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1、专题04 生物膜与物质运输（讲）讲考纲考情1.最新考纲（1）生物膜系统的结构和功能()（2）物质出入细胞的方式（3）实验：通过模拟实验探究膜的透性；观察植物细胞的质壁分离和复原2.最近考情2020全国卷(29)、2019全国卷(29)、2019全国卷(3)2019全国卷(3、29)、2018全国卷(1、3)、2018全国卷(1、2)2018全国卷(2)、2017全国卷(1、2、4)、2017全国卷(1)讲核心素养1.生命观念结构与功能观：细胞膜的结构与功能；物质与能量观：理解细胞内物质运输与能量的关系2.科学思维建立模型：构建细胞膜的结构模型；建立渗透作用的实验模型；归纳与演绎：分析不同物质跨
2、膜运输实例，归纳跨膜运输的方式与特点3.科学探究表达与交流：探究细胞膜的成分与结构；实验设计与结果分析：设计实验探究膜的透性；分析植物细胞的质壁分离及复原实验4.社会责任根据渗透作用和物质运输的原理指导灌溉和施肥构思维导图考点一：与生物膜相关的实验与探究核心突破例题精讲【例题】（2021河南高一其他模拟）关于生物膜的结构模型，下列叙述正确的是（ ）A.欧文顿通过对膜成分的提取和化学分析提出膜是由脂质组成的B.暗亮暗三层结构的静态模型无法解释细胞的生长、变形虫的变形运动等现象C.人细胞和小鼠细胞的融合实验运用了放射性同位素标记法D.流动镶嵌模型认为，构成生物膜的磷脂分子是静止的，而大多数蛋白质分
3、子是可以运动的知识总结（一）细胞膜的制备【科学探究】1.选材： 2.选材原因：（1）没有 （易操作）（2）没有 （纯度高）3.试剂： 4.原理：细胞 （ 作用）（二）生物膜结构的探究【科学探究、科学思维】1.生物膜结构的探究阶段一（成分探究）欧文顿实验假说：膜是由 构成的。化学分析实验 科学家第一次将膜从 中分离出来，进行化学分析。化学分析表明：膜的主要成分是 。2.生物膜结构的探究阶段二（静态统一模型）细胞膜铺展实验 用 从人的红细胞中提取 ，在空气水界面上铺展成 ，测得其面积恰为红细胞表面积的 。结论：细胞膜中的脂质分子必然排列为 。罗伯特森实验假说：所有生物膜都由“ ”三层结构成的 结构
4、。3.生物膜结构的探究阶段三（流动镶嵌模型）人鼠细胞融合实验 方法： 技术： （可用灭活病毒诱导） 原理： 结论：细胞膜具有 性。桑格、尼克森模型建立模型： 模型。基本支架： （亲水头部在 侧，疏水尾部在 侧） 行使功能： （ 于磷脂双分子层）【知识拓展】课本聚焦组成成分： 磷脂分子 元素组成： 【变式训练】（2021安徽合肥市高三一模）用橡皮泥及牙签构建生物膜模型，搭建了1、2、3三种结构模型，4代表糖链，5代表蛋白质下列叙述错误的是（ ）A.2在构建生物膜模型时作为基本骨架B.5在构建生物膜模型时分布具有不对称性C.构建线粒体模型时内膜需要的2和5比外膜多D.在构建细胞膜模型时4可与2两侧
5、的5结合考点二：细胞膜与细胞壁核心突破例题精讲【例题】（2021河南高一其他模拟）作为系统的边界，细胞膜在细胞生命活动中发挥着重要作用。下列关于细胞膜的叙述，正确的是（ ）A.细胞膜主要由脂质、蛋白质和核酸组成B.具有不同功能的细胞，其细胞膜上蛋白质的种类和数量相同C.常选用哺乳动物成熟的红细胞作材料制备纯净的细胞膜D.细胞膜是系统的边界，也是切细胞最外层的结构知识总结（一）细胞膜的成分和结构【生命观念】主要由 组成。 脂 质（约50% （主要） （动物具有）蛋白质（约40%）：与细胞膜 密切相关（ ）糖 类（约2%10% ）：形成 后与 等有关提醒：功能越复杂的细胞膜， 越多。（二）细胞膜的
6、特点【生命观念】结构特点： 结构基础： 是可以运动的 影响因素： 功能特点： （活细胞的重要特征） 结构基础：主要与 有关 （三）细胞膜的功能【生命观念】1.将 分隔开（保障了细胞内部环境的 ）2.控制物质 （细胞膜的控制作用是 的）3.进行细胞间的 间接交流：通过细胞分泌的 传递信息，最后与靶细胞膜表面的 结合。 （信息分子： 、 、淋巴因子、CO2等） （受体本质： ） 直接交流：通过 传递信息 （如：精卵结合、 与靶细胞密切接触、吞噬细胞向T/B细胞呈递抗原） 通道交流：通过 传递信息 （如：高等植物细胞之间的 ）（四）细胞壁【生命观念】1.化学成分： 2.主要功能： 【变式训练】（20
7、21四川成都市成都七中高三零模）下列关于细胞膜的叙述，错误的是（ ）A.细胞膜的组成成分主要是糖蛋白和糖脂B.不同的细胞膜上可能存在相同的蛋白质C.变形虫的运动主要依赖细胞膜的流动性D.病毒识别宿主细胞依赖细胞膜表面受体【知识拓展】（一）真核生物的结构（二）膜蛋白的种类及功能载体蛋白： ，具有 性 受体蛋白： ，具有 性（糖蛋白） 粘连蛋白：使相邻细胞 （糖蛋白） 有催化功能的膜蛋白：膜上某些 （内质网、类囊体薄膜、线粒体内膜等）（三）各种生物的细胞壁组成除 细胞外，大多数生物都有细胞壁，但成分 。 植物： 真菌： 原核生物： 【变式训练】（2021北京高三二模）生物膜上蛋白质行使功能对应关系
8、中不正确的是（）A.突触后膜上的受体结合神经递质B.类囊体膜上的酶催化光反应进行C.浆细胞膜上的抗体结合病原体D.红细胞膜上的载体运输葡萄糖考点三：生物膜系统核心突破例题精讲【例题】（2021全国高三三模）如图是组成生物膜的磷脂分子的结构式。下列相关叙述正确的是（）A.组成生物膜的磷脂分子中含有的元素种类与蛋白质相同B.细胞膜中含有两层磷脂，且头部在两侧，尾部夹在中间C.叶绿体的膜结构中均含有磷脂、蛋白质和光合色素D.内质网中合成的磷脂经高尔基体加工后参与膜结构的形成知识总结生物膜系统【生命观念】1.组成：真核细胞内由 共同构成的生物膜系统。2.各种生物膜的联系 化学组成上：在组成成分上 ；在
9、蛋白质种类和数量上有 。 结构上： ，都由磷脂双分子层构成基本支架，蛋白质分子分布其中，都具有两大特点。3.意义（1）使细胞具有 的内部环境，在细胞与外界进行 过程中起决定性作用。（2）是许多 进行的场所，广阔的膜面积为多种 提供了大量的附着位点。（3）把各种 ，保证细胞生命活动 进行。【知识拓展】（一）课本聚焦1.只有同时具有三者才能称为 ，其中之一只能称为 ； （例如：哺乳动物成熟的红细胞中只存在生物膜，而不存在生物膜系统。真核生物才有生物膜系统；原核生物只有生物膜，没有生物膜系统）2.细胞骨架与生物膜的基本支架在物质构成上有什么不同？ 细胞骨架： 组成的网架结构 生物膜的基本支架： 组成
10、的【变式训练】（2021重庆西南大学附中高三月考）生物膜在细胞的生命活动中至关重要，细胞内的各种生物膜在结构和功能上也都有着紧密的联系，下列有关生物膜结构和功能的叙述，错误的是（ ）A.细胞膜上的糖蛋白与细胞识别有关，但细胞间的信息交流不一定都需要细胞膜上的糖蛋白参与B.生物膜功能的复杂程度主要取决于生物膜上蛋白质的种类和数量C.内质网膜可转移到高尔基体膜，因而细胞中高尔基体的膜面积会不断增大D.生长激素的合成与分泌体现了生物膜系统在结构和功能上的相互联系考点四：物质跨膜运输实例核心突破例题精讲【例题】（2020山西大同市高三其他模拟）下列有关植物细胞质壁分离及复原实验的叙述，正确的是（ ）A
11、.紫色洋葱鳞片叶内表皮细胞具有大液泡，是该实验的理想材料B.具有选择透过性的细胞膜是植物细胞吸水或失水的结构基础C.质壁分离后，细胞壁与原生质层之间充满细胞液D.原生质层两侧溶液渗透压的大小影响质壁分离的速率知识总结（一）渗透作用【科学探究、科学思维】1.概念： （或其他溶剂分子）透过 ，从 浓度溶液向 浓度溶液的扩散。2.常见渗透作用装置3.结果：液面出现h，S1溶液浓度 S2溶液浓度，但由于半透膜的阻隔和大气压强的影响，高浓度一侧依旧 低浓度一侧。此时，半透膜两侧水分交换的数量达到 。4.原理 5.条件（1）有 （2）半透膜两侧有 6.原因分析：液面变化的原因：单位时间内由低浓度溶液 单位
12、时间内由高浓度溶液一侧通过半透膜进入高浓度 一侧通过半透膜进入低浓度溶液一侧的水分子数 溶液一侧的水分子数液面不会一直变化的原因： 当高浓度一侧的吸水力 大气压时，液面不再变化。7.渗透作用原理的运用（1）判断植物细胞的 （2）判断植物细胞的 （3）农业生产中的 （4）生活中 食品（二）细胞吸水和失水的原理【科学思维】1.动物细胞 2.植物细胞【变式训练】（2020济南市章丘区第四中学高三其他模拟）如图所示为平衡时的渗透装置，烧杯内的液面高度为a，漏斗内的液面高度为b，液面高度差mba。在此基础上继续实验，以渗透平衡时的液面差为观测指标，正确的是（ ）A.若吸出漏斗中高出烧杯内的液面的溶液，则
13、平衡时m增大B.若向漏斗中加入少量蔗糖，平衡时m将增大C.若向漏斗中加入适量且与漏斗内的蔗糖溶液浓度相等的蔗糖溶液，则平衡时m不变D.向烧杯中加入适量清水，平衡时m将增大（三）质壁分离【生命观念、科学探究】1.实质： 与 分离。2.实验材料：洋葱、清水、0.3g/ml的蔗糖溶液3.原理：外界溶液浓度 细胞液浓度（如：0.3g/ml蔗糖溶液）原生质层伸缩性 细胞壁伸缩性提醒：外界溶液浓度过低，不会发生质壁分离；过高，细胞会因失水而死亡。3.图示4.应用：可用于验证细胞膜的 性（如：原生质层的伸缩） 细胞膜的 性（如：蔗糖分子不能进入）细胞的 【变式训练】（2020天水市第一中学高三月考）某同学用
14、洋葱同一片鳞片叶的外表皮细胞，制成甲、乙、丙三组临时装片，用0.3 g/mL的蔗糖溶液充分处理相同时间后，甲、乙、丙三组视野的20个细胞中发生质壁分离的细胞数分别为15、18、16。下列相关分析正确的是（ ）A.每组装片中未发生质壁分离的细胞细胞液渗透压比蔗糖溶液大B.已发生质壁分离的细胞初始细胞液渗透压比未发生质壁分离的大C.不同装片中大多数细胞的细胞液渗透压增大，细胞吸水能力增强D.甲、乙、丙三组实验结果表明不同细胞细胞液中的蔗糖含量存在差异【知识拓展】课本聚焦1. 原生质体：去除植物 以后所剩下的细胞结构。 原生质层 2.观察质壁分离一定要用紫色洋葱鳞片叶外表皮吗？ 不一定。叶肉细胞、花
15、瓣细胞等也可以。甚至还能用洋葱鳞片叶内表皮细胞观察，但蔗糖溶液需要染色处理。3.自动复原（1）自动发生质壁分离复原的物质： 等。（2）原理：它们是细胞需要的物质，能 而引起细胞内溶液浓度 ，细胞 。但它们进入细胞的方式可能 。【变式训练】（2019湖南衡阳市高三三模）某实验小组在适宜温度条件下，将紫色洋葱磷片叶外表皮细胞置于定浓度的KNO3溶液中，测得细胞液浓度与该溶液浓度的比值（P值）随时间的变化曲线如图所示。下列相关叙述错误的是（）A.据曲线可推测实验材料为活细胞B.细胞在t1时刻开始从外界溶液中吸收溶质C.t2时比t1时液泡体积有所增大D.若降低温度，则t1t2时间段会变长（四）物质跨膜
16、运输的其他实例【科学探究】1.资料1（1）自变量是： 因变量是： （2）结论：不同作物对同种离子的吸收量 ； 同种作物对不同离子的吸收量也 。 （3）水稻培养液中的Ca2、Mg2两种离子浓度为什么会增高？ 水稻吸收水分子及Si4+离子较 ，吸收Ca2+、Mg2+较 ，结果导致水稻培养液里中Ca2+、Mg2+ 增高。2.资料2 结论：物质（如I）的跨膜运输并不都是和水一样，而是 相对含量梯度运输的。这取决于 。3.资料3微生物P2O5K2O大肠杆菌33.9912.95圆褐固氮菌4.932.41酵母菌51.0038.66米曲菌48.5528.16结论：不同细胞对于物质的输出和输入是 的，这种选择具
17、有 性。小结：细胞膜和其他生物膜都是 膜，这种膜可以让水分子 ，一些离子和小分子 通过，其他离子、小分子和大分子则 通过。（提醒：具有选择透过性的膜必然具有半透性，而具有半透性的膜不一定具有选择透过性，具有活性的生物膜才具有选择透过性。）【知识拓展】半透膜和选择透过性膜的区别半透膜：某些物质可以透过而另一些物质不能透过的多孔性薄膜，物质是否能通过取决于 。（按是否有 可分为生物膜和非生物膜） （如：玻璃纸/赛璐玢、膀胱膜、卵壳膜） 选择透过性膜：具有 的生物膜， 的存在决定了其对不同物质是否吸收的选择性。（是功能完善的一类特殊的半透膜） （如：细胞膜和其他生物膜）【变式训练】（2020河南郑州
18、市郑州一中高一月考）将水稻、番茄幼苗分别放在含Mg2+、Ca2+和SiO44-的培养液中，一段时间后，发现番茄营养液中Mg2+、Ca2+浓度下降，而水稻培养液中Mg2+、Ca2+浓度升高，下列叙述正确的是（ ）A.水稻培养液中Mg2+、Ca2+浓度升高，是水稻细胞外排离子的结果B.植物根成熟区细胞吸收矿质元素离子主要依靠渗透作用C.番茄与水稻相比,其对Mg2+、Ca2+需要量大，而对SiO44-需要量小D.此实验说明植物根细胞对离子的吸收差异取决于培养液中离子的浓度考点五：物质运输的方式核心突破例题精讲【例题】（2021浙江高考真题）下图为植物细胞质膜中H+-ATP酶将细胞质中的H+转运到膜外
19、的示意图。下列叙述正确的是（）A.H+转运过程中H+-ATP酶不发生形变B.该转运可使膜两侧H+维持一定的浓度差C.抑制细胞呼吸不影响H+的转运速率D.线粒体内膜上的电子传递链也会发生图示过程知识总结（一）分类【生命观念】 扩散 运输： 浓度梯度（ 浓度 浓度） 运输 扩散 运输： 浓度梯度（ 浓度 浓度） 运输 （二）比较【科学思维】运输方式被动运输主动运输胞吞胞吐自由扩散协助扩散方向 浓度 浓度 浓度 浓度 浓度 浓度外内内外载体蛋白能量运输对象举例水、气体分子、甘油、乙醇、苯等亲脂物质葡萄糖进入红细胞；神经纤维上K+外流、Na+内流小肠上皮细胞吸收葡萄糖、氨基酸、无机盐（离子）等白细胞吞
20、噬病菌、变形虫的捕食、分泌蛋白的分泌等图示影响因素【变式训练】（2021山东潍坊市高三三模）拟南芥液泡膜上存在Na+/H+反向转运载体蛋白，它可利用液泡内外H+的电化学梯度（电位和浓度差）将H+转运出液泡，同时将Na+由细胞质基质转入液泡。部分物质跨液泡膜转运过程如图所示，据图判断，下列叙述错误的是（ ）A.H2O通过图中方式可以更快的进出液泡B.Cl-以协助扩散的方式进入细胞质基质C.降低Na+/H+反向转运载体蛋白基因的表达会降低拟南芥的抗盐能力D.图示中的转运过程体现了生物膜的选择透过性（三）相关曲线及因素分析【生命观念】1.浓度差对物质跨膜运输的影响a.乙图中的OA段主要是受 的影响；
21、b.乙图中的A点后受 的限制。2.氧气含量（能量）对物质跨膜运输的影响a.乙图中A点 呼吸，能量由 呼吸提供；b.乙图中AB段主要受 影响；c.乙图中B点后受 的限制。3.温度（PH）对物质跨膜运输的影响a.温度会影响 和 ，进而影响运输速率；b.PH会影响 ，进而影响运输速率。4.特殊曲线主动运输【知识拓展】（一）三看识别法（二）课本聚焦1.同一物质进出细胞的方式一定相同吗？（1）即使在同一生物体内,同一物质的运输方式往往不止一种，具体为哪一种运输方式要看试题或材料中给出的条件。（如：葡萄糖进入小肠绒毛细胞的方式为主动运输，进入红细胞的方式为协助扩散。）（2）常见的规律是,若某种物质进入细胞
22、的方式为主动运输（此情形下细胞内该物质的浓度往往较高），则其出细胞的方式为协助扩散；若进细胞的方式为协助扩散，则其出细胞的方式为主动运输。2.通道蛋白水通道蛋白：由于磷脂双分子层内部是 的，几乎阻碍所有水溶性分子通过，所以水分子需要借助与水通道蛋白才能通过。（如： 作用）离子通道蛋白：由蛋白质复合物构成。一种离子通道只允许 离子通过，并且只有在对 时才瞬时开放。（如：静息电位 离子通道打开， ；动作电位 离子通道打开， ；）3.载体蛋白与通道蛋白有什么区别?（1）主动运输所涉及的蛋白质为载体蛋白。这类蛋白质中有一类兼有水解ATP的功能，可以利用水解ATP释放出来的能量逆浓度梯度转运离子,所以被
23、叫作“某泵”。（如：Na+K+泵等）（2）协助扩散涉及的蛋白质为载体蛋白或通道蛋白。前者是通过结构的改变来运输物质的；后者是一种在一定条件下可形成孔道的蛋白质，有非常高的运输速率。（三）探究物质跨膜运输的方式1.探究是主动运输还是被动运输 2.探究是自由扩散还是协助扩散【变式训练】（2021浙江高三其他模拟）下图表示物质进出细胞有关的图像或曲线。下列有关叙述中，正确的是（ ）A.图甲与图丙代表的运输方式相同，运输的物质是小分子或离子B.人小肠上皮细胞吸收氨基酸的方式可以用图乙和图丁来表示C.丁、戊对应的方式，都需要消耗能量，但不一定通过质膜D.分泌蛋白释放方式与戊图代表的方式相同，利用了膜的选择透性18 / 18