2014高考生物一轮复习高频考点通关讲练：2.3物质跨膜运输的实例与方式

教材知识问题化梳理,一、细胞的吸水和失水1渗透作用的条件,2动物细胞的吸水和失水,半透膜,浓度差,3植物细胞的吸水和失水,失水皱缩,吸水膨胀,动漫演示更形象见课件光盘,超链接,(2)现象,二、物质跨膜运输的其他实例1实例(1)植物对无机盐离子的吸收：不同植物(如番茄、水稻)对的吸收能力不同。同种植物对的吸收能力不同。(2)人体甲状腺滤泡上皮细胞对碘的吸收是(逆、顺)浓度梯度进行的。2结论细胞膜和其他生物膜都是膜。,同一离子,不同离子,逆,选择透过性,三、物质跨膜运输的方式,将物质运输的方式、特点和实例连线,动漫演示更形象见课件光盘,超链接,巧学助记巧记物质出入细胞的方式跨膜运输三类型，自由、协助和主动，自由、协助高到低，主动运输逆着行；胞吞、胞吐非跨膜，不需载体需耗能，大分子颗粒来进出，全靠膜的流动性。,效果自评组合式设计,一、在小题集训中洞悉命题视角1撕取紫色洋葱外表皮，分为两份，假定两份外表皮细胞的大小、数目和生理状态一致，一份在完全营养液中浸泡一段时间，浸泡后的外表皮称为甲组；另一份在蒸馏水中浸泡相同的时间，浸泡后的外表皮称为乙组。然后，两组外表皮都用浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液处理，一段时间后表皮细胞中的水分不再减少。请判断此时甲、乙两组细胞水分渗出量的大小，以及水分运出细胞方式说法的正误。,(1)甲组细胞的水分渗出量与乙组细胞的相等，主动转运。()(2)甲组细胞的水分渗出量比乙组细胞的高，主动转运。()(3)甲组细胞的水分渗出量比乙组细胞的低，被动转运。()(4)甲组细胞的水分渗出量与乙组细胞的相等，被动转运。(),2判断下列有关物质运输说法的正误。(1)血浆中的碘进入甲状腺滤泡上皮细胞属于扩散。(2012海南卷T11D)()(2)氢离子可以通过扩散作用进入液泡内。(2011北京卷T3B)()(3)主动转运过程中，需要载体蛋白协助和ATP提供能。量。(2010天津卷T4A)()(4)细胞对离子的吸收具有选择性。(2009宁夏卷T3B)()(5)液泡中积累大量离子，故液泡膜不具有选择透性。(2009宁夏卷T3D)(),二、在回顾教材图表中强化学科能力,据水稻和番茄对离子吸收图解分析：(1)水稻和番茄分别主要吸收哪些离子？答案：水稻主要吸收Si4，番茄主要吸收Ca2、Mg2。(2)图示反映同一植物对不同离子的吸收量如何？不同植物对同一离子的吸收量又怎样？答案：同一植物对不同的离子吸收量不同，不同植物对同一离子的吸收量不同。(3)由此说明植物对水和无机盐离子的吸收有什么关系？答案：植物对水和无机盐的吸收是两个相对独立的过程。,超链接,1.渗透作用模型与植物细胞的比较,渗透作用模型,图解,植物细胞与外界溶液形成的渗透系统,基本组成或条件,原理,水扩散的方向,半透膜、浓度差,水分子通过半透膜的扩散作用,低浓度溶液高浓度溶液,质膜选择透性膜浓度差细胞液与外界溶液之间,细胞液通过液泡膜和质膜与外界溶液之间发生渗透作用,2.常见渗透装置图分析,(1)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。(2)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。,3渗透作用原理的拓展应用(1)比较不同溶液浓度大小：,漏斗内,烧杯内,溶液浓度,M,N,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,(2)验证渗透作用发生的条件：,(3)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,变蓝,不变蓝,变蓝,不变蓝,漏斗内盛碘液,不变蓝,变蓝,变蓝,不变蓝,结论,碘能通过半透膜，而淀粉不能,淀粉能通过半透膜，而碘不能,淀粉和碘都能通过半透膜,淀粉和碘都不能通过半透膜,例1(2013无锡一中月考)右图所示的U形管中间被半透膜(体积小于或等于单糖的物质才能通过)隔开，两侧分别加入等量的0.1molL1蔗糖溶液和麦芽糖溶液。一段时间后左右两侧液面高度变化是怎样的？若向U形管两侧加入等量某种微量物质，最终右侧液面上升，那么加入的这种微量物质最可能是什么(),A右侧液面高度下降；葡萄糖B两侧液面高度不变；蔗糖酶C两侧液面高度不变；麦芽糖酶D右侧液面高度下降；蒸馏水解析半透膜两侧的溶液物质的量浓度相等，因此两侧液面高度不变；若向U形管两侧加入的物质是等量的蔗糖酶，则左侧的每个蔗糖分子会被分解成1分子果糖和1分子葡萄糖；溶液浓度增加，左侧液面升高，但随着果糖、葡萄糖不断透过半透膜进入右侧，而麦芽糖不能透过半透膜，这样右侧溶液浓度不断增加，最终右侧液面上升。答案B,(1)该实验过程中，左侧液面动态变化过程是怎样的？提示：左侧液面开始不变，加入蔗糖酶后，左侧液面开始上升，但最终下降。(2)若单糖也不能通过半透膜，则加入蔗糖酶后左右两侧液面最终如何变化？提示：左侧液面上升，右侧液面下降。,物质出入细胞的方式,1.物质跨膜运输方式膜的选择透过性,物质跨膜运输的方式,物质运输方向,是否需要载体,是否消耗能量,被动转运,扩散,易化扩散,主动转运,高浓度低浓度,高浓度低浓度,低浓度高浓度,不需要,不消耗,需要,不消耗,需要,消耗ATP,物质跨膜运输的方式,被动运输,扩散,易化扩散,主动运输,图例,举例,O2、CO2、H2O、甘油、乙醇、苯等,红细胞吸收葡萄糖,小肠吸收葡萄糖、氨基酸、无机盐等,2胞吞和胞吐膜的流动性,胞吞,胞吐,细胞摄取或排出大分子和颗粒物质的方式,生物膜的流动性,物质通过小泡转移，需要消耗能量，不需要载体,细胞外内,细胞内外,变形虫吞食食物颗粒，白细胞吞噬病菌等,胰岛细胞分泌胰岛素,实例,方向,特点,原理,条件,例2(2012安徽高考)蛙的神经元内、外Na浓度分别是15mmol/L和120mmol/L。在膜电位由内负外正转变为内正外负过程中有Na流入细胞，膜电位恢复过程中有Na排出细胞。下列判断正确的是()ANa流入是被动转运、排出是主动转运BNa流入是主动转运、排出是被动转运CNa流入和排出都是被动转运DNa流入和排出都是主动转运解析依题干信息，神经细胞外Na浓度高于细胞内，故Na内流是一个顺浓度梯度运输的过程，属于被动转运；Na外流(排出)是一个逆浓度梯度运输的过程，属于主动转运。答案A,规律方法,物质运输方式的判断方法,(1)据分子大小判断：,(2)根据运输方向判断：逆浓度梯度的跨膜运输方式是主动转运。顺浓度梯度的跨膜运输方式为被动转运。,认知纠偏,1发生质壁分离的条件(1)外因：外界溶液浓度细胞液浓度。(2)内因：质膜的伸缩性细胞壁的伸缩性。2细胞是否能发生质壁分离及复原的判断(1)从细胞角度分析：具有中央大液泡的成熟植物细胞才可发生质壁分离现象。死细胞、动物细胞及未成熟的植物细胞(如根尖分生区细胞)不发生质壁分离现象。,(2)从溶液角度分析：在溶质可穿膜的溶液中(如KNO3、甘油等)细胞会发生先质壁分离后自动复原现象。在溶质不能穿膜的溶液中细胞只会发生质壁分离现象，不能自动复原。在高浓度溶液中细胞可发生质壁分离现象，但会因过度失水而死亡不再复原。,设误角度,高考命题常从以下角度设置陷阱,(1)列举不同类型的细胞或对植物细胞进行某种处理后，判断能否发生质壁分离现象。(2)列举不同的溶液，以判断成熟植物细胞在溶液中发生的现象。,1(2013黄山七校联考)用酶解法除去新鲜紫色洋葱鳞片叶的外表皮细胞的细胞壁得到原生质体，将其置于0.3g/mL的蔗糖溶液中，一段时间后，原生质体一定不发生()A质壁分离B渗透失水C颜色加深D吸水力增大解析：将植物细胞除去细胞壁而得到的原生质体放在0.3g/mL的蔗糖溶液会发生失水，液泡颜色加深，随着进一步失水，细胞液的浓度增大，吸水力增大，由于细胞壁不存在，看不到质壁分离现象。答案：A,2假定将甲、乙两株植物的表皮细胞分别放入蔗糖溶液和甘油溶液中，两种溶液的浓度均比细胞液的浓度高。蔗糖分子不能透过膜，甘油分子可以较快地透过膜。在显微镜下连续观察，甲、乙两个细胞的变化是()A甲、乙两个细胞发生质壁分离后，不发生质壁分离复原B甲、乙两个细胞发生质壁分离后，乙细胞随后发生质壁分离复原C甲、乙两个细胞发生质壁分离后，甲细胞随后发生质壁分离复原D甲、乙两个细胞发生质壁分离后，又都发生质壁分离复原,解析：由于两种溶液浓度均比细胞液浓度高，所以都会发生质壁分离现象，但由于蔗糖分子不能透过膜，甘油分子可以较快地透过膜进入细胞，使得细胞液浓度增大，这样水分子又进入了细胞，所以乙细胞随后会发生质壁分离复原。答案：B,超链接,课件展示更丰富见配套光盘,教你审题,A该载体不一定能催化ATP水解，但一定能促进物质的转运BNa通过NaK泵的跨膜运输方式是主动转运，K通过NaK泵的跨膜运输方式是易化扩散C葡萄糖进入红细胞的方式与Na和K通过NaK泵的跨膜运输的方式相同DNaK泵对维持动物细胞的渗透压平衡起着非常重要的作用自主尝试选_。,D,解题指导,关键点,信息解读,NaK泵即NaKATP酶，能催化ATP水解，故选项A错误,由图中信息可知，Na和K能通过NaK泵实现从低浓度到高浓度的跨膜运输，同时消耗能量，因此两种离子的跨膜运输方式都属于主动转运，红细胞以易化扩散方式吸收葡萄糖，选项B、C错误,常见失分探因,(1)因不能准确理解题干中关于NaK泵的功能，而错选A项和B项。(2)因混淆各种物质的运输方式，不能准确判断红细胞吸收葡萄糖的方式是易化扩散，而错选C项。(3)此类问题还常借助结构模式图和曲线，判定物质出入细胞的方式。,与物质跨膜运输有关的曲线分析,典型图示,超链接,课件展示更丰富见配套光盘,信息解读,(1)曲线1、2表示物质浓度对跨膜运输速率的影响，其中曲线1表示的运输方式为扩散，曲线2表示的运输方式是易化扩散或主动转运。曲线2中P点之后运输速率不变的原因是膜上载体蛋白的数量有限。(2)曲线3、4表示O2浓度对跨膜运输速率的影响，其中曲线3表示的运输方式为扩散或易化扩散，曲线4表示的运输方式为主动转运。曲线4中P点之后运输速率不变的限制因素是载体蛋白的数量。(3)若曲线3表示哺乳动物成熟红细胞的物质运输，还可表示主动转运(哺乳动物成熟红细胞无线粒体，进行厌氧呼吸)。,解题技法(1)分析此类曲线题时，要注意区分横坐标表示的意义，如曲线2和曲线4横坐标不同，表示的物质运输方式不同。(2)解答此类问题时，要明确扩散、易化扩散和主动转运三种跨膜运输方式的区别和联系，主要从是否需要能量和载体蛋白两个方面考虑。,强化训练某科学家在研究物质运输时发现有下列四种曲线关系，在研究某种物质的运输时，发现与曲线和相符，最可能是下列哪一过程(),A糖从血浆进入人的成熟红细胞BNa通过离子通道进入神经细胞C小肠上皮细胞从小肠内吸收氨基酸D组织细胞从组织液吸收氧气解析：该种物质有最大运输速率，说明不是扩散，该物质运输与氧浓度有关，说明不是易化扩散，即该物质的运输方式为主动转运。A、C、D运输方式分别为：易化扩散、主动转运、扩散。Na通过离子通道进入神经细胞与氧浓度无关。答案：C,观察植物细胞的质壁分离和复原,1.实验操作流程,动漫演示更形象见课件光盘,超链接,2实验拓展应用(1)判断成熟植物细胞是否有生物活性：,(2)测定细胞液浓度范围：,(3)比较不同植物细胞的细胞液浓度：,(4)鉴别不同种类的溶液(如KNO3和蔗糖溶液)：,案例示法,典例某小组确定研究课题：探究植物细胞外界溶液浓度与质壁分离的关系。该小组选用水生植物黑藻作为实验材料，并作实验假设：如果将其叶片分别置于不同浓度的蔗糖溶液中，其细胞失水量随着外界溶液浓度增加而增加。该小组学生设计实验步骤如下：配制质量分数为10%、20%、30%的蔗糖溶液，分别盛于培养皿中。从黑藻茎上取下叶片，用吸水纸吸干叶片上的水分，并制成装片，显微镜下观察，选取5个细胞测量其A、B(如图A为细胞的长度，B为原生质体长度)。在此基础上，请你参与设计、分析与讨论。,(1)请你设计一表格，用于记录数据，计算并记录B/A(%)值。(2)该小组同学根据记录数据作曲线如图。请你就该结果作分析并得出结论。,_；_。结论：_。(3)讨论：如果要说明上述质壁分离现象是由于相应浓度的外界溶液引起的，而非细胞本身的原因，应如何设计实验？,解题指导(1)分析实验材料确定表格设计项目。根据题干提供的信息，探究“植物细胞外界溶液浓度与质壁分离的关系”实验的自变量是不同蔗糖浓度，因变量是“由细胞的长度A和原生质体长度B计算得出的B/A(%)值”，由此推出表格应体现B、A、B/A值。实验材料是“选取5个细胞”，是为了避免实验中的偶然性，必须对其测量项取平均值，由此推出表格应体现5个细胞及平均值。蔗糖溶液要求配制“10%、20%、30%”三种，因此表格应体现三种蔗糖溶液的浓度。,(2)正确的结论来源于准确地读图与析图。为了增加实验结果的直观性，对表格数据进行坐标曲线格式转化，得到的B/A(%)值绘制成曲线，通过曲线不难看出：B/A值越小，说明质壁分离程度越大。随着外界溶液浓度的增大，B/A值下降，说明质壁分离程度随溶液浓度增大而增大。从而得到结论：细胞失水量随着外界溶液浓度的增大而增加。(3)排除细胞本身对实验的影响。排除细胞本身对实验的影响的方法是设置对照实验，只要增加“清水对照组”，观察清水中的黑藻细胞，确认细胞形态正常，无质壁分离现象，就可排除细胞本身的原因。,标准答案(1)表格如下：,(2)B/A值越小，说明质壁分离程度越大随着溶液浓度的增大，B/A值下降，说明质壁分离程度随外界溶液浓度增大而增大结论：质壁分离程度(细胞失水量)随着外界溶液浓度的增大而增加(3)设置清水对照组，观察清水中的黑藻细胞，确认细胞形态正常，无质壁分离现象。,归纳小结,(1)判断细胞是否有活性，还可通过观察细胞质是否流动予以判断，细胞质流动是活细胞的特征。(2)在质壁分离及复原实验中存在自身对照，质壁分离与未分离对照为第一次对照，质壁分离复原为第二次对照。,课堂考点集训,考点一渗透作用与质壁分离,1(2013南通二调)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液面上升的速率先加快后减慢最终维持稳定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,解析：实验开始时，由于单位体积清水中水分子数量多于蔗糖溶液，因此，水分子通过半透膜扩散进入蔗糖溶液的速率大于由蔗糖溶液扩散进入清水中的速率；随着水分子进入漏斗内量的增多，蔗糖溶液浓度下降，同时由于漏斗液面升高与烧杯中液体形成的压力差增加，水分子扩散进入漏斗内的速率下降，而反方向水分子扩散速率升高，当水分子在半透膜两侧进出速率相等时，漏斗内液面达到最高并停止上升，即最终液面上升的速率变为0。答案：D,2(2013滨州一模)以紫色洋葱鳞片叶外表皮为材料观察植物细胞质壁分离现象，下列叙述错误的是()A在细胞发生质壁分离时能观察到紫色中央液泡逐渐缩小B高浓度蔗糖溶液比低浓度蔗糖溶液所引发的质壁分离所需时间短C发生质壁分离的细胞放入清水中又能复原，说明细胞保持活性D用高浓度的NaCl溶液代替蔗糖溶液不能引起细胞质壁分离,解析：紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液呈紫色，在细胞发生质壁分离时由于液泡内细胞液不断失水，液泡会逐渐变小；细胞放在高浓度溶液中由于细胞内外浓度差较大，因而失水较快；细胞在生活状态下发生质壁分离后可再复原，如果不能复原，说明细胞可能已经死亡；高浓度的NaCl可引起细胞失水甚至死亡，同样可引起植物细胞发生质壁分离。答案：D,3某同学用质量分数为30%的蔗糖溶液处理某生物细胞，在操作步骤完全正确的情况下，细胞没有出现质壁分离现象。试分析该同学所使用的实验材料可能是()根尖分生区细胞动物细胞死细胞去除了细胞壁的植物细胞ABCD,解析：浸放在质量分数为30%的蔗糖溶液中，存在着浓度差，在操作步骤完全正确的情况下，细胞没有出现质壁分离现象，可能的原因有：该细胞是死细胞；该细胞是没有细胞壁的细胞(动物细胞或者去除了细胞壁的植物细胞)；该细胞可能是没有大液泡的细胞(如根尖分生区的细胞)。答案：D,考点二物质出入细胞的方式,4(2012浙江高考改编)人体肝细胞内CO2分压和K浓度高于细胞外，而O2分压和Na浓度低于细胞外，上述四种物质中通过主动转运进入该细胞的是()ACO2BO2CKDNa,解析：小分子和离子出入细胞的方式有被动转运和主动转运。被动转运指物质由浓度较高的一侧运输至浓度较低的一侧，且不需要消耗能量，如O2、CO2等小分子的跨膜扩散以及水的渗透；另外易化扩散也属于被动转运，但需要载体蛋白，如本题中Na进入细胞内的方式；主动转运是指物质从低浓度一侧运输至高浓度一侧，且需要载体蛋白和消耗能量的一种运输方式，如本题中K进入细胞内的方式。答案：C,5下图为某种离子跨膜运输的示意图，由此作出的判断正确的是(),A图中离子跨膜的正确顺序是乙丙甲B离子跨膜有随机性并消耗ATP中的能量C磷脂的运动使离子跨膜的通道自动开闭D图示的离子跨膜方式为易化扩散,解析：细胞内的物质先与开口朝内的载体蛋白结合，然后在能量的驱动下，载体蛋白开口朝外，将物质释放出来；细胞膜具有选择透性；仅依靠磷脂的运动不能实现离子跨膜通道的自动开闭；图示的离子跨膜方式既需要载体又需要能量，为主动转运。答案：A,6(2013广州模拟)已知植物细胞内的H2PO浓度是细胞外的一万多倍，一定浓度的HgCl2溶液可阻断ATP的水解。为了验证植物细胞对H2PO的吸收方式是主动运输，某研究小组做了如下实验。取某品种的成熟白萝卜(A)和幼嫩白萝卜(B)，将其中间部分切成边长为2cm的正方形薄片，分别浸泡于蒸馏水中，泵入空气24h，备用。取4个锥形瓶，标记为甲、乙、丙、丁，按下表所列步骤进行实验：,注：表格中“/”表示不加入。,上述实验重复5次，计算平均值，结果见步骤。回答下列问题：(1)实验结果表明，_组萝卜切片吸收KH2PO4的数量最多。(2)通过比较_组的实验数据，可推知植物细胞对KH2PO4的吸收是通过主动转运方式进行的，判断的理由是_。,(3)成熟组织吸收KH2PO4的能力大于幼嫩组织，其原因可能是成熟组织细胞膜上_比幼嫩组织细胞膜上的多；成熟组织细胞的呼吸作用较旺盛。若要进一步探究呼吸作用强度与线粒体数量的关系，可将成熟组织与幼嫩组织用_染液染色，制成临时装片，在显微镜下可以观察到被染成_色的线粒体。通过比较二者细胞中线粒体的数量，得出结论。,解析：由步骤的结果可知，甲组ST值最大，说明甲组萝卜切片吸收KH2PO4的数量最多。由表中数据可知，加入HgCl2溶液的实验组较对照组细胞对KH2PO4的吸收量少。由题意可知，加入的HgCl2能阻断ATP水解，说明细胞吸收KH2PO4需要消耗能量(ATP)，属于主动转运。由表中数据可进一步推知，成熟组织吸收KH2PO4的能力大于幼嫩组织，根据主动转运的特点可推知，成熟组织细胞膜上的相应载体蛋白的数量或呼吸作用产生的ATP较幼嫩组织多。,答案：(1)甲(2)甲、乙(或丙、丁)乙组(丁组)加入HgCl2溶液阻断ATP水解过程后，细胞对KH2PO4的吸收量比甲组(丙组)显著减少，由此判断细胞吸收KH2PO4需要消耗能量(ATP)，属于主动转运(3)转运H2PO的载体蛋白的数量健那绿蓝绿,“课下综合检测”见“课时跟踪检测(七)”,教师备选题库（给有能力的学生加餐）,1(2011新课标全国卷)将人的红细胞放入4蒸馏水中，一段时间后红细胞破裂，主要原因是()A红细胞膜具有水溶性B红细胞的液泡体积增大C蒸馏水大量进入红细胞D低温时红细胞膜流动性增大解析：将人的红细胞放入4蒸馏水中，红细胞会因大量蒸馏水进入而导致破裂；红细胞膜是脂溶性的；人的红细胞没有液泡；因低温时分子运动减慢而导致细胞膜的流动性降低。答案：C,2(2011北京高考)下列与细胞内物质运输有关的叙述，正确的是()A叶绿体合成的ATP通过核孔进入细胞核B氢离子可以通过扩散作用进入液泡内C溶酶体内的酶由内质网形成的小泡(囊泡)运入D内质网的膜结构成分可以转移到细胞膜中,解析：叶绿体中合成的ATP只能在叶绿体基质中用于暗反应过程，故不会通过核孔进入细胞核；液泡膜具有选择透过性，氢离子通过液泡膜的方式是主动运输；溶酶体内的酶是由高尔基体形成的小泡(囊泡)运入的；内质网向内与核膜外层、向外与细胞膜直接相连，膜结构之间可直接发生转化。答案：D,3(2011天津高考改编)将紫色洋葱鳞片叶表皮浸润在0.3g/mL的蔗糖溶液中，1分钟后进行显微观察，结果见右图，下列叙述错误的是(),A图中L是细胞壁，M是液泡，N是细胞质B将视野中的细胞浸润在清水中，原生质体会逐渐复原C实验说明细胞膜与细胞壁在物质透过性上存在显著差异D洋葱根尖分生区细胞不宜作为该实验的实验材料,解析：图中的N是外界的蔗糖溶液，不是细胞质；在清水中，细胞会通过吸水使质壁分离的细胞复原；细胞壁是全透的，