还剩52页未读,
继续阅读
2025届高考 一轮复习 人教版 细胞的物质输入与输出 课件(多选版)
展开
这是一份2025届高考 一轮复习 人教版 细胞的物质输入与输出 课件(多选版),共60页。PPT课件主要包含了无生命的物理性,微粒的,具有活性,分子大小,实验步骤,一系列浓度,梯度的蔗糖溶液,显微镜,刚好发生质壁分离,蔗糖溶等内容,欢迎下载使用。
考点一 水进出细胞的原理
【精梳·攻教材】一、渗透作用
【名师点睛】 (1)在液面稳定时,处于动态平衡,两者之间有水分子进出,只不过数目基本相同。(2)在液面稳定后,只要存在液面差,原高浓度的溶液浓度仍大于低浓度的溶液。
二、水进出细胞的原理1.动物细胞的吸水和失水:
2.植物细胞的吸水和失水:
【名师点睛】 正确理解溶液浓度这里的浓度是溶质的物质的量浓度,不是溶质的质量浓度。如向两烧杯等量的水中各加入1 g葡萄糖和1 g蔗糖完全溶解后,葡萄糖溶液的物质的量浓度大于蔗糖溶液的物质的量浓度。
【辨·清易错】 1.物质自由扩散进出细胞的速度既与浓度梯度有关,也与分子大小有关。( )2.1 ml/L NaCl溶液和1 ml/L蔗糖溶液的渗透压大小相等。( )分析:1 ml/L NaCl溶液中,含1 ml/L的Na+和1 ml/L的Cl-,即溶质微粒浓度为2 ml/L,而1 ml/L蔗糖溶液中,溶质为蔗糖分子,不可再拆分,所以1 ml/L NaCl溶液的渗透压大于1 ml/L蔗糖溶液的渗透压。3.在渗透作用中,当半透膜两侧溶液浓度相等时,水分子不再通过半透膜。( )分析:当半透膜两侧溶液浓度相等时,半透膜两侧的水分子进出平衡。
4.质壁分离是指细胞质与细胞壁发生分离。( )分析:质壁分离是指原生质层与细胞壁发生分离。5.质壁分离过程中细胞液的吸水能力逐渐变大。( )6.发生质壁分离的细胞,细胞壁与原生质层之间的液体是清水。( )分析:发生质壁分离的细胞,细胞壁与原生质层之间的液体是外界溶液。
【写·练表达】 1.(必修1 P67“拓展应用”)温度变化会影响水分子通过半透膜的扩散速率,检验该结论的实验设计为:______________________________________________________________________________________________。2.(必修1 P63“思考·讨论”)红细胞的细胞膜相当于半透膜,和半透膜类似,又有所不同。(1)习惯上说的半透膜是________________薄膜,物质能否通过取决于______________。(2)选择透过性膜是__________的生物膜,其对不同物质的通过性不仅取决于__________,还与细胞的需求有关。
将该渗透装置放于不同温度的环境中,通过比较不同温
度下漏斗管液面上升速度的快慢,判定温度是否影响
【精练·提能力】1.(2024·河北联考)通过海水淡化获取淡水,是解决淡水资源短缺的一种重要途径。反渗透海水淡化技术是利用只允许溶剂透过、不允许溶质透过的半透膜,将海水与淡水分隔开的一种技术。利用该技术淡化海水时,向反渗透装置中的海水一侧施加适当强度的外界压力,将海水中的水反渗透到淡水一侧。下列说法错误的是( )A.人工合成的半透膜可能不含水通道蛋白B.施加的外界压力应大于海水的渗透压C.反渗透装置中半透膜两侧的水分子总是顺溶质相对含量梯度移动D.反渗透装置中海水一侧的渗透压始终大于淡水一侧的渗透压
【解析】选C。反渗透海水淡化技术利用了只允许溶剂透过、不允许溶质透过的半透膜,而水通过细胞膜的方式有自由扩散和协助扩散,因此,人工合成的半透膜可能不含水通道蛋白,A正确;施加的外界压力应大于海水的渗透压,这样才能将海水中的水反渗透到淡水一侧,B正确;反渗透装置中,半透膜两侧的水分子总是逆溶质相对含量梯度移动,C错误;海水含有较多的溶质,故海水一侧的渗透压始终大于淡水一侧的渗透压,D正确。
2.(多选)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。将蛋壳内灌入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,如图所示。下列分析错误的是( )A.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于清水渗入蛋壳C.若将清水换为15%的NaCl溶液,则蛋壳先下沉后上浮D.若将正常的线粒体放入清水中,则线粒体内膜先涨破
【解析】选C、D。本实验中相当于渗透装置中半透膜的是壳膜,A正确;蛋壳内为15%的蔗糖溶液,单位时间内进入壳膜的水分子多于从壳膜流出的水分子,导致蛋壳下沉,半小时后吃水线低于烧杯的水面是由于清水渗入蛋壳,B正确;若将清水换为15%的NaCl溶液,则NaCl溶液的摩尔浓度大于蔗糖溶液,单位时间内进入壳膜的水分子少于从壳膜流出的水分子,导致蛋壳上浮,随着Cl-和Na+进入壳膜,导致壳膜内的溶液的摩尔浓度大于壳膜外的溶液的摩尔浓度,单位时间内进入壳膜的水分子多于从壳膜流出的水分子,导致蛋壳下沉,C错误;线粒体内膜内折形成嵴,内膜面积远大于外膜,若将正常的线粒体放入清水中,则线粒体外膜先涨破,D错误。
【方法规律】渗透装置中溶液中水分子渗透方向与溶液浓度的判断:低浓度→高浓度(1)(2)溶液浓度的判断:若渗透平衡后,半透膜两侧液面仍存在液面差,则半透膜两侧溶液就存在浓度差,液面差越大,浓度差就越大,且液面高的一侧溶液浓度高。
3.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物质A没有通过细胞膜进入细胞内B.0~1 h细胞体积与原生质体体积的变化量相等C.2~3 h物质A溶液的渗透压小于细胞液的渗透压D.0~1 h液泡中液体的渗透压大于细胞质基质的渗透压
【解析】选C。据题图可知,0~4 h,即开始一段时间内,原生质体的相对体积逐渐减小,说明细胞液浓度小于物质A溶液的浓度,当原生质体相对体积达到最小后又逐渐增大,说明部分物质A通过细胞膜进入细胞内,使细胞液浓度增大,从而使细胞吸水,表现为原生质体相对体积逐渐增大,A错误;因为细胞壁的伸缩性较小,原生质体的伸缩性较大,所以0~1 h细胞体积的变化量小于原生质体体积的变化量,B错误;2~3 h,原生质体的相对体积增大,表明细胞吸水,此时物质A溶液的渗透压小于细胞液的渗透压,C正确;0~1 h,原生质体的相对体积减小,表明细胞失水,此时液泡中液体(细胞液)的渗透压小于细胞质基质的渗透压,细胞质基质的渗透压又小于物质A溶液的渗透压,D错误。
提升·关键能力——比较与概括半透膜和选择透过性膜的区别
【加固训练】1.如图所示装置中,甲、乙、丙中分别放置了相等物质的量浓度的蔗糖溶液、麦芽糖溶液和乳糖溶液(溶液体积关系:V甲=V丙甲>丙B.若向乙中加入一定量麦芽糖酶溶液,稳定后液面高度:乙<甲=丙C.若向丙中加入一定量的半乳糖,稳定后液面高度:甲=乙=丙,并且甲、乙、丙中半乳糖含量相同D.本实验中半乳糖等单糖分子从浓度高的一侧向浓度低的一侧通过半透膜的扩散称为渗透作用
【解析】选B。若向甲、丙中分别加入等体积相同物质的量浓度的蔗糖酶和乳糖酶,甲中的蔗糖水解成两分子单糖,丙中的乳糖分解为两分子单糖,都可通过半透膜进入乙中,引起乙液面升高,稳定后液面高度乙>甲=丙,A错误;若向乙中加入一定量麦芽糖酶溶液,乙中的麦芽糖水解为两分子的葡萄糖,会通过半透膜分别进入甲和丙,稳定后液面高度乙<甲=丙,B正确;若向丙中加入一定量的半乳糖,由于半乳糖可以通过半透膜,因此稳定后液面高度甲=乙=丙,但因为乙体积最大,所以乙中半乳糖含量最多,C错误;渗透作用是指水分子或其他溶剂分子通过半透膜的扩散,本实验中水分子是溶剂分子,故本实验中半乳糖等单糖分子从浓度高的一侧向浓度低的一侧通过半透膜的扩散,不能称为渗透作用,D错误。
2.科研人员将人的成熟红细胞分别置于蒸馏水和几种等渗溶液中,测定红细胞溶血(溶血是指红细胞破裂后血红蛋白渗出的现象)所需时间,实验结果如图所示。以下叙述错误的是( )A.红细胞膜主要由磷脂和蛋白质构成B.处于等渗溶液中的红细胞吸水涨破是由于溶质分子进入细胞使细胞质浓度升高C.氯化铵、甘油、乙醇、丙酮进入红细胞的速度依次减小D.上述实验可以证明脂溶性物质更易通过细胞膜
【解析】选C。细胞膜的组成成分主要是蛋白质和脂质,其次还有少量糖类,脂质中主要是磷脂,A正确;处于等渗溶液中的红细胞吸水涨破是由于溶质分子进入细胞,渗透压上升,使细胞质浓度升高,进而吸水涨破,B正确;分析题图可知,从红细胞放入氯化铵、甘油、乙醇、丙酮溶液中溶血的时间分别为9.67、7.17、2.04、1.65可知:氯化铵、甘油、乙醇、丙酮扩散进入红细胞的速度大小关系为丙酮>乙醇>甘油>氯化铵,C错误;根据细胞的溶血时间可知,脂溶性物质如丙酮、乙醇和甘油更易通过细胞膜,D正确。
考点二 探究植物细胞的吸水和失水
【精梳·攻教材】一、实验原理
【名师点睛】本实验探究细胞的吸水和失水两个过程,这两个过程在同一装片中先后进行,属于自身对照。
【辨·清易错】 1.观察植物细胞吸水和失水时,可用蔗糖溶液处理紫色洋葱鳞片叶外表皮。( )2.质壁分离过程中,黑藻细胞绿色加深、吸水能力减小。( )分析:质壁分离过程中,细胞液浓度增大,吸水能力增大。3.可以用大蒜根尖分生区细胞作实验材料来观察细胞的质壁分离与复原。( )分析:根尖分生区细胞没有大液泡,不适合作此实验材料。4.在高倍显微镜下才能观察到洋葱鳞片叶外表皮细胞的质壁分离。( )分析:整个实验过程只需低倍镜观察。5.植物细胞的原生质层包括细胞膜、细胞质和细胞核。( )分析:植物细胞的原生质层包括细胞膜、液泡膜及两者之间的细胞质。
【写·练表达】 1.(必修1 P64“探究·实践”拓展)将质量浓度为0.3 g·mL-1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:_______________________________________________________________________。2.(必修1 P67“拓展应用”)利用紫色洋葱鳞片叶表皮细胞设计实验,测定该细胞的细胞液浓度相当于多少质量分数的蔗糖溶液。实验思路:(1)配制出____________________________,将紫色洋葱鳞片叶表皮细胞置于配好的各种浓度的蔗糖溶液中,适当时间后用________观察细胞质壁分离情况。(2)记录__________________的细胞所用的蔗糖溶液浓度,以及刚好未发生质壁分离的细胞所用的蔗糖溶液浓度,据此推算出__________________________________。
胞内,使细胞液浓度升高,细胞渗透吸水而发生自动复原
细胞液溶质浓度应在这两个浓度之间
【精练·提能力】1.(2024·石家庄模拟)用物质的量浓度为2 ml/L的乙二醇溶液和2 ml/L的蔗糖溶液分别浸泡某种植物细胞,观察细胞的质壁分离现象,得到其原生质体相对体积变化情况如图所示。下列叙述正确的是( )A.0~60 s,原生质体内只发生水分子的渗出,没有水分子的渗入B.在60 s后,处于2 ml/L的蔗糖溶液中细胞的细胞液浓度缓慢降低后趋于稳定C.在120 s后,处于2 ml/L的乙二醇溶液中细胞逐渐发生质壁分离的复原D.该植物的所有活细胞在一定条件下都能发生质壁分离及复原现象
【解题指南】(1)题眼:一定浓度的乙二醇溶液和蔗糖溶液。(2)关键:乙二醇进出细胞属于自由扩散,可以直接穿过原生质层,而蔗糖不能透过原生质层。
【解析】选C。0~60 s,原生质体内既有水分子的渗出也有水分子的渗入,A错误;在60 s后,由于处于2 ml/L蔗糖溶液中的细胞的原生质体体积逐渐变小后趋于稳定,说明此时间段内细胞还在失水并趋于渗透平衡,则细胞液浓度缓慢升高后趋于稳定,B错误;在120 s后,处于2 ml/L的乙二醇溶液中的细胞由于乙二醇进入,原生质体体积逐渐变大并恢复到原始体积,说明此时间段内细胞发生质壁分离的复原,C正确;并不是该植物的所有活细胞在一定条件下都能发生质壁分离及复原现象,能发生质壁分离及复原现象的细胞须具有大液泡等结构,D错误。
2.(多选)在用紫色洋葱A及B的外表皮细胞分别制成的5个装片上依次滴加5种不同浓度的蔗糖溶液,相同时间后原生质体体积变化如图所示,下列有关叙述正确的是( )A.紫色洋葱A比B的外表皮细胞的细胞液浓度高B.两种紫色洋葱外表皮细胞都发生质壁分离的蔗糖溶液浓度是乙和丁C.将处于乙浓度蔗糖溶液中的紫色洋葱A外表皮细胞的装片置于清水中,一定会发生质壁分离复原D.实验后不同浓度蔗糖溶液中紫色洋葱A、B外表皮细胞的吸水能力关系为丙浓度中的小于戊浓度中的
【解析】选A、B、D。以一个紫色洋葱外表皮细胞的原生质体体积的变化为标准,判断5种蔗糖溶液浓度的大小依次为丙<戊<甲<丁<乙,浓度为甲的蔗糖溶液为紫色洋葱A外表皮细胞的等渗溶液,浓度为戊的蔗糖溶液为紫色洋葱B外表皮细胞的等渗溶液,因此紫色洋葱A外表皮细胞的细胞液浓度高于紫色洋葱B外表皮细胞的细胞液浓度,A正确;在乙和丁蔗糖溶液中,紫色洋葱A、B外表皮细胞的原生质层都缩小,都发生质壁分离,B正确;处于乙浓度蔗糖溶液中的紫色洋葱A外表皮细胞失水,但无法判断是否已经过度失水死亡,因此无法判断将其置于清水后能否发生质壁分离复原,C错误;与在戊溶液中相比,紫色洋葱A比B的外表皮细胞在丙溶液中,原生质体体积更大,细胞吸水更多,则其吸水能力更弱,D正确。
3.(2024·保定模拟)将紫色洋葱鳞片叶外表皮置于0.3 g/mL的蔗糖溶液中,细胞发生质壁分离后,在显微镜下观察到( )
【解析】选A。将紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞置于0.3 g/mL的蔗糖溶液中,细胞由于失水,原生质层与细胞壁分离,细胞液呈现紫色,且紫色会变深;由于细胞壁具有全透性,原生质层与细胞壁之间充满蔗糖溶液,因而表现为无色;另外细胞核被液泡挤到细胞质的一侧,故A符合题意。
【从教材走向高考】 4.(必修1 P74“复习与提高”拓展)将若干生理状况基本相同、长度为4 cm的鲜萝卜条分为四组,分别置于清水(对照组)和浓度相同的三种溶液中(实验组),尿素溶液、KNO3溶液和蔗糖溶液分别编号为1、2、3组。测量每组萝卜条的平均长度,结果如图。据图分析回答下列问题。
(1)实验组中可以发生质壁分离和复原现象的是______ (填序号)组。说出判断依据是__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 【解析】(1)根据题干信息可以看出,在所给的实验试剂中尿素和KNO3可以进入细胞,这样就可以改变细胞的渗透压,而蔗糖分子无法穿过细胞膜,所以尿素溶液和KNO3溶液这两组可以先发生质壁分离后自动复原,加入蔗糖的这一组只能发生质壁分离而无法发生自动复原。
在尿素溶液中,细胞先失水,后来由于尿素进入细胞,细胞吸水复原;在
中,萝卜条失水,细胞只能发生质壁分离
(2)若质壁分离后不能复原,导致细胞失水过度而死亡的原因可能有:①____________________,②__________________。若改用相同质量浓度的葡萄糖溶液,则会使细胞开始发生质壁分离时所用时间更____(填“长”或“短”)。 【解析】(2)若质壁分离后不能复原,导致细胞失水过度而死亡的原因可能是蔗糖溶液浓度过大,也可能是质壁分离时间过长。由于葡萄糖的相对分子质量小于蔗糖,因此相同质量浓度的葡萄糖溶液物质的量浓度高于蔗糖溶液,所以开始发生质壁分离时所用时间更短。
提升·关键能力——科学探究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)比较未知溶液的浓度大小:
(5)鉴别不同种类的溶液(如KNO3溶液和蔗糖溶液):
【加固训练】(2024·武汉模拟)制作无色洋葱鳞片叶表皮细胞的临时装片用于“观察植物细胞吸水与失水”实验时,用高浓度(质量浓度为0.075 g/mL)的胭脂红(一种水溶性的大分子食用色素,呈红色)溶液作为外界溶液进行引流处理后,观察细胞的变化。下列有关实验操作和结果的叙述,正确的是( )A.表皮细胞的液泡为红色时,表皮细胞仍具有正常生理功能B.细胞发生质壁分离现象时,表皮细胞内的红色区域变小C.细胞发生质壁分离复原现象时,表皮细胞内的无色区域变大D.用不同浓度的胭脂红溶液处理细胞后,均能观察到质壁分离和质壁分离复原现象
【解析】选C。表皮细胞的液泡为红色时,说明胭脂红溶液进入了液泡,则细胞膜失去了选择透过性,表皮细胞已死亡,A错误;细胞发生质壁分离现象时,细胞壁和细胞膜之间的红色区域变大,B错误;细胞发生质壁分离复原现象时,由于细胞渗透吸水,液泡体积变大,表皮细胞内的无色区域变大,C正确;胭脂红溶液浓度低于细胞液浓度时,不能观察到质壁分离现象,而胭脂红溶液浓度过高时,细胞会因失水过多而死亡,不能观察到质壁分离复原现象,D错误。
考点三 物质进出细胞的方式
【精梳·攻教材】一、物质进出细胞的方式1.被动运输:(1)含义: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。
【名师点睛】 浓度差主要影响自由扩散和协助扩散(1)自由扩散中,浓度差越大,运输速率越大。(2)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。
二、影响物质跨膜运输因素1.浓度差对物质跨膜运输的影响:
2.转运蛋白数量对跨膜运输的影响:
【名师点睛】 转运蛋白主要影响协助扩散和主动运输(1)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。(2)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,可能原因是受能量供应限制。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:
(1)P点时:__________为物质的运输提供能量。(2)PQ段:随着氧气含量的增加,有氧呼吸产生的能量越____,主动运输的速率越____。(3)Q点以后:当氧气含量达到一定程度后,受______________以及其他限制因素的影响,运输速率不再增加。
【辨·清易错】 1.一种载体蛋白通常只适合与一种或一类离子或分子结合。( )2.人体不同细胞吸收葡萄糖的方式都是协助扩散。( )分析:人体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是主动运输。3.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。( )4.分子或离子通过通道蛋白时,需要与通道蛋白结合。 ( )分析:分子或离子通过通道蛋白时,不需要与通道蛋白结合。5.通过胞吞或胞吐方式进出细胞,需要膜上蛋白质的参与,更离不开膜上磷脂双分子层的流动性。( )
6.果脯在腌制过程中细胞通过主动运输吸收蔗糖分子。( )分析:果脯中的细胞在腌制过程中已被杀死,细胞膜失去了其控制物质进出的作用,因此蔗糖分子进入细胞不是主动运输。
【写·练表达】 1.(必修1 P70“与社会的联系”)引起囊性纤维化的直接原因是______________________________________;根本原因是___________________________。2.(必修1 P67“拓展应用”)细胞内外溶液浓度差会影响物质运输速率,温度会影响水分子通过细胞膜的扩散速率,原因是温度会影响膜上____________________________,水分子通过细胞膜的方式为自由扩散和协助扩散,在一定温度范围内,________________________________。
3个碱基对缺失造成基因突变
升高温度,会加快水分子的扩散速率
【精研·破疑难】【命题研究】【典例】(2024·邢台模拟)图1是人甲状腺细胞摄取原料合成甲状腺球蛋白的基本过程,图2表示两种跨膜运输方式,请据图回答问题:
(1)细胞内的碘浓度远远高于血浆中碘浓度,这表明图1中a过程的跨膜运输方式是__________,该过程______(填“需要”或“不需要”)细胞提供能量。
【解析】(1)细胞内的碘浓度高于细胞外,但碘还能从细胞外进入细胞内,说明碘是逆浓度梯度进入细胞的,从而得出碘的跨膜运输方式为主动运输的结论,该过程需要消耗细胞代谢产生的能量。
(2)图2中,甲的跨膜运输方式是__________,乙的跨膜运输方式是______________________,苯进出细胞的方式一般是图2中的____(填“甲”或“乙”)。若对离体的心肌细胞使用某种毒素,结果对Mg2+的吸收显著减少,而对Ca2+、K+、C6H12O6等物质的吸收没有受到影响,其原因是________________________________。
该毒素抑制了Mg2+载体蛋白的活性
【解析】(2)甲的运输速度与细胞外浓度呈正比,表示自由扩散;而乙过程在一定范围内与浓度差有关,达到最大速率时,不随浓度的增加而加快,说明载体的数量是有限的,可以表示主动运输或协助扩散;苯进出细胞的方式一般是自由扩散,对应甲图;Mg2+、Ca2+、K+、C6H12O6等的吸收都是主动运输,需要载体和能量,若对离体的心肌细胞使用某种毒素,结果对Mg2+的吸收显著减少,而Ca2+、K+、C6H12O6等物质的吸收没有受到影响,其原因是该毒素抑制了Mg2+载体蛋白的活性,而没有抑制能量的供应。
(3)木糖为五碳糖,但是细胞膜能转运葡萄糖,却不能转运木糖,这表明细胞膜具有的特性是____________,突触前膜通过胞吐的方式释放神经递质,说明细胞膜具有的特点是______________。 聚焦考查点:物质跨膜运输的方式及其判断方法。【解析】(3)木糖为五碳糖,但是细胞膜能转运葡萄糖,却不能转运木糖,这表明细胞膜具有的特性是选择透过性;突触前膜通过胞吐的方式释放神经递质,说明细胞膜特点是具有一定的流动性。
【破解策略】物质跨膜运输方式的判断
【精练·提能力】1.(多选)(2024·石家庄模拟)如图为相关物质进出人体小肠绒毛上皮细胞的示意图,结合图示分析下列各项中错误的是( )A.葡萄糖进出小肠绒毛上皮细胞的方式相同,均为主动运输B.Na+-K+泵的功能只是作为运输Na+和K+的载体蛋白C.Na+驱动的葡萄糖载体蛋白可同时运输葡萄糖和Na+,说明该载体蛋白不具有特异性D.小肠绒毛上皮细胞运出葡萄糖的方式与成熟红细胞吸收葡萄糖的方式相同
【解析】选A、B、C。由图可知,葡萄糖进入小肠绒毛上皮细胞需要Na+驱动的葡萄糖载体蛋白,需要能量,是主动运输,其运出细胞是由高浓度到低浓度,需要葡萄糖载体蛋白,属于协助扩散,A错误;Na+-K+泵在运输Na+和K+时,既能作为载体蛋白也能催化ATP的水解,B错误;Na+驱动的葡萄糖载体蛋白可同时运输葡萄糖和Na+,不能运输其他物质,说明载体具有特异性,C错误;小肠绒毛上皮细胞运出葡萄糖的方式与红细胞吸收葡萄糖的方式相同,都是协助扩散,D正确。
2.(2023·长沙模拟)肾小管上皮细胞部分生理过程如图甲所示,其中cAMP是由ATP在酶的催化下形成的,在调节细胞代谢方面发挥重要作用;该细胞的细胞膜局部亚显微结构如图乙所示,其中1~5为运输方式。下列相关叙述错误的是( )A.如果cAMP的合成量减少,那么水通道蛋白合成量会受影响B.肾小管上皮细胞吸水的方式有图乙中的2和3两种C.图乙中的1和5两种运输方式受O2浓度的影响D.植物的根吸收无机盐离子的方式与图乙中的3、4相同
【解析】选D。由题图甲可以看出,cAMP合成以后能促进水通道蛋白的合成,所以如果cAMP合成量减少,那么水通道蛋白合成量会减少,A正确;细胞吸收水分的方式有自由扩散,以及借助水通道蛋白的运输方式,即图乙中的2、3两种运输方式,B正确;图乙中的1和5两种运输方式属于主动运输,主动运输需要消耗ATP,O2浓度会影响呼吸强度,所以图乙中的1和5两种运输方式受O2浓度的影响,C正确;植物的根吸收无机盐离子的方式通常为主动运输,图乙中的3和4不属于主动运输,D错误。
【加固训练】1.(2023·深圳模拟)图甲、乙分别表示载体介导和通道介导的两种协助扩散方式,其中通道介导的扩散比载体介导的扩散快1 000倍,下列叙述错误的是( )A.载体蛋白和通道蛋白在细胞膜上不是静止不动的B.载体蛋白和通道蛋白在物质转运时的作用机制不同C.甲、乙两种方式中只有乙属于被动运输D.载体蛋白转运时会发生构象改变导致运输速率较慢
【解析】选C。载体蛋白和通道蛋白在细胞膜上不是静止不动的,而是具有流动性,A正确;载体蛋白转运物质时要与物质结合发生构象变化,通道蛋白在转运物质时,不与其结合发生构象变化,二者作用机制不同,B正确;甲、乙两种方式都可以从高浓度一侧运输到低浓度一侧,都需要转运蛋白的协助,都属于被动运输,C错误;载体蛋白在转运离子或分子时,会与离子或分子结合,导致自身构象的改变,与通道蛋白转运方式相比,运输速率较慢,D正确。
【知识拓展】通道蛋白与载体蛋白的异同(1)不同点:(2)相同点:①均为蛋白质。②分布在细胞的膜结构中。③控制特定物质的跨膜运输,具有特异性。
2.如图为细胞物质运输方式的示意图。下列相关叙述错误的是( )A.①过程为自由扩散,运输速率受环境温度影响B.麦芽糖水解产物通过途径②进入小肠上皮细胞时,ATPase仅承担载体的功能C.方式③依赖于细胞膜的结构特性,并需要消耗能量D.除图中三种方式外,细胞还能通过协助扩散的方式顺浓度梯度进行物质运输
【解析】选B。图中①表示自由扩散,运输速率和温度有关,因为温度可以影响分子热运动进而影响膜的通透性,A正确;②表示主动运输,麦芽糖水解产物葡萄糖被小肠上皮细胞吸收是主动运输,需要载体,也需要消耗细胞的ATP,因此ATPase也具有催化ATP水解的作用,B错误;③表示胞吞,依赖于细胞膜的结构特性,即具有一定的流动性,并需要消耗能量,不需要载体蛋白,C正确;物质运输除图示三种方式外还有协助扩散,运输方向为顺浓度梯度,D正确。
【易错警示】(1)胞吞过程需要某些特定的膜蛋白的参与,但是不需要转运蛋白的参与。(2)胞吐不仅能运输大分子物质,也可以运输小分子物质,如神经递质。(3)被动运输和主动运输主要体现了膜的选择透过性,胞吞、胞吐主要体现了膜的流动性。
3.(2024·承德模拟)葡萄糖转运体(GLUT)是一类调控葡萄糖顺浓度进出细胞的跨膜蛋白家族,该家族中每一个成员都只能介导一种转运方式。GLUT-1为最早发现的一种葡萄糖转运蛋白,人体成熟红细胞吸收葡萄糖就是依赖于它,它还存在于乳腺细胞和乳腺癌细胞中,人的乳腺细胞(A)和乳腺癌细胞(B)在相同条件下对葡萄糖摄取情况如图甲所示。用线粒体功能抑制剂分别处理A细胞和B细胞,并统计每组细胞的数目,再与对照组(未使用抑制剂处理)细胞数目相比作出图乙,下列说法正确的是( )注:实验细胞经处理,细胞膜上只有GLUT-1一种葡萄糖转运蛋白。A.每种转运蛋白结构都不完全相同,其根本原因是氨基酸的种类、数目、排列顺序不同B.据图甲分析,A细胞膜上的葡萄糖转运蛋白数量可能少于B细胞膜上葡萄糖转运蛋白数量C.据题可知,A、B两种细胞吸收葡萄糖的方式均为主动运输D.据题可推测,线粒体功能抑制剂将可作为一种抑癌药物
【解析】选B。每种转运蛋白结构不完全相同,直接原因是氨基酸的种类、数量、排列顺序不同,以及肽链盘曲折叠形成的空间结构的差异,根本原因则是控制转运蛋白合成的基因上遗传信息的差异,A错误;从图甲可以发现,B细胞相比A细胞摄取葡萄糖更多,所以B细胞膜上的葡萄糖转运蛋白可能更多,B正确;GLUT是一类调控葡萄糖顺浓度进出细胞的跨膜蛋白家族,该家族中每一成员都只能介导一种转运方式,葡萄糖顺浓度梯度进入A、B细胞,需要GLUT-1转运,属于协助扩散,C错误;由图甲信息可知,癌细胞表面的GLUT-1数量超过正常细胞,推测癌细胞不断增殖需要大量能量,但是分析图乙可知,线粒体功能抑制剂对正常细胞的抑制作用强于癌细胞,因此不能用于治疗癌症,不可作为一种抑癌药物,D错误。
【感悟高考】1.(2021·湖北选择考)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
【解析】选B。大多数水分子以协助扩散的方式进出细胞,少数水分子以自由扩散的方式进出细胞,而Na+和Cl-以主动运输的方式进出红细胞。自由扩散和协助扩散比主动运输更容易,故细胞膜对水分子的通透性远高于Na+和Cl-。由于自由扩散和协助扩散都是顺浓度梯度运输,主动运输是逆浓度梯度运输,故水分子从低渗溶液扩散至高渗溶液,Na+和Cl-从低渗溶液扩散至高渗溶液,B正确,A、C、D错误。
2.(2021·湖南选择考)质壁分离和质壁分离复原是某些生物细胞响应外界水分变化而发生的渗透调节过程。下列叙述错误的是( )A.施肥过多引起的“烧苗”现象与质壁分离有关B.质壁分离过程中,细胞膜可局部或全部脱离细胞壁C.质壁分离复原过程中,细胞的吸水能力逐渐降低D.1 ml/L NaCl溶液和1 ml/L蔗糖溶液的渗透压大小相等
【解析】选D。施肥过多会导致植物根部细胞细胞液浓度小于外界溶液浓度引起细胞失水即造成“烧苗”,A正确;质壁分离指原生质层(细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质)和细胞壁的分离,B正确;质壁分离复原过程中,细胞不断吸水导致细胞液的浓度逐渐降低,故吸水能力降低,C正确;溶液渗透压指单位体积溶液中溶质微粒对水的吸引力,大小取决于单位体积溶液中溶质微粒的数目,1 ml/L NaCl溶液和1 ml/L蔗糖溶液中溶质微粒数目不同,故渗透压大小不同,D错误。
3.(2023·全国甲卷)探究植物细胞的吸水和失水实验是高中学生常做的实验。某同学以紫色洋葱鳞片叶外表皮为材料进行实验,探究蔗糖溶液、清水处理外表皮后,外表皮细胞原生质体和液泡的体积及细胞液浓度的变化。图中所提到的原生质体是指植物细胞不包括细胞壁的部分。下列示意图中能够正确表示实验结果的是( )
【解析】选C。本题主要考查植物细胞的失水和吸水过程中原生质体体积、液泡体积和细胞液浓度的变化关系。用30%的蔗糖溶液处理实验材料后,细胞失水,细胞的原生质体和液泡的体积都减小,细胞液浓度增大;用清水处理实验材料后,细胞吸水,细胞的原生质体和液泡的体积都增大,细胞液浓度减小,A、B错误。随着蔗糖溶液浓度的增大,超过细胞液浓度后,细胞失水,原生质体和液泡体积都减小,细胞液浓度增大,C正确、D错误。
4.(2023·全国甲卷)物质输入和输出细胞都需要经过细胞膜。下列有关人体内物质跨膜运输的叙述,正确的是( )A.乙醇是有机物,不能通过自由扩散方式跨膜进入细胞B.血浆中的K+进入红细胞时需要载体蛋白并消耗ATPC.抗体在浆细胞内合成时消耗能量,其分泌过程不耗能D.葡萄糖可通过主动运输但不能通过协助扩散进入细胞
【解析】选B。本题主要考查物质跨膜运输方式的特点。乙醇是小分子有机物,通过自由扩散的方式跨膜进入细胞,A错误;血浆中的K+进入红细胞的方式为主动运输,需要载体蛋白并消耗ATP,B正确;抗体在浆细胞内合成,消耗能量,其分泌过程也需要消耗能量,C错误;葡萄糖可通过主动运输进入小肠上皮细胞,也能通过协助扩散进入红细胞,D错误。
5.(2021·河北选择考)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( )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
【解析】选D。本题主要考查哺乳动物成熟红细胞进行物质运输的方式以及代谢活动。血液流经肌肉组织时,红细胞应释放O2,吸收CO2,A正确;①②过程运输的物质是气体,其运输过程不需要细胞膜上蛋白质的协助、不消耗能量,故为自由扩散,④和⑤过程发生时,分别需要细胞膜上的载体蛋白和通道蛋白的协助且不消耗能量,故属于协助扩散,B正确;人体成熟红细胞无线粒体,故只能通过无氧呼吸产生ATP,为③提供能量,C正确;人体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。
基于核心素养的新考向:1.(结构与功能观)Q侧属于细胞的____侧,判断的依据是_____________________________________________________。 【解析】1.糖蛋白位于细胞膜的P侧,为外侧(或ATP水解酶位于细胞膜的Q侧,为内侧),可判断Q侧属于细胞的内侧。
侧(或ATP水解酶位于细胞膜内侧)
2.(稳态与平衡观)Na+ -K+ 泵是常见的 ATP驱动泵,这种泵能逆浓度梯度把3个Na+泵出细胞外,2个K+泵入细胞内,Na+ 通过Na+-K+泵运输的方式与在神经纤维膜上受到刺激后 Na+ 内流的方式分别属于__________和__________。 【解析】2.Na+ 通过Na+-K+泵运输到细胞外侧,是从低浓度运向高浓度,为主动运输;神经纤维膜上受到刺激后 Na+ 内流的方向是从高浓度流向低浓度,属于协助扩散。
3.(物质与能量观)图中a方式,物质 Y 转运所需能量来源于___________________(填“ATP直接供能”或“X运输中的梯度动力”)。 【解析】3.图中a方式属于由X驱动的Y主动运输,物质 Y 转运所需能量来源于X运输中的梯度动力。
4.(设计实验)最新研究表明,若肠腔葡萄糖浓度较高,葡萄糖主要通过蛋白(GLUT2)的协助,通过协助扩散的方式进入小肠上皮细胞。在协助扩散的同时,通过蛋白(SGLT1)的主动运输过程也在发生。但主动运输的载体(SGLT1)容易饱和,协助扩散吸收葡萄糖的速率比主动运输快数倍。请你设计实验加以验证。实验步骤:第一步:取甲(敲除了SGLT1蛋白基因的小肠上皮细胞)、乙(敲除了 GLUT2蛋白基因的小肠上皮细胞)、丙(正常的小肠上皮细胞),三组细胞其他生理状况均相同;第二步:将甲、乙、丙三组细胞分别置于_________________________________________________________________________;
一定较高浓度的葡萄糖溶液中(三组浓
度相同),培养一段时间,其他条件相同且适宜
考点一 水进出细胞的原理
【精梳·攻教材】一、渗透作用
【名师点睛】 (1)在液面稳定时,处于动态平衡,两者之间有水分子进出,只不过数目基本相同。(2)在液面稳定后,只要存在液面差,原高浓度的溶液浓度仍大于低浓度的溶液。
二、水进出细胞的原理1.动物细胞的吸水和失水:
2.植物细胞的吸水和失水:
【名师点睛】 正确理解溶液浓度这里的浓度是溶质的物质的量浓度,不是溶质的质量浓度。如向两烧杯等量的水中各加入1 g葡萄糖和1 g蔗糖完全溶解后,葡萄糖溶液的物质的量浓度大于蔗糖溶液的物质的量浓度。
【辨·清易错】 1.物质自由扩散进出细胞的速度既与浓度梯度有关,也与分子大小有关。( )2.1 ml/L NaCl溶液和1 ml/L蔗糖溶液的渗透压大小相等。( )分析:1 ml/L NaCl溶液中,含1 ml/L的Na+和1 ml/L的Cl-,即溶质微粒浓度为2 ml/L,而1 ml/L蔗糖溶液中,溶质为蔗糖分子,不可再拆分,所以1 ml/L NaCl溶液的渗透压大于1 ml/L蔗糖溶液的渗透压。3.在渗透作用中,当半透膜两侧溶液浓度相等时,水分子不再通过半透膜。( )分析:当半透膜两侧溶液浓度相等时,半透膜两侧的水分子进出平衡。
4.质壁分离是指细胞质与细胞壁发生分离。( )分析:质壁分离是指原生质层与细胞壁发生分离。5.质壁分离过程中细胞液的吸水能力逐渐变大。( )6.发生质壁分离的细胞,细胞壁与原生质层之间的液体是清水。( )分析:发生质壁分离的细胞,细胞壁与原生质层之间的液体是外界溶液。
【写·练表达】 1.(必修1 P67“拓展应用”)温度变化会影响水分子通过半透膜的扩散速率,检验该结论的实验设计为:______________________________________________________________________________________________。2.(必修1 P63“思考·讨论”)红细胞的细胞膜相当于半透膜,和半透膜类似,又有所不同。(1)习惯上说的半透膜是________________薄膜,物质能否通过取决于______________。(2)选择透过性膜是__________的生物膜,其对不同物质的通过性不仅取决于__________,还与细胞的需求有关。
将该渗透装置放于不同温度的环境中,通过比较不同温
度下漏斗管液面上升速度的快慢,判定温度是否影响
【精练·提能力】1.(2024·河北联考)通过海水淡化获取淡水,是解决淡水资源短缺的一种重要途径。反渗透海水淡化技术是利用只允许溶剂透过、不允许溶质透过的半透膜,将海水与淡水分隔开的一种技术。利用该技术淡化海水时,向反渗透装置中的海水一侧施加适当强度的外界压力,将海水中的水反渗透到淡水一侧。下列说法错误的是( )A.人工合成的半透膜可能不含水通道蛋白B.施加的外界压力应大于海水的渗透压C.反渗透装置中半透膜两侧的水分子总是顺溶质相对含量梯度移动D.反渗透装置中海水一侧的渗透压始终大于淡水一侧的渗透压
【解析】选C。反渗透海水淡化技术利用了只允许溶剂透过、不允许溶质透过的半透膜,而水通过细胞膜的方式有自由扩散和协助扩散,因此,人工合成的半透膜可能不含水通道蛋白,A正确;施加的外界压力应大于海水的渗透压,这样才能将海水中的水反渗透到淡水一侧,B正确;反渗透装置中,半透膜两侧的水分子总是逆溶质相对含量梯度移动,C错误;海水含有较多的溶质,故海水一侧的渗透压始终大于淡水一侧的渗透压,D正确。
2.(多选)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。将蛋壳内灌入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,如图所示。下列分析错误的是( )A.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于清水渗入蛋壳C.若将清水换为15%的NaCl溶液,则蛋壳先下沉后上浮D.若将正常的线粒体放入清水中,则线粒体内膜先涨破
【解析】选C、D。本实验中相当于渗透装置中半透膜的是壳膜,A正确;蛋壳内为15%的蔗糖溶液,单位时间内进入壳膜的水分子多于从壳膜流出的水分子,导致蛋壳下沉,半小时后吃水线低于烧杯的水面是由于清水渗入蛋壳,B正确;若将清水换为15%的NaCl溶液,则NaCl溶液的摩尔浓度大于蔗糖溶液,单位时间内进入壳膜的水分子少于从壳膜流出的水分子,导致蛋壳上浮,随着Cl-和Na+进入壳膜,导致壳膜内的溶液的摩尔浓度大于壳膜外的溶液的摩尔浓度,单位时间内进入壳膜的水分子多于从壳膜流出的水分子,导致蛋壳下沉,C错误;线粒体内膜内折形成嵴,内膜面积远大于外膜,若将正常的线粒体放入清水中,则线粒体外膜先涨破,D错误。
【方法规律】渗透装置中溶液中水分子渗透方向与溶液浓度的判断:低浓度→高浓度(1)(2)溶液浓度的判断:若渗透平衡后,半透膜两侧液面仍存在液面差,则半透膜两侧溶液就存在浓度差,液面差越大,浓度差就越大,且液面高的一侧溶液浓度高。
3.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物质A没有通过细胞膜进入细胞内B.0~1 h细胞体积与原生质体体积的变化量相等C.2~3 h物质A溶液的渗透压小于细胞液的渗透压D.0~1 h液泡中液体的渗透压大于细胞质基质的渗透压
【解析】选C。据题图可知,0~4 h,即开始一段时间内,原生质体的相对体积逐渐减小,说明细胞液浓度小于物质A溶液的浓度,当原生质体相对体积达到最小后又逐渐增大,说明部分物质A通过细胞膜进入细胞内,使细胞液浓度增大,从而使细胞吸水,表现为原生质体相对体积逐渐增大,A错误;因为细胞壁的伸缩性较小,原生质体的伸缩性较大,所以0~1 h细胞体积的变化量小于原生质体体积的变化量,B错误;2~3 h,原生质体的相对体积增大,表明细胞吸水,此时物质A溶液的渗透压小于细胞液的渗透压,C正确;0~1 h,原生质体的相对体积减小,表明细胞失水,此时液泡中液体(细胞液)的渗透压小于细胞质基质的渗透压,细胞质基质的渗透压又小于物质A溶液的渗透压,D错误。
提升·关键能力——比较与概括半透膜和选择透过性膜的区别
【加固训练】1.如图所示装置中,甲、乙、丙中分别放置了相等物质的量浓度的蔗糖溶液、麦芽糖溶液和乳糖溶液(溶液体积关系:V甲=V丙
【解析】选B。若向甲、丙中分别加入等体积相同物质的量浓度的蔗糖酶和乳糖酶,甲中的蔗糖水解成两分子单糖,丙中的乳糖分解为两分子单糖,都可通过半透膜进入乙中,引起乙液面升高,稳定后液面高度乙>甲=丙,A错误;若向乙中加入一定量麦芽糖酶溶液,乙中的麦芽糖水解为两分子的葡萄糖,会通过半透膜分别进入甲和丙,稳定后液面高度乙<甲=丙,B正确;若向丙中加入一定量的半乳糖,由于半乳糖可以通过半透膜,因此稳定后液面高度甲=乙=丙,但因为乙体积最大,所以乙中半乳糖含量最多,C错误;渗透作用是指水分子或其他溶剂分子通过半透膜的扩散,本实验中水分子是溶剂分子,故本实验中半乳糖等单糖分子从浓度高的一侧向浓度低的一侧通过半透膜的扩散,不能称为渗透作用,D错误。
2.科研人员将人的成熟红细胞分别置于蒸馏水和几种等渗溶液中,测定红细胞溶血(溶血是指红细胞破裂后血红蛋白渗出的现象)所需时间,实验结果如图所示。以下叙述错误的是( )A.红细胞膜主要由磷脂和蛋白质构成B.处于等渗溶液中的红细胞吸水涨破是由于溶质分子进入细胞使细胞质浓度升高C.氯化铵、甘油、乙醇、丙酮进入红细胞的速度依次减小D.上述实验可以证明脂溶性物质更易通过细胞膜
【解析】选C。细胞膜的组成成分主要是蛋白质和脂质,其次还有少量糖类,脂质中主要是磷脂,A正确;处于等渗溶液中的红细胞吸水涨破是由于溶质分子进入细胞,渗透压上升,使细胞质浓度升高,进而吸水涨破,B正确;分析题图可知,从红细胞放入氯化铵、甘油、乙醇、丙酮溶液中溶血的时间分别为9.67、7.17、2.04、1.65可知:氯化铵、甘油、乙醇、丙酮扩散进入红细胞的速度大小关系为丙酮>乙醇>甘油>氯化铵,C错误;根据细胞的溶血时间可知,脂溶性物质如丙酮、乙醇和甘油更易通过细胞膜,D正确。
考点二 探究植物细胞的吸水和失水
【精梳·攻教材】一、实验原理
【名师点睛】本实验探究细胞的吸水和失水两个过程,这两个过程在同一装片中先后进行,属于自身对照。
【辨·清易错】 1.观察植物细胞吸水和失水时,可用蔗糖溶液处理紫色洋葱鳞片叶外表皮。( )2.质壁分离过程中,黑藻细胞绿色加深、吸水能力减小。( )分析:质壁分离过程中,细胞液浓度增大,吸水能力增大。3.可以用大蒜根尖分生区细胞作实验材料来观察细胞的质壁分离与复原。( )分析:根尖分生区细胞没有大液泡,不适合作此实验材料。4.在高倍显微镜下才能观察到洋葱鳞片叶外表皮细胞的质壁分离。( )分析:整个实验过程只需低倍镜观察。5.植物细胞的原生质层包括细胞膜、细胞质和细胞核。( )分析:植物细胞的原生质层包括细胞膜、液泡膜及两者之间的细胞质。
【写·练表达】 1.(必修1 P64“探究·实践”拓展)将质量浓度为0.3 g·mL-1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:_______________________________________________________________________。2.(必修1 P67“拓展应用”)利用紫色洋葱鳞片叶表皮细胞设计实验,测定该细胞的细胞液浓度相当于多少质量分数的蔗糖溶液。实验思路:(1)配制出____________________________,将紫色洋葱鳞片叶表皮细胞置于配好的各种浓度的蔗糖溶液中,适当时间后用________观察细胞质壁分离情况。(2)记录__________________的细胞所用的蔗糖溶液浓度,以及刚好未发生质壁分离的细胞所用的蔗糖溶液浓度,据此推算出__________________________________。
胞内,使细胞液浓度升高,细胞渗透吸水而发生自动复原
细胞液溶质浓度应在这两个浓度之间
【精练·提能力】1.(2024·石家庄模拟)用物质的量浓度为2 ml/L的乙二醇溶液和2 ml/L的蔗糖溶液分别浸泡某种植物细胞,观察细胞的质壁分离现象,得到其原生质体相对体积变化情况如图所示。下列叙述正确的是( )A.0~60 s,原生质体内只发生水分子的渗出,没有水分子的渗入B.在60 s后,处于2 ml/L的蔗糖溶液中细胞的细胞液浓度缓慢降低后趋于稳定C.在120 s后,处于2 ml/L的乙二醇溶液中细胞逐渐发生质壁分离的复原D.该植物的所有活细胞在一定条件下都能发生质壁分离及复原现象
【解题指南】(1)题眼:一定浓度的乙二醇溶液和蔗糖溶液。(2)关键:乙二醇进出细胞属于自由扩散,可以直接穿过原生质层,而蔗糖不能透过原生质层。
【解析】选C。0~60 s,原生质体内既有水分子的渗出也有水分子的渗入,A错误;在60 s后,由于处于2 ml/L蔗糖溶液中的细胞的原生质体体积逐渐变小后趋于稳定,说明此时间段内细胞还在失水并趋于渗透平衡,则细胞液浓度缓慢升高后趋于稳定,B错误;在120 s后,处于2 ml/L的乙二醇溶液中的细胞由于乙二醇进入,原生质体体积逐渐变大并恢复到原始体积,说明此时间段内细胞发生质壁分离的复原,C正确;并不是该植物的所有活细胞在一定条件下都能发生质壁分离及复原现象,能发生质壁分离及复原现象的细胞须具有大液泡等结构,D错误。
2.(多选)在用紫色洋葱A及B的外表皮细胞分别制成的5个装片上依次滴加5种不同浓度的蔗糖溶液,相同时间后原生质体体积变化如图所示,下列有关叙述正确的是( )A.紫色洋葱A比B的外表皮细胞的细胞液浓度高B.两种紫色洋葱外表皮细胞都发生质壁分离的蔗糖溶液浓度是乙和丁C.将处于乙浓度蔗糖溶液中的紫色洋葱A外表皮细胞的装片置于清水中,一定会发生质壁分离复原D.实验后不同浓度蔗糖溶液中紫色洋葱A、B外表皮细胞的吸水能力关系为丙浓度中的小于戊浓度中的
【解析】选A、B、D。以一个紫色洋葱外表皮细胞的原生质体体积的变化为标准,判断5种蔗糖溶液浓度的大小依次为丙<戊<甲<丁<乙,浓度为甲的蔗糖溶液为紫色洋葱A外表皮细胞的等渗溶液,浓度为戊的蔗糖溶液为紫色洋葱B外表皮细胞的等渗溶液,因此紫色洋葱A外表皮细胞的细胞液浓度高于紫色洋葱B外表皮细胞的细胞液浓度,A正确;在乙和丁蔗糖溶液中,紫色洋葱A、B外表皮细胞的原生质层都缩小,都发生质壁分离,B正确;处于乙浓度蔗糖溶液中的紫色洋葱A外表皮细胞失水,但无法判断是否已经过度失水死亡,因此无法判断将其置于清水后能否发生质壁分离复原,C错误;与在戊溶液中相比,紫色洋葱A比B的外表皮细胞在丙溶液中,原生质体体积更大,细胞吸水更多,则其吸水能力更弱,D正确。
3.(2024·保定模拟)将紫色洋葱鳞片叶外表皮置于0.3 g/mL的蔗糖溶液中,细胞发生质壁分离后,在显微镜下观察到( )
【解析】选A。将紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞置于0.3 g/mL的蔗糖溶液中,细胞由于失水,原生质层与细胞壁分离,细胞液呈现紫色,且紫色会变深;由于细胞壁具有全透性,原生质层与细胞壁之间充满蔗糖溶液,因而表现为无色;另外细胞核被液泡挤到细胞质的一侧,故A符合题意。
【从教材走向高考】 4.(必修1 P74“复习与提高”拓展)将若干生理状况基本相同、长度为4 cm的鲜萝卜条分为四组,分别置于清水(对照组)和浓度相同的三种溶液中(实验组),尿素溶液、KNO3溶液和蔗糖溶液分别编号为1、2、3组。测量每组萝卜条的平均长度,结果如图。据图分析回答下列问题。
(1)实验组中可以发生质壁分离和复原现象的是______ (填序号)组。说出判断依据是__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 【解析】(1)根据题干信息可以看出,在所给的实验试剂中尿素和KNO3可以进入细胞,这样就可以改变细胞的渗透压,而蔗糖分子无法穿过细胞膜,所以尿素溶液和KNO3溶液这两组可以先发生质壁分离后自动复原,加入蔗糖的这一组只能发生质壁分离而无法发生自动复原。
在尿素溶液中,细胞先失水,后来由于尿素进入细胞,细胞吸水复原;在
中,萝卜条失水,细胞只能发生质壁分离
(2)若质壁分离后不能复原,导致细胞失水过度而死亡的原因可能有:①____________________,②__________________。若改用相同质量浓度的葡萄糖溶液,则会使细胞开始发生质壁分离时所用时间更____(填“长”或“短”)。 【解析】(2)若质壁分离后不能复原,导致细胞失水过度而死亡的原因可能是蔗糖溶液浓度过大,也可能是质壁分离时间过长。由于葡萄糖的相对分子质量小于蔗糖,因此相同质量浓度的葡萄糖溶液物质的量浓度高于蔗糖溶液,所以开始发生质壁分离时所用时间更短。
提升·关键能力——科学探究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)比较未知溶液的浓度大小:
(5)鉴别不同种类的溶液(如KNO3溶液和蔗糖溶液):
【加固训练】(2024·武汉模拟)制作无色洋葱鳞片叶表皮细胞的临时装片用于“观察植物细胞吸水与失水”实验时,用高浓度(质量浓度为0.075 g/mL)的胭脂红(一种水溶性的大分子食用色素,呈红色)溶液作为外界溶液进行引流处理后,观察细胞的变化。下列有关实验操作和结果的叙述,正确的是( )A.表皮细胞的液泡为红色时,表皮细胞仍具有正常生理功能B.细胞发生质壁分离现象时,表皮细胞内的红色区域变小C.细胞发生质壁分离复原现象时,表皮细胞内的无色区域变大D.用不同浓度的胭脂红溶液处理细胞后,均能观察到质壁分离和质壁分离复原现象
【解析】选C。表皮细胞的液泡为红色时,说明胭脂红溶液进入了液泡,则细胞膜失去了选择透过性,表皮细胞已死亡,A错误;细胞发生质壁分离现象时,细胞壁和细胞膜之间的红色区域变大,B错误;细胞发生质壁分离复原现象时,由于细胞渗透吸水,液泡体积变大,表皮细胞内的无色区域变大,C正确;胭脂红溶液浓度低于细胞液浓度时,不能观察到质壁分离现象,而胭脂红溶液浓度过高时,细胞会因失水过多而死亡,不能观察到质壁分离复原现象,D错误。
考点三 物质进出细胞的方式
【精梳·攻教材】一、物质进出细胞的方式1.被动运输:(1)含义: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。
【名师点睛】 浓度差主要影响自由扩散和协助扩散(1)自由扩散中,浓度差越大,运输速率越大。(2)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。
二、影响物质跨膜运输因素1.浓度差对物质跨膜运输的影响:
2.转运蛋白数量对跨膜运输的影响:
【名师点睛】 转运蛋白主要影响协助扩散和主动运输(1)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。(2)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,可能原因是受能量供应限制。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:
(1)P点时:__________为物质的运输提供能量。(2)PQ段:随着氧气含量的增加,有氧呼吸产生的能量越____,主动运输的速率越____。(3)Q点以后:当氧气含量达到一定程度后,受______________以及其他限制因素的影响,运输速率不再增加。
【辨·清易错】 1.一种载体蛋白通常只适合与一种或一类离子或分子结合。( )2.人体不同细胞吸收葡萄糖的方式都是协助扩散。( )分析:人体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是主动运输。3.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。( )4.分子或离子通过通道蛋白时,需要与通道蛋白结合。 ( )分析:分子或离子通过通道蛋白时,不需要与通道蛋白结合。5.通过胞吞或胞吐方式进出细胞,需要膜上蛋白质的参与,更离不开膜上磷脂双分子层的流动性。( )
6.果脯在腌制过程中细胞通过主动运输吸收蔗糖分子。( )分析:果脯中的细胞在腌制过程中已被杀死,细胞膜失去了其控制物质进出的作用,因此蔗糖分子进入细胞不是主动运输。
【写·练表达】 1.(必修1 P70“与社会的联系”)引起囊性纤维化的直接原因是______________________________________;根本原因是___________________________。2.(必修1 P67“拓展应用”)细胞内外溶液浓度差会影响物质运输速率,温度会影响水分子通过细胞膜的扩散速率,原因是温度会影响膜上____________________________,水分子通过细胞膜的方式为自由扩散和协助扩散,在一定温度范围内,________________________________。
3个碱基对缺失造成基因突变
升高温度,会加快水分子的扩散速率
【精研·破疑难】【命题研究】【典例】(2024·邢台模拟)图1是人甲状腺细胞摄取原料合成甲状腺球蛋白的基本过程,图2表示两种跨膜运输方式,请据图回答问题:
(1)细胞内的碘浓度远远高于血浆中碘浓度,这表明图1中a过程的跨膜运输方式是__________,该过程______(填“需要”或“不需要”)细胞提供能量。
【解析】(1)细胞内的碘浓度高于细胞外,但碘还能从细胞外进入细胞内,说明碘是逆浓度梯度进入细胞的,从而得出碘的跨膜运输方式为主动运输的结论,该过程需要消耗细胞代谢产生的能量。
(2)图2中,甲的跨膜运输方式是__________,乙的跨膜运输方式是______________________,苯进出细胞的方式一般是图2中的____(填“甲”或“乙”)。若对离体的心肌细胞使用某种毒素,结果对Mg2+的吸收显著减少,而对Ca2+、K+、C6H12O6等物质的吸收没有受到影响,其原因是________________________________。
该毒素抑制了Mg2+载体蛋白的活性
【解析】(2)甲的运输速度与细胞外浓度呈正比,表示自由扩散;而乙过程在一定范围内与浓度差有关,达到最大速率时,不随浓度的增加而加快,说明载体的数量是有限的,可以表示主动运输或协助扩散;苯进出细胞的方式一般是自由扩散,对应甲图;Mg2+、Ca2+、K+、C6H12O6等的吸收都是主动运输,需要载体和能量,若对离体的心肌细胞使用某种毒素,结果对Mg2+的吸收显著减少,而Ca2+、K+、C6H12O6等物质的吸收没有受到影响,其原因是该毒素抑制了Mg2+载体蛋白的活性,而没有抑制能量的供应。
(3)木糖为五碳糖,但是细胞膜能转运葡萄糖,却不能转运木糖,这表明细胞膜具有的特性是____________,突触前膜通过胞吐的方式释放神经递质,说明细胞膜具有的特点是______________。 聚焦考查点:物质跨膜运输的方式及其判断方法。【解析】(3)木糖为五碳糖,但是细胞膜能转运葡萄糖,却不能转运木糖,这表明细胞膜具有的特性是选择透过性;突触前膜通过胞吐的方式释放神经递质,说明细胞膜特点是具有一定的流动性。
【破解策略】物质跨膜运输方式的判断
【精练·提能力】1.(多选)(2024·石家庄模拟)如图为相关物质进出人体小肠绒毛上皮细胞的示意图,结合图示分析下列各项中错误的是( )A.葡萄糖进出小肠绒毛上皮细胞的方式相同,均为主动运输B.Na+-K+泵的功能只是作为运输Na+和K+的载体蛋白C.Na+驱动的葡萄糖载体蛋白可同时运输葡萄糖和Na+,说明该载体蛋白不具有特异性D.小肠绒毛上皮细胞运出葡萄糖的方式与成熟红细胞吸收葡萄糖的方式相同
【解析】选A、B、C。由图可知,葡萄糖进入小肠绒毛上皮细胞需要Na+驱动的葡萄糖载体蛋白,需要能量,是主动运输,其运出细胞是由高浓度到低浓度,需要葡萄糖载体蛋白,属于协助扩散,A错误;Na+-K+泵在运输Na+和K+时,既能作为载体蛋白也能催化ATP的水解,B错误;Na+驱动的葡萄糖载体蛋白可同时运输葡萄糖和Na+,不能运输其他物质,说明载体具有特异性,C错误;小肠绒毛上皮细胞运出葡萄糖的方式与红细胞吸收葡萄糖的方式相同,都是协助扩散,D正确。
2.(2023·长沙模拟)肾小管上皮细胞部分生理过程如图甲所示,其中cAMP是由ATP在酶的催化下形成的,在调节细胞代谢方面发挥重要作用;该细胞的细胞膜局部亚显微结构如图乙所示,其中1~5为运输方式。下列相关叙述错误的是( )A.如果cAMP的合成量减少,那么水通道蛋白合成量会受影响B.肾小管上皮细胞吸水的方式有图乙中的2和3两种C.图乙中的1和5两种运输方式受O2浓度的影响D.植物的根吸收无机盐离子的方式与图乙中的3、4相同
【解析】选D。由题图甲可以看出,cAMP合成以后能促进水通道蛋白的合成,所以如果cAMP合成量减少,那么水通道蛋白合成量会减少,A正确;细胞吸收水分的方式有自由扩散,以及借助水通道蛋白的运输方式,即图乙中的2、3两种运输方式,B正确;图乙中的1和5两种运输方式属于主动运输,主动运输需要消耗ATP,O2浓度会影响呼吸强度,所以图乙中的1和5两种运输方式受O2浓度的影响,C正确;植物的根吸收无机盐离子的方式通常为主动运输,图乙中的3和4不属于主动运输,D错误。
【加固训练】1.(2023·深圳模拟)图甲、乙分别表示载体介导和通道介导的两种协助扩散方式,其中通道介导的扩散比载体介导的扩散快1 000倍,下列叙述错误的是( )A.载体蛋白和通道蛋白在细胞膜上不是静止不动的B.载体蛋白和通道蛋白在物质转运时的作用机制不同C.甲、乙两种方式中只有乙属于被动运输D.载体蛋白转运时会发生构象改变导致运输速率较慢
【解析】选C。载体蛋白和通道蛋白在细胞膜上不是静止不动的,而是具有流动性,A正确;载体蛋白转运物质时要与物质结合发生构象变化,通道蛋白在转运物质时,不与其结合发生构象变化,二者作用机制不同,B正确;甲、乙两种方式都可以从高浓度一侧运输到低浓度一侧,都需要转运蛋白的协助,都属于被动运输,C错误;载体蛋白在转运离子或分子时,会与离子或分子结合,导致自身构象的改变,与通道蛋白转运方式相比,运输速率较慢,D正确。
【知识拓展】通道蛋白与载体蛋白的异同(1)不同点:(2)相同点:①均为蛋白质。②分布在细胞的膜结构中。③控制特定物质的跨膜运输,具有特异性。
2.如图为细胞物质运输方式的示意图。下列相关叙述错误的是( )A.①过程为自由扩散,运输速率受环境温度影响B.麦芽糖水解产物通过途径②进入小肠上皮细胞时,ATPase仅承担载体的功能C.方式③依赖于细胞膜的结构特性,并需要消耗能量D.除图中三种方式外,细胞还能通过协助扩散的方式顺浓度梯度进行物质运输
【解析】选B。图中①表示自由扩散,运输速率和温度有关,因为温度可以影响分子热运动进而影响膜的通透性,A正确;②表示主动运输,麦芽糖水解产物葡萄糖被小肠上皮细胞吸收是主动运输,需要载体,也需要消耗细胞的ATP,因此ATPase也具有催化ATP水解的作用,B错误;③表示胞吞,依赖于细胞膜的结构特性,即具有一定的流动性,并需要消耗能量,不需要载体蛋白,C正确;物质运输除图示三种方式外还有协助扩散,运输方向为顺浓度梯度,D正确。
【易错警示】(1)胞吞过程需要某些特定的膜蛋白的参与,但是不需要转运蛋白的参与。(2)胞吐不仅能运输大分子物质,也可以运输小分子物质,如神经递质。(3)被动运输和主动运输主要体现了膜的选择透过性,胞吞、胞吐主要体现了膜的流动性。
3.(2024·承德模拟)葡萄糖转运体(GLUT)是一类调控葡萄糖顺浓度进出细胞的跨膜蛋白家族,该家族中每一个成员都只能介导一种转运方式。GLUT-1为最早发现的一种葡萄糖转运蛋白,人体成熟红细胞吸收葡萄糖就是依赖于它,它还存在于乳腺细胞和乳腺癌细胞中,人的乳腺细胞(A)和乳腺癌细胞(B)在相同条件下对葡萄糖摄取情况如图甲所示。用线粒体功能抑制剂分别处理A细胞和B细胞,并统计每组细胞的数目,再与对照组(未使用抑制剂处理)细胞数目相比作出图乙,下列说法正确的是( )注:实验细胞经处理,细胞膜上只有GLUT-1一种葡萄糖转运蛋白。A.每种转运蛋白结构都不完全相同,其根本原因是氨基酸的种类、数目、排列顺序不同B.据图甲分析,A细胞膜上的葡萄糖转运蛋白数量可能少于B细胞膜上葡萄糖转运蛋白数量C.据题可知,A、B两种细胞吸收葡萄糖的方式均为主动运输D.据题可推测,线粒体功能抑制剂将可作为一种抑癌药物
【解析】选B。每种转运蛋白结构不完全相同,直接原因是氨基酸的种类、数量、排列顺序不同,以及肽链盘曲折叠形成的空间结构的差异,根本原因则是控制转运蛋白合成的基因上遗传信息的差异,A错误;从图甲可以发现,B细胞相比A细胞摄取葡萄糖更多,所以B细胞膜上的葡萄糖转运蛋白可能更多,B正确;GLUT是一类调控葡萄糖顺浓度进出细胞的跨膜蛋白家族,该家族中每一成员都只能介导一种转运方式,葡萄糖顺浓度梯度进入A、B细胞,需要GLUT-1转运,属于协助扩散,C错误;由图甲信息可知,癌细胞表面的GLUT-1数量超过正常细胞,推测癌细胞不断增殖需要大量能量,但是分析图乙可知,线粒体功能抑制剂对正常细胞的抑制作用强于癌细胞,因此不能用于治疗癌症,不可作为一种抑癌药物,D错误。
【感悟高考】1.(2021·湖北选择考)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
【解析】选B。大多数水分子以协助扩散的方式进出细胞,少数水分子以自由扩散的方式进出细胞,而Na+和Cl-以主动运输的方式进出红细胞。自由扩散和协助扩散比主动运输更容易,故细胞膜对水分子的通透性远高于Na+和Cl-。由于自由扩散和协助扩散都是顺浓度梯度运输,主动运输是逆浓度梯度运输,故水分子从低渗溶液扩散至高渗溶液,Na+和Cl-从低渗溶液扩散至高渗溶液,B正确,A、C、D错误。
2.(2021·湖南选择考)质壁分离和质壁分离复原是某些生物细胞响应外界水分变化而发生的渗透调节过程。下列叙述错误的是( )A.施肥过多引起的“烧苗”现象与质壁分离有关B.质壁分离过程中,细胞膜可局部或全部脱离细胞壁C.质壁分离复原过程中,细胞的吸水能力逐渐降低D.1 ml/L NaCl溶液和1 ml/L蔗糖溶液的渗透压大小相等
【解析】选D。施肥过多会导致植物根部细胞细胞液浓度小于外界溶液浓度引起细胞失水即造成“烧苗”,A正确;质壁分离指原生质层(细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质)和细胞壁的分离,B正确;质壁分离复原过程中,细胞不断吸水导致细胞液的浓度逐渐降低,故吸水能力降低,C正确;溶液渗透压指单位体积溶液中溶质微粒对水的吸引力,大小取决于单位体积溶液中溶质微粒的数目,1 ml/L NaCl溶液和1 ml/L蔗糖溶液中溶质微粒数目不同,故渗透压大小不同,D错误。
3.(2023·全国甲卷)探究植物细胞的吸水和失水实验是高中学生常做的实验。某同学以紫色洋葱鳞片叶外表皮为材料进行实验,探究蔗糖溶液、清水处理外表皮后,外表皮细胞原生质体和液泡的体积及细胞液浓度的变化。图中所提到的原生质体是指植物细胞不包括细胞壁的部分。下列示意图中能够正确表示实验结果的是( )
【解析】选C。本题主要考查植物细胞的失水和吸水过程中原生质体体积、液泡体积和细胞液浓度的变化关系。用30%的蔗糖溶液处理实验材料后,细胞失水,细胞的原生质体和液泡的体积都减小,细胞液浓度增大;用清水处理实验材料后,细胞吸水,细胞的原生质体和液泡的体积都增大,细胞液浓度减小,A、B错误。随着蔗糖溶液浓度的增大,超过细胞液浓度后,细胞失水,原生质体和液泡体积都减小,细胞液浓度增大,C正确、D错误。
4.(2023·全国甲卷)物质输入和输出细胞都需要经过细胞膜。下列有关人体内物质跨膜运输的叙述,正确的是( )A.乙醇是有机物,不能通过自由扩散方式跨膜进入细胞B.血浆中的K+进入红细胞时需要载体蛋白并消耗ATPC.抗体在浆细胞内合成时消耗能量,其分泌过程不耗能D.葡萄糖可通过主动运输但不能通过协助扩散进入细胞
【解析】选B。本题主要考查物质跨膜运输方式的特点。乙醇是小分子有机物,通过自由扩散的方式跨膜进入细胞,A错误;血浆中的K+进入红细胞的方式为主动运输,需要载体蛋白并消耗ATP,B正确;抗体在浆细胞内合成,消耗能量,其分泌过程也需要消耗能量,C错误;葡萄糖可通过主动运输进入小肠上皮细胞,也能通过协助扩散进入红细胞,D错误。
5.(2021·河北选择考)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( )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
【解析】选D。本题主要考查哺乳动物成熟红细胞进行物质运输的方式以及代谢活动。血液流经肌肉组织时,红细胞应释放O2,吸收CO2,A正确;①②过程运输的物质是气体,其运输过程不需要细胞膜上蛋白质的协助、不消耗能量,故为自由扩散,④和⑤过程发生时,分别需要细胞膜上的载体蛋白和通道蛋白的协助且不消耗能量,故属于协助扩散,B正确;人体成熟红细胞无线粒体,故只能通过无氧呼吸产生ATP,为③提供能量,C正确;人体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。
基于核心素养的新考向:1.(结构与功能观)Q侧属于细胞的____侧,判断的依据是_____________________________________________________。 【解析】1.糖蛋白位于细胞膜的P侧,为外侧(或ATP水解酶位于细胞膜的Q侧,为内侧),可判断Q侧属于细胞的内侧。
侧(或ATP水解酶位于细胞膜内侧)
2.(稳态与平衡观)Na+ -K+ 泵是常见的 ATP驱动泵,这种泵能逆浓度梯度把3个Na+泵出细胞外,2个K+泵入细胞内,Na+ 通过Na+-K+泵运输的方式与在神经纤维膜上受到刺激后 Na+ 内流的方式分别属于__________和__________。 【解析】2.Na+ 通过Na+-K+泵运输到细胞外侧,是从低浓度运向高浓度,为主动运输;神经纤维膜上受到刺激后 Na+ 内流的方向是从高浓度流向低浓度,属于协助扩散。
3.(物质与能量观)图中a方式,物质 Y 转运所需能量来源于___________________(填“ATP直接供能”或“X运输中的梯度动力”)。 【解析】3.图中a方式属于由X驱动的Y主动运输,物质 Y 转运所需能量来源于X运输中的梯度动力。
4.(设计实验)最新研究表明,若肠腔葡萄糖浓度较高,葡萄糖主要通过蛋白(GLUT2)的协助,通过协助扩散的方式进入小肠上皮细胞。在协助扩散的同时,通过蛋白(SGLT1)的主动运输过程也在发生。但主动运输的载体(SGLT1)容易饱和,协助扩散吸收葡萄糖的速率比主动运输快数倍。请你设计实验加以验证。实验步骤:第一步:取甲(敲除了SGLT1蛋白基因的小肠上皮细胞)、乙(敲除了 GLUT2蛋白基因的小肠上皮细胞)、丙(正常的小肠上皮细胞),三组细胞其他生理状况均相同;第二步:将甲、乙、丙三组细胞分别置于_________________________________________________________________________;
一定较高浓度的葡萄糖溶液中(三组浓
度相同),培养一段时间,其他条件相同且适宜