新高考生物一轮复习第二单元细胞的代谢第5讲物质出入细胞的方式讲义浙科版.pdf

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1、 第 5 讲 物质出入细胞的方式 考试标准 知识内容 必考要求 加试要求 物质出入细胞的方式 (1)扩散和渗透的过程(2)动、植物细胞吸水和失水的过程及原因(3)被动转运和主动转运(4)胞吞和胞吐(5)活动：观察洋葱表皮细胞的质壁分离及质壁分离复原 b b b a b b b b a b 考点一 扩散与渗透的过程与实例分析 1扩散(1)概念：分子或离子从高浓度处向低浓度处运动的现象。(2)结果：使物质分子分布均匀，直到平衡。2渗透(1)概念：水分子通过膜的扩散。(2)方向：水分子是从其分子数相对较多的一侧进入水分子数相对较少的一侧。3动植物细胞的渗透吸水和失水 1动物细胞 细胞膜：相当于半透膜

2、细胞质：有一定浓度，和组织液发生渗透作用，当外界溶液浓度细胞质溶液浓度时，细胞吸水膨胀，反之细胞失水皱缩(2)成熟植物细胞的吸水和失水 当外界溶液浓度细胞液浓度时，细胞失水，发生质壁分离现象。当外界溶液浓度细胞液浓度时，细胞吸水，失水的细胞发生质壁分离复原现象。诊断与思考 1判断下列叙述的正误(1)在质壁分离复原过程中，植物细胞的细胞膜和液泡膜，相当于半透膜()(2)当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，植物细胞一定会发生质壁分离()(3)质壁分离过程中水分子的扩散只能单向进行()2利用渗透装置图分析渗透现象。(1)若 S1溶液浓度大于 S2，则单位时间内由 S2S1的水分子数多于 S1S2，外观上

3、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，若存在如图所示的液面差 h，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。3如图甲是一个典型的渗透装置，作为成熟植物细胞也应符合渗透系统的全部条件。请指出图乙中与图甲 a、b、c 对应的结构分别是什么。提示 与图甲中 a 相对应的为细胞液，与 b 对应的为质膜及其以内部分，与 c 对应的是“外界溶液”。题组一 利用系统的观点分析渗透作用的发生 1 某同学设计了如图所示的渗透作用实验装置，实验开始时长颈漏斗内外液面平齐，记为零液面。实

4、验开始后，长颈漏斗内部液面的变化趋势为()答案 B 解析 仔细观察图示，长颈漏斗内为蔗糖溶液，实验开始后长颈漏斗内部液面将上升，由于实验初始阶段半透膜内外溶液浓度差较大，所以液面上升速率较大。随着液面高度的增大，液柱抑制水分渗入的作用力逐渐增大，当与浓度差促进水分渗入的作用力达到平衡时，液面不再上升。此时，水分子通过半透膜的渗入与渗出达到平衡。2把体积与质量百分比浓度相同的葡萄糖和蔗糖溶液用半透膜(允许溶剂和葡萄糖通过，不允许蔗糖通过)隔开(如图)，一段时间后液面的情况是()A甲高于乙 B乙高于甲 C先甲高于乙，后乙高于甲 D先甲低于乙，后乙低于甲 答案 C 解析 在体积与质量百分比浓度相同的

5、情况下，因为葡萄糖分子是单糖，蔗糖分子是二糖，所以同样的体积内葡萄糖分子数目多于蔗糖分子，即单位体积内半透膜甲侧的水分子数少于乙侧，水分整体表现为由乙向甲流动，导致甲侧液面越来越高，后来甲侧的葡萄糖通过半透膜进入乙侧，导致乙侧溶液浓度越来越高，水分子又从甲侧流向乙侧，最终表现为乙液面高于甲液面。题组二 细胞吸水与失水的实验结果分析 3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

6、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 Ca 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 0.40.5molL1之间 答案 D 解析 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 组吸水较多，b 组吸水较少，所以实验后 a 组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。

7、C 项，水分进出细胞的方式是渗透，不消耗 ATP。D 项，根据柱状图可知，在浓度为 0.4molL1的蔗糖溶液中的 c 组细胞吸水，而在浓度为 0.5molL1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 0.40.5molL1之间。4如图曲线表示完全相同的两个植物细胞分别放置在 A、B 溶液中，细胞失水量的变化情况。相关叙述不正确的是()A该实验可选取绿色植物成熟的叶肉细胞来进行 B若 B 溶液的浓度稍减小，则曲线中 b 点左移 C两条曲线的差异是由于 A、B 溶液浓度不同导致 D6min 时取出两个细胞用显微镜观察，均可看到质壁分离现象 答案 C 解析 该实验

8、可选取绿色植物成熟的叶肉细胞来进行，有大液泡，故 A 正确；若 B 溶液的浓度稍减小，细胞失水变慢变少，a 点下降，质壁分离越慢，复原就越快，所以 b 点应左移，故 B 正确；两条曲线的差异可能是由于两种溶液溶质的差异，A 溶液溶质不能被细胞吸收，细胞一直处于失水状态，B 溶液溶质可能为小分子溶质如 KNO3，可被细胞吸收造成质壁分离复原，故 C 错误；6min时两个细胞都处于失水状态，均可看到质壁分离现象，故 D 正确。题组三 探究膜的透性 5某同学为探究膜的透性而设计了如图所示的渗透装置，开始时烧杯内的液面和长颈漏斗内的液面相平。在长颈漏斗内液面上升的过程中()A液面上升的速率先加快后减慢

9、最终维持稳定 B水分子通过半透膜从蔗糖溶液向清水扩散的速率逐渐减慢 C当半透膜两侧液体浓度相等时，水分子不再通过半透膜扩散 D当半透膜两侧水分子进出速率相等时，长颈漏斗内液面最高 答案 D 解析 漏斗内液面上升的过程中，烧杯内的水分子进入漏斗的速率大于漏斗内的水分子进入烧杯的速率，当水分子进出速率相等时，漏斗内的液面到达最大高度后静止。6成熟的植物细胞具有中央大液泡，可与外界溶液构成渗透系统进行渗透吸水或渗透失水。图甲表示渗透装置吸水示意图，图乙表示图甲中液面上升的高度与时间的关系，图丙表示成熟植物细胞在某外界溶液中的一种状态(此时细胞有活性)。请据图回答下列问题：(1)由图甲漏斗液面上升可知

10、，实验初始时 c 两侧溶液浓度大小是 a_b。由图乙可知，漏斗中溶液吸水速率在_，最终液面不再上升，当液面不再上升时，c 两侧浓度大小是a_b。(2)图 丙 中 相 当 于 图 甲 中c 结 构 的 是 _(填 序 号)，处 充 满 的 液 体 是_。(3)把一个已经发生质壁分离的细胞浸入清水中，发现细胞液泡体积增大，说明细胞在渗透吸水，细胞能否无限吸水？_，原因是_ _ _。(4)把一个已经发生质壁分离的细胞浸入低浓度的蔗糖溶液中，发现细胞液泡体积也在增大。当液泡体积不再增大时，细胞液浓度是否一定和外界溶液浓度相等？_。答案(1)下降 (2)外界溶液(3)不能 细胞壁对原生质层有支持和保护的

11、作用(4)不一定 解析(1)漏斗内液面的上升是由细胞吸水引起的，水从浓度低的一侧向浓度高的一侧移动，因此，由图甲中漏斗内液面上升可知，b 侧液体的浓度大于 a 侧；图乙反映的是随吸水时间的延长，漏斗内液面升高的速度逐渐下降，最终达到平衡状态，液面不再上升，这是由浓度差缩小造成的。考虑到漏斗内液柱压力的作用，当液面不再上升时，a 侧的浓度小于 b 侧。(2)图甲中 c 为半透膜，在图丙中可将细胞膜、液泡膜和两层膜之间的细胞质视作一层半透膜；结构当中充满的液体是外界溶液。(3)对植物细胞而言，由于细胞壁的存在，且细胞壁的弹性有限，因此，细胞不可能无限吸水。(4)液泡体积不再增大时，可能是浓度达到平

12、衡，也可能是细胞壁的束缚，此时即使细胞液浓度高于外界溶液，液泡体积也不再增大。1走出渗透作用发生的“4”个误区(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多。(2)实验中观察指标为漏斗内液面变化，但不能用烧杯液面变化作描述指标，因现象不明显。(3)渗透系统的溶液浓度指物质的量浓度而非质量浓度，实质是指渗透压。(4)如果溶质分子不能透过半透膜，在达到渗透平衡时，一般两侧溶液的浓度并不相等，因为液面高的一侧形成的静水压，会阻止溶剂由低浓度一侧向高浓度一侧扩散。2从溶液角度分析质壁分离及其复原(1)在一定浓度(溶质不能透膜)的溶液中可发生质壁分离现象。(2)在一

13、定浓度(溶质可透膜)的溶液中可发生质壁分离后自动复原。如甘油、尿素、乙二醇、KNO3等。(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。3有关渗透作用物质能否通过膜的探究(1)验证渗透作用发生条件的方法 具有半透膜 半透膜两侧溶液具有浓度差 (2)探究物质能否通过半透膜的方法(以碘碘化钾和淀粉为例)烧杯内盛淀粉溶液 漏斗内盛碘碘化钾溶液 结 论 变蓝 不变蓝 碘碘化钾能通过半透膜，而淀粉不能 不变蓝 变蓝 淀粉能通过半透膜，而碘碘化钾不能 变蓝 变蓝 淀粉和碘碘化钾都能通过半透膜 不变蓝 不变蓝 淀粉和碘碘化钾都不能通过半透膜 考点二 物质出入细胞的方式 1物质出入细胞方式

14、的比较(连线)2根据图示进一步确定物质跨膜转运的方式和影响因素 (1)填写以下有关跨膜转运方式及结构的名称：甲：扩散；乙：易化扩散；丙：主动转运；a：载体蛋白。(2)填写以下有关跨膜转运方式的影响因素：甲图：浓度差；乙图：浓度差和载体蛋白；丙图：载体蛋白和能量。诊断与思考 1判断下列叙述的正误(1)人红细胞吸收胆固醇与吸收葡萄糖的相同点是需要载体蛋白协助()(2)除去细胞膜上的蛋白质不会影响对离子的吸收()(3)新生儿从乳汁中获得抗体需要消耗能量()(4)在神经细胞上动作电位产生与膜电位恢复过程中，Na流入和排出都是主动转运()(5)激素必须通过主动转运进入细胞内才能完成对细胞代谢的调节()(

15、6)相对分子质量较小的物质或离子都可以通过扩散进入细胞()(7)RNA 和蛋白质等大分子进出细胞核的方式属于胞吐或胞吞()2比较物质进出细胞方式的不同，完善下列表格 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 转运 扩散 高浓度低浓度 不需要 不耗能 易化扩散 需要 主动转运 低浓度高浓度 耗能 颗粒和大 分子物质 胞吞 细胞外细胞内 不需要 胞吐 细胞内细胞外 3.根据影响物质跨膜转运的曲线确定物质进出细胞的方式(1)物质浓度 (2)氧气浓度(红细胞的主动转运与 O2无关)题组一 以图、表、线为载体的物质进出细胞方式的判断 1如图为氨基酸和 Na进出肾小管

16、上皮细胞的示意图，下表选项中正确的是()选项 管腔中氨基酸上皮细胞 管腔中 Na上皮细胞 上皮细胞中氨基酸组织液 A 主动转运 被动转运 主动转运 B 被动转运 被动转运 被动转运 C 被动转运 主动转运 被动转运 D 主动转运 被动转运 被动转运 答案 D 解析 由图分析可知，氨基酸和 Na由肾小管管腔进入肾小管上皮细胞的过程中，氨基酸由低浓度处向高浓度处转运，需要载体蛋白协助，是主动转运的过程；Na由高浓度处向低浓度处转运，并且需要载体蛋白，是被动转运中的易化扩散过程。氨基酸和 Na由肾小管上皮细胞进入组织液的过程中，氨基酸由高浓度处向低浓度处转运，并且需要载体蛋白，是被动转运中的易化扩散

17、过程；Na由低浓度处向高浓度处转运，并且需要载体蛋白和能量，是主动转运的过程。2.如图中曲线 a、b 表示物质跨(穿)膜转运的两种方式，下列表述正确的是()A脂溶性小分子物质不能通过方式 a 转运 B与方式 a 有关的载体蛋白覆盖于细胞膜表面 C方式 b 的最大转运速率与载体蛋白数量有关 D抑制细胞呼吸对方式 a 和 b 的转运速率均有影响 答案 C 解析 据图分析，曲线 a 表示被转运分子的转运速率与浓度呈正比，符合扩散的特点。曲线 b 表示在被转运分子的浓度较低时，随着浓度提高，转运速率增加，浓度较大时出现饱和现象，符合易化扩散或主动转运的特点(受载体蛋白数量限制)。A 项中，脂溶性小分子

18、的跨膜转运方式是扩散；B 项中，扩散与载体蛋白无关；D 项中，抑制细胞呼吸，停止能量供给，会影响主动转运，但对扩散和易化扩散无影响。题组二 半透膜与选择透性膜的透性比较 3如图为受体介导的胞吞作用，根据图示，下列叙述不正确的是()A该过程以膜的选择透性为基础才能发生 B该过程要有细胞表面识别和内部供能才可能完成 C构成囊泡的基本支架是脂双层 D神经细胞释放化学递质的过程有膜成分的更新 答案 A 解析 胞吞、胞吐作用以膜的流动性为基础才能发生，A 项错误；由题图中胞吞过程需要信息分子与受体结合才能发生，体现了细胞膜表面识别作用，而且胞吞过程需要消耗能量，B 项正确；囊泡是细胞膜内陷形成的，构成细

19、胞膜的基本支架是脂双层，C 项正确；神经细胞通过胞吐方式将化学递质释放出细胞外，突触小泡与细胞膜融合实现了细胞膜成分的更新，D 项正确。4比较生物膜和人工膜(双层磷脂)对多种物质的透性，结果如图，据此不能得出的推论是()A生物膜上存在着协助 H2O 通过的物质 B生物膜对 K、Na、Cl的通透具有选择性 C离子以易化扩散方式通过人工膜 D分子的大小影响其通过人工膜的扩散速率 答案 C 解析 A 项，由图示可知，生物膜和人工膜对甘油、CO2、O2的透性相同，而生物膜对 H2O 的透性大于人工膜的，说明生物膜上存在着协助 H2O 通过的物质；B 项，生物膜对 K、Na、Cl的透性不同，说明生物膜对

20、这些离子的通透具有选择性；C 项，从图中可以看出，人工膜对 K、Na、Cl的透性相同，说明人工膜对离子的吸收无选择性，生物膜对离子的透性不同，且大于人工膜的透性，说明生物膜上有协助离子通过的物质，而人工膜上无协助离子通过的物质，故离子不是以易化扩散方式通过人工膜；D 项，甘油、CO2、O2、H2O 等不同物质的分子大小不同，其通过人工膜的扩散速率也不同，说明分子的大小影响其通过人工膜的扩散速率。1“三步法”判断物质出入细胞的方式 2借助结构模式图，比较、区分不同“膜”的特点 (1)选择透性膜是指细胞膜等具有活性的生物膜。它具有半透膜的物理特性，更重要的是具有主动选择性，对物质的吸收与否及吸收的

21、多少取决于膜上载体蛋白的种类与数量，因此不能将生物膜看作单纯的半透膜。(2)半透膜是指某些物质可以通过，而另一些物质不能通过的多孔性薄膜。物质能否通过取决于分子的大小，如常见的半透膜有动物的膀胱膜、肠衣、鸡蛋的蛋壳膜等。水、葡萄糖等较小的分子可以通过，而蔗糖、蛋白质等较大的分子不能通过。(3)核被膜是双层膜，将细胞的核、质分开，由于其上有核孔，mRNA 只能通过核孔进入细胞质，而氨基酸、葡萄糖、离子和小分子等可通过核被膜。考点三(活动)观察洋葱表皮细胞的质壁分离及质壁分离复原 1实验原理(1)成熟的植物细胞构成渗透系统可发生渗透作用。(2)当细胞液浓度外界溶液浓度时，细胞吸水，发生质壁分离复原

22、。2实验步骤 深度思考(1)实验时一定要选择紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞吗？提示 不一定。但紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液中含有色素，使液泡呈现紫色，更有利于 观察。(2)为什么选用紫色洋葱鳞片叶的外表皮？根尖分生区的细胞能否作为该实验的材料？提示 紫色洋葱鳞片叶外表皮具有紫色的大液泡，便于观察；根尖分生区的细胞无大液泡，不发生质壁分离，不能作为该实验的材料。(3)选择试剂时，为什么选用 0.3gmL 的蔗糖溶液而不用 0.5 gmL 的蔗糖溶液？提示 使用浓度过高的蔗糖溶液(0.5gmL)，质壁分离现象明显，但不能复原，因为溶液浓度过高导致细胞过度失水而死亡。(4)该实验无独立的对照组，为什么

23、还叫对照实验？提示 该实验中，实验组和对照组在同一装片中先后进行，属于自身对照。题组一 把握质壁分离实验的选材、原理与操作及结果分析 1在“观察植物细胞的质壁分离和复原”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(如图所示)。下列有关叙述正确的是()A第一次观察时容易看到紫色大液泡和较大的无色细胞溶胶区域 B第二次观察时可以发现细胞质壁分离首先发生在细胞的角隅处 C吸水纸的主要作用是吸除滴管滴加的多余液体，以免污染镜头 D为了节约实验时间，通常可以省略第一次显微观察步骤 答案 B 解析 A 项，第一次观察时由于未滴加蔗糖溶液，细胞还没有发生质壁分离，较易观察到的是紫色的大液泡，由于此

24、时液泡占整个细胞体积的比例较大，因此观察到的无色的细胞溶胶区域应较小。B 项，第二次观察时已经通过引流法使紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞浸润在蔗糖溶液中，可以发现首先从细胞的角隅处开始发生质壁分离。C 项，吸水纸的主要作用是吸引蔗糖溶液或清水，使溶液浸润整个标本。D 项，第一次显微观察是为了获得实验前的现象，以便于和实验中的现象变化进行前后对照，因此不能省略。2用质量浓度为 0.3gmL 的蔗糖溶液浸润紫色洋葱鳞片叶外表皮，在显微镜下观察到如图所示的结果。下列叙述错误的是()A表示细胞壁 B的体积比实验初期大 C处充满着蔗糖溶液 D的颜色比实验初期深 答案 B 解析 为液泡，由于细胞失水，液泡的体积

25、变小，颜色变深。题组二 质壁分离与复原的应用 3在观察植物细胞的质壁分离和复原的过程中，某同学在视野中看到生活着的洋葱表皮细胞正处于如图所示的状态。a、b 表示该部位的溶液浓度，由此可推测()Aab，细胞渗透吸水 Bab，渗透系统保持动态平衡 Cab，细胞渗透失水 D上述三种情况都有可能 答案 D 解析 该细胞可能正处于质壁分离过程中，也可能处于质壁分离后的动态平衡过程中，也可能正处在发生质壁分离复原的过程中，故 D 项正确。4某同学探究“不同浓度蔗糖溶液对紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞形态的影响”，得到如图所示结果。相关叙述正确的是()A实验的主要原理是活的植物细胞能够发生渗透作用 B实验中需要使

26、用显微镜、载玻片等仪器以及苏丹染液、重铬酸钾溶液等药品 C紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞浸润在蒸馏水中时，细胞会略微膨胀 D结果表明大多数细胞的细胞液浓度介于 0.250.3mmolL 之间 答案 C 解析 实验的主要原理为活的成熟(具大液泡)的植物细胞能够发生渗透作用，A 错误；苏丹检测油脂，重铬酸钾检测酒精，B 错误；细胞浸润在蒸馏水中，会进行渗透吸水，由于细胞壁的伸缩性差，所以会略微膨胀，C 正确；由题图可以看出大多数细胞的细胞液浓度介于 0.20.25mmolL之间，D 错误。1质壁分离及复原实验的 3 个注意点(1)本实验存在两组对照实验 第一组 实验组 经质量分数为0.3g/mL的蔗糖溶

27、液 处理后发生质壁分离的洋葱鳞片 叶外表皮细胞 对照组自然状态下的洋葱鳞片叶外表皮细胞 第二组 实验组 用清水处理后发生了质壁分离复原 的细胞 对照组 发生了质壁分离的洋葱鳞片叶外 表皮细胞(2)引发质壁分离的两种原因 2植物细胞质壁分离及质壁分离复原的拓展应用(1)判断成熟植物细胞是活细胞还是死细胞 (2)测定细胞液浓度范围 待测成熟植物细胞 一系列浓度梯度的蔗糖溶液 镜检细胞液浓度介于未发生质壁分离和刚发生质壁分离的蔗糖溶液浓度之间(3)比较不同成熟植物细胞的细胞液浓度 不同成熟植物细胞 同一浓度的蔗糖溶液 镜检发生质壁分离所需时间越短，细胞液浓度越小，反之细胞液浓度越大(4)鉴别不同种类的溶液(如 KNO3和蔗糖溶液)