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1、,第3课细胞的物质输入与输出,内容索引,核心素养测评,考点一物质跨膜运输的实例【必备知识速填】1.渗透作用:(1)概念:_(或其他溶剂分子)通过_的扩散过程。,水分子,半透膜,(3)渗透作用的实质:单位时间内由清水进入蔗糖溶液中的水分子_由蔗糖溶液进入清水中的水分子,导致蔗糖溶液液面_。,多于,上升,2.动物细胞的吸水和失水:,3.植物细胞的吸水和失水(以成熟的植物细胞为例):(1)原理:,(2)现象:,质壁分离,质壁分离复原,4.物质跨膜运输的其他实例:(1)植物对无机盐离子的吸收。不同植物对同种无机盐离子的吸收有_。同种植物对不同无机盐离子的吸收也有_。(2)人体甲状腺滤泡上皮细胞对碘的吸
2、收是_(填“逆”或“顺”)浓度梯度进行的。(3)不同微生物对不同物质的吸收表现出较大的差异性。,差异,差异,逆,【秒判正误】1.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。2.哺乳动物成熟红细胞没有具膜结构的细胞器,因此不能发生渗透作用。()分析:哺乳动物成熟红细胞的细胞膜相当于半透膜,细胞内溶液具有一定浓度,可以发生渗透作用。3.只有活的、成熟的植物细胞才能发生质壁分离和复原。(),4.将大肠杆菌置于清水中,会吸水涨破。()分析:大肠杆菌具有细胞壁,不会吸水涨破。5.无机盐离子都是逆浓度梯度跨膜运输的。()
3、分析:无机盐离子可发生顺浓度梯度的运输,如动作电位、静息电位的形成。,【重点难点讲透】1.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):,2.渗透作用模型与成熟植物细胞和外界溶液形成的渗透系统的比较:,【教材命题源】教材原文:必修1_P63_柱形图,命题角度:角度1.水稻培养液中Mg2+、Ca2+浓度升高的原因是什么?提示:水稻吸收水分的量多于吸收Mg2+、Ca2+的量。角度2.通过该图能得出细胞膜有什么特性?该特性主要与细胞膜的哪一成分有关?提示:选择透过性,与细胞膜上的蛋白质有关。,【典例示范】(2019郑州模拟)如图所示,在漏斗中加
4、入的蔗糖溶液与蒸馏水液面齐平,一段时间后,待漏斗内液面不再变化时,再向漏斗中加入一定量的蔗糖酶。下列坐标曲线中能正确反映整个实验过程中漏斗内外溶液的液面高度差变化的是(),【解析】选C。实验开始时,漏斗中蔗糖溶液浓度大于烧杯中的蒸馏水,烧杯中的水分子向漏斗中渗透,漏斗内液面升高。一段时间后,漏斗中加入的蔗糖酶使蔗糖水解成葡萄糖和果糖,引起漏斗中溶液浓度进一步升高,漏斗内液面继续升高。由于半透膜允许单糖分子透过,漏斗中的葡萄糖和果糖进入烧杯中,漏斗中的溶液浓度下降,漏斗内液面随之下降,最终由于漏斗中加入的蔗糖酶,维持着一定的液面高度差。,【素养新命题】(1)未加蔗糖酶之前,漏斗内外液面保持一定的
5、高度差不再发生变化,原因是什么?(科学思维:分析与综合)提示:漏斗内溶液浓度高于漏斗外,吸引水分子进入漏斗,当液面上升到一定高度时产生压力差,当二者达到平衡后,漏斗内外液面高度差不再发生变化。,(2)若烧杯中溶液换用等质量浓度的葡萄糖溶液,且半透膜允许单糖通过,重复上述实验,则漏斗内液面高度的变化是_。(科学探究:分析实验结果),先下降后升高,【热考角度通关】角度一渗透作用的原理1.(2019德州模拟)某同学设计的渗透实验装置如图所示(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)。有关该实验描述正确的是(),A.漏斗
6、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【解析】选B。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半透膜进入烧杯中,漏斗内液面下降,最终漏斗内外液面基本相平,B项正确。,2.(2020唐山模拟)有A(100mmol/L)和B(2mmol/L)两种体积相等浓度不同的KCl溶液,以膜相隔,该膜对钾离子有通透性,而不允许
7、氯离子通过。下列的分析中正确的是()A.钾离子由A向B扩散,两侧溶液的钾离子浓度达到51mmol/L时停止扩散B.一段时间后会产生膜电位,A高于BC.此过程中水分子没有跨膜移动D.如果该膜只允许氯离子通过,将产生膜电位,A高于B,【解析】选D。根据题意分析,A侧的KCl溶液浓度高于B侧,所以A侧的钾离子向B侧扩散,当扩散到钾离子浓度相等时,钾离子进出A、B两侧的速率处于动态平衡,A错误;根据以上分析可知,一段时间后两侧的阳离子浓度相等,而氯离子不能通过膜,所以A侧的氯离子浓度较高,即A侧的膜电位低于B侧,B错误;该过程中水分子也能够跨膜移动,C错误;如果该膜只允许氯离子通过,则两侧的阴离子浓度
8、最终相等,而A侧的钾离子浓度较高,所以A侧的膜电位高于B侧,D正确。,科学思维演绎与推理渗透作用的方向和溶液浓度大小的判断方法(1)判断溶剂渗透的总方向。若半透膜两侧是同种溶液,根据质量浓度或物质的量浓度判定。若半透膜两侧是不同的溶液,物质的量浓度才能体现溶质或溶剂分子数的多少,如半透膜两侧为质量分数相同的葡萄糖溶液和蔗糖溶液,则葡萄糖溶液一侧单位体积中葡萄糖分子数多(水分子数少),水分子由蔗糖溶液一侧通过半透膜向葡萄糖溶液一侧扩散。,(2)判断半透膜两侧溶液浓度的大小。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。
9、,角度二细胞的吸水和失水3.(2017全国卷)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.04h内物质A没有通过细胞膜进入细胞内B.01h内细胞体积与原生质体体积的变化量相等C.23h内物质A溶液的渗透压小于细胞液的渗透压D.01h内液泡中液体的渗透压大于细胞质基质的渗透压,【解题指南】解答本题的关键有两点:(1)明确原生质体的含义及曲线中原生质体体积的变化规律。(2)理解植物细胞质壁分离及其复原的原理。,【解析】选C。本题主要考查植物细胞质壁分离及其复原。依据曲线先下降后上升的变化趋势可知,原
10、生质体的体积先减小后增大,即细胞发生质壁分离后自动复原,原因是物质A通过细胞膜进入细胞内,导致细胞液浓度增加,开始吸水,逐渐发生质壁分离的复原,A项错误;01h内,原生质体的体积减小,即细胞发生质壁分离,此时原生质体和细胞壁都收缩,但原生质体收缩得更快,细胞体积与原生质体体积的变化量不相等,B项错误;23h内,原生质体的体积开始增大,即细胞发生质壁分离的复原,物质A溶液的渗透压小于细胞液的渗透压,C项正确;01h内,细胞失水,发生质壁分离,则液泡中液体的渗透压小于细胞质基质的渗透压,D项错误。,4.(2020潍坊模拟)下列现象与渗透作用的关系密切程度最小的是()A.施肥过多导致烧苗B.蜜饯可以
11、防腐C.人体静脉注射生理盐水D.根毛细胞吸收K+,【解析】选D。施肥过多导致烧苗是因为土壤溶液的浓度过大,细胞通过渗透作用失水。蜜饯可以防腐是因为高浓度的糖使菌类失水,菌类不能繁殖。静脉注射生理盐水是防止人体细胞失水或吸水。根毛细胞吸收K+是主动运输过程,与渗透作用关系密切程度最小。,【加固训练】1.(2020郑州模拟)将a、b、c三组红细胞分别置于不同浓度的氯化钠溶液中进行实验,浸泡一段时间后其细胞形态如图所示。下列叙述错误的是(),A.图中所示细胞内液的渗透压,a组的比b组的高B.浸泡过程中a组细胞失水量小于c组细胞失水量C.若向a组烧杯中加入少量葡萄糖,则其细胞可能会皱缩后恢复原状D.上
12、述实验中引起细胞形态的改变而消耗ATP的数量比较:cba,【解析】选D。根据图中信息,a组细胞基本可以维持原状,b组细胞吸水膨胀,c组细胞失水皱缩;与a组相比,b组细胞吸水,细胞内液渗透压降低;向a组烧杯中加入少量葡萄糖后,刚开始外界溶液渗透压大于细胞内液渗透压,细胞失水皱缩,后来葡萄糖通过协助扩散方式进入细胞内,造成细胞内液渗透压大于外界溶液,细胞吸水恢复原状;图中细胞形态的改变是细胞通过渗透作用失水或吸水造成的,不消耗ATP。,2.如图1所示的甲、乙、丙三个渗透装置中,三个漏斗颈的内径相等,漏斗内盛有浓度相同的蔗糖溶液,且漏斗内液面高度相同,漏斗口均封以半透膜,置于同一个水槽的清水中。三个
13、渗透装置半透膜的面积和所盛蔗糖溶液的体积如表所示。图2中曲线1、2、3表示漏斗液面高度随时间的变化情况。则曲线1、2、3与甲、乙、丙三个装置的对应关系应是(),A.1丙;2甲;3乙B.1乙;2甲;3丙C.1甲;2乙;3丙D.1丙;2乙;3甲【解析】选A。由图1及表中的信息可知:丙的初始蔗糖溶液体积最大,吸水体积最大,漏斗液面高度最高,相对应的是图2中曲线1;甲、乙的初始蔗糖溶液体积相等,但是甲漏斗口的半透膜面积比乙的大,吸水的速度快,故甲漏斗液面高度变化要比乙的快些,对应图2中曲线2,乙装置对应图2中曲线3。,考点二观察植物细胞的质壁分离与复原【必备知识速填】1.实验原理:(1)成熟的植物细胞
14、的原生质层相当于一层_。(2)_具有一定的浓度,细胞能渗透吸水和失水。,半透膜,细胞液,(3)原生质层比细胞壁的伸缩性_。,大,2.质壁分离的表现:(1)宏观:坚挺萎蔫。(2)微观。液泡:_。细胞液:颜色_、浓度_、吸水力_。原生质层与细胞壁分离。,大小,浅深,小大,小大,3.实验步骤:,4.实验结果与结论:(1)结果:,(2)结论。成熟植物细胞能与外界溶液构成渗透系统,发生渗透作用。当外界溶液浓度大于细胞液浓度时:_。当外界溶液浓度小于细胞液浓度时:_。,细胞失水,细胞吸水,【秒判正误】1.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。()分析:洋葱内表皮无色,不便于观察实验,应选
15、取紫色外表皮。2.随植物细胞失水的进行,吸水能力越来越弱。()分析:随植物细胞不断失水,细胞液浓度逐渐升高,细胞吸水能力逐渐增强。3.如果使用一定浓度的盐酸溶液进行实验,也能出现质壁分离与复原的现象。()分析:盐酸会破坏半透膜的选择透过性,使细胞死亡,无法发生质壁分离与复原现象。,4.植物细胞失水后发生质壁分离是因为原生质层的伸缩性大于细胞壁。()5.观察植物细胞的质壁分离复原的实验中没有对照实验。()分析:存在对照实验,实验的前后进行自身对照。,【重点难点讲透】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
16、浓度。,(4)鉴别不同种类的溶液(如KNO3溶液和蔗糖溶液)。,【典例示范】(2019兰州模拟)黑藻是一种常见的单子叶沉水植物,其叶片小而薄,叶肉细胞内有大而清晰且数量较多的叶绿体,液泡无色。某同学观察黑藻叶肉细胞的质壁分离和复原现象,实验步骤如图所示。下列相关叙述错误的是(),A.观察叶绿体时也可以黑藻叶肉细胞为实验材料B.由于液泡无色,该实验需要进行染色才能观察到质壁分离现象C.步骤中若叶肉细胞位于视野左下方,应将装片向左下方移动,使叶肉细胞位于视野中央D.若步骤中的蔗糖溶液浓度为3gmL-1,则步骤中可能观察不到质壁分离复原现象,【解析】选B。黑藻的叶片小而薄,叶肉细胞内有大而清晰且数量
17、较多的叶绿体,所以是观察叶绿体的好材料,A正确;虽然液泡无色,但是黑藻细胞内的叶绿体散布于可以流动的细胞质中,呈现绿色,可以形成参照,故不进行染色也可以用黑藻叶肉细胞观察到质壁分离现象,B错误;显微镜下呈现的是倒像,位于视野左下方的叶肉细胞实际上位于视野的右上方,若要将视野左下方的叶肉细胞移到视野中央,应将装片向左下方移动,C正确;黑藻叶肉细胞在3gmL-1的蔗糖溶液中可能会因失水过多而死亡,故步骤中观察不到质壁分离复原现象,D正确。,【素养新命题】(1)若有一个黑藻细胞,用何种浓度的溶液处理均不能发生质壁分离和复原的现象,可能的原因是什么?(生命观念:结构与功能观)提示:该细胞可能已经死亡,
18、无法发生质壁分离与复原。,(2)将上述实验过程中液泡体积与时间的关系用一个坐标曲线表示出来。(科学思维:模型与建模),提示:,【热考角度通关】角度一质壁分离与复原的原理、操作与现象1.(2020菏泽模拟)根据“探究洋葱表皮细胞外界溶液浓度与质壁分离关系”的实验经历与如图信息判断,下列叙述中错误的是(),A.质壁分离时,植物细胞失去的水分主要来自大液泡B.A/B值越大,说明所滴加的蔗糖溶液浓度越大C.所滴加的蔗糖溶液浓度越大,该细胞A值越小D.图中A/B值越大,说明细胞质壁分离程度越高,【解析】选C。细胞内的液体环境主要指的是液泡里面的细胞液,质壁分离时,植物细胞失去的水分主要来自大液泡;A/B
19、值=细胞的长度原生质体的长度,在这个比值中A的变化很小,所以A/B值越大,说明原生质层与细胞壁之间的距离越大,则质壁分离程度越大,所滴加的蔗糖溶液浓度越大;图中的A是从细胞的两端测量的,代表的是细胞的长度,由于细胞壁的伸缩性很小,所以A值几乎不变。,2.(2020哈尔滨模拟)现有取自同一个紫色洋葱鳞片叶外表皮的大小相同、生理状态相似的两个成熟细胞,将它们分别浸没在甲、乙两种溶液中,测得液泡直径的变化情况如图所示。下列有关叙述中正确的是(),A.乙溶液的浓度比甲溶液浓度大B.只有在乙溶液中的细胞发生了质壁分离C.处理2min时,甲、乙溶液中细胞的细胞液浓度均高于初始值D.本实验若选用黑藻叶肉细胞
20、为材料,则会干扰实验现象,【解析】选C。分析题图可知,在2min之内,处于甲溶液中的洋葱表皮细胞液泡的直径减小的速度更快,因此甲溶液浓度比乙溶液浓度大,A错误;实验初始,甲溶液中的洋葱表皮细胞液泡直径也减小了,说明甲也发生了质壁分离,B错误;2min时,处于甲、乙溶液中的洋葱表皮细胞的液泡体积均减小了,说明细胞均发生了失水,故细胞液浓度与初始值相比均增大,C正确;黑藻叶肉细胞含有叶绿体,细胞质呈现绿色,有利于质壁分离和复原实验现象的观察,D错误。,科学思维归纳与概括细胞能否发生质壁分离与复原的判断方法(1)从图像角度分析。若液泡的体积明显变小,则细胞发生了质壁分离;若液泡的体积又恢复原来大小,
21、则发生了质壁分离复原。,(2)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。(3)从溶液角度分析。在一定浓度(溶质不能透过半透膜)的溶液中只会发生质壁分离现象,不能自动复原(只有用清水或低渗溶液处理,方可复原)。在一定浓度(溶质可透过半透膜)的溶液(如KNO3溶液等)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。,角度二质壁分离与复原实验的应用3.如表为甲同学用某浓度KNO3溶液进行质壁分离实验时所测得的数据,如图为乙同学用另一浓度的KNO3溶
22、液进行质壁分离实验时所绘制的曲线图,下列分析正确的是(),A.甲同学所用溶液浓度要大于乙同学B.甲同学的实验进行到8min时质壁分离达到平衡,滴加清水后发生质壁分离复原C.乙同学在实验进行到T1时可观察到质壁分离现象,此时细胞液浓度一定小于外界溶液浓度D.乙同学在实验进行到T2时观察不到质壁分离现象,此时细胞液浓度一定等于外界溶液浓度,【解析】选A。甲同学的实验中未发生质壁分离复原,而乙同学的实验中发生质壁分离复原,说明甲同学所做实验中细胞失水较多而死亡,所用溶液浓度大于乙同学所用溶液浓度;甲同学实验中的原生质体相对大小在6min后不再发生变化,可能是细胞已经死亡,滴加清水不会发生质壁分离复原
23、;乙同学在T1时实际观察到的是质壁分离复原的现象,是细胞液浓度大于外界溶液浓度的结果;在T2时观察不到质壁分离现象,有可能是因为细胞液浓度大于外界溶液浓度,但因为细胞壁的存在细胞体积不会发生较大变化。,【加固训练】1.探究植物细胞的吸水和失水选择紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞,而不选择内表皮细胞进行实验,其主要原因是()A.外表皮细胞中有中央大液泡,而内表皮细胞中没有B.外表皮细胞能发生渗透作用,而内表皮细胞不能C.外表皮细胞的细胞液中含有紫色的色素,而内表皮细胞中没有D.外表皮细胞比内表皮细胞更容易发生质壁分离【解析】选C。紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的液泡中有色素,呈紫色,有利于实验现象的观察,而内
24、表皮细胞中没有,C项正确。,2.(2019大同模拟)引起50%左右细胞发生初始质壁分离的浓度,称为细胞液的等渗浓度。某生物兴趣小组将剪成均等小块的洋葱表皮分别放入等量各组溶液中,并记录实验结果如表。下列相关叙述错误的是(),A.蔗糖溶液浓度小于0.3molL-1时,洋葱表皮细胞不发生渗透作用B.该实验结果说明洋葱表皮细胞存在不同浓度的细胞液C.该洋葱表皮细胞细胞液的等渗浓度范围为0.50.6molL-1D.为了更精确地测定洋葱表皮细胞细胞液的等渗浓度,可以设置更小的蔗糖溶液浓度梯度进行实验,【解析】选A。蔗糖溶液浓度小于0.3molL-1时,洋葱表皮细胞没有发生质壁分离,但不是没有发生渗透作用
25、,在低浓度的溶液中细胞会吸水;在不同的浓度的蔗糖溶液中细胞质壁分离的比例不同,说明洋葱表皮细胞存在不同浓度的细胞液;引起50%左右细胞发生初始质壁分离的浓度,称为细胞液的等渗浓度,根据表格结果,该洋葱表皮细胞细胞液的等渗浓度范围为0.50.6molL-1;为了更精确地测定洋葱表皮细胞细胞液的等渗浓度,可以设置更小的蔗糖溶液浓度梯度进行实验。,考点三物质进出细胞的方式及影响因素【必备知识速填】1.不同物质跨膜运输的方式(连线):,2.比较物质跨膜运输的方式:,高浓度,低浓度,否,否,高浓度,低浓度,否,是,是,是,是,否,3.物质跨膜运输方式的图解:(1),(2),【秒判正误】1.Mg2+进入叶
26、肉细胞属于自由扩散。()分析:Mg2+进入叶肉细胞属于主动运输。2.甘油不能以自由扩散的方式通过细胞膜。()分析:甘油为脂溶性分子,以自由扩散方式通过细胞膜。3.植物细胞通过主动运输吸收不同无机盐离子的速率都相同。()分析:植物细胞对不同无机盐离子的吸收速率有差异。4.固醇类激素进入靶细胞的过程属于自由扩散。(),5.载体蛋白的种类和数量只影响主动运输。()分析:载体蛋白的种类和数量影响主动运输和协助扩散。,【重点难点讲透】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:,浓度差:主要影响自由扩散和协助扩散。自由扩散:浓度差越大,运输速率越大。协助扩散:浓度差达到一定程度后运
27、输速率不再继续增加,原因是受载体蛋白数量的限制。,(2)氧气含量对跨膜运输的影响:通过影响细胞呼吸进而影响主动运输的速率。,P点时:无氧呼吸为物质的运输提供能量。PQ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。Q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:,【教材命题源】教材原文:必修1_P71“主动运输普遍存在于动植物和微生物细胞中,保证了活细胞能够按照生命活动的需要,主
28、动选择吸收所需要的营养物质,排出代谢废物和对细胞有害的物质。”,命题角度:角度1.同一种物质进入不同细胞的方式相同吗?举例说明。同一种物质出入同一细胞的方式相同吗?举例说明。提示:不一定相同,人的红细胞吸收葡萄糖的方式是协助扩散,肾小管重吸收葡萄糖的方式是主动运输。不一定相同,神经元吸收钾离子的方式是主动运输,而静息时钾离子外流的方式是协助扩散。,角度2.盐碱地中生活的某种植物,能使Na+逆浓度梯度进入液泡。依据上述材料推测Na+通过液泡膜的方式是什么。该种植物能够在盐碱地中保持吸水能力,而其他植物不能吸水,结合上述材料解释这一现象。提示:主动运输。Na+逆浓度进入液泡后,使细胞液的浓度进一步
29、增高,植物细胞吸水能力增强。,【典例示范】(2019海南高考)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。,(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。,【解析】(1)
30、物质通过简单的扩散作用进出细胞,叫做自由扩散。(2)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,可能的原因是载体数量有限或者能量供应不足。(3)主动运输和协助扩散的主要区别为是否消耗能量,为了验证b物质的跨膜运输方式是主动运输还是协助扩散,在设计实验时可分两组,一组提供能量,另一组不提供能量即可。实验思路:将两组生理状态和数量相同的植物根细胞分别培养在相同且适宜浓度的b物质溶液中,第一组不做处理,第二组添加呼吸抑制剂,其余操作均相同,定期测定两组根细胞对b物质的吸收速率。预期结果和结论:若第一组和第二组根细胞对b物质的吸收速率相同,则b物质的跨膜运输方式为
31、协助扩散,即王同学的判断不正确;若第一组根细胞对b物质的吸收速率大于第二组,则b物质的跨膜运输方式为主动运输,即王同学的判断正确。,答案:(1)物质通过简单的扩散作用进出细胞(2)载体数量有限或能量供应不足(3)实验思路:将两组生理状态和数量相同的植物根细胞分别培养在相同且适宜浓度的b物质溶液中,第一组不做处理,第二组添加呼吸抑制剂,其余操作均相同,定期测定两组根细胞对b物质的吸收速率。预期结果和结论:若第一组和第二组根细胞对b物质的吸收速率相同,则王同学的判断不正确;若第一组根细胞对b物质的吸收速率大于第二组,则王同学的判断正确。,【素养新命题】如何设计实验判断c物质跨膜运输方式与a还是b相
32、同?写出实验思路及预期实验结果和结论。(科学探究:实验设计)提示:实验思路:将两组生理状态和数量相同的植物根细胞分别培养在相同且适宜浓度的c物质溶液中,第一组不做处理,第二组添加载体蛋白抑制剂,其余操作均相同,定期测定两组根细胞对c物质的吸收速率。预期结果和结论:若第一组和第二组根细胞对c物质的吸收速率相同,c物质跨膜运输方式与a相同;若第一组根细胞对c物质的吸收速率大于第二组,则c物质的跨膜运输方式与b相同。,【热考角度通关】角度一物质跨膜运输方式的判断1.(2019全国卷)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
33、+。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。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
34、进入保卫细胞,【解析】选C。由题意知:一组照射蓝光后,溶液的pH明显降低,即溶液中H+的浓度增加,说明细胞中的H+能够运出细胞,A项推测合理。位于膜上运载H+的载体蛋白H+-ATPase具有ATP水解酶活性,照射蓝光后,H+-ATPase能够逆浓度梯度跨膜转运H+,B项推测合理。H+逆浓度梯度跨膜转运所需的能量由ATP水解释放,C项推测不合理。保卫细胞的细胞质膜转运H+需要H+-ATPase协助,不是自由扩散,D项推测合理。,2.(2018全国卷)下列有关物质跨膜运输的叙述,正确的是()A.巨(吞)噬细胞摄入病原体的过程属于协助扩散B.固醇类激素进入靶细胞的过程属于主动运输C.神经细胞受到刺激
35、时产生的Na+内流属于被动运输D.护肤品中的甘油进入皮肤细胞的过程属于主动运输,【解析】选C。本题考查物质跨膜运输的有关知识。巨(吞)噬细胞通过胞吞摄入病原体,A错误;固醇类激素属于脂质,根据“相似相溶原理”,其以自由扩散的方式进入靶细胞,B错误;神经细胞受到刺激时,Na+通过离子通道顺浓度梯度进入细胞内,运输方式属于协助扩散,C正确;甘油进入皮肤细胞的方式是自由扩散,D错误。,科学思维归纳与概括“三看法”快速判断物质出入细胞的方式,3.(2019海南高考)植物细胞中水和矿质元素离子会表现出某些特点。下列叙述错误的是()A.根细胞中的K+不能以自由扩散的方式进入土壤溶液中B.矿质元素离子在细胞
36、内积累可引起外界溶液中的水进入细胞C.根细胞吸收的矿质元素能够以离子的形式贮存在液泡中D.叶肉细胞中参与光合作用光反应阶段的水分子属于结合水,【解析】选D。离子通过细胞膜需要载体蛋白协助,所以根细胞中的K+不能以自由扩散的方式进入土壤溶液中,A项正确;矿质元素离子在细胞内积累导致渗透压上升,可引起外界溶液中的水进入细胞,B项正确;根细胞吸收的矿质元素能够以离子的形式贮存在液泡中,C项正确;叶肉细胞中参与光合作用光反应阶段的水分子属于自由水,D项错误。,角度二物质跨膜运输的影响因素4.(2020郑州模拟)图表示葡萄糖、Na+和O2进出肝细胞的方式,图、图表示这些物质进出该细胞时,载体蛋白数量或O
37、2浓度与运输速度的关系。下列说法错误的是(),A.葡萄糖进入该细胞的运输速度符合图和图B.Na+运出该细胞的速度符合图,不符合图C.O2进入该细胞不符合,符合D.K+进入该细胞的方式和Na+运出该细胞的方式相同,【解析】选C。O2浓度的高低在一定程度上可表示有氧呼吸的强弱,进而可表示能量的多少。由图可知,葡萄糖进入肝细胞的方式是协助扩散,需要载体蛋白协助,不消耗能量,符合图和图,A正确;Na+运出肝细胞是从低浓度到高浓度,需要载体蛋白协助,可判断该运输方式为主动运输,消耗能量,符合图,其运输速度与O2浓度有关,不符合图,B正确;O2进入肝细胞的方式是自由扩散,不需要载体蛋白协助,不符合图,但是
38、与其自身的浓度(O2浓度)有关,不符合图,C错误;K+进入肝细胞的方式是主动运输,和Na+运出该细胞的方式相同,D正确。,5.(2020山东八校联考)将某哺乳动物的两种细胞置于一定浓度的Q溶液中,测定不同情况下吸收Q的速率,结果如表所示。不考虑胞吞作用,由表中数据能得出的结论是(),A.两种细胞吸收Q均取决于浓度差B.两种细胞吸收Q均不需载体蛋白的参与C.胚胎干细胞吸收Q的方式为主动运输D.成熟红细胞吸收Q的方式为被动运输,【解析】选C。根据表格分析,胚胎干细胞对Q的吸收速率受通入空气的影响,而空气是影响细胞呼吸生成ATP的因素之一,说明胚胎干细胞吸收Q的运输方式是主动运输,C正确;哺乳动物成
39、熟红细胞对Q的吸收不受通入空气的影响,但由于成熟红细胞只能进行无氧呼吸,故无法判断成熟红细胞吸收Q的运输方式是否与能量有关,即无法确定该运输方式是主动运输还是被动运输,D错误;据分析知,胚胎干细胞经主动运输吸收Q,该过程受能量、载体蛋白的影响,A、B错误。,【加固训练】1.(2018北京高考)细胞膜的选择透过性保证了细胞内相对稳定的微环境。下列物质中,以(自由)扩散方式通过细胞膜的是()A.Na+B.二氧化碳C.RNAD.胰岛素,【解题指南】解答本题需注意以下两点:(1)明确题目要求:以扩散方式通过细胞膜。(2)根据物质的性质分析,不需要载体蛋白协助的是二氧化碳。,【解析】选B。Na+进出细胞
40、的方式为主动运输或协助扩散,A项错误;二氧化碳、水、脂溶性小分子物质等以自由扩散的方式进出细胞,B项正确;RNA不能通过细胞膜,C项错误;胰岛素等蛋白质分子,以胞吐的形式排出细胞,D项错误。,2.(2020荆州模拟)下列关于物质出入细胞方式的叙述,正确的是()A.被细胞胞吐的一定是像胰岛素一样的大分子物质B.血浆中的氧进入红细胞需穿过两层生物膜C.胞吐过程一定会有分泌泡与细胞膜的融合过程D.mRNA从细胞核到细胞质的过程属于胞吐作用【解析】选C。小分子物质神经递质也是通过胞吐分泌的,A项错误;血浆中的氧进入红细胞只需穿过红细胞膜一层生物膜,B项错误;mRNA通过核孔从细胞核到细胞质,不属于胞吐过程,D项错误。,