河北衡水中学高考调研内部学案(生物)

第3课时物质跨膜运输的实例与物质跨膜运输的方式1.渗透作用发生的条件具有(1)________；(2)半透膜两侧的溶液具有________。2．动物细胞外界溶液浓度________细胞质浓度时，细胞吸水膨胀；外界溶液浓度

________细胞质浓度时，细胞失水皱缩；外界溶液浓度

________细胞质浓度时，细胞水分进出平衡，形态不变。知识点一细胞的吸水和失水3．植物细胞条件：成熟植物细胞具有中央________，是一个渗透系统。1.物质跨膜运输的特点(1)水分子是________跨膜运输的。(2)无机盐的跨膜运输：①水稻和番茄对离子的吸收具有________。

②人体甲状腺滤泡上皮细胞可以________从血液中吸收碘。③不同生物对不同矿物质的吸收表现出________。知识点二物质跨膜运输的其他实例2．生物膜的功能特性

(1)细胞膜和其他生物膜都是________，水分子、一些离子和小分子可以通过，而其他的离子、小分子和大分子则不能通过。(2)生物膜的选择透过性是________的一个重要特征。[连一连]知识点三物质运输的方式知识点一1.半透膜浓度差2.＜＞＝3.细胞膜液泡膜大液泡质壁分离质壁分离复原知识点二1.(1)顺相对含量梯度(2)①选择性②逆相对含量梯度③选择性2．(1)选择透过性膜(2)活细胞知识点三①—b—Ⅰ②—c—Ⅱ③—a—Ⅲ④—d—Ⅳ细胞膜具有选择透过性被动运输大分子物质的运输1．对比分析成熟植物细胞是一个渗透系统考点一聚焦渗透系统及其应用渗透作用模型植物细胞与外界溶液形成渗透系统原理水分子通过________的扩散作用细胞液通过________与外界溶液之间发生渗透作用水扩散的方向低浓度溶液→高浓度溶液2.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MN现象及结论①若漏斗内液面上升，则M____N②若漏斗内液面不变，则M____N③若漏斗内液面下降，则M____N(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)：烧杯内盛淀粉溶液漏斗内盛碘液结论变蓝不变蓝____能通过半透膜，而____不能不变蓝变蓝____能通过半透膜，而____不能变蓝变蓝____都能通过半透膜不变蓝不变蓝____都不能通过半透膜1．细胞液半透膜细胞膜液泡膜清水外界溶液半透膜原生质层2．(1)＞＝＜(2)半透膜浓度差(3)碘淀粉淀粉碘淀粉和碘淀粉和碘►易错必明1．渗透平衡与溶液浓度的内涵发生渗透平衡只意味着半透膜两侧水分子移动达平衡状态，既不可看作没有水分子移动也不可看作两侧溶液浓度相等。溶液浓度指物质的量浓度而非质量浓度。2．半透膜与选择透过性膜的比较区别：①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。②选择透过性膜是具有生命的生物膜，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。共性：都允许水分子自由通过，而不允许生物大分子物质通过。3．原生质层与原生质体的比较(1)原生质层在成熟的植物细胞内相当于半透膜的结构，由细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质组成，不包括细胞核和液泡内的细胞液。此结构仅存在于成熟的植物细胞中。(2)原生质体是去除了植物细胞壁后所剩下的具有生物活性的植物细胞结构，包括细胞膜、细胞质、细胞核三部分。1．(2011·课标全国)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。此时甲、乙两组细胞水分渗出量的大小，以及水分运出细胞的方式是(

)A．甲组细胞的水分渗出量与乙组细胞的相等，主动运输B．甲组细胞的水分渗出量比乙组细胞的高，主动运输C．甲组细胞的水分渗出量比乙组细胞的低，被动运输D．甲组细胞的水分渗出量与乙组细胞的相等，被动运输解析将两份完全相同的紫色洋葱外表皮细胞分别放入完全营养液和蒸馏水中浸泡相同时间，放入蒸馏水中的外表皮细胞因吸水较多，而使甲组细胞的细胞液浓度大于乙组细胞的细胞液浓度。由于甲组细胞的细胞液与0.3g/mL蔗糖溶液的浓度差小于乙组细胞的细胞液与0.3g/mL蔗糖溶液的浓度差，所以乙组细胞水分渗出量多；水分是通过渗透作用进出细胞的，不需要载体蛋白协助也不消耗能量，为被动运输中的自由扩散。答案

C2．(2013·无锡一中摸底)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0.1mol·L－1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►教你一招“U”型管中水分子移动方向的分析1．膜两侧溶液中浓度高的一侧渗透压高，低的一侧渗透压低，水分子由低浓度一侧向高浓度一侧扩散。2．两侧溶液中的溶质是否能通过半透膜，若不能，则只是高浓度一侧液面升高；若能，则先是高浓度一侧液面升高，随后另一侧液面升高，最后两侧液面持平。3．如果溶质分子不能透过半透膜，在达到渗透平衡时，一般两侧溶液的浓度并不相等，因为液面高的一侧形成的静水压，会阻止溶剂由低浓度一侧向高浓度一侧扩散。1．根据图解确定物质跨膜运输方式考点二物质出入细胞的方式2．小分子物质跨膜运输方式物质出入细胞的方式被动运输主动运输自由扩散协助扩散运输方向高浓度→低浓度________一般为低浓度→高浓度是否需要载体不需要需要________是否消耗能量________不消耗________举例O2、CO2、H2O、甘油、乙醇、苯等出入细胞红细胞吸收葡萄糖小肠绒毛上皮细胞吸收葡萄糖、氨基酸、无机盐等3.大分子的膜泡运输1．主动自由协助2．高浓度→低浓度需要不消耗消耗3．细胞外→细胞内细胞膜的流动性

►易错必明1．RNA和蛋白质等大分子物质进出细胞核，是通过核孔，而不是通过胞吞、胞吐。2．Na＋、K＋等无机盐离子一般以主动运输进出细胞，但也可通过协助扩散或离子通道进出细胞。

3．植物吸收水分的方式是自由扩散，而对无机盐离子则以主动运输方式吸收，因此可以说植物对水分和无机盐的吸收是两个相对独立的过程。4．胞吞(内吞)和胞吐(外排)是借助于膜的融合完成的，与膜的流动性有关；是大分子和颗粒物质进出细胞的物质运输方式，靠ATP提供动力。3．(2013·课标全国Ⅰ)关于植物细胞主动运输方式吸收所需矿质元素离子的叙述，正确的是(

)A．吸收不同矿质元素离子的速率都相同B．低温不影响矿质元素离子的吸收速率C．主动运输矿质元素离子的过程只发生在活细胞中D．叶肉细胞不能以主动运输的方式吸收矿质元素离子解析对植物细胞主动运输的考查。关于主动运输，把握两个要点：一是载体，二是能量。载体为蛋白质，不同生物及同一生物的不同细胞之间存在个体差异，根本原因在于基因或基因的选择性表达不同。不同的载体的工作效率可能会有差异。能量来源于细胞呼吸，凡是影响细胞呼吸的因素皆影响主动运输的效率。题干中已经说明矿质元素的吸收是通过主动运输，叶肉细胞是活细胞，它需要的矿质元素也只能通过主动运输的方式进行。答案

C4．(2013·北京)在细胞生命活动中，不可能发生的过程是(

)A．神经递质由突触小泡分泌到胞外B．mRNA从细胞核进入细胞质C．老化受损的细胞器融入溶酶体中D．O2通过主动运输进入线粒体解析神经递质通过突触小泡和突触前膜融合，将其分泌到胞外，A可以发生；mRNA通过核孔从细胞核进入细胞质，B可以发生；老化受损的细胞器与溶酶体融合完成细胞内消化，C可以发生；O2是通过自由扩散跨膜的，D不会发生。答案

D与物质跨膜运输有关的曲线解读【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表示的运输方式为自由扩散，曲线2表示的运输方式是协助扩散或主动运输。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表示的运输方式为自由扩散或协助扩散，曲线4表示的运输方式为主动运输。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，还可表示主动运输(哺乳动物成熟红细胞无线粒体，进行无氧呼吸)。【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，要明确自由扩散、协助扩散和主动运输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。【例1】

(2012·山东)如图中曲线a、b表示物质跨膜运输(不包括胞吞和胞吐)的方式，下列表述错误的是(

)A．只有在氧气存在时才会发生方式b所示的物质运输B．质壁分离过程中，水分子通过方式a进出细胞C．方式b的最大转运速率与载体蛋白数量有关D．b运输方式能体现细胞膜的选择透过性【解析】由图可知，曲线a表示物质的转运速率与被转运分子的浓度成正比，因此曲线a表示的是自由扩散；曲线b表示在一定范围内物质的转运速率与被转运分子的浓度呈正相关，而超过一定的范围，物质的转运速率与被转运分子的浓度无关，因此曲线b表示的是主动运输或协助扩散。A项错误，协助扩散不消耗能量，而主动运输亦可由无氧呼吸供能；B项正确，水分子通过自由扩散方式进出细胞；C项正确，方式b的最大转运速率与载体蛋白的种类和数量有关；D项正确，主动运输和协助扩散都需要载体蛋白，体现了细胞膜对物质进出细胞具有选择透过性。【答案】

A【例2】

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②和④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B．Na＋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，说明不是自由扩散，该物质运输与氧浓度有关，说明不是协助扩散，即该物质的运输方式为主动运输。A、C、D运输方式分别为：协助扩散、主动运输、自由扩散。Na＋通过离子通道进入神经细胞与氧浓度无关。【答案】

C题组一渗透作用原理及应用1．判断正误(1)(2012·上海，T22A)相对细菌和植物细胞而言，动物细胞离体培养更需关注培养基的渗透压，因为动物细胞没有细胞壁，对培养基的渗透压更敏感。(

)(2)(2011·课标全国，T1C)将人的红细胞放入4℃蒸馏水中，一段时间后红细胞破裂，其主要原因是蒸馏水大量进入红细胞。(

)(3)(2011·课标全国，T4C)分别用完全营养液、蒸馏水浸泡处理来自同一洋葱鳞片叶大小、数目和生理状态一致的甲、乙两组外表皮细胞，相同时间后，将其同时放入浓度为0.3g/mL蔗糖溶液中处理一段时间，到表皮细胞中的水分不再减少时，甲组细胞水分渗出量比乙组细胞低，水分出入细胞的方式是被动运输。(

)答案

1.(1)√

(2)√

(3)√2．(2011·重庆)下图为某种植物幼苗(大小、长势相同)均分为甲、乙两组后，在两种不同浓度的KNO3溶液中培养时鲜重的变化情况(其他条件相同且不变)。下列有关叙述，错误的是(

)两组幼苗在KNO3溶液中的鲜重变化A．3h时，两组幼苗均已出现萎蔫现象，直接原因是蒸腾作用和根细胞失水B．6h时，甲组幼苗因根系开始吸收K＋、NO，吸水能力增强，使鲜重逐渐提高C．12h后，若继续培养，甲组幼苗的鲜重可能超过处理前，乙组幼苗将死亡D．实验表明，该植物幼苗对水分和矿质元素的吸收是两个相对独立的过程解析

3h后，两组幼苗重量均已低于开始时幼苗鲜重，即发生了萎蔫，一方面是因为蒸腾作用散失水分，另一方面是因放在比根细胞浓度大的KNO3溶液中，根细胞通过渗透作用失水。根系从一开始就通过主动运输吸收K＋、NO，6h后甲组幼苗鲜重增加说明根细胞吸收的水分比蒸腾作用散失的水分多，根细胞内离子浓度高于外界溶液浓度应在6h前就开始了，只不过根细胞吸收的水分比蒸腾作用散失的水分少，所以鲜重还是在减少。根细胞内通过主动运输吸收的离子数量在增多，而吸水量也在增加，鲜重增加。12h后，由于甲组根系不断通过主动运输吸收K＋、NO，从而保持根细胞内外浓度差，使其吸水量大于蒸腾量而有可能超过处理前的鲜重量，而乙组放在比根细胞浓度大很多的KNO3溶液中，根细胞通过渗透作用和蒸腾作用不断大量失水造成严重萎蔫最后死亡。通过以上分析可知吸收离子与吸收水分是两个相对独立的过程。答案

B3．(2013·江苏7)右图为研究渗透作用的实验装置，请回答下列问题：(1)漏斗内溶液(S1)和漏斗外溶液(S2)为两种不同浓度的蔗糖溶液，漏斗内外起始液面一致。渗透平衡时液面差为Δh，此时S1和S2浓度的大小关系为________。(2)图中半透膜模拟的是成熟植物细胞中的________，两者在物质透过功能上的差异是________________________________________________________________________。(3)为进一步探究两种膜的特性，某兴趣小组做了以下实验。实验材料：紫色洋葱。实验器具：如图所示的渗透装置(不含溶液)，光学显微镜，载玻片，盖玻片，镊子，刀片，吸水纸，擦镜纸，滴管，记号笔等。实验试剂：蒸馏水，0.3g/mL的蔗糖溶液和与其等渗的KNO3溶液，部分实验步骤和结果如下：①选两套渗透装置，标上代号X和Y。在两个烧杯里均加入一定量的蒸馏水，分别在装置X和Y的漏斗内加入适量的蔗糖溶液和KNO3溶液，均调节漏斗内外液面高度一致。渗透平衡时出现液面差的装置有________(填代号)。②选两片洁净的载玻片，________，在载玻片中央分别滴加________，制作洋葱鳞片叶外表皮临时装片并分别观察装片中细胞的初始状态。③观察临时装片中浸润在所提供的蔗糖溶液和KNO3溶液中的洋葱鳞片叶外表皮细胞发生的变化，两者都能出现的现象是________。(4)上述实验中最能体现两种膜功能差异的实验现象是________________________________________________________________________。解析

(1)一般两侧溶液的浓度并不相等，因为液面高的一侧形成的静水压，会阻止溶剂由低浓度一侧向高浓度一侧扩散，故两者浓度关系仍是S1>S2。(2)图中半透膜模拟成熟植物细胞的原生质层，从功能上，半透膜只是利用孔径大小控制物质进出；原生质层是选择透过性膜，靠能量和载体控制物质出入，具有生物活性，可以完成逆浓度梯度的主动运输。(3)①蔗糖分子不能通过半透膜，而KNO3能够通过半透膜，渗透平衡时装置X能出现液面差，装置Y不能出现液面差。②洋葱鳞片叶表皮细胞为成熟植物细胞，能够发生质壁分离和复原现象，选洁净的载玻片分别编号，在载玻片中央分别滴加蒸馏水，制作临时装片后观察洋葱表皮细胞的初始状态。③蔗糖分子不能透过原生质层，蔗糖溶液中的细胞质壁分离后不会自动复原，KNO3