2021年：高中生物415642.pdf

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1、第 4 章 细胞的 物质输入和输出 第 1 节 被动运输（导学案)1说明水进出细胞的 原理；2通过实验探究,理解质壁分离及其复原的 实验过程及原理；3区分自由扩散和协助扩散,并能举例说明分子进出细胞的 方式。1水分子（或其他溶剂分子)通过的 扩散,称为。加入半透膜两侧存在,渗透的 方向就是 水分子从水的 的 一侧向的 一侧渗透。2 将哺乳动物的 红细胞放入不同浓度的 氯化钠溶液中,一段时间后,红细胞将会发生以下的 变化:当外界溶液的 浓度比细胞质的 浓度低时,；当外界溶液的 浓度比细胞质的 浓度高时,；当外界溶液的 浓度与细胞质的 浓度一样时,。3植物细胞的 细胞膜外面有一层。研究表明,对于水

2、分子来说,细胞壁是 性的,即水分子可以自由地通过细胞壁,细胞壁的 作用主要是 细胞,伸缩性比较。成熟的 植物细胞由于中央液泡占据了细胞的 大部分空间,将细胞质挤成一薄层,所以细胞内的 液体环境主要指的 是 液泡里面的。细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的 细胞质称为。后文所说的 水进出细胞,主要是 指水经过进出液泡。4植物细胞的 原生质层相当于一层,植物细胞也是 通过作用吸水和失水的。当细胞液溶质的 浓度外界溶液溶质的 浓度时,细胞液中的 水就透过原生质层进入外界溶液中,使细胞壁和原生质层都出现一定程度的。当细胞不断失水时,由于原生质层比细胞壁的 伸缩性,原生质层就会与细胞壁逐渐分离开来,也就是 逐

3、渐发生了。当细胞液溶质的 浓度外界溶液溶质的 浓度时,外界溶液中的 水就透过原生质层进入细胞液中,整个原生质层就会慢慢地恢复成原来的 状态,使植物细胞逐渐发生。5 像水分子这样,物质以方式进出细胞,消耗细胞内化学反应所释放的 能量,这种物质跨膜运输方式称为。被动运输又分为 和两类。6物质通过简单的 扩散作用进出细胞的 方式,叫作,也叫简单扩散。如氧和二氧化碳等小分子物质,很容易自由地通过细胞膜的。甘油、乙醇、苯等脂溶性的 小分子有机物也较易通过进出细胞。7 这种借助膜上 的 转运蛋白进出细胞的 物质扩散方式,叫作,也叫易化扩散。能够协助这些物质顺浓度梯度跨膜运输,这些蛋白质称为。转运蛋白可以分

4、为 和两种类型。载体蛋白只容许与自身结合部位相适应的 分子或离子通过,而且每次转运时都会发生；通道蛋白只容许与自身通道的 直径和形状相适配、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,与通道蛋白结合。8过去人们普遍认为,水分子都是 通过自由扩散进出细胞的,但后来的 研究表明,水分子更多的 是 借助细胞膜上 的 以方式进出细胞的。9由于自由扩散与协助扩散都是 进行跨膜运输的,不需要消耗细胞内化学反应产生的 能量,因此会直接影响物质运输的 速率,但协助扩散需要,因而某些物质运输的 速率还与转运蛋白的 数量有关。一、扩散与渗透 一扩散与渗透 1扩散:物质从相对含量多的 地方向相对含

5、量少的 地方运动,可以通过半透膜,也可以不通过半透膜。例如氧气通过肺泡和毛细血管壁进入血液；甘油和脂肪酸被小肠上 皮吸收等过程,习惯上 一般相对于溶质而言。感受生活中的 实例:花香的 飘散,蔗糖的 溶解等。思考:水分进出细胞与上 述实例有何不同？2模拟生物学实验渗透作用:分析教材渗透装置示意图,填出方框内液体名称:（1)什么是 半透膜？（2)漏斗内的 液面为 什么会升高？液面会持续上 升吗？（3)加入用一层纱布代替玻璃纸,漏斗内的 液面还会升高吗？（4)加入烧杯中不是 清水,而是 同样浓度的 蔗糖溶液,结果会怎样？3对比观察、讨论,总结:（1)渗透作用是 指水分子等溶剂分子透过_,从相对含量_

6、的 地方向相对含量_的 地方（低浓度溶液向高浓度溶液)的 扩散。如成熟植物细胞的 吸 水与失水；动物细胞的 吸水与失水等。（2)渗透作用发生的 条件:具有_；_。二、水进出细胞的 原理 1动物细胞的 吸水和失水原理 （1)外界溶液浓度_细胞质浓度时,细胞吸水膨胀。（2)外界溶液浓度_细胞质浓度时,细胞失水皱缩。（3)外界溶液浓度_细胞质浓度时,水分子进出细胞处于动态平衡。2植物细胞的 吸水和失水 （1)成熟的 植物细胞结构 细胞壁:_,即水分子和溶解在 水里的 物质都能够自由通过。细胞内的 液体环境:主要指液泡内的 _。原生质层 组成:_、_和这两层膜之间的 细胞质。特性:具有挑选透过性,相当

7、于一层_。（2)原理和现象 外界溶液浓度_细胞液浓度时,细胞失水,会发生_现象。外界溶液浓度_细胞液浓度时,细胞吸水,会发生_现象。（3)探究 探究实验的 一般步骤:提出问题_ _。原理:植物细胞的 原生质层相当于一层_。当_小于_的 浓度时,细胞失水,中央液泡体积会_,细胞皱缩；当_小于_的 浓度时,细胞吸水,中央液泡体积会_,细胞膨胀。质壁分离 内因:原生质层具有_。原生质层比细胞壁的 伸缩性_,因而会出现_和_分离的 现象。外因:外界溶液浓度_细胞液浓度。质壁分离复原:质壁分离后细胞吸水,液泡和原生质层恢复原状,称为 质壁分离复原。三、自由扩散和协助扩散 甲、乙两图是 物质通过细胞膜进出

8、细胞的 示意图,据图分析:（1)图甲表示的 跨膜运输方式是 _,图乙表示的 跨膜运输方式是 _。两者的 一样点是 _,不同点是 _。（2)表示 O2、CO2、N2、甘油、苯、乙醇等进出细胞的 是 图_,表示葡萄糖进出红细胞的 是 图_。（3)上 表是 乙醇分子进入细胞的 运输速度与浓度差之间的 关系,据此可知,影响物质自由扩散的 因素是 _。（4)下表是 葡萄糖进入红细胞运输速度和浓度差的 关系,浓度差在 7.5mmol/L 以后运输速度不再增加的 原因是 _。由此可知,影响物质协助扩散的 因素是 _。（5)为 什么自由扩散和协助扩散被称为 被动运输？_。浓度差（mmol/L)0 1 3 5

9、7 9 运输速度（分子/秒)0 5 10 15 20 25 浓度差（mmol/L)1.5 3 4.5 6 7.5 9 运输速度（离子/秒)8 15 24 30 31 31 1在 植物细胞质壁分离实验中,“质”和“壁”分别为 指（)A细胞质、细胞壁 B叶绿体基质、细胞壁 C细胞质基质、细胞壁 D原生质层、细胞壁 2下列关于“观察洋葱表皮细胞的 质壁分离复原”活动的 叙述,正确的 是（)A制作洋葱表皮细胞装片需经解离、压片等操作才能将细胞分散 B从低倍镜换成高倍镜时,需转动光圈才能换上 高倍物镜 C质壁分离过程中,水分子从胞内单向运动到胞外导致液泡变小 D质壁分离复原过程中,细胞吸水速度逐渐减慢

10、3下图是 处于质壁分离状态的 某植物细胞。下列有关叙述错误的 是（)A结构比的 伸缩性大 B结构是 原生质层 C结构具半透膜作用 D结构的 颜色随质壁分离而加深 4将动、植物细胞放入清水中,现象如下图所示,相关叙述错误的 是（)A红细胞破裂,说明红细胞膜没有挑选透性 B过程中既有水分子进细胞也有水分子出细胞 C过程中都有发生渗透作用且方向都是 由外到内 D动物细胞与植物细胞变化差异是 由于二者结构不同 5下图表示细胞膜的 亚显微结构,其中 a 和 b 为 物质的 两种运输方式,下列叙述正确的 是（)A细胞膜功能的 复杂程度主要由决定 B卵细胞膜上 的 具有识别功能 Cb 可表示肌细胞吸收氧气

11、D细胞膜的 流动性只与有关,与无关 6如图为 显微镜下某植物细胞在 30%蔗糖溶液中的 示意图。下列叙述中错误的 是（)AX、Y 分别表示液泡和细胞的 长度 B若该细胞处于 40%蔗糖溶液中,X/Y 值将变小 CX/Y 值能表示细胞失水的 程度 D若将细胞置于清水中,Y 基本保持不变 7观察在 0.3 g/ml 蔗糖溶液中的 洋葱表皮细胞,发现中央液泡逐渐变小,说明（)A细胞液浓度逐渐变小 B洋葱表皮细胞是 活的 C此时蔗糖溶液浓度小于细胞液浓度 D细胞壁收缩导致中央液泡失水 8根据材料回答问题。彼得.阿格雷由于发现了细胞膜上 的 水通道而获得.2021 年诺贝尔化学奖。我们知道,人体有些细胞

12、能很快吸收水,而另外一些细胞则吸水很慢。早在 19 世纪中期,科学家就猜测细胞膜有允许水分和盐分进入的 孔道,每个通道每秒种有几十亿个水分子通过,但这一猜想一直未得.到证实。1988 年,阿格雷成功地分离了存在 于红细胞膜和肾脏微管上 的 一种膜蛋白,后来他认识到这个蛋白有水通道的 功能,这就是 科学家们长期搜寻的 水分子通道。他画出了清晰的 水通道蛋白的 的 三维结构图,详细解释了水分子是 如何通过该通道进入细胞膜的,而其他微分子或离子无法通过的 原因。罗德里克麦金农由于对离子通道结构和机制的 研究也获此奖。离子通道是 细胞膜的 另一种通道。他提示了当离子穿过细胞膜时,不同的 细胞通过电位变

13、化发出信号,控制离子通道的 开放或关闭。同时,离子通道通过过滤机制,只让特定离子通过,而不让其他离子通过。（1)细胞膜的 结构特性是 _,功能特性是 _。（2)离子通道的 化学本质是 膜上 的 _。（3)水通道、离子通道和离子载体运输物质时的 共同特性是 _性。（4)肾 脏 中 肾 小 管 和 集 合 管 能 迅 速 吸 收 原 尿 中 的 水,最 可 能 的 原 因 是 _。（5)物质通过细胞膜与膜的 流动性有密切关系,为 了探究温度对膜的 流动性的 影响,有人做了下述实验:分别用红色和绿色荧光剂标记人和鼠细胞膜上 的 蛋白质,然后让两个细胞在 37条件下融合并培养,40 分钟后,融合的 细

14、胞膜上 红色和绿色均匀分布。该实验设计有很大的 问题,其原因是 缺少_。经过完善,本实验可以通过一样的 时间后,观察红色和绿色荧光物质在 细胞膜上 分布的 情况判断实验结果,也可以通过 _判断实验结果。该实验最可能得.到的 结是 _。1渗透系统中的 两个“比较”（1)半透膜与挑选透过性膜的 比较。区别:a半透膜是 无生命的 物理性薄膜,物质能否通过取决于分子的 大小。b挑选透过性膜是 具有生命的 生物膜,磷脂和载体蛋白的 存在 决定了其对不同物质吸收的 挑选性。细胞死亡或膜载体蛋白失活后,其挑选透过性丧失。共性:都允许水分子自由通过,而不允许生物大分子物质通过。（2)原生质层与原生质体的 比较

15、。原生质层是 在 成熟的 植物细胞内相当于半透膜的 结构,由细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的 细胞质组成,不包括液泡内的 细胞液。此结构仅存在 于成熟的 植物细胞中。原生质体是 去除植物细胞壁后所剩下的 具有生物活性的 植物细胞结构,包括细胞膜、细胞质、细胞核三部分。2质壁分离发生的 条件 （1)从细胞角度分析:死细胞、动物细胞及未成熟的 植物细胞（如根尖分生区细胞)不发生质壁分离及复原现象。具有中央大液泡的 成熟植物细胞可发生质壁分离及复原现象。（2)从溶液角度分析:在 一定浓度（溶质不能透过膜)的 溶液中只会发生质壁分离现象,不能发生自动复原现象（只有用清水或低渗溶液处理,方可复原)。在 一

16、定浓度（溶质可透过膜)的 溶液（如 KNO3、甘油等)中可发生质壁分离后自动复原现象。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。1D 【试题解答】根据以上 分析可知,植物细胞的 质壁分离是 指植物细胞的 质壁分离指的 是 原生质层和细胞壁的 分离,原生质层包括液泡膜、细胞膜和两者之间的 细胞质,相当于一层半透膜,具有挑选透过性,所以质壁分离中的“质”指的 是 原生质层,“壁”指的 是 细胞壁,故 A、B、C 错误,D 正确。2D 【试题解答】观察洋葱表皮细胞的 质壁分离及质壁分离复原需要的 是 活细胞,而解离后细胞会死亡,A 错误；从低倍镜换成高倍镜时,需转动转换器才能换

17、上 高倍物镜,B 错误；质壁分离过程中水分子既有进入细胞的,也有出细胞的,C 错误；质壁分离复原过程中,细胞液浓度逐渐变小,细胞吸水速度逐步减慢,D 正确。3A 【试题解答】结构所示的 细胞壁的 伸缩性比所示的 原生质层的 伸缩性小,A 错误；结构是 原生质层,B 正确；结构所示的 原生质层具有挑选透过性,即具有半透膜的 作用,C 正确；结构是 中央液泡,因失水而导致中央液泡的 颜色随质壁分离而加深,D 正确。4A 【试题解答】红细胞的 细胞膜相当于渗透装置的 半透膜,由于细胞膜的 弹性是 有一定限度的,故红细胞在 低渗溶液中大量吸水会导致破裂,A 错误；渗透作用中水分子的 渗透方向是 双向的

18、,故过程中既有水分子进细胞也有水分子出细胞,B 正确；发生渗透作用的 条件是 有半透膜和半透膜两侧具有浓度差,动物细胞的 细胞膜和植物细胞的 原生质层可看成半透膜,由于红细胞细胞质溶液的 浓度和植物细胞液的 浓度均大于清水,故过程中都有发生渗透作用且方向都是 由外到内,C 正确；动物细胞与植物细胞变化差异是 由于植物细胞有细胞壁,而动物细胞没有细胞壁,D 正确。5B 【试题解答】细胞膜功能的 复杂程度主要由蛋白质的 种类和数量决定的,A 错误；表示糖蛋白,能进行细胞识别,B 正确；有糖蛋白的 一侧代表膜外,而 b 的 运输方向是,是 由膜内运输到膜外,可表示二氧化碳的 运输,不能表示肌细胞吸收

19、氧气,C 错误；细胞膜上 的 磷脂双分子层和大多数蛋白质都是 可以运动的,因此,细胞膜的 流动性与和都有关,D 错误。6A 【试题解答】X、Y 分别表示原生质体和细胞的 长度,A 错误；若该细胞处于 40%的 蔗糖溶液中,则蔗糖溶液与细胞液的 浓度差加大,细胞失水增多,所以 X/Y 值将变小,B 正确；X/Y 值越小,说明细胞失水越多,因此 X/Y 值能表示细胞失水的 程度,C 正确；若将细胞置于清水中,细胞会发生质壁分离复原,由于细胞壁的 伸缩性有限,所以 Y 基本保持不变,D 正确。7B 【试题解答】中央液泡逐渐变小,说明细胞正在 失水,细胞液浓度逐渐增大,A 错误；当细胞发生质壁分离时,

20、则说明该细胞具有活性,只有活细胞才能因为 内外溶液浓度差而产生质壁分离,B 正确；中央液泡逐渐变小,说明细胞失水,所以此时细胞液浓度小于外界蔗糖溶液浓度,C 错误；因细胞液浓度小于蔗糖溶液浓度,导致中央液泡失水,细胞会因失水而导致原生质层收缩,而不是 细胞壁收缩导致中央液泡失水,D 错误。8（1)流动性 挑选透过性（2)蛋白质（3)专一（4)肾小管和集合管细胞有大量水通道（5)对照实验 记录红色和绿色荧光物质在 细胞膜上 分布均匀所耗费的 时间 在 一定温度范围内,随着温度的 升高,膜的 流动性增加 【试题解答】（1)细胞膜的 结构特点是 具有一定的 流动性,功能特性是 挑选透过性。（2)离子

21、通道的 化学本质是 膜上 的 蛋白质。（3)水通道、离子通道和离子载体运输物质时的 共同特性是 专一性,即只允许特定的 物质通过。（4)肾脏中肾小管和集合管能迅速吸收原尿中的 水,最可能的 原因是 肾小管和集合管细胞膜上 有大量的 水通道蛋白,从使重吸收水分的 效率大大提高。（5)缺少对照组,对照组设计如下:A 分别用红色和绿色荧光剂标记人和鼠细胞膜上 的 蛋白质,然后将两细胞放于 37 度以下的 温度下培养；B 分别用红色和绿色荧光剂标记人和鼠细胞膜上 的 蛋白质放于 37 度以上 的 温度下培养,其余条件都一样。经过完善,本实验可以通过一样的 时间后,观察红色和绿色荧光物质在 细胞膜上 分布的 情况判断实验结果,也可以通过记录红色和绿色荧光物质在 细胞膜上 分布均匀所耗费的 时间来判断实验结果；该实验可能得.到的 结论是 在 一定温度范围内,随着温度的 升高,膜的 流动性增加。