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第1節(jié) 物質(zhì)跨膜運輸?shù)膶嵗? 【自主學(xué)習(xí)】 【學(xué)習(xí)目標】 1. 理解細胞內(nèi)外物質(zhì)濃度大小與吸失水的關(guān)系； 2. 能說出動植物吸失水的異同； 3. 能說出質(zhì)壁分離和復(fù)原的內(nèi)涵和條件。 【學(xué)習(xí)重點難點】 重點 1. 細胞內(nèi)外物質(zhì)濃度大小與吸失水的關(guān)系；2.動植物吸失水的異同； 3.質(zhì)壁分離和復(fù)原的內(nèi)涵和條件。 難點 1.細胞內(nèi)外物質(zhì)濃度大小與吸失水的關(guān)系；2.動植物吸失水的異同； 3.質(zhì)壁分離和復(fù)原的內(nèi)涵和條件。 【方法引導(dǎo)】 仔細觀察書本的“問題探討”、“思考與討論”、“資料分析”等材料， 積極思考、交流，在討論、探究中解決問題、得出結(jié)論、鍛煉能力。 【基礎(chǔ)知識】 一、細胞的吸水和失水 1．K＋通過細胞膜屬于滲透作用 (　　) 2．植物細胞的原生質(zhì)層由細胞膜和液泡膜組成，相當于半透膜 (　　) 3．細胞液就是細胞內(nèi)的液體 (　　) 4．當外界溶液濃度大于細胞液濃度時，植物細胞就會發(fā)生質(zhì)壁分離 (　　) 5．動物細胞在任何情況下都不會發(fā)生質(zhì)壁分離 (　　) 二、物質(zhì)跨膜運輸?shù)钠渌麑嵗? 1．番茄和水稻吸收無機鹽離子的比較 科學(xué)家將番茄和水稻分別放在含有Ca2＋、Mg2＋和Si4＋的培養(yǎng)液中培養(yǎng)，結(jié)果及分析如下： (1)不同植物對________________的吸收有差異，同一種植物對________________的吸收也有差異，說明植物細胞膜對無機鹽離子的吸收具有________。 (2)水稻吸收水的相對速率比吸收Ca2＋、Mg2＋的____，造成培養(yǎng)液中Ca2＋、Mg2＋濃度______；番茄吸收水的相對速率比吸收Si4＋的____，造成培養(yǎng)液中Si4＋濃度______。 2．微生物吸收無機鹽離子的特點 不同微生物對不同無機鹽離子的吸收表現(xiàn)出較大的差異：(1)不同微生物對無機鹽離子的吸收有________。 (2)不同微生物對各種無機鹽離子的________不同。 【綜合提升】 1．擴散作用和滲透作用的關(guān)系 物質(zhì)從高濃度區(qū)域向低濃度區(qū)域的運動稱為擴散作用。滲透作用是一種特殊方式的擴散，它是指水分子或其他溶劑分子通過半透膜(或選擇透過性膜)進行的擴散。 2．半透膜和選擇透過性膜的關(guān)系 (1)區(qū)別 ①半透膜可以是生物性的選擇透過性膜，也可以是無生命的物理性膜，即指某些物質(zhì)可以透過而另一些物質(zhì)不能透過的多孔性薄膜，物質(zhì)能否通過取決于分子的大小。 ②選擇透過性膜是具有生命的生物膜，載體蛋白的存在決定了其對不同物質(zhì)是否吸收選擇性。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(zhì)通過。 3．原生質(zhì)層和原生質(zhì)體的關(guān)系 (1)原生質(zhì)層是成熟的植物細胞內(nèi)相當于半透膜的結(jié)構(gòu)，由細胞膜、液泡膜以及兩膜之間的細胞質(zhì)組成，不包括細胞核和液泡內(nèi)的細胞液。此結(jié)構(gòu)僅存在于成熟的植物細胞中。 (2)原生質(zhì)體是去除了植物細胞壁后所剩下的具有生物活性的植物細胞結(jié)構(gòu)，包括細胞膜、細胞質(zhì)、細胞核三部分，常作為植物細胞融合的材料。 4．質(zhì)壁分離的原因分析 (1)原因→細胞滲透失水 (2)表現(xiàn) l 【預(yù)習(xí)自測】 1．關(guān)于選擇透過性膜與半透膜的關(guān)系，正確的說法是 (　　) ①具有半透性必然具有選擇透過性 ②具有選擇透過性必然具有半透性 ③活的生物膜才具有選擇透過性 ④只有活的生物膜才具有半透性 A．①③ B．①④ C．②③ D．②④ 2．下列現(xiàn)象屬于滲透作用的是 (　　) ①水分子通過植物細胞的細胞壁②水分子或其他溶劑分子通過細胞膜 ③蔗糖分子通過細胞壁④水分子或其他溶劑分子通過液泡膜 ⑤水分子或其他溶劑分子通過原生質(zhì)層⑥干大豆種子泡在清水中逐漸脹大 ⑦暑天新鮮蔬菜在空氣中萎蔫 A． ①②③ B．③④⑤ C．②④⑤ D．①③⑤ 3．(2011新課標全國卷，4)撕取紫色洋蔥外表皮，分為兩份，假定兩份外表皮細胞的大小、數(shù)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，兩組外表皮都用濃度為0.3 g/mL的蔗糖溶液處理，一段時間后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 4．如圖所示U型管中間被一種能允許水分子通過而二糖不能透 過的半透膜隔開，現(xiàn)在兩側(cè)分別加入0.1 mol/L的蔗糖溶液和 麥芽糖溶液，一段時間后左右兩側(cè)液面高度變化是怎樣的？ 若向U型管右側(cè)加入某種微量物質(zhì)(不影響溶液濃度)，右側(cè) 液面高度上升，那么加入的這種微量物質(zhì)最可能是 (　　) A．右側(cè)液面高度下降；胰島素 B．右側(cè)液面高度下降；衣藻 C．兩側(cè)液面高度不變；麥芽糖酶 D．兩側(cè)液面高度不變；蒸餾水 5．五個大小相同的馬鈴薯幼根與物種A的幼根分別放入甲～戊五種不同濃度的蔗糖溶液中(細胞失水過多會導(dǎo)致死亡)，數(shù)小時后，取出稱重，重量變化如圖所示。以下關(guān)于該實驗結(jié)果的說法正確的是 (　　) A．物種A比馬鈴薯更耐干旱 B．在甲溶液中加入適量的蔗糖酶，在最初一段時間，其中的馬鈴薯幼根細胞液濃度將減小 C．物種A在與馬鈴薯根細胞液等滲的完全培養(yǎng)液中不能正常生長 D．當馬鈴薯根細胞在乙蔗糖溶液中重量不再發(fā)生變化時，滲透作用依然進行 第1節(jié) 物質(zhì)跨膜運輸?shù)膶嵗? l 【課堂檢測】 1.(2011天津卷，2)將紫色洋蔥鱗片葉表皮浸潤在0.3 g/mL的蔗糖溶液中，1分鐘后進行顯微觀察，結(jié)果見下圖。下列敘述錯誤的是 (　　) A．圖中L是細胞壁，M是液泡，N是細胞質(zhì) B．將視野中的細胞浸潤在清水中，原生質(zhì)體會逐漸復(fù)原 C．實驗說明細胞膜與細胞壁在物質(zhì)透過性上存在顯著差異 D．洋蔥根尖分生區(qū)細胞不宜作為該實驗的實驗材料 2．某同學(xué)在實驗室中做“植物細胞的吸水和失水”實驗時，在實驗室教師的幫助下，進行了一系列的創(chuàng)新實驗，實驗步驟和現(xiàn)象如下表： 實驗組 5分鐘 再過5分鐘 滴加清水5分鐘 ① 0.3 g/mL蔗糖溶液 x 無變化 質(zhì)壁分離復(fù)原 ② 0.5 g/mL蔗糖溶液 質(zhì)壁分離 y 無變化 ③ 1 mol/L KNO3溶液 質(zhì)壁分離 質(zhì)壁分離復(fù)原 z ④ 1 mol/L醋酸溶液 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(zhì)壁分離，因為細胞壁伸縮性弱于細胞膜 B．y為質(zhì)壁分離，可能導(dǎo)致細胞失水過多而死亡 C．z為細胞稍增大，細胞液顏色逐漸變淺 D．④組無變化是因為細胞吸水量等于失水量 3.(2010上海綜合，20)某同學(xué)擬選擇一種半透性的膜材料，用于自制滲透計。他采用如圖1所示的裝置(示意圖)，對收集到的四種材料甲、乙、丙和丁進行試驗，得到了倒置漏斗中的液面高度隨時間變化的曲線(如圖2)。據(jù)圖分析，該同學(xué)應(yīng)選擇的膜材料是(　　) 　　　 圖1　　　　　　　　圖2 A． 甲 B．乙 C．丙 D．丁 4．(2013揭陽模擬)下列關(guān)于物質(zhì)跨膜運輸?shù)恼f法，錯誤的是(　　) A．葡萄糖進入紅細胞需要載體，不消耗ATP B．甘油進入小腸絨毛上皮細胞需要消耗ATP C．細胞膜對離子的吸收具有選擇透過性 D．溫度會影響物質(zhì)跨膜運輸?shù)乃俾? 答案：B 5．某同學(xué)設(shè)計了下圖所示的滲透作用實驗裝置，實驗開始時長頸漏斗內(nèi)外液面平齊，記作零界面。實驗開始后，長頸漏斗內(nèi)部液面的變化趨勢為(　　) 答案：A 第1節(jié) 物質(zhì)跨膜運輸?shù)膶嵗? l 【當堂訓(xùn)練】 1．如圖表示細胞對大分子物質(zhì)“胞吞”和“胞吐”的過程。下列與此有關(guān)的敘述錯誤的是(　　) A．a(chǎn)與b均要以膜的流動性為基礎(chǔ)才可能發(fā)生 B．a(chǎn)要有細胞表面識別和內(nèi)部供能才可能完成 C．b表示細胞分泌的同時會導(dǎo)致膜成分的更新 D．b與a分別是細胞排泄廢物和攝取養(yǎng)分的基本方式 答案：D 2．下表是人體成熟紅細胞與血漿中的K＋和Mg2＋在不同條件下的含量比較，據(jù)表分析不確切的是(　　) 處理前 用魚滕酮處理后 用烏本苷處理后 細胞內(nèi) 血漿中 細胞內(nèi) 血漿中 細胞內(nèi) 血漿中 K＋ 145 mmol 5 mmol 11 mmol 5 mmol 13 mmol 5 mmol Mg2＋ 35 mmol 1.4 mmol 1.8 mmol 1.4 mmol 35 mmol 1.4 mmol A.魚滕酮對K＋和Mg2＋的載體的生理功能均有抑制作用 B．烏本苷抑制K＋的載體的生理功能而不影響Mg2＋的載體的生理功能 C．魚滕酮抑制ATP的合成從而影響K＋和Mg2＋的運輸 D．正常情況下血漿中K＋和Mg2＋均通過主動運輸進入紅細胞 答案：A 3．(2013福州質(zhì)檢)某同學(xué)在實驗室中做“植物細胞的吸水和失水”實驗時，在實驗室老師的幫助下，進行了一系列的創(chuàng)新實驗，實驗步驟和現(xiàn)象如下表： 實驗組 5分鐘的現(xiàn)象 再過5分鐘 滴加清水5分鐘 ① 0.3 gmL－1蔗糖溶液 x 無變化 質(zhì)壁分離復(fù)原 ② 0.5 gmL－1蔗糖溶液 質(zhì)壁分離 y 無變化 ③ 1 molL－1KNO3溶液 質(zhì)壁分離 質(zhì)壁分離復(fù)原 z ④ 1 molL－1醋酸溶液 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(zhì)壁分離，因為細胞壁伸縮性弱于細胞膜 B．y為質(zhì)壁分離，可能導(dǎo)致細胞失水過多而死亡 C．z為細胞稍增大，細胞液顏色變淺 D．④組無變化是因為細胞吸水量等于失水量 答案：D 4．圖甲表示四種不同的物質(zhì)在一個動物細胞內(nèi)外的相對濃度差異。其中通過圖乙所示的過程來維持細胞內(nèi)外濃度差異的物質(zhì)是(　　) A．Na＋ B．CO2 C．胰島素 D．K＋ 答案：D 5.實驗研究發(fā)現(xiàn)Na＋、K＋均不能通過磷脂雙分子層構(gòu)成的人工質(zhì)膜(如圖)。但如果在人工質(zhì)膜中插入纈氨霉素(由12個氨基酸構(gòu)成的環(huán)狀肽)后，可使K＋的運輸速率提高100 000倍，但它不能有效提高Na＋的運輸速率。據(jù)此判斷下列敘述錯誤的是(　　) A．纈氨霉素的作用類似于載體蛋白 B．載體蛋白能極大地提高運輸速率 C．K＋通過人工質(zhì)膜的方式為主動運輸 D．纈氨霉素與離子的結(jié)合具有特異性 答案：C 第1節(jié) 物質(zhì)跨膜運輸?shù)膶嵗? l 【課后拓展】 1．如圖表示細胞膜的結(jié)構(gòu)示意圖。下列有關(guān)敘述錯誤的是(　　) A．A是蛋白質(zhì)分子、B為磷脂分子 B．二氧化碳和氧氣通過膜需要A的協(xié)助 C．構(gòu)成細胞膜的A與B大多數(shù)可以運動 D．適當提高溫度，能使A和B的相對運動加快，透性增加，有利于生命活動的進行 答案：B 2．(2013北京黃岡模擬)物質(zhì)進出細胞的方式有多種，下列有關(guān)物質(zhì)進出細胞的敘述，正確的是(　　) A．抑制膜上載體活性的毒素將會阻礙細胞對氧氣的吸收 B．細胞對大分子物質(zhì)“胞吐”的過程可導(dǎo)致膜成分的更新 C．在靜息狀態(tài)下，細胞膜主要對Na＋有通透性，造成Na＋外流 D．質(zhì)壁分離復(fù)原過程中，水分子內(nèi)流導(dǎo)致細胞內(nèi)滲透壓升高 答案：B 3．(2013佛山模擬)囊性纖維化是一種嚴重的遺傳性疾病，導(dǎo)致這一疾病發(fā)生的主要原因是編碼CFTR蛋白的基因發(fā)生突變，下圖表示CFTR蛋白在氯離子跨膜運輸過程中的作用。 (1)圖中所示為細胞膜的________模型，其中構(gòu)成細胞膜的基本支架是________，氯離子跨膜運輸?shù)恼＿M行是由膜上________________決定的。 (2)在正常細胞內(nèi)，氯離子在CFTR蛋白的協(xié)助下通過________方式轉(zhuǎn)運至細胞外，隨著氯離子在細胞外濃度逐漸升高，水分子向膜外擴散的速度________，使覆蓋于肺部細胞表面的黏液被稀釋。 (3)正常的CFTR蛋白約由1 500個氨基酸組成，直接指導(dǎo)該蛋白質(zhì)合成的模板至少由________個核苷酸組成。有一種CFTR基因突變會導(dǎo)致肽鏈錯誤折疊，使蛋白質(zhì)的__________結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，從而影響CFTR蛋白的正常功能。目前已發(fā)現(xiàn)CFTR基因有1 600多種突變，都能導(dǎo)致嚴重的囊性纖維化，這一事實說明基因突變具有________等特點。 答案：(1)流動鑲嵌　磷脂雙分子層　功能正常的CFTR蛋白　(2)主動運輸　加快 (3)4 500(4 503)　空間　不定向性、多害少利性 4．(2013南京模擬)離子通道是細胞膜上僅能使無機鹽離子選擇性被動通過的一類通道蛋白。在離子通道上常具有門，因此又稱為門通道。根據(jù)門開關(guān)條件的不同，大體分為電壓門通道、配體門通道和壓力激活通道(如圖一所示)。電壓門通道由膜電位控制門的開關(guān)；配體門通道門的開關(guān)取決于細胞內(nèi)外特定的物質(zhì)(配體)與相應(yīng)的通道蛋白(受體)是否結(jié)合，從而影響離子進出細胞；壓力激活通道門的開關(guān)取決于機械力的作用。圖二是神經(jīng)肌肉接頭處傳遞神經(jīng)沖動、刺激肌肉收縮過程中相關(guān)離子通道先后開放和關(guān)閉的示意圖(各門通道開放順序以數(shù)字標注)。請分析回答問題。 (1)乙酰膽堿的釋放體現(xiàn)了細胞膜在結(jié)構(gòu)上具有一定的________性。 (2)神經(jīng)肌肉接頭處的離子通道X、Y、Z中屬于配體門通道的是________。 (3)進入突觸小體中的Ca2＋的作用是________，從而使興奮傳導(dǎo)信號類型發(fā)生的轉(zhuǎn)變是________。 (4)圖二中，Na＋和Ca2＋跨膜運輸過程________(填“需要”或“不需要”)消耗能量。 (5)突觸前膜和突觸后膜都屬于細胞的________系統(tǒng)，但它們執(zhí)行不同的功能，從其組成成分上分析，原因是________不同。 答案：(1)流動　(2)Y　(3)促進神經(jīng)遞質(zhì)的釋放　電信號→化學(xué)信號　(4)不需要 (5)生物膜　蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量