循实验设计的基本要求和原则。
答案：（1）①向a、b两管分别加入等量蔗糖酶溶液，水浴加热（或隔水加热）U型管至适宜温度，观察a、b两管内液面的变化 ②吸取a、b两管内适量液体，分别加入A、B两试管中，并加入斐林试剂，（60℃～
水浴加热，观察A、B试管内有无砖红色沉淀
（2）如果a、b两管液面高度差缩小且A、B试管内均有砖红色沉淀，则蔗糖的水解产物能通过半透膜；如果a、b两管液面高度差增大且A试管内无砖红色沉淀、B试管内有砖红色沉淀，则蔗糖的水解产物不能通过半透膜。
知识点2 物质进出细胞的方式
1、物质跨膜运输的三种方式
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运输方式 |
运输方向 |
是否耗能 |
是否需载体 |
意义 |
举例 |
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被动运输 |
简单扩散 |
高浓度→低浓度 |
否 |
否 |
细胞被动吸收或排出物质 |
O2、CO2、水、乙醇、苯、甘油等 |
|
易化扩散 |
高浓度→低浓度 |
否 |
需要 |
葡萄糖进入红细胞 |
||
|
主动运输 |
低浓度→高浓度 |
是 |
需要 |
根据生命活动的需要，主动吸收或排出物质 |
氨基酸、葡萄糖、离子等 |
|
思考：细胞膜的选择透过性与细胞膜上的什么物质有关？大分子物质能跨膜运输吗？
2、物质非跨膜运输的方式——内吞与外排
举例：酶、抗体、细胞因子、蛋白质类激素等排出细胞，大分子营养物质直接进出细胞都是通过内吞与外排来实现的；神经递质、腺体分泌物也是通过外排实现的。
思考：你能说出胰岛素的合成与分泌过程吗？
【典型例题】
例1、线粒体DNA上的基因所表达的酶与线粒体功能有关。若线粒体DNA受损伤，则下列细胞的功能受影响最大的是 （ ）
A. 红细胞吸收葡萄糖 B. 小肠上皮细胞吸收水
C. 神经细胞吸收K+ D. 肺泡细胞吸收氧气
解析：本题考查物质进出细胞的方式及其特点。
答案：C
例2、甲、乙两种物质分别依赖自由扩散（简单扩散）和协助扩散进入细胞，如果以人工合成的无蛋白磷脂双分子膜代替细胞膜，并维持其他条件不变，则 （ ）
A. 甲运输被促进 B. 乙运输被促进
C. 甲运输被抑制 D. 乙运输被抑制
解析：乙物质进入细胞的方式为协助扩散，在去除蛋白质的同时，也去除了参与运输的载体，因此乙物质的运输将受到抑制。
答案：D
例3、丙氨酸进入小肠绒毛上皮细胞和肾小管上皮细胞的共同点是 （ ）
A. 需要载体，消耗能量 B. 需要载体，不消耗能量
C. 不需要载体，消耗能量 D. 不需要载体，不消耗能量
解析：丙氨酸进入两种细胞都为主动运输，需要载体并消耗能量。
答案：A
例4、甲（○）乙（●）两种物质在细胞膜两侧的分布情况如下图（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
解析：甲进入细胞是顺浓度梯度进行的，不需要能量；甲若运出细胞是逆浓度梯度进行的，是主动运输，因此需要载体并消耗能量。而乙进入细胞是逆浓度梯度进行的，是主动运输，需要载体并消耗能量；乙运出细胞则为顺浓度梯度进行的，不消耗能量。
答案：C
本讲小结：
超前思维
下一讲我们将学习细胞代谢的知识，请大家预习ATP和酶的相关知识，完成重点导学。
【重点导学】
1、ATP是 的简称，其中的A表示 ，T表示 ，P表示 ；ATP中含有的五碳糖是 。
2、ATP之所以能作为生命活动的直接能源，是因为其结构中的 容易断裂也容易形成。
3、动、植物合成ATP的能量来源主要来自 ，植物合成ATP的能量来源还可来自 （生理过程。）
4、酶是 的有机物，大多数酶是 ，少数酶是 ；酶具有 等特性。酶能提高化学反应的机理是 。
5、影响酶促反应的因素有很多，包括
、
、
等。
6、如何设计实验探究温度（或pH）对某种酶的活性的影响？
【模拟试题】（答题时间：30分钟）
一、选择题
1、某同学用30%的蔗糖溶液来处理生物细胞，在操作步骤都正确的情况下，细胞没有出现质壁分离现象。对此合理的解释可能是
（ ）
①实验材料是根尖分生区细胞 ②实验材料是动物细胞
③实验材料是死细胞
④实验材料是去除了细胞壁的植物细胞
A. ① B.
①② C. ①②③ D. ①②③④
*2、在许多生物实验中都需要用活的细胞作为实验材料，否则得不到预期的效果，下列处于生活状态的细胞有
（ ）
①浸在30%的蔗糖溶液中发生质壁分离的洋葱表皮细胞 ②放在10%的HCl溶液中，浸泡10~15分钟的洋葱根尖生长点细胞 ③放在0.1%的盐水中的人的红细胞 ④新鲜洋葱根尖浸在0.01%的亚甲基蓝（活体染色体）溶液中20分钟
A. ①② B. ①④ C. ②④ D. ②③
3、关于细胞内物质运输的相关叙述中，不正确的是
（ ）
A. 线粒体内的水必须通过生物膜才能进入细胞质基质
B. 细胞核内的RNA必须通过两层生物膜才能进入细胞质
C. 氧气进入线粒体不需要消耗能量
D. Na+通过液泡膜时，必须有载体协助
4、植物细胞发生质壁分离的原因是
（ ）
① 外界溶液浓度大于细胞液浓度
②
细胞液浓度大于外界溶液浓度
③ 细胞壁的伸缩性大于原生质层的伸缩性 
④ 原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性
A. ②④ B. ①④ C. ②③ D. ③④
5、植物细胞通过渗透作用吸水时，水分子依次通过的结构是：
（ ）
A. 细胞壁、细胞膜、细胞质、液泡膜
B. 细胞膜、细胞质、液泡膜
C. 液泡膜、细胞质、细胞膜、细胞壁
D. 细胞膜、液泡膜、细胞质
6、医生常常给病人输液，输的其实是生理盐水（0.9％的NaCl溶液）。为什么不输蒸馏水或浓盐水？
（ ）
A. 蒸馏水不含营养
B. 无机盐离子容易进入细胞
C. 由血液中的红细胞的遗传物质决定 D. 防止细胞过度吸水或失水
7、人体组织细胞从组织细胞间隙液中吸收的Ca2+的量主要取决于
（ ）
A. 细胞膜上Ca２＋载体的数量 B.
细胞的呼吸作用的强度
C. 细胞膜上载体的种类 D.
组织细胞间隙液中甘油的浓度
8、由细胞质核糖体合成的DNA聚合酶要进入细胞核内参与DNA的复制，其进入方式是
（ ）
A. 自由扩散
B. 协助扩散 C. 主动运输
D. 非跨膜运输
*9、下列物质进出细胞的方式中，变形虫有而蓝藻没有的是
（ ）
A. 主动运输 B. 胞吞和胞吐
C. 协助扩散 D. 自由扩散
10、下列关于物质跨膜运输的叙述，错误的是
A. 植物细胞积累K+ 需消耗能量
B. 细胞对离子的吸收具有选择性
C. 海水中的海藻细胞可通过积累溶质从而防止质壁分离
D. 液泡中积累大量离子，故液泡膜不具有选择透过性
二、非选择题：
**11、水分通过半透膜从低浓度向高浓度的扩散叫渗透作用。已知渗透作用发生的条件必须有半透膜，膜两侧必须有浓度差，但不知pH能否影响渗透作用。某课题研究小组对此课题进行研究。假如你是研究小组的一员，请分析回答下列问题：
（1）材料用具：1000 mL烧杯、带刻度的长颈漏斗、玻璃铅笔、新鲜的猪膀胱膜、蒸馏水、蔗糖溶液、HCl溶液、NaOH溶液、滴管等。请你在下面的方框中，画出一组装置的示意图。
|
|
（2）方法步骤：
①取相同的大烧杯三只，用玻璃铅笔标号为A、B、C。另取相同的带刻度的长颈漏斗三只，用新鲜的猪膀胱膜如上图封口。
②
。
③
。
④观察
。
（3）写出其中四种可能的实验结果并给出相应的结论。
①
。
②
。
③
。
④
。
*12、下面图一表示生物膜的结构（ABC表示组成成分）及物质进出膜的方式（用abc表示），图二表示某细胞在进行分泌蛋白的合成和分泌前三种生物膜的面积。请据图回答：
（1）若图一为小肠绒毛上皮细胞膜，则图中 表示钾离子的吸收过程。
（2）癌细胞的细胞膜上，含量较少的是图一中的[
]
；在生物实验中，鉴定A成分通常选用的试剂是
。
（3）在合成代谢旺盛的细胞内，内质网膜除与细胞膜和核膜直接相连外，还总是与
的膜密切相连。
（4）请在图二中绘出细胞在进行分泌蛋白的合成和分泌后这三种生物膜的面积变化。
（5）透析型人工肾中的血液透析膜模拟了生物膜的
性。
（6）脑部毛细血管中的红细胞所携带的O2进入脑细胞内并被利用，至少需经 层生物膜。
13、根据资料，回答问题。
包括细胞膜在内的生物膜系统都是由磷脂和蛋白质分子构成的，细胞与外界交换的物质中，有许多是水溶性的，但是磷脂双分子层几乎阻碍所有水溶性分子的通过。所以，人们猜测在细胞膜上存在特殊的运送水分子的通道，1988年美国科学家阿格雷（P.Agre）成功地将构成水通道的蛋白质分离出来，证实了人们的猜测。
（1）水通道的存在，体现了细胞膜的功能主要是由
分子完成的，进一步证明了细胞膜的功能特点是
。
（2）选择相关材料，设计实验，探究细胞对水的吸收是否需要通道蛋白。
实验原理和用具、实验假设和预期（略）
实验步骤：
①选取人体成熟红细胞，用
稀释，分别置于A、B两试管中；
②A试管加入一定量的活性蛋白酶，B试管加入等量的高温下失活的蛋白酶；
③一定时间后，分别取A、B两试管中的红细胞样液制成1、2号临时装片。制作临时装片过程中，应将盖玻片
先接触液滴，然后轻轻放平，以避免
产生；
④用显微镜观察正常细胞的形态。分别在1、2号临时装片的盖玻片一侧加等量清水，另一侧 ，一段时间后观察、记录。
在②中，用蛋白酶处理细胞的目的是
，设置B组的目的是
；
在④中，实验的具体观察指标是
。
实验现象和结论：
若
，说明红细胞对水的吸收需要通道蛋白；
若
，说明红细胞对水的吸收不需要通道蛋白。
14、下图为物质出入细胞膜（上外下内）的示意图，请据图回答：
（1）A代表
分子；B代表
；D代表_________ 分子。
（2）细胞膜从功能上来说，它是一层
膜。
（3）可能代表氧气转运过程的是图中编号
；葡萄糖进入红细胞转运过程的是图中编号
；碘进入人体甲状腺滤泡上皮细胞的过程是图中编号
。
*15、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数目的百分比 |
无 |
无 |
15% |
40% |
80% |
99% |
100% |
（1）该洋葱表皮细胞的等渗浓度为 。
（2）如果再给你4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法。
【试题答案】
一、选择题：
1、D 2、B 3、B 4、B 5、A 6、D 7、A 8、D 9、B 10、D
二、非选择题：
11、（1）如图
（2）②在A、B、C三只大烧杯中各加入适量且等量的清水。在A烧杯中加入2滴HCl溶液，在B烧杯中加入2滴NaOH溶液，在C烧杯中加入2滴蒸馏水 ③在三只用新鲜猪膀胱膜封口的长颈漏斗里各加等量的蔗糖溶液，并置于A、B、C三只大烧杯中，静置一段时间 ④A、B、C三只烧杯中的长颈漏斗的液面高度（其他步骤设计合理亦可）
（3）①A、B、C三只烧杯中的长颈漏斗的液面高度一致，说明pH的高或低不影响水分的渗透作用 ②A、B两只烧杯中的长颈漏斗的液面高度一致且均明显低于C，说明pH的高或低都使水分的渗透作用减弱 ③A、B两只烧杯中的长颈漏斗的液面高度一致且均明显高于C，说明pH的高或低都使水分的渗透作用增强 ④A烧杯中的长颈漏斗的液面高度明显低于C，而B烧杯中的长颈漏斗的液面高度与C一致，说明pH低使水分的渗透作用减弱，pH高不影响水分的渗透作用（实验结果可能会出现多种不同的预测，写出其中四种即可）
12、（1）a
（2）C 糖蛋白 双缩脲试剂 （3）线粒体 （4）如下图 （5）选择透过 （6）六
13、（1）蛋白质 选择透过性 （2）生理盐水 一端（“边缘”也可） 气泡 用吸水纸（答定性滤纸或滤纸也可）吸引 去除水通道蛋白 对照 红细胞体积的变化（或红细胞形态的变化） 1号装片细胞体积不变，2号明显变大 1、2号装片细胞体积均明显变大
14、（1） 载体蛋白（蛋白质） 磷脂双分子层 多糖 （2） 选择透过性 （3）b d
a
15、（1）0.5~0.6mol/L之间，（2）可分别配制浓度为0.52mol/L、0.54mol/L、0.56mol/L、0.58mol/L的4组蔗糖溶液进行类似的实验。