届高考生物一轮复习 第二单元第7讲物质跨膜运输的实例方式文档格式.docx

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不是，溶液浓度指物质的量的浓度。

（2）对于动植物细胞来说，单位时间内，水分子进出细胞的数量相等时，细胞内外液体的浓度一定相等吗？

不一定。

对动物细胞来说，水分子进出细胞的数量相等时，细胞内外溶液的浓度相等。

但植物细胞有细胞壁的支持、保护作用，当单位时间内水分子进出植物细胞数量相等时，有可能细胞液浓度大于细胞外溶液浓度。

1．渗透作用模型和植物细胞与外界溶液形成渗透系统的比较分析

渗透作用模型

植物细胞与外界溶液形成渗透系统

图解

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

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

水扩散的方向

低浓度溶液→高浓度溶液

2．验证渗透作用发生的条件

（1）需要半透膜

（2）半透膜两侧溶液需要有浓度差

【感知考题】

成熟植物细胞的主要吸水方式是渗透吸水。

某兴趣小组为研究渗透吸水做了一个实验，该实验的简易渗透吸水装置如图甲所示，图甲中液面上升的高度与时间的关系如图乙所示，一成熟植物细胞被放在某外界溶液中处于的一种状态（此时细胞有活性）如图丙所示。

请判断下列相关叙述中错误的是（　　）

A．由图甲中漏斗液面上升可知，实验开始b侧液体的浓度大于a侧的

B．由图乙可知图甲中漏斗里溶液的吸水速率在下降

C．图丙中相当于图甲中c结构的是③④⑤

D．把图丙所示状态的细胞放在清水中，会发生质壁分离

[解析]　图甲液面上升说明b侧液体浓度高于a侧的，A正确；

随漏斗内液面上升，半透膜（c）两侧的浓度差越来越小，故漏斗内溶液的吸水速率在下降，B正确；

图丙中细胞膜③、液泡膜⑤及两者之间的细胞质④相当于半透膜，C正确；

把图丙细胞放在清水中，会发生质壁分离复原，D错误。

[答案]　D

高分点拨——类题通法

常见渗透装置图分析

（1）图1中，若S1溶液浓度大于S2，则单位时间内由S2→S1的水分子数多于S1→S2，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2所示的液面差Δh，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。

【跟进题组】

命题1　渗透装置中溶液浓度及水分子移动方向的判断

1．（2017·

汕头模拟）如图所示的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的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

选B。

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，左侧液面上升，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。

2．（2017·

郑州模拟）如图中的渗透装置，漏斗内开始时的液面为a，停止上升时的液面为b，若每次停止上升后都将漏斗中高出烧杯液面的部分吸出，则吸出蔗糖溶液的次数与a、b液面间的高度差之间的关系是（　　）

选A。

随着漏斗内蔗糖溶液不断被吸出和漏斗内蔗糖溶液不断吸水，漏斗内蔗糖溶液的浓度越来越小，渗透吸水的量越来越少，因而a、b液面的高度差越来越小。

（1）水分子的移动方向是双向移动，但最终结果是由低浓度溶液流向高浓度溶液的水分子数较多。

（2）渗透平衡只意味着半透膜两侧水分子移动达到平衡状态，既不可看作没有水分子移动，也不可看作两侧溶液浓度绝对相等。

命题2　细胞的吸水和失水状况分析

3．（2015·

高考海南卷，10改编）取生理状态相同的某种植物新鲜叶片若干，去除主脉后剪成大小相同的小块，随机分成三等份，之后分别放入三种浓度的蔗糖溶液（甲、乙、丙）中，一定时间后测得甲的浓度变小，乙的浓度不变，丙的浓度变大。

假设蔗糖分子不进出细胞，则关于这一实验结果，下列说法正确的是（　　）

A．实验前，丙的浓度>

乙的浓度>

甲的浓度

B．乙的浓度不变是因为细胞内蔗糖浓度与乙的浓度相等

C．实验中，细胞与蔗糖溶液间的水分移动属于协助扩散

D．甲、丙的浓度变化是由水分在细胞与蔗糖溶液间移动引起的

选D。

根据题干信息可推断一定时间后“甲的浓度变小”是因为叶片失水，“乙的浓度不变”说明乙的浓度与叶片细胞的细胞液浓度相等，“丙的浓度变大”是因为细胞吸水，由此推断，实验前，丙的浓度<

乙的浓度<

甲的浓度，A、B错误，D正确；

实验中，细胞与蔗糖溶液间的水分移动属于自由扩散，C错误。

4．（课标全国卷改编）将某植物花冠切成大小和形状相同的细条，分为a、b、c、d、e和f组（每组的细条数相等），取上述6组细条分别置于不同浓度的蔗糖溶液中，浸泡相同时间后测量各组花冠细条的长度，结果如图所示。

假如蔗糖溶液与花冠细胞之间只有水分交换，则（　　）

A．实验后，a组液泡中的溶质浓度比b组的高

B．浸泡导致f组细胞中液泡的失水量小于b组的

C．a组细胞在蔗糖溶液中失水或吸水所耗ATP大于b组

D．使细条在浸泡前后长度不变的蔗糖浓度介于0．4～0．5mol·

L－1之间

A项，通过图示可以看出，a组和b组实验前长度/实验后长度的值都小于1，表明细胞吸水导致细条变长；

由于a组实验前长度/实验后长度的值小于b组实验前长度/实验后长度的值，说明a组细胞吸水较多，b组细胞吸水较少，所以实验后a组细胞液泡中的溶质浓度比b组的低。

B项，分析柱状图可知，f组细胞失水，而b组细胞吸水，因此浸泡导致f组细胞中液泡的失水量大于b组的。

C项，水分进出细胞的方式是自由扩散，不消耗ATP。

D项，根据柱状图可知，在浓度为0．4mol·

L－1的蔗糖溶液中的c组细胞吸水，而在浓度为0．5mol·

L－1的蔗糖溶液中的d组细胞失水，所以使细条在浸泡前后长度不变的蔗糖浓度介于0．4～0．5mol·

L－1之间。

易错点1　原生质层≠原生质体

[点拨]　

（1）原生质层在成熟的植物细胞内相当于半透膜。

由细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质组成。

（2）原生质体是去除了植物细胞壁以后所剩下的植物细胞结构。

易错点2　半透膜≠选择透过性膜

[点拨]　

（1）区别：

①半透膜是无生物活性的物理性膜，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物活性的生物膜，载体蛋白的存在决定了其对不同物质是否吸收的选择性。

（2）共性：

都允许水分子自由通过，而不允许大分子物质通过。

命题3　与渗透作用有关的实验探究

5．（2017·

安徽临泉一中一模）如图1所示，在U形管中部c处装有半透膜（半透膜允许水分子通过，但不允许糖通过），在a侧加质量分数为10%的葡萄糖水溶液，b侧加入质量分数为10%的蔗糖水溶液，并使a、b两侧液面高度一致。

经一段时间后达到动态平衡。

据此回答下列问题：

（1）a侧液面高度变化为________，达到动态平衡时，两侧液面不再变化，此时a侧溶液浓度________（填“大于”“等于”或“小于”）b侧溶液浓度。

（2）当a、b两侧液面高度不变时，在b侧加入一定量蔗糖酶，则a侧液面高度变化为________，达到两侧液面不再变化时，a侧溶液浓度________（填“大于”“等于”或“小于”）b侧溶液浓度。

在此过程中a侧溶液吸水力________。

某同学在缺少实验仪器的情况下，做了这样一个实验：

将生鸡蛋大头的蛋壳去掉，保留壳膜完好，将小头打破，让蛋清和蛋黄流出，如图2所示。

然后，在蛋内灌上清水，把它放在0．3g/mL的蔗糖溶液中，并且用铅笔在鸡蛋壳上标上最初的吃水线，半小时后，他发现鸡蛋上浮，原吃水线高出水面。

请分析：

（3）鸡蛋壳上浮的原因是

________________________________________________________________________。

（4）如果蛋壳里面是蔗糖溶液，外面是清水，蛋壳将会________。

（5）本实验中相当于渗透装置中的半透膜的是________，若将正常线粒体放在清水中，会发生________________________________________________________________________

（填“外膜后破裂”“内膜后破裂”“内外膜同时破裂”或“内外膜随机破裂”）。

（1）葡萄糖是单糖，蔗糖是二糖，因此b侧溶液物质的量浓度较低，b侧的水分子透过半透膜流向a侧，a侧液面升高，达到动态平衡时，由于a侧液柱压强的影响，此时a侧溶液浓度大于b侧溶液浓度。

（2）在b侧加入一定量蔗糖酶，b侧蔗糖水解，浓度变大，a侧的水分子透过半透膜流向b侧，则a侧液面高度变化为降低，达到两侧液面不再变化时，a侧溶液浓度小于b侧溶液浓度，在此过程中a侧溶液浓度不断增大，吸水力增强。

（3）在0．3g/mL蔗糖溶液中，鸡蛋壳内发生了渗透失水，重量减轻，所以鸡蛋壳上浮。

（4）如果蛋壳里面是蔗糖溶液，外面是清水，水分子透过壳膜（半透膜）流向蛋壳内，蛋壳将会下沉。

（5）本实验中相当于渗透装置中的半透膜的是壳膜，若将正常线粒体放在清水中，由于内膜向内折叠形成嵴，增大了膜面积，故会发生内膜后破裂。

答案：

（1）升高　大于　

（2）降低　小于　增强　（3）壳内清水通过壳膜渗透进入蔗糖溶液，壳内水减少，重量减轻

（4）下沉　（5）壳膜　内膜后破裂

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

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

　物质跨膜运输的方式

1．物质跨膜运输的实例

（1）不同物质的跨膜运输特点

①水分子：

顺相对含量梯度（高→低）。

②离子和小分子：

依据细胞生命活动需要进行选择吸收。

（2）水稻和番茄吸收不同离子的特点

①同种生物细胞对不同物质的吸收具有选择性，与其含有离子载体的种类和数量有关。

②不同种生物细胞对同种物质吸收具有差异性。

2．物质跨膜的方式[连一连]

1．（必修1P73技能训练改编）如图表示的是一个动物细胞内外不同离子的相对浓度，根据图中提供的信息，判断下列说法正确的是（　　）

①细胞通过主动运输的方式排出Na＋和Cl－

②细胞通过主动运输的方式吸收K＋和Mg2＋

③细胞通过协助扩散的方式吸收K＋和Mg2＋

④细胞通过协助扩散的方式排出Na＋和Cl－

A．①②　　　　　　B．②③

C．③④D．①④

A

2．（深入追问）与主动运输有关的细胞器有哪些？

线粒体、核糖体。

突破1　结合图解判断物质跨膜运输的方式

突破2　结合表格分析物质进出细胞不同方式的特点

物质类别

出入细胞方式

物质转运方向

载体蛋白

耗能

离子

和小

分子

物质

被动

运输

自由扩散

高浓度→

低浓度

不需要

不耗能

协助扩散

需要

主动运输

低浓度→

高浓度

颗粒

和大

胞吞

细胞外→

细胞内

胞吐

细胞内→

细胞外

突破3　结合影响物质跨膜运输的曲线，确定物质进出细胞的方式

（1）物质浓度

（2）氧气浓度（红细胞的主动运输与O2无关）

（3）温度对跨膜运输的影响：

一方面，温度通过影响分子运动而影响图甲自由扩散；

另一方面，温度直接影响蛋白质的活性从而影响图乙主动运输和协助扩散。

与物质出入细胞相关的四点提醒

（1）需要载体蛋白协助的运输方式除主动运输外，还有协助扩散。

（2）消耗能量的运输方式除主动运输外，还有胞吞和胞吐。

（3）从高浓度到低浓度的运输方式除自由扩散外，还有协助扩散，有些主动运输也可以从高浓度到低浓度运输。

（4）某物质进出细胞的方式并非固定一种。

如葡萄糖进入红细胞是协助扩散，而葡萄糖通过小肠上皮细胞细胞膜的方式要视具体情况而定。

如图也可见氨基酸和Na＋由肾小管管腔进入上皮细胞和由上皮细胞进入组织液的方式不尽相同。

（2016·

高考江苏卷，6）如图为一种溶质分子跨膜运输的示意图。

下列相关叙述错误的是（　　）

A．载体①逆浓度运输溶质分子

B．载体②具有ATP酶活性

C．载体①和②转运方式不同

D．载体②转运溶质分子的速率比自由扩散快

[解析]　由题图可知，载体①将溶质分子从低浓度向高浓度、由胞外向胞内转运，故载体①逆浓度运输溶质分子，A项正确；

图中载体②将溶质分子从高浓度到低浓度、由胞内向胞外转运，不消耗ATP，故不能判断载体②是否具有ATP酶活性，B项错误；

载体①运输溶质分子的方式是主动运输，载体②运输溶质分子的方式是协助扩散，C项正确；

依赖载体蛋白被动运输的速率要比自由扩散快，D项正确。

[答案]　B

（1）（高考广东卷改编）胰蛋白酶不能（填“能”或“不能”）用下图模式进行运输。

（2）若某细胞除细胞膜外，不具其他膜结构。

下图中曲线能正确表示在一定O2浓度范围内，K＋进入该细胞的速率与O2浓度关系的是曲线①。

“三步法”判断物质出入细胞的方式

命题1　物质进出细胞方式的判断

1．（2016·

高考全国卷乙，2）离子泵是一种具有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。

下列叙述正确的是（　　）

A．离子通过离子泵的跨膜运输属于协助扩散

B．离子通过离子泵的跨膜运输是顺着浓度梯度进行的

C．动物一氧化碳中毒会降低离子泵跨膜运输离子的速率

D．加入蛋白质变性剂会提高离子泵跨膜运输离子的速率

由题干“离子泵能利用水解ATP释放的能量跨膜运输离子”可知离子通过离子泵的跨膜运输属于主动运输，A项错误；

由题干信息可知，离子通过离子泵的跨膜运输属于主动运输，主动运输可以逆着浓度梯度进行，B项错误；

动物一氧化碳中毒会降低其体内血红蛋白运输氧气的能力，导致动物体内细胞有氧呼吸强度降低，供能减少，离子泵跨膜运输离子的速率下降，C项正确；

由题干信息可知离子泵是一种载体蛋白，加入蛋白质变性剂会使载体蛋白变性，降低离子泵跨膜运输离子的速率，D项错误。

北京房山一模）受体介导的胞吞是一种特殊类型的胞吞作用，主要用于摄取特殊的生物大分子，其过程如图所示，下列有关叙述不正确的是（　　）

A．该过程以膜的流动性为基础

B．该过程不能体现细胞膜的选择透过性

C．Na＋、K＋等无机盐离子也可通过此方式运输

D．受体介导的胞吞过程存在细胞识别并需要内部供能

胞吞与胞吐均以膜的流动性为基础，A正确；

胞吞与胞吐过程不能体现细胞膜的选择透过性，B正确；

Na＋、K＋等无机盐离子进行跨膜运输，C错误；

受体介导的胞吞过程消耗能量，且依赖细胞识别来实现，D正确。

命题2　以表格、柱状图、信息等形式考查影响跨膜运输的因素

3．用相同的培养液培养水稻和番茄幼苗，一段时间后，测定培养液中各种离子的浓度，结果如图1所示。

图2表示植物根细胞对离子的吸收速率与氧气浓度之间的关系。

据图不能体现的信息是（　　）

A．由图2可知，植物根细胞吸收离子的方式为主动运输

B．由图1可知，水稻对SiO

需求量最大，番茄对SiO

需求量最小

C．图2中B点，离子吸收速率受载体数量的限制

D．图1水稻培养液里的Ca2＋浓度高于初始浓度，说明水稻不吸收Ca2＋

从图2中可以看出，随着氧气浓度的增大，根细胞吸收离子的速率增大，说明吸收离子的过程消耗能量，因此植物根细胞吸收离子的方式为主动运输。

从图1中可以看出，培养水稻的培养液中一段时间后SiO

浓度比初始浓度低，而Mg2＋和Ca2＋浓度比初始浓度高，说明水稻吸收Mg2＋和Ca2＋的速率慢于吸收水的速率，而吸收SiO

的速率快于吸收水的速率，因此D说法错误。

4．（2015·

高考全国卷Ⅱ，1）将三组生理状态相同的某植物幼根分别培养在含有相同培养液的密闭培养瓶中，一段时间后，测定根吸收某一矿质元素离子的量。

培养条件及实验结果见表：

培养瓶中气体

温度（℃）

离子相对吸收量（%）

空气

17

100

氮气

10

3

28

下列分析正确的是（　　）

A．有氧条件有利于该植物幼根对该离子的吸收

B．该植物幼根对该离子的吸收与温度的变化无关

C．氮气环境中该植物幼根细胞吸收该离子不消耗ATP

D．与空气相比，氮气环境有利于该植物幼根对该离子的吸收

A项，温度为17℃时，在空气环境中，根对该离子的相对吸收量高于在氮气环境中的，说明有氧条件有利于该植物幼根吸收该离子，同时说明幼根对该离子的相对吸收量与氧气有关，为主动运输。

B项，在空气环境中，低温下幼根对该离子的相对吸收量较低，说明温度能够影响根对该离子的吸收。

C项，幼根对该离子的吸收方式为主动运输，需要消耗ATP，在氮气环境中，植物可通过无氧呼吸产生ATP。

D项，温度为17℃时，与空气环境中相比，氮气环境中该植物幼根对该离子的相对吸收量较低，说明氮气环境不利于该植物幼根对该离子的吸收。

影响物质跨膜运输的四点提醒

（1）运输速率与O2浓度无关的运输方式除自由扩散外，还有协助扩散。

（2）影响协助扩散运输速率的因素除载体蛋白数量外，还有浓度差。

（3）抑制某载体蛋白的活性，只会导致以该载体蛋白转运的物质运输受到影响，对其他物质运输不影响。

（4）抑制细胞呼吸，所有以主动运输方式跨膜的物质运输都会受到影响。

命题3　物质跨膜运输方式的实验探究

5．有人认为小肠上皮细胞是以主动运输而不是协助扩散的方式吸收葡萄糖，请设计实验加以研究确定。

（1）实验步骤：

第一步：

取甲、乙两组生长状况相同的小肠上皮细胞，放入适宜浓度的含有葡萄糖的培养液中。

第二步：

甲组细胞给予正常的呼吸条件，

________________________________________________________________________

第三步：

________________________________________________________________。

（2）预测实验结果并分析：

①若甲、乙两组细胞对葡萄糖的吸收速率基本相同，则

②________________________________________________________________________

（1）协助扩散和主动运输的差别在于是否需要消耗细胞呼吸所释放的能量，因此设置对照实验的自变量为有无正常呼吸条件，因变量为细胞对葡萄糖的吸收速率。

取甲、乙两组生长状况相同的小肠上皮细胞，放入适宜浓度的含有葡萄糖的培养液中；

甲组细胞给予正常的呼吸条件，乙组细胞抑制细胞呼吸，其他条件都相同；

一段时间后测定两组细胞对葡萄糖的吸收速率。

（2）若甲、乙两组细胞对葡萄糖的吸收速率基本相同，则说明小肠上皮细胞吸收葡萄糖的方式不需要能量，不是主动运输；

若乙组细胞的吸收速率明显小于甲组细胞，或者完全不吸收，说明小肠上皮细胞吸收葡萄糖的方式需要能量，是主动运输。

（1）第二步：

乙组细胞抑制细胞呼吸，其他条件都相同

一段时间后测定两组细胞对葡萄糖的吸收速率

（2）①说明小肠上皮细胞吸收葡萄糖的方式不是主动运输

②若甲组细胞对葡萄糖的吸收速率高于乙组，则说明小肠上皮细胞吸收葡萄糖的方式是主动运输

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

　（实验5）观察植物细胞的质壁分离及复原

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，能渗透吸水和失水。

（3）原生质层比细胞壁的伸缩性大得多。

2．实验步骤

3．质壁分离的表现

（1）宏观：

坚挺→萎蔫。

（2）微观

①液泡：

大→小。

②细胞液颜色：

浅→深。

③原生质层与细胞壁分离。

（1）本实验存在两组对照实验

（2）引发质壁分离的两种原因

（3）本实验是教材中涉及“显微观察”实验中唯一的一个“只在低倍镜下”观察（不用“高倍镜”）的实验。

高考天津卷，1）在紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的失水和吸水实验中，显微镜下可依次观察到甲、乙、丙三种细胞状态。

A．由观察甲到观察乙须将5倍目镜更换为10倍目镜

B．甲、乙、丙可在同一个细胞内依次发生

C．与甲相比，乙所示细胞的细胞液浓度较低

D．由乙转变为丙的过程中，没有水分子从胞内扩散到胞外

[解析]　图甲、乙、丙分别表示细胞的正常形态、质壁分离状态、质壁分离复原状态，实验全过程都在低倍显微镜下观察，不需要更换目镜，这些状态可以在同一个细胞中依次发生，A项错误，B项正确；

与甲相比，乙所示细胞由于失水发生了质壁分离，细