2020版高考生物复习第2单元第4讲细胞的物质输入与输出教学案苏教版必修1.docx

第4讲细胞的物质输入与输出考纲展示1.物质出入细胞的方式()2.实验：通过模拟实验探究膜的透性3.实验：观察植物细胞的质壁分离和复原考点一| 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)明确渗透系统的组成及条件具有半透膜。半透膜可以是生物性的选择透过性膜，如细胞膜，也可以是物理性的过滤膜，如玻璃纸。半透膜两侧的溶液具有浓度差。浓度差的实质是单位体积溶液中溶质分子数的差，即物质的量浓度之差，而不是质量分数浓度差。(3)常见渗透装置图分析水分的流动判断：当溶液浓度S1S2时，水分就通过半透膜由S2流向S1；当溶液浓度S1S2时，水分就通过半透膜由S1流向S2。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) (2)原理和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。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。判断与表述1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)(1)渗透作用中膜两侧溶液的浓度指的是质量百分比浓度。()提示：该浓度是指物质的量浓度。(2)植物细胞的原生质层包括细胞膜、细胞质和细胞核。()提示：原生质层包括细胞膜、液泡膜及两膜之间的细胞质。(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。()提示：动物细胞的细胞膜相当于半透膜，将动物细胞放入一定浓度的外界溶液中，能发生渗透作用。(4)质壁分离过程中水分子扩散只能单向进行。()提示：质壁分离过程中水分子扩散是双向进行的。(5)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。()提示：发生质壁分离过程中，细胞的吸水能力逐渐变大。2思考回答(规范表述)酶的特性可通过实验进行验证。现有质量分数为10%淀粉溶液、质量分数为10%蔗糖溶液、质量分数为10%麦芽糖溶液、蔗糖酶溶液、清水，半透膜(只允许水分子通过)，长颈漏斗、烧杯、底部中央可放置半透膜的U型管各一个。请根据渗透作用的原理，选用一套装置设计实验，实验现象能支持酶的催化作用具有专一性，要体现等量原则等实验设计的基本原则。请写出最合理的实验思路及实验预期。提示：实验思路：在底部中央放置半透膜的U型管两侧分别加入等量的蔗糖溶液和麦芽糖溶液，再在两侧各加入等量的蔗糖酶溶液，适宜温度下放置一段时间后，观察两侧液面的变化。实验预期：蔗糖溶液一侧液面明显升高，则支持酶的催化作用具有专一性。(或麦芽糖溶液一侧液面明显降低，则支持酶的催化作用具有专一性。)1验证渗透作用发生的条件(1)具有半透膜(2)具有浓度差2探究物质能否通过半透膜(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考法1考查渗透作用的原理及条件1(2019泰安模拟)如图A为两个渗透装置，溶液a、b为不同浓度的同种溶液，且a溶液浓度baD由图可知：红细胞浸入a溶液中保持正常形态，说明a溶液浓度等于细胞内液的溶质浓度；红细胞浸入b溶液中吸水膨胀，说明b溶液浓度小于细胞内液的溶质浓度；红细胞浸入c溶液中失水皱缩，说明c溶液浓度大于细胞内液的溶质浓度。因此，a、b、c溶液浓度大小：bac。根据分析可知，图中所示a组细胞内液的溶质浓度比b组的高，A正确；根据分析可知，b溶液浓度细胞内液的溶质浓度c溶液浓度，故浸泡过程中a组细胞失水量小于c组细胞失水量， B正确；若向a组烧杯加入少量葡萄糖，则由于外界溶液浓度较高，细胞可能发生先失水，而后由于葡萄糖进入细胞使得细胞内液的溶质浓度增大，导致细胞吸水，C正确；题述实验中引起细胞形态的改变是由于水分子的运输，为自由扩散，不消耗ATP，D错误。4(2018菏泽期中)某生物兴趣小组用形态和生理状况相似的某植物叶片下表皮细胞为材料，进行了如下实验，实验过程中相关细胞都保持生理活性，结果如下表所示。下列分析错误的是()实验组别abcdef蔗糖溶液浓度(g/mL)0.250.300.350.400.450.50实验前细胞长度/实验后细胞长度0.700.800.901.051.101.15A实验过程中水分子通过自由扩散的方式进出细胞B随着蔗糖溶液浓度的升高，表皮细胞长度逐渐变小C实验后，c组液泡中的溶质浓度高于b组D实验后，f组表皮细胞细胞液的渗透压低于d组D水分子进出细胞的方式是自由扩散，A正确；根据表格分析可知，随着蔗糖溶液浓度的增加，实验前细胞长度/实验后细胞长度一直增加，由于实验前的细胞长度是一定的，所以说明实验后表皮细胞长度逐渐变小，B正确；根据以上分析可知，实验后c组的细胞长度小于b组的细胞长度，说明c组细胞中液泡的溶质浓度高于b组，C正确；根据以上分析可知，实验后f组的细胞长度最小，所以其渗透压最高，D错误。技法总结 细胞吸水、失水的判断方法1通过比较细胞外溶液和细胞液的浓度大小来判断：当细胞外溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞失水；当细胞外溶液浓度小于细胞液浓度时，细胞吸水；当细胞外溶液与细胞液的浓度相等时，细胞失水量和吸水量相等，处于动态平衡。2根据重量或长度变化(如萝卜条)来判定：若重量增加或长度变长，则吸水；反之则失水。考点二| 物质出入细胞的方式物质跨膜运输的方式判断与表述1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)(1)甘油是极性分子，所以不能以自由扩散的方式通过细胞膜。()提示：甘油是脂溶性小分子，其通过细胞膜的方式为自由扩散。(2)通过载体蛋白的物质转运属于主动运输。()提示：协助扩散也通过载体蛋白转运物质。(3)在神经细胞上动作电位产生与膜电位恢复过程中，Na流入和排出都是主动运输。()提示：Na流入为被动运输。(4)细胞外液中的K进入神经细胞属于自由扩散。()提示：K进入神经细胞属于主动运输。(5)主动运输使膜内外物质浓度趋于一致，维持了细胞的正常代谢。()提示：主动运输是把物质从低浓度一侧运输到高浓度一侧。2思考回答(规范表述)(1)同一种物质进入不同细胞的方式相同吗？举例说明。同一种物质出入同一细胞的方式相同吗？举例说明。提示：不一定相同，人的红细胞吸收葡萄糖的方式是协助扩散，肾小管重吸收葡萄糖的方式是主动运输。不一定相同，神经元吸收钾离子的方式是主动运输，而静息时钾离子外流的方式是协助扩散。(2)若对离体心肌细胞施用某种毒素，结果心肌细胞对Ca2吸收量明显减少，而对K的吸收不受影响，其原因最可能是什么？提示：运输Ca2的载体被破坏。1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，原因是受载体数量的限制。(2)氧气含量对物质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：无氧呼吸为物质的吸收提供能量。PQ段：随着氧气含量的增加，有氧呼吸产生的能量增多，主动运输的速率增大。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。(3)温度温度影响物质运输速率时，既与分子的运动有关，也与细胞呼吸有关。2实验探究物质跨膜运输的方式(1)探究是主动运输还是被动运输 (2)探究是自由扩散还是协助扩散考法1结合图示考查物质出入细胞的方式1(2018北京房山区期末)动物细胞内低Na高K的离子浓度对于神经冲动的产生、细胞渗透平衡等生命活动具有重要作用。这种浓度差与细胞膜上的Na K泵有关，其作用原理如图所示，下列说法不正确的是()ANa和K的运输方式为主动运输BNa K泵每次运输的Na数量多于KC在细胞培养液中加入乌苯苷会影响K的运输D该运输过程的持续会导致大量ADP的积累D读图可知，Na和K的运输过程中需要载体蛋白参与且消耗ATP，其运输方式为主动运输，A正确；Na K泵每次运输中，泵出3个Na泵入2个K，即每次运输的Na数量多于K，B正确；乌苯苷会竞争与载体蛋白的结合位点，C正确；在细胞内ATP和ADP之间的转化存在一个动态平衡，因此该运输过程的持续不会导致ADP大量积累，D错误。2(2019邯郸高三模拟)主动运输的能量可来自ATP水解或电化学梯度(离子的浓度梯度)，如图是与小肠上皮细胞有关的葡萄糖跨膜运输的示意图，其中a、b、c表示载体蛋白。据图分析，下列叙述正确的是()A载体蛋白b转运葡萄糖的过程中需要ATP水解供能B在载体蛋白c的协助下，细胞内外的Na浓度趋于相同C肠腔中的Na浓度降低，会影响小肠上皮细胞吸收葡萄糖D机体短暂的供氧不足，会影响葡萄糖由小肠上皮细胞进入组织液C载体蛋白b转运葡萄糖是从高浓度向低浓度一侧运输，为协助扩散，不需要消耗ATP，A错误；载体蛋白c运输Na，是由低浓度向高浓度一侧运输，为主动运输，最终会使细胞外的Na浓度高于细胞内的Na浓度，B错误；葡萄糖运出小肠上皮细胞进入组织液时，是从高浓度向低浓度一侧运输，为协助扩散，不需要消耗ATP，机体短暂的供氧不足，不会影响葡萄糖由小肠上皮细胞进入组织液，D错误。误区警示 物质运输的三个“不一定”1胞吐、胞吞的不一定是大分子物质，如神经递质是小分子物质，通过胞吐排出细胞。2生物大分子不一定都是以胞吞、胞吐方式运输的，如RNA和蛋白质可通过核孔出入细胞核。3消耗能量的运输方式并不一定就是主动运输，胞吞和胞吐也消耗能量。考法2结合实例考查物质出入细胞的方式3(2018全国卷)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C吞噬细胞依赖细胞膜的流动性以胞吞的方式摄入病原体，A项错误；固醇类激素属于脂质，以自由扩散的方式进入靶细胞，B项错误；神经细胞受到刺激时，Na顺浓度梯度内流，属于被动运输，C项正确；甘油以自由扩散的方式进入细胞，D项错误。4(2018唐山高三一模)H的跨膜运输有的与质子泵(H的载体蛋白)有关。质子泵分为三种，一种为生成ATP的F型质子泵，两种为消耗ATP的P型质子泵和V型质子泵。下列说法正确的是()AF型质子泵为H逆浓度梯度运输BP型质子泵为H顺浓度梯度运输C类囊体薄膜上的质子泵为V型D线粒体内膜上的质子泵为F型DH逆浓度梯度运输需消耗ATP，即可能与P型质子泵或V型质子泵有关，A错误；H顺浓度梯度运输既不消耗也不合成ATP，与P型质子泵无关，B错误；类囊体薄膜上发生合成ATP的光反应，应与F型质子泵有关，C错误；线粒体内膜上发生生成ATP的化学反应，即与F型质子泵有关，D正确。技法总结 归纳法记忆同一物质的不同运输方式1葡萄糖2Na3K考法3考查外界因素对物质出入细胞的影响5(2018潍坊期中)下列关于细胞物质输入和输出的叙述，错误的是()A受O2浓度影响的物质运输方式一定需要载体B性激素和胰岛素的运输方式不同C水的跨膜运输是顺相对含量梯度的D某些离子和一些较大的分子可以顺浓度梯度进行协助扩散A胞吞、胞吐受O2浓度的影响，但不需要载体。6(2019衡阳模拟)如图甲、乙分别是洋葱根尖在不同含氧量及不同底物浓度情况下(其他条件适宜)，从含硝酸钾的全营养液中吸收NO的速率曲线图。相关描述不正确的是()甲乙AA点时影响离子吸收速率的主要因素是能量BB点时离子吸收速率不再增加是因为载体的数量有限CC点时影响离子吸收速率的主要因素是底物浓度DD点时离子吸收速率不再增大是因为底物浓度太高，细胞发生质壁分离D洋葱根尖吸收NO的方式是主动运输，吸收速率受能量、载体和底物浓度的影响。A点时吸收速率未达到最大，限制因素是O2浓度，而O2浓度通过影响呼吸作用产生的能量影响吸收速率，故此时主要影响因素是能量，A正确；B点时离子吸收速率不再随着O2浓度的增大而增大，此时的限制因素是载体的数量，B正确；C点时离子吸收速率未达到最大，此时影响离子吸收速率的主要因素是底物浓度，C正确；D点时离子吸收速率不再随底物浓度增大而增大，其他条件适宜，则其主要是因为载体数量有限，D错误。考点三| 观察植物细胞的质壁分离和复原(实验)1实验原理(1)成熟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)原生质层的伸缩性比细胞壁的伸缩性大。2实验步骤操作三：将操作二中的洋葱表皮置于清水中观察低倍显微镜观察3实验结论1关于质壁分离和复原实验的四个注意点(1)将发生质壁分离的植物细胞置于低浓度的溶液或蒸馏水中，植物细胞会发生质壁分离的复原，但如果所用溶液为葡萄糖、KNO3、尿素、乙二醇等能被细胞吸收的物质，发生质壁分离后因细胞主动或被动吸收溶质而使细胞液浓度增大，植物细胞会吸水引起质壁分离后的自动复原。(2)质壁分离过程中，外界溶液浓度大于细胞液浓度，质壁分离程度越大，植物细胞吸水能力越强；质壁分离复原过程中，外界溶液浓度小于细胞液浓度。(3)质壁分离与复原过程中水分子的移动是双向的，但结果是单向的。(4)本实验用显微镜观察了三次，第一次与第二次形成对照，第三次与第二次形成对照，该对照方法为自身对照。2质壁分离实验的拓展应用(1)判断成熟植物细胞是否有生物活性待测成熟植物细胞一定浓度的蔗糖溶液 镜检(2)测定细胞液浓度范围待测细胞一系列浓度梯度的蔗糖溶液细胞液浓度介于未发生质壁分离和刚发生质壁分离的蔗糖溶液浓度之间。(3)比较不同植物细胞的细胞液浓度不同植物细胞同一浓度的蔗糖溶液发生质壁分离所需时间越短，细胞液浓度越小，反之细胞液浓度越大。(4)比较未知浓度溶液的浓度大小同一植物的成熟细胞未知浓度的溶液记录刚刚发生质壁分离所需时间比较所用时间长短判断溶液浓度的大小(时间越短，未知溶液的浓度越大)。(5)鉴别不同种类的溶液(如KNO3和蔗糖溶液)成熟植物细胞不同种类溶液 镜检1(2019烟台月考)下列关于植物细胞质壁分离实验的叙述，错误的是()A与白色花瓣相比，采用红色花瓣有利于实验现象的观察B用黑藻叶片进行实验时，叶绿体的存在会干扰实验现象的观察C用紫色洋葱鳞片叶外表皮不同部位观察到的质壁分离程度可能不同D紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的液泡中有色素，有利于实验现象的观察B红色花瓣细胞的液泡呈红色，比白色花瓣更便于观察质壁分离现象，A项正确；黑藻叶片的叶肉细胞中液泡呈无色，叶绿体的存在使原生质层呈绿色，有利于实验现象的观察，B项错误；紫色洋葱鳞片叶外表皮不同部位细胞的细胞液浓度不一定都相同，用相同浓度的外界溶液进行质壁分离实验时观察到的质壁分离程度可能不同，C项正确；紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的液泡含有色素，呈紫色，有利于实验现象的观察，D项正确。2(2019长春高三质检)将同一红色月季花瓣制成两组相同的临时装片，分别浸润在甲乙两种溶液中，测得液泡直径的变化情况如图所示。下列相关叙述正确的是()A乙溶液的浓度大于甲溶液的浓度B26 min乙溶液中细胞的吸水能力逐渐增大C甲溶液中的溶质分子在2 min后开始进入细胞D甲溶液中细胞体积与液泡体积的变化量相等B从图中曲线可知，最初2 min内，甲细胞失水速度快于乙细胞，所以甲溶液的浓度大于乙溶液的浓度；处于甲溶液中液泡体积在2 min前减小的幅度变缓，说明甲的溶质分子在2 min前开始进入细胞；植物细胞的细胞壁伸缩性小，细胞体积基本没变，而液泡体积变小。3(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BA项，第一次观察时由于未滴加蔗糖溶液，细胞还没有发生质壁分离，较易观察到的是紫色的大液泡，由于此时液泡占整个细胞体积的比例较大，因此观察到的无色的细胞质基质区域应较小。B项，第二次观察时已经通过引流法使紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞浸润在蔗糖溶液中，可以发现首先从细胞的角隅处开始发生质壁分离。C项，吸水纸的主要作用是吸引蔗糖溶液或清水，使溶液浸润整个标本。D项，第一次显微观察是为了获得实验前的现象，以便于和实验中的现象变化进行前后对照，因此不能省略。4(2019山西康杰中学模拟)引起50%左右细胞发生初始质壁分离的浓度，称为细胞液的等渗浓度。某生物兴趣小组将剪成均等小块的洋葱表皮分别等量放入下面各组溶液中，并记录实验结果如下表。下列相关叙述错误的是()培养皿12345678蔗糖溶液(mol/L)0.20.30.40.50.60.70.80.9发生初始质壁分离的细胞所占的比例0015%40%80%99%100%100%A蔗糖溶液浓度小于0.3 mol/L时，洋葱表皮细胞不发生渗透作用B该实验结果说明洋葱表皮细胞存在不同浓度的细胞液C该洋葱表皮细胞细胞液的等渗浓度范围为0.5 mol/L0.6 mol/LD为了更精确地测定洋葱表皮细胞细胞液的等渗浓度，可以设置更小蔗糖溶液的浓度梯度进行实验A蔗糖溶液浓度小于0.3 mol/L时，洋葱表皮细胞没有发生质壁分离，但不是没有发生渗透作用，在低浓度的溶液中细胞会吸水，A项错误；在不同浓度的蔗糖溶液中细胞质壁分离的比例不同，说明洋葱表皮细胞存在不同浓度的细胞液，B项正确；引起50%左右细胞发生初始质壁分离的浓度，称为细胞液的等渗浓度，根据表格结果可知，该洋葱表皮细胞细胞液的等渗浓度范围为0.5 mol/L0.6 mol/L，C项正确； 为了更精确地测定洋葱表皮细胞细胞液的等渗浓度，可以设置更小蔗糖溶液的浓度梯度进行实验，D项正确。5成熟的植物细胞在较高浓度的外界溶液中，会发生质壁分离现象，图a是发生质壁分离的植物细胞，图b是显微镜下观察到的某一时刻的图像。请据图回答下列问题：图a图b(1)图a中细胞的质壁分离指的是细胞壁和_的分离，后者的结构包括和以及二者之间的细胞质。(内填图中序号)(2)植物细胞发生质壁分离所需的外界条件是_，植物细胞自身应具备的结构特点是_。(3)图b是某同学观察植物细胞质壁分离和复原实验时拍下的显微照片，此时细胞液浓度与外界溶液浓度的关系是_。(4)取形状、大小相同的红心萝卜A和红心萝卜B幼根各5段，分别放在不同浓度的蔗糖溶液(甲戊)中，一段时间后，取出红心萝卜的幼根称重，结果如图c所示，据图分析：图c红心萝卜A比红心萝卜B的细胞液浓度_。在甲蔗糖溶液中加入适量的清水，一段时间后红心萝卜A的细胞液浓度会_。答案：(1)原生质层24(2)外界溶液浓度高于细胞液浓度原生质层具有选择透过性、原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性(3)细胞液的浓度大于、等于或小于外界溶液的浓度(4)高降低真题体验| 感悟高考淬炼考能)1.(2018全国卷)下列有关植物根系吸收利用营养元素的叙述，错误的是()A在酸性土壤中，小麦可吸收利用土壤中的N2和NOB农田适时松土有利于农作物根细胞对矿质元素的吸收C土壤微生物降解植物秸秆产生的无机离子可被根系吸收D给玉米施肥过多时，会因根系水分外流引起“烧苗”现象A小麦不能直接吸收利用土壤中的N2，N2必须被固定后，才能被植物吸收利用，A错误；农田适时松土可以增加土壤中的氧气，增强农作物根系的有氧呼吸，有利于农作物根细胞通过主动运输的方式对矿质元素进行吸收，B正确；土壤微生物可以将秸秆中的有机物分解成无机离子等，植物的根系能吸收这些无机离子用于生命活动，C正确；给玉米施肥过多时，土壤渗透压升高，当其高于玉米根的细胞液渗透压时，玉米会因根系水分外流而出现“烧苗”现象，D正确。2(2017全国卷)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