细胞的物质输入和输出
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基础梳理
一、细胞的吸水和失水 1．原理：渗透作用。
具有半透膜 2．条件 膜两侧具有浓度差 3．动物细胞的吸水和失水(以红细胞为例：红细胞膜相当于一层半透膜)遵循 渗透作用原理。
4．植物细胞的吸水和失水 (1)成熟植物细胞的结构。
(2)原理和现象。 ①外界溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞失水，发生质壁分离现象。 ②外界溶液浓度小于细胞液浓度时，细胞吸水，发生质壁分离复原现象。
(3)质壁分离的原因。 ①外因：细胞液浓度小于外界溶液浓度，细胞通过渗透作用失水。 ②内因：细胞壁的伸缩性小于原生质层的伸缩性。
温馨提示: 植物根尖分生区细胞，分化程度低，无液泡，不能进行渗透作用，吸水方式 为吸胀作用；与外界溶液接触时，不会出现质壁分离现象。
二、物质跨膜运输的其他实例
1．对无机盐的吸收实例 (1)水稻和番茄对同一离子的吸收量不同。 (2)水稻和番茄对不同离子的吸收量不同。 (3)人体甲状腺滤泡上皮细胞可以逆浓度梯度从血液中吸收碘。 (4)不同微生物对不同矿物质的吸收表现出较大的差异。
思维点拨
性，则只会导致以该载体蛋白物转质运进的出物细质胞运的输方停式止及，特对点其的他判物断质方运法输不影响；但抑制呼吸作 (1)判断物质进出细胞的方式
用，所①有根以据主分动子运大输小跨与膜是的否物需质要运载输体受蛋影白响、。能量
②根据运输方向：逆浓度梯度的跨膜运输方式是主动运输。
跟踪训练 1 2013·新课标全国卷Ⅰ 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( )
胰腺细胞分泌胰岛素
3.生物膜具有选择透过性的原因分析 (1)内因——遗传因素
不同生物 DNA 不同
―决―定→
载体种类 数量不同
―决―定→
选择性 吸收
―表―现→ 同种植物对不同离子的吸收能力不同 不同植物对同一离子的吸收能力不同
(2)外因——主要是影响呼吸作用的因素
土壤中的氧气含量 温度→呼吸酶活性
(3)只有活的、成熟的植物细胞才能发生渗透失水和吸水，从而发生质壁分离 和复原。
考点二 物质出入细胞的方式及影响因素
1.物质出入细胞的方式的比较
2.大分子物质出入细胞的方式
运输方式 运输方向 运输特点
实例
胞吞 胞吐
细胞外→细胞内 细胞内→细胞外
需要能量，不需 要载体蛋白
白细胞吞噬病菌、变形虫吞 噬食物颗粒
2．生物膜的特性 物质跨膜运输并不都是顺浓度梯度的，而且细胞对物质的输入和输出有选择 性。即细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜。这种膜可以让水分子自由通过， 一些离子和小分子也可以通过，而其他的离子、小分子和大分子则不能通过。
思维激活 半透膜与选择透过性膜有哪些异同？
三、物质跨膜的方式(b 为 ATP)
(3)在达到渗透平衡时，一般两侧溶液的浓度并不相等，因为 液面高的一侧形成的静水压，会阻止溶剂由低浓度一侧向高浓度 一侧扩散。
(4)B 图中若浸在烧杯低浓度溶液中的是透析袋，由于透析袋 内的溶质分子不能透过，吸收一定水分后，膨胀到一定程度，受 到透析袋的束缚力，水分子进出达到动态平衡。此时透析袋内外 的溶液浓度是不相等的，透析袋内溶液浓度仍高于烧杯中的液体 浓度。
1．填写有关跨膜方式及结构名称 甲：自由扩散；乙：协助扩散； 丙：主动运输；a：载体蛋白。
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浓度差； (2)决定乙的因素之一是 a 的种类和数量； (3)决定丙的动力是能量(ATP)。
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甲； (2)葡萄糖进入红细胞是乙； (3)K＋进入红细胞是丙。 温馨提示 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、神经递 质等的分泌。
答案：C
考向一 对渗透作用的考查 高考涉及膜的透性探究，多以渗透装置及相关实验和图解等形式呈现，考查 实验设计或分析能力。
读图析图
根据图示可从以下几个方面读取信息： (1)两侧溶液的物质的量浓度，大的一侧渗透压高，小的一侧渗透压低，水分子由低浓度 一侧→高浓度一侧。 (2)两侧溶液中的溶质是否能通过半透膜，若不能，则只是高浓度一侧液面升高；若能， 则先是高浓度一侧液面升高，随后另一侧液面升高，最后两侧液面相平。
知识整合
考点一 渗透作用与细胞的吸水和失水
1.渗透作用模型和植物细胞与外界溶液形成渗透系统比较
渗透作用模型
植物细胞与外界溶 液形成渗透系统
图解
基本组源自文库 或条件
原理
水扩散 的方向
半透膜、浓度差
原生质层——选择透过性膜 浓度差——细胞液与外界溶液之间
水分子通过半透膜的 细胞液通过原生质层与外界溶液之间
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：植物细胞通过主动运输吸收所需矿质元素离子的过程中既需要 ATP 水解提供能 量，又需要细胞膜上载体蛋白的协助。由于细胞膜上不同离子的载体数目不同，故细胞吸收 不同矿质元素离子的速率不相同，A 错误；低温会抑制呼吸酶的活性，导致矿质元素离子的 吸收速率降低，B 错误；只有活细胞才能进行细胞呼吸产生 ATP，且只有活细胞的细胞膜才 具有选择透过性，因此主动运输矿质元素离子的过程只能发生在活细胞中，C 正确；叶肉细 胞能以主动运输方式吸收矿质元素离子，D 错误。
扩散作用
发生渗透
低浓度溶液→高浓度溶液
2.细胞吸水或失水原理
特别提醒:
(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 10%葡萄糖溶液和 10%蔗糖溶液的质量浓度相等，但 10%蔗糖溶液的渗透压小， 故水可通过半透膜由蔗糖向葡萄糖溶液移动。
(2)渗透平衡只意味着半透膜两侧水分子移动达到动态平衡状态，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。
―影―响→
呼吸作用 ATP 生成
―影―响→
主动 运输
4．影响跨膜运输的因素 (1)物质浓度(在一定的浓度范围内)
(2)氧气浓度
(2()3不)温同度 因素对主动运输的影响不同 由温于度主可 动影 运响 输需生要物载膜体的蛋流白动参性与和 和酶 消耗的呼活吸性作，用因释而放会的影能响 量物 ，因质此跨抑膜制运某输载的体速蛋率白。 活
一、细胞的吸水和失水 1．原理：渗透作用。
具有半透膜 2．条件 膜两侧具有浓度差 3．动物细胞的吸水和失水(以红细胞为例：红细胞膜相当于一层半透膜)遵循 渗透作用原理。
4．植物细胞的吸水和失水 (1)成熟植物细胞的结构。
(2)原理和现象。 ①外界溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞失水，发生质壁分离现象。 ②外界溶液浓度小于细胞液浓度时，细胞吸水，发生质壁分离复原现象。
(3)质壁分离的原因。 ①外因：细胞液浓度小于外界溶液浓度，细胞通过渗透作用失水。 ②内因：细胞壁的伸缩性小于原生质层的伸缩性。
温馨提示: 植物根尖分生区细胞，分化程度低，无液泡，不能进行渗透作用，吸水方式 为吸胀作用；与外界溶液接触时，不会出现质壁分离现象。
二、物质跨膜运输的其他实例
1．对无机盐的吸收实例 (1)水稻和番茄对同一离子的吸收量不同。 (2)水稻和番茄对不同离子的吸收量不同。 (3)人体甲状腺滤泡上皮细胞可以逆浓度梯度从血液中吸收碘。 (4)不同微生物对不同矿物质的吸收表现出较大的差异。
思维点拨
性，则只会导致以该载体蛋白物转质运进的出物细质胞运的输方停式止及，特对点其的他判物断质方运法输不影响；但抑制呼吸作 (1)判断物质进出细胞的方式
用，所①有根以据主分动子运大输小跨与膜是的否物需质要运载输体受蛋影白响、。能量
②根据运输方向：逆浓度梯度的跨膜运输方式是主动运输。
跟踪训练 1 2013·新课标全国卷Ⅰ 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( )
胰腺细胞分泌胰岛素
3.生物膜具有选择透过性的原因分析 (1)内因——遗传因素
不同生物 DNA 不同
―决―定→
载体种类 数量不同
―决―定→
选择性 吸收
―表―现→ 同种植物对不同离子的吸收能力不同 不同植物对同一离子的吸收能力不同
(2)外因——主要是影响呼吸作用的因素
土壤中的氧气含量 温度→呼吸酶活性
(3)只有活的、成熟的植物细胞才能发生渗透失水和吸水，从而发生质壁分离 和复原。
考点二 物质出入细胞的方式及影响因素
1.物质出入细胞的方式的比较
2.大分子物质出入细胞的方式
运输方式 运输方向 运输特点
实例
胞吞 胞吐
细胞外→细胞内 细胞内→细胞外
需要能量，不需 要载体蛋白
白细胞吞噬病菌、变形虫吞 噬食物颗粒
2．生物膜的特性 物质跨膜运输并不都是顺浓度梯度的，而且细胞对物质的输入和输出有选择 性。即细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜。这种膜可以让水分子自由通过， 一些离子和小分子也可以通过，而其他的离子、小分子和大分子则不能通过。
思维激活 半透膜与选择透过性膜有哪些异同？
三、物质跨膜的方式(b 为 ATP)
(3)在达到渗透平衡时，一般两侧溶液的浓度并不相等，因为 液面高的一侧形成的静水压，会阻止溶剂由低浓度一侧向高浓度 一侧扩散。
(4)B 图中若浸在烧杯低浓度溶液中的是透析袋，由于透析袋 内的溶质分子不能透过，吸收一定水分后，膨胀到一定程度，受 到透析袋的束缚力，水分子进出达到动态平衡。此时透析袋内外 的溶液浓度是不相等的，透析袋内溶液浓度仍高于烧杯中的液体 浓度。
1．填写有关跨膜方式及结构名称 甲：自由扩散；乙：协助扩散； 丙：主动运输；a：载体蛋白。
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浓度差； (2)决定乙的因素之一是 a 的种类和数量； (3)决定丙的动力是能量(ATP)。
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甲； (2)葡萄糖进入红细胞是乙； (3)K＋进入红细胞是丙。 温馨提示 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、神经递 质等的分泌。
答案：C
考向一 对渗透作用的考查 高考涉及膜的透性探究，多以渗透装置及相关实验和图解等形式呈现，考查 实验设计或分析能力。
读图析图
根据图示可从以下几个方面读取信息： (1)两侧溶液的物质的量浓度，大的一侧渗透压高，小的一侧渗透压低，水分子由低浓度 一侧→高浓度一侧。 (2)两侧溶液中的溶质是否能通过半透膜，若不能，则只是高浓度一侧液面升高；若能， 则先是高浓度一侧液面升高，随后另一侧液面升高，最后两侧液面相平。
知识整合
考点一 渗透作用与细胞的吸水和失水
1.渗透作用模型和植物细胞与外界溶液形成渗透系统比较
渗透作用模型
植物细胞与外界溶 液形成渗透系统
图解
基本组源自文库 或条件
原理
水扩散 的方向
半透膜、浓度差
原生质层——选择透过性膜 浓度差——细胞液与外界溶液之间
水分子通过半透膜的 细胞液通过原生质层与外界溶液之间
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：植物细胞通过主动运输吸收所需矿质元素离子的过程中既需要 ATP 水解提供能 量，又需要细胞膜上载体蛋白的协助。由于细胞膜上不同离子的载体数目不同，故细胞吸收 不同矿质元素离子的速率不相同，A 错误；低温会抑制呼吸酶的活性，导致矿质元素离子的 吸收速率降低，B 错误；只有活细胞才能进行细胞呼吸产生 ATP，且只有活细胞的细胞膜才 具有选择透过性，因此主动运输矿质元素离子的过程只能发生在活细胞中，C 正确；叶肉细 胞能以主动运输方式吸收矿质元素离子，D 错误。
扩散作用
发生渗透
低浓度溶液→高浓度溶液
2.细胞吸水或失水原理
特别提醒:
(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 10%葡萄糖溶液和 10%蔗糖溶液的质量浓度相等，但 10%蔗糖溶液的渗透压小， 故水可通过半透膜由蔗糖向葡萄糖溶液移动。
(2)渗透平衡只意味着半透膜两侧水分子移动达到动态平衡状态，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。
―影―响→
呼吸作用 ATP 生成
―影―响→
主动 运输
4．影响跨膜运输的因素 (1)物质浓度(在一定的浓度范围内)
(2)氧气浓度
(2()3不)温同度 因素对主动运输的影响不同 由温于度主可 动影 运响 输需生要物载膜体的蛋流白动参性与和 和酶 消耗的呼活吸性作，用因释而放会的影能响 量物 ，因质此跨抑膜制运某输载的体速蛋率白。 活