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2019-2020年高考生物一輪復習方案 2-3 物質跨膜運輸的實例與物質跨膜運輸的方式 新人教版必修1 物質出入細胞的方式(Ⅱ)　實驗：觀察植物細胞的質壁分離和復原 知識點一　細胞的吸水和失水 1．滲透作用發(fā)生的條件 具有①________； ②________兩側的溶液具有濃度差 2．動物細胞 外界溶液濃度③________細胞質濃度時，細胞吸水膨脹 外界溶液濃度④________細胞質濃度時，細胞失水皺縮 外界溶液濃度⑤________細胞質濃度時，細胞水分進出平衡，形態(tài)不變 3．植物細胞 條件：成熟植物細胞具有中央⑧________，是一個滲透系統(tǒng) 　想一想：細胞吸水時，水分子跨膜運輸的狀態(tài)如何？ 知識點二　物質跨膜運輸的其他實例 1．其他實例 (1)植物 (2)人體甲狀腺濾泡上皮細胞吸收碘的特點：逆濃度梯度 (3)不同微生物對各種礦物質的需要量不同，吸收時各自都有?________ 2．結論 (1)細胞膜和其他生物膜一樣都是選擇透過性膜 (2)它具有的特點 　議一議：半透膜與選擇透過性膜有哪些異同點？ 知識點三　物質進入細胞的方式 1．物質跨膜運輸的方式 　(1)被動 運輸 　(2)主動運輸 2．大分子進出細胞 (1)胞吞 (2)胞吐 　比一比：自由擴散、協助擴散和主動運輸與胞吞、胞吐有何主要區(qū)別？, 細胞吸水和失水 　 哺乳動物成熟的紅細胞 成熟的植物細胞 物質運輸的方式(連一連) 　　　　　　 a．主動運輸　 b．自由擴散　 　 c．協助擴散　 d．胞吞和胞吐　 閃記：滲透作用與物質出入細胞方式 滲透裝置兩條件，水分過膜梯度行①， 成熟植胞也具備，半透膜是原生質層， 質壁分離或復原，全由兩側濃度定， 跨膜運輸三類型，自由、協助和主動， 自由、協助高到低，主動運輸可逆行， 主動協助需載體，主動運輸還耗能； 胞吞、胞吐非跨膜，不需載體需耗能， 大分子顆粒來進出，全靠膜的流動性。 ①水分子透過半透膜時，由低濃度溶液(水分子多)向高濃度溶液(水分子少)的擴散。 　 　 　 　 　 　 　自我校對： ①半透膜?、诎胪改ぁ、郏肌、埽尽、荩健、藜毎ぁ、咭号菽ぁ、啻笠号荨、豳|壁分離　質壁分離復原　?不同　?不同　?選擇性　?水分子　?離子和小分子　?離子、小分子和大分子　?高濃度　?低濃度　?高濃度　?低濃度　載體蛋白　低濃度　高濃度　載體蛋白　能量(ATP)　細胞膜　囊泡　囊泡　融合 想一想：水分子在細胞膜上總是雙向運動的。只不過在細胞吸水時，由外向內擴散的水分子總數多于由內向外擴散的水分子總數。 議一議：①相同點：某些物質可以通過，另一些物質不能通過。 ②不同點：選擇透過性膜一定是半透膜，半透膜不一定是選擇透過性膜。 比一比：前三種物質運輸方式是小分子和離子的運輸方式，不包括大分子，且他們是穿膜運輸。胞吞、胞吐是大分子或顆粒性物質的運輸方式，運輸是通過膜融合實現轉移的，被運輸的物質不直接穿過生物膜。 連一連：①－b－Ⅰ?、冢璫－Ⅱ?、郏璦－Ⅲ　④－d－Ⅳ 滲透系統(tǒng)的組成分析及應用 1．對比分析 滲透作用模型 植物細胞與外界溶液形成滲透系統(tǒng) 圖解 基本組成或條件　　 半透膜兩側的溶液具有濃度差 原生質層——選擇透過性膜濃度差——細胞液與外界溶液之間 續(xù)表 原理 水分子通過半透膜的擴散作用 細胞液通過原生質層與外界溶液之間發(fā)生滲透 水擴散 的方向 低濃度溶液―→高濃度溶液 2.滲透系統(tǒng)的應用 (1)比較不同溶液濃度大小 漏斗內 燒杯內 溶液濃度 M N 現象及結論 ①若漏斗內液面上升，則M>N ②若漏斗內液面不變，則M＝N ③若漏斗內液面下降，則M外界溶液 B．細胞液<外界溶液 C．細胞液＝外界溶液 D．都有可能 (3)把一個已經發(fā)生質壁分離的細胞浸入清水當中，發(fā)現細胞液泡體積增大，說明細胞在滲透吸水，細胞能否無限吸水？________，原因是________________________________________________________________________。 (4)把一個已經發(fā)生質壁分離的細胞浸入低濃度的蔗糖溶液中，發(fā)現細胞液泡體積在增大。當液泡體積不再增大時，細胞液濃度是否一定和外界溶液濃度相等？________________________________________________________________________。 解析　(1)漏斗內液面的上升是由細胞吸水引起的，水從溶液濃度低的一側向濃度高的一側移動，因此，由圖甲中漏斗內液面上升可知，a側液體的濃度小于b側；圖乙反映的是隨吸水時間的延長，漏斗內液面升高的速率逐漸下降，這是由濃度差縮小造成的?？紤]到漏斗內液柱壓力的作用，當液面不再上升時，a側的濃度小于b側。(2)圖甲中c為半透膜，在圖丙中可將細胞膜③、液泡膜⑤和兩層膜之間的細胞質④視作一層半透膜，結構②當中充滿的液體是外界溶液；由于無法判斷圖丙的細胞是在吸水還是失水，因此，無法確定此時細胞液的濃度與外界溶液的濃度大小關系。(3)對于植物細胞而言，由于細胞壁的存在，且細胞壁的彈性有限，因此，細胞不可能無限吸水，當細胞因吸水體積增大到細胞壁所能膨大的最大限度時，細胞將不再吸水。(4)液泡體積不再增大時，細胞液濃度不一定和外界溶液的濃度相等，原因與(3)小題相同。 答案　(1)小于　下降　小于　(2)③④⑤　外界溶液　D (3)不能　細胞壁對原生質層有支持和保護的作用 (4)不一定 【訓練1】 某同學設計了如圖所示的滲透作用實驗裝置，實驗開始時長頸漏斗內外液面平齊，記為零液面。實驗開始后，長頸漏斗內部液面的變化趨勢為(　　)。 解析　掌握滲透作用發(fā)生的條件(半透膜和膜兩側存在濃度差)、水分子擴散的方向(順濃度梯度擴散)和擴散的速率是解題的關鍵。仔細觀察圖示，長頸漏斗內為蔗糖溶液，實驗開始后長頸漏斗內部液面將上升，由于實驗初始階段半透膜內外溶液濃度差較大，液面上升速率較大。 答案　B 物質出入細胞的方式及影響因素 1．自由擴散、協助擴散和主動運輸的比較 物質出入細胞的方式 被動運輸 主動運輸 自由擴散 協助擴散 運輸方向 高濃度→低濃度 高濃度→低濃度 低濃度→高濃度 是否需 要載體 不需要 需要 需要 是否消耗能量 不消耗 不消耗 消耗 圖例 續(xù)表 舉例 O2、CO2、H2O、甘油、乙醇、苯等出入細胞 紅細胞吸收葡萄糖 小腸吸收葡萄糖、氨基酸、無機鹽等 表示曲線 (一定濃度 范圍內) 　知識拓展　(1)載體是細胞膜上的一類蛋白質，它具有特異性，不同物質的載體不同，不同生物細胞膜上的載體的種類和數量也不同；(2)載體具有飽和現象，當細胞膜上的載體達到飽和時，細胞吸收該載體運載的物質的速率不再隨物質的濃度的增大而增大。 2．大分子物質出入細胞的方式——膜泡運輸 運輸方向 圖解 實例 備注 胞吞 細胞外―→ 細胞內 白細胞吞 噬細菌等 ①結構基礎：細胞膜的流動性 ②需消耗能量，不需載體蛋白的協助 胞吐 細胞內―→ 細胞外 分泌蛋白、神經遞質的分泌、釋放等(蛋白質類激素、消化酶等) ★★　此考點是高考的?？键c，考查各種運輸方式的特點時，多以選擇題形式出現；側重能力考查時，往往以圖表分析、曲線分析或實驗分析形式進行綜合考查，大題及選擇題均有命題出現。 【典例2】 下列據圖所作出的說明錯誤的是(　　)。 A．圖1說明該物質跨膜運輸時會出現飽和現象 B．圖2說明此物質進出細胞時需要消耗能量 C．圖3說明該離子跨膜運輸的方式為主動運輸 D．圖4說明該植物吸收K＋不需要載體協助 破題關鍵 　 解析　圖1所示物質的運輸方式需要載體蛋白，不消耗能量，為協助擴散，協助擴散受載體數目的限制，有飽和現象；當細胞外液濃度低于細胞內液濃度時，隨時間的推移，細胞內液的濃度還在逐步增加，說明該物質可以從低濃度一側進入高濃度一側，所以此物質進入細胞的方式是主動運輸，需要消耗能量；圖3中礦質離子的跨膜運輸有兩個特點：一是逆濃度梯度，二是消耗ATP，故應為主動運輸；O2濃度影響植物的呼吸作用，從而影響ATP的產生，從圖中可以看出該物質的吸收速率受O2濃度的影響，說明吸收K＋需要耗能，O2濃度達到一定程度后，K＋吸收速率不再隨著O2濃度的增加而增加，說明該過程需要載體協助。 答案　D ——影響跨膜運輸的因素分析 (1)物質濃度(在一定的濃度范圍內) (2)氧氣濃度 (3)溫度 溫度可影響生物膜的流動性和酶的活性，因而會影響物質跨膜運輸的速率。 【訓練2】 (xx浙江理綜，1)人體肝細胞內CO2分壓和K＋濃度高于細胞外，而O2分壓和Na＋濃度低于細胞外，上述四種物質中通過主動轉運進入該細胞的是(　　)。　　　　　　　　　　　　　　　　　 A．CO2 B．O2 C．K＋ D．Na＋ 解析　此題考查物質進出細胞的方式。O2、CO2等氣體通過自由擴散的方式進出細胞，A、B不符合題意；許多離子和一些較大的分子如葡萄糖等，可以借助載體蛋白的協助，順濃度梯度進出細胞，稱為協助擴散，本題中的Na＋就可以通過協助擴散順濃度梯度進入細胞，D不符合題意；K＋從細胞外進入細胞內，逆濃度梯度運輸，需消耗能量，為主動運輸，C正確。 答案　C 規(guī)避2組易混概念、辨析3個思維誤區(qū) 易混點1　原生質、原生質層、原生質體的辨析 　點　撥　(1)原生質是細胞內生命物質的總稱，它的主要成分是蛋白質、核酸、脂質。原生質分化產生細胞膜、細胞質和細胞核。一個動物細胞就是一小團原生質。植物細胞由原生質和細胞壁組成。(2)原生質層在成熟的植物細胞內相當于半透膜。由細胞膜、液泡膜以及兩層膜之間的細胞質組成，不包括細胞核和液泡內的細胞液兩部分，且僅存在于成熟的植物細胞中。(3)原生質體是去除了植物細胞壁以后所剩下的植物細胞結構?？梢哉J為原生質體包括原生質層、細胞液和細胞核三部分。 易混點2　半透膜和選擇透過性膜的辨析 　點　撥　(1)區(qū)別：①半透膜是無生命活性的物理性膜，是指某些物質可以透過而另一些物質不能透過的多孔性薄膜，物質能否通過取決于分子的大小。②選擇透過性膜是具有生命活性的生物膜，載體蛋白的存在決定了其對不同物質是否吸收的選擇性。細胞死亡或膜載體蛋白失活后，其選擇透過性喪失。(2)共性：都允許水分子自由通過，而不允許大分子物質通過。 誤區(qū)1　滲透系統(tǒng)中水分子的運動方向 　點　撥　滲透系統(tǒng)半透膜兩側水分子不是單方向移動的滲透平衡時，半透膜兩側水分子移動達到平衡狀態(tài)，不能認為沒有水分子移動。滲透不平衡時，單位時間內水分子透過半透膜相互滲透，表現為凈速度是水從自身含量高(低濃度溶液)一側向自身含量低的一側運動。 誤區(qū)2　Na＋、K＋跨膜運輸的方式 　點　撥　Na＋、K＋等無機鹽離子一般以主動運輸進出細胞，但也可通過協助擴散或離子通道進出細胞。(參見上面xx浙江理綜1。) 誤區(qū)3　植物吸收水分和吸收無機鹽離子是完全獨立的 　點　撥　植物吸收水分的方式是自由擴散，而對無機鹽離子則以主動運輸方式吸收，吸收原理是不一樣的；但離子的吸收和運輸必須溶解在水中，因此可以說植物對水分和無機鹽的吸收是兩個相對獨立的過程。 糾錯演練 1．(原創(chuàng)題)下列關于生物學概念及原理的描述正確的是(　　)。 A．原生質層就是原生質的外層，核心是細胞核 B．處于滲透平衡狀態(tài)時的大田作物，才能正常生長 C．植物對水分和礦質離子的吸收原理不同，是相對獨立的過程 D．選擇透過性膜具有半透膜的某些性質，半透膜上的載體也具有選擇透過性 答案　C 2．(xx安徽百校第一次聯考，31)下圖是生物膜的流動鑲嵌模型及物質跨膜運輸示意圖，其中離子通道是一種通道蛋白，通道蛋白是橫跨質膜的親水性通道，具有離子選擇性。請仔細觀察圖示回答有關問題。 (1)很多研究成果有力支持“脂溶性物質易透過生物膜，不溶于脂質的物質不易透過生物膜”這一事實。這證明組成細胞膜的主要成分中有[　]________。 (2)鯊魚體內能積累大量的鹽，鹽分過高時就要及時將多余的鹽分排出體外，經研究鯊魚體內多余鹽分是經②途徑排出被轉運物質的，那么其跨膜運輸的方式是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)檉柳是泌鹽植物，葉子和嫩枝可以將吸收于植物體內的鹽分排出，是強耐鹽植物。檉柳從土壤中吸收無機鹽是通過主動運輸還是被動運輸？請設計實驗加以證明。 ①實驗步驟： a．取甲、乙兩組生長發(fā)育相同的檉柳幼苗，放入適宜濃度的含有Ca2＋、K＋的溶液中。 b．甲組給予正常的呼吸條件，乙組________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 c．________________________________________________________________________。 ②實驗結論： a．若兩組植株對Ca2＋、K＋的吸收速率相同，說明________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________； b．________________________________________________________________________。 解析　(1)“脂溶性物質易透過生物膜，不溶于脂質的物質不易透過生物膜”這一事實證明細胞膜組成成分中有脂質分子，結合圖示分析該物質應為[甲]磷脂分子。(2)②途徑是一個離子通道，鯊魚體內多余鹽分可通過這種通道蛋白的協助由高濃度的細胞膜內一側運輸到低濃度細胞膜外一側，因此其跨膜運輸的方式應為協助擴散(或被動運輸)。(3)主動運輸和被動運輸相比，前者需要消耗能量，后者不需消耗能量。本實驗可通過控制供能的多少來確定檉柳吸收無機鹽的方式。若兩組植株對Ca2＋、K＋的吸收速率相同，說明無機鹽的吸收不需消耗能量，應為被動運輸；若乙組吸收速率明顯小于甲組吸收速率，則說明檉柳從土壤中中吸收無機鹽需要消耗能量，應為主動運輸。 答案　(1)甲　磷脂分子 (2)協助擴散(或被動運輸) (3)①b.完全抑制有氧呼吸　c．一段時間后測定兩組植株根系對Ca2＋、K＋的吸收速率?、赼.檉柳從土壤中吸收無機鹽是通過被動運輸　b．若乙組吸收速率明顯小于甲組吸收速率，說明檉柳從土壤中吸收無機鹽是通過主動運輸 觀察植物細胞的質壁分離及復原 1．實驗原理 成熟的植物細胞構成滲透系統(tǒng)可發(fā)生滲透作用。 2．質壁分離與復原實驗流程 3．質壁分離的原因 4．表現 (1)在實驗中，當質壁分離現象出現后，觀察時間不宜過長，以免細胞因長期處于失水狀態(tài)而死亡，影響質壁分離復原現象的觀察。 (2)不選動物細胞做實驗材料是因為動物細胞無細胞壁，不會在失水時發(fā)生質壁分離現象。 (3)本實驗所用的方法為引流法，采用了自身對照(前測和后測)。 (4)當以可吸收的物質做溶質(如甘油、尿素、KNO3、乙二醇等)時，可出現質壁分離和自動復原現象。 (5)質壁分離時，原生質層的外界面是細胞膜。 質壁分離實驗的拓展應用及方法 1．判斷細胞的死活 待測細胞＋蔗糖溶液 2．測定細胞液濃度范圍 待測細胞＋一系列濃度梯度的蔗糖溶液細胞液濃度介于未發(fā)生質壁分離和剛剛發(fā)生質壁分離的蔗糖溶液的濃度之間。 3．比較不同植物細胞的細胞液濃度大小 不同植物細胞＋同一濃度的蔗糖溶液剛剛發(fā)生質壁分離時所需時間的比較―→判斷細胞液濃度大小(時間越短，細胞液濃度越小)。 4．比較一系列溶液的濃度的大小 同一植物的相同成熟細胞＋未知濃度的溶液記錄剛剛發(fā)生質壁分離所需時間―→比較所用時間長短―→判斷溶液濃度的大小(時間越短，未知溶液的濃度越大)。 5．鑒別不同種類的溶液(如KNO3溶液和蔗糖溶液) 相同成熟植物細胞＋不同種類溶液 ★★　本考點的命題規(guī)律為：一是通過聯系水的滲透作用，全面考查對該實驗所用試劑、原理、操作步驟、結果等的掌握情況；二是以實驗操作過程圖的形式，考查對操作步驟的理解，或考查該實驗的拓展應用。 【典例】 (江蘇高考試題改編) 將浸潤在質量濃度為0.3 g/L蔗糖溶液中的紫色洋蔥表皮制成裝片，放在顯微鏡下觀察，結果如圖所示。請據圖回答下列問題。 (1)洋蔥表皮細胞通過滲透作用失水，導致細胞發(fā)生質壁分離，原生質層在該過程中充當了________。以下結構或物質屬于原生質層的是________。 A．液泡膜 　　　B．線粒體 　　　C．液泡色素 D．細胞核 　　　E．細胞壁 (2)請在坐標系中繪出細胞吸水力隨質壁分離程度變化曲線。 (3)若將裝片放在80 ℃的條件下處理一段時間(裝片中的溶液仍保持0.3 g/L)后，放在顯微鏡下觀察，在清晰看到細胞結構后為了更準確判斷A處顏色，應該如何操作顯微鏡？________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)蘚類小葉是否是觀察線粒體的理想實驗材料？________，為什么？________________________________________________________________________。 解析　(1)成熟植物細胞的細胞膜、液泡膜及兩層膜之間的細胞質部分組成原生質層，充當了半透膜。細胞核、液泡內的成分不屬于原生質層。(2)細胞隨著質壁分離程度加大，細胞液濃度增加，細胞吸水力也增加。因細胞有最大分離程度，故吸水力也有最大值。(3)調節(jié)顯微鏡粗、細準焦螺旋可以使圖像清晰，調節(jié)光圈、反光鏡可以改變視野亮度。“在清晰看到細胞結構后為了更準確判斷”，不需要調節(jié)粗、細準焦螺旋。(4)蘚類葉肉細胞中有葉綠體，影響對被染成藍綠色對線粒體的觀察。 答案　(1)半透膜　AB　(2)如圖 (3)調節(jié)光圈、反光鏡以改變視野亮度　(4)不是　細胞中有葉綠體，影響染色后對線粒體的觀察 【訓練】 (xx重慶理綜，5)下圖為某種植物幼苗(大小、長勢相同)均分為甲、乙兩組后，在兩種不同濃度的KNO3溶液中培養(yǎng)時鮮重的變化情況(其他條件相同且不變)。下列有關敘述，錯誤的是(　　)。 兩組幼苗在KNO3溶液中的鮮重變化 A．3 h時，兩組幼苗均已出現萎蔫現象，直接原因是蒸騰作用和根細胞失水 B．6 h時，甲組幼苗因根系開始吸收K＋、NO，吸水能力增強，使鮮重逐漸提高 C．12 h后，若繼續(xù)培養(yǎng)，甲組幼苗的鮮重可能超過處理前，乙組幼苗將死亡 D．實驗表明，該植物幼苗對水分和礦質元素的吸收是兩個相對獨立的過程 解析　6 h后甲組幼苗鮮重增加說明根細胞吸收的水分比蒸騰作用散失的水分多，根細胞內離子濃度高于外界溶液濃度應在6 h前就開始了，只不過根細胞吸收的水分比蒸騰作用散失的水分少，所以鮮重還是在減少。根細胞內通過主動運輸吸收的離子數量在增多，而吸水量也在增加，根細胞內離子濃度在變化，而根外溶液離子被吸收和水分的吸收也在變化，根細胞內外離子濃度差的變化不好確定，所以根的吸水能力不好判定。 答案　B 滲透作用原理 1.(xx新課標卷)撕去紫色洋蔥外表皮，分為兩份，假定兩份外表皮細胞的大小、數目和生理狀態(tài)一致，一份在完全營養(yǎng)液中浸泡一段時間，浸泡后的外表皮稱為甲組；另一份在蒸餾水中浸泡相同的時間，浸泡后的外表皮稱為乙組。然后，兩組外表皮都用質量濃度為0.3 g/ mL的蔗糖溶液里處理，一段時間后外表皮細胞中的水分不再減少。此時甲、乙兩組細胞水分滲出量的大小以及水分運出細胞的方式分別是(　　)。 A．甲組細胞的水分滲出量與乙組細胞的相等，主動運輸 B．甲組細胞的水分滲出量比乙組細胞的高，主動運輸 C．甲組細胞的水分滲出量比乙組細胞的低，被動運輸 D．甲組細胞的水分滲出量與乙組細胞的相等，被動運輸 解析　考查物質運輸方式及濃度差。甲組在完全培養(yǎng)液中培養(yǎng)一段時間后，與質量濃度為0.3 g/ mL的蔗糖溶液濃度差沒有乙組和蔗糖溶液的濃度差大，所以甲組水分滲出量比乙組細胞低。H2O的運出方式是被動運輸里的自由擴散。 答案　C 物質跨膜運輸的方式 2.(xx海南單科，11)在動物細胞的物質運輸中，屬于自由擴散的是(　　)。 A．紅細胞中的Na＋進入血漿 B．細胞外液中的O2進入肌細胞 C．細胞外液中的K＋進入神經細胞 D．血漿中的碘進入甲狀腺濾泡上皮細胞 解析　本題主要考查物質跨膜運輸的相關知識。離子跨膜進出細胞多是主動運輸。能以自由擴散方式跨膜運輸的物質有：CO2、O2、甘油、酒精、苯等，故B選項正確。 答案　B 3．(xx安徽理綜，2)蛙的神經元內、外Na＋濃度分別是15 mmol/L和120 mmol/L。在膜電位由內負外正轉變?yōu)閮日庳撨^程中有Na＋流入細胞，膜電位恢復過程中有Na＋排出細胞。下列判斷正確的是(　　)。 A．Na＋流入是被動運輸、排出是主動運輸 B．Na＋流入是主動運輸、排出是被動運輸 C．Na＋流入和排出都是被動運輸 D．Na＋流入和排出都是主動運輸 解析　本題主要考查神經元動作電位和靜息電位形成的機制。神經細胞在適宜刺激下，細胞膜對Na＋的通透性增加，Na＋大量內流，導致膜電位由內負外正變?yōu)閮日庳?，此時Na＋以被動運輸的方式進入細胞。膜電位恢復過程中，有Na＋排出細胞，此時Na＋是逆濃度梯度運輸，屬于主動運輸。選項A正確。 答案　A 4．(xx海南單科，27)原尿中葡萄糖、氨基酸等物質的濃度與血漿中的基本相同。原尿經腎小管上皮細胞的選擇性重吸收和分泌作用后形成尿液。正常情況下尿液中不含葡萄糖。腎小管上皮細胞中的葡萄糖通過被動運輸的方式進入組織液。下圖為腎小管壁及相關結構示意圖。 回答問題。 (1)腎小管上皮細胞中的葡萄糖濃度________(高于、低于、等于)組織液中的。 (2)原尿中的葡萄糖進入腎小管上皮細胞的運輸方式是________，需要________的參與。 (3)腎小管上皮細胞重吸收水分的原理是________，原尿中葡萄糖未能被完全重吸收從而導致尿量增加的原因是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析　(1)依據題干中提供的信息“腎小管上皮細胞中的葡萄糖通過被動運輸的方式進入組織液”可推測腎小管上皮細胞中的葡萄糖濃度高于組織液中的葡萄糖濃度。(2)依據題干提供的信息：“原尿中葡萄糖濃度與血漿中的基本相同”、“正常情況下尿液中不含葡萄糖”可推知原尿中葡萄糖進入腎小管上皮細胞的運輸方式是主動運輸，需要載體蛋白和能量。(3)腎小管上皮細胞重吸收水分的原理是滲透作用。原尿中葡萄糖未能被完全重吸收，會使原尿滲透壓增加，水分重吸收減弱帶走大量水分。 答案　(1)高于　(2)主動運輸　載體蛋白和ATP　(3)滲透作用　腎小管腔中液體的濃度高于正常水平，滲透壓高，水分重吸收減弱，造成尿量增加 綜合應用及實驗分析 5.(xx北京理綜，31)科學家為了研究蛋白A的功能，選用細胞膜中缺乏此蛋白的非洲爪蟾卵母細胞進行實驗，處理及結果見下表。 實驗組號 在等滲溶液中進行的處理 在低滲溶液中測定卵母細胞的水通透速率(cm/s10－4) Ⅰ 向卵母細胞注入微量水(對照) 27.9 Ⅱ 向卵母細胞注入蛋白A的mRNA 210.0 Ⅲ 將部分Ⅱ組細胞放入含HgCl2的等滲溶液中 80.7 Ⅳ 將部分Ⅲ組細胞放入含試劑M的等滲溶液中 188.0 (1)將Ⅰ組卵母細胞放入低滲溶液后，水分子經自由擴散(滲透)穿過膜的________進入卵母細胞。 (2)將蛋白A的mRNA注入卵母細胞一定時間后，該mRNA________的蛋白質進入細胞膜，使細胞在低滲溶液中體積________。 (3)與Ⅱ組細胞相比，Ⅲ組細胞對水的通透性________，說明HgCl2對蛋白A的功能有________作用。比較Ⅲ、Ⅳ組的結果，表明試劑M能夠使蛋白A的功能________。推測HgCl2沒有改變蛋白A的氨基酸序列，而是破壞了蛋白A的________。 (4)已知抗利尿激素通過與細胞膜上的________結合，可促進蛋白A插入腎小管上皮細胞膜中，從而加快腎小管上皮細胞對原尿中水分子的________。 (5)結合上述結果，可以得出________________________________________________________________________的推論。 解析　本題以蛋白A與水分子進入細胞的關系為背景考查了實驗的分析和探究能力。(1)Ⅰ組卵母細胞由于缺乏蛋白A，水分子經自由擴散穿過膜的磷脂雙分子層進入細胞。(2)將蛋白A的mRNA注入卵母細胞后，該mRNA經翻譯過程合成的蛋白質進入細胞膜，使卵母細胞的水通透速率增大，細胞因大量吸水體積迅速增大。(3)Ⅲ組與Ⅱ組相比，低滲溶液中卵母細胞的水通透速率降低，說明Ⅲ組細胞對水的通透性明顯降低，可推測HgCl2抑制了蛋白A的功能。Ⅲ組細胞用試劑M處理后水通透速率明顯升高，但仍低于Ⅱ組細胞，由此說明試劑M可部分恢復蛋白A的功能。由于蛋白A的功能可恢復，說明HgCl2沒有改變蛋白A的氨基酸序列，而是破壞了蛋白A的空間結構。(4)抗利尿激素與靶細胞膜上的受體結合，使腎小管上皮細胞膜中蛋白A含量增多，從而增強了腎小管上皮細胞對原尿中水的重吸收。(5)因為該實驗的目的是研究蛋白A的功能，綜合分析實驗結果可知，蛋白A與水的吸收密切相關，從而得出蛋白A是水通道蛋白的推論。 答案　(1)磷脂雙分子層 (2)翻譯　迅速增大 (3)明顯降低　抑制　部分恢復　空間結構 (4)受體　重吸收 (5)蛋白A是水通道蛋白 考向借鑒——他山之石 6．(xx上海單科，22)相對細菌和植物細胞而言，動物細胞離體培養(yǎng)更需要關注培養(yǎng)基的滲透壓，這是因為動物細胞(　　)。 A．沒有細胞壁，對培養(yǎng)基的滲透壓更敏感 B．滲透壓遠高于細菌或植物細胞的滲透壓 C．沒有成熟大液泡，滲透壓調節(jié)能力差 D．生長緩慢，各生長階段對環(huán)境的滲透壓要求不同 解析　本題考查滲透壓與滲透吸水、維持細胞形態(tài)和功能的內在聯系等方面的知識。細胞內外液的滲透壓之差是細胞吸水或失水的動力。動物細胞與植物細胞相比沒有細胞壁的保護，容易因過多吸水而漲破，A選項正確。 答案　A (時間：45分鐘) A級　基礎演練 1．(xx安徽黃山七校聯考，8)用酶解法除去新鮮紫色洋蔥鱗片葉的外表皮細胞的細胞壁得到原生質體，將其置于質量濃度為0.3 g/ mL的蔗糖溶液中，一段時間后，原生質體一定不發(fā)生(　　)?！　　　　　　　　　　　　　　　　? A．質壁分離 B．滲透失水 C．顏色加深 D．吸水力增大 解析　將植物細胞除去細胞壁而得到的原生質體放在質量濃度為0.3 g/ mL的蔗糖溶液會發(fā)生失水，液泡顏色加深，隨著進一步失水，細胞液的濃度增大，吸水力增大，由于細胞壁不存在，看不到質壁分離現象。 答案　A 2．(xx杭州質檢)市場上流行的直飲機的核心部件是逆滲透膜，它利用逆滲透原理，通過水壓使水由較高濃度的一側滲透至較低濃度一側，理論上在較高濃度側的所有細菌及不純雜物、可溶性固體物和對人體有害的有機物和無機物均不能滲入高精密的逆滲透膜，示意圖如圖所示。根據上述信息判斷，下列有關敘述正確的是(　　)。 A．逆滲透過程與滲透作用的差異是前者需要消耗能量 B．逆滲透膜也具有細胞膜的識別功能 C．逆滲透膜上有載體蛋白，可以選擇性控制有害物質 D．逆滲透膜祛除有害物質的能力勝過生物膜，可放心飲用 解析　逆滲透過程需通過水壓使水由較高濃度的一側滲透至較低濃度一側，形成水壓需要能量，故逆滲透作用消耗能量，A正確。 答案　A 3．(xx山東泰安一模，2)下圖是物質進出細胞方式的概念圖。下列分析正確的是(　　)。 A．①方式表示協助擴散 B．⑤、⑥兩種方式的共同特點是都需要載體 C．③、④兩種方式都與細胞膜的流動性有關 D．質壁分離實驗中蔗糖進入細胞的方式為④ 解析　由圖示分析可知，①為主動運輸，A錯誤；②為被動運輸，其又可分為自由擴散和協助擴散，即⑤和⑥，其中自由擴散不需要載體協助，B錯誤；③和④分別為胞吞和胞吐，兩者均與細胞膜的流動性有關，C正確；在質壁分離實驗中，蔗糖是細胞不需要的大分子物質，無法進入細胞內部，D錯誤。 答案　C 4．(經典題)下面能發(fā)生質壁分離的一組細胞是(　　)。 ①食用的糖醋蒜細胞?、谛Q豆葉的表皮細胞　③植物的根毛細胞?、苋说目谇簧掀ぜ毎、萦名}酸解離的洋蔥根尖細胞?、薷夥稚鷧^(qū)細胞 A．①⑤ B．②③⑥ C．①②③④⑤⑥ D．②③ 解析　能發(fā)生質壁分離的細胞為活的成熟的高等植物的體細胞，①是死細胞，④是動物細胞，沒有細胞壁，⑤用鹽酸解離會殺死細胞，⑥沒有大的液泡，這些細胞都不能發(fā)生質壁分離。②和③都是活的成熟的高等植物細胞，可以發(fā)生質壁分離。 答案　D 5．(xx南京一模)下列有關物質跨膜運輸的敘述正確的是(　　)。 A．肌細胞的細胞膜上有協助葡萄糖跨膜運輸的載體蛋白 B．激素必須通過主動運輸進入細胞內才能完成對細胞代謝的調節(jié) C．相對分子質量小的物質或離子都可以通過自由擴散進入細胞 D．協助擴散和自由擴散都不需要膜上載體蛋白的協助 解析　葡萄糖進出細胞需要載體蛋白的協助，故肌細胞的細胞膜上有協助葡萄糖運輸的載體蛋白；蛋白質類激素以胞吞方式進入細胞；離子主要以主動運輸的方式進入細胞；協助擴散需要膜上載體蛋白的協助。 答案　A 6．污水凈化中應用的超濾膜技術指的是一種能夠將溶液進行凈化、分離、濃縮的膜分離技術。超濾過程通?？梢岳斫獬膳c膜孔徑大小相關的篩分過程。在一定的壓力下，當水流過膜表面時，只允許水及比膜孔徑小的小分子物質通過，達到將溶液凈化、分離與濃縮的目的。下列說法中合理的是(　　)。 A．超濾膜技術中使用的“濾膜”實質上是一種人造生物膜 B．超濾膜技術中使用的“濾膜”實質上是一種人造半透膜 C．超濾膜技術可以濾去污水中的各種污染物 D．透過超濾膜的水，已被除去了臭味 解析　因為水體中的物質能否通過超濾膜取決于膜孔徑的大小，而不是載體蛋白，因此“濾膜”實質上是一種半透膜；氨氣、硫化氫等有刺激性臭味的小分子物質可以透過超濾膜，因此該技術并不能除去污水中的所有污染物，也不能除臭。 答案　B 7．某科學家在研究物質運輸時發(fā)現有下列四種曲線關系，在研究某種物質的運輸時，發(fā)現與曲線②和④相符，最可能是下列哪一過程(　　)。 A．糖從血漿進入人的成熟紅細胞 B．Na＋通過離子通道進入神經細胞 C．小腸上皮細胞從小腸內吸收氨基酸 D．組織細胞從組織液吸收氧氣 解析　②④曲線中，該種物質有最大運輸速率，說明不是自由擴散；該物質運輸與氧濃度有關，說明不是協助擴散，即該物質的運輸方式為主動運輸。 答案　C 8．如圖所示，圖乙是圖甲發(fā)生滲透作用之后的示意圖，圖丙是根毛細胞示意圖，圖丁表示細胞體積隨時間變化的曲線。下列敘述錯誤的是(　　)。 　 A．圖甲中①處溶液濃度小于②處溶液濃度 B．圖甲和圖丙中都有半透膜，兩者的本質區(qū)別是圖丙細胞膜上有載體蛋白，使其具有選擇透過性 C．若把圖丙所示細胞放在質量分數為5%的NaCl溶液中，在顯微鏡下連續(xù)觀察一段時間發(fā)現其發(fā)生了質壁分離 D．若把圖丙所示細胞放在質量濃度為0.3 g/ mL的蔗糖溶液中，則圖丁表示細胞體積隨時間推移而變化的曲線 解析　由圖乙可知，圖甲的滲透裝置內部溶液濃度高于外部溶液濃度，即①處溶液濃度小于②處的。載體蛋白的存在使得細胞膜具有選擇透過性。植物細胞可以吸收Na＋、Cl－，使細胞液濃度升高，所以根毛細胞處于質量分數為5%的NaCl溶液中時會先發(fā)生質壁分離，后發(fā)生質壁分離復原。將圖丙所示根毛細胞放在質量濃度為0.3 g/ mL的蔗糖溶液中時，細胞滲透失水，體積逐漸縮小，但由于細胞壁的伸縮性有限，體積不會無限收縮，則圖丁表示細胞體積隨時間推移而變化的曲線。 答案　C 9．(xx皖南八校第三次聯考，29Ⅱ)部分剛采摘的水果或蔬菜表面有殘留農藥，很多人認為把水果或蔬菜放在清水中浸泡可以有效除去其表面的殘留農藥。為探究此種處理方法的正確性，某生物興趣小組做了如下實驗。 實驗一：取相同的青菜各1 kg作為樣本，并對其用不同方法進行處理，結果如下： 甲 乙 丙 丁 處理方法 未做處理 純水沖洗1 min 浸入純水1 min 浸入純水30 min 1 kg青菜農藥殘留量 0.196 mg 0.086 mg 0.097 mg 0.123 mg 實驗二：取相同的青菜500 g，并將其浸入一定量純水中，每隔一段時間，取出一小片菜葉，測定其細胞的細胞液濃度，所得數據可繪出如下曲線。 根據上述實驗結果分析回答下列問題。 (1)在實驗一中，甲、乙兩組對照可以說明________________________；丁組農藥殘留量比丙組農藥殘留量多，最可能的原因是________________________________________________________________________。 (2)研究表明，植物細胞既可以吸收水也可以吸收可溶性農藥。在實驗二中，青菜細胞的細胞液濃度隨時間推移從A點下降到B點，其原因是________________________________________________________________________， 之后又從B點略有上升達到C點，其原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 綜合上述分析，植物細胞吸收水分和吸收可溶性農藥是否為同一過程，并解釋。________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析　(1)噴灑農藥一般是噴灑在葉片上，用清水沖洗時可以去除細胞表面的農藥，但是如果浸泡時間長了，溶解在水中的農藥反而可以進入細胞，使蔬菜的農藥殘留量比浸泡時間短的還多。(2)AB段細胞液濃度降低，是因為細胞吸水速率大于吸收農藥的速率；BC段是細胞吸收水分的速率進一步下降，低于吸收農藥的速率，導致細胞液濃度增加。若植物細胞吸收水分和吸收可溶性農藥是同一過程，則B點時因細胞壁的限制細胞吸水的速率逐漸降低到與吸收農藥的速率相等，B點后曲線應趨于平衡，不會上升。　 答案　(1)青菜的殘留農藥經純水沖洗可以去掉一部分　農藥分子溶于水后又被植物細胞吸收 (2)在AB段，細胞對水分子的吸收速率大于對農藥分子的吸收速率　在BC段，細胞對農藥分子的吸收速率大于對水分子的吸收速率　不是。若兩者是同一過程，則細胞液濃度在B點之后應該是趨于平衡，不會上升(其他答案合理即可) 10．引起50%左右細胞發(fā)生初始質壁分離的濃度，我們稱之為細胞液的等滲濃度。為了測定洋蔥表皮細胞的細胞液的等滲濃度，有人把剪成小塊的洋蔥表皮細胞分別(等量)依次放入下面各組溶液中，并記錄結果如下表： 培　養(yǎng)　皿 1 2 3 4 5 6 7 蔗糖溶液/(molL－1) 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 發(fā)生初始質壁分離細胞占觀察細胞數目的百分比 無 無 15% 40% 80% 99% 100% (1)該洋蔥表皮細胞的細胞液的等滲濃度為________。 (2)如果再給你4組實驗材料，請設計可以更精確地測定出細胞液的等滲濃度的方法。 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析　這類試題并不以實驗能力為直接的考查目的，而是以實驗作為問題情境，將實驗的思想方法滲透于試題之中。根據題設條件可知洋蔥表皮細胞的細胞液的等滲濃度在0.5～0.6 mol/L之間。如何設計一個更精確的測定方法，從題中設計思路推知，可通過縮小各組蔗糖溶液的濃度梯度，來加以測定。 答案　(1)0.5～0.6 mol/L之間 (2)可分別配制濃度為0.52 mol/L、0.54 mol/L、0.56 mol/L、0.58 mol/L的4組蔗糖溶液進行類似的實驗 B級　智能提升 11．(xx安徽馬鞍山二模，1)下列有關物質進入人體細胞方式的敘述，錯誤的是(　　)。 A．K＋的跨膜運輸方式是主動運輸 B．主動運輸、胞吞和胞吐均需要消耗能量 C．肌細胞的細胞膜上有協助葡萄糖跨膜運輸的載體蛋白 D．在胰島素合成與分泌的過程中，生物膜發(fā)生了結構與功能上的聯系 解析　K＋的跨膜運輸不僅有主動運輸，也存在從高濃度向低濃度通過K＋通道的協助擴散，A錯誤。 答案　A 12．(xx海南瓊海一模，19)某同學在實驗室中做“觀察洋蔥表皮細胞的質壁分離和復原”實驗時，在老師的幫助下，進行了一系列的創(chuàng)新實驗，實驗步驟和現象如下表： 實驗組 5 min的現象 再過5 min 滴加清水5 min ① 物質量濃度為0.3/(molL－1) 蔗糖溶液 x 無變化 質壁分離復原 ② 物質量濃度為0.5/(molL－1) 蔗糖溶液 質壁分離 y 無變化 ③ 物質量濃度為1/(molL－1) KNO3溶液 質壁分離 質壁分離復原 z ④ 物質量濃度為1/(molL－1) 醋酸溶液 細胞大小無變化 細胞大小無變化 細胞大小無變化 對上表的推斷或解釋不正確的是(　　)。 A．x為質壁分離，因為細胞壁伸縮性小于原生質層 B．y為質壁分離，可能導致細胞失水過多而死 C．z為細胞稍增大，細胞液顏色逐漸變淺 D．④組細胞大小無變化是因為細胞吸水量等于失水量 解析　由于細胞壁伸縮性小于原生質層，植物細胞在高濃度蔗糖溶液中發(fā)生質壁分離，但如果蔗糖溶液濃度過高(如0.5 g/ mL)可能導致植物細胞失水過多死亡，A、B正確；在1 mol/L KNO3溶液中，細胞先發(fā)生質壁分離，后來細胞吸收K＋和NO使細胞液濃度升高而發(fā)生自動復原，再滴加清水，細胞會吸水，體積稍增大，C正確；在1 mol/L醋酸溶液中，植物細胞大小無變化，是因為細胞已被殺死，原生質層失去選擇透過性，D錯誤。 答案　D 13．如圖甲、乙所示是滲透作用裝置，其中半透膜為膀胱膜(蔗糖分子不能通過，水分子可以自由通過)。圖中溶液A、B、a、b均為蔗糖溶液，實驗開始前其濃度分別用MA、MB、Ma、Mb表示。一段時間達到平衡后，甲、乙裝置中漏斗的液面上升高度分別為h1、h2，a、b的濃度分別為M1、M2，則下列判斷錯誤的是(　　)。 A．若h1>h2，MA＝MB，則Ma>Mb B．若h1>h2，MA＝MB，則MaMA>MB，則h1M2 D．一段時間后，A―→a與a―→A、B―→b與b―→B的水分子擴散速率均相等 解析　若h1>h2，MA＝MB，說明a從A中吸收的水分子比b從B中吸收的多，即a與A的濃度差比b與B的大，因此Ma>Mb；若Ma＝Mb>MA>MB，說明a與A的濃度差比b與B的濃度差小，a比b吸收的水分子少，則h1M2；一段時間后裝置中的液面不再變化，說明半透膜兩側的水分子運動處于平衡狀態(tài)。 答案　B 14．下列關于物質跨膜運輸的敘述中，不正確的是(　　)。 A．同一物質進入不同細胞的方式可以相同，如葡萄糖進入肝臟細胞和骨骼肌細胞 B．不同物質進入相同細胞的方式可能相同，如氨基酸和核苷酸進入小腸上皮細胞 C．同一物質進入相同細胞的方式可能不同，如水分子進入某些具有水通道蛋白的細胞 D．不同物質進入不同細胞的方式可能相同，如乙醇進入小腸上皮細胞和Na＋進入神經細胞 解析　葡萄糖可以通過主動運輸的方式進入肝臟細胞和骨骼肌細胞；氨基酸和核苷酸都可以通過主動運輸的方式進入小腸上皮細胞：水分子既可以自由擴散的方式從細胞膜磷脂雙分子層的間隙通過，又可以協助擴散的方式從水通道中通過；乙醇進入小腸上皮細胞的方式是自由擴散，Na＋進入神經細胞的方式是主動運輸。 答案　D 15．(xx濰坊模擬)圖甲是物質A通過細胞膜的示意圖。請回答以下問題。 (1)物質A跨膜運輸的方式是________，判斷理由是________。其運輸方式也可用圖乙中的曲線________表示。如果物質A釋放到細胞外，則轉運方向是________(填“Ⅰ―→Ⅱ”或“Ⅱ―→Ⅰ”)。 (2)圖甲中細胞膜是在________(填“光學顯微鏡”或“電子顯微鏡”)下放大的結果。該膜的模型被稱為________，科學家用該模型很好地解釋了生物膜的結構及特點。 (3)圖中物質B指的是________，該物質徹底水解的產物是________。 (4)圖乙中曲線①反映出物質運輸速率與________有關，曲線②Q點之前影響物質運輸速率的因素可能有________。 解析　本題考查生物膜的結構和物質跨膜運輸的方式，意在考查考生的理解能力和分析問題的能力。物質A從低濃度向高濃度運輸，應屬于主動運輸，其中B物質為載體蛋白，蛋白質徹底水解的產物是氨基酸。圖乙中，曲線②反映出物質進入細胞可以逆濃度梯度進行，說明物質運輸方式與A相同。圖甲中細胞膜的結構圖是亞顯微結構模式圖，該圖是在電子顯微鏡下觀察得到的。圖乙中曲線①反映的是自由擴散，而影響自由擴散的因素主要是膜兩側的濃度差；曲線②反映的是主動運輸，而影響主動運輸的主要因素有能量和載體數量。 答案　(1)主動運輸　物質運輸逆濃度梯度進行?、凇、颞D→Ⅰ　(2)電子顯微鏡　流動鑲嵌模型　(3)載體蛋白　氨基酸　(4)膜兩側物質的濃度差　載體數量和能量