物質(zhì)出入細胞的實例及方式要點例析

孫志隆

要點一：結(jié)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(nèi)S中擴散到S中的水分子數(shù)多于S中擴散到S中的水分子數(shù)，外觀上表現(xiàn)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(xiàn)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(cè)形成的壓強會阻礙水分子由低濃度一側(cè)向高濃度一側(cè)擴散。

2.細胞能否發(fā)生質(zhì)壁分離及復原的判斷方法

（1）從細胞角度分析

判斷依據(jù)：活的且有大液泡和細胞壁的細胞。

①死細胞、動物細胞不發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象。

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

③細菌細胞能發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象，但現(xiàn)象不明顯。

（2）從溶液角度分析

判斷依據(jù)：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(zhì)不能透過細胞膜）中只發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象。

②在一定濃度的溶液（溶質(zhì)可透過細胞膜）中發(fā)生質(zhì)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(zhì)壁分離現(xiàn)象明顯，但溶液濃度過高時質(zhì)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(zhì)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(zhì)壁分離和復原”實驗時，在老師的幫助下進行了一系列的創(chuàng)新實驗，實驗步驟和現(xiàn)象如下表：

對上表的推斷或解釋，不正確的是（ ）。

A.x為質(zhì)壁分離，因為細胞壁的伸縮性弱于原生質(zhì)層的伸縮性

B.y為質(zhì)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(zhì)層的伸縮性，所以植物細胞在高濃度蔗糖溶液中會發(fā)生質(zhì)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(fā)生質(zhì)壁分離，后來細胞吸收K和NO使細胞液濃度升高而發(fā)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(zhì)出入細胞方式的判斷

（1）根據(jù)分子大小與對載體、能量的需要進行判斷

（2）根據(jù)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(jù)圖解進行判斷

例2 圖甲中曲線a、b表示物質(zhì)跨（穿）膜運輸?shù)膬煞N方式，圖乙表示細胞對大分子物質(zhì)胞吞和胞吐的過程。下列相關(guān)敘述中，錯誤的是（ ）。

A.圖甲中a表示自由擴散，b表示協(xié)助擴散或主動運輸

B.圖甲中b曲線達到最大轉(zhuǎn)運速率后的限制因素可能是載體的數(shù)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(zhuǎn)運分子濃度的增加，轉(zhuǎn)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(zhuǎn)運分子濃度的增加，轉(zhuǎn)運速率增大，但轉(zhuǎn)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(xié)助，為協(xié)助擴散或主動運輸，A項正確。協(xié)助擴散和主動運輸都需要載體，且主動運輸要消耗ATP，協(xié)助擴散達到最大轉(zhuǎn)運速率后的限制因素為載體的數(shù)量，主動運輸達到最大轉(zhuǎn)運速率后的限制因素為載體的數(shù)量和ATP的含量，B項正確。圖乙中的胞吐和胞吞能體現(xiàn)細胞膜的結(jié)構(gòu)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(xiàn)象有抗體的分泌、蛋白質(zhì)類激素（如胰島素、生長激素等）的分泌、神經(jīng)遞質(zhì)的釋放等，常見的胞吞現(xiàn)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(zhì)，具有特異性，不同物質(zhì)的載體不同，不同生物細胞膜上載體的種類和數(shù)量也不同；載體具有飽和現(xiàn)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(zhì)的速率不再隨物質(zhì)濃度的增大而增大。

要點三：影響主動運輸?shù)沫h(huán)境因素

影響主動運輸?shù)囊蛩赜袃?nèi)部因素和外部因素兩種。生物膜上載體的種類和數(shù)量是影響主動運輸?shù)膬?nèi)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(huán)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(zhì)，其通過抑制[H]與O2的結(jié)合，使得機體不能利用氧而陷入內(nèi)窒息狀態(tài)。下圖為研究植物根尖吸收K+相關(guān)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(zhì)運輸?shù)囊蛩亍嶒灱字屑尤隟Cl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(jù)題干可知，氰化物通過抑制[H]與O2的結(jié)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。