物质出入细胞的实例及方式要点例析

孙志隆

要点一：结合渗透作用的原理考查植物细胞的吸水或失水

1.常见渗透装置图分析

（1）若溶液S的浓度大于溶液S的浓度，则单位时间内S中扩散到S中的水分子数多于S中扩散到S中的水分子数，外观上表现为S液面上升；若溶液S的浓度小于溶液S的浓度，则情况相反，外观上表现为S液面下降。

（2）在达到渗透平衡后，若存在如上图所示的液面差Δh，则溶液S的浓度可能仍大于溶液S的浓度。因为液面高的一侧形成的压强会阻碍水分子由低浓度一侧向高浓度一侧扩散。

2.细胞能否发生质壁分离及复原的判断方法

（1）从细胞角度分析

判断依据：活的且有大液泡和细胞壁的细胞。

①死细胞、动物细胞不发生质壁分离现象。

②成熟且具有中央大液泡的植物细胞易发生质壁分离现象，而未成熟的植物细胞（如根尖分生区细胞等）不具有大液泡，不易发生质壁分离现象。

③细菌细胞能发生质壁分离现象，但现象不明显。

（2）从溶液角度分析

判断依据：能保持细胞活性且能与细胞液形成浓度差的溶液。

①在一定浓度的溶液（溶质不能透过细胞膜）中只发生质壁分离现象。

②在一定浓度的溶液（溶质可透过细胞膜）中发生质壁分离后可自动复原，如甘油、尿素、乙二醇、KNO溶液等。

③在高浓度溶液中细胞的质壁分离现象明显，但溶液浓度过高时质壁分离不能复原，因为溶液浓度过高时细胞会因过度失水而死亡。

④盐酸、酒精、醋酸等溶液能杀死细胞，不适合用作观察质壁分离实验的溶液。

例1 某同学在实验室中做“观察洋葱表皮细胞的质壁分离和复原”实验时，在老师的帮助下进行了一系列的创新实验，实验步骤和现象如下表：

对上表的推断或解释，不正确的是（ ）。

A.x为质壁分离，因为细胞壁的伸缩性弱于原生质层的伸缩性

B.y为质壁分离，可能导致细胞因失水过多而死亡

C.z为细胞稍增大，细胞液颜色逐渐变浅

D.④中细胞大小无变化是因为细胞渗透吸水量等于失水量

解析 由于细胞壁的伸缩性弱于原生质层的伸缩性，所以植物细胞在高浓度蔗糖溶液中会发生质壁分离，但如果蔗糖溶液浓度过高（如0.5 g·mL），可能会导致植物细胞因失水过多而死亡，A、B项正确。在1 mol·LKNO溶液中，植物细胞先发生质壁分离，后来细胞吸收K和NO使细胞液浓度升高而发生自动复原，再滴加清水，细胞会吸水，体积稍增大，C项正确。在1 mol·L醋酸溶液中，植物细胞大小无变化，原因可能是细胞已死亡，D项错误。

答案 D

要点二：物质出入细胞方式的判断

（1）根据分子大小与对载体、能量的需要进行判断

（2）根据运输方向判断：逆浓度梯度的跨膜运输方式是主动运输，顺浓度梯度的跨膜运输方式为被动运输。

（3）根据图解进行判断

例2 图甲中曲线a、b表示物质跨（穿）膜运输的两种方式，图乙表示细胞对大分子物质胞吞和胞吐的过程。下列相关叙述中，错误的是（ ）。

A.图甲中a表示自由扩散，b表示协助扩散或主动运输

B.图甲中b曲线达到最大转运速率后的限制因素可能是载体的数量

C.图乙中的胞吐和胞吞过程说明细胞膜具有选择透过性

D.图乙中的胞吐和胞吞过程都需要消耗ATP

解析 图甲中a曲线表示随着被转运分子浓度的增加，转运速率不断增大，故a表示自由扩散；b曲线开始时随着被转运分子浓度的增加，转运速率增大，但转运速率增大到一定程度后不再改变，说明b表示的运输方式需要载体的协助，为协助扩散或主动运输，A项正确。协助扩散和主动运输都需要载体，且主动运输要消耗ATP，协助扩散达到最大转运速率后的限制因素为载体的数量，主动运输达到最大转运速率后的限制因素为载体的数量和ATP的含量，B项正确。图乙中的胞吐和胞吞能体现细胞膜的结构特点——具有一定的流动性，C项错误。主动运输、胞吐和胞吞都需要消耗ATP，D项正确。

答案 C

温馨提示

（1）常见的胞吐现象有抗体的分泌、蛋白质类激素（如胰岛素、生长激素等）的分泌、神经递质的释放等，常见的胞吞现象有草履虫摄食、吞噬细胞吞噬抗原等。

（2）载体是细胞膜上的一类蛋白质，具有特异性，不同物质的载体不同，不同生物细胞膜上载体的种类和数量也不同；载体具有饱和现象，当细胞膜上的载体达到饱和时，细胞吸收该载体运载的物质的速率不再随物质浓度的增大而增大。

要点三：影响主动运输的环境因素

影响主动运输的因素有内部因素和外部因素两种。生物膜上载体的种类和数量是影响主动运输的内部因素。因为主动运输需消耗细胞呼吸释放的能量，所以凡是影响呼吸作用的因素都会影响主动运输，如氧气（浓度）、温度、pH等。下表各图为环境因素对细胞以主动运输方式吸收离子的速率的影响示意图。

例3 氰化物是一种剧毒物质，其通过抑制[H]与O2的结合，使得机体不能利用氧而陷入内窒息状态。下图为研究植物根尖吸收K+相关实验的示意图。下列分析不正确的是（ ）。

A.通过实验甲可以判断植物根尖细胞吸收K+的方式属于主动运输

B.实验甲中4 h后氧气消耗速率下降是因为细胞外K+浓度降低

C.实验乙中4 h后吸收K+所需的能量可能来自无氧呼吸

D.实验乙加入氰化物后，细胞对氧气的吸收速率不变

解析 本题以图示的形式考查影响物质运输的因素。实验甲中加入KCl后氧气的消耗速率增加，说明根尖细胞吸收K+需要消耗ATP，所以其吸收方式为主动运输，A项正确。由于加入的KCl含量有限，所以实验甲中4 h后氧气消耗速率下降，B项正确。根据题干可知，氰化物通过抑制[H]与O2的结合而抑制了有氧呼吸，所以实验乙中4 h后吸收K+所需的能量可能来自无氧呼吸，C项正确。由于氰化物能抑制有氧呼吸，所以加入氰化物后细胞对氧气的吸收速率会降低，D项错误。

答案 D

温馨提示有氧呼吸和无氧呼吸都可以为主动运输提供能量，因此，氧气浓度为零时，可由无氧呼吸为其提供能量。