高一生物单元速记与巧练（人教版）第四章 细胞的物质输入和输出速记清单（解析版）

第四章细胞的物质输入和输出

第一节被动运输

考点1:渗透现象及原理分析

1.渗透系统

（1）组成:一个完整的渗透系统,由两个溶液体系(S1、S2)以及两者

中间的半透膜组成,如图。

（2）水分的流动判断:

①当溶液浓度S1>S2时,水分就通过半透膜由S2流向S1(总趋势);

②当溶液浓度S1<S2时,水分就通过半透膜由S1流向S2(总趋势)。

2.渗透作用

（1）概念：水分子（或其它溶剂分子）通过半透膜的扩散。

（2）发生的条件：需要半透膜；半透膜两侧的溶液具有浓度差。

（3）水运输的方向：

【注意】水分子的移动方向是双向的，但最终呈现的结果是单位体积内水分子数多（低浓度）

的溶液流向单位体积内水分子数少（高浓度）的溶液。

（4）溶液渗透压：指溶液中溶质微粒对水的吸引力,大小取决于单位体积溶液中溶质微粒的

数目。

考点2:水进出动物细胞的原理

1.一个动物细胞构成一个渗透系统

动物细胞与外界溶液组成了一个渗透系统：

（1）细胞膜相当于一层半透膜；

（2）细胞内溶液与外界溶液存在浓度差。

2.水进出哺乳动物红细胞的示意图

(1)外界溶液浓度<细胞质浓度细胞吸水膨胀。

(2)外界溶液浓度>细胞质浓度⇒细胞失水皱缩。

(3)外界溶液浓度=细胞质浓度⇒细胞保持原状。

考点3:水进出植物细胞的原理⇒

1.植物细胞的吸水和失水现象

2.水进出植物细胞的原理

（1）满足发生渗透作用的条件

①具有半透膜-原生质层相当于半透膜；

②半透膜两侧的溶液具有浓度差：细胞液与外界溶液之间存在浓度差。

【探究实践】探究植物细胞的吸水和失水

（1）实验原理

内因：①成熟的植物细胞的原生质层相当于一层半透膜；

②原生质层比细胞壁的伸缩性大；

外因：细胞液与外界溶液之间存在浓度差。

（2）实验步骤：

撕取洋葱鳞盖上盖玻片，制成洋葱

滴清水低倍镜观察

片叶外表皮鳞片叶外表皮临时装片

在盖玻片的一侧滴加

0.3g/mL的蔗糖溶液，在

另一侧用吸水纸吸引

（3）实验现象：中央液泡逐渐变小，颜色变深,原生质层与细胞壁逐渐分离;细胞大小基本不

变。

在盖玻片的一侧滴加清水，

在另一侧用吸水纸吸引

现象：中央液泡逐渐变大，颜色变浅,原生质层逐渐恢复到贴近细胞壁;细胞大小基本不变。

【拓展】实验注意事项

（1）选择有中央液泡且液泡带有颜色的细胞作为实验材料，以便于观察。

（2）选材必须是活细胞，死细胞不会出现质壁分离及复原现象。

（3）试剂选择应以不伤害细胞为前提，常用的试剂是质量浓度为0.3g／mL的蔗糖溶液。

蔗糖溶液浓度过高，会导致细胞因失水过多而死亡。

（4）实验中，当质壁分离现象出现后，观察时间不宜过长，以防止细胞因长期处于失水状

态而死亡，影响复原现象的观察。

（5）本实验存在两组对照实验，均为自身前后对照。自身前后对照指对照组和实验组在同

一研究对象上进行，是实验前后之间的对照。

（4）质壁分离的应用

①判断成熟植物细胞是否有生物活性；

②测定细胞液浓度范围；

③比较不同成熟植物细胞的细胞液浓度；

④鉴别不同种类的溶液(如KNO3和蔗糖溶液)。

考点4:自由扩散和协助扩散

1.概念：像水分子这样，物质以扩散方式进出细胞，不需要消耗细胞内化学物质所释放的能

量，这种物质跨膜运输的方式称为被动运输。

2.被动运输包括：自由扩散和协助扩散。

3.自由扩散

（1）概念：物质通过简单的扩散作用进出细胞。

（2）特点：

①顺浓度梯度运输；

②不需要转运蛋白协助；

③不需要消耗能量。

（3）实例：气体、水、尿素、甘油、乙醇、苯等脂溶性小分子。

（4）影响因素：浓度差、温度。

4.协助扩散

（1）概念：借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散，叫做协助扩散(易化扩散)。

（2）特点：

①顺浓度梯度运输；

②需要转运蛋白协助；

③不需要消耗能量。

（3）实例：红细胞吸收葡萄糖、水通道蛋白等。

（4）影响因素：浓度差、转运蛋白种类和数量、温度。

第2节主动运输与胞吞、胞吐

考点1:主动运输

1.概念：物质逆浓度梯度跨膜运输，需要载体蛋白的协助，同时还需要消耗细胞内化学反应

所释放的能量。

2.特点：逆浓度梯度运输；需要载体；需要消耗能量。

【注意】与主动运输有关的细胞器：核糖体、线粒体。

3.实例：

（1）植物根部细胞吸收无机盐离子；

（2）甲状腺细胞吸收碘离子；

（3）动物细胞吸收钾离子和排出钠离子(Na-K泵)；

（4）小肠上皮细胞和肾小管上皮细胞吸收葡萄糖、氨基酸等。

4.意义：保证了活细胞能够按照生命活动的需要，主动选择吸收所需要的营养物质，排出代

谢废物和对细胞有害的物质。

5.两种主动运输

第一类：直接消耗ATP的主动运输。通常称为泵（ATP驱动泵）

Na+-K+泵H+泵

第二类：间接消耗ATP的主动运输。

小肠上皮细胞逆浓度吸收葡萄糖时，没有直接消耗ATP，而是利用Na+浓度差的能量。

但是Na+浓度差的建立是依靠Na+-K+泵的，而Na+-K+需要消耗ATP。

6.物质运输曲线中的运输方式判断(在一定范围内)

（1）物质浓度影响曲线分析

a.有饱和点的曲线表示协助扩散。

b.与横坐标因素成正比关系的曲线表示自由扩散。

（2）O2浓度影响曲线分析

a.与O2浓度有关系的曲线可表示主动运输。

b.与O2浓度无关系的曲线可表示被动运输或哺乳动物成熟红细胞的主动运输。

考点2:胞吞、胞吐

1.一些大分子或物质团块的运输，是通过胞吞和胞吐作用来实现的。

2.当细胞摄取大分子时，首先是大分子与膜上的蛋白质结合，从而引起这部分细胞膜内陷形

成小囊，包围着大分子。然后小囊从细胞膜上分离下来，形成囊泡进入细胞内部，这种现象

叫作胞吞。

3.细胞需要外排的大分子，先在细胞内形成囊泡，囊泡移动到细胞膜处，与细胞膜融合，将

大分子排出细胞，这种现象叫作胞吐。

4.实例：变形虫摄取有机物颗粒、分泌蛋白排出细胞。

5.特点：不需要载体蛋白，需要细胞膜上特定蛋白质的识别；需要细胞呼吸所释放的能量。

疑难1:渗透作用

1.液面高度不发生变化，水分子双向运动速率相等，即动态平衡。

2.渗透平衡时：

（1）h的液体重力=漏斗中溶液的吸水力

（2）S△表示溶液浓度：平衡前：S2＞S1；

渗透过程：S2↓S1↑

平衡后：S2＞S1

平衡后S1与S2的浓度差产生的吸水力与高度差的重力相等，S1与S2的浓度差越大，

高度差就越大。

3.半透膜只允许水分子通过

现象：液面不变

10%葡萄糖溶液的物质的量浓度大，因此水分子由10%蔗糖溶液→10%葡萄糖溶液移动，

右侧液面升高。

蔗糖被水解为两分子单糖，导致左侧浓度升高，水分子由10%的葡萄糖溶液→10%的蔗

糖溶液移动，则左侧液面升高，最终高于右侧。

疑难2:质壁分离的应用

1.判断成熟植物细胞的死活

待测成熟发生质壁

活细胞

植物细胞分离

镜检

一定未发生质

死细胞

浓度壁分离

蔗糖

【注】细胞过度失水死亡将不能发生质壁分离复原

溶液

2.测定细胞液浓度范围

待测成熟植物细胞

细胞液浓度介于未发生质壁分

镜检离和刚发生质壁分离的两蔗糖

一系列浓度梯度的

溶液浓度之间

蔗糖溶液

3.比较不同植物细胞的细胞液浓度

不同植物细胞

发生质壁分离所需时间越短，未

镜检知溶液的浓度越大，反之则未知

未知溶液浓度溶液的浓度越小

4.比较未知浓度溶液的浓度大小

同一植物的相同

成熟细胞发生质壁分离所需时间越短，未

镜检知溶液的浓度越大，反之则未知

未知浓度的溶液溶液的浓度越小

5.鉴别不同种类的溶液（如KNO3溶液和蔗糖溶液）

溶质不能透过

成熟植只发生质壁

半透膜（如蔗

物细胞分离

糖溶液）

镜检

疑难3:比较载体蛋白和通道蛋白的异同

（1）载体蛋白

只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过，而且每次转运

时都会发生自身构象的改变。

（2）通道蛋白

只容许与自身通道直径和形状相匹配、大小和电荷相适宜的分子

或离子通过；不需要与分子或离子结合。

（3）转运蛋白的特性

①化学本质均为蛋白质。

②专一性：一种转运蛋白在对细胞内外物质进行转运时只能转运一种或性质非常相近的一类

物质。

③饱和性：细胞膜上的转运蛋白数量有限，在转运过程中当所有转运蛋白都已承担相应的转

运任务时，转运的速率不再因其他条件而加快。

④均具有可重复使用性。

疑难4:三种物质运输方式的比较

细胞膜上转运蛋白的种类和数量，或转运蛋白空间结构的变化，对许多物质的跨膜运输

起着决定性作用，这也是细胞膜具有选择透过性的结构基础。

项目自由扩散协助扩散主动运输

图例

运输方向顺浓度梯度顺浓度梯度逆浓度梯度

是否需要载体蛋白不需要需要需要

是否消耗细胞内的能量不需要不需要需要

代表例子氧气、水、二氧化碳、葡萄糖通过红细胞葡萄糖进入其它细

乙醇、甘油胞。氨基酸，核苷酸，

离子等

疑难5:影响物质跨膜运输的因素

1.物质浓度（在一定的浓度范围内）

（1）自由扩散不需要转运蛋白和能量，所以物质运输速率与物质浓度成正比。

（2）协助扩散和主动运输需要转运蛋白，所以当所有的转运蛋白都被利用了之后，物质的

运输速率将达到最大（P点），此时限制物质运输速率的因素是转运蛋白的数量。

（3）由于主动运输可以逆浓度梯度运输物质，因此当细胞内浓度大于细胞外浓度时，物质

仍可以被吸收进入细胞。

2.O2的浓度

（1）自由扩散或协助扩散不需要能量，所以氧气浓度变化不会影响其运输速率。

（2）Q点时，物质运输所需的能量由无氧呼吸提供；QP段表明随着O2浓度的增加，有氧

呼吸产生的能量增多，主动运输的速率增大；P点以后，当O2浓度达到一定程度后，受载

体蛋白数量的限制，运输速率不再增加。

3.温度

流动性

1.细胞的吸水和失水

本考点主要考查内容有:渗透作用的概念、发生条件、动植物细胞渗透作用的区别以及

渗透作用与实际生产生活的联系(如给作物施肥过多会导致的“烧苗”现象);理解和掌握质壁

分离实验的原理、选材和实验步骤。

2.物质进出细胞的方式及影响因素

本考点主要内容有:不同物质进出细胞方式的特点及实例,各种跨膜运输的数学模型(如

离子浓度对主动运输的影响曲线等)。多结合信息材料分析或者对实例进行判断,考题常以细

胞或细胞膜有关的创新情境为背景。

【真题再现】

1．（2023·全国·统考高考真题）探究植物细胞的吸水和失水实验是高中学生常做的实验。某

同学用紫色洋葱鳞片叶外表皮为材料进行实验，探究蔗糖溶液，清水处理外表皮后，外表皮

细胞原生质体和液泡的体积及细胞液浓度的变化。图中所提到的原生质体是指植物细胞不包

括细胞壁的部分。下列示意图中能够正确表示实验结果的是（）

A．B．

C．D．

【答案】C

【分析】1、质壁分离与复原的原理：成熟的植物细胞构成渗透系统，可发生渗透作用。

2、质壁分离的原因分析：外因：外界溶液浓度>细胞液浓度；内因：原生质层相当于一层

半透膜，细胞壁的伸缩性小于原生质层。

【详解】AB、用30%蔗糖处理之后，细胞失水，原生质体和液泡的体积都会减小，细胞液

浓度上升；用清水处理之后，细胞吸水，原生质体和液泡体积会扩大，细胞液浓度下降，

AB错误。

CD、随着所用蔗糖浓度上升，当蔗糖浓度超过细胞液浓度之后，细胞就会开始失水，原生

质体和液泡的体积下降，细胞液浓度上升，故C正确，D错误。

故选C。

【点睛】外界溶液浓度高，细胞失水，细胞体积减小，细胞液浓度增大。

2．（2023·山东·高考真题）溶酶体膜上的H+载体蛋白和Cl-/H+转运蛋白都能运输H+，溶酶

体内H+浓度由H+载体蛋白维持，Cl-/H+转运蛋白在H+浓度梯度驱动下，运出H+的同时把

Cl-逆浓度梯度运入溶酶体。Cl-/H+转运蛋白缺失突变体的细胞中，因Cl-转运受阻导致溶酶

体内的吞噬物积累，严重时可导致溶酶体破裂。下列说法错误的是（）

A．H+进入溶酶体的方式属于主动运输

B．H+载体蛋白失活可引起溶酶体内的吞噬物积累

C．该突变体的细胞中损伤和衰老的细胞器无法得到及时清除

D．溶酶体破裂后，释放到细胞质基质中的水解酶活性增强

【答案】D

【分析】1.被动运输：简单来说就是小分子物质从高浓度运输到低浓度，是最简单的跨膜

运输方式，不需能量。被动运输又分为两种方式：自由扩散：不需要载体蛋白协助，如：氧

气，二氧化碳，脂肪，协助扩散：需要载体蛋白协助，如:氨基酸，核苷酸，特例...2.主动运

输：小分子物质从低浓度运输到高浓度，如：矿物质离子，葡萄糖进出除红细胞外的其他细

胞需要能量和载体蛋白。3.胞吞胞吐：大分子物质的跨膜运输，需能量。

【详解】A、Cl-/H+转运蛋白在H+浓度梯度驱动下，运出H+的同时把Cl-逆浓度梯度运入溶

酶体，说明H+浓度为溶酶体内较高，因此H+进入溶酶体为逆浓度运输，方式属于主动运输，

A正确；

B、溶酶体内H+浓度由H+载体蛋白维持，若载体蛋白失活，溶酶体内pH改变导致溶酶体

酶活性降低，进而导致溶酶体内的吞噬物积累，B正确；

C、Cl-/H+转运蛋白缺失突变体的细胞中，因Cl-转运受阻导致溶酶体内的吞噬物积累，该突

变体的细胞中损伤和衰老的细胞器无法得到及时清除，C正确；

D、细胞质基质中的pH与溶酶体内不同，溶酶体破裂后，释放到细胞质基质中的水解酶可

能失活，D错误。

故选D。

3．（2023春·北京大兴·高一统考期末）下图为细胞膜的结构模式图，相关说法正确的是（）

A．磷脂双分子层是细胞膜的基本支架，③为疏水端，④为亲水端

B．细胞是基本的生命系统，它的边界细胞膜对于系统稳定至关重要

C．同种生物不同细胞的细胞膜上①、②、⑤的种类和数量完全相同

D．性激素、甘油等小分子物质从A侧运输到B侧需要有②或⑤参与

【答案】B

【分析】据图分析可知，图示为细胞膜结构图，①表示糖蛋白，②⑤表示蛋白质，③④分别

表示磷脂亲水头部和疏水的尾部，A侧面为细胞膜的外侧，B为内侧。

【详解】A、磷脂由亲水的③头部和疏水的④尾部构成，A错误；

B、细胞是基本的生命系统，细胞膜是细胞的边界，使得所有反应在一个相对密闭的空间内

进行，对于系统稳定至关重要，B正确；

C、膜的功能主要由蛋白质承担，故不同功能的细胞，其细胞膜上蛋白质的种类和数量不完

全相同，C错误；

D、性激素、甘油从A侧运输到B侧（进入细胞）的方式为自由扩散，不需要②或⑤的参

与，D错误。

故选B。

4．（2023春·北京海淀·高一统考学业考试）图表示Ca2+通过载体蛋白的跨膜运输过程，下列

相关叙述正确的是（）

A．Ca2+顺浓度梯度跨膜运输B．该运输过程需要消耗ATP