版高考生物一轮复习第二单元第三讲物质跨膜运输的实例和方式学案.docx

1、版高考生物一轮复习第二单元第三讲物质跨膜运输的实例和方式学案物质跨膜运输的实例和方式知识体系定内容核心素养定能力生命观念通过归纳记忆常见物质运输方式的实例和判断方法，建立起生命结构与功能相统一的观点科学思维通过分析影响渗透作用和物质跨膜运输的因素，培养利用逻辑思维分析问题的能力科学探究通过观察植物细胞质壁分离与复原和探究物质跨膜运输的方式的实验，掌握探究性实验设计的一般程序社会责任通过对渗透作用和质壁分离应用等有关问题分析，养成学以致用，关注生产生活实际的习惯考点一渗透作用与质壁分离重难深化类1渗透作用原理2动物细胞的吸水和失水(2)现象3成熟植物细胞的吸水和失水(据图填空)(1)当外界溶液浓

2、度细胞液浓度时，细胞失水，发生质壁分离现象。(2)当外界溶液浓度细胞液浓度时，细胞吸水，失水的细胞发生质壁分离复原现象。基础自测1判断下列叙述的正误(1)植物细胞的原生质层包括细胞膜、细胞质和细胞核()(2)质壁分离过程中水分子扩散只能单向进行()(3)将动物细胞放入一定浓度的外界溶液中，不能发生渗透作用()(4)在成熟的植物细胞发生质壁分离过程中，细胞的吸水能力逐渐减小()2下图中A、B分别表示渗透作用装置，据图回答下列问题(1)水分子的流动方向：当溶液浓度S1S2时，水分子通过半透膜由S2流向S1数目多于由S1流向S2的数目，液面上升；当溶液浓度S1S2时，水分子通过半透膜由S1流向S2数

3、目多于由S2流向S1的数目，液面下降。当渗透平衡时，通过半透膜的水分子达到平衡，液面不再发生变化。(2)h不变时，S1、S2的大小关系为S1S2(填“”“”或“”，S1、S2中溶质不能通过半透膜)。(3)在图B所示的U形玻璃管内，左右管内分别装入质量分数相等的葡萄糖、麦芽糖溶液。初始时两管中液面相平，假设溶质分子不能透过半透膜。一段时间后，两管中液面的变化为：左管液面升高，右管液面降低。(均填“升高”“降低”或“不变”)如同时向两管内加入等量的麦芽糖酶，两管中液面的变化分别为：左管液面先升高，后下降，右管液面先下降，再升高，最后稳定在一定高度。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

4、小半透膜两侧的浓度差在浓度NBNCNA，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，液面变化越明显结果：vBvC，hBhC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，液面变化越明显结果：vBvC，hBhC2渗透装置中溶液渗透方向与浓度的判断对点落实1(2019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，漏斗底部均封以半透膜，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中曲线表示漏斗液面高度随时间的变化情况。则曲线

5、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SS/2S蔗糖溶液体积TT2TA丙；甲；乙 B乙；甲；丙C甲；乙；丙 D丙；乙；甲解析：选A丙的体积最大，吸水的量最大，漏斗液面高度最高，相对应的是图2中曲线；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如图为渗透作用实验，开始时如图1，a代表清水，b、c代表蔗糖溶液(蔗糖不能透过半透膜)，过一段时间后结果如图2，漏斗管内的液面不再发生变化，H1、H2表示漏斗管内液面与清水的高度差。下列说法错误的是()A图1中b的浓度大于c的浓度B图2中b的浓度等于c的浓度C

6、图1 a中水分子扩散到b的速率大于a中水分子扩散到c的速率D图2 a中水分子扩散到b的速率等于b中水分子扩散到a的速率解析：选B图2漏斗中的液面不再变化，处于平衡状态，H1高于H2，所以图2中b的浓度大于c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。具有中央大液泡的成熟植物活细胞可发生质壁分离及复原现象。(2)从溶液角度分析在一定浓度(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)。在一定浓度(溶质可

7、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。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。 对点落实3下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关系、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解析：选D题图中共有三次显微镜观察，观察的指标主要是原生质层和细胞壁的位置

8、关系以及液泡的大小和颜色；第二次观察与第一次观察形成对照，第三次观察与第二次观察形成对照；如果将蔗糖溶液换成浓度适宜的KNO3溶液，由于在细胞失水的同时，不断以主动运输的方式获得K和NO，导致细胞液浓度升高，当其大于外界溶液浓度时，细胞开始吸水，从而出现质壁分离自动复原的现象；如果蔗糖溶液的浓度过高，会导致细胞过度失水而死亡。4(2018浙江4月选考)在观察某植物细胞的质壁分离及质壁分离复原实验中，依次观察到的结果示意图如下，其中、指细胞结构。下列叙述正确的是()A甲状态时不存在水分子跨膜运输进出细胞的现象B甲乙变化的原因之一是结构的伸缩性比的要大C乙丙的变化是由于外界溶液浓度小于细胞液浓度所

9、致D细胞发生渗透作用至丙状态，一段时间后该细胞会破裂解析：选C甲细胞维持正常形态，进入细胞的水分子和从细胞出去的水分子一样多，处于动态平衡状态；甲乙发生了渗透失水，细胞发生质壁分离，原因之一是结构(细胞壁)的伸缩性比结构(或原生质层)的伸缩性要小；乙丙发生了渗透吸水，此时外界溶液浓度比细胞液浓度小；植物细胞由于有细胞壁，渗透吸水其体积变大，但不会破裂。5某同学进行“观察洋葱表皮细胞的质壁分离及质壁分离复原”实验时，将观察到的某个细胞大小变化情况绘制成了曲线(如图)。下列叙述正确的是(注：细胞的初始大小相对值记为1)()Abc段，由于失水过多，细胞可能已经死亡Bcd段，水分子的运动方向是从细胞外

10、进入细胞内Cde段，细胞液浓度等于外界溶液浓度De时液泡的颜色比a时浅解析：选D结合题意分析曲线可知，c点后细胞大小相对值变大，说明细胞吸水发生质壁分离复原现象，因此bc段细胞是活细胞；图中cd段水分子的运动方向既有从细胞外进入细胞内，也有从细胞内进入细胞外，但进入细胞内的水分子数多于离开细胞的水分子数；de段，细胞大小相对值大于1，说明细胞吸水，故细胞液浓度大于外界溶液浓度；由于e时细胞大小相对值大于1，细胞吸水，故e时液泡内细胞液浓度降低，液泡的颜色比a时浅。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0.3 g/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

11、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。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)对点落实6(2017海南高考)为研究植物细胞质壁分离现象，某同学将某植物的叶表皮放入一定浓度的甲物质溶液中，一段时间后观察到叶表皮细胞发生了质壁分离现象。下列说法错误的是()A该植物的叶表

12、皮细胞是具有液泡的活细胞B细胞内甲物质的浓度高于细胞外甲物质的浓度C细胞液中的H2O可以经扩散进入甲物质溶液中D甲物质和H2O能自由通过该叶表皮细胞的细胞壁解析：选B具有大液泡的活细胞才能发生质壁分离；质壁分离过程中，细胞失水，此时，细胞外甲物质的浓度高于细胞内细胞液的浓度；水分子跨膜的方式是自由扩散；细胞壁是全透的，甲物质和H2O能自由通过。7(2015海南高考)取生理状态相同的某种植物新鲜叶片若干，去除主脉后剪成大小相同的小块，随机分成三等份，之后分别放入三种浓度的蔗糖溶液(甲、乙、丙)中，一定时间后测得甲的浓度变小，乙的浓度不变，丙的浓度变大。假设蔗糖分子不进出细胞，则关于这一实验结果，

13、下列说法正确的是()A实验前，丙的浓度乙的浓度甲的浓度B乙的浓度不变是因为细胞内蔗糖溶液浓度与乙的浓度相等C实验中，细胞与蔗糖溶液间的水分移动属于协助扩散D甲、丙的浓度变化是由水分在细胞与蔗糖溶液间移动引起的解析：选D成熟的植物细胞是一个渗透系统，当外界溶液浓度大于细胞液浓度时细胞失水，发生质壁分离现象，反之发生质壁分离复原现象，两者浓度相等时，吸水量与失水量相等，水分进出达到平衡状态；分析实验结果可知，实验过程中，甲吸水、乙水分进出平衡、丙失水，所以实验前甲的浓度乙的浓度丙的浓度；乙的浓度不变是因为细胞外蔗糖溶液浓度与乙的细胞液浓度相等，水分进出平衡；实验中细胞与蔗糖溶液间的水分移动属于自由

14、扩散；甲、丙的浓度变化是由水分在细胞与蔗糖溶液间移动引起的。8(2018潍坊模拟)用不同浓度的NaCl溶液处理洋葱鳞片叶外表皮细胞，研究其发生质壁分离与复原的快慢，结果如下表所示，下列说法正确的是()不同浓度NaCl溶液处理细胞质壁分离与复原的时间(s)NaCl溶液浓度(%)开始质壁分离时间完全质壁分离时间质壁分离最大程度完全质壁分离复原时间质壁分离复原程度0.8不发生不发生0.912194976002461512054271259761776817浓度7%都发生质壁分离，且所需时间1354浓度7%不发生质壁分离复原93811以上25注：表示质壁分离与复原的程度A处理的NaCl溶液浓度越高，质

15、壁分离发生越快，质壁分离程度越大B实验观察细胞质壁分离与复原的NaCl溶液浓度最好在4%6%之间选择C洋葱鳞片叶外表皮细胞的浓度与约7%的NaCl溶液浓度相等D若某浓度蔗糖溶液与浓度4%的NaCl溶液渗透压相当，则在两种溶液中细胞的质壁分离与复原程度应大致相同解析：选B处理的NaCl溶液浓度越高，质壁分离发生越快，质壁分离程度逐渐增大，到达一定程度将不再变化；当NaCl溶液浓度为0.8%时不发生质壁分离与复原现象，当NaCl溶液浓度7%时质壁分离后将不再复原，实验观察细胞质壁分离与复原的NaCl溶液浓度最好在4%6%之间选择；当NaCl溶液浓度为0.8%时不发生质壁分离与复原现象，当NaCl溶

16、液浓度在0.9%1%时细胞刚发生质壁分离与复原，所以洋葱鳞片叶外表皮细胞的浓度与约0.8%的NaCl溶液浓度相等；若某浓度蔗糖溶液与浓度4%的NaCl溶液渗透压相当，则在两种溶液中细胞的质壁分离的程度应大致相同，但在蔗糖溶液中不会发生质壁分离复原。考点二物质出入细胞的方式1物质跨膜运输的其他实例番茄和水稻吸收无机盐离子的比较：将番茄和水稻分别放在含有Ca2、Mg2和SiO的培养液中培养，结果及分析如下：(1)实验结果图中显示：不同植物(每种离子中黑白柱相比)，对同一种无机盐离子的吸收速率不同。同一种植物对不同种无机盐离子的吸收也有差异(三条白柱高低不同，三条黑柱高低也不同)。(2)实验结论：植

17、物细胞对无机盐离子的吸收具有选择性。(3)微生物吸收无机盐离子的特点不同微生物对无机盐离子的吸收有选择性。不同微生物对各种无机盐离子的需求量不同。2物质进出细胞的方式3物质跨膜运输的方式和影响因素(1)据图填写以下有关跨膜运输方式及结构的名称甲：自由扩散；乙：协助扩散；丙：主动运输；a：载体蛋白。(2)据图填写以下有关跨膜运输方式的影响因素甲：浓度差；乙：浓度差和载体蛋白；丙：载体蛋白和能量。基础自测1判断下列叙述的正误(1)给玉米施肥过多时，会因根系水分外流引起“烧苗”现象(2018全国卷，T3D)()(2)二氧化碳能通过自由扩散的方式通过细胞膜()(2018北京卷，T1B改编)(3)植物细

18、胞通过主动运输吸收不同矿质离子的速率都相同(2013全国卷 ，T1A)()(4)植物主动运输矿质离子的过程只发生在活细胞中()(2013全国卷，T1C)(5)低温不影响矿质离子的吸收速率()(2013全国卷，T1B)(6)血浆中的碘进入甲状腺滤泡上皮细胞属于自由扩散(2012海南卷，T11D)()(7)氢离子可以通过扩散作用进入液泡内()(2011北京卷，T3B)(8)主动运输过程中，需要载体蛋白协助和 ATP 提供能量(2010天津卷，T4A)()2判断物质进出细胞的方式(均填序号)A水 BO2、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

19、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NaI胰岛B细胞分泌胰岛素J神经细胞分泌神经递质K吞噬细胞吞噬抗原以上属于自由扩散的是A、B、D。以上属于协助扩散的是C、G。以上属于主动运输的是E、F、H。以上属于胞吞的是，属于胞吐的是I、J。1归纳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(钠钾泵)K进入神经细胞主动运输(钠钾泵)运出神经细胞协助扩散(靠离子通道)2.“三看法”快速判定物质出入细胞的方式对点落实1(201

20、8全国卷)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解析：选C巨噬细胞摄入病原体的过程属于胞吞；固醇类激素如性激素以自由扩散的方式进入靶细胞；静息状态时，神经细胞膜外的Na浓度高于膜内，受到刺激时产生的Na内流是由通道蛋白协助的被动运输；甘油属于小分子脂溶性物质，以自由扩散的方式进入皮肤细胞。2(2016全国卷)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

21、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解析：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，进而影响有氧呼吸过程中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如图为细胞膜部分结构与功能的示意图。依据此图作出的判断错误的是()A细胞膜上的钠钾泵同时具有运输

22、和催化的功能BK通过K通道的外流最终导致细胞内外K浓度相等C膜两侧K、Na浓度差依靠钠钾泵和脂双层共同维持D细胞内K外流和细胞外Na内流的过程不消耗ATP解析：选B图中的钠钾泵可同时吸收2个K、排出3个Na，还可催化ATP水解过程；细胞内的K浓度高于细胞外，因此K通过K通道的外流应属于协助扩散，K的外流导致膜两侧存在电位差(参考神经细胞)，即内负外正，而膜外的正电位排斥K(阳离子)的扩散，最终膜两侧的K仍存在浓度差，即细胞内的K浓度高于细胞外；K、Na通过钠钾泵(主动运输)的运输产生并维持细胞内外的浓度差，且无机盐离子是不能自由通过脂双层的；由图可知，K通过K通道外流和细胞外Na内流的运输方式

23、都为协助扩散，不需要消耗ATP。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。不同物质出入细胞方式的曲线分析及判断典型图示问题设计(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或能量供应不足。(2)图3、4表示O2浓度对跨膜运输速率的影响，其中图3

24、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。对点落实4.(2019盐城模拟)如图表示给某种细胞施予呼吸抑制剂后，细胞对某物质的吸收速率与细胞内外该物质浓度差的关系。下列有关叙述错误的是()A这种物质进入该细胞的方式与O2进入该细胞的方式相同B该细胞吸收这种物质与ATP的水解无直接关系C该物质不能直接穿过细胞膜上的磷脂分子间隙D该细胞对这种物质的吸收速率与核糖体的功能有关解析：选A对细胞施予呼吸抑制剂后，不影响该物质的吸收速率，说明不消耗能量，但当物质在细胞

25、外达到一定浓度时，吸收速率不再增加，说明受载体数量的限制，应是协助扩散，细胞吸收O2的方式是自由扩散，与这种物质进入该细胞的方式不同；协助扩散运输不消耗ATP，与ATP的水解无直接关系；协助扩散需要载体才能进入细胞，不能直接穿过细胞膜上的磷脂分子间隙；协助扩散需要载体，而载体的化学本质是蛋白质，在核糖体上合成，则该细胞对这种物质的吸收速率与核糖体的功能有关。5.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

26、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，抑制了细胞的吸收解析：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、乙两种离子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

27、面考虑。探究物质跨膜运输的方式6科学家在研究Na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解析：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

28、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。7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。为探究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：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；A组给予正常的呼吸条件，B组_；_。(2)实验结论：若两组植株对K、Ca2的吸收速率相同，说明_；_，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。解析：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呼吸作用提供的，因此实验组和对照组的自变量应为是否进行呼吸作用，因变量是无机盐离子的吸收速率。答案：(1)加入呼吸抑制剂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)红树林从海水及土壤中吸收无机盐的方式是被动运输若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