新高考适用2023版高考生物二轮总复习专题1细胞的物质基础和结构基础第3讲物质的跨膜运输课件

专题一细胞的物质基础和结构基础第三讲物质的跨膜运输核心考点一核心考点二核心考点一细胞的吸水、失水与质壁分离实验1．物理渗透装置与植物细胞渗透系统的比较

物理渗透装置植物细胞渗透系统图解

物理渗透装置植物细胞渗透系统基本组成或条件半透膜、浓度差原生质层——选择透过性膜、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细胞液通过原生质层与外界溶液之间发生渗透作用水扩散的方向低浓度溶液→高浓度溶液特别提醒：①人工膜≠生物膜：生物膜具有载体蛋白，故具有选择透过性，人工膜为半透性膜，物质能否通过取决于膜上孔径的大小。②动物细胞能发生渗透作用，因为细胞膜具有选择透过性，相当于半透膜，细胞内液与外界溶液之间存在浓度差。③植物细胞处于吸水膨胀状态，因细胞壁有支持和保护作用，一般不会导致细胞破裂。2．理解质壁分离发生的条件(1)从细胞角度分析。①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。②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。①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(用清水或低渗溶液处理方可复原)。②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。③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。1．(2022·全国甲卷)植物成熟叶肉细胞的细胞液浓度可以不同。现将a、b、c三种细胞液浓度不同的某种植物成熟叶肉细胞，分别放入三个装有相同浓度蔗糖溶液的试管中，当水分交换达到平衡时观察到：①细胞a未发生变化；②细胞b体积增大；③细胞c发生了质壁分离。若在水分交换期间细胞与蔗糖溶液没有溶质的交换，下列关于这一实验的叙述，不合理的是(

)A．水分交换前，细胞b的细胞液浓度大于外界蔗糖溶液的浓度B．水分交换前，细胞液浓度大小关系为细胞b>细胞a>细胞cC．水分交换平衡时，细胞c的细胞液浓度大于细胞a的细胞液浓度D．水分交换平衡时，细胞c的细胞液浓度等于外界蔗糖溶液的浓度考题解密C【解析】由于细胞b在水分交换达到平衡时细胞的体积增大，说明细胞吸水，则水分交换前，细胞b的细胞液浓度大于外界蔗糖溶液的浓度，A正确；水分交换前，细胞a的细胞液浓度等于外界蔗糖溶液的浓度，细胞b的细胞液浓度大于外界蔗糖溶液的浓度，细胞c的细胞液浓度小于外界蔗糖溶液的浓度，因此水分交换前，细胞液浓度大小关系为细胞b>细胞a>细胞c，B正确；由题意可知，水分交换达到平衡时，细胞a未发生变化，说明其细胞液浓度与外界蔗糖溶液浓度相等；水分交换达到平衡时，虽然细胞内外溶液浓度相同，但细胞c失水后外界蔗糖溶液的浓度减小，因此，水分交换平衡时，细胞c的细胞液浓度小于细胞a的细胞液浓度，C错误；在一定的蔗糖溶液中，细胞c发生了质壁分离，水分交换达到平衡时，其细胞液浓度等于外界蔗糖溶液的浓度，D正确。变式一辨析细胞的吸水与失水1．(2022·四川绵阳中学考试)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<b溶液浓度，c为清水，图B为显微镜下观察到的某植物表皮细胞，下列叙述错误的是(

)变式突破BA．图A中装置2的液面一段时间后会高于装置1的液面B．图B中的⑤④⑥相当于图A中的②C．若图B所示为某农作物的根毛细胞，此时应及时灌溉D．图B中的⑦与图A中的②通透性不同【解析】根据题干“a溶液浓度<b溶液浓度，c为清水”可推断，一段时间后装置2的液面高于装置1的液面；图B细胞中含有大液泡，因此可以构成渗透系统，其中原生质层相当于图A中的②半透膜，图B中⑥细胞膜，⑦液泡膜，以及两者之间的细胞质即⑧共同构成原生质层；若图B所示为某农作物的根毛细胞，题图中细胞发生了质壁分离，说明应及时灌溉；图B中的⑦具有选择透过性，图A中的②没有选择透过性，只要微粒大小小于膜上的孔径均可以通过。变式二掌握质壁分离与复原实验2．(2022·湖南高考)原生质体(细胞除细胞壁以外的部分)表面积大小的变化可作为质壁分离实验的检测指标。用葡萄糖基本培养基和NaCl溶液交替处理某假单孢菌，其原生质体表面积的测定结果如图所示。下列叙述错误的是(

)AA．甲组NaCl处理不能引起细胞发生质壁分离，表明细胞中NaCl浓度≥0.3mol/LB．乙、丙组NaCl处理皆使细胞质壁分离，处理解除后细胞即可发生质壁分离复原C．该菌的正常生长和吸水都可导致原生质体表面积增加D．若将该菌先65℃水浴灭活后，再用NaCl溶液处理，原生质体表面积无变化【解析】分析甲组结果可知，随着培养时间延长，与0时(原生质体表面积大约为0.5μm2)相比，原生质体表面积逐渐增大，甲组NaCl处理不能引起细胞发生质壁分离，说明细胞吸水，表明细胞中(溶液)浓度>0.3mol/L，但不一定是细胞内NaCl浓度≥0.3mol/L，A错误；分析乙、丙组结果可知，与0时(原生质体表面积大约分别为0.6μm2、0.75μm2)相比乙、丙组原生质体略有下降，说明乙、丙组NaCl处理皆使细胞质壁分离，处理解除后细胞即可发生质壁分离复原，B正确；该菌的正常生长，细胞由小变大可导致原生质体表面积增加，该菌吸水也会导致原生质体表面积增加，C正确；若将该菌先65℃水浴灭活，细胞死亡，原生质层失去选择透过性，再用NaCl溶液处理，原生质体表面积无变化，D正确。2．(不定项)(2022·江苏省前黄中学模拟)图甲和图乙分别是用紫色洋葱鳞片叶外表皮和内表皮观察质壁分离过程中的视野，图甲细胞浸润在0.3g·mL－1的蔗糖溶液中，图乙细胞浸润在滴加有伊红(不能被植物细胞吸收)的0.3g·mL－1的蔗糖溶液中，下列叙述正确的是(

)ABDA．为了让细胞充分浸润在相应溶液中，需用吸水纸在盖玻片另一侧重复吸引B．细胞液浓度的差异可导致原生质层收缩程度不同C．由于细胞壁不具有选择透过性，因此图乙细胞中被染成红色的是原生质层D．质壁分离复原后，细胞内外渗透压不一定相等【解析】从盖玻片一侧滴入0.3g/mL的蔗糖溶液后，在盖玻片的另一侧用吸水纸吸引，这样重复几次，细胞就充分浸润在蔗糖溶液中，A正确；细胞发生质壁分离是由于细胞液浓度小于外界溶液浓度，在一定范围内浓度差越大，细胞的质壁分离程度越大，其原生质层收缩程度越大，故细胞液浓度的差异可导致原生质层收缩程度不同，B正确；由于细胞壁是全透性的，因此图乙细胞中被染成红色的是原生质层与细胞壁之间的部分，C错误；质壁分离的细胞复原后，由于细胞壁的存在，水分子进出细胞达到平衡时，细胞液的渗透压可能大于或等于外界溶液的渗透压，故质壁分离复原后，细胞内外渗透压不一定相等，D正确。核心考点二物质跨膜运输的方式及影响因素1．物质出入细胞方式的判断方法2．图解影响物质跨膜运输的因素(1)内在因素物质跨膜运输与膜的流动性和选择透过性有关，选择透过性的结构基础是膜上载体蛋白的种类和数量。(2)外在因素①物质浓度(在一定浓度范围内)②O2浓度及温度3．不同物质进出细胞的方式(1)神经元上产生静息电位和动作电位时的K＋外流和Na＋内流属于协助扩散。(2)大多数神经递质虽是小分子，但以胞吐方式通过突触前膜。(3)同一物质进出细胞的方式不一定相同，如：2．(2021·河北高考真题)人体成熟红细胞能够运输O2和CO2，其部分结构和功能如图，①～⑤表示相关过程。下列叙述错误的是(

)考题解密A．血液流经肌肉组织时，气体A和B分别是CO2和O2B．①和②是自由扩散，④和⑤是协助扩散C．成熟红细胞通过无氧呼吸分解葡萄糖产生ATP，为③提供能量D．成熟红细胞表面的糖蛋白处于不断流动和更新中D【解析】根据题意可知，红细胞能运输O2和CO2，肌肉细胞进行有氧呼吸时，消耗O2，产生CO2，可以判断气体A和B分别是CO2和O2，A正确；①和②表示气体进出红细胞，一般气体等小分子进出细胞的方式为自由扩散，④是载体蛋白运输葡萄糖进入红细胞，顺浓度梯度，不需要消耗能量，为协助扩散，⑤是H2O通过水通道蛋白进入红细胞，属于协助扩散，B正确；③为红细胞通过消耗能量主动吸收K＋排出Na＋，成熟红细胞没有线粒体，不能进行有氧呼吸，只能通过无氧呼吸分解葡萄糖产生ATP，为③提供能量，C正确；成熟红细胞没有核糖体，不能再合成新的蛋白质，细胞膜上的糖蛋白不能更新，糖蛋白存在于细胞膜的外表面，由于细胞膜具有流动性，其表面的糖蛋白处于不断流动中，D错误。变式一判断物质跨膜运输的方式3．(2022·西安联考)铁是人体内必不可少的微量元素，如图表示铁被小肠吸收和转运至细胞内的过程。图中转铁蛋白(Tf)可运载Fe3＋，以Tf-Fe3＋结合形式进入血液。Tf-Fe3＋与转铁蛋白受体(TfR)结合后进入细胞，并在囊泡的酸性环境中将Fe3＋释放。下列叙述错误的是(

)变式突破CA．Fe2＋顺浓度梯度通过蛋白1通道的过程属于协助扩散B．Tf与TfR结合后携带Fe3＋进入细胞的过程属于胞吞C．蛋白2和转铁蛋白(Tf)都是细胞膜上的载体蛋白D．H＋进入囊泡的过程属于主动运输，需要消耗能量【解析】由图分析可知，Fe2＋顺浓度梯度通过蛋白通道的过程属于协助扩散，协助扩散需要载体蛋白但无需能量，A正确；胞吞是胞外物质通过细胞膜包裹，细胞膜内陷并形成膜包被的囊泡进入细胞内的生理活动，图中Tf和TfR结合后携带Fe3＋进入细胞的过程为胞吞，B正确；由题图可知，蛋白2为囊泡上的载体蛋白，而转铁蛋白(Tf)是一种分泌蛋白，C错误；由图可知，H＋从浓度低地方到浓度高的地方逆浓度梯度运输，属于主动运输，需要消耗能量，D正确。3．(不定项)(2022·连云港三模)ABC转运蛋白是一类跨膜转运蛋白，主要由TMD(跨膜区)和NBD(ATP结合区)两部分组成。研究表明，某些ABC转运蛋白能将已经进入肿瘤细胞的化疗药物排出(如下图)。相关叙述正确的是(

)A．TMD亲水性氨基酸比例比NBD高B．图示化疗药物的运输方式属于主动运输C．物质转运过程中，ABC转运蛋白构象发生改变D．肿瘤细胞中ABC转运蛋白基因大量表达可能使其耐药性增强BCD【解析】据图可知，ABC转运蛋白的TMD(跨膜区)横跨磷脂双分子层(其内部具有疏水性)，NBD(ATP结合区)分布在细胞质基质，故TMD亲水性氨基酸比例比NBD低，A错误；图示化疗药物的运输需要ATP水解供能，运输方式属于主动运输，B正确；据图可知，在物质转运过程中，ABC转运蛋白构象发生改变，C正确；肿瘤细胞中ABC转运蛋白基因大量表达，使细胞膜上ABC转运蛋白数量增多，导致大量化疗药物被排除，降低药物的疗效，使肿瘤细胞耐药性增强，D正确。变式二分析影响物质运输的因素4．(2022·泰州模拟)小肠绒毛上皮细胞膜上存在着两种运输葡萄糖的载体SGLT1(主动运输的载体)和GLUT2(协助扩散的载体)，研究人员通过实验绘制如图所示曲线。下列说法错误的是(

)DA．该实验可以用来探究不同浓度葡萄糖条件下的主要吸收方式B．在较高葡萄糖浓度下，细胞主要依赖协助扩散来增大吸收速率C．小肠绒毛上皮细胞膜上存在SGLT1和GLUT2的根本原因是基因选择性表达D．葡萄糖分子在不同的浓度下都可通过主动运输和协助扩散两种方式进入细胞【解析】分析题图可知，不同浓度葡萄糖条件下，SGLT1和GLUT2的运输速率不同，所以该实验可以探究不同浓度葡萄糖条件下的主要吸收方式，A正确；在较高浓度下，GLUT2的运输速率较大，所以细胞主要依赖协助扩散来增大吸收速率，B正确；小肠绒毛上皮细胞膜上存在SGLT1和GLUT2的根本原因是基因选择性表达，C正确；由题图可知，在较低葡萄糖浓度条件下，小肠绒毛细胞对葡萄糖的吸收方式只有主动运输，D错误。4．(不定项)(2022·滨州模拟)乙酰胆碱调控胰腺细胞分泌胰蛋白酶的信号传递过程如图所示：G蛋白偶联受体(GPCR)与乙酰胆碱结合后被激活，激活的GPCR再将G蛋白激活，激活的G蛋白经一系列过程促进肌醇磷脂分解为肌醇三磷酸(IP3)和二酰甘油，G蛋白作用后会失活，IP3与内质网膜上的Ca2＋通道结合导致Ca2＋释放到细胞质基质中，二酰甘油与Ca2＋同时与蛋白激酶C(PKC)结合后将PKC激活，从而启动胰蛋白酶的合成分泌。图中GTP是鸟苷三磷酸，“＋”表示激活。下列说法错误的是(

)ADA．激活G蛋白的过程需要消耗能量B．无乙酰胆碱刺激时PKC无催化活性C．G蛋白作用后失活等机制可防止胰蛋白酶分泌过多D．向胰腺细胞的培养液中加入适量CaCl2可直接激活PKC【解析】图示可知，未激活G蛋白中含有GDP，激活的G蛋白中含有GTP，说明激活G蛋白的过程不需要消耗能量，反而可以存储能量在GTP中，A错误；无乙酰胆碱刺激时，最终PKC无催化活性，B正确；G蛋白作用后失活等机制可最终防止胰蛋白酶分泌过多，C正确；向胰腺细胞的培养液中加入适量CaCl2，不可直接激活PKC，PKC的激活不仅需要钙离子还需要二酰甘油刺激，D错误。(2022·江西莲塘一中)海藻糖是由两个葡萄糖(G)结合而成的非还原性二糖，其结构稳定、耐高温，能帮助酵母菌克服极端环境。在无压力状态下，葡萄糖的代谢产物G6P和UDPG可抑制海藻糖合成酶基因(TPS复合体)的表达，胞内海藻糖水解酶(Nth1)水解已经存在的海藻糖，分解膜外海藻糖的水解酶(Ath1)处于小液泡中(如图所示)。在有压力状态下，TPS复合体激活，Nth1失活，转运蛋白(Agt1)将细胞内海藻糖运至膜外，结合在磷脂上形成隔离保护，酵母菌进入休眠状态以度过恶劣的环境。回答下列相关问题：素养提升(1)与大肠杆菌细胞相比，酵母菌细胞最主要的结构特征是______________________________________________，在无压力状态下，细胞内海藻糖含量低的原因有___________________________________________________________________________________。具有成形的细胞核(或具有核膜包被的细胞核)海藻糖合成酶基因的表达受抑制，海藻糖的合成受影响；Nth1水解胞内已存在的海藻糖(2)在有压力状态下，T