1、第第6 6讲物质进出细胞的方式讲物质进出细胞的方式第二单元第二单元2023内容索引强基础强基础 增分策略增分策略增素能增素能 精准突破精准突破悟考情悟考情 演练真题演练真题研专项研专项 前沿命题前沿命题知考向明考情提素养重考能全国卷内容要求1.举例说明物质进出细胞的方式2.实验:观察植物细胞的质壁分离和复原3.实验:通过模拟实验探究膜的透性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近五年全国卷考情2021全国乙(2)、2020全国(4)、2020全国(1,5)、2019全
2、国(3)、2019全国(29)、2018全国(3)、2018全国(2)、2017全国(4)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强基础强基础 增分策略增分策略一、渗透作用的原理及应用一、渗透作用的原理及应用1.渗透作用(1)概念:指 通过半透膜的扩散过程,是自由扩散的一种形式。 (2)发生条件水分子或其他溶剂分子半透膜(3)常见渗透装置图分析 水分的流动判断:当溶液浓度时,水分就通过半透膜由S2流向S1;当溶液浓度时,水分就通过半透膜由S1
3、流向S2。 在达到渗透平衡后,若存在如图所示的液面差h,则S1溶液浓度S2溶液浓度。此时,液面高的一侧高出的液柱会形成压强,溶剂由溶液浓度低的一侧向溶液浓度高的一侧扩散。 S1S2 S1阻止2.动、植物细胞的吸水和失水(1)动物细胞的吸水和失水细胞膜细胞质与外界溶液现象 小于大于等于(2)植物细胞的吸水和失水(以成熟植物细胞为例)条件:成熟植物细胞具有中央大液泡。原理:现象: 大于小于等于3.物质跨膜运输的特点(1)植物对无机盐离子的吸收科学家将番茄和水稻分别放在含有Ca2+、 Mg2+和 的培养液中培养,结果及分析如下:高于图中显示:不同植物(每种离子中灰白柱相比)对同一种无机盐离子的吸收速
4、率。 同一种植物对的吸收也有差异(三条白柱高低不同,三条灰柱高低也不同)。 (2)实验结论:植物细胞对无机盐离子的吸收具有。 (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。 不同微生物对各种无机盐离子的不同。 不同不同种无机盐离子选择性选择性需要量旁栏边角(必修1 P61“与生活的联系”改编)为什么咸瓜子吃多了更易使人上火(即口干舌燥)?为什么盐渍食品暴露在空气中也能保存很长时间?提示 这是因为与细胞内液相比,外界溶液浓度高,口腔上皮细胞失水导致的。食品中盐浓度过高,微生物无法存活。易错辨析(1)在质量分数为0.9%的NaCl溶液中,红细胞形态不变是由于此时没有水分子进出细胞
5、。()(2)在低于质量分数为0.9%的NaCl溶液中,红细胞因渗透作用吸水膨胀甚至有的破裂。()(3)渗透作用是指水分子从溶液浓度较高处向溶液浓度较低处进行的扩散。()在质量分数为0.9%的NaCl溶液中,红细胞形态不变是由于水分子进出达到平衡。 水分子是从其分子数相对较多处向相对较少处扩散,即从溶液浓度较低处向溶液浓度较高处进行扩散。(4)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。()(5)植物细胞的原生质层包括细胞膜、细胞质和细胞核。()(6)渗透作用中膜两侧溶液的浓度指的是质量百分比浓度。()(7)只有活细胞的细胞膜才具有选择透过性。()(8)农作物的轮作与细胞膜的选择透过性
6、有关。()处于一定浓度的外界溶液中的动物细胞,若有浓度差,则可发生渗透作用。原生质层由细胞膜、液泡膜及二者之间的细胞质构成,不包括细胞核。渗透作用中膜两侧溶液的浓度指的是物质的量浓度而不是质量百分比浓度。 长句应答轮作是农业生产中经常使用的方法。农民在同一块田里种植的作物种类会因年份有所不同,也就是有计划地更换作物种类来种。这与作物根系对矿质营养元素的选择性吸收有什么关系吗?提示 农业生产上的轮作是针对不同作物根系对矿质元素的选择性吸收而采取的生产措施。如果长期在同一块田里种植同种作物,地力就会下降(俗称伤地),即某些元素含量下降,这样就会影响作物的产量。二、物质跨膜运输的方式及影响因素二、物
7、质跨膜运输的方式及影响因素1.物质跨膜运输的方式(1)被动运输扩散不需要高低高低载体蛋白能量物质浓度梯度大小转运蛋白的数量(2)主动运输 逆浓度梯度载体蛋白需要选择吸收(3)胞吞与胞吐 内陷形成小囊囊泡细胞膜流动性能量载体2.根据模式图判断物质跨膜运输方式 (1)属于主动运输的是,原因是。 (2)属于自由扩散的是。 (3)属于协助扩散的是。 a、e逆浓度梯度运输,需要载体蛋白协助和消耗能量bc、d3.影响物质出入细胞的因素的曲线分析 (1)物质浓度(在一定的范围内) 自由扩散协助扩散或主动运输(2)氧气浓度 自由扩散或协助扩散主动运输旁栏边角1.(必修1 P66“思考与讨论”改编)水是极性分子
8、,而磷脂分子的尾部是疏水的。水分子是否只能以自由扩散方式运输?2.(必修1 P73“与社会的联系”改编)囊性纤维病是细胞中某种蛋白质结构异常,影响了Na+和Cl-的跨膜运输,这一事例说明这种结构蛋白属于细胞膜上的,也反映了细胞膜对离子的吸收具有选择性是通过细胞膜上来实现的。 提示 不是。水分子可以通过自由扩散进出细胞,但更多的是借助细胞膜上的水通道蛋白以协助扩散的方式进出细胞。提示 载体蛋白载体蛋白的种类和数量 3.(必修1 P74“科学前沿”)什么是通道蛋白?它包括哪些类型? 提示 通道蛋白是一类跨越细胞膜磷脂双分子层的蛋白质。它包含两大类:水通道蛋白和离子通道蛋白。易错辨析(1)(2021
9、河北,4C)人的成熟红细胞通过无氧呼吸分解葡萄糖产生ATP,为吸K+排Na+过程提供能量。()(2)Mg2+通过自由扩散进入根细胞。()(3)-淀粉酶从糊粉层细胞排到细胞外的方式是逆浓度梯度经协助扩散排出。() Mg2+通过主动运输进入根细胞。 -淀粉酶的化学本质是蛋白质,从糊粉层细胞排到细胞外的方式是胞吐。(4)二氧化碳能以自由扩散的方式通过细胞膜。()(5)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。离子通过离子泵的跨膜运输是顺浓度梯度进行的。()(6)植物细胞通过主动运输吸收不同矿质元素离子的速率都相同。() 离子通过离子泵时水解ATP,该跨膜运输
10、是逆浓度梯度进行的。 不同离子的载体蛋白种类和数量不同,吸收速率也有差异。 三、实验三、实验: :观察植物细胞的质壁分离和复原观察植物细胞的质壁分离和复原1.实验原理 半透膜大细胞液2.实验步骤 逐渐变小加深逐渐变大易错辨析(1)(2021 全国乙,2D)观察植物细胞吸水和失水时,可用蔗糖溶液处理紫色洋葱鳞片叶外表皮。()(2)(2021 湖南,3A)施肥过多引起的“烧苗”现象与质壁分离有关。()(3)(2021 湖南,3C)质壁分离复原过程中,细胞的吸水能力逐渐降低。()(4)(2020 全国,4A)大蒜根尖分生区细胞可用于观察细胞的质壁分离与复原。() 根尖分生区细胞无中央大液泡,不能用于
11、观察质壁分离与复原。 (5)(2020 山东,3C)质壁分离过程中,黑藻细胞绿色加深、吸水能力减小。()(6)(2020 江苏,25B)用0.3 g/mL蔗糖溶液处理的紫色洋葱鳞片叶外表皮装片,紫色的液泡逐渐变小,颜色逐渐变深。()(7)需在高倍镜下才能观察到洋葱鳞片叶外表皮细胞的质壁分离。()(8)在蔗糖溶液中加入适量红墨水,可用于观察白洋葱鳞片叶外表皮细胞的质壁分离。()质壁分离过程中细胞吸水能力逐渐增大。 用紫色洋葱鳞片叶外表皮制作临时装片,在低倍镜下就能观察到细胞的质壁分离。 应用提升将若干生理状况基本相同、长度为3 cm的鲜萝卜条分为四组,分别置于三种浓度的溶液(即0.3 g/mL蔗
12、糖溶液,0.3 g/mL乙二醇溶液及0.5 g/mL蔗糖溶液)(实验组)和清水(对照组)中,测量每组萝卜条的平均长度,结果如图。请思考回答下列问题。(1)依据图示四条曲线变动趋势,推测ad依次为:a.、b.、c.、d.。 (2)在15 min前b、c、d原生质体体积变化说明,该段时间水从原生质体,细胞液浓度。 (3)在清水处理前,c所示溶液中细胞壁、原生质层之间充满了溶液,加入清水后,c、d变化趋势的差异性原因是。 (4)b曲线在用清水处理前即由下降趋势转为上升趋势,原因是。 提示 (1)清水0.3 g/mL乙二醇溶液0.3 g/mL蔗糖溶液0.5 g/mL蔗糖溶液(2)渗出增大(3)蔗糖加入
13、清水后,c可发生质壁分离复原而d不能,原因在于处于c溶液中的细胞尚具活性而d溶液中细胞因失水过度而死亡(4)乙二醇通过原生质层逐渐进入细胞内,从而引起细胞液浓度增大增素能增素能 精准突破精准突破主题一主题二主题三能力解读主题一主题一 物质跨膜运输的实例物质跨膜运输的实例主题一主题二主题三命题解读主题一主题二主题三考向探究考向1渗透系统与渗透作用的分析1.下图所示的装置中,a、b、c中均为一定浓度的蔗糖溶液,各溶液之间均用半透膜(蔗糖不能通过,水分子可以自由通过)隔开。开始时,液面平齐;一段时间后,达到平衡状态,h1h2,此时,a、b、c中蔗糖溶液的浓度大小关系为()A.a=b=cB.abcC.
14、acbD.无法确定主题一主题二主题三答案 C解析 达到渗透平衡后,水分子通过半透膜从a到b及从b到a扩散的速率相等,由于本题中影响水分子扩散速率的因素有两个,即溶液的浓度和水柱h1形成的压强,因此a中蔗糖溶液浓度大于b中蔗糖溶液浓度;同理可知,c中蔗糖溶液浓度大于b中蔗糖溶液浓度,又因水柱h2形成的压强小于水柱h1形成的压强,所以a中蔗糖溶液浓度大于c中蔗糖溶液浓度。因此a、b、c中蔗糖溶液的浓度大小关系为acb,C项符合题意。主题一主题二主题三2.下图为研究渗透作用的实验装置,请回答下列问题。(1)漏斗内溶液(S1)和漏斗外溶液(S2)为两种不同浓度的蔗糖溶液,漏斗内外起始液面一致。渗透平衡
15、时的液面差为h,此时S1和S2浓度大小关系为。 (2)图中半透膜模拟的是成熟植物细胞中的,两者在物质透过功能上的差异是 。 主题一主题二主题三(3)为进一步探究两种膜的特性,某兴趣小组做了以下实验。实验材料:紫色洋葱。实验器具:如图所示的渗透装置(不含溶液),光学显微镜,载玻片,盖玻片,镊子,刀片,吸水纸,擦镜纸,滴管,记号笔等。实验试剂:蒸馏水,0.3 g/mL的蔗糖溶液和与其等渗的KNO3溶液。部分实验步骤和结果如下:选两套渗透装置,标上代号X和Y。在两个烧杯里均加入一定量的蒸馏水,分别在装置X和Y的漏斗内加入适量的蔗糖溶液和KNO3溶液,均调节漏斗内外液面高度一致。渗透平衡时出现液面差的
16、装置有(填代号)。 选两片洁净的载玻片,在载玻片中央分别滴加,制作洋葱鳞片叶外表皮临时装片并分别观察装片中细胞的初始状态。 观察临时装片中浸润在所提供的蔗糖溶液和KNO3溶液中的洋葱鳞片叶外表皮细胞发生的变化,两者都能出现的现象是。 (4)上述实验中最能体现两种膜功能差异的实验现象是。 主题一主题二主题三答案 (1)S1S2(2)原生质层原生质层能主动转运有关物质而半透膜不能(3)X标号蒸馏水质壁分离(4)KNO3溶液中的细胞质壁分离后会自动复原解析 (1)从图中实验现象看出:漏斗内液面高于漏斗外液面,漏斗内压强大于漏斗外压强,会阻止水分子由低浓度一侧向高浓度一侧扩散,故S1S2。(2)成熟的
17、植物细胞有大液泡,原生质层相当于半透膜,在一定浓度的外界溶液中时,就相当于一个渗透装置,图中半透膜模拟的是成熟植物细胞的原生质层;半透膜无选择性,小分子能通过,大分子不能通过,而原生质层由细胞膜、液泡膜和两层膜之间的细胞质构成,细胞膜和液泡膜是生物膜,具有选择透过性,可对物质有选择地吸收、排出。主题一主题二主题三(3)蔗糖分子不能通过半透膜,K+、 能通过半透膜,因此渗透平衡时出现液面差的装置是X。为了区分两组不同实验,应先对两载玻片标号,再在载玻片中央分别滴加蒸馏水,制作洋葱鳞片叶外表皮临时装片。蔗糖溶液和KNO3溶液的浓度都大于细胞液浓度,细胞失水,两者都能出现质壁分离现象。(4)细胞膜上
18、有运载K+和 的载体蛋白,K+和K 能进入细胞,导致细胞液浓度逐渐增大,当增大到大于KNO3溶液浓度时,细胞开始吸水,发生质壁分离复原现象,最能体现两种膜功能差异的实验现象是KNO3溶液中的细胞质壁分离后会自动复原。主题一主题二主题三考向2植物细胞吸水与失水状况分析3.将新鲜萝卜切成大小、长度相同的细条,分别置于不同浓度的蔗糖溶液中,浸泡相同时间后测量各组萝卜条的长度,结果如下表所示。有关叙述正确的是()蔗糖溶液浓度/(molL-1)0.20.30.40.50.60.7实验前长度/实验后长度0.730.800.911.101.171.17A.使萝卜条在浸泡前后长度不变的蔗糖溶液浓度在0.4 m
19、ol/L到0.5 mol/L范围内B.萝卜细胞在溶液中失水或吸水所消耗的ATP由细胞呼吸提供C.渗透平衡时,水分子不再进出萝卜细胞D.在不同浓度蔗糖溶液的实验过程中,蔗糖分子均不可能进入萝卜细胞中主题一主题二主题三答案 A解析 根据表格数据可知,使萝卜条在浸泡前后长度不变的蔗糖溶液浓度在0.4 mol/L到0.5 mol/L范围内;萝卜细胞在溶液中失水或吸水不消耗ATP;渗透平衡时,水分子仍然进出萝卜细胞;蔗糖溶液浓度过高时会使细胞死亡,此时蔗糖分子可能进入萝卜细胞中。主题一主题二主题三4.(2021湖北武汉质检)在低渗溶液中,细胞发生渗透吸水后会使细胞膨胀甚至破裂,不同的细胞用不同的机制解决
20、这种危机。下图表示高等动物、高等植物与原生生物细胞(如变形虫)以三种不同的机制避免渗透膨胀,据此推断,下列说法正确的是()A.机制1表示动物细胞,离子运出细胞一定需要消耗能量B.机制2表示植物细胞,细胞壁的保护使植物细胞可以吸水后不破裂C.机制3表示变形虫,若将其置于低渗溶液中,其收缩泡的伸缩频率会减慢D.三种细胞的边界各不相同,以达到与外界环境分隔开的目的考向3活细胞的渗透作用及应用分析 主题一主题二主题三答案 B解析 离子运出细胞未必都消耗能量,如神经细胞产生和维持静息电位时K+外流为协助扩散,不消耗能量,A项错误;若将变形虫置于低渗溶液中,其收缩泡的伸缩频率应加快,C项错误;细胞膜是所有
21、细胞的边界,D项错误。主题一主题二主题三方法突破1.界定半透膜和选择透过性膜主题一主题二主题三2.规避有关渗透作用的四个误区 主题一主题二主题三能力解读主题二主题二 物质跨膜运输的方式及影响因素物质跨膜运输的方式及影响因素主题一主题二主题三命题解读主题一主题二主题三角度一、物质跨膜运输的方式及判定角度一、物质跨膜运输的方式及判定考向探究考向1据具体物质判定1.(2018全国)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主
22、题一主题二主题三答案 C解析 巨噬细胞摄入病原体的过程是依靠细胞膜的流动性,通过胞吞来完成的,属于膜泡运输,A项错误;固醇类激素和甘油的化学本质是脂质,属于脂类化合物,细胞膜基本支架是磷脂双分子层,根据相似相溶的原理,固醇类激素和甘油进入细胞的过程属于自由扩散,B、D两项错误;神经细胞膜外Na+浓度高于膜内,神经细胞受到刺激时,细胞膜上Na+通道开放(Na+通道由特异性蛋白质构成),Na+内流不需要ATP,属于被动运输中的协助扩散,C项正确。主题一主题二主题三考向2据分类依据判定2.如图为一般情况下物质进出细胞的方式分类图,其中A、B和E为分类标准,C、D、G、H和F为具体的物质运动方式,下列
23、相关推断错误的是()A.若A与B为“是否需要消耗能量”,则C、D可表示协助扩散、自由扩散,F为主动运输,G、H为胞吞、胞吐B.若A与B为“是否需要载体蛋白”,则C、D为协助扩散和主动运输,F为自由扩散,G、H为胞吞、胞吐C.若G、H表示“协助扩散和主动运输”,则E为“是否需要载体蛋白”,A、B分别为大、小分子,C和D为胞吞、胞吐D.若G、H表示“自由扩散和协助扩散”,则F为主动运输,A、B分别为大、小分子,C和D为胞吞、胞吐主题一主题二主题三答案 C解析 被动运输不消耗能量,主动运输及胞吞、胞吐需要消耗能量,A项正确;协助扩散和主动运输需要载体蛋白,自由扩散与胞吞、胞吐不需要载体蛋白,B项正确
24、,C项错误;小分子物质一般情况下通过自由扩散、协助扩散、主动运输进出细胞,大分子物质通过胞吞、胞吐进出细胞,D项正确。主题一主题二主题三考向3据模式图信息判定3.(2020海南)ABC转运蛋白是一类跨膜转运蛋白,参与细胞吸收多种营养物质,每一种ABC转运蛋白对物质运输具有特异性。ABC转运蛋白的结构及转运过程如下图所示,下列有关叙述正确的是()A.ABC转运蛋白可提高O2的跨膜运输速度B.ABC转运蛋白可协助葡萄糖顺浓度梯度进入细胞C.Cl-和氨基酸依赖同一种ABC转运蛋白跨膜运输D.若ATP水解受阻,ABC转运蛋白不能完成转运过程答案 D 主题一主题二主题三考题点睛 主题一主题二主题三4.(
25、2021 山东百所名校第三次质量监测)通道蛋白是横跨细胞膜的亲水性通道,允许特定的离子和小分子物质顺浓度梯度快速通过,由其介导的物质跨膜运输速率比由载体蛋白介导的物质跨膜运输速率快1 000倍以上。下图甲、乙分别表示由细胞膜上的通道蛋白和载体蛋白介导的两种运输方式。下列相关叙述错误的是()A.细胞膜的选择透过性与载体蛋白和通道蛋白都有关B.由载体蛋白介导的物质跨膜运输具有饱和性C.肾小管细胞能快速重吸收水分主要依赖细胞膜上的水通道蛋白D.由载体蛋白和通道蛋白介导的都是物质顺浓度梯度的跨膜运输主题一主题二主题三答案 D解析 载体蛋白能介导物质逆浓度梯度跨膜进行主动运输,D项错误。主题一主题二主题
26、三考向4据新情境信息判定5.下图为人体胰岛素分泌过程和作用于靶细胞的示意图。下列说法错误的是()A.葡萄糖进入胰岛B细胞的方式与其进入人成熟红细胞的方式相同B.K+通道蛋白磷酸化,其结构发生改变 ,导致K+外流受阻C.细胞膜上Ca2+通道蛋白开启可促进胰岛B细胞释放胰岛素D.胰岛素作用于靶细胞,直接促使靶细胞膜上葡萄糖载体(转运蛋白)数目增多主题一主题二主题三答案 D解析 据图分析可知,葡萄糖以协助扩散的方式顺浓度梯度进入胰岛B细胞,与葡萄糖进入人成熟红细胞的方式相同,A项正确;K+通道蛋白磷酸化,其结构发生改变,导致K+外流受阻, 细胞膜电位发生变化,Ca2+通道开启,细胞内Ca2+浓度升高
27、,促进了胰岛B细胞释放胰岛素,B、C两项正确;胰岛素作用于靶细胞,通过信号转换,促进带有葡萄糖载体(转运蛋白)的小泡与细胞膜发生融合,进而导致靶细胞膜上葡萄糖载体(转运蛋白)数目增多,而非直接促使靶细胞膜上葡萄糖载体(转运蛋白)数目增多,D项错误。主题一主题二主题三方法突破1.“三看法”快速判断物质出入细胞的方式主题一主题二主题三2.界定载体蛋白、通道蛋白与离子泵(1)位于细胞上、可以转运物质进出细胞的蛋白质,叫做载体蛋白,如主动运输和协助扩散这两种物质跨膜运输方式中的“载体”。(2)通道蛋白是一类跨越细胞膜磷脂双分子层的蛋白质,其分子结构如同中间有个连通膜内外的通道一样,它只容许与自身通道的
28、直径和形状相适配、大小和电荷相适宜的分子或离子通过这些分子或离子通过通道蛋白时不需要与通道蛋白结合。(3)离子通道离子泵。离子通道多为跨膜蛋白,为离子顺浓度梯度进出细胞提供通道,即离子通过离子通道的运输方式为协助扩散。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,即离子通过离子泵的运输方式为主动运输。主题一主题二主题三3.关注物质出入细胞方式的七个“不要漏掉” 主题一主题二主题三主题一主题二主题三角度二、物质跨膜运输的影响因素及探究角度二、物质跨膜运输的影响因素及探究考向探究考向1影响因素判定1.用呼吸抑制剂处理哺乳动物的红细胞,下图表示物质吸收量的变化,
29、正确的是()主题一主题二主题三答案 B解析 A中葡萄糖的运输方式是协助扩散,不需要消耗ATP,所以与呼吸强度无关,A项错误;B中两种物质的运输方式都是主动运输,需要消耗ATP,所以当用呼吸抑制剂处理后,它们的运输量会受到影响,B项正确;C和D中物质的运输方式是自由扩散,不需要ATP,所以与呼吸强度无关,C、D两项错误。主题一主题二主题三考向2影响因素模型分析与判定2.下图表示物质进出细胞有关的图像或曲线。下列有关叙述错误的是()A.图甲与图丙代表的运输方式相同B.图丁可代表哺乳动物成熟红细胞或肌细胞吸收葡萄糖的方式C.环境中氧浓度变化对图示代表的所有运输方式均有影响D.抗体和神经递质的释放方式
30、均与图戊代表的方式相同主题一主题二主题三答案 C解析 图甲中物质顺浓度梯度运输,且不需要载体和能量,属于自由扩散,图丙中物质运输速率与物质浓度成正比,属于自由扩散,A项正确;图丁中,物质运输速率除与物质浓度有关外,还与载体数量等有关,属于协助扩散或主动运输,葡萄糖以协助扩散方式进入哺乳动物成熟红细胞,肌细胞吸收葡萄糖的方式是主动运输,B项正确;氧气浓度可通过影响能量供应进而影响主动运输,即环境中氧浓度变化会影响乙、戊,可能影响丁,但不影响甲和丙,C项错误;抗体属于分泌蛋白,释放方式为胞吐,神经递质的释放方式也为胞吐,即图戊代表的方式,D项正确。主题一主题二主题三考向3影响因素探究分析3.将某哺
31、乳动物的两种细胞置于一定浓度的Q溶液中,测定不同情况下吸收Q的速率,结果如下表所示,由表中数据能得出的结论是()A.两种细胞吸收Q均取决于浓度差B.两种细胞吸收Q均不需载体蛋白的参与C.胚胎干细胞吸收Q的方式为主动运输D.成熟红细胞吸收Q的方式为被动运输主题一主题二主题三答案 C解析 由胚胎干细胞在未通入空气和通入空气后吸收速率由3 mmol/min5 mmol/min可推断该细胞吸收Q与“O2”有关,故应属于主动运输主动运输既需载体蛋白参与,又消耗能量。主题一主题二主题三考向4探究方案的设计与完善4.(2019海南)在适宜条件下,测得的某植物根细胞对a、b两种物质的吸收速率与外界溶液中这两种
32、物质浓度的关系如图所示(a、b两条曲线分别代表植物根细胞对不同浓度a、b两种物质的吸收速率)。回答下列问题。(1)根据实验结果发现a物质是通过自由扩散方式跨膜运输的。自由扩散的含义是。 (2)实验结果表明:当外界溶液中b物质的浓度达到一定数值时,再增加b物质的浓度,根细胞对b物质的吸收速率不再增加。可能的原因是。 主题一主题二主题三(3)王同学据图认为b物质的跨膜运输方式是主动运输,李同学认为是协助扩散。请设计实验确定王同学的判断是否正确。要求简要写出实验思路、预期结果和结论。答案 (1)物质通过简单的扩散作用进出细胞(2)载体数量有限(3)实验思路:将长势相同的某植物根细胞平均分为两组,甲组
33、放在有氧条件下,乙组放在无氧条件下,将甲、乙两组植物根细胞放在相同且适宜的条件下培养一段时间后,分别测定根细胞对b物质的吸收速率。结果及结论:若甲组根细胞对b物质的吸收速率大于乙组,则说明b物质的跨膜运输方式为主动运输;若甲组和乙组根细胞对b物质的吸收速率大致相同,则说明b物质的跨膜运输方式为协助扩散。主题一主题二主题三解析 (1)物质通过简单的扩散方式进出细胞即自由扩散,该过程不需要载体和能量,受细胞内外浓度差的影响。(2)由图可知,b物质的跨膜运输方式可能是协助扩散或主动运输,b物质的运输需要载体协助,当外界溶液中b物质的浓度达到一定数值时,载体数目饱和,再增加b物质的浓度,根细胞对b物质
34、的吸收速率不再增加。(3)协助扩散与主动运输的区别在于前者不需要消耗能量,后者需要消耗能量。有氧呼吸产生的能量较多,无氧呼吸产生的能量较少,故实验设计的自变量是有无氧气,因变量是细胞对b物质的吸收速率。设计实验时要注意等量原则和单一变量原则。思路:将长势相同的某植物根细胞平均分为两组,甲组放在有氧条件下,乙组放在无氧条件下,将甲、乙两组植物根细胞放在相同且适宜的条件下培养一段时间后,分别测定根细胞对b物质的吸收速率。主题一主题二主题三方法突破1.物质浓度、O2浓度、温度对物质运输速率的影响归纳主题一主题二主题三主题一主题二主题三2.探究物质跨膜运输的实验设计(1)探究是主动运输还是被动运输(2
35、)探究是自由扩散还是协助扩散 主题一主题二主题三能力解读主题三主题三 实验实验:观察植物细胞的质壁分离与复原观察植物细胞的质壁分离与复原主题一主题二主题三命题解读主题一主题二主题三考向探究考向1实验分析1.(2021湖南)质壁分离和质壁分离复原是某些生物细胞响应外界水分变化而发生的渗透调节过程。下列叙述错误的是()A.施肥过多引起的“烧苗”现象与质壁分离有关B.质壁分离过程中,细胞膜可局部或全部脱离细胞壁C.质壁分离复原过程中,细胞的吸水能力逐渐降低D.1 mol/L NaCl溶液和1 mol/L蔗糖溶液的渗透压大小相等主题一主题二主题三答案 D解析 施肥过多使外界溶液浓度过高,大于细胞液的浓
36、度,细胞发生质壁分离导致植物失水而萎蔫甚至死亡,引起“烧苗”现象,A项正确;发生质壁分离的内因是细胞壁的伸缩性小于原生质层的伸缩性,而原生质层包括细胞膜、液泡膜以及两者之间的细胞质,质壁分离过程中,细胞膜可局部或全部与细胞壁分开,B项正确;植物细胞在发生质壁分离复原的过程中,因不断吸水导致细胞液的浓度逐渐降低,与外界溶液浓度差减小,细胞的吸水能力逐渐降低,C项正确;溶液渗透压的大小取决于单位体积溶液中溶质微粒的数目,1 mol/L的 NaCl溶液和1 mol/L的蔗糖溶液的渗透压不相同,因 NaCl溶液中含有Na+和Cl-,故其渗透压高于蔗糖溶液,D项错误。主题一主题二主题三2.(2017全国
37、)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)的体积变化趋势如右图所示。下列叙述正确的是()A.04 h内物质A没有通过细胞膜进入细胞内B.01 h内细胞体积与原生质体体积的变化量相等C.23 h内物质A溶液的渗透压小于细胞液的渗透压D.01 h内液泡中液体的渗透压大于细胞质基质的渗透压主题一主题二主题三答案 C解析 由图可知,原生质体的相对体积先减小后增大,所以该植物细胞发生了质壁分离及自动复原。在质壁分离及复原过程中都有溶质进入细胞,A项错误。植物细胞原生质体的伸缩性大于细胞壁,在质壁分离过程中,原生质体体积的变化量大于细胞体积的变化量,B
38、项错误。23 h内细胞发生质壁分离复原,此时物质A溶液的渗透压小于细胞液的渗透压,C项正确。01 h内细胞发生质壁分离,此时液泡中液体的渗透压小于细胞质基质的渗透压,D项错误。主题一主题二主题三考向2实验结果分析、评价3.(2021江西宜春月考)“山丹丹开花红艳艳”,取山丹丹花瓣细胞分别置于a、b溶液中,细胞失水量的变化情况如图甲所示。下列相关叙述正确的是()A.图甲中两条曲线的差异是由a、b溶液浓度不同导致的B.若b溶液的浓度减小,则图甲曲线中B点左移C.图甲中A点细胞状态对应图乙中的D.B时刻,b溶液中细胞的细胞液浓度等于外界溶液浓度主题一主题二主题三答案 B解析 图甲中两条曲线的差异是由
39、a、b溶液溶质不同导致的,b溶液中溶质分子可以进入细胞内,故细胞会发生质壁分离后的自动复原,A项错误;若b溶液的浓度减小,细胞内外浓度差变小,细胞失水量会减少,恢复原始状态所需的时间会缩短,故图甲曲线中B点左移,B项正确;图甲中A点细胞处于质壁分离的状态,对应图乙中的,C项错误;B点后,细胞继续吸水,故B时刻时b溶液中细胞的细胞液浓度大于外界溶液浓度,D项错误。主题一主题二主题三考向3实验拓展应用4.(2021 河南安阳一模)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
40、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主题一主题二主题三答案 C解析 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项错误。主题一主题二主题三方法突破1.本实验存在的两组对照实验本实验存在的两组实验均为自身对照,自身对照指对照组和实验组在同一研究对象上进行,是实验前后之间的对照。主题一主题二主题三2.质壁分离与复原发生的条件 主题一主题二主题三主题一主题二主题三3.实验拓
41、展应用(1)判断成熟植物细胞的死活主题一主题二主题三(2)测定细胞液浓度范围 主题一主题二主题三(3)比较不同植物细胞的细胞液浓度大小 (4)比较未知浓度溶液的浓度大小 主题一主题二主题三(5)鉴别不同种类的溶液(如KNO3溶液和蔗糖溶液) 悟考情悟考情 演练真题演练真题1.(2021 河北)人体成熟红细胞能够运输O2和CO2,其部分结构和功能如图,表示相关过程。下列叙述错误的是()A.血液流经肌肉组织时,气体A和B分别是CO2和O2B.和是自由扩散,和是协助扩散C.成熟红细胞通过无氧呼吸分解葡萄糖产生ATP,为提供能量D.成熟红细胞表面的糖蛋白处于不断流动和更新中答案 D解析 血液流经肌肉组
42、织时,O2从红细胞进入血浆,经毛细血管壁、组织液进入肌肉细胞,CO2进入红细胞,A项正确;是自由扩散,从高浓度一侧到低浓度一侧,需要载体,属于协助扩散,是水分子通过水通道蛋白的运输,是协助扩散,B项正确;是主动运输,人体成熟红细胞无线粒体,通过无氧呼吸产生ATP为其供能,C项正确;人体成熟红细胞由于无细胞核及各种细胞器,所以糖蛋白不会更新,D项错误。2.(2021 广东)保卫细胞吸水膨胀使植物气孔张开。适宜条件下,制作紫鸭跖草叶片下表皮临时装片观察蔗糖溶液对气孔开闭的影响,下图为操作及观察结果示意图。下列叙述错误的是()A.比较保卫细胞细胞液浓度,处理后处理后B.质壁分离现象最可能出现在滴加后
43、的观察视野中C.滴加后有较多水分子进入保卫细胞D.推测3种蔗糖溶液浓度高低为答案 A解析 由题图可知,蔗糖溶液处理保卫细胞后,细胞的气孔开度变化不大,说明蔗糖溶液的浓度与保卫细胞的细胞液浓度接近,保卫细胞由初始状态经过蔗糖溶液处理后,细胞的气孔开度变大,说明细胞吸水,保卫细胞的细胞液浓度下降,因此处理后保卫细胞细胞液浓度,D项正确。3.(2020 全国)取某植物的成熟叶片,用打孔器获取叶圆片,等分成两份,分别放入质量浓度(单位为g/mL)相同的甲糖溶液和乙糖溶液中,得到甲、乙两个实验组(甲糖的相对分子质量约为乙糖的2倍)。水分交换达到平衡时,检测甲、乙两组溶液的质量浓度,发现甲组中甲糖溶液的质
44、量浓度升高。在此期间叶细胞和溶液之间没有溶质交换。据此判断下列说法错误的是()A.甲组叶细胞吸收了甲糖溶液中的水使甲糖溶液的质量浓度升高B.若测得乙糖溶液的质量浓度不变,则乙组叶细胞的净吸水量为零C.若测得乙糖溶液的质量浓度降低,则乙组叶肉细胞可能发生了质壁分离D.若测得乙糖溶液的质量浓度升高,则叶细胞的净吸水量乙组大于甲组答案 D解析 由题干可知,甲糖的相对分子质量约为乙糖的2倍,且甲、乙两组溶液的质量浓度相等,故甲糖溶液的物质的量浓度低于乙糖溶液,即甲糖溶液的渗透压小于乙糖溶液。甲糖溶液的质量浓度升高,说明叶细胞吸收了甲糖溶液中的水分,A项正确。若测得乙糖溶液的质量浓度不变,则说明乙糖溶液
45、和叶细胞的水分进出达到平衡,B项正确。若测得乙糖溶液的质量浓度降低,则说明乙糖溶液的浓度高于细胞液浓度,叶肉细胞失水,发生质壁分离,C项正确。若测得乙糖溶液的质量浓度升高,则说明乙糖溶液的浓度低于细胞液浓度,叶细胞吸水,但由于甲糖溶液的渗透压低于乙糖溶液,故叶细胞的净吸水量乙组小于甲组,D项错误。4.(2018 全国)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”现象答案 A解析 小麦从土壤中
46、主要吸收水和无机盐,无法吸收N2,A项错误。小麦从土壤中吸收矿质元素的方式是主动运输,其能量主要来自细胞的有氧呼吸,适时松土增加了土壤中的氧气浓度,促进了根部细胞的有氧呼吸,有利于根系对矿质元素的吸收,B项正确。植物秸秆中含有多种有机物,微生物通过分解作用可以将其降解为CO2、H2O和一些无机盐,无机盐以离子的形式被植物的根系吸收,C项正确。给玉米施肥过多,土壤溶液浓度升高,远远高于根部细胞细胞液浓度,导致根部细胞失水而造成“烧苗”现象,D项正确。5.(2021 全国甲)植物的根细胞可以通过不同方式吸收外界溶液中的K+。回答下列问题。(1)细胞外的K+可以跨膜进入植物的根细胞。细胞膜和核膜等共
47、同构成了细胞的生物膜系统,生物膜的结构特点是。 (2)细胞外的K+能够通过离子通道进入植物的根细胞。离子通道是由复合物构成的,其运输的特点是(答出1点即可)。 (3)细胞外的K+可以通过载体蛋白逆浓度梯度进入植物的根细胞。在有呼吸抑制剂的条件下,根细胞对K+的吸收速率降低,原因是。 答案 (1)磷脂双分子层构成膜的基本支架,具有流动性;蛋白质分子以不同方式镶嵌于磷脂双分子层中(2)蛋白质一种离子通道只允许一种离子通过(3)K+通过载体蛋白逆浓度梯度运输需要消耗能量,呼吸抑制剂使细胞呼吸减弱,产生的能量减少解析 (1)生物膜的结构特点是磷脂双分子层构成膜的基本支架,具有流动性;蛋白质分子以不同方
48、式镶嵌于磷脂双分子层中。(2)离子通道是由蛋白质复合物构成的,一种离子通道只允许一种离子通过,具有特异性。(3)细胞外的K+通过载体蛋白逆浓度梯度进入植物的根细胞,属于主动运输,主动运输需要的能量由细胞呼吸提供,呼吸抑制剂使细胞呼吸减弱,产生的能量减少,导致主动运输受到抑制。研专项研专项 前沿命题前沿命题同种物质不同跨膜方式及非常规供能的主动运输分析同种物质不同跨膜方式及非常规供能的主动运输分析把握方法1.同种物质跨过“不同细胞”及跨过“同一细胞”均会存在不同方式(1)某物质进出细胞的方式并非固定一种。如葡萄糖进入红细胞是协助扩散,而葡萄糖通过小肠上皮细胞细胞膜的方式为主动运输;再如静息电位形
49、成时K+外流与动作电位形成时Na+内流均为协助扩散,但K+、Na+在其他细胞中跨膜运输一般为主动运输。(2)同一种物质进出同一细胞的方式也不一定相同。如下图中Na+、氨基酸进出肾小管上皮细胞。2.规避载体蛋白的两个易错点(1)载体蛋白并非只具有运输功能。钠钾泵是一种有ATP酶活性的载体蛋白,其具有物质运输和催化的功能,此外质子泵也是有ATP酶活性的载体蛋白,其同时具有运输H+和催化的功能。(2)一种载体蛋白并非只运输一种物质。载体蛋白具有特异性, 有些载体蛋白只运输一种特定的物质,但也有些载体蛋白可协同运输两种物质,如钠葡萄糖协同转运蛋白通过协同运输转运Na+和葡萄糖,且二者同向转运;钠钾泵通
50、过主动运输转运Na+和K+,二者反向转运。3.主动运输并非都消耗ATP某物质逆浓度梯度转运时,所消耗的能量不一定来自ATP,也可能来自另一种物质膜两侧存在浓度差而产生的“势能”。如葡萄糖进入某细胞的方式为主动运输,但其所需能量来自Na+浓度产生的势能;植物细胞利用H+蔗糖载体转运蔗糖消耗的能量来自H+浓度梯度。专项突破 专项训练1.(同种物质进出同一细胞的方式不同)(2020江苏)下图表示物质进、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+主要以方式运出小肠上皮细胞C.多肽以方式进入细胞,以方式离开细胞D.口服维生素D通过方式被吸收答案 A解析
