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高考一轮复习第6讲 细胞的物质输入和输出学案
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这是一份高考一轮复习第6讲 细胞的物质输入和输出学案，共30页。
第6讲 细胞的物质输入和输出
考点内容
核心素养解读
1.阐明质膜具有选择透过性。
2.举例说明有些物质顺浓度梯度进出细胞,不需要额外提供能量;有些物质逆浓度梯度进出细胞,需要能量和载体蛋白
3.举例说明大分子物质可以通过胞吞、胞吐进出细胞
1.通过归纳常见物质运输方式的实例和判断方法,建立结构与功能相统一的观点(生命观念)
2.归纳跨膜运输的方式与特点;建立渗透作用的实验模型(科学思维)
3.通过观察植物细胞质壁分离与复原实验,掌握探究性实验设计的一般程序(科学探究)
4.根据渗透作用和物质运输的原理指导灌溉和施肥(社会责任)
考点一 细胞的吸水和失水
必备知识·整合
1.渗透作用原理
(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)发生渗透作用的条件:一是具有 半透膜 ,二是半透膜两侧的溶液具有 浓度差 。
(3)渗透的方向:水分子从水的相对含量 高 的一侧向相对含量 低 的一侧渗透。
2.动物细胞的吸水和失水
(2)现象①外界溶液浓度<细胞质浓度⇒细胞吸水膨胀②外界溶液浓度>细胞质浓度⇒细胞 失水皱缩 ③外界溶液浓度=细胞质浓度⇒水分子进出平衡
3.成熟植物细胞的吸水和失水
(1)当外界溶液的浓度大于细胞液浓度时,植物细胞就通过 渗透作用 失水,发生 质壁分离 现象。
(2)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 外界清水的浓度,植物细胞吸水,发生 质壁分离复原 现象。
1.玻璃纸是一种选择透过性膜,水分子可以透过,而蔗糖分子不能透过。(必修1 P62问题探讨) (✕)
2.渗透作用中膜两侧溶液的浓度指的是质量浓度。(必修1 P62问题探讨) (✕)
3.当外界溶液浓度低时,哺乳动物成熟红细胞一定会吸水涨破。(必修1 P63思考·讨论) (✕)
4.红细胞吸水与失水的多少取决于红细胞内外浓度的差值。(必修1 P63思考·讨论) (√)
5.植物细胞内的液体环境主要指的是细胞质基质中的细胞液。(必修1 P63正文) (✕)
1.(必修1 P62问题探讨拓展)玻璃纸是一种半透膜,细胞膜能够控制物质进出细胞,有人说细胞膜与半透膜类似,又有所不同,你能说出其中的原因吗? 半透膜是无生命的物理性薄膜,物质能否通过取决于微粒的大小;细胞膜属于选择透过性膜,选择透过性膜是具有活性的生物膜,不同物质的通过性不仅取决于分子大小,还与细胞的需求有关。因此细胞膜和半透膜类似,又有所不同 。
2.(必修1 P63图4-1拓展)如图甲、乙、丙分别是细胞在不同浓度溶液中水分子的跨膜运输示意图(箭头大小代表水分子数的多少)。
(1)若将人的成熟红细胞放入清水中,会出现图 甲 所示现象,原因是 成熟红细胞发生渗透作用,从细胞外进入细胞内的水分子多于从细胞内到细胞外的水分子,因此细胞吸水 。
(2)若将洋葱表皮细胞放在质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液中,会出现图 丙 所示现象,达到平衡时,水分子进出细胞的状况是图 乙 所示。
(3)若某叶肉细胞正处于图甲所示状态,一段时间内细胞体积增大,最终 不会 (会/不会)涨破,原因是 植物细胞的细胞壁有支持和保护作用 。
重点疑难·突破
1.溶质不能透过半透膜的渗透装置分析
(1)水分子的流动方向判断:图中当溶液浓度S1>S2时,流向S1的水分子多于流向S2的水分子,水分子总体趋势是通过半透膜由S2流向S1;当溶液浓度S1
(3)如果将半透膜换成纱布:不会产生渗透现象。
2.渗透作用实验装置的拓展应用
(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
M
N
现象及结论
①若漏斗内液面上升,则M>N
②若漏斗内液面不变,则M=N
③若漏斗内液面下降,则M
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
关键能力·提升
考向一 围绕渗透作用的原理及应用分析,考查科学思维能力
1.(2020湖北四地七校联盟高三联考)某兴趣小组用图甲研究渗透作用,a和b均为蔗糖溶液,c允许单糖通过。图乙为实验结果。下列说法正确的是 ( )
A.烧杯中蔗糖溶液浓度大于漏斗中蔗糖溶液浓度
B.若t2时刻在烧杯中加入蔗糖酶,则Δh最终将变小
C.t2时刻半透膜两侧蔗糖溶液浓度相同
D.若t2时刻在漏斗中加入蔗糖酶,则Δh将先变大后变小
1.答案 D 分析图乙,Δh先增加后趋于稳定,说明漏斗中蔗糖溶液浓度大于烧杯中蔗糖溶液浓度,A错误;若t2时刻在烧杯中加入蔗糖酶,蔗糖分解为单糖,烧杯内溶液浓度会升高,由于c允许单糖通过,继而烧杯内溶液浓度会下降,则Δh将先变小后变大,B错误;t2时刻半透膜两侧水分子进出速度相等,但是由于漏斗与烧杯的液面不一样高,所以膜两侧溶液浓度不相等,C错误。
2.(2021河南平顶山实验高中月考)如图为一个渗透装置,假设溶质分子或离子不能通过半透膜,实验开始时,液面a和b平齐。下列判断不正确的是 ( )
A.如果甲、乙都是蔗糖溶液,甲的浓度低于乙,则液面a会下降,液面b会上升
B.如果甲、乙分别是葡萄糖溶液和蔗糖溶液,两者的质量分数相同,则液面a会上升,液面b会下降
C.当半透膜两侧的渗透作用达到平衡时,甲、乙溶液的浓度不一定相等
D.当半透膜两侧的渗透作用达到平衡时,甲、乙溶液的渗透压一定相等
2.答案 D 当半透膜两侧的渗透作用达到平衡时,由于两侧的液面高度可能不同,因此甲、乙溶液的渗透压不一定相等,D项错误。
题后悟道·易错
有关渗透作用的两个易错点
(1)水分子由低浓度溶液流向高浓度溶液是表观现象,实际上水分子是双向移动的,只是由低浓度溶液流向高浓度溶液的水分子数较多。
(2)渗透平衡不可看作没有水分子移动,也不可看作两侧溶液浓度绝对相等,只意味着半透膜两侧水分子移动达到动态平衡状态。
考向二 围绕动植物细胞吸水与失水分析,考查科学思维能力
3.(2021四川成都石室中学高三开学考)将生鸡蛋的大头保持壳膜完好去掉蛋壳,小头开个小孔让蛋清和蛋黄流出。向蛋壳内灌入15%的蔗糖溶液,然后放在烧杯的清水中并用铅笔标上吃水线。下列分析错误的是 ( )
A.卵壳膜相当于渗透装置中的半透膜
B.半小时后吃水线低于烧杯的水面是由清水渗入蛋壳所致
C.若将清水换为15%的NaCl溶液,则蛋壳先上浮后下沉
D.若将正常的线粒体放入清水中,则线粒体内膜先涨破
3.答案 D 若将正常线粒体放在清水中,由于内膜向内折叠增大了膜面积,故会发生外膜先破裂,内膜后破裂,D错误。
4.(不定项选择)(2021云南联考)将新鲜萝卜切成大小、形状相同的细条,分别置于清水和两种渗透压相同的溶液中,浸泡一段时间后测量各组萝卜条的长度,实验结果如图,下列分析正确的是 ( )
A.实验结束时,三组细胞液泡的体积大小依次为c>b>a
B.a组实验结果不同于b组的原因是蔗糖分子不能被细胞吸收
C.b组细胞在实验过程中不会发生质壁分离
D.实验结束后,若将c组萝卜条继续放于清水中,其长度可能不再发生改变
4.答案 ABD b组细胞在实验过程中会发生质壁分离而后自动复原的现象,C错误。
题后悟道·方法
两种方法判断植物细胞的吸水、失水
(1)通过比较外界溶液和细胞液的浓度大小来判断。
(2)根据重量或长度变化(如萝卜条)来判断:若重量增加或长度变长,则吸水;反之则失水。
实验 探究植物细胞的吸水和失水
必备知识·整合
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
1.植物细胞的原生质层包括细胞膜、细胞质和细胞核。(必修1 P63正文) (✕)
2.细胞壁是全透性的,水分子和溶解在水里的物质都能够自由通过。(必修1 P63正文) (√)
3.观察植物细胞的质壁分离与复原,实验材料应选取洋葱内表皮。(必修1 P64探究·实践) (✕)
1.(必修1 P64探究·实践拓展)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,原因是 细胞壁是全透性的,且有水分子通过原生质层渗出来 。
2.(必修1 P64探究·实践拓展)将0.3 g/mL的蔗糖溶液换成一定浓度的KNO3溶液,细胞发生质壁分离后能自动复原,原因是 K+、NO3-都可转运到细胞内,使细胞液浓度升高,细胞渗透吸水而发生自动复原 。
重点疑难·突破
1.实验分析
(1)本实验存在两组对照实验
(2)不同外界溶液中植物细胞的变化分析
将成熟的植物细胞依次浸于蒸馏水、物质的量浓度为0.3 mol/L的蔗糖溶液和0.5 mol/L的尿素溶液中,原生质体(即植物细胞中细胞壁以内的部分)的体积随时间变化如图,分析如下:
①A曲线表示细胞在蒸馏水中:细胞略膨胀,但是由于细胞壁的存在,原生质体的体积不能无限膨胀。
②B曲线表示细胞在0.5 mol/L的尿素溶液中:细胞先因渗透失水而发生质壁分离,后由于尿素能进入细胞,使得质壁分离后的细胞因吸水而自动复原。细胞在KNO3、甘油、乙二醇等溶液中也可发生质壁分离后自动复原现象。
③C曲线表示细胞在0.3 mol/L的蔗糖溶液中:蔗糖不能进入细胞,因此质壁分离后细胞不能发生自动复原。
2.质壁分离和复原实验的拓展应用
(1)判断成熟植物细胞的死活
(2)测定细胞液浓度范围
(3)比较不同成熟植物细胞的细胞液浓度
(4)鉴别不同种类的溶液(如KNO3溶液和蔗糖溶液)
关键能力·提升
考向一 围绕探究植物细胞的吸水和失水实验原理、步骤和结果观察,考查科学探究能力
1.下列有关“观察植物细胞的质壁分离和复原”的实验操作,叙述正确的是 ( )
A.在步骤C中只需滴加1滴蔗糖溶液
B.整个实验现象的观察应维持在低倍镜下
C.步骤A具体操作过程为“解离→染色→漂洗→制片”
D.步骤F观察实验结果和步骤D相比,液泡颜色变深
1.答案 B 步骤C引流操作为从盖玻片的一侧滴加蔗糖溶液,用吸水纸在另一侧吸引,需重复几次,使洋葱鳞片叶外表皮细胞浸润在蔗糖溶液中,A错误;步骤A制片时不需要进行解离、漂洗和染色,C错误;质壁分离复原的细胞,细胞吸水,液泡颜色变浅,D错误。
2.(不定项选择)如图是某同学进行“观察洋葱表皮细胞的质壁分离及复原”活动时拍摄的显微镜下的细胞图像。下列叙述正确的是 ( )
A.①所指暗线是细胞壁,它两侧的蔗糖溶液浓度会有较大的差异
B.②所指亮区是细胞质基质,观察不到细胞器是因为它们都是半透明的
C.③所指暗区是细胞液,它属于细胞质,复原时也有水分子出液泡
D.④所指亮区是细胞质,该实验证明了细胞膜的选择透过性与细胞壁不同
2.答案 CD 分析图可知,①所指暗线是细胞壁,由于它是全透性的结构,所以它两侧的蔗糖溶液浓度没有明显差异,A错误;②为细胞壁与细胞膜之间的间隙,里面的液体是外界溶液,B错误;③所指暗区是细胞液,它属于细胞质,复原时也有水分子出液泡,C正确;④为细胞膜与液泡膜之间的细胞质,质壁分离与复原实验证明了细胞膜具有选择透过性,而细胞壁没有,D正确。
考向二 借助探究植物细胞的吸水和失水实验拓展应用,考查科学探究能力
3.(2021河南鹤壁高级中学高三一模)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 ( )
A.3 h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.6 h后,甲组幼苗因根系开始吸收K+、NO3-,吸水能力增强,使鲜重逐渐提高
C.12 h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
3.答案 B 实验开始时,甲组幼苗根系就已开始吸收K+、NO3-,而不是在6 h时才开始吸收K+、NO3-,到6小时时细胞液浓度大于KNO3溶液浓度,从而使吸水能力增强,鲜重逐渐提高,B错误。
4.(2020黑龙江大庆四中高三检测)某研究小组用5种植物材料进行质壁分离实验。在相同的放大倍数下,记录视野中的细胞数目,然后滴加同一浓度的蔗糖溶液,记录从滴加蔗糖溶液到发生“初始质壁分离”的平均时间,绘制成下图。下列说法错误的是 ( )
A.据图分析可知,实验结束时,红花檵木的细胞体积最小
B.该实验的各组材料之间形成相互对照
C.依据实验结果,推测滴加蔗糖溶液之前红花檵木的细胞液浓度最小
D.5种材料中,山茶细胞发生质壁分离的速度最慢
4.答案 C 每种植物的特性不同,依据实验结果,不能推测出滴加蔗糖溶液之前红花檵木的细胞液浓度最小,C错误。
考点二 物质进出细胞的方式
必备知识·整合
1.被动运输
(1)概念:物质以 扩散 方式进出细胞, 不需要 消耗细胞内化学反应所释放的能量的物质跨膜运输方式。
(2)类型
① 自由扩散 :物质通过 简单的扩散作用 进出细胞的方式。如CO2、O2、甘油、乙醇、苯等。
②协助扩散:借助膜上的 转运蛋白 进出细胞的物质扩散方式,如离子和葡萄糖、氨基酸等一些小分子有机物。
研究表明,水分子更多的是借助细胞膜上的 水通道蛋白 以协助扩散的方式进出细胞的。
(3)运输方向: 顺浓度梯度 进行跨膜运输。
(4)转运蛋白的分类及特点
分类
载体蛋白
通道蛋白
特点
只容许与自身结合部位 相结合 的分子或离子通过,而且每次转运时都会发生自身构象的改变
只容许与自身 通道 的直径和形状相匹配、大小和电荷相适宜的分子或离子通过。分子或离子通过通道蛋白时,不需要与通道蛋白结合
(5)影响因素
①影响自由扩散的因素: 膜内外物质浓度梯度 。
②影响协助扩散的因素: 膜内外物质浓度梯度和转运蛋白的数量 。
2.主动运输
(1)概念:指物质 逆 浓度梯度进行跨膜运输,需要 载体蛋白 的协助,同时还 需要 消耗细胞内化学反应所释放的能量的运输方式。
(2)方向:从 低 浓度一侧到 高 浓度一侧。
(3)条件:需要 载体蛋白 的协助,需要消耗 能量 。
(4)意义:主动运输普遍存在于动植物和微生物细胞中,通过 主动运输 来选择吸收所需的物质,排出 代谢废物 和 对细胞有害 的物质,从而保证细胞和个体生命活动的需要。
3.大分子进出细胞的方式——胞吞和胞吐
(1)概念
①胞吞:当细胞摄取大分子时,首先是大分子与细胞膜上的 蛋白质 结合,从而引起这部分细胞膜内陷形成 小囊 ,包围着大分子。然后小囊从细胞膜上分离下来,形成 囊泡 ,进入细胞内部。
②胞吐:细胞需要外排的大分子,先在细胞内形成 囊泡 ,囊泡移动到 细胞膜 处,并与之融合将大分子排出细胞。
(2)特点
①主要运输生物大分子,如蛋白质、多糖。
② 需要 (“需要”或“不需要”)消耗能量。
③不需要载体蛋白协助,但需要特定的膜蛋白参与。
④依赖膜的流动性。
(3)实例
①胞吞: 吞噬细胞 吞噬病原体,单细胞动物(草履虫、变形虫)吞噬食物颗粒。
②胞吐: 分泌蛋白的分泌 、变形虫排出食物残渣和废物。
1.水分子和脂溶性小分子有机物都可以通过自由扩散进入细胞。(必修1 P66正文) (√)
2.分子或离子进行跨膜运输时不需要与载体蛋白结合。(必修1 P66正文) (✕)
3.自由扩散只能顺浓度梯度,而协助扩散既可以顺浓度梯度也可以逆浓度梯度。(必修1 P67正文) (✕)
4.水分子更多的是借助细胞膜上的水通道蛋白以协助扩散方式进出细胞。(必修1 P67正文) (√)
5.轮藻细胞中K+浓度比它们生活的水环境高63倍,说明轮藻吸收K+的方式为主动运输。(必修1 P69正文) (√)
6.一种载体蛋白通常只适合与一种或一类离子或分子结合。(必修1 P69正文) (√)
7.胞吞、胞吐依赖于膜的流动性,主动运输、协助扩散与膜的流动性无关。(必修1 P72正文) (✕)
(必修1 P66图4-4、P70图4-6拓展)
(1)完成图中填空。
(2)分析物质进出细胞的有关图像。
①图甲、乙所示物质进出细胞的方式分别是 主动运输、协助扩散 ,判断的依据是 图甲中a点以后物质是逆浓度梯度运输,为主动运输;图乙中物质顺浓度梯度运输,需要载体蛋白协助,但不消耗能量,为协助扩散 。
②图乙所示的运输方式可以逆浓度梯度进行吗?
提示:不能,逆浓度梯度运输一定消耗能量。
③只要是消耗能量的运输方式就是主动运输吗?
提示:不一定,消耗能量的运输方式除了主动运输外,还有胞吞和胞吐。
重点疑难·突破
1.比较物质出入细胞的方式
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
是否需要转运蛋白
不需要
需要
需要
不需要转运蛋白,但需要与特定的膜蛋白结合
是否消耗能量
不消耗
不消耗
消耗
消耗
消耗
举例
O2、CO2、甘油、乙醇等
人的红细胞吸收葡萄糖、肾小管细胞吸收水
小肠上皮细胞吸收氨基酸
变形虫摄取食物
分泌蛋白的分泌
[特别提醒] 物质出入细胞方式的5点提醒
(1)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。
(2)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(神经元兴奋传递时)进出细胞。
(3)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。
(4)通过胞吐运输的不一定都是大分子物质,也可能是小分子物质,如某些神经递质的释放。
(5)自由扩散、协助扩散、主动运输体现了生物膜的选择透过性;胞吞、胞吐体现了生物膜的流动性。
2.被动运输和主动运输影响因素的分析
(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,原因是受转运蛋白数量的限制。
(2)转运蛋白数量对跨膜运输的影响
转运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,协助扩散中转运蛋白数量越多,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,原因可能是受能量供应限制。自由扩散不受转运蛋白数量的影响。
(3)氧气含量对跨膜运输的影响:通过影响细胞呼吸进而影响主动运输的速率。
①P点时:无氧呼吸为物质的运输提供能量。
②PQ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。
③Q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
3.探究物质跨膜运输方式的实验设计思路
(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
关键能力·提升
考向一 结合物质进出细胞方式的判断,考查生命观念与科学思维能力
1.(2021湖北荆门高三月考)如图分别表示载体蛋白和通道蛋白介导的两种物质运输方式,其中通道蛋白介导的运输速率比载体蛋白介导的快1 000倍以上。下列叙述正确的是 ( )
A.载体蛋白在细胞膜上具有一定的流动性
B.通道蛋白介导的运输速率较快可能是因为消耗的能量较少
C.若这两种膜蛋白介导同一物质的运输,则无专一性可言
D.通道蛋白介导的运输方式的运输速率快,所以不会受到通道蛋白数量的限制
1.答案 A 据图分析,溶质分子通过载体蛋白和通道蛋白的扩散方式都是协助扩散,都不消耗能量,且载体蛋白和通道蛋白运输物质均具有专一性。图中通道蛋白介导的运输方式属于协助扩散,不需要消耗能量,B错误;识图分析可知,若这两种膜蛋白介导同一物质的运输,仍然具有专一性,C错误;由于转运蛋白数量有限,故转运蛋白介导的运输速率会受到转运蛋白数量的限制,D错误。
2.(不定项选择)(2020云南昆明民族大学附中二模)物质通过细胞膜的方式既有顺浓度梯度的被动运输,也有逆浓度梯度的主动运输。下面图甲表示物质进入细胞的四种方式;图乙表示小肠上皮细胞吸收转运葡萄糖的示意图。下列有关说法正确的是( )
图甲
图乙
A.图甲中物质通过①②③④过程进入细胞的运输速率都会受温度影响
B.神经细胞产生动作电位主要是因为Na+通过②方式进入细胞,恢复静息电位主要是因为K+通过方式④进入细胞
C.图乙中小肠上皮细胞吸收葡萄糖的过程中伴随着Na+的吸收,该过程不需要消耗ATP,属于被动运输
D.细胞膜对跨膜运输的物质具有选择性,这与膜上的载体蛋白和通道蛋白的专一性有关,也与磷脂分子的脂溶性有关
2.答案 AD 分析图甲可知,①为自由扩散,②③为协助扩散,④为主动运输。温度可影响构成细胞膜的物质分子的运动,进而影响物质运输速率,所以图甲中物质通过①②③④过程进入细胞的运输速率都会受温度影响,A正确;静息电位产生时,钾离子通过钾离子通道以②协助扩散的方式进入组织液,动作电位产生时,钠离子通过钠离子通道以②协助扩散的方式进入细胞内,B错误;图乙中小肠上皮细胞吸收葡萄糖的过程中伴随着Na+的吸收,借助相同载体上Na+顺浓度梯度运输时产生的电化学势能以主动运输的方式吸收葡萄糖,C错误;脂溶性物质能优先通过细胞膜,所以细胞膜对跨膜运输的物质的选择性与膜上的载体蛋白和通道蛋白的专一性有关,也与磷脂分子的脂溶性有关,D正确。
题后悟道·方法
“三看法”判断物质出入细胞的方式
考向二 借助物质跨膜运输的影响因素及分析,考查科学思维与科学探究能力
3.(不定项选择)(2021黑龙江哈尔滨六中高三开学考)图1~4表示物质浓度或氧气浓度与物质跨膜运输速度间关系的曲线图。下列相关叙述,不正确的是 ( )
A.如某物质跨膜运输的速度可用图1与3表示,则该物质可能是葡萄糖
B.如某物质跨膜运输的速度可用图2与3表示,则该物质可能是葡萄糖
C.限制图中A、C两点的运输速度的主要因素不同,B、D两点的限制因素有共同点
D.将图2与4的曲线补充完整,曲线的起点应从坐标系的原点开始
3.答案 AD 如某物质跨膜运输的速度可用图1与3表示,说明该物质的运输方式是自由扩散,则该物质不应为葡萄糖,A错误;图4曲线的起点不能从坐标系的原点开始,因为无氧呼吸也能提供能量,D错误。
4.(2020山东青岛二中期末)某农科所用含K+和Mg2+的培养液培养番茄幼苗,每天K+和Mg2+初始状态均为500 mg/L,定时测定培养液中K+和Mg2+的剩余量,实验结果如图所示,据图分析正确的是 ( )
A.该实验的自变量是离子浓度和生长发育时间
B.番茄对K+和Mg2+的需求量在授粉期均大于营养生长期,二者的运输与氧分压有关
C.番茄在营养生长期的前期及坐果期后对K+几乎不吸收,在授粉期和坐果期吸收量增大
D.番茄对K+和Mg2+吸收量的差异可能与细胞膜上相应载体的数量有关,其根本原因是吸收Mg2+和K+的细胞中遗传物质不同
4.答案 B 分析曲线可知,该实验的自变量是离子种类和生长发育时间,A错误;由题干知每天K+和Mg2+初始状态均为500 mg/L,由图中培养液中K+和Mg2+的剩余量可知,番茄在不同的生长发育时期均吸收K+,在授粉期和坐果期K+剩余量小于营养生长期,说明在授粉期和坐果期K+吸收量增大,C错误;番茄以主动运输的方式吸收K+和Mg2+,因此,番茄对K+和Mg2+吸收量的差异可能与细胞膜上相应载体的数量有关,但同种植物的不同细胞中遗传物质相同,番茄对K+和Mg2+吸收量的差异的根本原因是基因的选择性表达,D错误。
题后悟道·方法
运输速率曲线中的运输方式判断(不考虑胞吞和胞吐)
(1)有饱和点的曲线表示协助扩散或主动运输。
(2)运输速率与细胞外浓度成正比关系的曲线表示自由扩散。
(3)运输速率与呼吸作用或氧浓度有关系的曲线表示主动运输。
考向三 围绕物质跨膜运输的有关探究实验分析,考查科学探究能力
5.主动运输是一种重要的跨膜运输方式,体现了生命活动的“主动性”。为探究主动运输的特点,科研人员利用下图装置进行实验,其中HgCl2是一种可以影响ATP水解的新陈代谢抑制剂。请分析回答:
(1)本实验的名称是 。
(2)写出实验进行过程中需要控制的两个无关变量: 。
(3)实验得到如图所示的结果。
①根据实验结果,科研人员在实验前后需测定 。
②比较乙组和甲组结果,得出的结论是 。
③与甲组相比,丙组吸收磷酸盐较少的原因可能是 。
5.答案 (1)探究HgCl2溶液和细胞成熟程度对细胞主动运输(吸收磷酸盐)的影响 (2)温度、pH、溶解氧、溶液的用量、胡萝卜片的数量等 (3)①溶液中磷酸盐的浓度 ②细胞主动运输(吸收磷酸盐)需要消耗能量 ③幼嫩组织供能少,幼嫩组织细胞膜上载体蛋白数量少
高考真题再现
1.(2020江苏单科,5,2分)如图①~⑤表示物质进、出小肠上皮细胞的几种方式,下列叙述正确的是 ( )
A.葡萄糖进、出小肠上皮细胞方式不同
B.Na+主要以方式③运出小肠上皮细胞
C.多肽以方式⑤进入细胞,以方式②离开细胞
D.口服维生素D通过方式⑤被吸收
1.答案 A 如图所示,小肠上皮细胞通过同向协同转运的方式吸收葡萄糖,该过程消耗Na+电化学梯度中的能量,属于主动运输,而葡萄糖则是通过载体蛋白顺浓度梯度以协助扩散的方式出小肠上皮细胞的,A正确;Na+出小肠上皮细胞的方式是②主动运输,B错误;多肽是通过胞吞和胞吐的方式进出细胞的,⑤是胞吞,②是主动运输,C错误;维生素D是脂质,以④自由扩散的方式进入小肠上皮细胞,D错误。
2.(2019课标全国Ⅱ,3,6分)某种H+-ATPase是一种位于膜上的载体蛋白,具有ATP水解酶活性,能够利用水解ATP释放的能量逆浓度梯度跨膜转运H+。①将某植物气孔的保卫细胞悬浮在一定pH的溶液中(假设细胞内的pH高于细胞外),置于暗中一段时间后,溶液的pH不变。②再将含有保卫细胞的该溶液分成两组,一组照射蓝光后溶液的pH明显降低;另一组先在溶液中加入H+-ATPase的抑制剂(抑制ATP水解),再用蓝光照射,溶液的pH不变。根据上述实验结果,下列推测不合理的是 ( )
A.H+-ATPase位于保卫细胞质膜上,蓝光能够引起细胞内的H+转运到细胞外
B.蓝光通过保卫细胞质膜上的H+-ATPase发挥作用导致H+逆浓度梯度跨膜运输
C.H+-ATPase逆浓度梯度跨膜转运H+所需的能量可由蓝光直接提供
D.溶液中的H+不能通过自由扩散的方式透过细胞质膜进入保卫细胞
2.答案 C 加入H+-ATPase抑制剂,再用蓝光照射,溶液的pH不变,说明蓝光不能直接为H+-ATPase逆浓度跨膜转运H+提供能量,C错误。
3.(2018课标全国Ⅰ,3,6分)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NO3-
B.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
3.答案 A 小麦无固氮能力,不能吸收和利用N2,A错误;农田适时松土,可增加土壤氧含量,促进根细胞有氧呼吸,进而促进根细胞通过主动运输吸收矿质元素,B正确;土壤微生物降解植物秸秆产生的无机离子,可以被植物根系吸收利用,C正确;施肥过多可造成土壤溶液浓度高于玉米根细胞的细胞液浓度,导致根细胞水分外流而引起“烧苗”现象,D正确。
4.(2018课标全国Ⅱ,2,6分)下列有关物质跨膜运输的叙述,正确的是 ( )
A.巨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
4.答案 C 巨噬细胞摄入病原体的过程属于胞吞,A错误;固醇类激素属于脂溶性物质,以自由扩散的方式跨膜运输,B错误;神经细胞受到刺激时,Na+通过离子通道顺浓度梯度以被动运输的方式进入细胞,C正确;甘油为脂溶性物质,通过自由扩散的方式进入皮肤细胞,D错误。
5.(2018海南单科,6,2分)将水稻幼苗培养在含MgSO4的培养液中,一段时间后,发现营养液中Mg2+和SO42-的含量下降,下列叙述不合理的是 ( )
A.Mg2+通过自由扩散进入根细胞
B.MgSO4必须溶解在水中才能被根吸收
C.根吸收的Mg2+可以参与叶绿素的形成
D.降低温度会影响水稻根系对Mg2+的吸收
5.答案 A Mg2+通过主动运输的方式进入根细胞,A错误;MgSO4必须溶解在水中形成离子后,才能被根吸收,B正确;根吸收的Mg2+可以参与叶绿素的形成,C正确;降低温度会降低膜的流动性、降低分子的运动速率、影响酶的活性,进而影响水稻根系对Mg2+的吸收,D正确。
6.(2017课标全国Ⅱ,4,6分)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 ( )
A.0~4 h内物质A没有通过细胞膜进入细胞内
B.0~1 h内细胞体积与原生质体体积的变化量相等
C.2~3 h内物质A溶液的渗透压小于细胞液的渗透压
D.0~1 h内液泡中液体的渗透压大于细胞质基质的渗透压
6.答案 C 通过分析原生质体的体积变化可知,该植物细胞发生了质壁分离后又发生质壁分离的自动复原。根据曲线变化可知:该细胞放在物质A溶液中先失水后吸水,说明此过程中物质A可以被细胞吸收而进入细胞内,A错误;在0~1 h内,物质A溶液的浓度大于细胞液的浓度,细胞失水,因原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性,所以细胞体积和原生质体的体积变化量不同,B错误;2~3 h内原生质体体积增大,细胞吸水,说明物质A溶液的渗透压小于细胞液的渗透压,C正确;0~1 h内原生质体体积减小,细胞失水,液泡中液体的渗透压小于细胞质基质的渗透压,D错误。
一、单项选择题
1.(2021江南十校联考)下列关于水分进出细胞的叙述中,错误的是 ( )
A.哺乳动物成熟的红细胞置于蒸馏水中,细胞会发生渗透作用吸水涨破
B.通过质壁分离实验可以判断植物细胞的死活
C.洋葱表皮细胞可用于观察植物细胞的吸水和失水实验
D.将人体细胞放在生理盐水中,细胞内外没有水分子的进出
1.答案 D 将动物细胞放在等渗溶液中,细胞内外水分子的进出达到动态平衡,D错误。
2.(2020山东临朐一模)将紫色洋葱鳞片叶外表皮放入一定浓度的甲物质溶液中,一段时间后观察到细胞发生了质壁分离现象,下列说法错误的是 ( )
A.甲物质和水都能自由通过叶表皮细胞的细胞壁
B.发生质壁分离后的叶表皮细胞原生质层紫色加深
C.可通过原生质层的位置变化来判断是否发生质壁分离
D.甲物质也可能被叶表皮细胞以主动运输的方式吸收
2.答案 B 细胞壁是全透性的,所以甲物质和水都能自由通过叶表皮细胞的细胞壁,A正确;发生质壁分离后的叶表皮细胞液泡中的细胞液浓度变大,液泡的紫色加深,不是原生质层的紫色加深,B错误;质壁是否分离可以通过原生质层的位置变化来判断,C正确;如果甲物质能被细胞主动吸收,持续放在甲物质溶液中,细胞液浓度会增大,而外界溶液浓度会减小,细胞会发生质壁分离后自动复原,D正确。
3.(2021河南鹤壁高级中学高三测试)如图为渗透装置示意图,a、b分别为不同浓度的蔗糖溶液,据图判断,下列叙述正确的是 ( )
A.若c为一层纱布,则也会发生此现象
B.当漏斗管内的液面停止上升时,c两侧的溶液浓度大小是b>a
C.实验过程中水分子进入漏斗的速率是先增大后减小
D.当漏斗管内的液面停止上升时,不再有水分子进出漏斗
3.答案 B 如果c为纱布,纱布两侧的溶质分子(蔗糖)可以自由扩散,浓度差无法维持,不会发生题图现象,A错误;实验开始时半透膜两侧浓度差最大,水分子进入漏斗的速率最大,随着水分子的进入,半透膜两侧浓度差逐渐减小,水分子进入漏斗的速率也随之减小,故实验过程中水分子进入漏斗的速率一直在减小,C错误;当漏斗管内的液面停止上升时,水分子进出漏斗达到动态平衡,D错误。
4.将生理状态相同的同种植物材料均分成两组,分别置于A、B两种溶液中。图中曲线表示与实验初始含水量相比,两组细胞失水量的变化情况。下列相关叙述正确的是 ( )
A.该实验可选取绿色植物成熟的叶肉细胞来进行
B.若适当增大B溶液的浓度,则曲线中a点下移
C.6~10 min两条曲线的差异仅是由于A、B溶液的浓度不同
D.10 min时显微镜下观察两组细胞,均可观察到质壁分离观象
4.答案 A 由图分析可知,B是发生了质壁分离后自动复原,如果适当增大B溶液的浓度,a点会上移,故B错误;6~10 min两条曲线的差异不仅是由于A、B溶液的浓度不同,而主要的是因为它们的溶质性质不同,B溶液中可以发生质壁分离后自动复原,故C错误;10 min时显微镜下观察两组细胞,只有A可观察到质壁分离现象,B已经完成质壁分离的复原,故D错误。
5.(2020山东胶州期末)细胞膜上参与离子跨膜运输的载体蛋白有两种:离子泵是一个具有ATP水解酶活性的载体蛋白,能利用水解ATP释放的能量跨膜运输离子;离子通道受到适当的刺激,通道会打开,离子顺浓度梯度跨膜运输。下列叙述不正确的是 ( )
A.缺氧会抑制植物根尖细胞通过离子通道吸收NO3-
B.K+进入红细胞的过程也需要细胞呼吸提供能量
C.温度能够影响小肠绒毛上皮细胞通过离子泵吸收Ca2+
D.神经元产生神经冲动时,Na+可通过离子通道内流
5.答案 A 根尖吸收NO3-的方式是主动运输,不是通过离子通道,A错误。
6.(2020山东东营一中质量检测)如图是物质进出细胞的运输方式示意图,以下有关说法错误的是 ( )
A.吞噬细胞对病原体的摄取和处理与a过程有关
B.胰岛素通过a过程进入靶细胞发挥作用
C.浆细胞产生的抗体经b过程分泌到细胞外
D.经b过程出细胞的物质不一定都是大分子物质
6.答案 B a、b图分别表示胞吞和胞吐。胰岛素不进入靶细胞,而是通过体液运输作用于靶细胞表面的特异性受体,进而引起靶细胞发生相应的生理变化,B错误。
7.(2021山东济南章丘四中质量检测)紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞吸收MoO42-后,液泡的颜色会由紫色变为蓝色。某实验小组为了探究紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞吸收MoO42-的方式,用等量的下表溶液分别处理细胞,一段时间后观察变色细胞所占的比例,实验结果如下表。据此判断下列相关叙述不正确的是 ( )
组别
Na2MoO4溶液浓度
ATP溶液浓度
变色细胞的比例
甲组
0.005 mol/L
0
4.1%
乙组
0.005 mol/L
5×10-7 mol/L
10.5%
丙组
0
5×10-7 mol/L
0
A.细胞膜和液泡膜上均可能存在运输MoO42-的载体蛋白
B.甲组实验细胞吸收MoO42-所消耗的ATP来自细胞线粒体和叶绿体
C.根据实验结果可判断细胞吸收MoO42-的方式为主动运输
D.丙组实验是为了排除ATP溶液对实验结果的影响
7.答案 B 由表格信息可知,与甲组相比,加入ATP的乙组,变色细胞的比例大幅度提高,说明Na2MoO4进入植物细胞消耗ATP,判断是主动运输,C正确。Na2MoO4进入植物细胞消耗ATP,是主动运输,因此细胞膜和液泡膜上均可能存在吸收Na+和MoO42-的载体蛋白,A正确。洋葱表皮细胞没有叶绿体,甲组实验细胞吸收MoO42-所需的ATP来自植物细胞呼吸,即细胞质基质和线粒体,B错误。为排除ATP溶液不会使细胞变色,应该设置一组只用ATP溶液处理的实验,即丙组,D正确。
8.(2020福建泰宁一中高三阶段考试)氰化物进入细胞后,会妨碍线粒体的功能,使组织细胞不能利用O2,引起细胞窒息。在培养植物根尖的培养液中加入一定量的氰化物后,根尖细胞吸收K+的速率随之降低(如图)。下列分析不正确的是 ( )
A.正常组织细胞中,O2在线粒体基质中与[H]结合生成H2O
B.植物根尖细胞吸收K+的方式属于主动运输
C.4 h后根尖细胞转运所消耗的ATP可能来自细胞质基质
D.推测氰化物中毒后,O2仍能进入人体红细胞并与血红蛋白结合
8.答案 A 正常组织细胞中,O2在线粒体内膜上与[H]结合生成H2O,A错误;由题图可知,线粒体功能受阻后由于供能不足,K+吸收速率下降,说明细胞吸收K+的方式属于主动运输,B正确;细胞无氧呼吸也能产生ATP,无氧呼吸的场所是细胞质基质,C正确;O2进出细胞的方式是自由扩散,因此可推测氰化物中毒后,O2仍能进入人体红细胞并与血红蛋白结合,D正确。
二、不定项选择题
9.在“探究植物细胞的吸水和失水”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和两次处理,下列叙述正确的是 ( )
A.第一次观察为低倍镜观察,后两次为高倍镜观察
B.第一次处理滴加的液体为0.3 g/mL的蔗糖溶液,第二次滴加的液体为清水
C.若将紫色洋葱鳞片叶的外表皮换成内表皮,则不会发生质壁分离
D.紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞中不属于原生质层的结构有细胞壁、细胞核和细胞液
9.答案 BD 三次观察均为低倍镜观察,A错误;第一次处理滴加的液体为0.3 g/mL的蔗糖溶液,第二次滴加的液体为清水,B正确;若将紫色洋葱鳞片叶的外表皮换成内表皮,因内表皮细胞也是成熟的植物细胞,所以也会发生质壁分离,C错误;原生质层是指细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质,据此可推知紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞中不属于原生质层的结构有细胞壁、细胞核和细胞液,D正确。
10.(2020山东青岛期末)研究发现,当血糖浓度高于某一水平时,肝细胞膜上的某种载体蛋白可将葡萄糖转运至肝细胞内,而当血糖浓度低于某一水平时,该载体蛋白又能将葡萄糖从肝细胞内转运至肝细胞外。下列相关叙述正确的是 ( )
A.葡萄糖的运输方向与细胞内外葡萄糖的相对浓度有关
B.载体蛋白转运葡萄糖进入肝细胞时其空间结构会发生变化
C.胰岛B细胞合成的激素可以促进肝细胞中葡萄糖进入血液
D.骨骼肌细胞膜上存在相同的载体蛋白,也能将葡萄糖转运进出骨骼肌细胞
10.答案 AB 依据题干可知,葡萄糖的运输方向与细胞内外葡萄糖的相对浓度有关,A正确;肝细胞膜上有运输葡萄糖的载体蛋白,载体蛋白转运葡萄糖进入肝细胞时其空间结构会发生变化,B正确;胰岛B细胞合成并分泌胰岛素,胰岛素的作用是降低血糖浓度,胰高血糖素才可以促进肝细胞中葡萄糖进入血液,C错误;因肌糖原不能直接分解成葡萄糖,必须先分解成乳酸,经血液输送到肝脏,再在肝脏内转变为肝糖原或合成葡萄糖,所以骨骼肌细胞膜上存在能转运葡萄糖的载体蛋白,但与肝细胞膜上的载体蛋白不同,骨骼肌细胞膜上的载体蛋白不能将葡萄糖转运出骨骼肌细胞,D错误。
11.(2021辽宁锦州联考)钙泵是一种存在于细胞膜及细胞器膜上的运输Ca2+的ATP水解酶,其能驱动细胞质中的Ca2+泵出细胞或泵入细胞内的钙库(内质网等储存Ca2+的细胞器),以维持细胞质内低浓度的Ca2+。当细胞受到刺激时,Ca2+又会从细胞外或钙库中借助通道蛋白进入细胞质。下列相关说法正确的是 ( )
A.一氧化碳中毒时钙泵的活性会降低
B.Ca2+泵出细胞或泵入内质网腔内的过程属于主动运输
C.Ca2+从细胞外或钙库中借助通道蛋白进入细胞质的过程属于协助扩散
D.钙泵参与运输Ca2+的过程属于放能反应
11.答案 ABC 一氧化碳中毒,则氧气运输速率下降,影响能量供应,钙泵的活性会降低,A正确;Ca2+泵出细胞或泵入内质网腔内需要钙泵,钙泵能运输Ca2+,而且能将ATP水解以提供能量,属于主动运输,B正确;Ca2+从细胞外或钙库中借助通道蛋白进入细胞质,是从高浓度运输到低浓度,属于协助扩散,C正确;钙泵参与运输Ca2+的过程属于吸能反应,D错误。
12.(2020山东枣庄第二次调研)研究表明,主动运输根据能量的来源不同分为三种类型,如图中a、b、c所示,■、▲、●代表跨膜的离子或小分子。下列叙述正确的是 ( )
A.a类型中Y离子转运所需的能量来自X离子的转运过程
B.肌细胞吸收氨基酸分子是通过b类型进行的
C.蓝细菌、水绵、叶肉细胞、萤火虫发光器细胞内均可发生c类型
D.温度、酸碱度、氧气浓度均会影响abc三种类型的运输速率
12.答案 AB 图中显示,a类型中Y离子主动转运所需的能量来自X离子的转运过程,A正确;肌细胞吸收氨基酸分子是通过b类型主动转运的,B正确;蓝细菌、水绵、叶肉细胞内都有光合色素,均可利用光能发生c类型,而萤火虫发光器细胞没有光合色素,不能利用光能,故不能发生c过程,C错误;温度、酸碱度均会影响abc三种类型的运输速率,而氧气浓度只影响b过程,D错误。
三、非选择题
13.(2021江苏扬州高三质量检测)黑藻是一种常见的沉水植物,其叶肉细胞内有大而清晰的叶绿体,液泡无色。某同学观察黑藻叶肉细胞的质壁分离现象,实验步骤和观察结果如图。请回答下列问题:
(1)选用黑藻叶片作为质壁分离实验材料的优点除其叶片小而薄外,还有 。在制作黑藻叶片临时装片时,为了防止产生气泡,盖盖玻片的正确方法是 。
(2)步骤①中,要将视野左上方的叶肉细胞移到中央,应将装片向 移动。步骤③中观察到质壁分离现象,这是黑藻细胞 失水的结果。质壁分离及复原实验过程中需 次在显微镜下观察。
(3)若步骤②中从盖玻片的一侧滴入的是加有伊红(植物细胞不吸收的红色染料)的0.3 g/mL蔗糖溶液,则在显微镜下观察到A、B处颜色分别是 。
(4)若将步骤②中浸润在0.3 g/mL蔗糖溶液中的黑藻叶片的装片,放在80 ℃条件下处理一段时间(装片中的黑藻叶片保持在0.3 g/mL蔗糖溶液中)。在显微镜下清晰地观察到细胞结构后,为更准确地辨别B处颜色,应调节显微镜的 、 。如果B处呈绿色,最可能的原因是 。
13.答案 (1)细胞内有大而清晰的叶绿体(原生质层呈绿色) 先将盖玻片的一侧与水滴接触,然后轻轻放平 (2)左上方 渗透(作用) 3 (3)绿色、红色 (4)光圈 反光镜 高温下细胞膜、叶绿体膜失去选择透过性,叶绿素等色素进入B处
14.(2021黑龙江哈尔滨一中高三开学测)图甲表示不同物质进出肝细胞的方式,图乙、图丙分别表示物质进出细胞时,运输速率与载体数量和O2浓度的关系。请据图回答下列问题:
甲
乙
丙
(1)若用图甲表示生物膜的流动镶嵌模型,则图中缺少的化学成分是 ,它们分布在细胞膜的外表面,具有 (请答出两点)等生理作用。
(2)图甲中Na+运出该细胞的方式属于 ,判断依据是 。
(3)图甲中的三种物质进出肝细胞的方式中,符合图乙特点的物质是 ,符合图丙特点的物质是 。
(4)大分子物质(如蛋白质)排出细胞的方式是 ,这种方式与图甲中运输Na+的方式相比,它们的相同点是 (请答出两点)。
14.答案 (1)糖被 识别、信息传递 (2)主动运输 逆浓度梯度运输 (3)葡萄糖和Na+ 葡萄糖 (4)胞吐 都需要消耗能量;都依赖于膜的流动性
解析 (1)细胞膜外表面有糖类分子,它与蛋白质结合形成糖蛋白或与脂质结合形成糖脂,这些糖类分子叫作糖被。若图甲表示细胞膜的流动镶嵌模型,缺少糖被,糖被具有识别、信息传递等功能。(2)钠离子运出细胞是逆浓度梯度转运,是主动运输。(3)图乙的运输方式可能是主动运输和协助扩散,图甲中葡萄糖运输是协助扩散,钠离子运输是主动运输;图丙可能是协助扩散和自由扩散,图甲中葡萄糖运输是协助扩散,氧气运输是自由扩散,但是氧气的运输与自身浓度有关。(4)大分子物质排出细胞的方式是胞吐,胞吐与主动运输都需要消耗能量,都依赖于膜的流动性(都具有选择性)等。
15.科学家研究发现,细胞膜的跨膜蛋白中,有一种与水的跨膜运输有关的水通道蛋白。回答下列问题:
(1)细胞膜上跨膜蛋白的合成类似于分泌蛋白,核糖体上合成的肽链,需要在 中加工和修饰后,再运输到细胞膜上。
(2)从细胞膜的结构分析,由于 ,水分子自由扩散通过细胞膜时会受到一定的阻碍。现在研究确认,细胞膜上的水通道蛋白能帮助水分子从低渗溶液向高渗溶液方向跨膜运输,这种水分子跨膜运输的方式是 。
(3)哺乳动物成熟的红细胞在低渗溶液中能迅速吸水涨破,有人推测这可能与水通道蛋白有关。请设计实验,验证这个推测是正确的。(要求:写出实验思路、预期实验结果)
15.答案 (1)内质网和高尔基体 (2)磷脂双分子层内部具有疏水性 协助扩散 (3)实验思路:将哺乳动物成熟的红细胞分成等量的两组,编号为甲组、乙组,将甲组红细胞膜中的蛋白质破坏,乙组红细胞不作处理,然后将两组细胞同时置于蒸馏水中,测定两组细胞吸水涨破所需的时间。预期实验结果:乙组吸水涨破所需时间短,说明推测正确。
解析 (1)根据分泌蛋白的合成与分泌过程可知,核糖体合成的肽链需要先后经过内质网和高尔基体的加工和修饰,才能成为成熟的蛋白质分泌到细胞外或运输到细胞膜上。(2)细胞膜的基本支架是磷脂双分子层,其内部具有疏水性,所以水分子自由扩散通过细胞膜时会受到一定的阻碍。根据题意,水分子通过水通道蛋白的运输是从低渗溶液向高渗溶液方向运输的,因此该运输方式为协助扩散。(3)根据题意,要验证哺乳动物成熟的红细胞在低渗溶液中能迅速吸水涨破与水通道蛋白有关,根据实验的单一变量原则和对照原则,设计实验思路为:将哺乳动物成熟的红细胞分成等量的两组,编号为甲组、乙组,将甲组红细胞膜中的蛋白质破坏,乙组红细胞不作处理,然后将两组细胞同时置于蒸馏水中,测定两组细胞吸水涨破所需的时间。预期实验结果:乙组吸水涨破所需时间短,说明推测正确。
第6讲 细胞的物质输入和输出
考点内容
核心素养解读
1.阐明质膜具有选择透过性。
2.举例说明有些物质顺浓度梯度进出细胞,不需要额外提供能量;有些物质逆浓度梯度进出细胞,需要能量和载体蛋白
3.举例说明大分子物质可以通过胞吞、胞吐进出细胞
1.通过归纳常见物质运输方式的实例和判断方法,建立结构与功能相统一的观点(生命观念)
2.归纳跨膜运输的方式与特点;建立渗透作用的实验模型(科学思维)
3.通过观察植物细胞质壁分离与复原实验,掌握探究性实验设计的一般程序(科学探究)
4.根据渗透作用和物质运输的原理指导灌溉和施肥(社会责任)
考点一 细胞的吸水和失水
必备知识·整合
1.渗透作用原理
(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)发生渗透作用的条件:一是具有 半透膜 ,二是半透膜两侧的溶液具有 浓度差 。
(3)渗透的方向:水分子从水的相对含量 高 的一侧向相对含量 低 的一侧渗透。
2.动物细胞的吸水和失水
(2)现象①外界溶液浓度<细胞质浓度⇒细胞吸水膨胀②外界溶液浓度>细胞质浓度⇒细胞 失水皱缩 ③外界溶液浓度=细胞质浓度⇒水分子进出平衡
3.成熟植物细胞的吸水和失水
(1)当外界溶液的浓度大于细胞液浓度时,植物细胞就通过 渗透作用 失水,发生 质壁分离 现象。
(2)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 外界清水的浓度,植物细胞吸水,发生 质壁分离复原 现象。
1.玻璃纸是一种选择透过性膜,水分子可以透过,而蔗糖分子不能透过。(必修1 P62问题探讨) (✕)
2.渗透作用中膜两侧溶液的浓度指的是质量浓度。(必修1 P62问题探讨) (✕)
3.当外界溶液浓度低时,哺乳动物成熟红细胞一定会吸水涨破。(必修1 P63思考·讨论) (✕)
4.红细胞吸水与失水的多少取决于红细胞内外浓度的差值。(必修1 P63思考·讨论) (√)
5.植物细胞内的液体环境主要指的是细胞质基质中的细胞液。(必修1 P63正文) (✕)
1.(必修1 P62问题探讨拓展)玻璃纸是一种半透膜,细胞膜能够控制物质进出细胞,有人说细胞膜与半透膜类似,又有所不同,你能说出其中的原因吗? 半透膜是无生命的物理性薄膜,物质能否通过取决于微粒的大小;细胞膜属于选择透过性膜,选择透过性膜是具有活性的生物膜,不同物质的通过性不仅取决于分子大小,还与细胞的需求有关。因此细胞膜和半透膜类似,又有所不同 。
2.(必修1 P63图4-1拓展)如图甲、乙、丙分别是细胞在不同浓度溶液中水分子的跨膜运输示意图(箭头大小代表水分子数的多少)。
(1)若将人的成熟红细胞放入清水中,会出现图 甲 所示现象,原因是 成熟红细胞发生渗透作用,从细胞外进入细胞内的水分子多于从细胞内到细胞外的水分子,因此细胞吸水 。
(2)若将洋葱表皮细胞放在质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液中,会出现图 丙 所示现象,达到平衡时,水分子进出细胞的状况是图 乙 所示。
(3)若某叶肉细胞正处于图甲所示状态,一段时间内细胞体积增大,最终 不会 (会/不会)涨破,原因是 植物细胞的细胞壁有支持和保护作用 。
重点疑难·突破
1.溶质不能透过半透膜的渗透装置分析
(1)水分子的流动方向判断:图中当溶液浓度S1>S2时,流向S1的水分子多于流向S2的水分子,水分子总体趋势是通过半透膜由S2流向S1;当溶液浓度S1
(3)如果将半透膜换成纱布:不会产生渗透现象。
2.渗透作用实验装置的拓展应用
(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
M
N
现象及结论
①若漏斗内液面上升,则M>N
②若漏斗内液面不变,则M=N
③若漏斗内液面下降,则M
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
关键能力·提升
考向一 围绕渗透作用的原理及应用分析,考查科学思维能力
1.(2020湖北四地七校联盟高三联考)某兴趣小组用图甲研究渗透作用,a和b均为蔗糖溶液,c允许单糖通过。图乙为实验结果。下列说法正确的是 ( )
A.烧杯中蔗糖溶液浓度大于漏斗中蔗糖溶液浓度
B.若t2时刻在烧杯中加入蔗糖酶,则Δh最终将变小
C.t2时刻半透膜两侧蔗糖溶液浓度相同
D.若t2时刻在漏斗中加入蔗糖酶,则Δh将先变大后变小
1.答案 D 分析图乙,Δh先增加后趋于稳定,说明漏斗中蔗糖溶液浓度大于烧杯中蔗糖溶液浓度,A错误;若t2时刻在烧杯中加入蔗糖酶,蔗糖分解为单糖,烧杯内溶液浓度会升高,由于c允许单糖通过,继而烧杯内溶液浓度会下降,则Δh将先变小后变大,B错误;t2时刻半透膜两侧水分子进出速度相等,但是由于漏斗与烧杯的液面不一样高,所以膜两侧溶液浓度不相等,C错误。
2.(2021河南平顶山实验高中月考)如图为一个渗透装置,假设溶质分子或离子不能通过半透膜,实验开始时,液面a和b平齐。下列判断不正确的是 ( )
A.如果甲、乙都是蔗糖溶液,甲的浓度低于乙,则液面a会下降,液面b会上升
B.如果甲、乙分别是葡萄糖溶液和蔗糖溶液,两者的质量分数相同,则液面a会上升,液面b会下降
C.当半透膜两侧的渗透作用达到平衡时,甲、乙溶液的浓度不一定相等
D.当半透膜两侧的渗透作用达到平衡时,甲、乙溶液的渗透压一定相等
2.答案 D 当半透膜两侧的渗透作用达到平衡时,由于两侧的液面高度可能不同,因此甲、乙溶液的渗透压不一定相等,D项错误。
题后悟道·易错
有关渗透作用的两个易错点
(1)水分子由低浓度溶液流向高浓度溶液是表观现象,实际上水分子是双向移动的,只是由低浓度溶液流向高浓度溶液的水分子数较多。
(2)渗透平衡不可看作没有水分子移动,也不可看作两侧溶液浓度绝对相等,只意味着半透膜两侧水分子移动达到动态平衡状态。
考向二 围绕动植物细胞吸水与失水分析,考查科学思维能力
3.(2021四川成都石室中学高三开学考)将生鸡蛋的大头保持壳膜完好去掉蛋壳,小头开个小孔让蛋清和蛋黄流出。向蛋壳内灌入15%的蔗糖溶液,然后放在烧杯的清水中并用铅笔标上吃水线。下列分析错误的是 ( )
A.卵壳膜相当于渗透装置中的半透膜
B.半小时后吃水线低于烧杯的水面是由清水渗入蛋壳所致
C.若将清水换为15%的NaCl溶液,则蛋壳先上浮后下沉
D.若将正常的线粒体放入清水中,则线粒体内膜先涨破
3.答案 D 若将正常线粒体放在清水中,由于内膜向内折叠增大了膜面积,故会发生外膜先破裂,内膜后破裂,D错误。
4.(不定项选择)(2021云南联考)将新鲜萝卜切成大小、形状相同的细条,分别置于清水和两种渗透压相同的溶液中,浸泡一段时间后测量各组萝卜条的长度,实验结果如图,下列分析正确的是 ( )
A.实验结束时,三组细胞液泡的体积大小依次为c>b>a
B.a组实验结果不同于b组的原因是蔗糖分子不能被细胞吸收
C.b组细胞在实验过程中不会发生质壁分离
D.实验结束后,若将c组萝卜条继续放于清水中,其长度可能不再发生改变
4.答案 ABD b组细胞在实验过程中会发生质壁分离而后自动复原的现象,C错误。
题后悟道·方法
两种方法判断植物细胞的吸水、失水
(1)通过比较外界溶液和细胞液的浓度大小来判断。
(2)根据重量或长度变化(如萝卜条)来判断:若重量增加或长度变长,则吸水;反之则失水。
实验 探究植物细胞的吸水和失水
必备知识·整合
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
1.植物细胞的原生质层包括细胞膜、细胞质和细胞核。(必修1 P63正文) (✕)
2.细胞壁是全透性的,水分子和溶解在水里的物质都能够自由通过。(必修1 P63正文) (√)
3.观察植物细胞的质壁分离与复原,实验材料应选取洋葱内表皮。(必修1 P64探究·实践) (✕)
1.(必修1 P64探究·实践拓展)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,原因是 细胞壁是全透性的,且有水分子通过原生质层渗出来 。
2.(必修1 P64探究·实践拓展)将0.3 g/mL的蔗糖溶液换成一定浓度的KNO3溶液,细胞发生质壁分离后能自动复原,原因是 K+、NO3-都可转运到细胞内,使细胞液浓度升高,细胞渗透吸水而发生自动复原 。
重点疑难·突破
1.实验分析
(1)本实验存在两组对照实验
(2)不同外界溶液中植物细胞的变化分析
将成熟的植物细胞依次浸于蒸馏水、物质的量浓度为0.3 mol/L的蔗糖溶液和0.5 mol/L的尿素溶液中,原生质体(即植物细胞中细胞壁以内的部分)的体积随时间变化如图,分析如下:
①A曲线表示细胞在蒸馏水中:细胞略膨胀,但是由于细胞壁的存在,原生质体的体积不能无限膨胀。
②B曲线表示细胞在0.5 mol/L的尿素溶液中:细胞先因渗透失水而发生质壁分离,后由于尿素能进入细胞,使得质壁分离后的细胞因吸水而自动复原。细胞在KNO3、甘油、乙二醇等溶液中也可发生质壁分离后自动复原现象。
③C曲线表示细胞在0.3 mol/L的蔗糖溶液中:蔗糖不能进入细胞,因此质壁分离后细胞不能发生自动复原。
2.质壁分离和复原实验的拓展应用
(1)判断成熟植物细胞的死活
(2)测定细胞液浓度范围
(3)比较不同成熟植物细胞的细胞液浓度
(4)鉴别不同种类的溶液(如KNO3溶液和蔗糖溶液)
关键能力·提升
考向一 围绕探究植物细胞的吸水和失水实验原理、步骤和结果观察,考查科学探究能力
1.下列有关“观察植物细胞的质壁分离和复原”的实验操作,叙述正确的是 ( )
A.在步骤C中只需滴加1滴蔗糖溶液
B.整个实验现象的观察应维持在低倍镜下
C.步骤A具体操作过程为“解离→染色→漂洗→制片”
D.步骤F观察实验结果和步骤D相比,液泡颜色变深
1.答案 B 步骤C引流操作为从盖玻片的一侧滴加蔗糖溶液,用吸水纸在另一侧吸引,需重复几次,使洋葱鳞片叶外表皮细胞浸润在蔗糖溶液中,A错误;步骤A制片时不需要进行解离、漂洗和染色,C错误;质壁分离复原的细胞,细胞吸水,液泡颜色变浅,D错误。
2.(不定项选择)如图是某同学进行“观察洋葱表皮细胞的质壁分离及复原”活动时拍摄的显微镜下的细胞图像。下列叙述正确的是 ( )
A.①所指暗线是细胞壁,它两侧的蔗糖溶液浓度会有较大的差异
B.②所指亮区是细胞质基质,观察不到细胞器是因为它们都是半透明的
C.③所指暗区是细胞液,它属于细胞质,复原时也有水分子出液泡
D.④所指亮区是细胞质,该实验证明了细胞膜的选择透过性与细胞壁不同
2.答案 CD 分析图可知,①所指暗线是细胞壁,由于它是全透性的结构,所以它两侧的蔗糖溶液浓度没有明显差异,A错误;②为细胞壁与细胞膜之间的间隙,里面的液体是外界溶液,B错误;③所指暗区是细胞液,它属于细胞质,复原时也有水分子出液泡,C正确;④为细胞膜与液泡膜之间的细胞质,质壁分离与复原实验证明了细胞膜具有选择透过性,而细胞壁没有,D正确。
考向二 借助探究植物细胞的吸水和失水实验拓展应用,考查科学探究能力
3.(2021河南鹤壁高级中学高三一模)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 ( )
A.3 h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.6 h后,甲组幼苗因根系开始吸收K+、NO3-,吸水能力增强,使鲜重逐渐提高
C.12 h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
3.答案 B 实验开始时,甲组幼苗根系就已开始吸收K+、NO3-,而不是在6 h时才开始吸收K+、NO3-,到6小时时细胞液浓度大于KNO3溶液浓度,从而使吸水能力增强,鲜重逐渐提高,B错误。
4.(2020黑龙江大庆四中高三检测)某研究小组用5种植物材料进行质壁分离实验。在相同的放大倍数下,记录视野中的细胞数目,然后滴加同一浓度的蔗糖溶液,记录从滴加蔗糖溶液到发生“初始质壁分离”的平均时间,绘制成下图。下列说法错误的是 ( )
A.据图分析可知,实验结束时,红花檵木的细胞体积最小
B.该实验的各组材料之间形成相互对照
C.依据实验结果,推测滴加蔗糖溶液之前红花檵木的细胞液浓度最小
D.5种材料中,山茶细胞发生质壁分离的速度最慢
4.答案 C 每种植物的特性不同,依据实验结果,不能推测出滴加蔗糖溶液之前红花檵木的细胞液浓度最小,C错误。
考点二 物质进出细胞的方式
必备知识·整合
1.被动运输
(1)概念:物质以 扩散 方式进出细胞, 不需要 消耗细胞内化学反应所释放的能量的物质跨膜运输方式。
(2)类型
① 自由扩散 :物质通过 简单的扩散作用 进出细胞的方式。如CO2、O2、甘油、乙醇、苯等。
②协助扩散:借助膜上的 转运蛋白 进出细胞的物质扩散方式,如离子和葡萄糖、氨基酸等一些小分子有机物。
研究表明,水分子更多的是借助细胞膜上的 水通道蛋白 以协助扩散的方式进出细胞的。
(3)运输方向: 顺浓度梯度 进行跨膜运输。
(4)转运蛋白的分类及特点
分类
载体蛋白
通道蛋白
特点
只容许与自身结合部位 相结合 的分子或离子通过,而且每次转运时都会发生自身构象的改变
只容许与自身 通道 的直径和形状相匹配、大小和电荷相适宜的分子或离子通过。分子或离子通过通道蛋白时,不需要与通道蛋白结合
(5)影响因素
①影响自由扩散的因素: 膜内外物质浓度梯度 。
②影响协助扩散的因素: 膜内外物质浓度梯度和转运蛋白的数量 。
2.主动运输
(1)概念:指物质 逆 浓度梯度进行跨膜运输,需要 载体蛋白 的协助,同时还 需要 消耗细胞内化学反应所释放的能量的运输方式。
(2)方向:从 低 浓度一侧到 高 浓度一侧。
(3)条件:需要 载体蛋白 的协助,需要消耗 能量 。
(4)意义:主动运输普遍存在于动植物和微生物细胞中,通过 主动运输 来选择吸收所需的物质,排出 代谢废物 和 对细胞有害 的物质,从而保证细胞和个体生命活动的需要。
3.大分子进出细胞的方式——胞吞和胞吐
(1)概念
①胞吞:当细胞摄取大分子时,首先是大分子与细胞膜上的 蛋白质 结合,从而引起这部分细胞膜内陷形成 小囊 ,包围着大分子。然后小囊从细胞膜上分离下来,形成 囊泡 ,进入细胞内部。
②胞吐:细胞需要外排的大分子,先在细胞内形成 囊泡 ,囊泡移动到 细胞膜 处,并与之融合将大分子排出细胞。
(2)特点
①主要运输生物大分子,如蛋白质、多糖。
② 需要 (“需要”或“不需要”)消耗能量。
③不需要载体蛋白协助,但需要特定的膜蛋白参与。
④依赖膜的流动性。
(3)实例
①胞吞: 吞噬细胞 吞噬病原体,单细胞动物(草履虫、变形虫)吞噬食物颗粒。
②胞吐: 分泌蛋白的分泌 、变形虫排出食物残渣和废物。
1.水分子和脂溶性小分子有机物都可以通过自由扩散进入细胞。(必修1 P66正文) (√)
2.分子或离子进行跨膜运输时不需要与载体蛋白结合。(必修1 P66正文) (✕)
3.自由扩散只能顺浓度梯度,而协助扩散既可以顺浓度梯度也可以逆浓度梯度。(必修1 P67正文) (✕)
4.水分子更多的是借助细胞膜上的水通道蛋白以协助扩散方式进出细胞。(必修1 P67正文) (√)
5.轮藻细胞中K+浓度比它们生活的水环境高63倍,说明轮藻吸收K+的方式为主动运输。(必修1 P69正文) (√)
6.一种载体蛋白通常只适合与一种或一类离子或分子结合。(必修1 P69正文) (√)
7.胞吞、胞吐依赖于膜的流动性,主动运输、协助扩散与膜的流动性无关。(必修1 P72正文) (✕)
(必修1 P66图4-4、P70图4-6拓展)
(1)完成图中填空。
(2)分析物质进出细胞的有关图像。
①图甲、乙所示物质进出细胞的方式分别是 主动运输、协助扩散 ,判断的依据是 图甲中a点以后物质是逆浓度梯度运输,为主动运输;图乙中物质顺浓度梯度运输,需要载体蛋白协助,但不消耗能量,为协助扩散 。
②图乙所示的运输方式可以逆浓度梯度进行吗?
提示:不能,逆浓度梯度运输一定消耗能量。
③只要是消耗能量的运输方式就是主动运输吗?
提示:不一定,消耗能量的运输方式除了主动运输外,还有胞吞和胞吐。
重点疑难·突破
1.比较物质出入细胞的方式
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
是否需要转运蛋白
不需要
需要
需要
不需要转运蛋白,但需要与特定的膜蛋白结合
是否消耗能量
不消耗
不消耗
消耗
消耗
消耗
举例
O2、CO2、甘油、乙醇等
人的红细胞吸收葡萄糖、肾小管细胞吸收水
小肠上皮细胞吸收氨基酸
变形虫摄取食物
分泌蛋白的分泌
[特别提醒] 物质出入细胞方式的5点提醒
(1)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。
(2)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(神经元兴奋传递时)进出细胞。
(3)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。
(4)通过胞吐运输的不一定都是大分子物质,也可能是小分子物质,如某些神经递质的释放。
(5)自由扩散、协助扩散、主动运输体现了生物膜的选择透过性;胞吞、胞吐体现了生物膜的流动性。
2.被动运输和主动运输影响因素的分析
(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,原因是受转运蛋白数量的限制。
(2)转运蛋白数量对跨膜运输的影响
转运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,协助扩散中转运蛋白数量越多,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,原因可能是受能量供应限制。自由扩散不受转运蛋白数量的影响。
(3)氧气含量对跨膜运输的影响:通过影响细胞呼吸进而影响主动运输的速率。
①P点时:无氧呼吸为物质的运输提供能量。
②PQ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。
③Q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
3.探究物质跨膜运输方式的实验设计思路
(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
关键能力·提升
考向一 结合物质进出细胞方式的判断,考查生命观念与科学思维能力
1.(2021湖北荆门高三月考)如图分别表示载体蛋白和通道蛋白介导的两种物质运输方式,其中通道蛋白介导的运输速率比载体蛋白介导的快1 000倍以上。下列叙述正确的是 ( )
A.载体蛋白在细胞膜上具有一定的流动性
B.通道蛋白介导的运输速率较快可能是因为消耗的能量较少
C.若这两种膜蛋白介导同一物质的运输,则无专一性可言
D.通道蛋白介导的运输方式的运输速率快,所以不会受到通道蛋白数量的限制
1.答案 A 据图分析,溶质分子通过载体蛋白和通道蛋白的扩散方式都是协助扩散,都不消耗能量,且载体蛋白和通道蛋白运输物质均具有专一性。图中通道蛋白介导的运输方式属于协助扩散,不需要消耗能量,B错误;识图分析可知,若这两种膜蛋白介导同一物质的运输,仍然具有专一性,C错误;由于转运蛋白数量有限,故转运蛋白介导的运输速率会受到转运蛋白数量的限制,D错误。
2.(不定项选择)(2020云南昆明民族大学附中二模)物质通过细胞膜的方式既有顺浓度梯度的被动运输,也有逆浓度梯度的主动运输。下面图甲表示物质进入细胞的四种方式;图乙表示小肠上皮细胞吸收转运葡萄糖的示意图。下列有关说法正确的是( )
图甲
图乙
A.图甲中物质通过①②③④过程进入细胞的运输速率都会受温度影响
B.神经细胞产生动作电位主要是因为Na+通过②方式进入细胞,恢复静息电位主要是因为K+通过方式④进入细胞
C.图乙中小肠上皮细胞吸收葡萄糖的过程中伴随着Na+的吸收,该过程不需要消耗ATP,属于被动运输
D.细胞膜对跨膜运输的物质具有选择性,这与膜上的载体蛋白和通道蛋白的专一性有关,也与磷脂分子的脂溶性有关
2.答案 AD 分析图甲可知,①为自由扩散,②③为协助扩散,④为主动运输。温度可影响构成细胞膜的物质分子的运动,进而影响物质运输速率,所以图甲中物质通过①②③④过程进入细胞的运输速率都会受温度影响,A正确;静息电位产生时,钾离子通过钾离子通道以②协助扩散的方式进入组织液,动作电位产生时,钠离子通过钠离子通道以②协助扩散的方式进入细胞内,B错误;图乙中小肠上皮细胞吸收葡萄糖的过程中伴随着Na+的吸收,借助相同载体上Na+顺浓度梯度运输时产生的电化学势能以主动运输的方式吸收葡萄糖,C错误;脂溶性物质能优先通过细胞膜,所以细胞膜对跨膜运输的物质的选择性与膜上的载体蛋白和通道蛋白的专一性有关,也与磷脂分子的脂溶性有关,D正确。
题后悟道·方法
“三看法”判断物质出入细胞的方式
考向二 借助物质跨膜运输的影响因素及分析,考查科学思维与科学探究能力
3.(不定项选择)(2021黑龙江哈尔滨六中高三开学考)图1~4表示物质浓度或氧气浓度与物质跨膜运输速度间关系的曲线图。下列相关叙述,不正确的是 ( )
A.如某物质跨膜运输的速度可用图1与3表示,则该物质可能是葡萄糖
B.如某物质跨膜运输的速度可用图2与3表示,则该物质可能是葡萄糖
C.限制图中A、C两点的运输速度的主要因素不同,B、D两点的限制因素有共同点
D.将图2与4的曲线补充完整,曲线的起点应从坐标系的原点开始
3.答案 AD 如某物质跨膜运输的速度可用图1与3表示,说明该物质的运输方式是自由扩散,则该物质不应为葡萄糖,A错误;图4曲线的起点不能从坐标系的原点开始,因为无氧呼吸也能提供能量,D错误。
4.(2020山东青岛二中期末)某农科所用含K+和Mg2+的培养液培养番茄幼苗,每天K+和Mg2+初始状态均为500 mg/L,定时测定培养液中K+和Mg2+的剩余量,实验结果如图所示,据图分析正确的是 ( )
A.该实验的自变量是离子浓度和生长发育时间
B.番茄对K+和Mg2+的需求量在授粉期均大于营养生长期,二者的运输与氧分压有关
C.番茄在营养生长期的前期及坐果期后对K+几乎不吸收,在授粉期和坐果期吸收量增大
D.番茄对K+和Mg2+吸收量的差异可能与细胞膜上相应载体的数量有关,其根本原因是吸收Mg2+和K+的细胞中遗传物质不同
4.答案 B 分析曲线可知,该实验的自变量是离子种类和生长发育时间,A错误;由题干知每天K+和Mg2+初始状态均为500 mg/L,由图中培养液中K+和Mg2+的剩余量可知,番茄在不同的生长发育时期均吸收K+,在授粉期和坐果期K+剩余量小于营养生长期,说明在授粉期和坐果期K+吸收量增大,C错误;番茄以主动运输的方式吸收K+和Mg2+,因此,番茄对K+和Mg2+吸收量的差异可能与细胞膜上相应载体的数量有关,但同种植物的不同细胞中遗传物质相同,番茄对K+和Mg2+吸收量的差异的根本原因是基因的选择性表达,D错误。
题后悟道·方法
运输速率曲线中的运输方式判断(不考虑胞吞和胞吐)
(1)有饱和点的曲线表示协助扩散或主动运输。
(2)运输速率与细胞外浓度成正比关系的曲线表示自由扩散。
(3)运输速率与呼吸作用或氧浓度有关系的曲线表示主动运输。
考向三 围绕物质跨膜运输的有关探究实验分析,考查科学探究能力
5.主动运输是一种重要的跨膜运输方式,体现了生命活动的“主动性”。为探究主动运输的特点,科研人员利用下图装置进行实验,其中HgCl2是一种可以影响ATP水解的新陈代谢抑制剂。请分析回答:
(1)本实验的名称是 。
(2)写出实验进行过程中需要控制的两个无关变量: 。
(3)实验得到如图所示的结果。
①根据实验结果,科研人员在实验前后需测定 。
②比较乙组和甲组结果,得出的结论是 。
③与甲组相比,丙组吸收磷酸盐较少的原因可能是 。
5.答案 (1)探究HgCl2溶液和细胞成熟程度对细胞主动运输(吸收磷酸盐)的影响 (2)温度、pH、溶解氧、溶液的用量、胡萝卜片的数量等 (3)①溶液中磷酸盐的浓度 ②细胞主动运输(吸收磷酸盐)需要消耗能量 ③幼嫩组织供能少,幼嫩组织细胞膜上载体蛋白数量少
高考真题再现
1.(2020江苏单科,5,2分)如图①~⑤表示物质进、出小肠上皮细胞的几种方式,下列叙述正确的是 ( )
A.葡萄糖进、出小肠上皮细胞方式不同
B.Na+主要以方式③运出小肠上皮细胞
C.多肽以方式⑤进入细胞,以方式②离开细胞
D.口服维生素D通过方式⑤被吸收
1.答案 A 如图所示,小肠上皮细胞通过同向协同转运的方式吸收葡萄糖,该过程消耗Na+电化学梯度中的能量,属于主动运输,而葡萄糖则是通过载体蛋白顺浓度梯度以协助扩散的方式出小肠上皮细胞的,A正确;Na+出小肠上皮细胞的方式是②主动运输,B错误;多肽是通过胞吞和胞吐的方式进出细胞的,⑤是胞吞,②是主动运输,C错误;维生素D是脂质,以④自由扩散的方式进入小肠上皮细胞,D错误。
2.(2019课标全国Ⅱ,3,6分)某种H+-ATPase是一种位于膜上的载体蛋白,具有ATP水解酶活性,能够利用水解ATP释放的能量逆浓度梯度跨膜转运H+。①将某植物气孔的保卫细胞悬浮在一定pH的溶液中(假设细胞内的pH高于细胞外),置于暗中一段时间后,溶液的pH不变。②再将含有保卫细胞的该溶液分成两组,一组照射蓝光后溶液的pH明显降低;另一组先在溶液中加入H+-ATPase的抑制剂(抑制ATP水解),再用蓝光照射,溶液的pH不变。根据上述实验结果,下列推测不合理的是 ( )
A.H+-ATPase位于保卫细胞质膜上,蓝光能够引起细胞内的H+转运到细胞外
B.蓝光通过保卫细胞质膜上的H+-ATPase发挥作用导致H+逆浓度梯度跨膜运输
C.H+-ATPase逆浓度梯度跨膜转运H+所需的能量可由蓝光直接提供
D.溶液中的H+不能通过自由扩散的方式透过细胞质膜进入保卫细胞
2.答案 C 加入H+-ATPase抑制剂,再用蓝光照射,溶液的pH不变,说明蓝光不能直接为H+-ATPase逆浓度跨膜转运H+提供能量,C错误。
3.(2018课标全国Ⅰ,3,6分)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NO3-
B.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
3.答案 A 小麦无固氮能力,不能吸收和利用N2,A错误;农田适时松土,可增加土壤氧含量,促进根细胞有氧呼吸,进而促进根细胞通过主动运输吸收矿质元素,B正确;土壤微生物降解植物秸秆产生的无机离子,可以被植物根系吸收利用,C正确;施肥过多可造成土壤溶液浓度高于玉米根细胞的细胞液浓度,导致根细胞水分外流而引起“烧苗”现象,D正确。
4.(2018课标全国Ⅱ,2,6分)下列有关物质跨膜运输的叙述,正确的是 ( )
A.巨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
4.答案 C 巨噬细胞摄入病原体的过程属于胞吞,A错误;固醇类激素属于脂溶性物质,以自由扩散的方式跨膜运输,B错误;神经细胞受到刺激时,Na+通过离子通道顺浓度梯度以被动运输的方式进入细胞,C正确;甘油为脂溶性物质,通过自由扩散的方式进入皮肤细胞,D错误。
5.(2018海南单科,6,2分)将水稻幼苗培养在含MgSO4的培养液中,一段时间后,发现营养液中Mg2+和SO42-的含量下降,下列叙述不合理的是 ( )
A.Mg2+通过自由扩散进入根细胞
B.MgSO4必须溶解在水中才能被根吸收
C.根吸收的Mg2+可以参与叶绿素的形成
D.降低温度会影响水稻根系对Mg2+的吸收
5.答案 A Mg2+通过主动运输的方式进入根细胞,A错误;MgSO4必须溶解在水中形成离子后,才能被根吸收,B正确;根吸收的Mg2+可以参与叶绿素的形成,C正确;降低温度会降低膜的流动性、降低分子的运动速率、影响酶的活性,进而影响水稻根系对Mg2+的吸收,D正确。
6.(2017课标全国Ⅱ,4,6分)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 ( )
A.0~4 h内物质A没有通过细胞膜进入细胞内
B.0~1 h内细胞体积与原生质体体积的变化量相等
C.2~3 h内物质A溶液的渗透压小于细胞液的渗透压
D.0~1 h内液泡中液体的渗透压大于细胞质基质的渗透压
6.答案 C 通过分析原生质体的体积变化可知,该植物细胞发生了质壁分离后又发生质壁分离的自动复原。根据曲线变化可知:该细胞放在物质A溶液中先失水后吸水,说明此过程中物质A可以被细胞吸收而进入细胞内,A错误;在0~1 h内,物质A溶液的浓度大于细胞液的浓度,细胞失水,因原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性,所以细胞体积和原生质体的体积变化量不同,B错误;2~3 h内原生质体体积增大,细胞吸水,说明物质A溶液的渗透压小于细胞液的渗透压,C正确;0~1 h内原生质体体积减小,细胞失水,液泡中液体的渗透压小于细胞质基质的渗透压,D错误。
一、单项选择题
1.(2021江南十校联考)下列关于水分进出细胞的叙述中,错误的是 ( )
A.哺乳动物成熟的红细胞置于蒸馏水中,细胞会发生渗透作用吸水涨破
B.通过质壁分离实验可以判断植物细胞的死活
C.洋葱表皮细胞可用于观察植物细胞的吸水和失水实验
D.将人体细胞放在生理盐水中,细胞内外没有水分子的进出
1.答案 D 将动物细胞放在等渗溶液中,细胞内外水分子的进出达到动态平衡,D错误。
2.(2020山东临朐一模)将紫色洋葱鳞片叶外表皮放入一定浓度的甲物质溶液中,一段时间后观察到细胞发生了质壁分离现象,下列说法错误的是 ( )
A.甲物质和水都能自由通过叶表皮细胞的细胞壁
B.发生质壁分离后的叶表皮细胞原生质层紫色加深
C.可通过原生质层的位置变化来判断是否发生质壁分离
D.甲物质也可能被叶表皮细胞以主动运输的方式吸收
2.答案 B 细胞壁是全透性的,所以甲物质和水都能自由通过叶表皮细胞的细胞壁,A正确;发生质壁分离后的叶表皮细胞液泡中的细胞液浓度变大,液泡的紫色加深,不是原生质层的紫色加深,B错误;质壁是否分离可以通过原生质层的位置变化来判断,C正确;如果甲物质能被细胞主动吸收,持续放在甲物质溶液中,细胞液浓度会增大,而外界溶液浓度会减小,细胞会发生质壁分离后自动复原,D正确。
3.(2021河南鹤壁高级中学高三测试)如图为渗透装置示意图,a、b分别为不同浓度的蔗糖溶液,据图判断,下列叙述正确的是 ( )
A.若c为一层纱布,则也会发生此现象
B.当漏斗管内的液面停止上升时,c两侧的溶液浓度大小是b>a
C.实验过程中水分子进入漏斗的速率是先增大后减小
D.当漏斗管内的液面停止上升时,不再有水分子进出漏斗
3.答案 B 如果c为纱布,纱布两侧的溶质分子(蔗糖)可以自由扩散,浓度差无法维持,不会发生题图现象,A错误;实验开始时半透膜两侧浓度差最大,水分子进入漏斗的速率最大,随着水分子的进入,半透膜两侧浓度差逐渐减小,水分子进入漏斗的速率也随之减小,故实验过程中水分子进入漏斗的速率一直在减小,C错误;当漏斗管内的液面停止上升时,水分子进出漏斗达到动态平衡,D错误。
4.将生理状态相同的同种植物材料均分成两组,分别置于A、B两种溶液中。图中曲线表示与实验初始含水量相比,两组细胞失水量的变化情况。下列相关叙述正确的是 ( )
A.该实验可选取绿色植物成熟的叶肉细胞来进行
B.若适当增大B溶液的浓度,则曲线中a点下移
C.6~10 min两条曲线的差异仅是由于A、B溶液的浓度不同
D.10 min时显微镜下观察两组细胞,均可观察到质壁分离观象
4.答案 A 由图分析可知,B是发生了质壁分离后自动复原,如果适当增大B溶液的浓度,a点会上移,故B错误;6~10 min两条曲线的差异不仅是由于A、B溶液的浓度不同,而主要的是因为它们的溶质性质不同,B溶液中可以发生质壁分离后自动复原,故C错误;10 min时显微镜下观察两组细胞,只有A可观察到质壁分离现象,B已经完成质壁分离的复原,故D错误。
5.(2020山东胶州期末)细胞膜上参与离子跨膜运输的载体蛋白有两种:离子泵是一个具有ATP水解酶活性的载体蛋白,能利用水解ATP释放的能量跨膜运输离子;离子通道受到适当的刺激,通道会打开,离子顺浓度梯度跨膜运输。下列叙述不正确的是 ( )
A.缺氧会抑制植物根尖细胞通过离子通道吸收NO3-
B.K+进入红细胞的过程也需要细胞呼吸提供能量
C.温度能够影响小肠绒毛上皮细胞通过离子泵吸收Ca2+
D.神经元产生神经冲动时,Na+可通过离子通道内流
5.答案 A 根尖吸收NO3-的方式是主动运输,不是通过离子通道,A错误。
6.(2020山东东营一中质量检测)如图是物质进出细胞的运输方式示意图,以下有关说法错误的是 ( )
A.吞噬细胞对病原体的摄取和处理与a过程有关
B.胰岛素通过a过程进入靶细胞发挥作用
C.浆细胞产生的抗体经b过程分泌到细胞外
D.经b过程出细胞的物质不一定都是大分子物质
6.答案 B a、b图分别表示胞吞和胞吐。胰岛素不进入靶细胞,而是通过体液运输作用于靶细胞表面的特异性受体,进而引起靶细胞发生相应的生理变化,B错误。
7.(2021山东济南章丘四中质量检测)紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞吸收MoO42-后,液泡的颜色会由紫色变为蓝色。某实验小组为了探究紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞吸收MoO42-的方式,用等量的下表溶液分别处理细胞,一段时间后观察变色细胞所占的比例,实验结果如下表。据此判断下列相关叙述不正确的是 ( )
组别
Na2MoO4溶液浓度
ATP溶液浓度
变色细胞的比例
甲组
0.005 mol/L
0
4.1%
乙组
0.005 mol/L
5×10-7 mol/L
10.5%
丙组
0
5×10-7 mol/L
0
A.细胞膜和液泡膜上均可能存在运输MoO42-的载体蛋白
B.甲组实验细胞吸收MoO42-所消耗的ATP来自细胞线粒体和叶绿体
C.根据实验结果可判断细胞吸收MoO42-的方式为主动运输
D.丙组实验是为了排除ATP溶液对实验结果的影响
7.答案 B 由表格信息可知,与甲组相比,加入ATP的乙组,变色细胞的比例大幅度提高,说明Na2MoO4进入植物细胞消耗ATP,判断是主动运输,C正确。Na2MoO4进入植物细胞消耗ATP,是主动运输,因此细胞膜和液泡膜上均可能存在吸收Na+和MoO42-的载体蛋白,A正确。洋葱表皮细胞没有叶绿体,甲组实验细胞吸收MoO42-所需的ATP来自植物细胞呼吸,即细胞质基质和线粒体,B错误。为排除ATP溶液不会使细胞变色,应该设置一组只用ATP溶液处理的实验,即丙组,D正确。
8.(2020福建泰宁一中高三阶段考试)氰化物进入细胞后,会妨碍线粒体的功能,使组织细胞不能利用O2,引起细胞窒息。在培养植物根尖的培养液中加入一定量的氰化物后,根尖细胞吸收K+的速率随之降低(如图)。下列分析不正确的是 ( )
A.正常组织细胞中,O2在线粒体基质中与[H]结合生成H2O
B.植物根尖细胞吸收K+的方式属于主动运输
C.4 h后根尖细胞转运所消耗的ATP可能来自细胞质基质
D.推测氰化物中毒后,O2仍能进入人体红细胞并与血红蛋白结合
8.答案 A 正常组织细胞中,O2在线粒体内膜上与[H]结合生成H2O,A错误;由题图可知,线粒体功能受阻后由于供能不足,K+吸收速率下降,说明细胞吸收K+的方式属于主动运输,B正确;细胞无氧呼吸也能产生ATP,无氧呼吸的场所是细胞质基质,C正确;O2进出细胞的方式是自由扩散,因此可推测氰化物中毒后,O2仍能进入人体红细胞并与血红蛋白结合,D正确。
二、不定项选择题
9.在“探究植物细胞的吸水和失水”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和两次处理,下列叙述正确的是 ( )
A.第一次观察为低倍镜观察,后两次为高倍镜观察
B.第一次处理滴加的液体为0.3 g/mL的蔗糖溶液,第二次滴加的液体为清水
C.若将紫色洋葱鳞片叶的外表皮换成内表皮,则不会发生质壁分离
D.紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞中不属于原生质层的结构有细胞壁、细胞核和细胞液
9.答案 BD 三次观察均为低倍镜观察,A错误;第一次处理滴加的液体为0.3 g/mL的蔗糖溶液,第二次滴加的液体为清水,B正确;若将紫色洋葱鳞片叶的外表皮换成内表皮,因内表皮细胞也是成熟的植物细胞,所以也会发生质壁分离,C错误;原生质层是指细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质,据此可推知紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞中不属于原生质层的结构有细胞壁、细胞核和细胞液,D正确。
10.(2020山东青岛期末)研究发现,当血糖浓度高于某一水平时,肝细胞膜上的某种载体蛋白可将葡萄糖转运至肝细胞内,而当血糖浓度低于某一水平时,该载体蛋白又能将葡萄糖从肝细胞内转运至肝细胞外。下列相关叙述正确的是 ( )
A.葡萄糖的运输方向与细胞内外葡萄糖的相对浓度有关
B.载体蛋白转运葡萄糖进入肝细胞时其空间结构会发生变化
C.胰岛B细胞合成的激素可以促进肝细胞中葡萄糖进入血液
D.骨骼肌细胞膜上存在相同的载体蛋白,也能将葡萄糖转运进出骨骼肌细胞
10.答案 AB 依据题干可知,葡萄糖的运输方向与细胞内外葡萄糖的相对浓度有关,A正确;肝细胞膜上有运输葡萄糖的载体蛋白,载体蛋白转运葡萄糖进入肝细胞时其空间结构会发生变化,B正确;胰岛B细胞合成并分泌胰岛素,胰岛素的作用是降低血糖浓度,胰高血糖素才可以促进肝细胞中葡萄糖进入血液,C错误;因肌糖原不能直接分解成葡萄糖,必须先分解成乳酸,经血液输送到肝脏,再在肝脏内转变为肝糖原或合成葡萄糖,所以骨骼肌细胞膜上存在能转运葡萄糖的载体蛋白,但与肝细胞膜上的载体蛋白不同,骨骼肌细胞膜上的载体蛋白不能将葡萄糖转运出骨骼肌细胞,D错误。
11.(2021辽宁锦州联考)钙泵是一种存在于细胞膜及细胞器膜上的运输Ca2+的ATP水解酶,其能驱动细胞质中的Ca2+泵出细胞或泵入细胞内的钙库(内质网等储存Ca2+的细胞器),以维持细胞质内低浓度的Ca2+。当细胞受到刺激时,Ca2+又会从细胞外或钙库中借助通道蛋白进入细胞质。下列相关说法正确的是 ( )
A.一氧化碳中毒时钙泵的活性会降低
B.Ca2+泵出细胞或泵入内质网腔内的过程属于主动运输
C.Ca2+从细胞外或钙库中借助通道蛋白进入细胞质的过程属于协助扩散
D.钙泵参与运输Ca2+的过程属于放能反应
11.答案 ABC 一氧化碳中毒,则氧气运输速率下降,影响能量供应,钙泵的活性会降低,A正确;Ca2+泵出细胞或泵入内质网腔内需要钙泵,钙泵能运输Ca2+,而且能将ATP水解以提供能量,属于主动运输,B正确;Ca2+从细胞外或钙库中借助通道蛋白进入细胞质,是从高浓度运输到低浓度,属于协助扩散,C正确;钙泵参与运输Ca2+的过程属于吸能反应,D错误。
12.(2020山东枣庄第二次调研)研究表明,主动运输根据能量的来源不同分为三种类型,如图中a、b、c所示,■、▲、●代表跨膜的离子或小分子。下列叙述正确的是 ( )
A.a类型中Y离子转运所需的能量来自X离子的转运过程
B.肌细胞吸收氨基酸分子是通过b类型进行的
C.蓝细菌、水绵、叶肉细胞、萤火虫发光器细胞内均可发生c类型
D.温度、酸碱度、氧气浓度均会影响abc三种类型的运输速率
12.答案 AB 图中显示,a类型中Y离子主动转运所需的能量来自X离子的转运过程,A正确;肌细胞吸收氨基酸分子是通过b类型主动转运的,B正确;蓝细菌、水绵、叶肉细胞内都有光合色素,均可利用光能发生c类型,而萤火虫发光器细胞没有光合色素,不能利用光能,故不能发生c过程,C错误;温度、酸碱度均会影响abc三种类型的运输速率,而氧气浓度只影响b过程,D错误。
三、非选择题
13.(2021江苏扬州高三质量检测)黑藻是一种常见的沉水植物,其叶肉细胞内有大而清晰的叶绿体,液泡无色。某同学观察黑藻叶肉细胞的质壁分离现象,实验步骤和观察结果如图。请回答下列问题:
(1)选用黑藻叶片作为质壁分离实验材料的优点除其叶片小而薄外,还有 。在制作黑藻叶片临时装片时,为了防止产生气泡,盖盖玻片的正确方法是 。
(2)步骤①中,要将视野左上方的叶肉细胞移到中央,应将装片向 移动。步骤③中观察到质壁分离现象,这是黑藻细胞 失水的结果。质壁分离及复原实验过程中需 次在显微镜下观察。
(3)若步骤②中从盖玻片的一侧滴入的是加有伊红(植物细胞不吸收的红色染料)的0.3 g/mL蔗糖溶液,则在显微镜下观察到A、B处颜色分别是 。
(4)若将步骤②中浸润在0.3 g/mL蔗糖溶液中的黑藻叶片的装片,放在80 ℃条件下处理一段时间(装片中的黑藻叶片保持在0.3 g/mL蔗糖溶液中)。在显微镜下清晰地观察到细胞结构后,为更准确地辨别B处颜色,应调节显微镜的 、 。如果B处呈绿色,最可能的原因是 。
13.答案 (1)细胞内有大而清晰的叶绿体(原生质层呈绿色) 先将盖玻片的一侧与水滴接触,然后轻轻放平 (2)左上方 渗透(作用) 3 (3)绿色、红色 (4)光圈 反光镜 高温下细胞膜、叶绿体膜失去选择透过性,叶绿素等色素进入B处
14.(2021黑龙江哈尔滨一中高三开学测)图甲表示不同物质进出肝细胞的方式,图乙、图丙分别表示物质进出细胞时,运输速率与载体数量和O2浓度的关系。请据图回答下列问题:
甲
乙
丙
(1)若用图甲表示生物膜的流动镶嵌模型,则图中缺少的化学成分是 ,它们分布在细胞膜的外表面,具有 (请答出两点)等生理作用。
(2)图甲中Na+运出该细胞的方式属于 ,判断依据是 。
(3)图甲中的三种物质进出肝细胞的方式中,符合图乙特点的物质是 ,符合图丙特点的物质是 。
(4)大分子物质(如蛋白质)排出细胞的方式是 ,这种方式与图甲中运输Na+的方式相比,它们的相同点是 (请答出两点)。
14.答案 (1)糖被 识别、信息传递 (2)主动运输 逆浓度梯度运输 (3)葡萄糖和Na+ 葡萄糖 (4)胞吐 都需要消耗能量;都依赖于膜的流动性
解析 (1)细胞膜外表面有糖类分子,它与蛋白质结合形成糖蛋白或与脂质结合形成糖脂,这些糖类分子叫作糖被。若图甲表示细胞膜的流动镶嵌模型,缺少糖被,糖被具有识别、信息传递等功能。(2)钠离子运出细胞是逆浓度梯度转运,是主动运输。(3)图乙的运输方式可能是主动运输和协助扩散,图甲中葡萄糖运输是协助扩散,钠离子运输是主动运输;图丙可能是协助扩散和自由扩散,图甲中葡萄糖运输是协助扩散,氧气运输是自由扩散,但是氧气的运输与自身浓度有关。(4)大分子物质排出细胞的方式是胞吐,胞吐与主动运输都需要消耗能量,都依赖于膜的流动性(都具有选择性)等。
15.科学家研究发现,细胞膜的跨膜蛋白中,有一种与水的跨膜运输有关的水通道蛋白。回答下列问题:
(1)细胞膜上跨膜蛋白的合成类似于分泌蛋白,核糖体上合成的肽链,需要在 中加工和修饰后,再运输到细胞膜上。
(2)从细胞膜的结构分析,由于 ,水分子自由扩散通过细胞膜时会受到一定的阻碍。现在研究确认,细胞膜上的水通道蛋白能帮助水分子从低渗溶液向高渗溶液方向跨膜运输,这种水分子跨膜运输的方式是 。
(3)哺乳动物成熟的红细胞在低渗溶液中能迅速吸水涨破,有人推测这可能与水通道蛋白有关。请设计实验,验证这个推测是正确的。(要求:写出实验思路、预期实验结果)
15.答案 (1)内质网和高尔基体 (2)磷脂双分子层内部具有疏水性 协助扩散 (3)实验思路:将哺乳动物成熟的红细胞分成等量的两组,编号为甲组、乙组,将甲组红细胞膜中的蛋白质破坏,乙组红细胞不作处理,然后将两组细胞同时置于蒸馏水中,测定两组细胞吸水涨破所需的时间。预期实验结果:乙组吸水涨破所需时间短,说明推测正确。
解析 (1)根据分泌蛋白的合成与分泌过程可知,核糖体合成的肽链需要先后经过内质网和高尔基体的加工和修饰,才能成为成熟的蛋白质分泌到细胞外或运输到细胞膜上。(2)细胞膜的基本支架是磷脂双分子层,其内部具有疏水性,所以水分子自由扩散通过细胞膜时会受到一定的阻碍。根据题意,水分子通过水通道蛋白的运输是从低渗溶液向高渗溶液方向运输的,因此该运输方式为协助扩散。(3)根据题意,要验证哺乳动物成熟的红细胞在低渗溶液中能迅速吸水涨破与水通道蛋白有关,根据实验的单一变量原则和对照原则,设计实验思路为:将哺乳动物成熟的红细胞分成等量的两组,编号为甲组、乙组,将甲组红细胞膜中的蛋白质破坏,乙组红细胞不作处理,然后将两组细胞同时置于蒸馏水中,测定两组细胞吸水涨破所需的时间。预期实验结果:乙组吸水涨破所需时间短,说明推测正确。
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