高考生物一轮复习 第二单元 细胞的结构与物质的输入和输出 第三讲 物质跨膜运输的实例和方式精选教案Word下载.docx
《高考生物一轮复习 第二单元 细胞的结构与物质的输入和输出 第三讲 物质跨膜运输的实例和方式精选教案Word下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考生物一轮复习 第二单元 细胞的结构与物质的输入和输出 第三讲 物质跨膜运输的实例和方式精选教案Word下载.docx（24页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
细胞液浓度小于外界溶液浓度，细胞通过渗透作用失水。
（2）内因：
细胞壁的伸缩性小于原生质层的伸缩性。
3．判断物质进出细胞的方式
（1）结合实例判断下列物质的运输方式：
（均填序号）
A．水
B．O2、CO2
C．红细胞吸收葡萄糖
D．甘油、脂肪酸、性激素、乙醇等脂溶性物质
E．小肠绒毛上皮细胞吸收葡萄糖
F．无机盐、葡萄糖等逆浓度进出细胞
G．神经细胞静息状态下K＋外流和兴奋时Na＋内流
H．人红细胞吸收K＋排出Na＋
I．胰岛B细胞分泌胰岛素
J．神经细胞分泌神经递质
K．吞噬细胞吞噬抗原
①以上属于自由扩散的是A、B、D。
②以上属于协助扩散的是C、G。
③以上属于主动运输的是E、F、H。
④以上属于胞吞的是K，属于胞吐的是I、J。
（2）模式图中物质运输方式的判断：
考点一渗透作用与质壁分离
1．影响渗透作用中液面变化的因素分析
半透膜表面积的大小
半透膜两侧的浓度差
在浓度B＝C>
A，其他条件相同的情况下，半透膜的表面积越大，单位时间内进出半透膜的水量越多，液面变化越明显
在其他条件相同的情况下，半透膜两侧的浓度差越大，单位时间内进出半透膜的水量越多，液面变化越明显
2．渗透装置中溶液渗透方向与浓度的判断
[对点落实]
1．（2018·
临沂模拟）如图1所示的甲、乙、丙三个渗透装置中，三个漏斗颈的内径相等，漏斗内盛有浓度相同的蔗糖溶液，且漏斗内液面高度相同，漏斗口均封以半透膜，置于同一个水槽的清水中。
三个渗透装置半透膜的面积和所盛蔗糖溶液的体积如下表所示。
图2中曲线1、2、3表示漏斗液面高度随时间的变化情况。
则曲线1、2、3与甲、乙、丙三个装置的对应关系应是（ ）
装置编号
甲
乙
丙
半透膜面积
S
S/2
蔗糖溶液体积
T
2T
A．1—丙；
2—甲；
3—乙 B．1—乙；
3—丙
C．1—甲；
2—乙；
3—丙D．1—丙；
3—甲
解析：
选A 丙的体积最大，吸水体积最大，漏斗液面高度最高，相对应的是图2中曲线1；
甲、乙的体积相等，但是甲漏斗口的半透膜面积比乙的大，吸水的速度快，故甲漏斗液面高度变化要比乙的快些，对应图2中曲线2。
2．下图为研究渗透作用的实验装置，漏斗内溶液（S1）和漏斗外溶液（S2）起始液面一致。
渗透平衡时的液面差为Δh。
下列有关分析正确的是（ ）
A．若S1、S2分别是不同浓度的蔗糖溶液，渗透平衡时的液面差为Δh，S1浓度大于S2的浓度
B．若S1、S2分别是不同浓度的蔗糖溶液，渗透平衡时的液面差为Δh，S1浓度等于S2的浓度
C．若S1、S2分别是不同浓度的KNO3溶液，且S1浓度大于S2的浓度，渗透平衡时的液面差为Δh，大于0
D．若S1、S2分别是不同浓度的KNO3溶液，且S1浓度等于S2的浓度，渗透平衡时的液面差为Δh，小于0
选A 漏斗内液面上升，则漏斗内溶液（S1）浓度大于漏斗外溶液（S2）浓度，渗透平衡时的液面差为Δh，因为液面高的一侧形成的静水压，会阻止溶剂由低浓度一侧向高浓度一侧扩散，故两者浓度关系仍是S1大于S2；
半透膜允许K＋、NO
通过，渗透平衡时液面差为0，S1的浓度等于S2的浓度。
观察植物细胞的质壁分离与复原
1．实验的操作过程及观察指标
2．质壁分离发生的条件
（1）从细胞角度分析：
①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。
（2）从溶液角度分析：
①在一定浓度（溶质不能透过膜）的溶液中只会发生质壁分离现象，不能发生自动复原现象（只有用清水或低渗溶液处理，方可复原）。
②在一定浓度（溶质可透过膜）的溶液（如KNO3、甘油等）中可发生质壁分离后自动复原现象。
③在高浓度溶液中可发生质壁分离现象，但不会发生质壁分离复原现象。
3．（2017·
盘锦期中）如图为某同学利用紫色洋葱鳞片叶作为实验材料，观察植物细胞质壁分离与复原的基本操作步骤。
下列相关叙述错误的是（ ）
A．第二次观察（d）和第一次观察（b）形成对照，第三次观察（f）和第二次观察（d）形成对照
B．该实验用显微镜主要观察原生质层和细胞壁的位置、液泡的颜色和大小等
C．如果将蔗糖溶液换成浓度适宜的KNO3溶液，则可以省略e过程
D．增大蔗糖溶液的浓度实验效果会更明显且不影响细胞的活性
选D “观察植物细胞的质壁分离和复原”实验中，一般需要进行三次显微观察，第一次是正常细胞的观察，第二次是质壁分离细胞的观察，第三次是质壁分离复原细胞的观察，三次观察形成先后对照；
在质壁分离过程中，原生质层与细胞壁逐渐分开，液泡的体积逐渐变小，液泡的颜色逐渐变深，因此该实验可以通过观察原生质层和细胞壁的位置、液泡的颜色和大小作为判断的依据；
适宜浓度的KNO3溶液能让细胞发生质壁分离后自动复原，可省略人为滴加清水的操作；
如果蔗糖溶液浓度过高，则会导致细胞因失水过多而死亡，再滴加清水时细胞不会发生质壁分离复原现象。
4.下表为甲同学用某浓度KNO3溶液进行质壁分离实验时所测得的数据，如图为乙同学用另一浓度的KNO3溶液进行质壁分离实验时所绘制的曲线图，下列分析正确的是（ ）
时间（min）
2
4
6
8
10
原生质体相对大小
90%
60%
30%
A．乙同学的实验进行到T2时观察不到质壁分离现象，此时细胞液浓度一定等于外界溶液浓度
B．乙同学在实验进行到T1时可观察到质壁分离现象，此时细胞液浓度一定小于外界溶液浓度
C．甲同学实验进行到8min时质壁分离达到平衡，滴加清水后发生质壁分离复原
D．甲同学所用溶液浓度要大于乙同学
选D 乙同学在实验进行到T2时观察不到质壁分离现象，此时细胞液浓度等于或大于外界溶液浓度，但由于细胞壁的作用，原生质体不能增大；
乙同学在实验进行到T1时，观察到细胞质壁分离正在复原，所以细胞液浓度大于外界溶液浓度；
甲同学实验进行到4～6min时，质壁分离达到平衡，滴加清水后发生质壁分离复原；
根据表格数据可知，甲同学所做实验结果没有发生质壁分离复原，而乙同学所做实验结果发生了质壁分离复原，所以甲同学所用溶液浓度要大于乙同学。
[归纳拓展] 质壁分离实验中的两组对照
实验组
对照组
第一组
经质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液处理后发生质壁分离的洋葱鳞片叶外表皮细胞
自然状态下的洋葱鳞片叶外表皮细胞
第二组
用清水处理后发生了质壁分离复原的细胞
发生了质壁分离的洋葱鳞片叶外表皮细胞
渗透作用对保持细胞正常渗透平衡有重要作用，利用渗透原理可以用于防腐，改良盐碱地等。
利用质壁分离及复原实验可以判断细胞活性，确定细胞液的浓度范围以及溶液浓度大小的判断等。
5．为探究植物A能否移植到甲地生长，某生物学研究性学习小组通过实验测定了植物A细胞液的浓度，实验结果如下表。
为保证植物A移植后能正常生存，则甲地土壤溶液的浓度应（ ）
浓度（mol/L）
0.15
0.2
0.25
0.3
质壁分离状态
不分离
刚分离
显著分离
A．≤0.15mol/L B．≤0.2mol/L
C．≥0.2mol/LD．≥0.3mol/L
选A 当植物细胞液浓度小于周围土壤溶液浓度时，细胞会失水发生质壁分离，植物将不能正常生存。
由表中信息可知，该植物细胞液的浓度介于0.15mol/L和0.2mol/L之间。
因此，为保证植物移植后能正常生存，甲地土壤溶液的浓度应≤0.15mol/L。
6．五个大小相同的马铃薯幼根与物种A的幼根分别放入甲～戊五种不同浓度的蔗糖溶液中，数小时后，取出称重，重量变化如图所示。
以下关于该实验结果的说法错误的是（ ）
A．与马铃薯幼根细胞液等渗的溶液是甲溶液
B．马铃薯比物种A更耐旱
C．物种A幼根的细胞在甲浓度溶液中一定会发生明显的质壁分离
D．在这五种蔗糖溶液中，浓度最大的是乙溶液
选C 在甲溶液中，马铃薯幼根细胞的重量不变，说明马铃薯吸水和失水处于动态平衡，甲溶液是马铃薯幼根细胞液的等渗溶液；
由图可知，马铃薯吸水能力要比物种A强，所以马铃薯更耐干旱；
幼根细胞的发育程度不同，因此其不一定会发生明显的质壁分离；
在这五种蔗糖溶液中，乙溶液中的马铃薯幼根细胞的重量减少最大，说明乙溶液的浓度最大。
[归纳拓展] 植物细胞质壁分离及复原的拓展应用
（1）判断成熟植物细胞是活细胞还是死细胞：
（2）测定细胞液浓度范围：
（3）比较不同植物成熟细胞的细胞液浓度：
（4）鉴别不同种类的溶液（如KNO3溶液和蔗糖溶液）：
考点二物质出入细胞的方式
1．归纳法记忆同一物质的不同运输方式
物质
相应过程
运输方式
葡萄糖
进入红细胞
协助扩散
进入小肠绒毛上皮细胞肾小管重吸收葡萄糖
主动运输
Na＋
进入神经细胞
协助扩散（靠离子通道）
运出神经细胞
主动运输（Na＋K＋泵）
K＋
2．“三看法”快速判定物质出入细胞的方式
荆州摸底）下列关于物质出入细胞方式的叙述，正确的是（ ）
A．被细胞胞吐的一定是像胰岛素一样的大分子物质
B．血浆中的氧进入红细胞需穿过两层生物膜
C．胞吐过程一定会有分泌泡与细胞膜的融合过程
D．mRNA从细胞核到细胞质的过程属于胞吐作用
选C 小分子物质如神经递质也是通过胞吐分泌的；
血浆中的氧进入红细胞只需穿过红细胞膜一层生物膜；
mRNA通过核孔从细胞核到细胞质，不属于胞吐过程。
2.（2016·
江苏高考）如图为一种溶质分子跨膜运输的示意图。
A．载体①逆浓度运输溶质分子
B．载体②具有ATP酶活性
C．载体①和②转运方式不同
D．载体②转运溶质分子的速率比自由扩散快
选B 载体①是逆浓度梯度将溶质分子由胞外向胞内转运；
载体②是顺浓度梯度将溶质分子由胞内转运到胞外，不需要消耗ATP，载体②不具有ATP酶活性；
图中载体①和②分别参与溶质分子逆浓度梯度和顺浓度梯度的运输，前者是主动运输，后者是协助扩散；
依赖载体蛋白顺浓度梯度转运溶质分子的速率要比自由扩散快。
[易错提醒] 明辨物质运输的三个“不一定”
（1）小分子物质的运输方式不一定都是跨膜运输，如神经递质的释放是胞吐作用。
（2）生物大分子不一定都是以胞吞、胞吐方式运输的，如RNA和蛋白质可通过核孔出入细胞核。
（3）消耗能量的运输方式并不一定就是主动运输，胞吞和胞吐也消耗能量。
探究物质跨膜运输的方式
3．科学家在研究钠通过细胞膜的运输方式时，做了下述实验：
先向枪乌贼神经纤维里注入微量的放射性同位素24Na，不久可测得神经纤维周围溶液中存在24Na，如果在神经纤维膜外溶液中先后加入某药物和ATP，测得周围溶液中24Na的量如图所示。
据图做出的下列推断，错误的是（ ）
A．加入某药物后，溶液中24Na的量不再增加
B．加入ATP后，细胞中24Na的量减少
C．“某药物”的作用机理是抑制ATP水解
D．“某药物”的作用机理是抑制细胞呼吸
选C 由题图知，在神经纤维膜外溶液中先加入某药物后，测得周围溶液中24Na的量停止增加；
加入ATP后，周围溶液中24Na的量迅速增加，说明Na＋从神经细胞排出需要消耗能量，属于主动运输，而该药物的作用是抑制呼吸作用的进行。
4．红树林分布于热带亚热带海岸潮间带，通常受到盐胁迫。
红树林植物为抵抗盐胁迫，通过叶子和嫩枝可以将吸收到植物体内的盐分排出，是强耐盐植物。
那么红树林从海水及土壤中吸收无机盐的方式是主动运输还是被动运输，设计以下实验进行探究。
（1）实验步骤：
①取生长发育相同的红树林植物，分成A、B两组，放入适宜浓度的含有K＋、Ca2＋的溶液中；
②A组给予正常的呼吸条件，B组_________________________________________
③_____________________________________________________________________。
（2）实验结论：
①若两组植株对K＋、Ca2＋的吸收速率相同，说明____________________________
______________________；
②____________________________________，说明红树林从海水及土壤中吸收无机盐的方式是主动运输。
主动运输和被动运输最主要的区别在于是否需要能量，而能量主要是通过细胞的有氧呼吸提供的，因此实验组和对照组的自变量应为是否进行有氧呼吸，因变量是无机盐离子的吸收速率。
答案：
（1）②完全抑制有氧呼吸 ③一段时间后测定两组植株根系对K＋、Ca2＋等无机盐的吸收速率
（2）①红树林从海水及土壤中吸收无机盐的方式是被动运输 ②若B组吸收速率明显小于A组吸收速率
[归纳拓展] 探究物质运输方式的方法
（1）探究是主动运输还是被动运输的方法：
（2）探究是自由扩散还是协助扩散的方法：
[典型图示]
不同物质出入细胞方式的曲线分析及判断
[问题设计]
（1）图1、2表示物质浓度对跨膜运输速率的影响，其中图1表示的运输方式为自由扩散，图2表示的运输方式是协助扩散或主动运输。
图2中P点之后运输速率不变的原因是膜上载体蛋白的数量有限。
（2）图3、4表示O2浓度对跨膜运输速率的影响，其中图3表示的运输方式为自由扩散或协助扩散，图4表示的运输方式为主动运输。
图4中P点之后运输速率不变的限制因素是载体蛋白的数量。
（3）若图3表示哺乳动物成熟红细胞的物质运输，还可表示主动运输。
5．（2018·
衡阳模拟）如图1、2分别是洋葱根尖在不同含氧量及不同底物浓度情况下（其他条件适宜），从含硝酸钾的全营养液中吸收NO
的速率曲线图。
相关描述错误的是（ ）
A．a点时影响离子吸收速率的主要因素是能量
B．b点时离子吸收速率不再增加是因为载体的数量有限
C．c点时影响离子吸收速率的主要因素是底物浓度
D．d点时离子吸收速率不再增大是因为底物浓度太高，细胞发生质壁分离
选D 洋葱根尖吸收NO
的方式是主动运输，吸收速率受能量、载体和底物浓度的影响。
a点时吸收速率未达到最大，限制因素是O2浓度，而O2浓度通过影响呼吸作用产生的能量来影响吸收速率，故此时主要影响因素是能量；
b点时离子吸收速率不再随着O2浓度增大而增大，此时的限制因素是载体的数量；
c点时离子吸收速率未达到最大，此时影响离子吸收速率的主要因素是底物浓度；
d点时离子吸收速率不再随底物浓度增大而增大，其他条件适宜，则其主要原因是载体数量有限。
6．（2018·
黄冈模拟）将某活组织放入适宜的完全营养液中，置于适宜的条件下培养。
培养液中甲、乙两种离子的浓度保持相等且恒定，定期测定细胞中两种离子的含量，得到如图所示曲线。
下列叙述正确的是（ ）
A．该组织细胞吸收甲、乙两种离子的方式分别是自由扩散和主动运输
B．该组织细胞运输离子甲的载体蛋白数量比运输离子乙的载体蛋白数量多
C．两种离子均只能从高浓度的一侧运输到低浓度的一侧
D．曲线mn段和ab段说明细胞呼吸产生的能量不足，抑制了细胞的吸收
选B 根据虚线上方的曲线分析可知，当细胞内浓度大于细胞外浓度时，甲、乙均可逆浓度梯度进行，所以均为主动运输；
mn段和ab段不再上升，说明离子的吸收速率与消耗速率平衡。
[类题通法] 物质出入细胞曲线题的解题关键
（1）分析此类曲线题时，要注意区分横坐标表示的意义，曲线横坐标不同，表示的物质运输方式不完全相同。
（2）解答此类问题时，要明确自由扩散、协助扩散和主动运输三种跨膜运输方式的区别和联系，主要从是否需要能量和载体蛋白两个方面考虑。
[真题集训——验能力]
1．（2017·
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。
A．0～4h内物质A没有通过细胞膜进入细胞内
B．0～1h内细胞体积与原生质体体积的变化量相等
C．2～3h内物质A溶液的渗透压小于细胞液的渗透压
D．0～1h内液泡中液体的渗透压大于细胞质基质的渗透压
选C 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；
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0～1h内，细胞体积变化量小于原生质体体积变化量；
2～3h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；
0～1h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。
2．（2016·
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。
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梯度进行的
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
选C 由题意可知，离子通过离子泵进行跨膜运输需要消耗能量，而协助扩散不需要消耗能量。
消耗能量的物质跨膜运输一般是逆浓度梯度进行的。
动物一氧化碳中毒会影响红细胞运输氧气，进而影响有氧呼吸，影响ATP的合成，从而降低离子泵跨膜运输离子的速率。
离子泵是一种蛋白质，因此加入蛋白质变性剂会破坏离子泵的结构，进而降低离子泵跨膜运输离子的速率。
3．（2015·
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
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
选A 温度为17℃时，根对该离子的相对吸收量空气环境高于氮气环境，说明空气环境中有氧条件有利于该植物幼根吸收该离子，同时说明幼根对该离子的相对吸收量与氧气有关，为主动运输。
在空气环境中，低温下幼根对该离子的相对吸收量较低，说明温度能够影响根对该离子的吸收。
幼根对该离子的吸收方式为主动运输，需要消耗ATP，在氮气环境中，植物可通过无氧呼吸产生ATP。
4．（2015·
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．突触小泡中的神经递质释放到突触间隙的过程
选B 胞吐是指细胞需要外排的大分子等物质，先在细胞内形成囊泡，囊泡移动到细胞膜处与细胞膜融合，将大分子等物质排出细胞的现象。
细胞胞吐的是大分子等物质，此过程需要消耗能量。
浆细胞分泌抗体、胰腺的腺泡细胞向胞外分泌蛋白、突触小泡向突触间隙释放神经递质都属于胞吐。
mRNA是通过核孔从细胞核到细胞质的，不属于胞吐。
5．（2014·
全国卷Ⅰ）下列关于植物细胞质壁分离实验的叙述，错误的是（ ）
A．与白色花瓣相比，采用红色花瓣有利于实验现象的观察
B．用黑藻叶片进行实验时，叶绿体的存在会干扰实验现象的观察
C．用紫色洋葱鳞片叶外表皮不同部位观察到的质壁分离程度可能不同
D．紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的液泡中有色素，有利于实验现象的观察
选B 红色花瓣的色素存在于液泡中，便于观察细胞的质壁分离现象。
用黑藻叶片进行质壁分离实验时，能够以叶绿体为标志观察到原生质体的收缩，有利于实验现象的观察。
由于紫色洋葱鳞片叶外表皮不同部位细胞的细胞液浓度不同，故用同一浓度的蔗糖溶液做实验，观察到的质壁分离程度可能不同。
紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的液泡中含有色素，有利于观察液泡大小的变化。
6．（2016·
海南高考）下列属于主动运输的是（ ）
A．动物肺泡细胞释放CO2
B．蔗糖通过植物细胞的细胞壁
C．苯分子进入人的皮肤细胞
D．丽藻细胞吸收SO
的过程
选D CO2属于小分子，苯分子属于脂溶性物质，二者均以自由扩散的方式进出细胞；
蔗糖以扩散的方式通过细胞壁；
离子的吸收属于主动运输。
7．（2016·
天津高考）在紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的失水和吸水实验中，显微镜下可依次观察到甲、乙、丙三种细胞状态。
A．由观察甲到观察乙须将5倍目镜更换为10倍目镜
B．甲、乙、丙可在同一个细胞内依次发生
C．与甲相比，乙所示细胞的细胞液浓度较低
D．由乙转变为丙的过程中，没有水分子从胞内扩散到胞外
选B 观察甲、乙、丙三种细胞状态所用显微镜倍数没有发生变化；
甲→乙→丙表示质壁分离和质壁分离复原的过程，只要细胞不死亡，此过程可在一个细胞内依次发生；
与甲相比，乙细胞发生质壁分离，细胞液浓度升高，渗透压升高；
细胞膜是选择透过性膜，水分子可以自由通过，在由乙转变为丙的过程中，既有水分子扩散到细胞外，又有水分子扩散到细胞内，只是扩散到细胞内的多于扩散到细胞外的。
[课下检测——查缺漏]
一、选择题
1
升级会员 