2020版高考生物一轮复习专题2.3物质跨膜运输的实例与方式（精讲）（含解析）.docx

专题8.1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。通过分析不同物质跨膜运输实例，归纳物质跨膜运输的类型和特点，理解细胞内的物质运输与能量供应的关系。通过实验设计与实验结果，分析植物细胞的质壁分离及质壁分离复原实验。知识点一 物质跨膜运输的实例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)渗透作用产生的条件：一是具有半透膜，二是半透膜两侧的溶液具有浓度差。2动、植物细胞的吸水和失水(1)动物细胞的吸水和失水现象外界溶液浓度细胞质浓度细胞失水皱缩；外界溶液浓度细胞质浓度水分进出平衡。【易错辨析】半透膜与选择透过性膜的比较a区别：半透膜是无生命的物理性薄膜，物质能否通过取决于分子的大小；选择透过性膜是具有活性的生物膜，载体蛋白的存在决定了其对不同物质吸收的选择性。细胞死亡或膜载体蛋白失活后，其选择透过性丧失。b共性：都允许水分子自由通过，而不允许生物大分子通过。(2)植物细胞的吸水和失水(以成熟植物细胞为例)原理现象a当外界溶液的浓度大于细胞液浓度时，细胞就通过渗透作用失水，植物细胞就发生质壁分离现象。b将已发生质壁分离的植物细胞放入清水中，此时细胞液的浓度大于外界清水，植物细胞吸水，发生质壁分离复原现象。3物质跨膜运输的其他实例(1)植物对无机盐离子的吸收不同植物对同种无机盐离子的吸收有差异。同种植物对不同无机盐离子的吸收也有差异。(2)人体甲状腺滤泡上皮细胞对碘的吸收是逆(填“逆”或“顺”)浓度梯度进行的。(3)不同微生物对不同矿物质的吸收表现出较大的差异性。【重点突破】 1渗透作用原理的应用(1)验证渗透作用发生的条件(2)比较不同溶液浓度的大小比较项目漏斗内烧杯内溶液浓度MN现象及结论若漏斗内液面上升，则MN若漏斗内液面不变，则MN若漏斗内液面下降，则MN(3)探究物质能否通过半透膜的方法(以碘和淀粉为例)烧杯内盛淀粉溶液漏斗内盛碘液结论变蓝不变蓝碘能通过半透膜，而淀粉不能不变蓝变蓝淀粉能通过半透膜，而碘不能变蓝变蓝淀粉和碘都能通过半透膜不变蓝不变蓝淀粉和碘都不能通过半透膜2.成熟植物细胞和外界溶液形成的渗透系统与渗透作用模型的比较项目渗透作用模型植物细胞与外界溶液形成的渗透系统图解基本条件半透膜、浓度差原生质层相当于半透膜；浓度差细胞液与外界溶液之间的浓度差原理水分子通过半透膜的扩散作用水分子通过原生质层在细胞液与外界溶液之间发生扩散水扩散总趋势低浓度溶液高浓度溶液知识点二 物质出入细胞的方式及影响因素1各种物质出入细胞方式的比较物质出入细胞的方式被动运输主动运输胞吞胞吐自由扩散协助扩散图例运输方向高浓度低浓度低浓度高浓度胞外胞内胞内胞外是否需要载体否是是否是否消耗能量否否是是举例O2、CO2、H2O、甘油、乙醇、苯的跨膜运输人的红细胞吸收葡萄糖小肠上皮细胞吸收葡萄糖、氨基酸、无机盐等吞噬细胞吞噬抗原胰岛素、消化酶、抗体的分泌【特别提醒】(1)从低浓度一侧向高浓度一侧运输一定是主动运输，因为逆浓度梯度运输需要消耗能量。(2)同一种物质进出不同细胞时，运输方式可能不同，如红细胞吸收葡萄糖的方式是协助扩散，小肠上皮细胞吸收葡萄糖的方式则是主动运输。(3)Na、K等无机盐离子一般以主动运输的方式进出细胞，但也可通过协助扩散进出细胞。(4)RNA和蛋白质等大分子物质通过核孔进出细胞核，而不是通过胞吞、胞吐作用。2影响物质跨膜运输因素的分析(1)浓度差对物质跨膜运输的影响浓度差主要影响自由扩散和协助扩散。自由扩散中，浓度差越大，运输速率越大；协助扩散中，浓度差达到一定程度后运输速率不再继续增加，原因是受载体蛋白数量的限制。(2)载体蛋白数量对跨膜运输的影响载体蛋白主要影响协助扩散和主动运输。其他条件适宜的情况下，协助扩散载体蛋白数量越多，运输速率越大；主动运输中载体蛋白数量达到一定程度后运输速率不再增加，可能原因是受能量供应限制。自由扩散不受载体蛋白数量的影响。(3)氧气含量对跨膜运输的影响通过影响细胞的呼吸进而影响主动运输的速率。P点时：无氧呼吸为物质的运输提供能量。PQ段：随着氧气含量的增加，有氧呼吸产生的能量越多，主动运输的速率越大。Q点以后：当氧气含量达到一定程度后，受载体蛋白数量以及其他限制因素的影响，运输速率不再增加。(4)温度知识点三 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，细胞能渗透吸水和失水。(3)原生质层比细胞壁的伸缩性大。2实验步骤3现象与结论【对比分析】(1)本实验存在两组对照实验(2)质壁分离后在细胞壁和细胞膜之间的是浓度降低的外界溶液。这是由于细胞壁是全透性的，且有水分子通过原生质层渗出来。考点一 渗透作用原理及应用【典例1】（2019浙江选考9）哺乳动物细胞在09%NaCl溶液中仍能保持其正常形态。将兔红细胞置于不同浓度NaCl溶液中，一段时间后制作临时装片，用显微镜观察并比较其形态变化。下列叙述正确的是A在高于09%NaCl溶液中，红细胞因渗透作用失水皱缩并发生质壁分离B在09%NaCl溶液中，红细胞形态未变是由于此时没有水分子进出细胞C在低于09%NaCl溶液中，红细胞因渗透作用吸水膨胀甚至有的破裂D渗透作用是指水分子从溶液浓度较高处向溶液浓度较低处进行的扩散【答案】C【解析】在高于09%NaCl溶液中，红细胞因渗透作用失水皱缩，但红细胞无细胞壁结构，故不会发生质壁分离，A选项错误；在09%NaCl溶液中，红细胞形态未变是由于水分子进出细胞膜达到动态平衡，而不是没有水分子进出细胞，B选项错误；在低于09%NaCl溶液中，红细胞会吸水甚至导致涨破，C选项正确；渗透是指水分子或其它溶剂分子从低浓度的溶液通过半透膜进入高浓度溶液中的扩散，D选项错误。【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1】 (2019湖北咸宁二中模拟)半透膜对淀粉和葡萄糖的通透性不同(如图)，预测图(开始时漏斗内外液面相平)的实验结果最可能的是()A图甲中水柱a将持续上升B图甲中水柱a将保持不变C图乙中水柱b将保持不变D图乙中水柱b将先上升后下降【答案】D【解析】因淀粉不能透过半透膜，故图甲中的水柱a上升到最大高度后将静止；因葡萄糖可以透过半透膜，故图乙漏斗内液体先表现吸水，水柱b上升，因葡萄糖的外渗，最终扩散平衡时内外葡萄糖浓度相等，即内外液面相平。考点二 物质出入细胞的方式及特点【典例2】 (2018全国，2)下列有关物质跨膜运输的叙述，正确的是()A吞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】C【解析】吞噬细胞摄入病原体的过程属于胞吞，A项错误；固醇类激素如性激素以自由扩散的方式进入靶细胞，B项错误；静息状态时，神经细胞膜外的Na浓度高于膜内，受到刺激时产生的Na内流是由通道蛋白协助的被动运输，C项正确；护肤品中的甘油属于小分子脂溶性物质，以自由扩散的方式进入皮肤细胞，D项错误。【方法技巧】“三看法”快速判定物质出入细胞的方式【变式2】 (2018北京高考)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CRNA D胰岛素【答案】B【解析】物质通过简单的扩散作用进出细胞，叫自由扩散。自由扩散不需要载体蛋白、不消耗ATP，以自由扩散方式通过细胞膜的物质有水、气体、脂溶性物质等，B项符合题意；Na通过细胞膜的方式有协助扩散和主动运输，A项不符合题意；RNA一般不能以自由扩散的方式通过细胞膜，C项不符合题意；胰岛素是蛋白质，以胞吐的方式运出细胞，D项不符合题意。考点三 影响跨膜运输的因素【典例3】(2019河北石家庄二中模拟)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】温度为17条件下，氮气(缺氧)环境中该植物幼根对离子的吸收量比氧气环境中低，说明有氧条件有利于该植物幼根吸收该离子，同时说明幼根吸收该离子为主动运输，A项正确、D项错误；氮气环境中该植物幼根细胞吸收该离子仍需要消耗ATP，此时幼根消耗的ATP是无氧呼吸产生的，C项错误；空气中培养，温度为17时，离子吸收量明显高于3时，可知该植物幼根对该离子的吸收与温度有关，B项错误。【归纳总结】实验探究物质跨膜运输的方式【变式3】(2019河南濮阳一中模拟)用呼吸抑制剂处理哺乳动物的红细胞，如图表示物质吸收量的变化，正确的是() A B C D【答案】B【解析】A中葡萄糖的运输方式是协助扩散，不需要消耗ATP，所以与呼吸强度无关，A项错误；B中两种物质的运输方式都是主动运输，需要消耗ATP，所以当用呼吸抑制剂处理后，它们的运输量会受到影响，B项正确；C和D中物质的运输方式是自由扩散，不需要ATP，所以与呼吸强度无关，C、D两项错误。考点四 实验原理和基本步骤的考查【典例4】(2018浙江高考)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D细胞发生渗透作用至丙状态，一段时间后该细胞会破裂【答案】C【解析】甲状态时，水分子仍然通过跨膜运输进出细胞，A错误；甲乙变化表明，细胞正在发生质壁分离，其内在的原因是：结构所示的细胞壁的伸缩性比所示的原生质层的伸缩性要小，B错误；乙丙表示细胞在发生质壁分离复原，其变化的原因是外界溶液浓度小于细胞液浓度，细胞吸水所致，C正确；细胞发生渗透作用至丙状态，因细胞壁的支持和保护作用，一段时间后该细胞不会破裂，D错误。【知识总结】质壁分离复原实验的内因和外因【变式4】(2019天津南开中学模拟)以紫色洋葱鳞片叶为材料进行细胞质壁分离和复原的实验，细胞长度和原生质体长度分别用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不同细胞用相同浓度蔗糖溶液处理，X/Y值越小，则越不易复原C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