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高考一轮复习第6讲 细胞的物质输入和输出课件PPT
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这是一份高考一轮复习第6讲 细胞的物质输入和输出课件PPT，共60页。
考点一 细胞的吸水和失水
1.渗透作用原理(1)概念:指水分子(或其他溶剂分子)通过 的扩散过程。(2)发生渗透作用的条件:一是具有 ,二是半透膜两侧的溶液具有 。 (3)渗透的方向:水分子从水的相对含量 的一侧向相对含量 的一 侧渗透。
2.动物细胞的吸水和失水
3.成熟植物细胞的吸水和失水
(1)当外界溶液的浓度大于细胞液浓度时,植物细胞就通过 失 水,发生 现象。(2)将已发生质壁分离的植物细胞放入清水中,此时细胞液的浓度 外界清水的浓度,植物细胞吸水,发生 现象。
1.玻璃纸是一种选择透过性膜,水分子可以透过,而蔗糖分子不能透过。(必修 1 P62问题探讨) ( )2.渗透作用中膜两侧溶液的浓度指的是质量浓度。(必修1 P62问题探讨) ( )3.当外界溶液浓度低时,哺乳动物成熟红细胞一定会吸水涨破。(必修1 P63 思考·讨论) ( )4.红细胞吸水与失水的多少取决于红细胞内外浓度的差值。(必修1 P63思考 ·讨论) ( )5.植物细胞内的液体环境主要指的是细胞质基质中的细胞液。(必修1 P63正 文) ( )
1.(必修1 P62问题探讨拓展)玻璃纸是一种半透膜,细胞膜能够控制物质进出 细胞,有人说细胞膜与半透膜类似,又有所不同,你能说出其中的原因吗? 。
半透膜是无生命的物理性薄膜,物质能否通过取决于微粒的大小;细胞膜属于
选择透过性膜,选择透过性膜是具有活性的生物膜,不同物质的通过性不仅取决
于分子大小,还与细胞的需求有关。因此细胞膜和半透膜类似,又有所不同
2.(必修1 P63图4-1拓展)如图甲、乙、丙分别是细胞在不同浓度溶液中水分 子的跨膜运输示意图(箭头大小代表水分子数的多少)。 (1)若将人的成熟红细胞放入清水中,会出现图 所示现象,原因是 。
熟红细胞发生渗透作用,从细胞外进入细胞内的水分子多于从细胞内到细胞
外的水分子,因此细胞吸水
(2)若将洋葱表皮细胞放在质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液中,会出现图 所示现象,达到平衡时,水分子进出细胞的状况是图 所示。(3)若某叶肉细胞正处于图甲所示状态,一段时间内细胞体积增大,最终 (会/不会)涨破,原因是 。
植物细胞的细胞壁有支持和保护作用
1.溶质不能透过半透膜的渗透装置分析 (1)水分子的流动方向判断:图中当溶液浓度S1>S2时,流向S1的水分子多于流 向S2的水分子,水分子总体趋势是通过半透膜由S2流向S1;当溶液浓度S1
2.渗透作用实验装置的拓展应用(1)验证渗透作用发生的条件
(2)比较不同溶液浓度的大小
(3)探究物质能否通过半透膜的方法(以碘和淀粉为例)
考向一 围绕渗透作用的原理及应用分析,考查科学思维能力1.(2020湖北四地七校联盟高三联考)某兴趣小组用图甲研究渗透作用,a和b 均为蔗糖溶液,c允许单糖通过。图乙为实验结果。下列说法正确的是 ( )A.烧杯中蔗糖溶液浓度大于漏斗中蔗糖溶液浓度B.若t2时刻在烧杯中加入蔗糖酶,则Δh最终将变小C.t2时刻半透膜两侧蔗糖溶液浓度相同D.若t2时刻在漏斗中加入蔗糖酶,则Δh将先变大后变小
解析 分析图乙,Δh先增加后趋于稳定,说明漏斗中蔗糖溶液浓度大于烧 杯中蔗糖溶液浓度,A错误;若t2时刻在烧杯中加入蔗糖酶,蔗糖分解为单糖,烧 杯内溶液浓度会升高,由于c允许单糖通过,继而烧杯内溶液浓度会下降,则Δh 将先变小后变大,B错误;t2时刻半透膜两侧水分子进出速度相等,但是由于漏 斗与烧杯的液面不一样高,所以膜两侧溶液浓度不相等,C错误。
2.(2021河南平顶山实验高中月考)如图为一个渗透装置,假设溶质分子或离 子不能通过半透膜,实验开始时,液面a和b平齐。下列判断不正确的是 ( )
A.如果甲、乙都是蔗糖溶液,甲的浓度低于乙,则液面a会下降,液面b会上升B.如果甲、乙分别是葡萄糖溶液和蔗糖溶液,两者的质量分数相同,则液面a会上升,液面b会下降C.当半透膜两侧的渗透作用达到平衡时,甲、乙溶液的浓度不一定相等D.当半透膜两侧的渗透作用达到平衡时,甲、乙溶液的渗透压一定相等
解析 当半透膜两侧的渗透作用达到平衡时,由于两侧的液面高度可能 不同,因此甲、乙溶液的渗透压不一定相等,D项错误。
题后悟道·易错有关渗透作用的两个易错点(1)水分子由低浓度溶液流向高浓度溶液是表观现象,实际上水分子是双向移 动的,只是由低浓度溶液流向高浓度溶液的水分子数较多。(2)渗透平衡不可看作没有水分子移动,也不可看作两侧溶液浓度绝对相等, 只意味着半透膜两侧水分子移动达到动态平衡状态。
考向二 围绕动植物细胞吸水与失水分析,考查科学思维能力3.(2021四川成都石室中学高三开学考)将生鸡蛋的大头保持壳膜完好去掉蛋 壳,小头开个小孔让蛋清和蛋黄流出。向蛋壳内灌入15%的蔗糖溶液,然后放 在烧杯的清水中并用铅笔标上吃水线。下列分析错误的是 ( )A.卵壳膜相当于渗透装置中的半透膜B.半小时后吃水线低于烧杯的水面是由清水渗入蛋壳所致C.若将清水换为15%的NaCl溶液,则蛋壳先上浮后下沉D.若将正常的线粒体放入清水中,则线粒体内膜先涨破
解析 若将正常线粒体放在清水中,由于内膜向内折叠增大了膜面积,故 会发生外膜先破裂,内膜后破裂,D错误。
4.(不定项选择)(2021云南联考)将新鲜萝卜切成大小、形状相同的细条,分别 置于清水和两种渗透压相同的溶液中,浸泡一段时间后测量各组萝卜条的长 度,实验结果如图,下列分析正确的是 ( )A.实验结束时,三组细胞液泡的体积大小依次为c>b>aB.a组实验结果不同于b组的原因是蔗糖分子不能被细胞吸收C.b组细胞在实验过程中不会发生质壁分离D.实验结束后,若将c组萝卜条继续放于清水中,其长度可能不再发生改变
解析 b组细胞在实验过程中会发生质壁分离而后自动复原的现象,C 错误。
题后悟道·方法两种方法判断植物细胞的吸水、失水(1)通过比较外界溶液和细胞液的浓度大小来判断。(2)根据重量或长度变化(如萝卜条)来判断:若重量增加或长度变长,则吸水; 反之则失水。
实验 探究植物细胞的吸水和失水
1.实验原理(1)成熟的植物细胞的原生质层相当于一层 。(2) 具有一定的浓度,细胞能渗透吸水和失水。(3)原生质层比细胞壁的伸缩性 。
1.植物细胞的原生质层包括细胞膜、细胞质和细胞核。(必修1 P63正文) ( )2.细胞壁是全透性的,水分子和溶解在水里的物质都能够自由通过。(必修1 P63正文) ( )3.观察植物细胞的质壁分离与复原,实验材料应选取洋葱内表皮。(必修1 P6 4探究·实践) ( )
1.(必修1 P64探究·实践拓展)质壁分离后在细胞壁和细胞膜之间的是浓度降 低的外界溶液,原因是 。
细胞壁是全透性的,且有水分子通过原生质层渗出来
2.(必修1 P64探究·实践拓展)将0.3 g/mL的蔗糖溶液换成一定浓度的KNO3溶 液,细胞发生质壁分离后能自动复原,原因是 。
K+、N 都可转运到细胞内,使
细胞液浓度升高,细胞渗透吸水而发生自动复原
1.实验分析(1)本实验存在两组对照实验
(2)不同外界溶液中植物细胞的变化分析将成熟的植物细胞依次浸于蒸馏水、物质的量浓度为0.3 ml/L的蔗糖溶液 和0.5 ml/L的尿素溶液中,原生质体(即植物细胞中细胞壁以内的部分)的体 积随时间变化如图,分析如下:
①A曲线表示细胞在蒸馏水中:细胞略膨胀,但是由于细胞壁的存在,原生质体的体积不能无限膨胀。②B曲线表示细胞在0.5 ml/L的尿素溶液中:细胞先因渗透失水而发生质壁 分离,后由于尿素能进入细胞,使得质壁分离后的细胞因吸水而自动复原。细 胞在KNO3、甘油、乙二醇等溶液中也可发生质壁分离后自动复原现象。③C曲线表示细胞在0.3 ml/L的蔗糖溶液中:蔗糖不能进入细胞,因此质壁分 离后细胞不能发生自动复原。
2.质壁分离和复原实验的拓展应用(1)判断成熟植物细胞的死活 (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溶液和蔗糖溶液)
考向一 围绕探究植物细胞的吸水和失水实验原理、步骤和结果观察,考查 科学探究能力1.下列有关“观察植物细胞的质壁分离和复原”的实验操作,叙述正确的是 ( )A.在步骤C中只需滴加1滴蔗糖溶液B.整个实验现象的观察应维持在低倍镜下C.步骤A具体操作过程为“解离→染色→漂洗→制片”D.步骤F观察实验结果和步骤D相比,液泡颜色变深
解析 步骤C引流操作为从盖玻片的一侧滴加蔗糖溶液,用吸水纸在另一 侧吸引,需重复几次,使洋葱鳞片叶外表皮细胞浸润在蔗糖溶液中,A错误;步 骤A制片时不需要进行解离、漂洗和染色,C错误;质壁分离复原的细胞,细胞 吸水,液泡颜色变浅,D错误。
2.(不定项选择)如图是某同学进行“观察洋葱表皮细胞的质壁分离及复原” 活动时拍摄的显微镜下的细胞图像。下列叙述正确的是 ( )A.①所指暗线是细胞壁,它两侧的蔗糖溶液浓度会有较大的差异B.②所指亮区是细胞质基质,观察不到细胞器是因为它们都是半透明的C.③所指暗区是细胞液,它属于细胞质,复原时也有水分子出液泡D.④所指亮区是细胞质,该实验证明了细胞膜的选择透过性与细胞壁不同
解析 分析图可知,①所指暗线是细胞壁,由于它是全透性的结构,所以 它两侧的蔗糖溶液浓度没有明显差异,A错误;②为细胞壁与细胞膜之间的间 隙,里面的液体是外界溶液,B错误;③所指暗区是细胞液,它属于细胞质,复原 时也有水分子出液泡,C正确;④为细胞膜与液泡膜之间的细胞质,质壁分离与 复原实验证明了细胞膜具有选择透过性,而细胞壁没有,D正确。
考向二 借助探究植物细胞的吸水和失水实验拓展应用,考查科学探究能力3.(2021河南鹤壁高级中学高三一模)图为某种植物幼苗(大小、长势相同)均 分为甲、乙两组后,在两种不同浓度的KNO3溶液中培养时鲜重的变化情况 (其他条件相同且不变)。下列有关叙述,错误的是 ( )
A.3 h时,两组幼苗均已出现萎蔫现象,直接原因是蒸腾作用和根细胞失水B.6 h后,甲组幼苗因根系开始吸收K+、N ,吸水能力增强,使鲜重逐渐提高C.12 h后,若继续培养,甲组幼苗的鲜重可能超过处理前,乙组幼苗将死亡D.实验表明,该植物幼苗对水分和矿质元素的吸收是两个相对独立的过程
解析 实验开始时,甲组幼苗根系就已开始吸收K+、N ,而不是在6 h时才开始吸收K+、N ,到6小时时细胞液浓度大于KNO3溶液浓度,从而使吸水能力增强,鲜重逐渐提高,B错误。
4.(2020黑龙江大庆四中高三检测)某研究小组用5种植物材料进行质壁分离 实验。在相同的放大倍数下,记录视野中的细胞数目,然后滴加同一浓度的蔗 糖溶液,记录从滴加蔗糖溶液到发生“初始质壁分离”的平均时间,绘制成下 图。下列说法错误的是 ( )
A.据图分析可知,实验结束时,红花檵木的细胞体积最小B.该实验的各组材料之间形成相互对照C.依据实验结果,推测滴加蔗糖溶液之前红花檵木的细胞液浓度最小D.5种材料中,山茶细胞发生质壁分离的速度最慢
答案 C 每种植物的特性不同,依据实验结果,不能推测出滴加蔗糖溶液之 前红花檵木的细胞液浓度最小,C错误。
考点二 物质进出细胞的方式
1.被动运输(1)概念:物质以 方式进出细胞, 消耗细胞内化学反应所 释放的能量的物质跨膜运输方式。(2)类型① :物质通过 进出细胞的方式。如CO2、 O2、甘油、乙醇、苯等。
研究表明,水分子更多的是借助细胞膜上的 以协助扩散的方式进出细胞的。②协助扩散:借助膜上的 进出细胞的物质扩散方式,如离子和葡 萄糖、氨基酸等一些小分子有机物。式进出细胞的。(3)运输方向: 进行跨膜运输。
(4)转运蛋白的分类及特点
(5)影响因素①影响自由扩散的因素: 。②影响协助扩散的因素: 。
膜内外物质浓度梯度和转运蛋白的数量
2.主动运输(1)概念:指物质 浓度梯度进行跨膜运输,需要 的协助,同 时还 消耗细胞内化学反应所释放的能量的运输方式。(2)方向:从 浓度一侧到 浓度一侧。(3)条件:需要 的协助,需要消耗 。(4)意义:主动运输普遍存在于动植物和微生物细胞中,通过 来 选择吸收所需的物质,排出 和 的物质,从而保证 细胞和个体生命活动的需要。
3.大分子进出细胞的方式——胞吞和胞吐(1)概念①胞吞:当细胞摄取大分子时,首先是大分子与细胞膜上的 结合, 从而引起这部分细胞膜内陷形成 ,包围着大分子。然后小囊从细胞 膜上分离下来,形成 ,进入细胞内部。②胞吐:细胞需要外排的大分子,先在细胞内形成 ,囊泡移动到 处,并与之融合将大分子排出细胞。
(2)特点①主要运输生物大分子,如蛋白质、多糖。② (“需要”或“不需要”)消耗能量。③不需要载体蛋白协助,但需要特定的膜蛋白参与。④依赖膜的流动性。(3)实例①胞吞: 吞噬病原体,单细胞动物(草履虫、变形虫)吞噬食物颗 粒。②胞吐: 、变形虫排出食物残渣和废物。
1.水分子和脂溶性小分子有机物都可以通过自由扩散进入细胞。(必修1 P66 正文) ( )2.分子或离子进行跨膜运输时不需要与载体蛋白结合。(必修1 P66正文) ( )3.自由扩散只能顺浓度梯度,而协助扩散既可以顺浓度梯度也可以逆浓度梯 度。(必修1 P67正文) ( )4.水分子更多的是借助细胞膜上的水通道蛋白以协助扩散方式进出细胞。 (必修1 P67正文) ( )
5.轮藻细胞中K+浓度比它们生活的水环境高63倍,说明轮藻吸收K+的方式为 主动运输。(必修1 P69正文) ( ) 6.一种载体蛋白通常只适合与一种或一类离子或分子结合。(必修1 P69正 文) ( )7.胞吞、胞吐依赖于膜的流动性,主动运输、协助扩散与膜的流动性无关。 (必修1 P72正文) ( )
(必修1 P66图4-4、P70图4-6拓展)(1)完成图中填空。
①图甲、乙所示物质进出细胞的方式分别是 ,判断 的依据是 。
(2)分析物质进出细胞的有关图像。
图甲中a点以后物质是逆浓度梯度运输,为主动运输;图乙中物质
顺浓度梯度运输,需要载体蛋白协助,但不消耗能量,为协助扩散
②图乙所示的运输方式可以逆浓度梯度进行吗?提示:不能,逆浓度梯度运输一定消耗能量。③只要是消耗能量的运输方式就是主动运输吗?提示:不一定,消耗能量的运输方式除了主动运输外,还有胞吞和胞吐。
1.比较物质出入细胞的方式
[特别提醒] 物质出入细胞方式的5点提醒(1)同一种物质进出不同细胞时,运输方式可能不同,如红细胞吸收葡萄糖的 方式是协助扩散,小肠上皮细胞吸收葡萄糖的方式则是主动运输。(2)Na+、K+等无机盐离子一般以主动运输的方式进出细胞,但也可通过协助 扩散(神经元兴奋传递时)进出细胞。(3)RNA和蛋白质等大分子物质通过核孔进出细胞核,而不是通过胞吞、胞吐 作用。(4)通过胞吐运输的不一定都是大分子物质,也可能是小分子物质,如某些神 经递质的释放。
(5)自由扩散、协助扩散、主动运输体现了生物膜的选择透过性;胞吞、胞吐 体现了生物膜的流动性。
2.被动运输和主动运输影响因素的分析(1)浓度差对物质跨膜运输的影响 浓度差主要影响自由扩散和协助扩散。自由扩散中,浓度差越大,运输速 率越大;协助扩散中,浓度差达到一定程度后运输速率不再继续增加,原因是 受转运蛋白数量的限制。
(2)转运蛋白数量对跨膜运输的影响转运蛋白主要影响协助扩散和主动运输。其他条件适宜的情况下，协助扩散中转运蛋白数量越多，运输速率越大；主动运输中载体蛋白数量达到一定程度后运输速率不再增加，原因可能是受能量供应限制。自由扩散不受转运蛋白数量的影响。
(3)氧气含量对跨膜运输的影响:通过影响细胞呼吸进而影响主动运输的速率。 ①P点时:无氧呼吸为物质的运输提供能量。②PQ段:随着氧气含量的增加,有氧呼吸产生的能量越多,主动运输的速率越大。③Q点以后:当氧气含量达到一定程度后,受载体蛋白数量以及其他限制因素 的影响,运输速率不再增加。
3.探究物质跨膜运输方式的实验设计思路(1)探究是主动运输还是被动运输 (2)探究是自由扩散还是协助扩散
考向一 结合物质进出细胞方式的判断,考查生命观念与科学思维能力1.(2021湖北荆门高三月考)如图分别表示载体蛋白和通道蛋白介导的两种物质运输方式,其中通道蛋白介导的运输速率比载体蛋白介导的快1 000倍以上。下列叙述正确的是 ( )A.载体蛋白在细胞膜上具有一定的流动性B.通道蛋白介导的运输速率较快可能是因为消耗的能量较少C.若这两种膜蛋白介导同一物质的运输,则无专一性可言D.通道蛋白介导的运输方式的运输速率快,所以不会受到通道蛋白数量的限制
解析 据图分析,溶质分子通过载体蛋白和通道蛋白的扩散方式都是协 助扩散,都不消耗能量,且载体蛋白和通道蛋白运输物质均具有专一性。图中 通道蛋白介导的运输方式属于协助扩散,不需要消耗能量,B错误;识图分析可 知,若这两种膜蛋白介导同一物质的运输,仍然具有专一性,C错误;由于转运 蛋白数量有限,故转运蛋白介导的运输速率会受到转运蛋白数量的限制,D错 误。
2.(不定项选择)(2020云南昆明民族大学附中二模)物质通过细胞膜的方式既 有顺浓度梯度的被动运输,也有逆浓度梯度的主动运输。下面图甲表示物质 进入细胞的四种方式;图乙表示小肠上皮细胞吸收转运葡萄糖的示意图。下 列有关说法正确的是( ) 图甲 图乙
A.图甲中物质通过①②③④过程进入细胞的运输速率都会受温度影响B.神经细胞产生动作电位主要是因为Na+通过②方式进入细胞,恢复静息电 位主要是因为K+通过方式④进入细胞 C.图乙中小肠上皮细胞吸收葡萄糖的过程中伴随着Na+的吸收,该过程不需要消耗ATP,属于被动运输 D.细胞膜对跨膜运输的物质具有选择性,这与膜上的载体蛋白和通道蛋白的 专一性有关,也与磷脂分子的脂溶性有关
答案 AD 分析图甲可知,①为自由扩散,②③为协助扩散,④为主动运输。 温度可影响构成细胞膜的物质分子的运动,进而影响物质运输速率,所以图甲 中物质通过①②③④过程进入细胞的运输速率都会受温度影响,A正确;静息 电位产生时,钾离子通过钾离子通道以②协助扩散的方式进入组织液,动作电 位产生时,钠离子通过钠离子通道以②协助扩散的方式进入细胞内,B错误;图 乙中小肠上皮细胞吸收葡萄糖的过程中伴随着Na+的吸收,借助相同载体上 Na+顺浓度梯度运输时产生的电化学势能以主动运输的方式吸收葡萄糖,C错 误;脂溶性物质能优先通过细胞膜,所以细胞膜对跨膜运输的物质的选择性与 膜上的载体蛋白和通道蛋白的专一性有关,也与磷脂分子的脂溶性有关,D正确。
题后悟道·方法“三看法”判断物质出入细胞的方式
考向二 借助物质跨膜运输的影响因素及分析,考查科学思维与科学探究能力3.(不定项选择)(2021黑龙江哈尔滨六中高三开学考)图1~4表示物质浓度或 氧气浓度与物质跨膜运输速度间关系的曲线图。下列相关叙述,不正确的是 ( )
A.如某物质跨膜运输的速度可用图1与3表示,则该物质可能是葡萄糖B.如某物质跨膜运输的速度可用图2与3表示,则该物质可能是葡萄糖C.限制图中A、C两点的运输速度的主要因素不同,B、D两点的限制因素有 共同点D.将图2与4的曲线补充完整,曲线的起点应从坐标系的原点开始
答案 AD 如某物质跨膜运输的速度可用图1与3表示,说明该物质的运输 方式是自由扩散,则该物质不应为葡萄糖,A错误;图4曲线的起点不能从坐标 系的原点开始,因为无氧呼吸也能提供能量,D错误。
4.(2020山东青岛二中期末)某农科所用含K+和Mg2+的培养液培养番茄幼苗,每 天K+和Mg2+初始状态均为500 mg/L,定时测定培养液中K+和Mg2+的剩余量,实 验结果如图所示,据图分析正确的是 ( )
A.该实验的自变量是离子浓度和生长发育时间B.番茄对K+和Mg2+的需求量在授粉期均大于营养生长期,二者的运输与氧分 压有关C.番茄在营养生长期的前期及坐果期后对K+几乎不吸收,在授粉期和坐果期 吸收量增大D.番茄对K+和Mg2+吸收量的差异可能与细胞膜上相应载体的数量有关,其根 本原因是吸收Mg2+和K+的细胞中遗传物质不同
答案 B 分析曲线可知,该实验的自变量是离子种类和生长发育时间,A错 误;由题干知每天K+和Mg2+初始状态均为500 mg/L,由图中培养液中K+和Mg2+ 的剩余量可知,番茄在不同的生长发育时期均吸收K+,在授粉期和坐果期K+剩 余量小于营养生长期,说明在授粉期和坐果期K+吸收量增大,C错误;番茄以主 动运输的方式吸收K+和Mg2+,因此,番茄对K+和Mg2+吸收量的差异可能与细胞 膜上相应载体的数量有关,但同种植物的不同细胞中遗传物质相同,番茄对K+ 和Mg2+吸收量的差异的根本原因是基因的选择性表达,D错误。
题后悟道·方法运输速率曲线中的运输方式判断(不考虑胞吞和胞吐)(1)有饱和点的曲线表示协助扩散或主动运输。(2)运输速率与细胞外浓度成正比关系的曲线表示自由扩散。(3)运输速率与呼吸作用或氧浓度有关系的曲线表示主动运输。
考向三 围绕物质跨膜运输的有关探究实验分析,考查科学探究能力5.主动运输是一种重要的跨膜运输方式,体现了生命活动的“主动性”。为 探究主动运输的特点,科研人员利用下图装置进行实验,其中HgCl2是一种可 以影响ATP水解的新陈代谢抑制剂。请分析回答:
(1)本实验的名称是 。(2)写出实验进行过程中需要控制的两个无关变量: 。(3)实验得到如图所示的结果。
①根据实验结果,科研人员在实验前后需测定 。②比较乙组和甲组结果,得出的结论是 。③与甲组相比,丙组吸收磷酸盐较少的原因可能是 。
答案 (1)探究HgCl2溶液和细胞成熟程度对细胞主动运输(吸收磷酸盐)的影 响 (2)温度、pH、溶解氧、溶液的用量、胡萝卜片的数量等 (3)①溶液中 磷酸盐的浓度 ②细胞主动运输(吸收磷酸盐)需要消耗能量 ③幼嫩组织 供能少,幼嫩组织细胞膜上载体蛋白数量少
1.(2020江苏单科,5,2分)如图①~⑤表示物质进、出小肠上皮细胞的几种方 式,下列叙述正确的是 ( )A.葡萄糖进、出小肠上皮细胞方式不同B.Na+主要以方式③运出小肠上皮细胞C.多肽以方式⑤进入细胞,以方式②离开细胞D.口服维生素D通过方式⑤被吸收
解析 如图所示,小肠上皮细胞通过同向协同转运的方式吸收葡萄糖,该 过程消耗Na+电化学梯度中的能量,属于主动运输,而葡萄糖则是通过载体蛋 白顺浓度梯度以协助扩散的方式出小肠上皮细胞的,A正确;Na+出小肠上皮 细胞的方式是②主动运输,B错误;多肽是通过胞吞和胞吐的方式进出细胞的, ⑤是胞吞,②是主动运输,C错误;维生素D是脂质,以④自由扩散的方式进入小 肠上皮细胞,D错误。
2.(2019课标全国Ⅱ,3,6分)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
解析 加入H+-ATPase抑制剂,再用蓝光照射,溶液的pH不变,说明蓝光不 能直接为H+-ATPase逆浓度跨膜转运H+提供能量,C错误。
3.(2018课标全国Ⅰ,3,6分)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N 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
解析 小麦无固氮能力,不能吸收和利用N2,A错误;农田适时松土,可增加 土壤氧含量,促进根细胞有氧呼吸,进而促进根细胞通过主动运输吸收矿质元 素,B正确;土壤微生物降解植物秸秆产生的无机离子,可以被植物根系吸收利 用,C正确;施肥过多可造成土壤溶液浓度高于玉米根细胞的细胞液浓度,导致 根细胞水分外流而引起“烧苗”现象,D正确。
4.(2018课标全国Ⅱ,2,6分)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 巨噬细胞摄入病原体的过程属于胞吞,A错误;固醇类激素属于脂 溶性物质,以自由扩散的方式跨膜运输,B错误;神经细胞受到刺激时,Na+通过 离子通道顺浓度梯度以被动运输的方式进入细胞,C正确;甘油为脂溶性物质, 通过自由扩散的方式进入皮肤细胞,D错误。
5.(2018海南单科,6,2分)将水稻幼苗培养在含MgSO4的培养液中,一段时间后, 发现营养液中Mg2+和S 的含量下降,下列叙述不合理的是 ( )A.Mg2+通过自由扩散进入根细胞B.MgSO4必须溶解在水中才能被根吸收C.根吸收的Mg2+可以参与叶绿素的形成D.降低温度会影响水稻根系对Mg2+的吸收
解析 Mg2+通过主动运输的方式进入根细胞,A错误;MgSO4必须溶解在 水中形成离子后,才能被根吸收,B正确;根吸收的Mg2+可以参与叶绿素的形 成,C正确;降低温度会降低膜的流动性、降低分子的运动速率、影响酶的活 性,进而影响水稻根系对Mg2+的吸收,D正确。
6.(2017课标全国Ⅱ,4,6分)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
考点一 细胞的吸水和失水
1.渗透作用原理(1)概念:指水分子(或其他溶剂分子)通过 的扩散过程。(2)发生渗透作用的条件:一是具有 ,二是半透膜两侧的溶液具有 。 (3)渗透的方向:水分子从水的相对含量 的一侧向相对含量 的一 侧渗透。
2.动物细胞的吸水和失水
3.成熟植物细胞的吸水和失水
(1)当外界溶液的浓度大于细胞液浓度时,植物细胞就通过 失 水,发生 现象。(2)将已发生质壁分离的植物细胞放入清水中,此时细胞液的浓度 外界清水的浓度,植物细胞吸水,发生 现象。
1.玻璃纸是一种选择透过性膜,水分子可以透过,而蔗糖分子不能透过。(必修 1 P62问题探讨) ( )2.渗透作用中膜两侧溶液的浓度指的是质量浓度。(必修1 P62问题探讨) ( )3.当外界溶液浓度低时,哺乳动物成熟红细胞一定会吸水涨破。(必修1 P63 思考·讨论) ( )4.红细胞吸水与失水的多少取决于红细胞内外浓度的差值。(必修1 P63思考 ·讨论) ( )5.植物细胞内的液体环境主要指的是细胞质基质中的细胞液。(必修1 P63正 文) ( )
1.(必修1 P62问题探讨拓展)玻璃纸是一种半透膜,细胞膜能够控制物质进出 细胞,有人说细胞膜与半透膜类似,又有所不同,你能说出其中的原因吗? 。
半透膜是无生命的物理性薄膜,物质能否通过取决于微粒的大小;细胞膜属于
选择透过性膜,选择透过性膜是具有活性的生物膜,不同物质的通过性不仅取决
于分子大小,还与细胞的需求有关。因此细胞膜和半透膜类似,又有所不同
2.(必修1 P63图4-1拓展)如图甲、乙、丙分别是细胞在不同浓度溶液中水分 子的跨膜运输示意图(箭头大小代表水分子数的多少)。 (1)若将人的成熟红细胞放入清水中,会出现图 所示现象,原因是 。
熟红细胞发生渗透作用,从细胞外进入细胞内的水分子多于从细胞内到细胞
外的水分子,因此细胞吸水
(2)若将洋葱表皮细胞放在质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液中,会出现图 所示现象,达到平衡时,水分子进出细胞的状况是图 所示。(3)若某叶肉细胞正处于图甲所示状态,一段时间内细胞体积增大,最终 (会/不会)涨破,原因是 。
植物细胞的细胞壁有支持和保护作用
1.溶质不能透过半透膜的渗透装置分析 (1)水分子的流动方向判断:图中当溶液浓度S1>S2时,流向S1的水分子多于流 向S2的水分子,水分子总体趋势是通过半透膜由S2流向S1;当溶液浓度S1
2.渗透作用实验装置的拓展应用(1)验证渗透作用发生的条件
(2)比较不同溶液浓度的大小
(3)探究物质能否通过半透膜的方法(以碘和淀粉为例)
考向一 围绕渗透作用的原理及应用分析,考查科学思维能力1.(2020湖北四地七校联盟高三联考)某兴趣小组用图甲研究渗透作用,a和b 均为蔗糖溶液,c允许单糖通过。图乙为实验结果。下列说法正确的是 ( )A.烧杯中蔗糖溶液浓度大于漏斗中蔗糖溶液浓度B.若t2时刻在烧杯中加入蔗糖酶,则Δh最终将变小C.t2时刻半透膜两侧蔗糖溶液浓度相同D.若t2时刻在漏斗中加入蔗糖酶,则Δh将先变大后变小
解析 分析图乙,Δh先增加后趋于稳定,说明漏斗中蔗糖溶液浓度大于烧 杯中蔗糖溶液浓度,A错误;若t2时刻在烧杯中加入蔗糖酶,蔗糖分解为单糖,烧 杯内溶液浓度会升高,由于c允许单糖通过,继而烧杯内溶液浓度会下降,则Δh 将先变小后变大,B错误;t2时刻半透膜两侧水分子进出速度相等,但是由于漏 斗与烧杯的液面不一样高,所以膜两侧溶液浓度不相等,C错误。
2.(2021河南平顶山实验高中月考)如图为一个渗透装置,假设溶质分子或离 子不能通过半透膜,实验开始时,液面a和b平齐。下列判断不正确的是 ( )
A.如果甲、乙都是蔗糖溶液,甲的浓度低于乙,则液面a会下降,液面b会上升B.如果甲、乙分别是葡萄糖溶液和蔗糖溶液,两者的质量分数相同,则液面a会上升,液面b会下降C.当半透膜两侧的渗透作用达到平衡时,甲、乙溶液的浓度不一定相等D.当半透膜两侧的渗透作用达到平衡时,甲、乙溶液的渗透压一定相等
解析 当半透膜两侧的渗透作用达到平衡时,由于两侧的液面高度可能 不同,因此甲、乙溶液的渗透压不一定相等,D项错误。
题后悟道·易错有关渗透作用的两个易错点(1)水分子由低浓度溶液流向高浓度溶液是表观现象,实际上水分子是双向移 动的,只是由低浓度溶液流向高浓度溶液的水分子数较多。(2)渗透平衡不可看作没有水分子移动,也不可看作两侧溶液浓度绝对相等, 只意味着半透膜两侧水分子移动达到动态平衡状态。
考向二 围绕动植物细胞吸水与失水分析,考查科学思维能力3.(2021四川成都石室中学高三开学考)将生鸡蛋的大头保持壳膜完好去掉蛋 壳,小头开个小孔让蛋清和蛋黄流出。向蛋壳内灌入15%的蔗糖溶液,然后放 在烧杯的清水中并用铅笔标上吃水线。下列分析错误的是 ( )A.卵壳膜相当于渗透装置中的半透膜B.半小时后吃水线低于烧杯的水面是由清水渗入蛋壳所致C.若将清水换为15%的NaCl溶液,则蛋壳先上浮后下沉D.若将正常的线粒体放入清水中,则线粒体内膜先涨破
解析 若将正常线粒体放在清水中,由于内膜向内折叠增大了膜面积,故 会发生外膜先破裂,内膜后破裂,D错误。
4.(不定项选择)(2021云南联考)将新鲜萝卜切成大小、形状相同的细条,分别 置于清水和两种渗透压相同的溶液中,浸泡一段时间后测量各组萝卜条的长 度,实验结果如图,下列分析正确的是 ( )A.实验结束时,三组细胞液泡的体积大小依次为c>b>aB.a组实验结果不同于b组的原因是蔗糖分子不能被细胞吸收C.b组细胞在实验过程中不会发生质壁分离D.实验结束后,若将c组萝卜条继续放于清水中,其长度可能不再发生改变
解析 b组细胞在实验过程中会发生质壁分离而后自动复原的现象,C 错误。
题后悟道·方法两种方法判断植物细胞的吸水、失水(1)通过比较外界溶液和细胞液的浓度大小来判断。(2)根据重量或长度变化(如萝卜条)来判断:若重量增加或长度变长,则吸水; 反之则失水。
实验 探究植物细胞的吸水和失水
1.实验原理(1)成熟的植物细胞的原生质层相当于一层 。(2) 具有一定的浓度,细胞能渗透吸水和失水。(3)原生质层比细胞壁的伸缩性 。
1.植物细胞的原生质层包括细胞膜、细胞质和细胞核。(必修1 P63正文) ( )2.细胞壁是全透性的,水分子和溶解在水里的物质都能够自由通过。(必修1 P63正文) ( )3.观察植物细胞的质壁分离与复原,实验材料应选取洋葱内表皮。(必修1 P6 4探究·实践) ( )
1.(必修1 P64探究·实践拓展)质壁分离后在细胞壁和细胞膜之间的是浓度降 低的外界溶液,原因是 。
细胞壁是全透性的,且有水分子通过原生质层渗出来
2.(必修1 P64探究·实践拓展)将0.3 g/mL的蔗糖溶液换成一定浓度的KNO3溶 液,细胞发生质壁分离后能自动复原,原因是 。
K+、N 都可转运到细胞内,使
细胞液浓度升高,细胞渗透吸水而发生自动复原
1.实验分析(1)本实验存在两组对照实验
(2)不同外界溶液中植物细胞的变化分析将成熟的植物细胞依次浸于蒸馏水、物质的量浓度为0.3 ml/L的蔗糖溶液 和0.5 ml/L的尿素溶液中,原生质体(即植物细胞中细胞壁以内的部分)的体 积随时间变化如图,分析如下:
①A曲线表示细胞在蒸馏水中:细胞略膨胀,但是由于细胞壁的存在,原生质体的体积不能无限膨胀。②B曲线表示细胞在0.5 ml/L的尿素溶液中:细胞先因渗透失水而发生质壁 分离,后由于尿素能进入细胞,使得质壁分离后的细胞因吸水而自动复原。细 胞在KNO3、甘油、乙二醇等溶液中也可发生质壁分离后自动复原现象。③C曲线表示细胞在0.3 ml/L的蔗糖溶液中:蔗糖不能进入细胞,因此质壁分 离后细胞不能发生自动复原。
2.质壁分离和复原实验的拓展应用(1)判断成熟植物细胞的死活 (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溶液和蔗糖溶液)
考向一 围绕探究植物细胞的吸水和失水实验原理、步骤和结果观察,考查 科学探究能力1.下列有关“观察植物细胞的质壁分离和复原”的实验操作,叙述正确的是 ( )A.在步骤C中只需滴加1滴蔗糖溶液B.整个实验现象的观察应维持在低倍镜下C.步骤A具体操作过程为“解离→染色→漂洗→制片”D.步骤F观察实验结果和步骤D相比,液泡颜色变深
解析 步骤C引流操作为从盖玻片的一侧滴加蔗糖溶液,用吸水纸在另一 侧吸引,需重复几次,使洋葱鳞片叶外表皮细胞浸润在蔗糖溶液中,A错误;步 骤A制片时不需要进行解离、漂洗和染色,C错误;质壁分离复原的细胞,细胞 吸水,液泡颜色变浅,D错误。
2.(不定项选择)如图是某同学进行“观察洋葱表皮细胞的质壁分离及复原” 活动时拍摄的显微镜下的细胞图像。下列叙述正确的是 ( )A.①所指暗线是细胞壁,它两侧的蔗糖溶液浓度会有较大的差异B.②所指亮区是细胞质基质,观察不到细胞器是因为它们都是半透明的C.③所指暗区是细胞液,它属于细胞质,复原时也有水分子出液泡D.④所指亮区是细胞质,该实验证明了细胞膜的选择透过性与细胞壁不同
解析 分析图可知,①所指暗线是细胞壁,由于它是全透性的结构,所以 它两侧的蔗糖溶液浓度没有明显差异,A错误;②为细胞壁与细胞膜之间的间 隙,里面的液体是外界溶液,B错误;③所指暗区是细胞液,它属于细胞质,复原 时也有水分子出液泡,C正确;④为细胞膜与液泡膜之间的细胞质,质壁分离与 复原实验证明了细胞膜具有选择透过性,而细胞壁没有,D正确。
考向二 借助探究植物细胞的吸水和失水实验拓展应用,考查科学探究能力3.(2021河南鹤壁高级中学高三一模)图为某种植物幼苗(大小、长势相同)均 分为甲、乙两组后,在两种不同浓度的KNO3溶液中培养时鲜重的变化情况 (其他条件相同且不变)。下列有关叙述,错误的是 ( )
A.3 h时,两组幼苗均已出现萎蔫现象,直接原因是蒸腾作用和根细胞失水B.6 h后,甲组幼苗因根系开始吸收K+、N ,吸水能力增强,使鲜重逐渐提高C.12 h后,若继续培养,甲组幼苗的鲜重可能超过处理前,乙组幼苗将死亡D.实验表明,该植物幼苗对水分和矿质元素的吸收是两个相对独立的过程
解析 实验开始时,甲组幼苗根系就已开始吸收K+、N ,而不是在6 h时才开始吸收K+、N ,到6小时时细胞液浓度大于KNO3溶液浓度,从而使吸水能力增强,鲜重逐渐提高,B错误。
4.(2020黑龙江大庆四中高三检测)某研究小组用5种植物材料进行质壁分离 实验。在相同的放大倍数下,记录视野中的细胞数目,然后滴加同一浓度的蔗 糖溶液,记录从滴加蔗糖溶液到发生“初始质壁分离”的平均时间,绘制成下 图。下列说法错误的是 ( )
A.据图分析可知,实验结束时,红花檵木的细胞体积最小B.该实验的各组材料之间形成相互对照C.依据实验结果,推测滴加蔗糖溶液之前红花檵木的细胞液浓度最小D.5种材料中,山茶细胞发生质壁分离的速度最慢
答案 C 每种植物的特性不同,依据实验结果,不能推测出滴加蔗糖溶液之 前红花檵木的细胞液浓度最小,C错误。
考点二 物质进出细胞的方式
1.被动运输(1)概念:物质以 方式进出细胞, 消耗细胞内化学反应所 释放的能量的物质跨膜运输方式。(2)类型① :物质通过 进出细胞的方式。如CO2、 O2、甘油、乙醇、苯等。
研究表明,水分子更多的是借助细胞膜上的 以协助扩散的方式进出细胞的。②协助扩散:借助膜上的 进出细胞的物质扩散方式,如离子和葡 萄糖、氨基酸等一些小分子有机物。式进出细胞的。(3)运输方向: 进行跨膜运输。
(4)转运蛋白的分类及特点
(5)影响因素①影响自由扩散的因素: 。②影响协助扩散的因素: 。
膜内外物质浓度梯度和转运蛋白的数量
2.主动运输(1)概念:指物质 浓度梯度进行跨膜运输,需要 的协助,同 时还 消耗细胞内化学反应所释放的能量的运输方式。(2)方向:从 浓度一侧到 浓度一侧。(3)条件:需要 的协助,需要消耗 。(4)意义:主动运输普遍存在于动植物和微生物细胞中,通过 来 选择吸收所需的物质,排出 和 的物质,从而保证 细胞和个体生命活动的需要。
3.大分子进出细胞的方式——胞吞和胞吐(1)概念①胞吞:当细胞摄取大分子时,首先是大分子与细胞膜上的 结合, 从而引起这部分细胞膜内陷形成 ,包围着大分子。然后小囊从细胞 膜上分离下来,形成 ,进入细胞内部。②胞吐:细胞需要外排的大分子,先在细胞内形成 ,囊泡移动到 处,并与之融合将大分子排出细胞。
(2)特点①主要运输生物大分子,如蛋白质、多糖。② (“需要”或“不需要”)消耗能量。③不需要载体蛋白协助,但需要特定的膜蛋白参与。④依赖膜的流动性。(3)实例①胞吞: 吞噬病原体,单细胞动物(草履虫、变形虫)吞噬食物颗 粒。②胞吐: 、变形虫排出食物残渣和废物。
1.水分子和脂溶性小分子有机物都可以通过自由扩散进入细胞。(必修1 P66 正文) ( )2.分子或离子进行跨膜运输时不需要与载体蛋白结合。(必修1 P66正文) ( )3.自由扩散只能顺浓度梯度,而协助扩散既可以顺浓度梯度也可以逆浓度梯 度。(必修1 P67正文) ( )4.水分子更多的是借助细胞膜上的水通道蛋白以协助扩散方式进出细胞。 (必修1 P67正文) ( )
5.轮藻细胞中K+浓度比它们生活的水环境高63倍,说明轮藻吸收K+的方式为 主动运输。(必修1 P69正文) ( ) 6.一种载体蛋白通常只适合与一种或一类离子或分子结合。(必修1 P69正 文) ( )7.胞吞、胞吐依赖于膜的流动性,主动运输、协助扩散与膜的流动性无关。 (必修1 P72正文) ( )
(必修1 P66图4-4、P70图4-6拓展)(1)完成图中填空。
①图甲、乙所示物质进出细胞的方式分别是 ,判断 的依据是 。
(2)分析物质进出细胞的有关图像。
图甲中a点以后物质是逆浓度梯度运输,为主动运输;图乙中物质
顺浓度梯度运输,需要载体蛋白协助,但不消耗能量,为协助扩散
②图乙所示的运输方式可以逆浓度梯度进行吗?提示:不能,逆浓度梯度运输一定消耗能量。③只要是消耗能量的运输方式就是主动运输吗?提示:不一定,消耗能量的运输方式除了主动运输外,还有胞吞和胞吐。
1.比较物质出入细胞的方式
[特别提醒] 物质出入细胞方式的5点提醒(1)同一种物质进出不同细胞时,运输方式可能不同,如红细胞吸收葡萄糖的 方式是协助扩散,小肠上皮细胞吸收葡萄糖的方式则是主动运输。(2)Na+、K+等无机盐离子一般以主动运输的方式进出细胞,但也可通过协助 扩散(神经元兴奋传递时)进出细胞。(3)RNA和蛋白质等大分子物质通过核孔进出细胞核,而不是通过胞吞、胞吐 作用。(4)通过胞吐运输的不一定都是大分子物质,也可能是小分子物质,如某些神 经递质的释放。
(5)自由扩散、协助扩散、主动运输体现了生物膜的选择透过性;胞吞、胞吐 体现了生物膜的流动性。
2.被动运输和主动运输影响因素的分析(1)浓度差对物质跨膜运输的影响 浓度差主要影响自由扩散和协助扩散。自由扩散中,浓度差越大,运输速 率越大;协助扩散中,浓度差达到一定程度后运输速率不再继续增加,原因是 受转运蛋白数量的限制。
(2)转运蛋白数量对跨膜运输的影响转运蛋白主要影响协助扩散和主动运输。其他条件适宜的情况下，协助扩散中转运蛋白数量越多，运输速率越大；主动运输中载体蛋白数量达到一定程度后运输速率不再增加，原因可能是受能量供应限制。自由扩散不受转运蛋白数量的影响。
(3)氧气含量对跨膜运输的影响:通过影响细胞呼吸进而影响主动运输的速率。 ①P点时:无氧呼吸为物质的运输提供能量。②PQ段:随着氧气含量的增加,有氧呼吸产生的能量越多,主动运输的速率越大。③Q点以后:当氧气含量达到一定程度后,受载体蛋白数量以及其他限制因素 的影响,运输速率不再增加。
3.探究物质跨膜运输方式的实验设计思路(1)探究是主动运输还是被动运输 (2)探究是自由扩散还是协助扩散
考向一 结合物质进出细胞方式的判断,考查生命观念与科学思维能力1.(2021湖北荆门高三月考)如图分别表示载体蛋白和通道蛋白介导的两种物质运输方式,其中通道蛋白介导的运输速率比载体蛋白介导的快1 000倍以上。下列叙述正确的是 ( )A.载体蛋白在细胞膜上具有一定的流动性B.通道蛋白介导的运输速率较快可能是因为消耗的能量较少C.若这两种膜蛋白介导同一物质的运输,则无专一性可言D.通道蛋白介导的运输方式的运输速率快,所以不会受到通道蛋白数量的限制
解析 据图分析,溶质分子通过载体蛋白和通道蛋白的扩散方式都是协 助扩散,都不消耗能量,且载体蛋白和通道蛋白运输物质均具有专一性。图中 通道蛋白介导的运输方式属于协助扩散,不需要消耗能量,B错误;识图分析可 知,若这两种膜蛋白介导同一物质的运输,仍然具有专一性,C错误;由于转运 蛋白数量有限,故转运蛋白介导的运输速率会受到转运蛋白数量的限制,D错 误。
2.(不定项选择)(2020云南昆明民族大学附中二模)物质通过细胞膜的方式既 有顺浓度梯度的被动运输,也有逆浓度梯度的主动运输。下面图甲表示物质 进入细胞的四种方式;图乙表示小肠上皮细胞吸收转运葡萄糖的示意图。下 列有关说法正确的是( ) 图甲 图乙
A.图甲中物质通过①②③④过程进入细胞的运输速率都会受温度影响B.神经细胞产生动作电位主要是因为Na+通过②方式进入细胞,恢复静息电 位主要是因为K+通过方式④进入细胞 C.图乙中小肠上皮细胞吸收葡萄糖的过程中伴随着Na+的吸收,该过程不需要消耗ATP,属于被动运输 D.细胞膜对跨膜运输的物质具有选择性,这与膜上的载体蛋白和通道蛋白的 专一性有关,也与磷脂分子的脂溶性有关
答案 AD 分析图甲可知,①为自由扩散,②③为协助扩散,④为主动运输。 温度可影响构成细胞膜的物质分子的运动,进而影响物质运输速率,所以图甲 中物质通过①②③④过程进入细胞的运输速率都会受温度影响,A正确;静息 电位产生时,钾离子通过钾离子通道以②协助扩散的方式进入组织液,动作电 位产生时,钠离子通过钠离子通道以②协助扩散的方式进入细胞内,B错误;图 乙中小肠上皮细胞吸收葡萄糖的过程中伴随着Na+的吸收,借助相同载体上 Na+顺浓度梯度运输时产生的电化学势能以主动运输的方式吸收葡萄糖,C错 误;脂溶性物质能优先通过细胞膜,所以细胞膜对跨膜运输的物质的选择性与 膜上的载体蛋白和通道蛋白的专一性有关,也与磷脂分子的脂溶性有关,D正确。
题后悟道·方法“三看法”判断物质出入细胞的方式
考向二 借助物质跨膜运输的影响因素及分析,考查科学思维与科学探究能力3.(不定项选择)(2021黑龙江哈尔滨六中高三开学考)图1~4表示物质浓度或 氧气浓度与物质跨膜运输速度间关系的曲线图。下列相关叙述,不正确的是 ( )
A.如某物质跨膜运输的速度可用图1与3表示,则该物质可能是葡萄糖B.如某物质跨膜运输的速度可用图2与3表示,则该物质可能是葡萄糖C.限制图中A、C两点的运输速度的主要因素不同,B、D两点的限制因素有 共同点D.将图2与4的曲线补充完整,曲线的起点应从坐标系的原点开始
答案 AD 如某物质跨膜运输的速度可用图1与3表示,说明该物质的运输 方式是自由扩散,则该物质不应为葡萄糖,A错误;图4曲线的起点不能从坐标 系的原点开始,因为无氧呼吸也能提供能量,D错误。
4.(2020山东青岛二中期末)某农科所用含K+和Mg2+的培养液培养番茄幼苗,每 天K+和Mg2+初始状态均为500 mg/L,定时测定培养液中K+和Mg2+的剩余量,实 验结果如图所示,据图分析正确的是 ( )
A.该实验的自变量是离子浓度和生长发育时间B.番茄对K+和Mg2+的需求量在授粉期均大于营养生长期,二者的运输与氧分 压有关C.番茄在营养生长期的前期及坐果期后对K+几乎不吸收,在授粉期和坐果期 吸收量增大D.番茄对K+和Mg2+吸收量的差异可能与细胞膜上相应载体的数量有关,其根 本原因是吸收Mg2+和K+的细胞中遗传物质不同
答案 B 分析曲线可知,该实验的自变量是离子种类和生长发育时间,A错 误;由题干知每天K+和Mg2+初始状态均为500 mg/L,由图中培养液中K+和Mg2+ 的剩余量可知,番茄在不同的生长发育时期均吸收K+,在授粉期和坐果期K+剩 余量小于营养生长期,说明在授粉期和坐果期K+吸收量增大,C错误;番茄以主 动运输的方式吸收K+和Mg2+,因此,番茄对K+和Mg2+吸收量的差异可能与细胞 膜上相应载体的数量有关,但同种植物的不同细胞中遗传物质相同,番茄对K+ 和Mg2+吸收量的差异的根本原因是基因的选择性表达,D错误。
题后悟道·方法运输速率曲线中的运输方式判断(不考虑胞吞和胞吐)(1)有饱和点的曲线表示协助扩散或主动运输。(2)运输速率与细胞外浓度成正比关系的曲线表示自由扩散。(3)运输速率与呼吸作用或氧浓度有关系的曲线表示主动运输。
考向三 围绕物质跨膜运输的有关探究实验分析,考查科学探究能力5.主动运输是一种重要的跨膜运输方式,体现了生命活动的“主动性”。为 探究主动运输的特点,科研人员利用下图装置进行实验,其中HgCl2是一种可 以影响ATP水解的新陈代谢抑制剂。请分析回答:
(1)本实验的名称是 。(2)写出实验进行过程中需要控制的两个无关变量: 。(3)实验得到如图所示的结果。
①根据实验结果,科研人员在实验前后需测定 。②比较乙组和甲组结果,得出的结论是 。③与甲组相比,丙组吸收磷酸盐较少的原因可能是 。
答案 (1)探究HgCl2溶液和细胞成熟程度对细胞主动运输(吸收磷酸盐)的影 响 (2)温度、pH、溶解氧、溶液的用量、胡萝卜片的数量等 (3)①溶液中 磷酸盐的浓度 ②细胞主动运输(吸收磷酸盐)需要消耗能量 ③幼嫩组织 供能少,幼嫩组织细胞膜上载体蛋白数量少
1.(2020江苏单科,5,2分)如图①~⑤表示物质进、出小肠上皮细胞的几种方 式,下列叙述正确的是 ( )A.葡萄糖进、出小肠上皮细胞方式不同B.Na+主要以方式③运出小肠上皮细胞C.多肽以方式⑤进入细胞,以方式②离开细胞D.口服维生素D通过方式⑤被吸收
解析 如图所示,小肠上皮细胞通过同向协同转运的方式吸收葡萄糖,该 过程消耗Na+电化学梯度中的能量,属于主动运输,而葡萄糖则是通过载体蛋 白顺浓度梯度以协助扩散的方式出小肠上皮细胞的,A正确;Na+出小肠上皮 细胞的方式是②主动运输,B错误;多肽是通过胞吞和胞吐的方式进出细胞的, ⑤是胞吞,②是主动运输,C错误;维生素D是脂质,以④自由扩散的方式进入小 肠上皮细胞,D错误。
2.(2019课标全国Ⅱ,3,6分)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
解析 加入H+-ATPase抑制剂,再用蓝光照射,溶液的pH不变,说明蓝光不 能直接为H+-ATPase逆浓度跨膜转运H+提供能量,C错误。
3.(2018课标全国Ⅰ,3,6分)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N 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
解析 小麦无固氮能力,不能吸收和利用N2,A错误;农田适时松土,可增加 土壤氧含量,促进根细胞有氧呼吸,进而促进根细胞通过主动运输吸收矿质元 素,B正确;土壤微生物降解植物秸秆产生的无机离子,可以被植物根系吸收利 用,C正确;施肥过多可造成土壤溶液浓度高于玉米根细胞的细胞液浓度,导致 根细胞水分外流而引起“烧苗”现象,D正确。
4.(2018课标全国Ⅱ,2,6分)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 巨噬细胞摄入病原体的过程属于胞吞,A错误;固醇类激素属于脂 溶性物质,以自由扩散的方式跨膜运输,B错误;神经细胞受到刺激时,Na+通过 离子通道顺浓度梯度以被动运输的方式进入细胞,C正确;甘油为脂溶性物质, 通过自由扩散的方式进入皮肤细胞,D错误。
5.(2018海南单科,6,2分)将水稻幼苗培养在含MgSO4的培养液中,一段时间后, 发现营养液中Mg2+和S 的含量下降,下列叙述不合理的是 ( )A.Mg2+通过自由扩散进入根细胞B.MgSO4必须溶解在水中才能被根吸收C.根吸收的Mg2+可以参与叶绿素的形成D.降低温度会影响水稻根系对Mg2+的吸收
解析 Mg2+通过主动运输的方式进入根细胞,A错误;MgSO4必须溶解在 水中形成离子后,才能被根吸收,B正确;根吸收的Mg2+可以参与叶绿素的形 成,C正确;降低温度会降低膜的流动性、降低分子的运动速率、影响酶的活 性,进而影响水稻根系对Mg2+的吸收,D正确。
6.(2017课标全国Ⅱ,4,6分)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
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