考点三物质出入细胞的方式及实例

1.理清动、植物细胞的吸水和失水

项目

动物细胞

植物细胞

条件

①细胞膜具性,相当于半透膜

②与细胞外溶液具有浓度差

①细胞壁是性的

②(由细胞膜、液泡膜及两者之间的细胞质组成)相当于半透膜

③与外界溶液具有浓度差

原理

作用

渗透作用

水分子运动方向

低浓度溶液→高浓度溶液

低浓度溶液→高浓度溶液

现象

皱缩或涨破

质壁分离、质壁分离复原

2.质壁分离的2个条件、1个失分盲点

图2-10

3.理清物质跨膜运输方式

(1)“四看法”快速判定物质跨膜运输方式

图2-11

(2)根据图解判定物质跨膜运输方式

图2-12

图2-12中字母代表的运输方式分别是a,b,c,d,e。

4.影响物质跨膜运输的两大因素——物质浓度、氧气浓度

图2-13

[提醒] 温度通过影响生物膜的流动性和酶的活性,进而影响物质运输的速率。

考法一考查细胞的吸水和失水

1.图2-14为某植物细胞在不同浓度的溶液中,细胞吸水能力与原生质体相对体积之间的关系(正常状态下原生质体相对体积为1.0)。下列相关叙述错误的是()

图2-14

A.A点时原生质体体积小于B点时原生质体体积

B.B点之后,细胞液的渗透压逐渐减小,细胞吸水能力逐渐下降

C.在一定浓度的KNO3溶液中,原生质体相对体积可能会由0.5自动恢复到1.0

D.若该植物为洋葱,则该细胞一定为洋葱鳞片叶外表皮细胞

2.磷脂双分子层内部是疏水的,但水分子进出细胞并没有因此受到阻碍,这与水通道蛋白有关,下列有关叙述不正确的是()

A.细胞膜外的水分子不是只通过水通道蛋白进入细胞

B.哺乳动物的肾小管细胞膜上应分布有较多的水通道蛋白

C.温度和氧气浓度不会影响水分子跨膜运输的速率

D.贯穿于磷脂双分子层中的水通道蛋白可以运动

【易错警示】

(1)生物膜≠人工膜,生物膜具有选择透过性;人工膜具有半透性,物质能否通过取决于孔径大小。

(2)渗透平衡≠浓度相等,发生渗透平衡只意味着半透膜两侧水分子移动达到动态平衡状态,既不可看作没有水分子移动,也不可看作两侧溶液浓度相等。

(3)溶液浓度指物质的量浓度而非质量浓度。

考法二结合模式图及柱形图考查物质出入细胞的方式

3.协助扩散需要细胞膜上转运蛋白的协助。图甲、乙分别表示载体蛋白介导和通道蛋白介导的两种协助扩散方式,其中通道蛋白介导的扩散比载体蛋白介导的快1000倍。下列有关叙述错误的是 ()

A侧

B侧

图2-15

A.载体蛋白和通道蛋白均具有一定的专一性

B.K+在图乙中由A侧流向B侧可以实现神经元的兴奋

C.神经元静息电位的恢复还需载体蛋白参与主动运输

D.水通道蛋白与人体体液平衡的维持密切相关

4.图2-16表示人体某细胞对葡萄糖的转运速率与细胞外葡萄糖浓度的关系。实线表示细胞外仅存在葡萄糖的情况,虚线表示细胞外同时存在一定浓度半乳糖的情况。以下说法正确的是 ()

图2-16

A.葡萄糖的转运速率随细胞外葡萄糖浓度的升高持续增大

B.半乳糖可水解为2分子葡萄糖

C.该细胞膜上一定存在转运半乳糖的载体

D.半乳糖的存在对葡萄糖的转运有抑制作用

【特别提醒】 关注物质跨膜运输中的3个易错点

(1)葡萄糖进入人的红细胞的方式为协助扩散。静息状态时,神经纤维膜内K+外流为协助扩散过程;受刺激时,神经纤维膜外Na+内流为协助扩散过程。

(2)物质能否通过细胞膜,并不是取决于分子大小,而是取决于细胞生命活动是否需要。如木糖分子比葡萄糖分子小,但细胞能吸收葡萄糖而不能吸收木糖。

(3)胞吞与胞吐的共同点:能运输生物大分子等,在运输过程中形成囊泡,需要消耗能量,不需要载体。大多数神经递质虽是小分子,但以胞吐方式由突触前膜释放。

考法三考查与物质运输有关的实验探究

5.将生长状态一致的某种植物幼苗分成甲、乙两组,分别移入适宜的营养液中在光下培养,并给甲组的营养液适时通入空气,乙组不进行通气处理。一定时间后测得甲组的根对a离子的吸收速率远大于乙组。关于这一实验现象,下列说法错误的是()

A.给营养液通入空气有利于该植物的生长

B.根细胞对a离子的吸收过程属于自由扩散

C.根细胞对a离子的吸收过程有能量的消耗

D.根细胞的有氧呼吸有利于根对a离子的吸收

6.[2019·海南卷] 在适宜条件下,测得的某植物根细胞对a、b两种物质的吸收速率与外界溶液中这两种物质浓度的关系如图2-17所示(a、b两条曲线分别代表植物根细胞对不同浓度a、b两种物质的吸收速率),回答下列问题。

图2-17

(1)根据实验结果发现a是通过自由扩散方式跨膜运输的。自由扩散的含义是。

(2)实验结果表明:当外界溶液中b的浓度达到一定数值时,再增加b的浓度,根细胞对b的吸收速率不再增加。可能的原因是。

(3)王同学据图认为b的跨膜运输方式是主动运输,李同学认为是协助扩散。请设计实验确定王同学的判断是否正确。要求简要写出实验思路、预期结果和结论。 。

1.[2020·全国卷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、乙两组的溶液浓度,发现甲组中甲糖溶液浓度升高。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浓度升高

B.若测得乙糖溶液浓度不变,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.若测得乙糖溶液浓度升高,则叶细胞的净吸水量乙组大于甲组

2.[2018·全国卷Ⅰ] 生物膜的结构与功能存在密切的联系。下列有关叙述错误的是 ()

A.叶绿体的类囊体膜上存在催化ATP合成的酶

B.溶酶体膜破裂后释放出的酶会造成细胞结构的破坏

C.细胞的核膜是双层膜结构,核孔是物质进出细胞核的通道

D.线粒体DNA位于线粒体外膜上,编码参与呼吸作用的酶

3.[2020·全国卷Ⅱ] 为了研究细胞器的功能,某同学将正常叶片置于适量的溶液B中,用组织捣碎机破碎细胞,再用差速离心法分离细胞器。回答下列问题:

(1)该实验所用溶液B应满足的条件是(答出 2点即可)。

(2)离心沉淀出细胞核后,上清液在适宜条件下能将葡萄糖彻底分解,原因是此上清液中含有。

(3)将分离得到的叶绿体悬浮在适宜溶液中,照光后有氧气释放;如果在该适宜溶液中将叶绿体外表的双层膜破裂后再照光, (填“有”或“没有”)氧气释放, 原因是 。

考点三答案

【主干整合】

1.选择透过细胞内液全透原生质层细胞液渗透

2.小大>

3.(2)主动运输自由扩散协助扩散协助扩散主动运输

4.①自由扩散②协助扩散或主动运输③自由扩散或协助扩散④主动运输

【考法提炼】

1.D[解析] 正常状态下原生质体相对体积为1.0,由图可知,A点时的原生质体体积小于B点时的原生质体体积,A正确;B点之后,原生质体体积逐渐增加,说明细胞在吸水,细胞液的渗透压逐渐减小,细胞吸水能力逐渐下降,B正确;在一定浓度的KNO3溶液中,细胞可能会先发生质壁分离随后自动复原(随着细胞对K+、N的吸收,细胞液浓度增大,细胞吸水),所以原生质体相对体积可能会由0.5自动恢复到1.0,C正确;活的成熟的植物细胞均可发生质壁分离和复原,所以题述细胞不一定是洋葱鳞片叶外表皮细胞,D错误。

2.C[解析] 细胞膜外的水分子还可以通过自由扩散的方式进入细胞,A正确;哺乳动物的肾小管可以对水进行重吸收,所以其细胞膜上分布有较多的水通道蛋白,B正确;温度会影响分子运动速率和膜的流动性,从而影响水分子的跨膜运输速率,C错误;贯穿于磷脂双分子层中的水通道蛋白是可以运动的,D正确。

3.B[解析] 载体蛋白和通道蛋白均具有一定的专一性,A正确;K+在图乙中由A侧流向B侧,属于从高浓度一侧向低浓度一侧运输,为K+通过协助扩散流向细胞膜外,可形成静息电位,B错误;静息电位的恢复需要Na+—K+泵主动运输Na+、K+,需要载体蛋白参与,C正确;在肾小管和集合管细胞膜上有水通道蛋白,有利于水分的重吸收,参与人体的水平衡调节,与人体体液平衡的维持密切相关,D正确。

4.D[解析] 由曲线走势可知,随着葡萄糖浓度的升高,葡萄糖的转运速率逐渐升高,当达到一定浓度后,转运速率保持不变,A错误;半乳糖属于单糖,单糖不能水解,B错误;根据题图可知,细胞外葡萄糖和一定浓度的半乳糖同时存在时,葡萄糖的转运速率随着葡萄糖浓度的升高而升高,但在同样浓度下低于细胞外仅存在葡萄糖时的转运速率,因此半乳糖的存在对葡萄糖的转运有抑制作用,但是不能确定细胞膜能否转运半乳糖,C错误,D正确。

5.B[解析] 由实验现象可知,氧气含量影响根对a离子的吸收,说明根细胞吸收a离子的方式是主动运输,B项错误。

6.(1)物质通过简单的扩散作用进出细胞

(2)载体数量饱和

(3)思路:将长势相同的某植物根细胞平均分为两组,甲组放在有氧条件下,乙组放在无氧条件下,将甲、乙两组植物根细胞放在相同且适宜的条件下培养一段时间后,分别测定根细胞对b物质的吸收速率。结果及结论:若甲组根细胞对b物质的吸收速率大于乙组,则说明b物质的跨膜运输方式为主动运输;若甲组和乙组根细胞对b物质的吸收速率大致相同,则说明b物质的跨膜运输方式为协助扩散

[解析] 由图可知,a表示自由扩散,b表示主动运输或协助扩散。(1)物质通过简单的扩散作用进出细胞叫作自由扩散,该过程不需要载体和能量,受细胞内外浓度差的影响。(2)由图可知,b可能表示协助扩散或主动运输,b的运输需要载体协助,当外界溶液中b的浓度达到一定数值时,载体数量饱和,再增加b的浓度,根细胞对b的吸收速率不再增加。(3)协助扩散与主动运输的区别在于前者不需要消耗能量,后者需要消耗能量。有氧呼吸产生的能量较多,无氧呼吸产生的能量较少,故实验设计的自变量是有无氧气,因变量是细胞对b的吸收速率。设计实验时要注意等量原则和单一变量原则。思路:将长势相同的某植物根细胞平均分为两组,甲组放在有氧条件下,乙组放在无氧条件下,将甲、乙两组植物根细胞放在相同且适宜的条件下培养一段时间后,分别测定根细胞对b物质的吸收速率。结果及结论:若甲组根细胞对b物质的吸收速率大于乙组,则说明b物质的跨膜运输方式为主动运输;若甲组和乙组根细胞对b物质的吸收速率大致相同,则说明b物质的跨膜运输方式为协助扩散。

理真题明高考

1.D[解析] 根据题干信息:水分交换达到平衡时,发现甲组中甲糖溶液浓度升高,在此期间,叶细胞和溶液之间没有溶质交换,可推测甲组叶细胞吸收了甲糖溶液中的水使甲糖溶液浓度升高,A正确;因实验期间叶细胞和溶液之间没有溶质交换,故若测得乙糖溶液浓度不变,则乙组叶细胞的净吸水量为零,B正确;若测得乙糖溶液浓度降低,则乙组叶肉细胞可能失水,即乙组叶肉细胞发生了质壁分离,C正确;若甲、乙糖溶液浓度均升高,说明初始时细胞液浓度均大于甲、乙糖溶液浓度,甲糖的相对分子质量约为乙糖的2倍,甲糖溶液和乙糖溶液浓度(单位为g/mL)相同,那乙糖溶液的摩尔浓度大于甲糖溶液,水分交换达到平衡时,叶细胞的净吸水量应是乙组小于甲组,D错误。

2.D[解析] 叶绿体的类囊体薄膜是进行光反应的场所,膜上存在着与光反应有关的色素和酶,包括ATP合成酶,A项正确。溶酶体内含有多种水解酶,故溶酶体膜破裂后释放出的酶会造成细胞结构的破坏,B项正确。核膜是双层膜结构,核孔是细胞内某些物质进出细胞核的通道,如RNA和某些蛋白质,C项正确。线粒体DNA位于线粒体基质内,D项错误。

3.(1)pH应与细胞质基质的相同,渗透压应与细胞内的相同

(2)细胞质基质组分和线粒体

(3)有类囊体膜是H2O分解释放O2的场所,叶绿体膜破裂不影响类囊体膜的功能

[解析] (1)为了研究细胞器的功能,该实验所用溶液B应满足pH与细胞质基质的相同,渗透压与细胞内的相同等条件,以维持细胞器正常的结构与功能。(2)离心沉淀出细胞核后,上清液在适宜条件下能将葡萄糖彻底分解,说明上清液可以进行有氧呼吸,有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体。故此上清液中含有细胞质基质组分和线粒体。(3)将分离得到的叶绿体悬浮在适宜溶液中,照光后有氧气释放;如果在该适宜溶液中将叶绿体外表的双层膜破裂后再照光,仍有氧气释放,原因是类囊体膜是光反应的场所,叶绿体膜破裂不影响类囊体膜的功能。