2019年高考生物一轮复习 专题2.3 物质跨膜运输的实例与方式教学案.doc

专题2.3 物质跨膜运输的实例与方式1.物质出入细胞的方式()。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。 一、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)发生渗透作用的条件：一是具有半透膜，二是半透膜两侧的溶液具有浓度差。(3)常见渗透装置图分析若S1溶液浓度大于S2，则单位时间内由S2S1的水分子数多于S1S2，外观上表现为S1液面上升；若S1溶液浓度小于S2，则情况相反，外观上表现为S1液面下降。在达到渗透平衡后，若存在如图所示的液面差h，则S1溶液浓度仍大于S2。因为液面高的一侧形成的压强，会阻止溶剂由低浓度一侧向高浓度一侧扩散。2动物细胞的吸水和失水(1)人成熟的红细胞中发生渗透作用的条件细胞膜相当于半透膜；细胞质与外界溶液之间存在浓度差。(2)引起细胞失水与吸水的条件：外界溶液与细胞质之间存在浓度差。3植物细胞的吸水和失水(1)成熟植物细胞的结构(2)原理和现象外界溶液浓度细胞液浓度时，细胞失水，发生质壁分离现象。外界溶液浓度细胞液浓度时，细胞吸水，发生质壁分离复原现象。(3)质壁分离的原因外因：细胞液浓度外界溶液浓度，细胞通过渗透作用失水。内因：细胞壁的伸缩性小于原生质层的伸缩性。二、物质跨膜运输的方式1物质跨膜运输的其他实例番茄和水稻吸收无机盐离子的比较：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，结果及分析如下：(1)实验结果不同植物对同一种无机盐离子的吸收有差异。同一种植物对不同种无机盐离子的吸收也有差异。(2)实验结论：植物细胞对无机盐离子的吸收具有选择性。(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选择性。不同微生物对各种无机盐离子的需要量不同。2物质跨膜运输的方式(1)物质跨膜运输的方式(连线)(2)根据图示进一步确定物质跨膜运输的方式和影响因素填写以下有关跨膜运输方式及结构的名称：甲：自由扩散；乙：协助扩散；丙：主动运输；a：载体蛋白。填写以下有关跨膜运输方式的影响因素：甲图：浓度差；乙图：浓度差和载体蛋白；丙图：载体蛋白和能量。三、观察植物细胞的质壁分离和复原1实验原理(1)成熟的植物细胞的原生质层相当于一层半透膜。(2)细胞液具有一定的浓度，能渗透吸水和失水。(3)原生质层比细胞壁的伸缩性大得多。2实验步骤高频考点一细胞的吸水和失水例1如图表示一种间隔以半透膜(只允许水分子通过)的水槽，两侧分别加入等物质的量浓度的葡萄糖溶液和麦芽糖溶液。然后在半透膜两侧加入等质量的麦芽糖酶，在加入麦芽糖酶前后a、b两侧液面的变化是()A加酶前a侧液面上升，加酶后b侧液面上升并高于a侧液面B加酶前a侧液面上升，加酶后b侧液面上升并等于a侧液面C加酶前后a、b两侧液面不变D加酶前a、b两侧液面不变，加酶后b侧液面上升并高于a侧液面【方法技巧】渗透方向及浓度大小的判断1判断溶剂渗透的总方向(1)若半透膜两侧是同种溶液，根据质量浓度或物质的量浓度判定。(2)若半透膜两侧是不同的溶液，物质的量浓度才能体现溶质或溶剂分子数的多少，如半透膜两侧为质量分数相同的葡萄糖溶液和蔗糖溶液，则葡萄糖溶液一侧单位体积中葡萄糖分子数多(水分子数少)，水分子由蔗糖溶液一侧通过半透膜向葡萄糖溶液一侧扩散。2判断半透膜两侧溶液浓度大小若渗透平衡后，半透膜两侧液面仍存在液面差，则半透膜两侧溶液就存在浓度差，液面差越大，浓度差就越大，且液面高的一侧溶液浓度高。【变式探究】某同学设计了如图所示的渗透作用实验装置，实验开始时长颈漏斗内外液面平齐，记为零液面。实验开始后，长颈漏斗内部液面的变化趋势为()解析：选B。仔细观察图示，长颈漏斗内为蔗糖溶液，实验开始后长颈漏斗内部液面将上升，由于实验初始阶段半透膜内外溶液浓度差较大，所以液面上升速率较大。随着液面高度的增大，液柱抑制水分渗入的作用力逐渐增大，当与浓度差促进水分渗入的作用力达到平衡时，液面不再上升。此时，水分子通过半透膜的渗入与渗出达到平衡。高频考点二通过模拟实验探究膜的透性例2某同学为探究膜的通透性而设计了如图所示的渗透装置，开始时烧杯内的液面和长颈漏斗内的液面相平。在长颈漏斗内液面上升的过程中()A液面上升的速率先逐渐加快后逐渐减慢最终维持稳定B水分子通过半透膜从蔗糖溶液向清水扩散的速率逐渐减慢C当半透膜两侧液体浓度相等时，水分子不再通过半透膜扩散D当半透膜两侧水分子进出速率相等时，长颈漏斗内液面最高能相等，C错误；长颈漏斗内液面的升高其实是半透膜两侧水分子进出速率不相等的结果，当漏斗内液面不再升高时，半透膜两侧的水分子的进出速率相等，D正确。【变式探究】为研究甲地某植物能不能移植到乙地生长，某生物学研究性学习小组设计了一个测定该植物细胞液浓度的实验方案，实验结果如下表：浓度(mol/L)0.150.20.250.3质壁分离状况不分离刚分离显著显著他们又测定了乙地土壤溶液浓度，发现乙地土壤溶液的浓度适合该植物生长，则乙地土壤溶液的浓度最可能是()A0.2 B0.2C0.2 D0.15土壤溶液VEVF，甲、乙、丙三种溶液分别为质量浓度为0.2g/mL、0.1 g/mL、0.3g/mL的蔗糖溶液。请据图回答下列问题：(1)几分钟后，3支小玻璃管中的液面将_(上升、下降)，其液面高度变化的大小排序是_。(2)对比分析e、f小玻璃管中的现象可知，引起实验差异的原因是_。(3)若将两组这样的装置，一组放于37的恒温箱中，一组放于0的恒温箱中，几分钟后观察，可见两装置中e玻璃管的液面都下降，且放于37恒温箱中的较放于0恒温箱中的下降速率大，说明_。答案(1)下降g管f管e管(2)E、F中溶液浓度不同(3)温度影响物质跨膜运输的速率解析(1)丙溶液浓度高于甲、乙溶液浓度，所以三支小玻璃管的液面均下降。由于甲、丙溶液浓度差小于乙、丙溶液浓度差，所以与e管相比，f管液面下降幅度较大；由于G的体积大于F的体积，所以与f管相比，g管液面下降幅度较大。(2)E和F中的溶液浓度不同，所以e和f小玻璃管中的液面下降幅度不同。(3)与0相比，37条件下液面下降速率更大，说明温度影响物质跨膜运输的速率。1（2018北京卷，1）细胞膜的选择透过性保证了细胞内相对稳定的微环境。下列物质中，以（自由）扩散方式通过细胞膜的是（）ANa+ B二氧化碳CRNAD胰岛素【答案】B【解析】一般Na+内流时属于协助扩散，Na+外流时属于主动运输，A错误；二氧化碳的运输属于自由扩散，B正确；RNA通过核孔进入细胞质，需要消耗能量，不是自由扩散，C错误；胰岛素是通过胞吐被分泌出细胞的，D错误。 2（2018全国卷，2）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【答案】C1（2017年海南卷，9）为研究植物细胞质壁分离现象，某同学将某植物的叶表皮放入一定浓度的甲物质溶液中，一段时间后观察到叶表皮细胞发生了质壁分离现象。下列说法错误的是（）A该植物的叶表皮细胞是具有液泡的活细胞B细胞内甲物质的浓度高于细胞外甲物质的浓度C细胞液中的H2O可以经扩散进入甲物质溶液中D甲物质和H2O能自由通过该叶表皮细胞的细胞壁【答案】B【解析】具有大的液泡的活细胞才能发生质壁分离，A正确。质壁分离过程中，细胞在失水，此时，细胞外甲物质的浓度高于细胞内甲物质的浓度，B错误。水分子跨膜的方式是自由扩散，C正确。细胞壁是全透的，甲物质和H2O能自由通过，D正确。2（2017年海南卷，6）将生长状态一致的某种植物幼苗分成甲、乙两组，分别移入适宜的营养液中在光下培养，并给甲组的营养液适时通入空气，乙组不进行通气处理。一定时间后测得甲组的根对a离子的吸收速率远大于乙组的。关于这一实验现象，下列说法错误的是（）A给营养液通入空气有利于该植物的生长B根细胞对a离子的吸收过程属于自由扩散C根细胞对a离子的吸收过程有能量的消耗D根细胞的有氧呼吸有利于根对a离子的吸收【答案】B【解析】有题目给的信息“甲组的根对a离子的吸收速率远大于乙组的”说明根对a离子的吸收为主动运输过程；主动运输过程需要能量和载体，B错误，C正确。给营养液通入的空气中含有氧气，根细胞获得氧气，有氧呼吸能正常进行，有利于根对a的吸收，有利于该植物的生长，AD正确。3（2017年江苏卷，22）下图为植物光合作用同化物蔗糖在不同细胞间运输、转化过程的示意图。下列相关叙述错误的是（） A蔗糖的水解有利于蔗糖顺浓度梯度运输B单糖逆浓度梯度转运至薄壁细胞CATP生成抑制剂会直接抑制图中蔗糖的运输D蔗糖可通过单糖转运载体转运至薄壁细胞【答案】BCD【解析】蔗糖分子通过胞间连丝进行运输，水解后形成单糖，通过单糖转运载体顺浓度梯度运输，速度加快，A正确；图示单糖通过单糖转运载体顺浓度梯度转运，B错误；图中蔗糖运输不消耗能量，单糖顺浓度梯度运输也不消耗能量，故ATP合成抑制剂对其没有影响，C错误；蔗糖属于二糖，不能通过单糖转运载体转运，D错误。4（2017年新课标卷，4）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）的体积变化趋势如图所示。下列叙述正确的是（） A04 h内物质A没有通过细胞膜进入细胞内B01 h内细胞体积与原生质体体积的变化量相等C23 h内物质A溶液的渗透压小于细胞液的渗透压D01 h内液泡中液体的渗透压大于细胞质基质的渗透压【答案】C1(2016高考全国乙卷)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。下列叙述正确的是()A离子通过离子泵的跨膜运输属于协助扩散B离子通过离子泵的跨膜运输是顺着浓度梯度进行的C动物一氧化碳中毒会降低离子泵跨膜运输离子的速率D加入蛋白质变性剂会提高离子泵跨膜运输离子的速率解析：选C。由题意可知，离子通过离子泵进行跨膜运输需要消耗能量，而协助扩散不需要消耗能量，故A项错误；消耗能量的物质跨膜运输一般是逆浓度梯度进行的，故B项错误；动物一氧化碳中毒会影响红细胞运输氧，进而影响有氧呼吸，影响ATP的合成，从而降低离子泵跨膜运输离子的速率，故C项正确；离子泵是一种蛋白质，因此加入蛋白质变性剂会破坏离子泵的结构，进而降低离子泵跨膜运输离子的速率，故D项错误。2.（2016江苏卷.2）下列关于生物膜透性的叙述，正确的是A.核糖体合成的分泌蛋白能够自由透过高尔基体膜B.细胞质中合成的光合作用相关蛋白须通过内质网输入叶绿体C.子叶细胞中包被脂肪颗粒的膜对葡萄糖具有选择透性D.细胞外高浓度的超氧化物歧化酶可以自由扩散进入细胞【答案】C【解析】核糖体合成的分泌蛋白通过内质网产生的囊泡运输至高尔基体，与高尔基体膜融合，进入高尔基体，不能自由透过高尔基体，A错误；细胞质中合成的光合作用相关蛋白属于胞内蛋白，直接进入叶绿体，不需经过内质网，B错误；葡萄糖通过子叶细胞中包被脂肪颗粒的膜需载体协助，具有选择透性，C正确；超氧化物歧化酶是蛋白质，通过胞吞的方式进入细胞，D错误。 ( 2015年课标II卷.1)将三组生理状态相同的某植物幼根分别培养在含有相同培养液的密闭培养瓶中，一段时间后，测定根吸收某一矿质元素离子的量。培养条件及实验结果见下表：培养瓶中气体温度（）离子相对吸收量（%）空气17100氮气1710空气328下列分析正确的是( )A. 有氧条件有利于该植物幼根对该离子的吸收B. 该植物幼根对该离子的吸收与温度的变化无关C. 氮气环境中该植物幼根细胞吸收该离子不消耗ATPD. 与空气相比，氮气环境有利于该植物幼根对该离子的吸收【答案】A【解析】由表格信息可知同样温度条件下，空气瓶中离子相对吸收量大，说明有氧条件有利于根对离子的吸收；A正确。同样的空气，不同温度条件下离子的相对吸收量不同，说明温度变化影响根对离子的吸收；B错误。同样的温度条件下，氮气环境中根对离子的相对吸收量少，说明根对离子的吸收需要消耗能量（ATP），且氮气环境中不利于根对该离子的吸收；C、D错误。( 2015年课标II卷.3)下列过程中，不属于胞吐作用的是( )A. 浆细胞分泌抗体到细胞外的过程B. mRNA从细胞核到细胞质的过程C. 分泌蛋白从胰腺的腺泡细胞到胞外的过程D. 突触小泡中神经递质释放到突触间隙的过程【答案】B【解析】抗体、分泌蛋白均为大分子物质，出细胞方式为胞吐；mRNA通过核孔从细胞核到细胞质中，不是胞吐作用；突触前膜通过胞吐将神经递质释放到突触间隙；综上分析符合题意的为B选项。（2015年海南卷.10）取生理状态相同的某种植物新鲜叶片若干，去除主脉后剪成大小相同的小块，随机分成三等份，之后分别放入三种浓度的蔗糖溶液（甲、乙、丙）中，一定时间后测得甲的浓度变小，乙的浓度不变，丙的浓度变大。假设蔗搪分子不进出细胞，则关于这一实验结果。下列说法正确的是（ ）A实验前，丙的浓度乙的浓度甲的浓度B乙的浓度不变是因为细胞内蔗糖浓度与乙的浓度相等C实验中，细胞与蔗糖溶液间的水分移动属于协助扩散D甲、丙的浓度变化是由水分在细胞与蔗糖溶液间移动引起的【答案】D正确。（2015年上海卷.6）图2显示物质P和Q跨膜出细胞，下列叙述正确的是（ ）A物质P可能是氧气 B物质Q一定是水分子C物质P和Q出细胞都需要载体 D物质P和Q出细胞未必都捎耗能量【答案】D【解析】物质P出细胞逆浓度梯度为主动运输，物质Q出细胞顺浓度梯度，为被动运输。被动运输包括协助扩散和自由扩散，自由扩散不需要载体。氧气通过细胞膜为自由扩散；A错误。水分子通过细胞膜为自由扩散，但物质Q出细胞可能是协助扩，也可能是自由扩散，自由扩散不需要载体；B、C错误。主动运输需要消耗能量，但被动运输不消耗能量；D正确。（2015年山东卷.26）（11分）油菜果实发育所需的有机物主要来源于果皮的光合作用。（1）油菜果皮细胞内通过光合作用固定CO2的细胞器是_。光合作用产生的有机物主要以蔗糖的形式运输至种子。种子细胞内的蔗糖浓度比细胞外高，说明种子细胞吸收蔗糖的跨（穿）膜运输方式是_。（2）图甲表示在适宜条件下油菜果实净光合速率与呼吸速率的变化。分析可知，第24天的果实总光合速率_（填“大于”或“小于”）第12天的果实总光合速率。第36天后果皮逐渐为黄，原因是叶绿素含量减少而_（填色素名称）的含量基本不变。叶绿素含量减少使光反应变慢，导致光反应供给暗反应的_和_减少，光合速率降低。（3）图乙表示油菜种子中储存有机物含量的变化。第36天，种子内含量最高的有机物可用_染液检测；据图分析，在种子发育过程中该有机物由_转化而来。【答案】（1）叶绿体 主动运输 （2）小于 类胡萝卜素（或叶黄素和胡萝卜素） H（或NADPH） ATP（注：两空可颠倒） （3）苏丹（或：苏丹） 可溶性糖或淀粉【解析】（1）光合作用的场所是叶绿体。种子细胞内的蔗糖浓度比细胞外高，种子细胞吸收蔗糖是从低浓度的一侧运往高浓度的一侧，其跨（穿）膜运输方式是主动运输。 （2）净光合速率总光合速率呼吸速率。图甲显示，第24天的果实呼吸速率等于2，净光合速率等于6.5，因此总光合速率为8.5；第12天的果实呼吸速率等于3.5，净光合速率等于6，总光合速率为9.5；所以第24天的果实总光合速率小于第12天的果实总光合速率。第36天后果皮逐渐为黄，原因是叶绿素含量减少而类胡萝卜素（或叶黄素和胡萝卜素）的含量基本不变。叶绿素含量减少使光反应变慢，导致光反应供给暗反应的H（或NADPH）和ATP减少，光合速率降低。 （3）分析图乙可知，第36天，油菜种子内含量最高的有机物是脂肪，脂肪可用苏丹（或：苏丹）染液检测；随着油菜开花天数的增加，可溶性糖和淀粉的含量都逐渐减少，前者在第36天已经降至很低水平，后者在第36天几乎为零，而脂肪的含量却一直在增加，据此可判断，在种子发育过程中脂肪由可溶性糖或淀粉转化而来。【2014大纲全国卷】小肠的吸收是指食物消化后的产物水和无机盐等通过小肠上皮细胞进入血液和淋巴的过程。0.9%的NaCl溶液是与兔的体液渗透压相等的生理盐水。某同学将处于麻醉状态下的兔的一段排空小肠结扎成甲、乙、丙、丁4个互不相通、长度相等的肠袋(血液循环正常)，并进行实验，实验步骤和实验结果如表。请根据实验结果回答问题：(1)实验开始时，水在肠腔和血液之间的移动方向是：甲组从_；丙组从_。在这一过程中水分子的运动方向是从溶液浓度_处流向溶液浓度_处。本实验中水分子的这种移动过程称为_。(2)比较乙和丁的实验结果，可推测小肠在吸收Na时，需要_的参与。要载体蛋白协助。【答案】(1)肠腔进入血液 血液进入肠腔 低 高 渗透作用(其他合理答案也可) (2)Na载体蛋白【2014江苏高考】在“观察植物细胞的质壁分离和复原”实验中，对紫色洋葱鳞片叶外表皮临时装片进行了三次观察(如下图所示)。下列有关叙述正确的是()A. 第一次观察时容易看到紫色大液泡和较大的无色细胞质基质区域B. 第二次观察时可以发现细胞质壁分离首先发生在细胞的角隅处C. 吸水纸的主要作用是吸除滴管滴加的多余液体，以免污染镜头D. 为了节约实验时间，通常可以省略第一次显微观察步骤【解析】本题考查植物细胞的质壁分离和复原。成熟的植物细胞中，液泡占据了大多数的空间，无色的细胞质区域较小，A项错误；细胞的角隅处由于与外界接触面积大，失水速率较高，首先发生质壁分离，B项正确；吸水纸的作用在于吸引溶液，使细胞充分浸润在外界溶液中，C项错误；本实验中包含实验前后的自身对照，不能省略第一次显微观察，D项错误。【答案】B【2014上海高考】以紫色洋葱鳞叶为材料进行细胞质壁分离和复原的实验，原生质层长度和细胞长度分别用X和Y表示(如图)，在处理时间相同的前提下()A. 同一细胞用不同浓度蔗糖溶液处理，X/Y值越小，则紫色越浅B. 同一细胞用不同浓度蔗糖溶液处理，X/Y值越大，则所用蔗糖溶液浓度越高C. 不同细胞用相同浓度蔗糖溶液处理，X/Y值越小，则越易复原D. 不同细胞用相同浓度蔗糖溶液处理，X/Y值越大，则细胞的正常细胞液浓度越高【解析】将同一细胞置于不同浓度的溶液中，X/Y值越小，则说明该细胞中的液泡失水越多，液泡的紫色越深，其蔗糖溶液的浓度越高，A、B错误；将不同细胞置于相同浓度的蔗糖溶液中，X/Y值越小，则说明细胞失水越多，越不易复原；X/Y值越大，则说明该细胞的细胞液浓度越高、失水越少。故C项错误，D项正确。【答案】D