2020版高考生物一轮复习第二单元第三讲物质跨膜运输的实例和方式学案.docx

物质跨膜运输的实例和方式知识体系定内容核心素养定能力生命观念通过归纳记忆常见物质运输方式的实例和判断方法，建立起生命结构与功能相统一的观点科学思维通过分析影响渗透作用和物质跨膜运输的因素，培养利用逻辑思维分析问题的能力科学探究通过观察植物细胞质壁分离与复原和探究物质跨膜运输的方式的实验，掌握探究性实验设计的一般程序社会责任通过对渗透作用和质壁分离应用等有关问题分析，养成学以致用，关注生产生活实际的习惯考点一渗透作用与质壁分离重难深化类1渗透作用原理2动物细胞的吸水和失水(2)现象3成熟植物细胞的吸水和失水(据图填空)(1)当外界溶液浓度细胞液浓度时，细胞失水，发生质壁分离现象。(2)当外界溶液浓度细胞液浓度时，细胞吸水，失水的细胞发生质壁分离复原现象。基础自测1判断下列叙述的正误(1)植物细胞的原生质层包括细胞膜、细胞质和细胞核()(2)质壁分离过程中水分子扩散只能单向进行()(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)在成熟的植物细胞发生质壁分离过程中，细胞的吸水能力逐渐减小()2下图中A、B分别表示渗透作用装置，据图回答下列问题(1)水分子的流动方向：当溶液浓度S1S2时，水分子通过半透膜由S2流向S1数目多于由S1流向S2的数目，液面上升；当溶液浓度S1S2时，水分子通过半透膜由S1流向S2数目多于由S2流向S1的数目，液面下降。当渗透平衡时，通过半透膜的水分子达到平衡，液面不再发生变化。(2)h不变时，S1、S2的大小关系为S1S2(填“”“”或“”，S1、S2中溶质不能通过半透膜)。(3)在图B所示的U形玻璃管内，左右管内分别装入质量分数相等的葡萄糖、麦芽糖溶液。初始时两管中液面相平，假设溶质分子不能透过半透膜。一段时间后，两管中液面的变化为：左管液面升高，右管液面降低。(均填“升高”“降低”或“不变”)如同时向两管内加入等量的麦芽糖酶，两管中液面的变化分别为：左管液面先升高，后下降，右管液面先下降，再升高，最后稳定在一定高度。1影响渗透作用中液面变化的因素分析半透膜表面积的大小半透膜两侧的浓度差在浓度NBNCNA，其他条件相同的情况下，半透膜的表面积越大，单位时间内进出半透膜的水量越多，液面变化越明显结果：vBvC，hBhC在其他条件相同的情况下，半透膜两侧的浓度差越大，单位时间内进出半透膜的水量越多，液面变化越明显结果：vBvC，hBhC2渗透装置中溶液渗透方向与浓度的判断对点落实1(2019临沂模拟)如图1所示的甲、乙、丙三个渗透装置中，三个漏斗颈的内径相等，漏斗内盛有浓度相同的蔗糖溶液，且漏斗内液面高度相同，漏斗底部均封以半透膜，置于同一个水槽的清水中。三个渗透装置半透膜的面积和所盛蔗糖溶液的体积如下表所示。图2中曲线表示漏斗液面高度随时间的变化情况。则曲线与甲、乙、丙三个装置的对应关系应是()装置编号甲乙丙半透膜面积SS/2S蔗糖溶液体积TT2TA丙；甲；乙B乙；甲；丙C甲；乙；丙D丙；乙；甲解析：选A丙的体积最大，吸水的量最大，漏斗液面高度最高，相对应的是图2中曲线；甲、乙的体积相等，但是甲漏斗口的半透膜面积比乙的大，吸水的速度快，故甲漏斗液面高度变化要比乙的快些，对应图2中曲线。2如图为渗透作用实验，开始时如图1，a代表清水，b、c代表蔗糖溶液(蔗糖不能透过半透膜)，过一段时间后结果如图2，漏斗管内的液面不再发生变化，H1、H2表示漏斗管内液面与清水的高度差。下列说法错误的是()A图1中b的浓度大于c的浓度B图2中b的浓度等于c的浓度C图1 a中水分子扩散到b的速率大于a中水分子扩散到c的速率D图2 a中水分子扩散到b的速率等于b中水分子扩散到a的速率解析：选B图2漏斗中的液面不再变化，处于平衡状态，H1高于H2，所以图2中b的浓度大于c的浓度。观察植物细胞的质壁分离与复原1实验的操作过程及观察指标2质壁分离发生的条件(1)从细胞角度分析死细胞、动物细胞及未成熟的植物细胞(如根尖分生区细胞)不发生质壁分离及复原现象。具有中央大液泡的成熟植物活细胞可发生质壁分离及复原现象。(2)从溶液角度分析在一定浓度(溶质不能透过膜)的溶液中只会发生质壁分离现象，不能发生自动复原现象(只有用清水或低渗溶液处理，方可复原)。在一定浓度(溶质可透过膜)的溶液(如KNO3、甘油等)中可发生质壁分离后自动复原现象。在高浓度溶液中可发生质壁分离现象，但不会发生质壁分离复原现象。 对点落实3下图为某同学利用紫色洋葱鳞片叶作为实验材料，观察植物细胞质壁分离与复原的基本操作步骤。下列相关叙述错误的是()A第二次观察(d)和第一次观察(b)形成对照，第三次观察(f)和第二次观察(d)形成对照B该实验用显微镜主要观察原生质层和细胞壁的位置关系、液泡的颜色和大小等C如果将蔗糖溶液换成浓度适宜的KNO3溶液，则可以省略e过程D增大蔗糖溶液的浓度，实验效果会更明显且不影响细胞的活性解析：选D题图中共有三次显微镜观察，观察的指标主要是原生质层和细胞壁的位置关系以及液泡的大小和颜色；第二次观察与第一次观察形成对照，第三次观察与第二次观察形成对照；如果将蔗糖溶液换成浓度适宜的KNO3溶液，由于在细胞失水的同时，不断以主动运输的方式获得K和NO，导致细胞液浓度升高，当其大于外界溶液浓度时，细胞开始吸水，从而出现质壁分离自动复原的现象；如果蔗糖溶液的浓度过高，会导致细胞过度失水而死亡。4(2018浙江4月选考)在观察某植物细胞的质壁分离及质壁分离复原实验中，依次观察到的结果示意图如下，其中、指细胞结构。下列叙述正确的是()A甲状态时不存在水分子跨膜运输进出细胞的现象B甲乙变化的原因之一是结构的伸缩性比的要大C乙丙的变化是由于外界溶液浓度小于细胞液浓度所致D细胞发生渗透作用至丙状态，一段时间后该细胞会破裂解析：选C甲细胞维持正常形态，进入细胞的水分子和从细胞出去的水分子一样多，处于动态平衡状态；甲乙发生了渗透失水，细胞发生质壁分离，原因之一是结构(细胞壁)的伸缩性比结构(或原生质层)的伸缩性要小；乙丙发生了渗透吸水，此时外界溶液浓度比细胞液浓度小；植物细胞由于有细胞壁，渗透吸水其体积变大，但不会破裂。5某同学进行“观察洋葱表皮细胞的质壁分离及质壁分离复原”实验时，将观察到的某个细胞大小变化情况绘制成了曲线(如图)。下列叙述正确的是(注：细胞的初始大小相对值记为1)()Abc段，由于失水过多，细胞可能已经死亡Bcd段，水分子的运动方向是从细胞外进入细胞内Cde段，细胞液浓度等于外界溶液浓度De时液泡的颜色比a时浅解析：选D结合题意分析曲线可知，c点后细胞大小相对值变大，说明细胞吸水发生质壁分离复原现象，因此bc段细胞是活细胞；图中cd段水分子的运动方向既有从细胞外进入细胞内，也有从细胞内进入细胞外，但进入细胞内的水分子数多于离开细胞的水分子数；de段，细胞大小相对值大于1，说明细胞吸水，故细胞液浓度大于外界溶液浓度；由于e时细胞大小相对值大于1，细胞吸水，故e时液泡内细胞液浓度降低，液泡的颜色比a时浅。归纳拓展质壁分离实验中的两组对照实验组对照组第一组经质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液处理后发生质壁分离的洋葱鳞片叶外表皮细胞自然状态下的洋葱鳞片叶外表皮细胞第二组用清水处理后发生了质壁分离复原的细胞发生了质壁分离的洋葱鳞片叶外表皮细胞渗透作用对保持细胞正常渗透平衡有重要作用，利用渗透原理可以用于防腐，改良盐碱地等。利用质壁分离及复原实验可以判断细胞活性，确定细胞液的浓度范围以及溶液浓度大小的判断等。1判断成熟植物细胞是活细胞还是死细胞2测定细胞液浓度范围3比较不同植物成熟细胞的细胞液浓度4鉴别不同种类的溶液(如KNO3溶液和蔗糖溶液)对点落实6(2017海南高考)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解析：选B具有大液泡的活细胞才能发生质壁分离；质壁分离过程中，细胞失水，此时，细胞外甲物质的浓度高于细胞内细胞液的浓度；水分子跨膜的方式是自由扩散；细胞壁是全透的，甲物质和H2O能自由通过。7(2015海南高考)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。假设蔗糖分子不进出细胞，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溶液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解析：选D成熟的植物细胞是一个渗透系统，当外界溶液浓度大于细胞液浓度时细胞失水，发生质壁分离现象，反之发生质壁分离复原现象，两者浓度相等时，吸水量与失水量相等，水分进出达到平衡状态；分析实验结果可知，实验过程中，甲吸水、乙水分进出平衡、丙失水，所以实验前甲的浓度乙的浓度丙的浓度；乙的浓度不变是因为细胞外蔗糖溶液浓度与乙的细胞液浓度相等，水分进出平衡；实验中细胞与蔗糖溶液间的水分移动属于自由扩散；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。8(2018潍坊模拟)用不同浓度的NaCl溶液处理洋葱鳞片叶外表皮细胞，研究其发生质壁分离与复原的快慢，结果如下表所示，下列说法正确的是()不同浓度NaCl溶液处理细胞质壁分离与复原的时间(s)NaCl溶液浓度(%)开始质壁分离时间完全质壁分离时间质壁分离最大程度完全质壁分离复原时间质壁分离复原程度0.8不发生不发生0.912194976002461512054271259761776817浓度7%都发生质壁分离，且所需时间1354浓度7%不发生质壁分离复原93811以上甲丙C实验后甲、乙、丙三个细胞的细胞液浓度关系是乙甲甲丙。5.将小鼠红细胞放入一定浓度的KNO3溶液中，红细胞体积随时间变化如图，下列有关叙述正确的是()AKNO3溶液的起始渗透压小于红细胞内液的起始渗透压B与b点相比，a点对应时刻红细胞内液的渗透压较大Cab段失水使红细胞内液的渗透压大于KNO3溶液，从而出现bc段的变化Db点对应的时刻，KNO3溶液与红细胞内液的渗透压相等解析：选D小鼠红细胞放入一定浓度的KNO3溶液中，KNO3溶液的起始渗透压大于红细胞内液的起始渗透压，红细胞失水；由于a点到b点红细胞不断失水导致细胞内渗透压不断增加；出现bc段的变化是由于红细胞对K和NO的吸收，细胞内渗透压不断增加，细胞吸水体积变大；b点对应的时刻红细胞失水与吸水达到平衡，说明细胞内外渗透压相等。6(2019盐城模拟)研究发现：人体红细胞膜上的载体蛋白能协助葡萄糖顺浓度梯度跨膜转运；而小肠上皮细胞肠腔面上存在特定的载体蛋白，可以逆浓度梯度从肠腔吸收葡萄糖，当细胞内葡萄糖浓度高时，小肠上皮细胞基底面又可以顺浓度梯度将葡萄糖转运到血液中。下列相关描述错误的是()A同一生物的不同细胞吸收葡萄糖的方式可能不同B同一细胞在不同条件下运输葡萄糖的方式可能不同C红细胞和小肠上皮细胞吸收葡萄糖都体现了选择性D红细胞和小肠上皮细胞吸收葡萄糖都会伴随ATP的水解解析：选D同一生物的不同细胞吸收葡萄糖的方式可能不同，可能是协助扩散或主动运输；根据题意可知，同一细胞在不同条件下运输葡萄糖的方式可能不同；红细胞和小肠上皮细胞吸收葡萄糖都体现了细胞膜的功能特点，即选择透过性； “人体红细胞膜上的载体蛋白能协助葡萄糖顺浓度梯度跨膜转运”属于协助扩散，不需要ATP水解提供能量。7.某班级为探究植物细胞外界溶液浓度与质壁分离程度的关系，用原生质层长度(b)与细胞长度(a)的比值(b/a)表示质壁分离程度，用不同浓度的NaCl溶液进行实验，结果如图所示。下列有关叙述错误的是()A浓度1可能是清水对照BNaCl溶液浓度从1至5逐渐升高C浓度2已引起质壁分离D外界溶液浓度越大，则质壁分离程度越小解析：选D由于植物存在细胞壁，当植物吸水时，原生质层也不会大于细胞长度，而浓度1中b/a值为1，表明植物不发生失水，因此外界溶液可能是清水；NaCl溶液浓度从15时植物的b/a值逐渐变小，植物质壁分离程度越来越高，NaCl溶液浓度逐渐升高；浓度2中b/a值小于1，表明原生质层长度比细胞长度短，植物已发生质壁分离；一定范围内外界溶液浓度越大，质壁分离程度越大。8利用荧光素双醋酸酯(FDA)染色法测定动物细胞的活力，其基本原理是FDA本身无荧光，可自由通过细胞膜，经细胞内酯酶分解产生荧光素，积累在细胞内并能发出绿色荧光，下到相关叙述正确的是()A实验中配制的FDA溶液是一种低渗溶液BFDA通过胞吞方式进入细胞，需要消耗能量C荧光素分子能以自由扩散的方式通过细胞膜D一定范围内，荧光强度与细胞活力呈正相关解析：选D根据题干分析，FDA进入细胞的方式是自由扩散，而自由扩散是从高浓度向低浓度扩散，故实验中配制的FDA溶液是一种高渗溶液；FDA通过自由扩散方式进入细胞，不需要消耗能量；荧光素分子是在细胞内产生的，在细胞内积累，不能出细胞；一定范围内，细胞活力越大，FDA通过细胞膜就越多，经细胞内酯酶分解产生荧光素就越多。9(2019沈阳一模)正常人体血浆中K浓度低于红细胞内K浓度，成熟红细胞(无线粒体)从O2浓度高的血浆流入O2浓度低的血浆，在其他化学成分和理化性质相对稳定的条件下，O2浓度变化对其吸收K和葡萄糖速率变化的影响分别是()A吸收K的速率不变，吸收葡萄糖的速率不变B吸收K的速率降低，吸收葡萄糖的速率降低C吸收K的速率升高，吸收葡萄糖的速率升高D吸收K的速率降低，吸收葡萄糖的速率升高解析：选A红细胞吸收K的方式是主动运输，需要的能量是由无氧呼吸提供的，吸收葡萄糖的方式是协助扩散，不需要能量，所以O2浓度变化对红细胞吸收K和葡萄糖速率变化没有影响。10TMCO1是内质网上的跨膜蛋白，当内质网中钙离子浓度过高时，TMCO1形成具有活性的钙离子载体，并将内质网中过多的钙离子排出。一旦内质网中的钙离子浓度恢复到正常水平，钙离子载体活性随之消失。下列有关叙述正确的是()A高浓度的钙离子会导致钙离子载体失活B内质网中钙离子浓度的失衡可能会导致细胞代谢紊乱CTMCO1须经内质网加工后由高尔基体分泌出细胞D若敲除TMCO1基因，则内质网中钙离子浓度会下降解析：选B当内质网中钙离子浓度过高时，TMCO1形成具有活性的钙离子载体；无机盐离子具有维持细胞生命活动的功能，内质网中钙离子浓度的失衡可能会导致细胞代谢紊乱；TMCO1是内质网上的跨膜蛋白，属于结构蛋白，所以不需要分泌出细胞；若敲除TMCO1基因，则不能合成TMCO1跨膜蛋白，不能将内质网中过多的钙离子排出，导致内质网中钙离子浓度上升。11.如图为渗透平衡时的装置(糖类不能通过半透膜)，烧杯的液面高度为a，漏斗的液面高度为b，液面差mba。在此基础上继续实验，以渗透平衡时的液面差为观测指标，下列叙述正确的是()A若向漏斗中滴入清水，平衡时m将增大B若向漏斗中加入蔗糖分子，则平衡时m不变C若向漏斗中加入蔗糖酶，则平衡时m不变D达到新的平衡时，水分子进出半透膜的速率相等解析：选D若向漏斗中滴入清水，渗透压降低，吸水能力减弱，则平衡时m将减小；若向漏斗中加入蔗糖分子或蔗糖酶，渗透压增大，则平衡时m将增大；达到新的平衡时，水分子进出半透膜的速率相等，液面不再升高。12.(2019西安模拟)某实验小组在室温条件下，将紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞置于一定浓度的某溶液中，测得细胞液浓度与该溶液浓度的比值(P值)随时间的变化曲线如图所示。下列相关叙述正确的是()A该溶液是一定浓度的蔗糖溶液B细胞在t1时刻开始从外界溶液中吸收溶质C若降低温度，则t1t2时间段会变长Dt2时刻后P值不再增大主要是由于细胞壁的限制解析：选C将紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞置于一定浓度的某溶液中，细胞先质壁分离后自动复原，说明该溶液是甘油等溶液，不是蔗糖溶液；在t0时刻，细胞从外界溶液中吸收溶质，使得细胞液浓度增加；若降低温度，分子运动的能力减弱，则t1t2时间段会变长；t2时刻后P值不再增大主要是由于细胞液浓度与该溶液浓度的比值不变。二、非选择题13.ATP作为细胞中的直接能源物质为细胞生命活动提供能量。科学家利用提纯的大豆磷脂、某种细菌膜蛋白()和牛细胞中的ATP合成酶()构建了ATP体外合成体系，如图所示。请回答问题：(1)物质a为_，其在供能时，远离腺苷的_断裂，将能量释放出来。(2)科学家利用人工体系模拟了ATP合成时的能量转换过程。在叶绿体中此过程发生的场所为_。(3)科学家利用人工体系进行了相关实验，如表所示。组别人工体系H是否通过进行转运H是否通过进行转运是否产生ATP大豆磷脂构成的囊泡1是是产生2否否不产生3是否不产生注：“”“”分别表示人工体系中组分的“有”“无”。比较第1组和第2组的结果可知，可以转运H进入囊泡。进一步研究发现，第1组囊泡内pH比囊泡外低1.8，说明囊泡内的H浓度_(填“高于”“低于”或“等于”)囊泡外的。比较第1组和第3组的结果可知，伴随图中的_的过程，ADP和Pi合成ATP。解析：(1)分析图示可知物质a为ATP，ATP作为供能物质，在供能时远离腺苷的高能磷酸键断裂，释放出大量的能量。(2)H通过进入囊泡的过程需要光，说明该处囊泡模拟的是叶绿体中光合作用产生ATP的过程，此过程发生在叶绿体的类囊体薄膜上。(3)第1组囊泡内pH比囊泡外低1.8，说明囊泡内的H浓度高于囊泡外的H浓度。结合图示比较第1组和第3组的结果可知，伴随H通过向囊泡外转运的过程，ADP和Pi合成ATP。答案：(1)ATP高能磷酸键(2)类囊体薄膜(3)高于H通过向囊泡外转运14(2019烟台模拟)以紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞为材料进行相关实验，在显微镜下观察到图甲所示情况。请回答下列问题：(1)该细胞作为一个渗透系统是由于它的_相当于一层半透膜。如果该细胞是放入含有少量蓝墨水的0.3 g/mL蔗糖溶液中所观察到的结果，则图中、处的颜色分别为_。(2)若该细胞正在发生质壁分离的复原过程，请以坐标曲线的形式画出液泡体积大小随时间变化的情况。(3)若将该细胞分别放置在M、N两种溶液中，对细胞的失水量进行测量和统计，得到图乙所示结果。M、N溶液的浓度大小关系是_。在M、N两种溶液中，该细胞所发生的不同现象是_。n点时该细胞的细胞液浓度_(填“大于”“等于”或“小于”)O点时的初始浓度。解析：(1)渗透系统需要有半透膜，膜两侧有浓度差，植物细胞中原生质层相当于一层半透膜。图中处是外界溶液，表现为蓝色，是液泡，表现为紫色。(2)细胞正在发生质壁分离的复原过程，细胞吸水，液泡体积增大，但是由于细胞壁的存在，液泡体积不能无限增大，据此可画出坐标曲线图(见答案)。 (3)将该细胞分别放置在M、N两种溶液中，对细胞的失水量进行测量和统计，得到图乙所示结果，M溶液中细胞失水快，所以M 溶液的浓度大于N溶液的浓度。在M、N两种溶液中，该细胞所发生的不同现象是细胞在M溶液中只发生了质壁分离，而在N溶液中先发生了质壁分离，后发生了质壁分离的复原，n点时该细胞的细胞液浓度大于O点时的初始浓度。答案：(1)原生质层蓝色、紫色(2)如图(3)M溶液的浓度大于N溶液的浓度细胞在M溶液中只发生了质壁分离，而在N溶液中先发生了质壁分离，后发生了质壁分离的复原大于15南通某校生物兴趣小组利用“小液流法”估测黑藻叶片细胞的细胞液浓度，实验步骤和结果如下：实验步骤：配制具有一定浓度梯度的蔗糖溶液。取12支干燥洁净的带塞试管，分成甲、乙两组，每组试管依次编为16号。向甲、乙两组相同编号的试管中加入相同浓度的蔗糖溶液4 mL，迅速塞紧试管，备用。取大小相似的黑藻叶片60片，随机均分为6组，分别加入甲组的6支试管中，并塞紧试管。放置20 min，期间多次摇动试管。再向