1920 第1部分 专题1 考点3 细胞的物质输入和输出.docx
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1920第1部分专题1考点3细胞的物质输入和输出
细胞的物质输入和输出
1.动植物细胞的吸水和失水
项目
动物细胞
植物细胞
条件
①细胞膜具选择透过性,相当于半透膜
②细胞质与外界溶液具有浓度差
①细胞壁是全透性的
②原生质层(由细胞膜、液泡膜及两层膜之间的细胞质组成)相当于半透膜
③细胞液与外界溶液具有浓度差
原理
渗透作用
渗透作用
水分子运动方向
低浓度溶液→高浓度溶液
低浓度溶液→高浓度溶液
现象
皱缩或涨破
质壁分离、质壁分离复原
2.质壁分离和复原
(1)原因
①内因
→
→
→
②外因:
外界溶液浓度>细胞液浓度。
(2)相关实例
将发生质壁分离的成熟的植物活细胞置于低浓度的溶液或蒸馏水中(不能是盐酸、酒精、醋酸),植物细胞会发生质壁分离复原。
但如果所用溶液为葡萄糖、KNO3、NaCl、尿素、乙二醇等,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。
3.理解物质浓度、氧气浓度对物质运输速率的影响(填写图示代表的运输方式)
①自由扩散 ②协助扩散或主动运输
③自由扩散或协助扩散 ④主动运输
1.载体和通道都是细胞膜上具有运输作用的蛋白质,两者的不同点是什么?
提示:
(1)载体运输可能消耗能量,可能不消耗能量;通道运输都不消耗能量。
(2)通道运输的速度比载体运输的速度快。
2.胞吞、胞吐有哪些特点?
提示:
(1)可运输大分子物质。
(2)通过囊泡运输。
(3)消耗细胞内的能量。
3.酶的特性可通过实验进行验证。
现有质量分数为10%的淀粉溶液、质量分数为10%的蔗糖溶液、质量分数为10%的麦芽糖溶液、蔗糖酶溶液、清水;半透膜(只允许水分子通过);长颈漏斗、烧杯、底部中央可放置半透膜的U型管各一个。
请根据渗透作用的原理选用一套装置设计实验,实验现象能支持酶的催化作用具有专一性,要体现等量原则等实验设计的基本原则。
请写出最合理的实验思路及实验预期。
提示:
在底部中央放置半透膜的U型管两侧分别加入等量的蔗糖溶液和麦芽糖溶液,再在两侧各加入等量的蔗糖酶溶液,适宜温度下静置一段时间后,观察两侧液面的变化。
实验预期:
蔗糖溶液一侧液面明显升高,则支持酶的催化作用具有专一性。
(或麦芽糖溶液一侧液面明显降低,则支持酶的催化作用具有专一性。
)
4.柽柳是一种泌盐植物,叶子和嫩枝可以将吸收的盐分排出,是强耐盐植物。
柽柳从土壤中吸收无机盐的方式是主动运输还是被动运输?
请设计实验加以证明。
实验材料:
柽柳幼苗若干,适宜浓度的含Ca2+和K+的完全培养液,细胞呼吸抑制剂,蒸馏水。
请写出实验步骤,并预测实验结果。
提示:
实验步骤:
①将柽柳幼苗随机分为甲、乙两组,分别培养在适宜浓度的含Ca2+和K+的完全培养液中。
②甲组柽柳幼苗的培养液中,加入一定量的细胞呼吸抑制剂,乙组柽柳幼苗的培养液中加入等量的蒸馏水,在适宜的条件下培养。
③分别测定两组柽柳幼苗吸收Ca2+和K+的速率,并进行比较。
预期实验结果:
若两组植株对Ca2+和K+的吸收速率相同,则柽柳从土壤中吸收无机盐的方式是被动运输;若甲组植株对Ca2+和K+的吸收速率明显小于乙组植株对Ca2+和K+的吸收速率,则柽柳从土壤中吸收无机盐的方式是主动运输。
1.(2019·全国卷Ⅱ)某种H+-ATPase是一种位于膜上的载体蛋白,具有ATP水解酶活性,能够利用水解ATP释放的能量逆浓度梯度跨膜转运H+。
①将某植物气孔的保卫细胞悬浮在一定pH的溶液中(假设细胞内的pH高于细胞外),置于暗中一段时间后,溶液的pH不变。
②再将含有保卫细胞的该溶液分成两组,一组照射蓝光后溶液的pH明显降低;另一组先在溶液中加入H+-ATPase的抑制剂(抑制ATP水解),再用蓝光照射,溶液的pH不变。
根据上述实验结果,下列推测不合理的是( )
A.H+-ATPase位于保卫细胞质膜上,蓝光能够引起细胞内的H+转运到细胞外
B.蓝光通过保卫细胞质膜上的H+-ATPase发挥作用导致H+逆浓度梯度跨膜运输
C.H+-ATPase逆浓度梯度跨膜转运H+所需的能量可由蓝光直接提供
D.溶液中的H+不能通过自由扩散的方式透过细胞质膜进入保卫细胞
C [用蓝光照射后,含有保卫细胞的溶液的pH下降,可推测细胞内的H+被转运到了细胞外,再结合题干信息可推测H+-ATPase位于保卫细胞质膜上,A项不符合题意;细胞内pH高于细胞外,即细胞内H+浓度低于细胞外,用蓝光照射后,溶液的pH明显降低,推测蓝光可通过保卫细胞质膜上的H+-ATPase发挥作用使细胞内的H+逆浓度梯度转运到细胞外,B项不符合题意;H+-ATPase逆浓度梯度跨膜转运H+所需的能量来自ATP水解,不是由蓝光直接提供,C项符合题意;溶液中的H+跨膜运输消耗能量,属于主动运输,所以溶液中的H+不能通过自由扩散的方式透过细胞质膜进入保卫细胞,D项不符合题意。
]
2.(2018·全国卷Ⅰ)下列有关植物根系吸收利用营养元素的叙述,错误的是( )
A.在酸性土壤中,小麦可吸收利用土壤中的N2和NO
B.农田适时松土有利于农作物根细胞对矿质元素的吸收
C.土壤微生物降解植物秸秆产生的无机离子可被根系吸收
D.给玉米施肥过多时,会因根系水分外流引起“烧苗”现象
A [小麦不能直接吸收利用土壤中的N2,N2必须被固定后,才能被植物吸收利用,A错误;农田适时松土可以增加土壤中的氧气,增强农作物根系的有氧呼吸,有利于农作物根细胞通过主动运输的方式对矿质元素进行吸收,B正确;土壤微生物可以将秸秆中的有机物分解成无机离子等,植物的根系能吸收这些无机离子用于生命活动,C正确;给玉米施肥过多时,土壤渗透压升高,当其高于玉米根的细胞液渗透压时,玉米会因根系水分外流而出现“烧苗”现象,D正确。
]
3.(2018·全国卷Ⅱ)下列有关物质跨膜运输的叙述,正确的是( )
A.巨噬细胞摄入病原体的过程属于协助扩散
B.固醇类激素进入靶细胞的过程属于主动运输
C.神经细胞受到刺激时产生的Na+内流属于被动运输
D.护肤品中的甘油进入皮肤细胞的过程属于主动运输
C [巨噬细胞依赖细胞膜的流动性以胞吞的方式摄入病原体,A项错误;固醇类激素属于脂质,以自由扩散的方式进入靶细胞,B项错误;神经细胞受到刺激时,Na+顺浓度梯度内流,属于被动运输,C项正确;甘油以自由扩散的方式进入细胞,D项错误。
]
4.(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。
下列叙述正确的是( )
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
C [0~4h内,开始一段时间内,原生质体的相对体积逐渐减小,说明细胞液浓度小于物质A溶液的浓度,当原生质体相对体积达到最小后又逐渐增大,说明部分物质A通过细胞膜进入细胞内,使细胞液浓度增大,从而使细胞吸水,表现为原生质体相对体积逐渐增大,A错误;因细胞壁的伸缩性较小,而原生质体的伸缩性较大,故0~1h内细胞体积的变化量小于原生质体体积的变化量,B错误;据图可知,2~3h内,原生质体的相对体积增大,表明细胞吸水,此时物质A溶液的渗透压小于细胞液的渗透压,C正确;0~1h内,原生质体的相对体积减小,表明细胞失水,此时液泡中液体(细胞液)的渗透压小于细胞质基质的渗透压,细胞质基质的渗透压又小于物质A溶液的渗透压,D错误。
]
5.(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。
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
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,故A项错误;消耗能量的物质跨膜运输一般是逆浓度梯度进行的,故B项错误;动物一氧化碳中毒会影响红细胞运输氧,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,故C项正确;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,故D项错误。
]
巩固提升见P14第10题
年份
考查内容和角度
2016
通过离子泵的相关知识,考查科学思维中的演绎与推理要素
2017
通过考查识图能力,考查学生对细胞的吸水和失水过程的理解
2018
通过实例考查对物质出入细胞的方式识记
2019
以物质运输和光合作用相关知识为载体,考查学生对实验现象的分析,体现了对科学探究素养中的实验结果分析要素的考查
备考建议
识记各类物质出入细胞方式,结合实际的问题情景,加强科学思维和科学探究的训练
考查动、植物细胞的吸水和失水
1.(2019·广东六校联考)科研人员将人的红细胞分别置于蒸馏水及4种等渗溶液中,测定红细胞溶血(红细胞破裂)所需的时间,结果如图所示。
据图分析正确的是( )
A.不同物质的运输速率取决于膜上载体蛋白的数量
B.与乙醇溶液相比,处在丙酮溶液中的红细胞吸水更快
C.红细胞对各种物质的吸收体现了细胞膜具有一定的流动性
D.处于氯化铵溶液中的红细胞溶血时间最长可能与红细胞无法吸收Cl-和NH
有关
B [甘油、乙醇、丙酮的运输与膜上载体蛋白的数量无关,A错误;乙醇和丙酮溶液中红细胞吸水的速度大小关系为丙酮>乙醇,B正确;红细胞对各种物质的吸收体现了细胞膜的选择透过性,C错误;处于氯化铵溶液中的红细胞溶血时间最长说明红细胞吸收Cl-和NH
的速率较慢,D错误。
]
2.(2019·衡水中学检测)将同一部位的紫色洋葱外表皮细胞分别浸在甲、乙、丙3种溶液中,测得原生质层的外界面与细胞壁间距离变化如图所示,下列相关分析错误的是( )
A.实验开始时,甲、乙溶液的浓度均大于洋葱表皮细胞细胞液浓度
B.与t0时相比,t2时乙溶液中洋葱表皮细胞的细胞液浓度未发生变化
C.实验过程中,丙溶液中有水分子进出洋葱表皮细胞
D.实验结束时,甲、乙溶液的浓度有所下降
B [实验开始后,甲、乙溶液中的原生质层的外界面与细胞壁间的距离逐渐增大,说明甲、乙溶液的浓度均大于洋葱表皮细胞的细胞液浓度,细胞失水,A正确;实验开始后,乙溶液中的原生质层的外界面与细胞壁间的距离先逐渐增大,而后又逐渐减小,说明乙溶液中的部分溶质可被细胞吸收,细胞发生质壁分离后又自动复原,与t0时相比,t2时乙溶液中洋葱表皮细胞的细胞液浓度发生了变化,B错误;实验过程中,丙溶液中的原生质层的外界面与细胞壁间的距离没有发生变化,说明水分子进出洋葱表皮细胞处于动态平衡,C正确;实验结束时,甲溶液中的水分增多,乙溶液中的溶质有所减少,二者的浓度均有所下降,D正确。
]
巩固提升见P14第9题
物质出入细胞方式的判断与分析
1.(2019·成都测试)胃黏膜壁细胞的细胞膜上存在的H+K+-ATP酶是一种质子泵,它能催化ATP水解,在将细胞外的K+泵入细胞内的同时,也将细胞内的H+泵出,从而维持胃液的酸性环境。
下列叙述错误的是( )
A.该质子泵运输H+和K+的方式都是主动运输
B.该质子泵能促使ATP分子的高能磷酸键断裂
C.使用质子泵抑制剂可以抑制胃酸的过量分泌
D.胃液pH的大小与胃腔内的K+浓度成正相关
D [胃黏膜壁细胞的细胞膜上的质子泵将胃腔中的K+泵入细胞内的同时,也将细胞内的H+泵出到胃腔中,因此胃腔内的K+浓度越大,泵出到胃液中的H+越多,胃液的pH越小,胃液pH的大小与胃腔内的K+浓度成负相关。
]
2.(2019·安徽定远重点中学一模)如图表示物质进出细胞1和细胞2的过程示意图。
据图分析正确的是( )
A.甲丁物质都是顺相对含量梯度运输的
B.乙物质的作用体现了细胞膜的选择透过性
C.乙物质离开细胞1的方式不需要载体且都是大分子转运
D.运输甲和丙物质的蛋白质结构不同,但都具有专一性
D [据图分析,甲物质是顺浓度梯度运输的,丁物质是逆浓度梯度运输的,A错误;乙物质的作用体现了细胞膜的信息交流功能,B错误;乙物质离开细胞1的方式是胞吐,不需要载体,但通过胞吐分泌出细胞外的物质不一定都是大分子,C错误;运输甲和丙物质的载体蛋白结构不同,载体具有专一性,D正确。
]
3.(2019·河南名校调研)如图所示为肠黏膜上皮细胞中发生的两种联合转运。
已知细胞外Na+浓度高于细胞内的Na+浓度,而K+正好相反。
下列相关叙述错误的是( )
A.经钠钾泵的跨膜运输不消耗能量
B.Na+进出肠黏膜上皮细胞的方式不同
C.肠黏膜上皮细胞内的葡萄糖可以运出细胞
D.K+运出肠黏膜上皮细胞需载体协助
A [已知细胞外Na+浓度高于细胞内的Na+浓度,而K+正好相反,因此图中Na+通过钠钾泵逆浓度梯度出细胞和K+通过钠钾泵逆度梯度进细胞的方式都是主动运输,需要消耗能量,A错误;Na+进出肠黏膜上皮细胞的方式分别是协助扩散和主动运输,B正确;用黏膜上皮细胞内的葡萄糖可以运出细胞,C正确;K+运出肠黏膜皮细胞的方式为协助扩散,需载体协助,D正确。
]
“四看法”快速判定物质跨膜运输方式
物质运输方式的实验探究
●(2019·衡水中学期中)水存在两种跨膜运输机制:
一种是通过脂双层的自由扩散,另一种是通过专一的水通道——水孔蛋白跨膜运输。
研究者据此提出的实验思路如下:
①实验分组:
甲组:
肾小管上皮细胞+生理盐水配制的蛋白酶液
乙组:
肾小管上皮细胞+X
②将甲、乙两组制成装片,在盖玻片一侧滴清水,另一侧用吸水纸吸引,显微镜下观察破裂的细胞数目。
(1)实验目的:
___________________________________。
(2)题中X是_________________________________。
(3)若甲组和乙组破裂的细胞数目基本相同,说明__________,若甲组极少的细胞发生破裂,乙组多数细胞破裂,说明__________________;若出现_______________________,说明肾小管上皮细胞通过两种方式吸收水分。
解析:
题目信息给出了细胞吸水的两种方式:
一种是通过脂双层的自由扩散,另一种是通过专一的水通道——水孔蛋白跨膜运输。
要探究水通过什么方式被吸收,应设置膜蛋白被除去的实验组和不处理的对照组,进行探究。
肾小管细胞吸水的方式可能有三种情况:
一、自由扩散,二、水孔蛋白吸收,三、两种方式同时进行。
答案:
(1)探究肾小管上皮细胞膜或肾小管上皮细胞的吸水方式(合理即可)
(2)等量的生理盐水
(3)水通过肾小管上皮细胞的方式是自由扩散 肾小管上皮细胞主要依赖水孔蛋白吸水 甲、乙两组均出现一定破裂的细胞,且甲组破裂的细胞数量比乙组少