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專題08 物質跨膜運輸的實例 1．物質出入細胞的方式(Ⅱ)。 2．實驗：(1)通過模擬實驗探究膜的透性。 (2)觀察植物細胞的質壁分離和復原。 熱點題型一 滲透作用的原理及應用 例1、（2018北京卷，1）細胞膜的選擇透過性保證了細胞內相對穩(wěn)定的微環(huán)境。下列物質中，以（自由）擴散方式通過細胞膜的是（　?。? A．Na+ B．二氧化碳 C．RNA D．胰島素 【答案】B 【變式探究】如圖實驗裝置，玻璃槽中是蒸餾水，半透膜允許單糖透過。倒置的長頸漏斗中先裝入蔗糖溶液，一定時間后再加入蔗糖酶。最可能的實驗現象是 (　　) A．漏斗中液面開始時先上升，加酶后上升后又下降 B．在玻璃槽中會測到蔗糖和蔗糖酶 C．漏斗中液面開始時先下降，加酶后一直上升 D．在玻璃槽中會測到葡萄糖、果糖和蔗糖酶 【答案】A 【解析】實驗開始時，蔗糖不能透過半透膜，所以單位時間內通過半透膜滲透進長頸漏斗中的水分子數比滲透出來的多，漏斗內液面上升。而加入酶后，將蔗糖分解為單糖，單糖分子能透過半透膜進入玻璃槽中，使玻璃槽內液體濃度升高，一段時間后，水分子從長頸漏斗內滲出的較多，漏斗內液面下降。 【提分秘籍】 (1)半透膜、選擇透過性膜的比較 區(qū)別：①半透膜是無生命的物理性薄膜，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的生物膜，載體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。 共性：都允許水分子自由通過，而不允許大分子物質通過。 (2)生物膜的結構特點——具有一定的流動性，原因是構成生物膜的磷脂分子和蛋白質分子大多都是可運動的。 (3)生物膜的功能特性——具有選擇透過性，原因是膜上載體的種類和數量不同。 【舉一反三】 如下圖甲、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、乙裝置中漏斗內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的水分子擴散速度均相等 【答案】B 【解析】若h1>h2，MA＝MB，說明a從A中吸收的水分子數比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)。 【方法技巧】滲透方向及濃度大小的判斷 (1)判斷溶劑滲透的總方向 ①若半透膜兩側是同種溶液，根據質量濃度或物質的量濃度判定。 ②若半透膜兩側是不同的溶液，物質的量濃度才能體現溶質或溶劑分子數的多少，如半透膜兩側為質量分數相同的葡萄糖溶液和蔗糖溶液，則葡萄糖溶液一側單位體積中葡萄糖分子數多(水分子數少)，水分子由蔗糖溶液一側通過半透膜向葡萄糖溶液一側擴散。 (2)判斷半透膜兩側溶液濃度大小 若滲透平衡后，半透膜兩側液面仍存在液面差，則半透膜兩側溶液就存在濃度差，液面差越大，濃度差就越大，且液面高的一側溶液濃度高。 熱點題型二 物質出入細胞的方式及影響因素 例2、 （2018全國Ⅱ卷，2）下列有關物質跨膜運輸的敘述，正確的是（　?。? A．巨噬細胞攝入病原體的過程屬于協(xié)助擴散 B．固醇類激素進入靶細胞的過程屬于主動運輸 C．神經細胞受到刺激時產生的Na+內流屬于被動運輸 D．護膚品中的甘油進入皮膚細胞的過程屬于主動運輸 【答案】C 【解析】本題考查細胞的物質輸入與輸出。病原體屬于顆粒性物質，顆粒性物質或大分子物質進出細胞的方式為胞吞和胞吐，因此巨噬細胞攝入病原體的過程屬于胞吞，A錯誤；固醇類激素的化學本質是脂質，脂溶性物質以自由擴散的方式進入靶細胞，B錯誤；神經細胞內的Na＋濃度比細胞膜外低，受刺激時，產生的Na＋內流是順濃度梯度進行的，屬于被動運輸，C正確；甘油是脂溶性小分子物質，以自由擴散的方式進入細胞，D錯誤。 【變式探究】如圖是小腸上皮細胞吸收轉運葡萄糖的過程模式圖，據圖判斷下列說法錯誤的是 (　　) A．小腸上皮細胞面向腸腔側形成很多微絨毛，以高效地吸收來自腸腔的葡萄糖等物質 B．小腸上皮細胞從腸腔吸收葡萄糖和Na＋都是主動運輸，但載體不同 C．小腸上皮細胞向組織液釋放葡萄糖時需載體協(xié)助 D．小腸上皮細胞以主動運輸的方式從組織液吸收K＋釋放Na＋，載體相同 【答案】B 【提分秘籍】 探究物質跨膜運輸方式的實驗設計 (1)探究是主動運輸還是被動運輸 (2)探究是自由擴散還是協(xié)助擴散 【舉一反三】 如圖中曲線a、b表示物質跨(穿)膜運輸(不包括胞吞和胞吐)的方式，下列表述錯誤的是 (　　) A．只有在氧氣存在時才會發(fā)生方式b的物質運輸 B．質壁分離過程中，水分子通過方式a進出細胞 C．方式b的最大轉運速率與載體蛋白數量有關 D．b的運輸方式能體現細胞膜的選擇透過性 【答案】A 【方法技巧】物質出入細胞方式的判斷 (1)判斷方法 ①根據分子的大小、是否需要能量和載體蛋白進行判斷 ②根據運輸方向判斷：順濃度梯度的跨膜運輸方式是自由擴散和協(xié)助擴散，逆濃度梯度的跨膜運輸方式一定是主動運輸。 ③根據達到平衡時的濃度判斷：若達到平衡時細胞內外仍存在濃度差，則是主動運輸，因為自由擴散和協(xié)助擴散達到平衡時內外濃度相等。 (2)不同條件下運輸方式的判斷 ①消耗能量的運輸方式有胞吞、胞吐和主動運輸。 ②需要載體蛋白參與，不消耗能量的運輸方式一定是協(xié)助擴散。 (3)無機鹽離子的運輸方式：無機鹽離子的運輸方式并非都是主動運輸，在順濃度梯度情況下，也可通過被動運輸方式進出細胞，如在神經沖動傳導過程中Na＋、K＋的運輸，在興奮時Na＋內流和在恢復靜息狀態(tài)時K＋外流都是協(xié)助擴散。 熱點題型三 實驗：觀察植物細胞的質壁分離及復原 例3．（2017年海南卷，9）為研究植物細胞質壁分離現象，某同學將某植物的葉表皮放入一定濃度的甲物質溶液中，一段時間后觀察到葉表皮細胞發(fā)生了質壁分離現象。下列說法錯誤的是（　　） A．該植物的葉表皮細胞是具有液泡的活細胞 B．細胞內甲物質的濃度高于細胞外甲物質的濃度 C．細胞液中的H2O可以經擴散進入甲物質溶液中 D．甲物質和H2O能自由通過該葉表皮細胞的細胞壁 【答案】B 【變式探究】在“觀察植物細胞的質壁分離和復原”實驗中，對紫色洋蔥鱗片葉外表皮臨時裝片進行了三次現察(如下圖所示)。下列有關敘述正確的是 (　　) A．第一次觀察時容易看到紫色大液泡和較大的無色細胞質基質區(qū)域 B．第二次觀察時可以發(fā)現細胞質壁分離首先發(fā)生在細胞的角隅處 C．吸水紙的主要作用是吸除滴管滴加的多余液體，以免污染鏡頭 D．為了節(jié)約實驗時間，通常可以省略第一次顯微觀察步驟 【答案】B 【解析】本實驗的三次觀察分別是觀察正常植物細胞、質壁分離的細胞、質壁分離復原的細胞，第一次觀察時未發(fā)生質壁分離，較易看到紫色大液泡，第二次觀察時已經通過引流使紫色洋蔥鱗片葉的外表皮細胞浸潤在蔗糖溶液中，可以看到細胞質壁分離首先發(fā)生在細胞的角隅處；圖中吸水紙吸水是為了加快蔗糖溶液和清水浸入標本；第一次顯微觀察是為了與質壁分離和復原的細胞做對照，不能省略。 【提分秘籍】關于質壁分離和復原實驗的4個注意點 (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，用顯微鏡觀察了三次，第一次與第二次形成對照，第三次與第二次形成對照，該對照方法為自身對照。 (4)本實驗是教材中涉及“顯微觀察”實驗中唯一的一個“只在低倍鏡下”觀察(不曾換“高倍鏡”)的實驗。 【變式探究】將紫色洋蔥鱗片葉外表皮細胞置于30%蔗糖溶液中數分鐘后，用清水引流，重復多次，則在此過程中如圖所示的細胞中(　　) A．區(qū)域①擴大，區(qū)域②紫色變淺 B．區(qū)域①縮小，區(qū)域②紫色加深 C．區(qū)域①擴大，區(qū)域②紫色不變 D．區(qū)域①縮小，區(qū)域②紫色變淺 【答案】D 【方法技巧】巧判細胞能否發(fā)生質壁分離與復原 (1)從細胞角度分析 ①死細胞、動物細胞及未成熟的植物細胞(如根尖分生區(qū)細胞)不發(fā)生質壁分離及復原現象。 ②具有中央大液泡的成熟植物細胞可發(fā)生質壁分離及復原現象。 (2)從溶液角度分析 ①在一定濃度(溶質不能透膜)的溶液中只會發(fā)生質壁分離現象，不能自動復原(只有用清水或低滲溶液處理，方可復原) ②在一定濃度(溶質可透膜)的溶液(如KNO3、甘油等)中可發(fā)生質壁分離后自動復原現象。 ③在高濃度溶液中可發(fā)生質壁分離現象，但不會發(fā)生質壁分離復原現象。 1．（2018北京卷，1）細胞膜的選擇透過性保證了細胞內相對穩(wěn)定的微環(huán)境。下列物質中，以（自由）擴散方式通過細胞膜的是（　　） A．Na+ B．二氧化碳 C．RNA D．胰島素 【答案】B 【解析】一般Na+內流時屬于協(xié)助擴散，Na+外流時屬于主動運輸，A錯誤；二氧化碳的運輸屬于自由擴散，B正確；RNA通過核孔進入細胞質，需要消耗能量，不是自由擴散，C錯誤；胰島素是通過胞吐被分泌出細胞的，D錯誤。 2．（2018全國Ⅱ卷，2）下列有關物質跨膜運輸的敘述，正確的是（　　） A．巨噬細胞攝入病原體的過程屬于協(xié)助擴散 B．固醇類激素進入靶細胞的過程屬于主動運輸 C．神經細胞受到刺激時產生的Na+內流屬于被動運輸 D．護膚品中的甘油進入皮膚細胞的過程屬于主動運輸 【答案】C 1．（2017年海南卷，9）為研究植物細胞質壁分離現象，某同學將某植物的葉表皮放入一定濃度的甲物質溶液中，一段時間后觀察到葉表皮細胞發(fā)生了質壁分離現象。下列說法錯誤的是（　?。? A．該植物的葉表皮細胞是具有液泡的活細胞 B．細胞內甲物質的濃度高于細胞外甲物質的濃度 C．細胞液中的H2O可以經擴散進入甲物質溶液中 D．甲物質和H2O能自由通過該葉表皮細胞的細胞壁 【答案】B 【解析】具有大的液泡的活細胞才能發(fā)生質壁分離，A正確。質壁分離過程中，細胞在失水，此時，細胞外甲物質的濃度高于細胞內甲物質的濃度，B錯誤。水分子跨膜的方式是自由擴散，C正確。細胞壁是全透的，甲物質和H2O能自由通過，D正確。 2．（2017年海南卷，6）將生長狀態(tài)一致的某種植物幼苗分成甲、乙兩組，分別移入適宜的營養(yǎng)液中在光下培養(yǎng)，并給甲組的營養(yǎng)液適時通入空氣，乙組不進行通氣處理。一定時間后測得甲組的根對a離子的吸收速率遠大于乙組的。關于這一實驗現象，下列說法錯誤的是（　?。? A．給營養(yǎng)液通入空氣有利于該植物的生長 B．根細胞對a離子的吸收過程屬于自由擴散 C．根細胞對a離子的吸收過程有能量的消耗 D．根細胞的有氧呼吸有利于根對a離子的吸收 【答案】B 3．（2017年江蘇卷，22）下圖為植物光合作用同化物蔗糖在不同細胞間運輸、轉化過程的示意圖。下列相關敘述錯誤的是（　?。? A．蔗糖的水解有利于蔗糖順濃度梯度運輸 B．單糖逆濃度梯度轉運至薄壁細胞 C．ATP生成抑制劑會直接抑制圖中蔗糖的運輸 D．蔗糖可通過單糖轉運載體轉運至薄壁細胞 【答案】BCD 【解析】蔗糖分子通過胞間連絲進行運輸，水解后形成單糖，通過單糖轉運載體順濃度梯度運輸，速度加快，A正確；圖示單糖通過單糖轉運載體順濃度梯度轉運，B錯誤；圖中蔗糖運輸不消耗能量，單糖順濃度梯度運輸也不消耗能量，故ATP合成抑制劑對其沒有影響，C錯誤；蔗糖屬于二糖，不能通過單糖轉運載體轉運，D錯誤。 4．（2017年新課標Ⅱ卷，4）將某種植物的成熟細胞放入一定濃度的物質A溶液中，發(fā)現其原生質體（即植物細胞中細胞壁以內的部分）的體積變化趨勢如圖所示。下列敘述正確的是（　?。? A．0~4 h內物質A沒有通過細胞膜進入細胞內 B．0~1 h內細胞體積與原生質體體積的變化量相等 C．2~3 h內物質A溶液的滲透壓小于細胞液的滲透壓 D．0~1 h內液泡中液體的滲透壓大于細胞質基質的滲透壓 【答案】C （2016江蘇卷.2）下列關于生物膜透性的敘述，正確的是 A.核糖體合成的分泌蛋白能夠自由透過高爾基體膜 B.細胞質中合成的光合作用相關蛋白須通過內質網輸入葉綠體 C.子葉細胞中包被脂肪顆粒的膜對葡萄糖具有選擇透性 D.細胞外高濃度的超氧化物歧化酶可以自由擴散進入細胞 【答案】C 【解析】核糖體合成的分泌蛋白通過內質網產生的囊泡運輸至高爾基體，與高爾基體膜融合，進入高爾基體，不能自由透過高爾基體，A錯誤；細胞質中合成的光合作用相關蛋白屬于胞內蛋白，直接進入葉綠體，不需經過內質網，B錯誤；葡萄糖通過子葉細胞中包被脂肪顆粒的膜需載體協(xié)助，具有選擇透性，C正確；超氧化物歧化酶是蛋白質，通過胞吞的方式進入細胞，D錯誤。 ( 2015年課標II卷.1)將三組生理狀態(tài)相同的某植物幼根分別培養(yǎng)在含有相同培養(yǎng)液的密閉培養(yǎng)瓶中，一段時間后，測定根吸收某一礦質元素離子的量。培養(yǎng)條件及實驗結果見下表： 培養(yǎng)瓶中氣體 溫度（℃） 離子相對吸收量（%） 空氣 17 100 氮氣 17 10 空氣 3 28 下列分析正確的是( ) A. 有氧條件有利于該植物幼根對該離子的吸收 B. 該植物幼根對該離子的吸收與溫度的變化無關 C. 氮氣環(huán)境中該植物幼根細胞吸收該離子不消耗ATP D. 與空氣相比，氮氣環(huán)境有利于該植物幼根對該離子的吸收 【答案】A ( 2015年課標II卷.3)下列過程中，不屬于胞吐作用的是( ) A. 漿細胞分泌抗體到細胞外的過程 B. mRNA從細胞核到細胞質的過程 C. 分泌蛋白從胰腺的腺泡細胞到胞外的過程 D. 突觸小泡中神經遞質釋放到突觸間隙的過程 【答案】B 【解析】抗體、分泌蛋白均為大分子物質，出細胞方式為胞吐；mRNA通過核孔從細胞核到細胞質中，不是胞吐作用；突觸前膜通過胞吐將神經遞質釋放到突觸間隙；綜上分析符合題意的為B選項。 （2015年海南卷.10）取生理狀態(tài)相同的某種植物新鮮葉片若干，去除主脈后剪成大小相同的小塊，隨機分成三等份，之后分別放入三種濃度的蔗糖溶液（甲、乙、丙）中，一定時間后測得甲的濃度變小，乙的濃度不變，丙的濃度變大。假設蔗搪分子不進出細胞，則關于這一實驗結果。下列說法正確的是（ ） A．實驗前，丙的濃度＞乙的濃度＞甲的濃度 B．乙的濃度不變是因為細胞內蔗糖濃度與乙的濃度相等 C．實驗中，細胞與蔗糖溶液間的水分移動屬于協(xié)助擴散 D．甲、丙的濃度變化是由水分在細胞與蔗糖溶液間移動引起的 【答案】D 【解析】成熟的植物細胞是一個滲透系統(tǒng)，當外界溶液濃度大于細胞液濃度時細胞失水發(fā)生質壁分離現象，反之發(fā)生質壁分離復原現象，兩者濃度相等時，吸水量與失水量相等，水分進出達到平衡狀態(tài)；分析實驗結果可知，實驗過程中，甲吸水、乙水分進出平衡、丙失水，所以實驗前甲的濃度＞乙的濃度＞丙的濃度，A錯誤；乙的濃度不變是因為細胞外蔗糖濃度與乙的濃度相等，水分進出平衡，B錯誤；實驗中細胞與蔗糖溶液間的水分移動屬于自由擴散，C錯誤；甲、丙的濃度變化是由水分在細胞與蔗糖溶液間移動引起的，D正確。 （2015年上海卷.6）圖2顯示物質P和Q跨膜出細胞，下列敘述正確的是（ ） A．物質P可能是氧氣 B．物質Q一定是水分子 C．物質P和Q出細胞都需要載體 D．物質P和Q出細胞未必都捎耗能量 【答案】D （2015年山東卷.26）（11分）油菜果實發(fā)育所需的有機物主要來源于果皮的光合作用。 （1）油菜果皮細胞內通過光合作用固定CO2的細胞器是__________。光合作用產生的有機物主要以蔗糖的形式運輸至種子。種子細胞內的蔗糖濃度比細胞外高，說明種子細胞吸收蔗糖的跨（穿）膜運輸方式是_________。 （2）圖甲表示在適宜條件下油菜果實凈光合速率與呼吸速率的變化。分析可知，第24天的果實總光合速率_____（填“大于”或“小于”）第12天的果實總光合速率。第36天后果皮逐漸為黃，原因是葉綠素含量減少而_________（填色素名稱）的含量基本不變。葉綠素含量減少使光反應變慢，導致光反應供給暗反應的______和______減少，光合速率降低。 （3）圖乙表示油菜種子中儲存有機物含量的變化。第36天，種子內含量最高的有機物可用_______染液檢測；據圖分析，在種子發(fā)育過程中該有機物由_________轉化而來。 【答案】（1）葉綠體 主動運輸 （2）小于 類胡蘿卜素（或葉黃素和胡蘿卜素） [H]（或NADPH） ATP（注：兩空可顛倒） （3）蘇丹Ⅲ（或：蘇丹Ⅳ） 可溶性糖或淀粉 【2014大綱全國卷】小腸的吸收是指食物消化后的產物水和無機鹽等通過小腸上皮細胞進入血液和淋巴的過程。0.9%的NaCl溶液是與兔的體液滲透壓相等的生理鹽水。某同學將處于麻醉狀態(tài)下的兔的一段排空小腸結扎成甲、乙、丙、丁4個互不相通、長度相等的腸袋(血液循環(huán)正常)，并進行實驗，實驗步驟和實驗結果如表。 請根據實驗結果回答問題： (1)實驗開始時，水在腸腔和血液之間的移動方向是：甲組從________；丙組從________。在這一過程中水分子的運動方向是從溶液濃度________處流向溶液濃度________處。本實驗中水分子的這種移動過程稱為________。 (2)比較乙和丁的實驗結果，可推測小腸在吸收Na＋時，需要________的參與。 【答案】(1)腸腔進入血液 血液進入腸腔 低 高 滲透作用(其他合理答案也可) (2)Na＋載體蛋白 【2014江蘇高考】在“觀察植物細胞的質壁分離和復原”實驗中，對紫色洋蔥鱗片葉外表皮臨時裝片進行了三次觀察(如下圖所示)。下列有關敘述正確的是(　　) A. 第一次觀察時容易看到紫色大液泡和較大的無色細胞質基質區(qū)域 B. 第二次觀察時可以發(fā)現細胞質壁分離首先發(fā)生在細胞的角隅處 C. 吸水紙的主要作用是吸除滴管滴加的多余液體，以免污染鏡頭 D. 為了節(jié)約實驗時間，通?？梢允÷缘谝淮物@微觀察步驟 【答案】B 【2014上海高考】以紫色洋蔥鱗葉為材料進行細胞質壁分離和復原的實驗，原生質層長度和細胞長度分別用X和Y表示(如圖)，在處理時間相同的前提下(　　) A. 同一細胞用不同濃度蔗糖溶液處理，X/Y值越小，則紫色越淺 B. 同一細胞用不同濃度蔗糖溶液處理，X/Y值越大，則所用蔗糖溶液濃度越高 C. 不同細胞用相同濃度蔗糖溶液處理，X/Y值越小，則越易復原 D. 不同細胞用相同濃度蔗糖溶液處理，X/Y值越大，則細胞的正常細胞液濃度越高 【答案】D 【解析】將同一細胞置于不同濃度的溶液中，X/Y值越小，則說明該細胞中的液泡失水越多，液泡的紫色越深，其蔗糖溶液的濃度越高，A、B錯誤；將不同細胞置于相同濃度的蔗糖溶液中，X/Y值越小，則說明細胞失水越多，越不易復原；X/Y值越大，則說明該細胞的細胞液濃度越高、失水越少。故C項錯誤，D項正確。