物質出入細胞的實例及方式要點例析

要點一：結合滲透作用的原理考查植物細胞的吸水或失水

1.常見滲透裝置圖分析

（1）若溶液S的濃度大于溶液S的濃度，則單位時間內S中擴散到S中的水分子數多于S中擴散到S中的水分子數，外觀上表現為S液面上升；若溶液S的濃度小于溶液S的濃度，則情況相反，外觀上表現為S液面下降。

（2）在達到滲透平衡后，若存在如上圖所示的液面差Δh，則溶液S的濃度可能仍大于溶液S的濃度。因為液面高的一側形成的壓強會阻礙水分子由低濃度一側向高濃度一側擴散。

2.細胞能否發生質壁分離及復原的判斷方法

（1）從細胞角度分析

判斷依據：活的且有大液泡和細胞壁的細胞。

①死細胞、動物細胞不發生質壁分離現象。

②成熟且具有中央大液泡的植物細胞易發生質壁分離現象，而未成熟的植物細胞（如根尖分生區細胞等）不具有大液泡，不易發生質壁分離現象。

③細菌細胞能發生質壁分離現象，但現象不明顯。

（2）從溶液角度分析

判斷依據：能保持細胞活性且能與細胞液形成濃度差的溶液。

①在一定濃度的溶液（溶質不能透過細胞膜）中只發生質壁分離現象。

②在一定濃度的溶液（溶質可透過細胞膜）中發生質壁分離后可自動復原，如甘油、尿素、乙二醇、KNO溶液等。

③在高濃度溶液中細胞的質壁分離現象明顯，但溶液濃度過高時質壁分離不能復原，因為溶液濃度過高時細胞會因過度失水而死亡。

④鹽酸、酒精、醋酸等溶液能殺死細胞，不適合用作觀察質壁分離實驗的溶液。

例1 某同學在實驗室中做“觀察洋蔥表皮細胞的質壁分離和復原”實驗時，在老師的幫助下進行了一系列的創新實驗，實驗步驟和現象如下表：

對上表的推斷或解釋，不正確的是（ ）。

A.x為質壁分離，因為細胞壁的伸縮性弱于原生質層的伸縮性

B.y為質壁分離，可能導致細胞因失水過多而死亡

C.z為細胞稍增大，細胞液顏色逐漸變淺

D.④中細胞大小無變化是因為細胞滲透吸水量等于失水量

解析 由于細胞壁的伸縮性弱于原生質層的伸縮性，所以植物細胞在高濃度蔗糖溶液中會發生質壁分離，但如果蔗糖溶液濃度過高（如0.5 g·mL），可能會導致植物細胞因失水過多而死亡，A、B項正確。在1 mol·LKNO溶液中，植物細胞先發生質壁分離，后來細胞吸收K和NO使細胞液濃度升高而發生自動復原，再滴加清水，細胞會吸水，體積稍增大，C項正確。在1 mol·L醋酸溶液中，植物細胞大小無變化，原因可能是細胞已死亡，D項錯誤。

答案 D

要點二：物質出入細胞方式的判斷

（1）根據分子大小與對載體、能量的需要進行判斷

（2）根據運輸方向判斷：逆濃度梯度的跨膜運輸方式是主動運輸，順濃度梯度的跨膜運輸方式為被動運輸。

（3）根據圖解進行判斷

例2 圖甲中曲線a、b表示物質跨（穿）膜運輸的兩種方式，圖乙表示細胞對大分子物質胞吞和胞吐的過程。下列相關敘述中，錯誤的是（ ）。

A.圖甲中a表示自由擴散，b表示協助擴散或主動運輸

B.圖甲中b曲線達到最大轉運速率后的限制因素可能是載體的數量

C.圖乙中的胞吐和胞吞過程說明細胞膜具有選擇透過性

D.圖乙中的胞吐和胞吞過程都需要消耗ATP

解析 圖甲中a曲線表示隨著被轉運分子濃度的增加，轉運速率不斷增大，故a表示自由擴散；b曲線開始時隨著被轉運分子濃度的增加，轉運速率增大，但轉運速率增大到一定程度后不再改變，說明b表示的運輸方式需要載體的協助，為協助擴散或主動運輸，A項正確。協助擴散和主動運輸都需要載體，且主動運輸要消耗ATP，協助擴散達到最大轉運速率后的限制因素為載體的數量，主動運輸達到最大轉運速率后的限制因素為載體的數量和ATP的含量，B項正確。圖乙中的胞吐和胞吞能體現細胞膜的結構特點——具有一定的流動性，C項錯誤。主動運輸、胞吐和胞吞都需要消耗ATP，D項正確。

答案 C

溫馨提示

（1）常見的胞吐現象有抗體的分泌、蛋白質類激素（如胰島素、生長激素等）的分泌、神經遞質的釋放等，常見的胞吞現象有草履蟲攝食、吞噬細胞吞噬抗原等。

（2）載體是細胞膜上的一類蛋白質，具有特異性，不同物質的載體不同，不同生物細胞膜上載體的種類和數量也不同；載體具有飽和現象，當細胞膜上的載體達到飽和時，細胞吸收該載體運載的物質的速率不再隨物質濃度的增大而增大。

要點三：影響主動運輸的環境因素

影響主動運輸的因素有內部因素和外部因素兩種。生物膜上載體的種類和數量是影響主動運輸的內部因素。因為主動運輸需消耗細胞呼吸釋放的能量，所以凡是影響呼吸作用的因素都會影響主動運輸，如氧氣（濃度）、溫度、pH等。下表各圖為環境因素對細胞以主動運輸方式吸收離子的速率的影響示意圖。

例3 氰化物是一種劇毒物質，其通過抑制[H]與O2的結合，使得機體不能利用氧而陷入內窒息狀態。下圖為研究植物根尖吸收K+相關實驗的示意圖。下列分析不正確的是（ ）。

A.通過實驗甲可以判斷植物根尖細胞吸收K+的方式屬于主動運輸

B.實驗甲中4 h后氧氣消耗速率下降是因為細胞外K+濃度降低

C.實驗乙中4 h后吸收K+所需的能量可能來自無氧呼吸

D.實驗乙加入氰化物后，細胞對氧氣的吸收速率不變

解析 本題以圖示的形式考查影響物質運輸的因素。實驗甲中加入KCl后氧氣的消耗速率增加，說明根尖細胞吸收K+需要消耗ATP，所以其吸收方式為主動運輸，A項正確。由于加入的KCl含量有限，所以實驗甲中4 h后氧氣消耗速率下降，B項正確。根據題干可知，氰化物通過抑制[H]與O2的結合而抑制了有氧呼吸，所以實驗乙中4 h后吸收K+所需的能量可能來自無氧呼吸，C項正確。由于氰化物能抑制有氧呼吸，所以加入氰化物后細胞對氧氣的吸收速率會降低，D項錯誤。

答案 D

溫馨提示有氧呼吸和無氧呼吸都可以為主動運輸提供能量，因此，氧氣濃度為零時，可由無氧呼吸為其提供能量。