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2019年年高考生物人教版一轮复习课件:第一部分 第二单元 第6讲 物质跨膜运输的实例与方式语文_图文


考纲要求

六年考情

(2016 全国Ⅲ,T1)(2016 全国Ⅰ,T2)

(1)物质出入细胞的 方式(Ⅱ)

(2015 全国Ⅱ,T3)(2015 全国Ⅱ,T1) (2014 全国Ⅰ,T1C)(2013 全国Ⅰ,T3) [2016 全国Ⅰ,T31(3)][2016 全国Ⅲ,T29,

(3)][2013 全国Ⅰ,T30,(1)]

(2)实验:通过模拟实

验探究膜的透性

(3)实验:观察植物细 胞的质壁分离和复

(2017 全国Ⅱ,T4)(2014 全国Ⅰ,T4)(2014



全国Ⅱ,T4)

考点 1 物质跨膜运输实例的分析

[基础梳理]

自学教材 把握命题来源

1.水分的运输

(1)渗透作用发生的条件:

(2)动物细胞的渗透吸水和失水: ①条件: ⅰ.细胞膜:相当于半透膜 。 ⅱ.细胞质:有一定浓度,和细胞外液发生渗透 作用。 ②原理: 当外界溶液浓度<细胞质溶液浓度时,细胞吸水 膨胀,反之细 胞失水 皱缩。

(3)植物细胞的渗透吸水和失水: ①成熟植物细胞的结构:

②原理和现象: ⅰ.外界溶液浓度>细胞液浓度时,细胞失 水,发生质壁分离 现象。 ⅱ.外界溶液浓度<细胞液浓度时,细胞吸 水,发生 质壁分离的复原 现 象。

2.物质跨膜运输的其他实例 (1)实例分析 ①番茄和水稻对同一无机盐离子以及同一植物细胞对不同无 机盐离子的吸收均有差异,说明植物细胞膜对无机盐离子的吸 收具有 选择性 。 ②人体甲状腺滤泡上皮细胞中碘的含量高于血液中碘的含量, 说明碘进入细胞是逆 (填“顺”或“逆”)相对含量梯度运输 的。 ③不同微生物对矿质元素的吸收表现出很大的 差异性 。

(2)物质跨膜运输的特点: ①运输方向与浓度的关系:物质跨膜运输并不都是顺 相对含量梯度 的。 ②进出物质的种类:细胞对于物质的输入和输出有 选择性 。
(3)选择透过性膜: ①种类:细胞膜 和其他生物膜都是 选择透过性膜 。 ②特性:细胞需要的 水分子 、一些 离子 和 小分子 可以通过,而 其他的离子、小分子和 大分子 不能通过。

■教材易漏全关注
(1)教材 P60 问题探讨中渗透现象发生的实质是什么?漏斗管内 的液面会持续上升吗?为什么? 提示:实质是单位时间内由清水进入蔗糖溶液中的水分子多于 由蔗糖溶液进入清水中的水分子,导致蔗糖溶液液面上升。液 面不会持续上升,因为液面高出的一侧形成了静水压力。

(2)教材 P61 思考与讨论中血红蛋白为什么不能透过细胞膜?红 细胞膜与半透膜的相同点是什么?决定红细胞吸水或失水的 直接动力是什么? 提示:血红蛋白是大分子,一般不能透过细胞膜,红细胞膜与 半透膜相同点均是让一部分物质通过。决定红细胞吸水或失水 的直接动力是浓度差。

(3)教材 P63 质壁分离和质壁分离的复原内外因的决定因素分别 是什么? 提示:外因:细胞液与外界溶液的浓度差。内因:原生质层和 细胞壁的通透性和伸缩性有差异。 (4)教材 P63 资料分析中水稻培养液里 Ca2+、Mg2+浓度增高的原 因是什么? 提示:在培养过程中,水稻吸收水分及其他离子较多,吸收 Ca2+、Mg2+较少,结果导致水稻培养液里的 Ca2+、Mg2+浓度 增高。

(5)教材 P64 生物膜是选择透过性膜,前面所述的半透膜有怎样 的异同点? 提示:半透膜≠选择透过性膜。 (1)区别:①半透膜是无生物活性的物理性膜,物质能否通过取 决于分子的大小。②选择透过性膜是具有生物活性的生物膜, 载体蛋白的存在决定了其对不同物质是否吸收具有选择性。 (2)共性:都允许水分子自由通过,而不允许大分子物质通过。

[科学思维] 1.渗透作用 (1)渗透作用的原理分析

重难精讲 强化核心素养

注:溶质分子不能通过半透膜。

①若 S1 溶液浓度大于 S2,则单位时间内由 S2→S1 的水分子数 大于 S1→S2,外观上表现为 S1 液面上升;若 S1 溶液浓度小于 S2,则情况相反,外观上表现为 S1 液面下降。 ②在达到渗透平衡后,若存在液面差 Δh,则 S1 溶液浓度仍大 于 S2。因为液面高的一侧形成的压强,会促进水分子由高浓度 一侧向低浓度一侧的扩散。

(2)验证渗透作用发生的条件 ①需要半透膜
②半透膜两侧溶液需要有浓度差

(3)利用渗透原理比较不同溶液浓度大小

漏斗内

烧杯内

溶液浓度

M

N

a.若漏斗内液面上升,则 M>N

现象及结论

b.若漏斗内液面不变,则 M=N

c.若漏斗内液面下降,则 M<N

2.渗透作用模型和植物细胞与外界溶液形成渗透系统分析 渗透作用模型 植物细胞与外界溶液形成渗透系统
图解

植物细胞与外界溶液形成渗 渗透作用模型
透系统

基本组成 或条件

原生质层——选择透过性膜 半透膜、浓度差 浓度差——细胞液与外界溶
液之间

原理

水分子通过半透 细胞液通过原生质层与外界

膜的扩散作用

溶液之间发生渗透

水扩散的 方向

低浓度溶液→高浓度溶液

3.走出渗透作用发生的“四”个误区 (1)水分子并非只是从低浓度溶液向高浓度溶液移动,也能从高 浓度溶液向低浓度溶液移动,只是由低浓度溶液向高浓度溶液 移动的水分子数量相对较多。 (2)渗透平衡只意味着半透膜两侧水分子移动达到平衡状态,平 衡状态下,水分子向两侧移动的速率相等,不可看作没有水分 子移动,此时半透膜两侧溶液浓度也不一定相等。

(3)选择透过性不等于半透性。 ①半透膜一般是指膜上面有均匀的孔道,只允许分子直径小于 孔径的分子通过,分子直径大于孔径的分子则不能通过的结构 物质。 ②选择透过性膜不是以分子孔径定义,而是以细胞是否需要这 种物质决定是否允许其通过。 (4)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。

■科学探究
某校生物实验小组要对动物细胞是否也能通过渗透作用吸水和失 水进行实验探究,假如你是其中的一员,请分析回答下列问题: (1)若作出的实验假设是动物细胞能通过渗透作用吸水或失水,请 你说出作出该假设的理论依据:_____________________。 (2)把下面的实验方案补充完整。 实验仪器、试剂:显微镜、带刻度的载玻片、取材工具、食盐等。 实验材料:为了便于取材和观察,最好选用人的____________细 胞作为实验材料。

实验步骤: A.配制并选用生理盐水、蒸馏水、质量分数为 9%的食盐溶液。 B.在载玻片的中央滴加一滴____________,放入所选细胞, 盖上盖玻片,制成临时装片。制备同样装片若干个,分别放在 显微镜下观察。 C.取一个临时装片,在载玻片的一侧滴加蒸馏水,另一侧 ____________;另取一个临时装片,在载玻片的一侧滴加质量 分数为 9%的食盐溶液,另一侧操作同上。 D.用显微镜观察。观察指标是________________。

(3)预期及结论: 如果你的假设成立,则实验的预期结果是:在滴加蒸馏水的实 验中____________;在滴加质量分数为 9%的食盐溶液的实验 中____________。

提示:(1)动物细胞具有发生渗透作用的条件(或细胞膜有选择 透过性,当细胞与外界溶液接触时,膜两侧具有浓度差) (2)成熟的红(或者口腔上皮) B.生理盐水 C.用吸水纸吸引,并重复几次 D.细胞的体积(或大小)和形态变化 (3)细胞体积变大甚至破裂 细胞体积变小皱缩

[精准命题]

依托知识 提升解题能力

命题点 1 通过跨膜运输的实例考查理解能力

1.下列关于渗透作用的应用,叙述正确的是( )

A.将红细胞、变形虫细胞放在清水中会出现破裂现象

B.果脯在腌制中慢慢变甜,是细胞主动吸收糖分的结果

C.腌制的蔬菜之所以不容易变质是因为蔬菜脱水后含水量少,

从而代谢缓慢

D.质壁分离的过程中植物细胞吸收水分的能力逐渐增强

解析

答案

解析:将红细胞放在清水中,红细胞会因吸水而出现破裂现象; 而变形虫细胞放在清水中不会出现破裂现象,A 错误;果脯在 腌制中慢慢变甜,是细胞失水过多而死亡,糖分进入细胞的结 果,B 错误;腌制的蔬菜之所以不容易变质是因为蔬菜表面的 微生物因失水过多而死亡,从而使蔬菜变质速度缓慢,C 错误; 质壁分离的过程中植物细胞失水越来越多,细胞液浓度逐渐增 大,导致细胞吸收水分的能力逐渐增强,D 正确。 答案:D

解析

答案

2.将 a、b、c 三组红细胞分别置于不同浓度的氯化钠溶液中 进行实验,浸泡一段时间后其细胞形态如下图所示。下列叙述 错误的是( )

A.图中所示细胞内液的渗透压,a 组的比 b 组的高 B.浸泡过程中 a 组细胞失水量小于 c 组细胞失水量 C.若向 a 组烧杯中加入少量葡萄糖,则其细胞可能会皱缩后 恢复原状 D.上述实验中引起细胞形态的改变而消耗 ATP 的数量比较: c>b>a

解析:由图可知:红细胞浸入 a 溶液中保持正常形态,说明 a 溶液浓度等于细胞内液的溶质浓度;红细胞浸入 b 溶液中吸水 膨胀,说明 b 溶液浓度小于细胞内液的溶质浓度;红细胞浸入 c 溶液中失水皱缩,说明 c 溶液浓度大于细胞内液的溶质浓度。 因此,a、b、c 溶液浓度大小:b<a<c。根据分析可知,图中所 示 a 组细胞内液的溶质浓度比 b 组的高,A 正确;根据分析可 知,b 溶液浓度<细胞内液的溶质浓度<c 溶液浓度,故浸泡过 程 a 组细胞失水量小于 c 组细胞失水量,B 正确;

若向 a 组烧杯加入少量葡萄糖,则由于外界溶液浓度较高,细 胞可能发生先失水,而后由于葡萄糖进入细胞使得细胞内液的 溶质浓度增大,导致细胞吸水,C 正确;上述实验中引起细胞 形态的改变是由于水分子的运输,为自由扩散,不消耗 ATP 分子,D 错误。 答案:D

3.图甲是渗透装置示意图,图乙是成熟植物细胞的结构模式 图。下列叙述中错误的是( )

A.甲装置中开始时如果漏斗和烧杯的液面一样高,一段时间 后漏斗中的液面会升高 B.甲装置中漏斗中的液面不再变化时,漏斗中和烧杯中的溶 液浓度大小不相同 C.图乙中的⑥是原生质层,具有选择透过性 D.如果将图乙所示的植物细胞置于 3 g/mL 的蔗糖溶液中,细 胞质壁分离与复原的速度更快

解析:发生渗透作用需要两个条件:一是半透膜,二是浓度差。 由甲图可知,b 为半透膜,水分子从 c 侧向 a 侧移动,漏斗吸 水,漏斗内液面上升,A 正确;甲装置中,随着渗透装置吸水 时间的推移,漏斗中溶液液面升高的高度在逐渐减少,这是由 a、c 两侧间的浓度差在减小以及漏斗内液柱的压力造成的,因 此漏斗中溶液吸水速率应当是在下降;当液面上升到一定高度 时,a、c 两侧间的浓度差已经较小,加上漏斗内液柱的压力对 液面上升的阻力较大,所以液面不再上升,但 b 两侧浓度大小 还是 a>c,B 正确;

由图乙可知,②为细胞膜,③为细胞质,④为液泡膜,构成⑥ 原生质层,相当于为半透膜,具有选择透过性,C 正确;如果 将图乙所示的植物细胞置于 3 g/mL 的蔗糖溶液中,细胞会失 水过多、过快而死亡,而不能观察到细胞质壁分离复原,D 错 误。 答案:D

4.将水稻和番茄分别置于相同的培养液中,一段时间后测量 培养液中镁离子和硅离子变化如图所示。据图分析,下列叙述 错误的是( )

A.植物对矿质离子的吸收具有选择性 B.水稻吸收水的速率快于吸收镁离子的速率 C.番茄吸收镁离子的速率慢于吸收硅离子的速率 D.番茄对硅离子吸收的速率慢于水稻

解析:分析题图可知,水稻中:镁离子的浓度与开始时的该离 子的比值大于 100%,硅离子的浓度与开始时的该离子的比值 小于 100%,说明水稻在生长发育过程中,吸收镁离子少,吸 收硅离子多;番茄中:镁离子的浓度与开始时的该离子的比值 小 于 100%,硅离子的浓度与开始时的该离子的比值大于 100%,说明番茄在生长发育过程中,吸收镁离子多,吸收硅 离子少。由分析可知,水稻吸收硅离子多,吸收镁离子少,番 茄在生长发育过程中,吸收镁离子多,吸收硅离子少,说明植 物对矿质离子的吸收具有选择性,A 正确;

水稻培养一段时间后,镁离子的浓度与开始时的该离子的比值 大于 100%,说明水稻吸收水的速度比吸收镁离子的速度快,B 正确;由分析可知,番茄在生长发育过程中,吸收镁离子快, 吸收硅离子慢,C 错误;由题图可知,番茄对硅离子吸收的速 度慢于水稻,D 正确。 答案:C

命题点 2

围绕物质跨膜运输实例考查实验 探究能力

5.为了探究植物矿质吸收是否与水分吸收同步(即植物根系是 否等比例吸收矿质和水分),特设计如下实验:通过光照控制大 麦叶片的蒸腾作用(水分蒸发忽略不计),然后测定大麦根系所 处溶液中矿质元素含量的变化。

【探究假设】植物根系等比例吸收矿质和水分。 【实验设计】依据上述研究目的设计的实验记录表如下表。

实验条件

检测参数

Y1 Y2 Y3 … Yn

X1

Z1 Z2

X2

Z3 Z4

(1)表中,如果实验条件 X1 代表光照,检测变量 Y2 代表大麦 培养液中的 Ca2+浓度,那么 X2 应为________,而作为 Y1 的 大麦根系水分吸收(或蒸腾量)可借助于____________测得。

(2)表中的实验数据应按________方式处理方可初步证实探究 假设的成立与否。 A.比较 Z1∶Z3 和 Z2∶Z4 两个比值 B.比较 Z1+Z2 和 Z3+Z4 两个加和 C.比较 Z1-Z3 和 Z2-Z4 两个差值 D.比较 Z1×Z2 和 Z3×Z4 两个乘积 (3)为了进一步调查上述假设的普遍适用性,表中的 Y3 至 Yn 应为________。

(4)实验条件 X1 的光照既有光能因素又有热能因素,为区分两 者,增设一实验条件 X3________。 A.将Ⅱ号杯置于晨光或夕照之下 B.在Ⅱ号杯中加装散热搅拌装置 C.在光源与Ⅱ号杯之间加装滤色玻片 D.将Ⅱ号杯置于不同温度的恒温水浴中 (5)在本探究中,检测变量 Y2 的初始浓度(大麦插入前)不宜过 高,否则________。 【探究结论】植物根系以不等比例的方式吸收矿质和水分。

解析:(1)实验设计要遵循对照原则,X1 表示光照,则 X2 应表 示黑暗或者不同强度的光照,以形成对照;大麦根系吸收水分 (或蒸腾)会导致容器中液面的下降,可通过容器上的刻度来表 示大麦根系水分吸收(或蒸腾量)的量。(2)不同条件下 Z1 和 Z3、 Z2 和 Z4 表示对应的水分吸收量和矿质元素吸收量,若 Z1∶Z3 和 Z2∶Z4 两个比值相同,则说明水分的吸收和矿质元素的吸 收是同步的,否则则说明二者是不同步的,本题选 A。(3)为了 使得到的结论更有说服力,需要对不同矿质元素的吸收进行测 定,则 Y3 至 Yn 应为其他不同的矿质元素(如 N、 P、K 等)。

(4)为了将光能因素和热能因素分开,保持遵循实验的单一变量 原则,可通过使光能因素相同或者热能因素相同来实现,通过 D 选项的途径,使得两组实验装置的温度相同,排除了温度对 实验结果的干扰,本题选 D。(5)在探究实验中 Y2 的初始浓度 不宜过高,当外界溶液浓度过高,大于细胞液浓度时,会导致 植物根系细胞失水,不能正常的吸收水分,影响植株的生长和 实验结果。 答案:(1)黑暗(或不同光照强度) 容器上的刻度 (2)A (3)其 他矿质元素 (4)D (5)会导致植株失水,甚至死亡

考点 2 (实验)观察植物细胞的质壁分离和复原

[梳理深化]

实验技能掌握好

[实验原理]

(1)成熟的植物细胞的原生质层相当于一层半透膜 。 (2)细胞液 具有一定的浓度,能渗透吸水和失水。 (3)原生质层比细胞壁的伸缩性 大得多 。

[实验流程]

[深度点拨] 1.实验材料:要选择有大液泡且最好液泡带有颜色的细胞作 实验材料,以便于观察,新鲜紫色洋葱鳞片叶外表皮是进行此 项实验的较理想材料。

2.实验存在两组对照实验

3.两个注意点 (1)并非所有细胞都可发生质壁分离。具有中央大液泡的成熟植 物细胞可发生质壁分离及复原现象。死细胞、动物细胞及未成 熟的植物细胞(如根尖分生区细胞)不发生质壁分离及复原现 象。 (2)将发生质壁分离的植物细胞置于低浓度的溶液或蒸馏水中, 植物细胞会发生质壁分离的复原,但如果所用溶液为葡萄糖、 KNO3、尿素、乙二醇等能被细胞吸收的物质,发生质壁分离 后因细胞主动或被动吸收溶质而使细胞液浓度增大,植物细胞 会吸水引起质壁分离后的自动复原。

4.质壁分离与复原实验的拓展应用

(1)判断成熟植物细胞是否是活细胞

待测成熟 植物细胞



一定浓度的 蔗糖溶液

―镜―检→

??发生质壁分离―→是活细胞 ???不发生质壁分离―→是死细胞

(2)测定细胞液浓度范围 待测成熟植物细胞 + 一系列浓度梯度的蔗糖溶液 ―镜―检→ 细 胞 液浓度介于未发生质壁分离和刚发生质壁分离的蔗糖溶液浓 度之间 (3)比较不同成熟植物细胞的细胞液浓度 不同成熟植物细胞 + 同一浓度的蔗糖溶液 ―镜―检→发生质壁分 离所需时间越短,细胞液浓度越小,反之细胞液浓度越大

(4)鉴别不同种类的溶液(如 KNO3 和蔗糖溶液)

成熟植 物细胞



不同种 类溶液

―镜―检→?????只质发壁生分质离壁后分自离动―复→原蔗―→糖溶KN液O3溶液

■创新思考
(1)黑藻叶片叶肉细胞的液泡是无色的,为什么可以作为质壁分 离的材料? 提示:因为原生质层中有叶绿体等颜色,能形成明显对比。 (2)若视野中发现某细胞的细胞壁与原生质层处于分离状态,此 时细胞真的正在进行质壁发离吗? 提示:不一定,也可能正在进行质壁分离的复原,也可能正在 水分进出平衡。

[精准命题]

命题热点全明了

1.用洋葱鳞片叶表皮制备“观察细胞质壁分离实验”的临时装

片,观察细胞的变化。下列有关该实验的叙述,正确的是( )

A.将装片在酒精灯上加热后,再观察细胞质壁分离及复原现象

B.在盖玻片一侧滴入清水,可观察到细胞液的颜色逐渐变深

C.用叶肉细胞做该实验,叶绿体的存在不影响实验现象的观察

D.当质壁分离不能复原时,细胞仍具有正常的生理功能

解析

答案

解析:观察细胞质壁分离实验中用的是活细胞,因此不能放在 酒精灯上加热,A 错误;在盖玻片一侧滴加清水,细胞吸水, 细胞液的颜色应该逐渐变浅,B 错误;用叶肉细胞做该实验, 叶绿体的存在有利于实验现象的观察,C 正确;当质壁分离不 能复原时候,细胞会死亡,不能进行正常生理功能,D 错误。 答案:C

解析

答案

2.下列关于观察洋葱表皮细胞的质壁分离及复原实验的叙述 正确的是( ) A.该实验需要设计多组对照实验 B.不同浓度蔗糖溶液下的实验结果相同 C.细胞在质壁分离过程中吸水能力逐渐增强 D.选择洋葱内表皮细胞进行实验不能观察到质壁分离现象

解析

答案

解析:该实验不需要设计多组对照实验,为前后对照,A 错误。 不同浓度蔗糖溶液下,失水不一致,实验结果不相同,B 错误。 质壁分离过程中,失水越多,吸水能力越强,C 正确。选择洋 葱内表皮细胞进行实验能观察到质壁分离现象,D 错误。 答案:C

解析

答案

3.将紫色洋葱鳞片叶表皮浸润在一定浓度的蔗糖溶液中,1 分 钟后进行显微观察,结果如图,下列叙述正确的是( )

A.图①是细胞壁,②是细胞质,③是细胞液

B.②中溶液的渗透压与蔗糖溶液渗透压相同

C.②的颜色变深与细胞膜的选择透过性有关

D.③空间的大小与①的选择透过性有关

解析

答案

解析:从图像可知,①是细胞壁,②是原生质层和液泡,③是 细胞壁和原生质层的空隙,A 错误;此图是 1 分钟后进行显微 观察的,不能够确定②中溶液的渗透压与蔗糖溶液渗透压相 同,B 错误;②的颜色变深与细胞膜的选择透过性有关,C 正 确;①细胞壁是全透性的,D 错误。 答案:C

解析

答案

4.(2017·高考全国卷Ⅱ)将某种植物的成熟细胞放入一定浓度的 物质 A 溶液中,发现其原生质体(即植物细胞中细胞壁以内的 部分)的体积变化趋势如图所示。下列叙述正确的是( )

A.0~4 h 内物质 A 没有通过细胞膜进入细胞内

B.0~1 h 内细胞体积与原生质体体积的变化量相等

C.2~3 h 内物质 A 溶液的渗透压小于细胞液的渗透压

D.0~1 h 内液泡中液体的渗透压大于细胞质基质的渗透压

解析

答案

解析:该植物细胞质壁分离后的复原是因为物质 A 进入了细胞,

使细胞液渗透压升高导致细胞吸水,A 项错误;植物细胞发生

质壁分离的内因是原生质层的伸缩性大于细胞壁,所以 0~1 h

内,细胞体积变化量小于原生质体体积变化量,B 项错误;2~

3 h 内原生质体的相对体积增大,此时细胞液的渗透压大于细

胞外溶液的渗透压,C 项正确;0~1 h 内原生质体的相对体积

减小,液泡中的水分进入细胞质基质,此时细胞质基质的渗透

压大于液泡中液体的渗透压,D 项错误。 答案:C

解析

答案

5.现提供以下实验材料、试剂与用具:新制备的数条 5 cm 长 的萝卜条、蒸馏水、蔗糖、三角尺、烧杯等,请你设计一个实 验方案,探究植物细胞在不同浓度的蔗糖溶液中的渗透现象。 (1)实验思路: (2)预期结果:建立一个坐标系,用曲线图预测萝卜条长度的变 化情况(至少画出四种蔗糖浓度的变化曲线)

(3)分析与讨论 ①通过本实验的探究,如何估测萝卜的细胞液浓度?请说明其 依据? ②实验说明成熟的植物细胞产生渗透现象的条件是: _______________________________________________。

解析:(1)实验思路:a.用蒸馏水与蔗糖配制成具有一定梯度的 不同浓度的蔗糖溶液;b.将数条 5 cm 长的萝卜条分别浸泡在蒸 馏水和不同浓度的蔗糖溶液中,每隔一段时间用三角尺测量萝 卜条的长度,记录。 (2)预期结果: 萝卜条在蔗糖溶液中可能体积不变,可能体积增大,也可能体 积变小。

(3)①萝卜条长度基本不变时的蔗糖浓度即为萝卜的细胞液浓 度;此时植物细胞与外界溶液之间水分子进出相等,萝卜条既 不吸水也不失水。 ②成熟的植物细胞产生渗透现象的条件是:外界溶液与细胞液 之间有浓度差。

答案:(1)a.用蒸馏水与蔗糖配制成具有一定梯度的不同浓度的 蔗糖溶液; b.将数条 5 cm 长的萝卜条分别浸泡在蒸馏水和不同浓度的蔗 糖溶液中,每隔一段时间用三角尺测量萝卜条的长度,记录; c.对所得数据进行处理和分析。

(2)预期结果
(3)①萝卜条长度基本不变时的蔗糖浓度即为萝卜的细胞液浓 度;此时植物细胞与外界溶液之间水分子进出相等,萝卜条既 不吸水也不失水。②外界溶液与细胞液之间有浓度差。

考点 3 物质出入细胞的方式

[基础梳理]

自学教材 把握命题来源

1.被动运输

(1)概念:物质进出细胞,顺浓度梯度 的扩散。

(2)两种类型:

项目

自由扩散

协助扩散

物质运输方向

高浓度 一侧→ 高浓度 一侧→ 低浓度 一侧 低浓度 一侧

是否耗能







是否需载体 点





蛋白协助

2.主动运输

(1)方向:一般情况下物质分子从低浓度 一侧运输到高浓度 一侧。

(2)特点:需要载体蛋白 协助,还需要消耗能量 。

(3)生理意义: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



(4)不同跨膜运输方式的实例[连线]:

3.胞吞和胞吐 (1)胞吞: ①概念:大分子附着在细胞膜表面,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。 ②实例:白细胞吞噬细菌、变形虫吞噬有机颗粒。

(2)胞吐: ①概念: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。 ②实例:胰岛 B 细胞分泌胰岛素。

■教材易漏全关注
(1)教材 P70 相关信息中所列出的自由扩散的物质有怎样的特 点? 提示:水、氧、CO2 属于小分子,甘油、乙醇、苯属脂溶性物 质。 (2)教材 P72 胞吞与胞吐有哪些相同? 提示:运输大分子;形成囊泡;消耗能量。

(3)教材 P73 与社会的联系中囊性纤维病发病的直接原因和根本 原因分别是什么? 提示:直接原因是 CT 转运蛋白结构异常造成,根本原因是由 于三个碱基对缺失造成基因突变。 (4)结合教材 P74 科学前沿回答细胞吸收水的途径和神经细胞 吸收钾和排出钾的方式分别是什么? 提示:水分子的吸收可以直接穿过磷脂双分子层,也可以通过 水通道蛋白;神经细胞吸收钾是主动运输,而排出 K+是通过 离子通道的被动运输。

(5)结合教材 P76 思维拓展说出葡萄糖、氨基酸可能进入细胞的 方式? 提示:协助扩散或主动运输。

[科学思维]

重难精讲 强化核心素养

1.“三步法”判断物质出入细胞的方式

2.不同因素对物质跨膜运输的影响的曲线模型 影响物质跨膜运输的因素有多种,最常见的有: 内部因素——载体的种类、数量; 外部因素——物质的浓度、影响呼吸作用强度的因素(如氧气浓 度、温度等)。

(1)物质浓度(在一定的范围内)

(2)氧气浓度 (3)温度

3.与物质出入细胞相关的六点提醒 (1)需要载体蛋白协助的运输方式除主动运输外,还有协助扩散。 (2)消耗能量的运输方式除主动运输外,还有胞吞和胞吐。 (3)从高浓度到低浓度的运输方式除自由扩散外,还有协助扩散。 (4)与主动运输有关的细胞器除供能的线粒体外,还有载体蛋白的 合成场所——核糖体。 (5)胞吞(吐)的大分子物质穿过细胞膜的层数为 0,因为该过程是通 过膜的融合将物质转入(出)细胞的。 (6)RNA 和蛋白质等大分子物质进出细胞核,是通过核孔,而不是 通过胞吞、胞吐。

■科学探究
有人用下图装置、5 ℃清水、95 ℃清水、0.3 g/mL 的蔗糖溶液(蔗 糖分子不能通过猪膀胱膜)做了如下实验: ①取三套如图装置,编为 A、B、C 号,并向三套装置的长颈漏斗 中加入等量的蔗糖溶液; ②A、B、C 三套装置的烧杯中对应加入 5 ℃清水、5 ℃清水和 95 ℃清水等量混合的清水、95 ℃清水,三烧杯中清水的量相同。 ③调节各装置的漏斗管内液面与烧杯中液面相平齐; ④一段时间后,记录各装置的 X 值。

(1)本实验的目的是:__________________。 (2)第④步中的“X 值”的含义是___________________。

(3)本实验的自变量是________,因变量是________(本实验中, 其值的大小可表示水分子通过半透膜速率的快慢),无关变量有 ________________( 举 两 例 ) 等 , 无 关 变 量 是 指 与 本 实 验 的 ____________无关,但能影响因变量的实验因素。 提示:(1)探究温度对水分子通过半透膜的扩散速率的影响 (2) 漏斗管内液面上升的高度值 (3)清水的温度 漏斗管内液面 上升的高度值 蔗糖溶液的用量、浓度,清水的用量 实验目 的

[精准命题]

依托知识 提升解题能力

命题点 1 围绕物质运输的方式考查理解能力

1.下列关于物质跨膜运输的叙述,正确的是( )

A.原尿中的葡萄糖进入肾小管上皮细胞属于协助扩散

B.K+进入丽藻细胞属于主动运输

C.O2 通过主动运输进入线粒体 D.相对分子质量小的分子或离子都可以通过自由扩散进入细



解析

答案

解析:原尿中的葡萄糖进入肾小管上皮细胞属于主动运输,A 错误;K+进入丽藻细胞属于主动运输,B 正确;O2 通过自由扩 散方式进入线粒体,C 错误;相对分子质量小的物质或离子进 入细胞的方式包括自由扩散、协助扩散或主动运输,D 错误。 答案:B

解析

答案

2.下列关于细胞的物质输入与输出的叙述,正确的是( ) A.小分子物质均是通过自由扩散或渗透方式出入细胞 B.细胞中的大分子物质通过主动运输的方式分泌到细胞外 C.协助扩散、胞吐均是顺浓度梯度转运,不消耗 ATP D.抑制细胞的呼吸对植物细胞发生质壁分离无明显影响

解析

答案

解析:钾离子是小分子物质,进入细胞是主动运输,A 错误; 细胞中大分子物质通过胞吐分泌到细胞外,B 错误;胞吐需要 能量,运输与浓度无关,C 错误;质壁分离时水分子通过自由 扩散出细胞,不需要能量,D 正确。 答案:D

解析

答案

3.下列关于物质进出细胞的叙述正确的是( ) A.膜蛋白不参与物质跨膜运输的被动运输过程 B.胞吞胞吐均是以囊泡的形式进行 C.胞吞与胞吐均是大分子物质进出细胞的方式 D.Na+进出神经细胞均需要消耗 ATP

解析

答案

解析:物质跨膜运输的被动运输方式包括自由扩散和协助扩 散,其中协助扩散需要膜蛋白的协助,A 错误;胞吞胞吐均是 以囊泡的形式进行,B 正确;大分子物质进出细胞的方式是胞 吞与胞吐,而胞吞和胞吐也能运输小分子物质,如神经递质, C 错误;Na+进神经细胞是协助扩散,不需要消耗 ATP,D 错 误。 答案:B

解析

答案

命题点 2

围绕物质运输方式考查获取信息 的能力

4.[2013·高考全国卷Ⅰ,T30(1)改编]胰岛素可使骨骼肌细胞和 脂肪细胞的细胞膜上葡萄糖转运载体的数量增加,已知这些细

胞膜上的载体转运葡萄糖进入细胞的过程不消耗 ATP。下列叙 述错误的是( ) A.脂肪细胞和骨骼肌细胞是胰岛素作用的靶细胞 B.葡萄糖进入骨骼肌细胞的运输方式是主动运输 C.胰岛 B 细胞以胞吐方式将胰岛素分泌到细胞外 D.当血糖浓度上升时,胰岛素的分泌量随之增加

解析

答案

解析:由题意可知,胰岛素可使骨骼肌细胞和脂肪细胞的细胞膜

上葡萄糖转运载体的数量增加,说明骨骼肌细胞和脂肪细胞是胰

岛素的靶细胞,A 正确;骨骼肌细胞膜上的载体转运葡萄糖的过

程不消耗 ATP,因此葡萄糖进入骨骼肌细胞的运输方式是协助扩

散,B 错误;胰岛素的化学本质是蛋白质,属于生物大分子,从

胰岛 B 细胞释放到细胞外的运输方式是胞吐,体现细胞膜的流动

性,C 正确;当血糖浓度上升时,胰岛素的合成和分泌增加,引

起骨骼肌细胞膜上葡萄糖转运载体的数量增加,从而促进葡萄糖

运入骨骼肌细胞和被利用,降低血糖,D 正确。

答案:B

解析

答案

5.主动运输消耗的能量可来自 ATP 或离子电化学梯度。如图 为钠离子、葡萄糖进出小肠上皮细胞的示意图。下列关于物质 跨膜运输过程的分析正确的是( )

A.葡萄糖、Na+从肠腔→上皮细胞,均为主动运输 B.Na+从肠腔→上皮细胞→组织液,均为主动运输 C.葡萄糖从肠腔→上皮细胞→组织液,均为协助扩散 D.Na+从肠腔→上皮细胞、葡萄糖从上皮细胞→组织液,均为 协助扩散

解析:葡萄糖从肠腔→上皮细胞,是低浓度运输到高浓度,属 于主动运输,Na+从肠腔→上皮细胞是高浓度进入低浓度,需 要载体,不需要能量,属于协助扩散,A 错误;Na+从肠腔→ 上皮细胞是高浓度进入低浓度,需要载体,不需要能量,属于 协助扩散,Na+从上皮细胞→组织液,是低浓度运输到高浓度, 需要载体和能量,属于主动运输,B 错误;葡萄糖从肠腔→上 皮细胞,是低浓度运输到高浓度,属于主动运输,葡萄糖上皮 细胞→组织液,是高浓度进入低浓度,需要载体,不需要能量, 属于协助扩散,C 错误;Na+从肠腔→上皮细胞,葡萄糖从上 皮细胞→组织液,是高浓度进入低浓度,需要载体,不需要能 量,属于协助扩散,D 正确。 答案:D

6.下图显示了细胞的部分细胞膜及其周围物质,其中一定有 水溶性和脂溶性部分的是( )

A.a、b C.c、d

B.b、c D.a、d

解析

答案

解析:由图可知,该细胞正在进行的生理过程很可能是胞吞。 图中 a 和 b 是细胞周围的物质,无法确定其化学本质是什么。 c 和 d 位于细胞膜上,细胞膜由糖类、蛋白质和脂质组成,c 可能是糖蛋白或者糖脂,d 可能是蛋白质或脂质,糖类和部分 蛋白质是亲水的,一些蛋白质和脂质是脂溶性的,因此,一定 有水溶性和脂溶性部分的是 c 和 d。综上所述,C 项正确,A、 B、D 三项错误。 答案:C

解析

答案

命题点 3 物质运输机理与方式的分析 7.在小肠绒毛上皮细胞膜表面存在两种形式的葡萄糖载体 ——SGLT1 和 GLUT2,其工作机理如图 1 所示;纽约大学的 George.L.Kellett 测定了小肠绒毛上皮细胞上的这两种载体在 不同葡萄糖浓度下的运输速率,结果如图 2 所示。请据图回答 相关问题:

(1)根据图 1 分析,小肠绒毛上皮细胞可以通过 SGLT1 以 ________方式从肠腔吸收葡萄糖,也可以通过 GLUT2 以 ____________方式从肠腔吸收葡萄糖,其中主动运输葡萄糖消 耗的能量直接来源于_________________。 小肠绒毛上皮吸收葡萄糖的方式,体现了细胞膜具有________ 的功能。

(2)根据图 2 分析,SGLT1________(填“可以”或“不可以”) 在顺浓度梯度的情况下运输葡萄糖。当葡萄糖浓度高于 20 mmol/L 时,随着葡萄糖浓度进一步提高,小肠绒毛上皮细 胞主要靠提高____________(填“自由扩散”“协助扩散”或 “主动运输”)的速率来增加葡萄糖的吸收。

解析:根据题意和图 1 分析可知:SGLT1 是主动运输的载体, GLUT2 是协助扩散的载体。分析题图 2 曲线可知,协助扩散 发生的同时,主动运输也在发生,只不过很低浓度下,主动运 输的载体就达到饱和,高浓度情况下,需要依赖于协助扩散和 主动运输提高吸收速率,主要吸收方式是协助扩散,协助扩散 是主动运输方式的 3 倍。(1)根据图 1 分析可知,葡萄糖可以通 过 SGLT1 和 GLUT2 两种载体的协助进入小肠绒毛上皮细胞, 根据是否消耗能量可知,前者是主动运输,后者是协助扩散。

图中显示主动运输需要的能量不是直接来自于 ATP 的水解,而 是依赖 Na+浓度差产生的能量。小肠绒毛上皮吸收葡萄糖的方 式,体现了细胞膜具有控制物质进出细胞的功能。(2)根据图 2 分析,SGLT1 运输葡萄糖可以在顺浓度梯度的情况下运输葡萄 糖。当葡萄糖浓度高于 20 mmol/L 时,随着葡萄糖浓度进一步 提高,主动运输的速率几乎不再增加,小肠绒毛上皮细胞主要 靠提高协助扩散的速率来增加葡萄糖的吸收。 答案:(1)主动运输 协助扩散 Na+浓度差 控制物质进出细 胞(物质运输) (2)可以 协助扩散

[课堂总结—建网络]

[填空]

① 选择透过性

② 胞吞、胞吐

③自由扩散

④ 协助扩散

⑤主动运输

⑥浓度差

⑦ 细胞壁和原生质层的伸缩性不同

⑧ 原生质层

⑨浓度差

[正误判断—测基础] 1.植物细胞的原生质层由细胞膜和液泡膜组成。( × ) 2.当外界溶液浓度大于细胞液浓度时,细胞一定会发生质壁 分离。( × ) 3.所有小分子物质均可通过细胞膜进入细胞。( × ) 4.细胞对离子的吸收具有选择性。( √ ) 5.液泡中积累大量离子,故液泡膜不具有选择透过性。( × )

6.甘油是极性分子,所以不能以自由扩散的方式通过细胞膜。 (× )
7.细胞外液中的 K+进入神经细胞属于自由扩散。( × ) 8.在神经细胞上动作电位产生与膜电位恢复过程中,Na+流入 和排出都是主动运输。( × ) 9.消耗能量的运输方式只有主动运输。( × ) 10.同一种物质进出不同细胞时,运输方式可能不同。( √ )

[真题演练—明方向] 1.(2014·高考全国卷Ⅱ)将某植物花冠切成大小和形状相同的细 条,分为 a、b、c、d、e 和 f 组(每组的细条数相等),取上述 6 组细条分别置于不同浓度的蔗糖溶液中,浸泡相同时间后测量 各组花冠细条的长度,结果如图所示。假如蔗糖溶液与花冠细 胞之间只有水分交换,则( )

A.实验后,a 组液泡中的溶质浓度比 b 组的高 B.浸泡导致 f 组细胞中液泡的失水量小于 b 组的 C.a 组细胞在蔗糖溶液中失水或吸水所耗 ATP 大于 b 组 D.使细条在浸泡前后长度不变的蔗糖浓度介于 0.4~0.5 mol·L-1 之间

解析:纵坐标是实验前的长度/实验后的长度,比值为 1 时,细 胞既不吸水也不失水,比值小于 1 时,细胞吸水越多,比值越 小,比值大于 1 时,细胞失水越多,比值越大,所以 abc 三组 吸水且吸水程度 a>b>c,def 三组失水且失水程度 f=e>d。由 分析可知,a 组细胞吸水比 b 组多,所以实验后 a 组液泡中的 溶质浓度低于 b 组,A 错误;f 组细胞失水,b 组细胞吸水, B 错误;水进出细胞的方式是自由扩散,不消耗能量,C 错误; cd 两组之间存在比值为 1 的数值,此时浓度为 0.4~ 0.5 mol·L-1 之间,D 正确。
答案:D

2.(2016·高考全国卷Ⅰ)离子泵是一种具有 ATP 水解酶活性的 载体蛋白,能利用水解 ATP 释放的能量跨膜运输离子。下列叙 述正确的是( ) A.离子通过离子泵的跨膜运输属于协助扩散 B.离子通过离子泵的跨膜运输是顺着浓度阶梯进行的 C.动物一氧化碳中毒会降低离子泵跨膜运输离子的速率 D.加入蛋白质变性剂会提高离子泵跨膜运输离子的速率

解析

答案

解析:由题意“离子泵能利用水解 ATP 释放的能量跨膜运输离

子”可知,离子通过离子泵的跨膜运输属于主动运输,主动运

输是逆着浓度阶梯进行的,A、B 项错误;动物一氧化碳中毒

会阻碍氧气的运输,导致呼吸速率下降,生成的 ATP 减少,使

主动运输过程减弱,因此会降低离子泵跨膜运输离子的速率,

C 项正确;主动运输需要载体蛋白的协助,加入蛋白质变性剂

会导致载体蛋白因变性而失去运输物质的功能,所以会降低离

子泵跨膜运输离子的速率,D 项错误。 答案:C

解析

答案

3.(2013·高考全国卷Ⅰ)关于植物细胞主动运输方式吸收所需矿 质元素离子的叙述,正确的是( ) 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的方式吸收矿质元素离子

解析

答案

解析:主动运输方式吸收不同矿质元素离子所需的载体种类和 数量不同,速率不同,A 错误。主动运输过程需要呼吸作用提 供的能量;低温通过影响酶的活性影响呼吸速率,进而影响矿 质元素离子的吸收速率,B 错误。活细胞才能进行呼吸作用, 为主动运输提供能量,C 正确。叶肉细胞也需要矿质元素,通 过主动运输的方式从外界吸收,D 错误。 答案:C

解析

答案

4.(2015·高考全国卷Ⅱ)将三组生理状态相同的某植物幼根分别

培养在含有相同培养液的密闭培养瓶中,一段时间后,测定根

吸收某一矿质元素离子的量。培养条件及实验结果见下表:

培养瓶中气体 温度(℃) 离子相对吸收量(%)

空气

17

100

氮气

17

10

空气

3

28

下列分析正确的是( )

A.有氧条件有利于该植物幼根对该离子的吸收 B.该植物幼根对该离子的吸收与温度的变化无关 C.氮气环境中该植物幼根细胞吸收该离子不消耗 ATP D.与空气相比,氮气环境有利于该植物幼根对该离子的吸收

解析:由表格信息可知同样温度条件下,空气瓶中离子相对吸 收量大,说明有氧条件有利于根对离子的吸收,A 正确。同样 的空气,不同温度条件下离子的相对吸收量不同,说明温度变 化影响根对离子的吸收,B 错误。同样的温度条件下,氮气环 境中根对离子的相对吸收量少,说明根对离子的吸收需要消耗 能量(ATP),且氮气环境中不利于根对该离子的吸收,C、D 错 误。 答案:A

5.(2015·高考全国卷Ⅱ)下列过程中,不属于胞吐作用的是

A.浆细胞分泌抗体到细胞外的过程

()

B.mRNA 从细胞核到细胞质的过程

C.分泌蛋白从胰腺的腺泡细胞到胞外的过程

D.突触小泡中神经递质释放到突触间隙的过程

解析

答案

解析:抗体、分泌蛋白均为大分子物质,出细胞方式为胞吐; mRNA 通过核孔从细胞核到细胞质中,不是胞吐作用;突触前 膜通过胞吐将神经递质释放到突触间隙;综上分析符合题意的 为 B 选项。 答案:B

解析

答案



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