高考生物一轮复习第二单元细胞的结构和功能第讲物质的跨膜运输备考一体学案苏教.docx

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高考生物一轮复习第二单元细胞的结构和功能第讲物质的跨膜运输备考一体学案苏教

第7讲　物质的跨膜运输

[考纲要求]　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。

考点一　渗透作用与细胞的吸水和失水

1.渗透作用

（1）概念：

指水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散过程。

（2）渗透作用产生的条件：

一是具有半透膜，二是半透膜两侧的溶液具有浓度差。

2.动、植物细胞的吸水和失水

（1）动物细胞的吸水和失水

①

②现象

a.外界溶液浓度<细胞质浓度⇒细胞吸水膨胀。

b.外界溶液浓度>细胞质浓度⇒细胞失水皱缩。

c.外界溶液浓度＝细胞质浓度⇒水分进出平衡。

（2）植物细胞的吸水和失水（以成熟植物细胞为例）

①原理

②现象

a.当外界溶液的浓度大于细胞液浓度时，细胞就通过渗透作用失水，植物细胞就发生质壁分离现象。

b.将已发生质壁分离的植物细胞放入清水中，此时细胞液的浓度高于外界清水，植物细胞就吸水，发生质壁分离复原现象。

（1）渗透作用中膜两侧溶液的浓度指的是质量百分比浓度（　×　）

（2）在渗透作用中，当半透膜两侧溶液浓度相等时，水分子不再通过半透膜（　×　）

（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）植物细胞的原生质层包括细胞膜、细胞质和细胞核（　×　）

（5）无机盐离子都是逆浓度梯度跨膜运输的（　×　）

科学家将番茄和水稻分别放在含有Ca2＋、Mg2＋和SiO

的培养液中培养，结果如图所示，据图分析：

（1）由实验结果可以看出：

三种离子中，水稻主要吸收SiO

，番茄主要吸收Mg2＋、Ca2＋。

（2）解释水稻培养液中Mg2＋、Ca2＋浓度升高的原因：

水稻吸收水分的量多于吸收Mg2＋、Ca2＋的量。

（3）实验结果说明植物细胞对无机盐离子的吸收具有选择性（特点），这一特性与细胞膜上的载体蛋白直接相关。

1.渗透作用原理的应用

（1）验证渗透作用发生的条件

（2）比较不同溶液浓度的大小

比较项目

漏斗内

烧杯内

溶液浓度

M

N

现象及结论

①若漏斗内液面上升，则M>N

②若漏斗内液面不变，则M＝N

③若漏斗内液面下降，则M

（3）探究物质能否通过半透膜的方法（以碘和淀粉为例）

烧杯内盛淀粉溶液

漏斗内盛碘液

结论

变蓝

不变蓝

碘能通过半透膜，而淀粉不能

不变蓝

变蓝

淀粉能通过半透膜，而碘不能

变蓝

变蓝

淀粉和碘都能通过半透膜

不变蓝

不变蓝

淀粉和碘都不能通过半透膜

2.成熟植物细胞和外界溶液形成的渗透系统与渗透作用模型的比较

项目

渗透作用模型

植物细胞与外界溶液形成的渗透系统

图解

基本条件

半透膜、浓度差

原生质层——选择透过性膜；

浓度差——细胞液与外界溶液之间的浓度差

原理

水分子通过半透

膜的扩散作用　

水分子通过原生质层在细胞液与外界溶液之间发生扩散

水扩散总趋势

低浓度溶液→高浓度溶液

命题点一　渗透作用现象的分析

1.某同学设计的渗透装置实验如图所示（开始时状态），烧杯中盛放有蒸馏水。

图中猪膀胱膜允许单糖透过。

倒置的长颈漏斗中先装入蔗糖溶液一段时间后再加入蔗糖酶（微量）。

有关该实验描述正确的是（　　）

A.漏斗中液面开始时先上升，加酶后即下降

B.漏斗中液面先上升，加酶后继续上升，然后下降，最后保持内外液面基本相平

C.漏斗中液面先上升，加酶后继续上升，然后保持一定的液面差不变

D.加酶后在烧杯中可检测出的有机物仅有葡萄糖

答案　B

解析　长颈漏斗中开始有蔗糖溶液，渗透压较高，液面上升，加酶后蔗糖在蔗糖酶的作用下分解为葡萄糖和果糖，溶质分子数目增多，渗透压更高，液面继续上升，但是单糖分子可以通过半透膜进入烧杯中，漏斗内液面下降，最终漏斗内外液面基本相平，B项正确。

2.成熟植物细胞的主要吸水方式是渗透吸水。

某兴趣小组为研究渗透吸水做了一个实验，该实验的简易渗透吸水装置如图甲所示，图甲漏斗内液面上升的高度与时间的关系如图乙所示，一成熟植物细胞被放在某外界溶液中处于的一种状态（此时细胞有活性）如图丙所示。

下列相关叙述中错误的是（　　）

A.由图甲中漏斗内液面上升可知，实验开始时b侧液体浓度大于a侧

B.由图乙可知，图甲中漏斗内溶液的吸水速率在下降

C.图丙中相当于图甲中c结构的是③④⑤

D.把图丙所示状态的细胞放在清水中，会发生质壁分离

答案　D

解析　图甲漏斗内液面上升，说明实验开始时b侧液体浓度高于a侧，A项正确；随漏斗内液面上升，半透膜（c）两侧的浓度差越来越小，故漏斗内溶液的吸水速率在下降，B项正确；图丙中细胞膜③、液泡膜⑤及两者之间的细胞质④相当于半透膜，C项正确；把图丙细胞放在清水中，会发生质壁分离复原，D项错误。

命题点二　细胞吸水与失水的分析

3.将a、b、c三组红细胞分别置于不同浓度的氯化钠溶液中进行实验，浸泡一段时间后其细胞形态如下图所示。

下列叙述错误的是（　　）

A.图中所示细胞内液的渗透压，a组的比b组的高

B.浸泡过程中a组细胞失水量小于c组细胞失水量

C.若向a组烧杯中加入少量葡萄糖，则其细胞可能会皱缩后恢复原状

D.上述实验中引起细胞形态的改变而消耗ATP的数量比较：

c>b>a

答案　D

解析　根据图中信息，a组细胞基本可以维持原状，b组细胞吸水膨胀，c组细胞失水皱缩；与a组相比，b组细胞吸水，细胞内液渗透压降低；向a组烧杯中加入少量葡萄糖后，刚开始外界溶液渗透压大于细胞内液渗透压，细胞失水皱缩，后来葡萄糖通过协助扩散方式进入细胞内，造成细胞内液渗透压大于外界溶液，细胞吸水恢复原状；细胞形态的改变是细胞通过渗透作用失水或吸水造成的，不消耗ATP。

4.（2014·新课标Ⅱ，4）将某植物花冠切成大小和形状相同的细条，分为a、b、c、d、e和f组（每组的细条数相等），取上述6组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花冠细条的长度，结果如下图所示。

假如蔗糖溶液与花冠细胞之间只有水分交换，则（　　）

A.实验后，a组液泡中的溶质浓度比b组的高

B.浸泡导致f组细胞中液泡的失水量小于b组的

C.a组细胞在蔗糖溶液中失水或吸水所耗ATP大于b组

D.使细条在浸泡前后长度不变的蔗糖浓度介于0.4～0.5mol·L－1之间

答案　D

解析　通过图示可以看出，a组和b组实验前长度/实验后长度的值都小于1，表明细胞吸水导致细条变长；由于a组实验前长度/实验后长度的值小于b组，说明a组吸水较多，b组吸水较少，所以实验后a组液泡中的溶质浓度比b组的低，A项错误；分析柱状图可知，f组细胞失水，而b组细胞吸水，因此浸泡导致f组细胞中液泡的失水量大于b组的，B项错误；水分进出细胞的方式是自由扩散，不消耗ATP，C项错误；根据柱状图可知，在浓度为0.4mol·L－1的蔗糖溶液中的c组细胞吸水，而在浓度为0.5mol·L－1的蔗糖溶液中的d组细胞失水，所以使细条在浸泡前后长度不变的蔗糖浓度介于0.4～0.5mol·L－1之间，D项正确。

细胞吸水、失水的判断方法

（1）通过比较细胞外溶液和细胞液的浓度大小来判断：

当细胞外溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞失水；当细胞外溶液浓度小于细胞液浓度时，细胞吸水；当细胞外溶液与细胞液的浓度相等时，细胞失水量和吸水量相等，处于动态平衡。

（2）根据重量或长度变化（如萝卜条）来判定：

若重量增加或长度变长，则吸水；反之则失水。

命题点三　与渗透作用有关的实验探究

5.（2017·赣州模拟）某同学进行如下图所示的实验，甲图为实验开始状态，乙图为实验结束状态。

请在乙图所示实验结果的基础上继续实验，探究蔗糖的水解产物能否通过半透膜。

增添的实验材料：

蔗糖酶溶液、斐林试剂、试管、滴管、水浴锅等。

（1）请完善继续实验的简要步骤：

①向a、b两管中分别加入，观察a、b两管内液面的变化；

②吸取a、b两管内适量液体，分别加入A、B两试管中，并加入，加热，观察A、B试管内有无砖红色沉淀。

（2）预测实验现象并做出结论：

如果a、b两管液面高度差，且A、B试管内，则蔗糖的水解产物能通过半透膜；如果a、b两管液面高度差，且A试管内、B试管内，则蔗糖的水解产物不能通过半透膜。

答案　

（1）①等量蔗糖酶溶液　②斐林试剂　隔水

（2）缩小　均有砖红色沉淀　增大　无砖红色沉淀　有砖红色沉淀

考点二　物质跨膜运输的方式及影响因素

1.物质跨膜运输的方式（连线）

2.影响物质跨膜运输因素的分析

（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，原因是受载体数量的限制。

（2）载体蛋白数量对跨膜运输的影响

载体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，载体蛋白数量越多，运输速率越大。

自由扩散不受载体蛋白数量的影响。

（3）氧气含量对跨膜运输的影响

通过影响细胞的呼吸进而影响主动运输的速率。

①P点时：

无氧呼吸为物质的吸收提供能量。

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。

（4）温度

（1）细胞质中的氢离子可以通过扩散作用进入液泡内（　×　）

（2）Na＋与有关载体蛋白结合排出神经细胞属于主动运输（　√　）

（3）细胞外液中的K＋进入神经细胞属于自由扩散（　×　）

（4）液泡中积累了大量离子，故液泡膜不具有选择透过性（　×　）

（5）主动运输使膜内外物质浓度趋于一致，维持了细胞的正常代谢（　×　）

（6）同一种物质进出不同细胞时，运输方式可能不同（　√　）

分析物质进出细胞的有关图像

（1）甲、乙的物质进出细胞方式一样吗？

为什么？

提示　不一样。

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，但不消耗能量，为协助扩散。

（2）图乙的物质运输方式也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　不是，需要消耗能量的运输方式除了主动运输，还有胞吞和胞吐。

命题点一　物质跨膜运输方式的判断

1.下图表示物质进入细胞的四种方式，有关说法错误的是（　　）

A.温度只影响图中②和③过程的速率

B.吞噬细胞通过④过程吞噬病原体

C.小肠上皮细胞吸收乙醇的方式是①

D.生长素极性运输进入细胞的方式是③

答案　A

解析　图中的①～④过程分别表示自由扩散、协助扩散、主动运输、胞吞作用。

温度影响分子的运动速率，影响膜的流动性，图中①②③④四种运输方式都会受到影响，A项错误；④过程属于胞吞作用，吞噬细胞通过④过程吞噬病原体，B项正确；乙醇进入细胞的方式是自由扩散，小肠上皮细胞吸收乙醇的方式是①，C项正确；生长素极性运输进入细胞的方式是主动运输，是③的运输方式，D项正确。

2.（2017·合肥检测）主动运输消耗的能量可来自ATP或离子电化学梯度等。

如图为Na＋、葡萄糖进出小肠上皮细胞的示意图。

下列关于图中物质跨膜运输过程的分析错误的是（　　）

A.葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞是不需耗能的主动运输

B.Na＋从小肠上皮细胞进入组织液是需要消耗ATP的主动运输

C.葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞与Na＋从肠腔进入小肠上皮细胞相伴随

D.Na＋从肠腔到小肠上皮细胞以及葡萄糖从小肠上皮细胞到组织液均为被动运输

答案　A

解析　由图可知，葡萄糖从肠腔逆浓度梯度进入小肠上皮细胞，属于