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新高考生物一轮复习讲练课件：第6讲 物质跨膜运输的方式（含解析）
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这是一份新高考生物一轮复习讲练课件：第6讲 物质跨膜运输的方式（含解析），共60页。PPT课件主要包含了素养目标，半透膜，浓度差，细胞膜，细胞质，失水皱缩，全透性，原生质层，低倍显微镜，细胞失水等内容，欢迎下载使用。
一、水进出细胞的原理1.渗透作用原理(1)概念:指水分子(或其他溶剂分子)通过 的扩散。 (2)发生渗透作用的条件:一是具有 ,二是半透膜两侧的溶液具有 。 (3)渗透的方向:水分子从水的相对含量 的一侧向相对含量 的一侧渗透。
2.动物细胞的吸水和失水
3.成熟植物细胞的吸水和失水(1)原理
(2)实验步骤及现象
(3)结论①植物细胞的原生质层相当于一层 。 ②当外界溶液溶质的浓度大于细胞液浓度时: 。 ③当外界溶液溶质的浓度小于细胞液浓度时: 。 旁栏边角(必修1,第64页,“探究·实践”改编)将质量浓度为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 。
提示 K+、 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
易错辨析基于对渗透作用原理的理解,判断下列表述是否正确。(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。( )(2)渗透作用中膜两侧溶液的浓度指的是质量浓度。( )(3)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。( )(4)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。( )
二、物质进出细胞的方式及影响因素1.被动运输(1)概念:物质以 方式进出细胞, 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 :物质通过 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 进出细胞的物质扩散方式,如葡萄糖、氨基酸等一些小分子有机物和离子。 研究表明,水分子更多的是借助细胞膜上的 以协助扩散的方式进出细胞的。
(3)运输方向: 进行跨膜运输。 (4)转运蛋白的分类及特点
(5)影响因素①影响自由扩散的因素: 。 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
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 结合,从而引起这部分细胞膜内陷形成 ,包围着大分子。然后,小囊从细胞膜上分离下来,形成 ,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 ,囊泡移动到 处,并与之融合将大分子排出细胞。
(2)特点(3)实例①胞吞: 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: 、变形虫排出食物残渣和废物。
易错辨析基于对物质进出细胞方式的理解,判断下列表述是否正确。(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。( )(2)分子或离子进行跨膜运输时不需要与载体蛋白结合。( )(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。( )(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。( )(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。( )
(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。( )(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。( )
长句应答1.分析物质进出细胞的有关图像。图1、图2所示物质进出细胞的方式分别是 ,判断的依据是 。
提示 主动运输、协助扩散 图1中A点以后物质逆浓度梯度运输,为主动运输;图2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.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。
角度一、渗透作用的原理及应用考向探究考向1渗透作用原理1.(2022山东泰安模拟)某同学设计的渗透装置实验如右图所示(开始时状态),烧杯中盛放有蒸馏水。图中猪膀胱膜允许单糖透过。倒置的长颈漏斗中先装入蔗糖溶液一段时间后再加入蔗糖酶(微量)。
下列有关该实验描述,正确的是( )A.漏斗中液面开始时先上升,加酶后即下降B.漏斗中液面先上升,加酶后继续上升,然后下降,最后保持内外液面基本相平C.漏斗中液面先上升,加酶后继续上升,然后保持一定的液面差不变D.加酶后在烧杯中可检测出的有机物仅有葡萄糖
答案 B 解析 长颈漏斗中开始有蔗糖溶液,渗透压较高,液面上升,加酶后蔗糖在蔗糖酶的作用下分解为葡萄糖和果糖,溶质分子数目增多,渗透压更高,液面继续上升,但是单糖分子可以通过猪膀胱膜进入烧杯中,使漏斗内液面下降,最终漏斗内外液面基本相平。
考向2动物细胞的吸水和失水2.(2022湖北)红细胞在高渗NaCl溶液(浓度高于生理盐水)中体积缩小,在低渗NaCl溶液(浓度低于生理盐水)中体积增大。下列有关该渗透作用机制的叙述,正确的是( )A.细胞膜对Na+和Cl-的通透性远高于水分子,水分子从低渗溶液扩散至高渗溶液B.细胞膜对水分子的通透性远高于Na+和Cl-,水分子从低渗溶液扩散至高渗溶液C.细胞膜对Na+和Cl-的通透性远高于水分子,Na+和Cl-从高渗溶液扩散至低渗溶液D.细胞膜对水分子的通透性远高于Na+和Cl-,Na+和Cl-从高渗溶液扩散至低渗溶液
答案 B 解析 渗透压指的是溶液中溶质微粒对水的吸引力。渗透压的大小取决于单位体积溶液中溶质微粒的数目。水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散叫渗透作用。水分子从低渗溶液扩散至高渗溶液,由红细胞在不同浓度NaCl溶液中的体积变化不同,可以推断细胞膜对水分子的通透性远高于Na+和Cl-。
3.(2022山东泰安一模)图1是人的红细胞处在不同浓度的NaCl溶液中,红细胞的体积(V)与初始体积(V0)之比的变化曲线;图2是某植物细胞在一定浓度的KNO3溶液中细胞失水量的变化情况。下列说法正确的是( )A.图1中250 mml/L NaCl溶液不影响人红细胞的功能B.图1中显示可用小于100 mml/L NaCl溶液处理人红细胞制备纯净细胞膜C.图2中OA段,细胞的吸水能力逐渐减弱D.图2中细胞失水量变化过程中只有水分子渗出和进入细胞
答案 B 解析 图1中250 mml/L NaCl溶液中红细胞体积与初始体积之比小于1,说明红细胞失水皱缩了,250 mml/L NaCl溶液会影响红细胞的代谢,进而影响功能,A项错误;图1中红细胞在100 mml/L NaCl溶液中会吸水涨破,因此,用该浓度的NaCl溶液处理人红细胞可制备纯净细胞膜,B项正确;图2中OA段细胞的失水量逐渐增大,则细胞质浓度会逐渐增大,因此,细胞的吸水能力逐渐增强,C项错误;图2中细胞失水量变化过程中,既有水分子渗出,也有水分子进入细胞,只不过运出细胞的水分子多于进入的水分子,而且K+和 是细胞可吸收的离子,细胞质浓度增加,转为失水量逐渐减少,而后细胞质浓度恢复正常,D项错误。
方法突破渗透作用的应用(1)比较不同溶液浓度的大小:
(2)探究物质能否通过半透膜的方法(以碘和淀粉为例):
角度二、成熟植物细胞的吸水和失水考向探究考向1实验结果分析4.(不定项选择)下图是某同学进行“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
答案 CD 解析 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项错误;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项错误;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项正确;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项正确。
考向2质壁分离和复原实验的应用5.(2022广东)保卫细胞吸水膨胀使植物气孔张开。适宜条件下,制作紫鸭跖草叶片下表皮临时装片观察蔗糖溶液对气孔开闭的影响,下图为操作及观察结果示意图。下列叙述错误的是( )A.比较保卫细胞细胞液浓度,③处理后>①处理后B.质壁分离现象最可能出现在滴加②后的观察视野中C.滴加③后有较多水分子进入保卫细胞D.推测3种蔗糖溶液浓度高低为②>①>③
答案 A 解析 由题图可知,蔗糖溶液①处理保卫细胞后,细胞的气孔开度变化不大,说明蔗糖溶液①的浓度与保卫细胞的细胞液浓度接近,保卫细胞由初始状态经过蔗糖溶液③处理后,细胞的气孔开度变大,说明细胞吸水,保卫细胞的细胞液浓度下降,因此③处理后保卫细胞细胞液浓度<①处理后保卫细胞细胞液浓度,A项错误,C项正确;用蔗糖溶液②处理细胞后,细胞的气孔开度变小,说明细胞失水,可观察到质壁分离现象,B项正确;由以上分析可知,蔗糖溶液①可以近似为保卫细胞的等渗溶液,蔗糖溶液②为保卫细胞的高渗溶液,蔗糖溶液③则为保卫细胞的低渗溶液,故3种蔗糖溶液的浓度高低为②>①>③,D项正确。
6.(2020全国Ⅱ)取某植物的成熟叶片,用打孔器获取叶圆片,等分成两份,分别放入质量浓度(单位为g/mL)相同的甲糖溶液和乙糖溶液中,得到甲、乙两个实验组(甲糖的相对分子质量约为乙糖的2倍)。水分交换达到平衡时,检测甲、乙两组溶液的质量浓度,发现甲组中甲糖溶液的质量浓度升高。在此期间叶细胞和溶液之间没有溶质交换。据此判断下列说法错误的是( )A.甲组叶细胞吸收了甲糖溶液中的水使甲糖溶液的质量浓度升高B.若测得乙糖溶液的质量浓度不变,则乙组叶细胞的净吸水量为零C.若测得乙糖溶液的质量浓度降低,则乙组叶肉细胞可能发生了质壁分离D.若测得乙糖溶液的质量浓度升高,则叶细胞的净吸水量乙组大于甲组
答案 D 解析 由题干可知,甲糖的相对分子质量约为乙糖的2倍,且甲、乙两组溶液的质量浓度相等,故甲糖溶液的物质的量浓度低于乙糖溶液,即甲糖溶液的渗透压小于乙糖溶液。甲糖溶液的质量浓度升高,说明叶细胞吸收了甲糖溶液中的水分,A项正确;若测得乙糖溶液的质量浓度不变,则说明乙糖溶液和叶细胞的水分进出达到平衡,B项正确;若测得乙糖溶液的质量浓度降低,则说明乙糖溶液的浓度高于细胞液浓度,叶肉细胞失水,发生质壁分离,C项正确;若测得乙糖溶液的质量浓度升高,则说明乙糖溶液的浓度低于细胞液浓度,叶细胞吸水,但由于甲糖溶液的渗透压低于乙糖溶液,故叶细胞的净吸水量乙组小于甲组,D项错误。
方法突破1.实验中的对照实验
2.植物细胞质壁分离与复原的应用(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)
考向探究考向1物质进出细胞的方式1.(2020江苏)下图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
答案 A 解析 由图可知:葡萄糖以主动运输方式被小肠上皮细胞吸收,而运出细胞则是以③协助扩散的方式,A项正确;由图可知:Na+以②主动运输方式运出细胞,B项错误;多肽以⑤胞吞、胞吐方式进、出细胞,C项错误;维生素D属于脂类物质,以④自由扩散的方式被吸收,D项错误。
2.(2022山东济南一模)钠-葡萄糖共转运蛋白2(SGLT2)是一类葡萄糖转运蛋白,可将肾小管腔中的葡萄糖转运到肾小管上皮细胞中(如下图)。研究发现,Ⅱ型糖尿病患者肾小管上皮细胞膜上的SGLT2数量增加。科学家据此推测,特异性的抑制SGLT2可以有效降低血糖,成为治疗糖尿病的新途径。
下列说法错误的是( )A.Ⅱ型糖尿病患者的病因是胰岛素分泌不足,患者的血浆渗透压较正常人偏低B.SGLT2和GLUT2运输葡萄糖的方式不相同C.Na+由肾小管腔到组织间隙的整个转运过程需要消耗能量D.患者服用SGLT2抑制剂后尿糖现象会更加严重
答案 A 解析 Ⅱ型糖尿病患者肾小管上皮细胞膜上的SGLT2数量增加,肾小管上皮细胞对葡萄糖的重吸收能力增强,导致患者的血糖浓度偏高,血浆渗透压较正常人偏高,A项错误;SGLT2和GLUT2运输葡萄糖的方式不相同,SGLT2运输葡萄糖是从低浓度到高浓度,所需能量来自Na+内流,GLUT2运输葡萄糖是从高浓度向低浓度,不消耗能量,B项正确;Na+由肾小管腔到组织间隙是逆浓度梯度进行的,需要消耗能量,C项正确;Ⅱ型糖尿病患者肾小管上皮细胞膜上的SGLT2数量增加,患者服用SGLT2抑制剂后,原尿中的葡萄糖不能被重吸收,尿糖现象会更加严重,D项正确。
考向2物质进出细胞的影响因素3.(2022山东济南质量检测)紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞吸收 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 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( )
D.丙组实验是为了排除ATP溶液对实验结果的影响
方法突破1.影响物质跨膜运输因素的分析(1)浓度差对物质跨膜运输的影响①浓度差:主要影响自由扩散和协助扩散。②自由扩散:浓度差越大,运输速率越大。③协助扩散: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)氧气含量对跨膜运输的影响:通过影响细胞呼吸提供的能量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。
(3)温度对物质运输速率的影响
2.探究物质跨膜运输方式的实验设计(1)探究是主动运输还是被动运输的方法
(2)探究是自由扩散还是协助扩散的方法
主动运输的类型知识必备主动运输的3种类型
专项突破典例.(2022山东)液泡是植物细胞中储存Ca2+的主要细胞器。液泡膜上的H+焦磷酸酶可利用水解无机焦磷酸释放的能量跨膜运输H+,建立液泡膜两侧的H+浓度梯度。该浓度梯度驱动H+通过液泡膜上的载体蛋白CAX完成跨膜运输,从而使Ca2+以与H+相反的方向同时通过CAX进入液泡并储存。下列说法错误的是( )A.Ca2+通过CAX的跨膜运输方式属于协助扩散B.Ca2+通过CAX的运输有利于植物细胞保持坚挺C.加入H+焦磷酸酶抑制剂,Ca2+通过CAX的运输速率变慢D.H+从细胞质基质转运到液泡的跨膜运输方式属于主动运输
答案 A 解析 由题干信息可知,液泡是储存Ca2+的主要细胞器,液泡内Ca2+浓度高于细胞质基质,Ca2+运输方向为细胞质基质运至液泡,是主动运输,H+的浓度梯度提供动力,A项错误;Ca2+在液泡内浓度较高,有利于维持细胞液内的渗透压,有利于保持植物细胞坚挺,B项正确;加入H+焦磷酸酶抑制剂后,液泡内外的H+浓度梯度会降低,Ca2+吸收的动力会减少,Ca2+通过CAX的运输速率会减慢,C项正确;H+从细胞质运送到液泡,需要水解焦磷酸,属于主动运输,D项正确。
专项训练1.(2022河北)人体成熟红细胞能够运输O2和CO2,其部分结构和功能如下图,①~⑤表示相关过程。下列叙述错误的是( )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
答案 D 解析 血液流经肌肉组织时,O2从红细胞进入血浆,经毛细血管壁、组织液进入肌肉细胞,CO2进入红细胞,A项正确;①②是自由扩散,④从高浓度一侧到低浓度一侧,需要载体,属于协助扩散,⑤是水分子通过水通道蛋白的运输,是协助扩散,B项正确;③是主动运输,人体成熟红细胞无线粒体,通过无氧呼吸产生ATP为其供能,C项正确;人体成熟红细胞由于无细胞核及各种细胞器,所以糖蛋白不会更新,D项错误。
2.(2020海南)ABC转运蛋白是一类跨膜转运蛋白,参与细胞吸收多种营养物质,每一种ABC转运蛋白对物质运输具有特异性。ABC转运蛋白的结构及转运过程如下图所示,下列有关叙述正确的是( )A.ABC转运蛋白可提高O2的跨膜运输速度B.ABC转运蛋白可协助葡萄糖顺浓度梯度进入细胞C.Cl-和氨基酸依赖同一种ABC转运蛋白跨膜运输D.若ATP水解受阻,ABC转运蛋白不能完成转运过程
答案 D 解析 O2的跨膜运输方式为自由扩散,不需要转运蛋白协助,也不需要消耗能量,A项错误;据图可知,ABC转运蛋白发挥作用的过程伴随ATP的水解,说明ABC转运蛋白运输物质时需要消耗能量,而葡萄糖顺浓度梯度进入细胞不需要耗能,B项错误;据题干信息“每一种ABC转运蛋白对物质运输具有特异性”可知,一种转运蛋白转运一种或一类物质,故Cl-和氨基酸跨膜运输依赖的ABC转运蛋白不同,C项错误;据图可知,ABC转运蛋白的功能发挥伴随ATP的水解,故若ATP水解受阻,ABC转运蛋白不能完成转运过程,D项正确。
3.(2019全国Ⅱ)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
一、水进出细胞的原理1.渗透作用原理(1)概念:指水分子(或其他溶剂分子)通过 的扩散。 (2)发生渗透作用的条件:一是具有 ,二是半透膜两侧的溶液具有 。 (3)渗透的方向:水分子从水的相对含量 的一侧向相对含量 的一侧渗透。
2.动物细胞的吸水和失水
3.成熟植物细胞的吸水和失水(1)原理
(2)实验步骤及现象
(3)结论①植物细胞的原生质层相当于一层 。 ②当外界溶液溶质的浓度大于细胞液浓度时: 。 ③当外界溶液溶质的浓度小于细胞液浓度时: 。 旁栏边角(必修1,第64页,“探究·实践”改编)将质量浓度为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 。
提示 K+、 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
易错辨析基于对渗透作用原理的理解,判断下列表述是否正确。(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。( )(2)渗透作用中膜两侧溶液的浓度指的是质量浓度。( )(3)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。( )(4)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。( )
二、物质进出细胞的方式及影响因素1.被动运输(1)概念:物质以 方式进出细胞, 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 :物质通过 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 进出细胞的物质扩散方式,如葡萄糖、氨基酸等一些小分子有机物和离子。 研究表明,水分子更多的是借助细胞膜上的 以协助扩散的方式进出细胞的。
(3)运输方向: 进行跨膜运输。 (4)转运蛋白的分类及特点
(5)影响因素①影响自由扩散的因素: 。 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
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 结合,从而引起这部分细胞膜内陷形成 ,包围着大分子。然后,小囊从细胞膜上分离下来,形成 ,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 ,囊泡移动到 处,并与之融合将大分子排出细胞。
(2)特点(3)实例①胞吞: 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: 、变形虫排出食物残渣和废物。
易错辨析基于对物质进出细胞方式的理解,判断下列表述是否正确。(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。( )(2)分子或离子进行跨膜运输时不需要与载体蛋白结合。( )(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。( )(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。( )(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。( )
(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。( )(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。( )
长句应答1.分析物质进出细胞的有关图像。图1、图2所示物质进出细胞的方式分别是 ,判断的依据是 。
提示 主动运输、协助扩散 图1中A点以后物质逆浓度梯度运输,为主动运输;图2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.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。
角度一、渗透作用的原理及应用考向探究考向1渗透作用原理1.(2022山东泰安模拟)某同学设计的渗透装置实验如右图所示(开始时状态),烧杯中盛放有蒸馏水。图中猪膀胱膜允许单糖透过。倒置的长颈漏斗中先装入蔗糖溶液一段时间后再加入蔗糖酶(微量)。
下列有关该实验描述,正确的是( )A.漏斗中液面开始时先上升,加酶后即下降B.漏斗中液面先上升,加酶后继续上升,然后下降,最后保持内外液面基本相平C.漏斗中液面先上升,加酶后继续上升,然后保持一定的液面差不变D.加酶后在烧杯中可检测出的有机物仅有葡萄糖
答案 B 解析 长颈漏斗中开始有蔗糖溶液,渗透压较高,液面上升,加酶后蔗糖在蔗糖酶的作用下分解为葡萄糖和果糖,溶质分子数目增多,渗透压更高,液面继续上升,但是单糖分子可以通过猪膀胱膜进入烧杯中,使漏斗内液面下降,最终漏斗内外液面基本相平。
考向2动物细胞的吸水和失水2.(2022湖北)红细胞在高渗NaCl溶液(浓度高于生理盐水)中体积缩小,在低渗NaCl溶液(浓度低于生理盐水)中体积增大。下列有关该渗透作用机制的叙述,正确的是( )A.细胞膜对Na+和Cl-的通透性远高于水分子,水分子从低渗溶液扩散至高渗溶液B.细胞膜对水分子的通透性远高于Na+和Cl-,水分子从低渗溶液扩散至高渗溶液C.细胞膜对Na+和Cl-的通透性远高于水分子,Na+和Cl-从高渗溶液扩散至低渗溶液D.细胞膜对水分子的通透性远高于Na+和Cl-,Na+和Cl-从高渗溶液扩散至低渗溶液
答案 B 解析 渗透压指的是溶液中溶质微粒对水的吸引力。渗透压的大小取决于单位体积溶液中溶质微粒的数目。水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散叫渗透作用。水分子从低渗溶液扩散至高渗溶液,由红细胞在不同浓度NaCl溶液中的体积变化不同,可以推断细胞膜对水分子的通透性远高于Na+和Cl-。
3.(2022山东泰安一模)图1是人的红细胞处在不同浓度的NaCl溶液中,红细胞的体积(V)与初始体积(V0)之比的变化曲线;图2是某植物细胞在一定浓度的KNO3溶液中细胞失水量的变化情况。下列说法正确的是( )A.图1中250 mml/L NaCl溶液不影响人红细胞的功能B.图1中显示可用小于100 mml/L NaCl溶液处理人红细胞制备纯净细胞膜C.图2中OA段,细胞的吸水能力逐渐减弱D.图2中细胞失水量变化过程中只有水分子渗出和进入细胞
答案 B 解析 图1中250 mml/L NaCl溶液中红细胞体积与初始体积之比小于1,说明红细胞失水皱缩了,250 mml/L NaCl溶液会影响红细胞的代谢,进而影响功能,A项错误;图1中红细胞在100 mml/L NaCl溶液中会吸水涨破,因此,用该浓度的NaCl溶液处理人红细胞可制备纯净细胞膜,B项正确;图2中OA段细胞的失水量逐渐增大,则细胞质浓度会逐渐增大,因此,细胞的吸水能力逐渐增强,C项错误;图2中细胞失水量变化过程中,既有水分子渗出,也有水分子进入细胞,只不过运出细胞的水分子多于进入的水分子,而且K+和 是细胞可吸收的离子,细胞质浓度增加,转为失水量逐渐减少,而后细胞质浓度恢复正常,D项错误。
方法突破渗透作用的应用(1)比较不同溶液浓度的大小:
(2)探究物质能否通过半透膜的方法(以碘和淀粉为例):
角度二、成熟植物细胞的吸水和失水考向探究考向1实验结果分析4.(不定项选择)下图是某同学进行“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
答案 CD 解析 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项错误;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项错误;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项正确;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项正确。
考向2质壁分离和复原实验的应用5.(2022广东)保卫细胞吸水膨胀使植物气孔张开。适宜条件下,制作紫鸭跖草叶片下表皮临时装片观察蔗糖溶液对气孔开闭的影响,下图为操作及观察结果示意图。下列叙述错误的是( )A.比较保卫细胞细胞液浓度,③处理后>①处理后B.质壁分离现象最可能出现在滴加②后的观察视野中C.滴加③后有较多水分子进入保卫细胞D.推测3种蔗糖溶液浓度高低为②>①>③
答案 A 解析 由题图可知,蔗糖溶液①处理保卫细胞后,细胞的气孔开度变化不大,说明蔗糖溶液①的浓度与保卫细胞的细胞液浓度接近,保卫细胞由初始状态经过蔗糖溶液③处理后,细胞的气孔开度变大,说明细胞吸水,保卫细胞的细胞液浓度下降,因此③处理后保卫细胞细胞液浓度<①处理后保卫细胞细胞液浓度,A项错误,C项正确;用蔗糖溶液②处理细胞后,细胞的气孔开度变小,说明细胞失水,可观察到质壁分离现象,B项正确;由以上分析可知,蔗糖溶液①可以近似为保卫细胞的等渗溶液,蔗糖溶液②为保卫细胞的高渗溶液,蔗糖溶液③则为保卫细胞的低渗溶液,故3种蔗糖溶液的浓度高低为②>①>③,D项正确。
6.(2020全国Ⅱ)取某植物的成熟叶片,用打孔器获取叶圆片,等分成两份,分别放入质量浓度(单位为g/mL)相同的甲糖溶液和乙糖溶液中,得到甲、乙两个实验组(甲糖的相对分子质量约为乙糖的2倍)。水分交换达到平衡时,检测甲、乙两组溶液的质量浓度,发现甲组中甲糖溶液的质量浓度升高。在此期间叶细胞和溶液之间没有溶质交换。据此判断下列说法错误的是( )A.甲组叶细胞吸收了甲糖溶液中的水使甲糖溶液的质量浓度升高B.若测得乙糖溶液的质量浓度不变,则乙组叶细胞的净吸水量为零C.若测得乙糖溶液的质量浓度降低,则乙组叶肉细胞可能发生了质壁分离D.若测得乙糖溶液的质量浓度升高,则叶细胞的净吸水量乙组大于甲组
答案 D 解析 由题干可知,甲糖的相对分子质量约为乙糖的2倍,且甲、乙两组溶液的质量浓度相等,故甲糖溶液的物质的量浓度低于乙糖溶液,即甲糖溶液的渗透压小于乙糖溶液。甲糖溶液的质量浓度升高,说明叶细胞吸收了甲糖溶液中的水分,A项正确;若测得乙糖溶液的质量浓度不变,则说明乙糖溶液和叶细胞的水分进出达到平衡,B项正确;若测得乙糖溶液的质量浓度降低,则说明乙糖溶液的浓度高于细胞液浓度,叶肉细胞失水,发生质壁分离,C项正确;若测得乙糖溶液的质量浓度升高,则说明乙糖溶液的浓度低于细胞液浓度,叶细胞吸水,但由于甲糖溶液的渗透压低于乙糖溶液,故叶细胞的净吸水量乙组小于甲组,D项错误。
方法突破1.实验中的对照实验
2.植物细胞质壁分离与复原的应用(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)
考向探究考向1物质进出细胞的方式1.(2020江苏)下图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
答案 A 解析 由图可知:葡萄糖以主动运输方式被小肠上皮细胞吸收,而运出细胞则是以③协助扩散的方式,A项正确;由图可知:Na+以②主动运输方式运出细胞,B项错误;多肽以⑤胞吞、胞吐方式进、出细胞,C项错误;维生素D属于脂类物质,以④自由扩散的方式被吸收,D项错误。
2.(2022山东济南一模)钠-葡萄糖共转运蛋白2(SGLT2)是一类葡萄糖转运蛋白,可将肾小管腔中的葡萄糖转运到肾小管上皮细胞中(如下图)。研究发现,Ⅱ型糖尿病患者肾小管上皮细胞膜上的SGLT2数量增加。科学家据此推测,特异性的抑制SGLT2可以有效降低血糖,成为治疗糖尿病的新途径。
下列说法错误的是( )A.Ⅱ型糖尿病患者的病因是胰岛素分泌不足,患者的血浆渗透压较正常人偏低B.SGLT2和GLUT2运输葡萄糖的方式不相同C.Na+由肾小管腔到组织间隙的整个转运过程需要消耗能量D.患者服用SGLT2抑制剂后尿糖现象会更加严重
答案 A 解析 Ⅱ型糖尿病患者肾小管上皮细胞膜上的SGLT2数量增加,肾小管上皮细胞对葡萄糖的重吸收能力增强,导致患者的血糖浓度偏高,血浆渗透压较正常人偏高,A项错误;SGLT2和GLUT2运输葡萄糖的方式不相同,SGLT2运输葡萄糖是从低浓度到高浓度,所需能量来自Na+内流,GLUT2运输葡萄糖是从高浓度向低浓度,不消耗能量,B项正确;Na+由肾小管腔到组织间隙是逆浓度梯度进行的,需要消耗能量,C项正确;Ⅱ型糖尿病患者肾小管上皮细胞膜上的SGLT2数量增加,患者服用SGLT2抑制剂后,原尿中的葡萄糖不能被重吸收,尿糖现象会更加严重,D项正确。
考向2物质进出细胞的影响因素3.(2022山东济南质量检测)紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞吸收 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 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( )
D.丙组实验是为了排除ATP溶液对实验结果的影响
方法突破1.影响物质跨膜运输因素的分析(1)浓度差对物质跨膜运输的影响①浓度差:主要影响自由扩散和协助扩散。②自由扩散:浓度差越大,运输速率越大。③协助扩散: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)氧气含量对跨膜运输的影响:通过影响细胞呼吸提供的能量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。
(3)温度对物质运输速率的影响
2.探究物质跨膜运输方式的实验设计(1)探究是主动运输还是被动运输的方法
(2)探究是自由扩散还是协助扩散的方法
主动运输的类型知识必备主动运输的3种类型
专项突破典例.(2022山东)液泡是植物细胞中储存Ca2+的主要细胞器。液泡膜上的H+焦磷酸酶可利用水解无机焦磷酸释放的能量跨膜运输H+,建立液泡膜两侧的H+浓度梯度。该浓度梯度驱动H+通过液泡膜上的载体蛋白CAX完成跨膜运输,从而使Ca2+以与H+相反的方向同时通过CAX进入液泡并储存。下列说法错误的是( )A.Ca2+通过CAX的跨膜运输方式属于协助扩散B.Ca2+通过CAX的运输有利于植物细胞保持坚挺C.加入H+焦磷酸酶抑制剂,Ca2+通过CAX的运输速率变慢D.H+从细胞质基质转运到液泡的跨膜运输方式属于主动运输
答案 A 解析 由题干信息可知,液泡是储存Ca2+的主要细胞器,液泡内Ca2+浓度高于细胞质基质,Ca2+运输方向为细胞质基质运至液泡,是主动运输,H+的浓度梯度提供动力,A项错误;Ca2+在液泡内浓度较高,有利于维持细胞液内的渗透压,有利于保持植物细胞坚挺,B项正确;加入H+焦磷酸酶抑制剂后,液泡内外的H+浓度梯度会降低,Ca2+吸收的动力会减少,Ca2+通过CAX的运输速率会减慢,C项正确;H+从细胞质运送到液泡,需要水解焦磷酸,属于主动运输,D项正确。
专项训练1.(2022河北)人体成熟红细胞能够运输O2和CO2,其部分结构和功能如下图,①~⑤表示相关过程。下列叙述错误的是( )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
答案 D 解析 血液流经肌肉组织时,O2从红细胞进入血浆,经毛细血管壁、组织液进入肌肉细胞,CO2进入红细胞,A项正确;①②是自由扩散,④从高浓度一侧到低浓度一侧,需要载体,属于协助扩散,⑤是水分子通过水通道蛋白的运输,是协助扩散,B项正确;③是主动运输,人体成熟红细胞无线粒体,通过无氧呼吸产生ATP为其供能,C项正确;人体成熟红细胞由于无细胞核及各种细胞器,所以糖蛋白不会更新,D项错误。
2.(2020海南)ABC转运蛋白是一类跨膜转运蛋白,参与细胞吸收多种营养物质,每一种ABC转运蛋白对物质运输具有特异性。ABC转运蛋白的结构及转运过程如下图所示,下列有关叙述正确的是( )A.ABC转运蛋白可提高O2的跨膜运输速度B.ABC转运蛋白可协助葡萄糖顺浓度梯度进入细胞C.Cl-和氨基酸依赖同一种ABC转运蛋白跨膜运输D.若ATP水解受阻,ABC转运蛋白不能完成转运过程
答案 D 解析 O2的跨膜运输方式为自由扩散,不需要转运蛋白协助,也不需要消耗能量,A项错误;据图可知,ABC转运蛋白发挥作用的过程伴随ATP的水解,说明ABC转运蛋白运输物质时需要消耗能量,而葡萄糖顺浓度梯度进入细胞不需要耗能,B项错误;据题干信息“每一种ABC转运蛋白对物质运输具有特异性”可知,一种转运蛋白转运一种或一类物质,故Cl-和氨基酸跨膜运输依赖的ABC转运蛋白不同,C项错误;据图可知,ABC转运蛋白的功能发挥伴随ATP的水解,故若ATP水解受阻,ABC转运蛋白不能完成转运过程,D项正确。
3.(2019全国Ⅱ)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
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