高考生物提分秘籍：专题08《物质跨膜运输的实例》教学案（含答案）教案

1．物质出入细胞的方式(Ⅱ)。

2．实验：(1)通过模拟实验探究膜的透性。

(2)观察植物细胞的质壁分离和复原。

热点题型一   渗透作用的原理及应用

例1、（北京卷，1）细胞膜的选择透过性保证了细胞内相对稳定的微环境。下列物质中，以（自由）扩散方式通过细胞膜的是（　　）

A．Na+    B．二氧化碳  C．RNA   D．胰岛素

【答案】B

【变式探究】如图实验装置，玻璃槽中是蒸馏水，半透膜允许单糖透过。倒置的长颈漏斗中先装入蔗糖溶液，一定时间后再加入蔗糖酶。最可能的实验现象是 (　　)

A．漏斗中液面开始时先上升，加酶后上升后又下降

B．在玻璃槽中会测到蔗糖和蔗糖酶

C．漏斗中液面开始时先下降，加酶后一直上升

D．在玻璃槽中会测到葡萄糖、果糖和蔗糖酶

【答案】A

【解析】实验开始时，蔗糖不能透过半透膜，所以单位时间内通过半透膜渗透进长颈漏斗中的水分子数比渗透出来的多，漏斗内液面上升。而加入酶后，将蔗糖分解为单糖，单糖分子能透过半透膜进入玻璃槽中，使玻璃槽内液体浓度升高，一段时间后，水分子从长颈漏斗内渗出的较多，漏斗内液面下降。

【提分秘籍】

 (1)半透膜、选择透过性膜的比较

区别：①半透膜是无生命的物理性薄膜，是指某些物质可以透过而另一些物质不能透过的多孔性薄膜，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命的生物膜，载体的存在决定了其对不同物质是否吸收的选择性。细胞死亡或膜载体蛋白失活后，其选择透过性丧失。

共性：都允许水分子自由通过，而不允许大分子物质通过。

(2)生物膜的结构特点——具有一定的流动性，原因是构成生物膜的磷脂分子和蛋白质分子大多都是可运动的。

(3)生物膜的功能特性——具有选择透过性，原因是膜上载体的种类和数量不同。

【举一反三】

如下图甲、乙所示是渗透作用装置，其中半透膜为膀胱膜(蔗糖分子不能通过，水分子可以自由通过)。图中溶液A、B、a、b均为蔗糖溶液，实验开始前其浓度分别用MA、MB、Ma、Mb表示。一段时间达到平衡后，甲、乙装置中漏斗内的液面上升高度分别为h1、h2，a、b的浓度分别为M1、M2，则下列判断错误的是 (　　)

A．若h1>h2，MA＝MB，则Ma>Mb

B．若h1>h2，MA＝MB，则Ma<Mb

C．若Ma＝Mb>MA>MB，则h1<h2，M1>M2

D．一段时间后，A→a与a→A、B→b与b→B的水分子扩散速度均相等

【答案】B

【解析】若h1>h2，MA＝MB，说明a从A中吸收的水分子数比b从B中吸收的多，即a与A的浓度差比b与B的大，因此Ma>Mb；若Ma＝Mb>MA>MB，说明a与A的浓度差比b与B的浓度差小，a比b吸收的水分子少，则h1<h2，M1>M2；一段时间后装置中的液面不再变化，说明半透膜两侧的水分子运动处于平衡状态。

【方法技巧】渗透方向及浓度大小的判断

(1)判断溶剂渗透的总方向

①若半透膜两侧是同种溶液，根据质量浓度或物质的量浓度判定。

②若半透膜两侧是不同的溶液，物质的量浓度才能体现溶质或溶剂分子数的多少，如半透膜两侧为质量分数相同的葡萄糖溶液和蔗糖溶液，则葡萄糖溶液一侧单位体积中葡萄糖分子数多(水分子数少)，水分子由蔗糖溶液一侧通过半透膜向葡萄糖溶液一侧扩散。

(2)判断半透膜两侧溶液浓度大小

若渗透平衡后，半透膜两侧液面仍存在液面差，则半透膜两侧溶液就存在浓度差，液面差越大，浓度差就越大，且液面高的一侧溶液浓度高。

热点题型二    物质出入细胞的方式及影响因素

例2、 （全国Ⅱ卷，2）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

【答案】C

【解析】本题考查细胞的物质输入与输出。病原体属于颗粒性物质，颗粒性物质或大分子物质进出细胞的方式为胞吞和胞吐，因此巨噬细胞摄入病原体的过程属于胞吞，A错误；固醇类激素的化学本质是脂质，脂溶性物质以自由扩散的方式进入靶细胞，B错误；神经细胞内的Na＋浓度比细胞膜外低，受刺激时，产生的Na＋内流是顺浓度梯度进行的，属于被动运输，C正确；甘油是脂溶性小分子物质，以自由扩散的方式进入细胞，D错误。

【变式探究】如图是小肠上皮细胞吸收转运葡萄糖的过程模式图，据图判断下列说法错误的是 (　　)

A．小肠上皮细胞面向肠腔侧形成很多微绒毛，以高效地吸收来自肠腔的葡萄糖等物质

B．小肠上皮细胞从肠腔吸收葡萄糖和Na＋都是主动运输，但载体不同

C．小肠上皮细胞向组织液释放葡萄糖时需载体协助

D．小肠上皮细胞以主动运输的方式从组织液吸收K＋释放Na＋，载体相同

【答案】B

【提分秘籍】 探究物质跨膜运输方式的实验设计

(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

 【举一反三】

如图中曲线a、b表示物质跨(穿)膜运输(不包括胞吞和胞吐)的方式，下列表述错误的是 (　　)

A．只有在氧气存在时才会发生方式b的物质运输

B．质壁分离过程中，水分子通过方式a进出细胞

C．方式b的最大转运速率与载体蛋白数量有关

D．b的运输方式能体现细胞膜的选择透过性

【答案】A

【方法技巧】物质出入细胞方式的判断

(1)判断方法

①根据分子的大小、是否需要能量和载体蛋白进行判断

②根据运输方向判断：顺浓度梯度的跨膜运输方式是自由扩散和协助扩散，逆浓度梯度的跨膜运输方式一定是主动运输。

③根据达到平衡时的浓度判断：若达到平衡时细胞内外仍存在浓度差，则是主动运输，因为自由扩散和协助扩散达到平衡时内外浓度相等。

(2)不同条件下运输方式的判断

①消耗能量的运输方式有胞吞、胞吐和主动运输。

②需要载体蛋白参与，不消耗能量的运输方式一定是协助扩散。

(3)无机盐离子的运输方式：无机盐离子的运输方式并非都是主动运输，在顺浓度梯度情况下，也可通过被动运输方式进出细胞，如在神经冲动传导过程中Na＋、K＋的运输，在兴奋时Na＋内流和在恢复静息状态时K＋外流都是协助扩散。

热点题型三    实验：观察植物细胞的质壁分离及复原

例3．（年海南卷，9）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

【答案】B

【变式探究】在“观察植物细胞的质壁分离和复原”实验中，对紫色洋葱鳞片叶外表皮临时装片进行了三次现察(如下图所示)。下列有关叙述正确的是 (　　)

A．第一次观察时容易看到紫色大液泡和较大的无色细胞质基质区域

B．第二次观察时可以发现细胞质壁分离首先发生在细胞的角隅处

C．吸水纸的主要作用是吸除滴管滴加的多余液体，以免污染镜头

D．为了节约实验时间，通常可以省略第一次显微观察步骤

【答案】B

【解析】本实验的三次观察分别是观察正常植物细胞、质壁分离的细胞、质壁分离复原的细胞，第一次观察时未发生质壁分离，较易看到紫色大液泡，第二次观察时已经通过引流使紫色洋葱鳞片叶的外表皮细胞浸润在蔗糖溶液中，可以看到细胞质壁分离首先发生在细胞的角隅处；图中吸水纸吸水是为了加快蔗糖溶液和清水浸入标本；第一次显微观察是为了与质壁分离和复原的细胞做对照，不能省略。

【提分秘籍】关于质壁分离和复原实验的4个注意点

(1)在实验中，当质壁分离现象出现后，观察时间不宜过长，以免细胞因长期处于失水状态而死亡，影响质壁分离复原现象的观察。

(2)不选动物细胞做实验材料是因为动物细胞无细胞壁，不会在失水时发生质壁分离现象。

(3)本实验所用的方法为引流法，用显微镜观察了三次，第一次与第二次形成对照，第三次与第二次形成对照，该对照方法为自身对照。

(4)本实验是教材中涉及“显微观察”实验中唯一的一个“只在低倍镜下”观察(不曾换“高倍镜”)的实验。

【变式探究】将紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞置于30%蔗糖溶液中数分钟后，用清水引流，重复多次，则在此过程中如图所示的细胞中(　　)

A．区域①扩大，区域②紫色变浅

B．区域①缩小，区域②紫色加深

C．区域①扩大，区域②紫色不变

D．区域①缩小，区域②紫色变浅

【答案】D

【方法技巧】巧判细胞能否发生质壁分离与复原

(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(溶质不能透膜)的溶液中只会发生质壁分离现象，不能自动复原(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。

1．（北京卷，1）细胞膜的选择透过性保证了细胞内相对稳定的微环境。下列物质中，以（自由）扩散方式通过细胞膜的是（　　）

A．Na+    B．二氧化碳  C．RNA   D．胰岛素

【答案】B

【解析】一般Na+内流时属于协助扩散，Na+外流时属于主动运输，A错误；二氧化碳的运输属于自由扩散，B正确；RNA通过核孔进入细胞质，需要消耗能量，不是自由扩散，C错误；胰岛素是通过胞吐被分泌出细胞的，D错误。

2．（全国Ⅱ卷，2）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

【答案】C

1．（年海南卷，9）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

【答案】B

【解析】具有大的液泡的活细胞才能发生质壁分离，A正确。质壁分离过程中，细胞在失水，此时，细胞外甲物质的浓度高于细胞内甲物质的浓度，B错误。水分子跨膜的方式是自由扩散，C正确。细胞壁是全透的，甲物质和H2O能自由通过，D正确。

2．（年海南卷，6）将生长状态一致的某种植物幼苗分成甲、乙两组，分别移入适宜的营养液中在光下培养，并给甲组的营养液适时通入空气，乙组不进行通气处理。一定时间后测得甲组的根对a离子的吸收速率远大于乙组的。关于这一实验现象，下列说法错误的是（　　）

A．给营养液通入空气有利于该植物的生长

B．根细胞对a离子的吸收过程属于自由扩散

C．根细胞对a离子的吸收过程有能量的消耗

D．根细胞的有氧呼吸有利于根对a离子的吸收

【答案】B

3．（年江苏卷，22）下图为植物光合作用同化物蔗糖在不同细胞间运输、转化过程的示意图。下列相关叙述错误的是（　　）

A．蔗糖的水解有利于蔗糖顺浓度梯度运输

B．单糖逆浓度梯度转运至薄壁细胞

C．ATP生成抑制剂会直接抑制图中蔗糖的运输

D．蔗糖可通过单糖转运载体转运至薄壁细胞

【答案】BCD

【解析】蔗糖分子通过胞间连丝进行运输，水解后形成单糖，通过单糖转运载体顺浓度梯度运输，速度加快，A正确；图示单糖通过单糖转运载体顺浓度梯度转运，B错误；图中蔗糖运输不消耗能量，单糖顺浓度梯度运输也不消耗能量，故ATP合成抑制剂对其没有影响，C错误；蔗糖属于二糖，不能通过单糖转运载体转运，D错误。

4．（2017年新课标Ⅱ卷，4）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

【答案】C

（江苏卷.2）下列关于生物膜透性的叙述，正确的是

A.核糖体合成的分泌蛋白能够自由透过高尔基体膜

B.细胞质中合成的光合作用相关蛋白须通过内质网输入叶绿体

C.子叶细胞中包被脂肪颗粒的膜对葡萄糖具有选择透性

D.细胞外高浓度的超氧化物歧化酶可以自由扩散进入细胞

【答案】C

【解析】核糖体合成的分泌蛋白通过内质网产生的囊泡运输至高尔基体，与高尔基体膜融合，进入高尔基体，不能自由透过高尔基体，A错误；细胞质中合成的光合作用相关蛋白属于胞内蛋白，直接进入叶绿体，不需经过内质网，B错误；葡萄糖通过子叶细胞中包被脂肪颗粒的膜需载体协助，具有选择透性，C正确；超氧化物歧化酶是蛋白质，通过胞吞的方式进入细胞，D错误。

 ( 年课标II卷.1)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：

下列分析正确的是(     )

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

【答案】A

( 年课标II卷.3)下列过程中，不属于胞吐作用的是(     )

1. 浆细胞分泌抗体到细胞外的过程
2. mRNA从细胞核到细胞质的过程
3. 分泌蛋白从胰腺的腺泡细胞到胞外的过程
4. 突触小泡中神经递质释放到突触间隙的过程

【答案】B

【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。

（年海南卷.10）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。假设蔗搪分子不进出细胞，则关于这一实验结果。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

【答案】D

【解析】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，A错误；乙的浓度不变是因为细胞外蔗糖浓度与乙的浓度相等，水分进出平衡，B错误；实验中细胞与蔗糖溶液间的水分移动属于自由扩散，C错误；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，D正确。

（年上海卷.6）图2显示物质P和Q跨膜出细胞，下列叙述正确的是（   ）

A．物质P可能是氧气                   B．物质Q一定是水分子

C．物质P和Q出细胞都需要载体       D．物质P和Q出细胞未必都捎耗能量

【答案】D

（年山东卷.26）（11分）油菜果实发育所需的有机物主要来源于果皮的光合作用。

（1）油菜果皮细胞内通过光合作用固定CO2的细胞器是__________。光合作用产生的有机物主要以蔗糖的形式运输至种子。种子细胞内的蔗糖浓度比细胞外高，说明种子细胞吸收蔗糖的跨（穿）膜运输方式是_________。

（2）图甲表示在适宜条件下油菜果实净光合速率与呼吸速率的变化。分析可知，第24天的果实总光合速率_____（填“大于”或“小于”）第12天的果实总光合速率。第36天后果皮逐渐为黄，原因是叶绿素含量减少而_________（填色素名称）的含量基本不变。叶绿素含量减少使光反应变慢，导致光反应供给暗反应的______和______减少，光合速率降低。

（3）图乙表示油菜种子中储存有机物含量的变化。第36天，种子内含量最高的有机物可用_______染液检测；据图分析，在种子发育过程中该有机物由_________转化而来。

【答案】（1）叶绿体   主动运输    （2）小于   类胡萝卜素（或叶黄素和胡萝卜素）    [H]（或NADPH）  ATP（注：两空可颠倒）   （3）苏丹Ⅲ（或：苏丹Ⅳ）    可溶性糖或淀粉

【2014·大纲全国卷】小肠的吸收是指食物消化后的产物水和无机盐等通过小肠上皮细胞进入血液和淋巴的过程。0.9%的NaCl溶液是与兔的体液渗透压相等的生理盐水。某同学将处于麻醉状态下的兔的一段排空小肠结扎成甲、乙、丙、丁4个互不相通、长度相等的肠袋(血液循环正常)，并进行实验，实验步骤和实验结果如表。

请根据实验结果回答问题：

(1)实验开始时，水在肠腔和血液之间的移动方向是：甲组从________；丙组从________。在这一过程中水分子的运动方向是从溶液浓度________处流向溶液浓度________处。本实验中水分子的这种移动过程称为________。

(2)比较乙和丁的实验结果，可推测小肠在吸收Na＋时，需要________的参与。

【答案】(1)肠腔进入血液 血液进入肠腔 低  高  渗透作用(其他合理答案也可)  (2)Na＋载体蛋白

【2014·江苏高考】在“观察植物细胞的质壁分离和复原”实验中，对紫色洋葱鳞片叶外表皮临时装片进行了三次观察(如下图所示)。下列有关叙述正确的是(　　)

A. 第一次观察时容易看到紫色大液泡和较大的无色细胞质基质区域

B. 第二次观察时可以发现细胞质壁分离首先发生在细胞的角隅处

C. 吸水纸的主要作用是吸除滴管滴加的多余液体，以免污染镜头

D. 为了节约实验时间，通常可以省略第一次显微观察步骤

【答案】B

【2014·上海高考】以紫色洋葱鳞叶为材料进行细胞质壁分离和复原的实验，原生质层长度和细胞长度分别用X和Y表示(如图)，在处理时间相同的前提下(　　)

A. 同一细胞用不同浓度蔗糖溶液处理，X/Y值越小，则紫色越浅

B. 同一细胞用不同浓度蔗糖溶液处理，X/Y值越大，则所用蔗糖溶液浓度越高

C. 不同细胞用相同浓度蔗糖溶液处理，X/Y值越小，则越易复原

D. 不同细胞用相同浓度蔗糖溶液处理，X/Y值越大，则细胞的正常细胞液浓度越高

【答案】D

【解析】将同一细胞置于不同浓度的溶液中，X/Y值越小，则说明该细胞中的液泡失水越多，液泡的紫色越深，其蔗糖溶液的浓度越高，A、B错误；将不同细胞置于相同浓度的蔗糖溶液中，X/Y值越小，则说明细胞失水越多，越不易复原；X/Y值越大，则说明该细胞的细胞液浓度越高、失水越少。故C项错误，D项正确。