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第3讲 物质跨膜运输的实例与
物质跨膜运输的方式
(时间：45分钟)
A级 基础演练
1．(2013·安徽黄山七校联考，8)用酶解法除去新鲜紫色洋葱鳞片叶的外表皮细胞的细胞壁得到原生质体，将其置于质量浓度为0.3 g/ mL的蔗糖溶液中，一段时间后，原生质体一定不发生
( )。
A．质壁分离 B．渗透失水
C．颜色加深 D．吸水力增大
解析 将植物细胞除去细胞壁而得到的原生质体放在质量浓度为0.3 g/ mL的蔗糖溶液会发生失水，液泡颜色加深，随着进一步失水，细胞液的浓度增大，吸水力增大，由于细胞壁不存在，看不到质壁分离现象。
答案 A
2．(2013·杭州质检)市场上流行的直饮机的核心部件是逆渗透膜，它利用逆渗透原理，通过水压使水由较高浓度的一侧渗透至较低浓度一侧，理论上在较高浓度侧的所有细菌及不纯杂物、可溶性固体物和对人体有害的有机物和无机物均不能渗入高精密的逆渗透膜，示意图如图所示。根据上述信息判断，下列有关叙述正确的是
( )。
A．逆渗透过程与渗透作用的差异是前者需要消耗能量
B．逆渗透膜也具有细胞膜的识别功能
C．逆渗透膜上有载体蛋白，可以选择性控制有害物质
D．逆渗透膜祛除有害物质的能力胜过生物膜，可放心饮用
解析 逆渗透过程需通过水压使水由较高浓度的一侧渗透至较低浓度一侧，形成水压需要能量，故逆渗透作用消耗能量，A正确。
答案 A
3．(2012·山东泰安一模，2)下图是物质进出细胞方式的概念图。下列分析正确的是
( )。
A．①方式表示协助扩散
B．⑤、⑥两种方式的共同特点是都需要载体
C．③、④两种方式都与细胞膜的流动性有关
D．质壁分离实验中蔗糖进入细胞的方式为④
解析 由图示分析可知，①为主动运输，A错误；②为被动运输，其又可分为自由扩散和协助扩散，即⑤和⑥，其中自由扩散不需要载体协助，B错误；③和④分别为胞吞和胞吐，两者均与细胞膜的流动性有关，C正确；在质壁分离实验中，蔗糖是细胞不需要的大分子物质，无法进入细胞内部，D错误。
答案 C
4．(经典题)下面能发生质壁分离的一组细胞是
( )。
①食用的糖醋蒜细胞 ②蚕豆叶的表皮细胞 ③植物的根毛细胞 ④人的口腔上皮细胞 ⑤用盐酸解离的洋葱根尖细胞 ⑥根尖分生区细胞
A．①⑤ B．②③⑥
C．①②③④⑤⑥ D．②③
解析 能发生质壁分离的细胞为活的成熟的高等植物的体细胞，①是死细胞，④是动物细胞，没有细胞壁，⑤用盐酸解离会杀死细胞，⑥没有大的液泡，这些细胞都不能发生质壁分离。②和③都是活的成熟的高等植物细胞，可以发生质壁分离。
答案 D
5．(2013·南京一模)下列有关物质跨膜运输的叙述正确的是
( )。
A．肌细胞的细胞膜上有协助葡萄糖跨膜运输的载体蛋白
B．激素必须通过主动运输进入细胞内才能完成对细胞代谢的调节
C．相对分子质量小的物质或离子都可以通过自由扩散进入细胞
D．协助扩散和自由扩散都不需要膜上载体蛋白的协助
解析 葡萄糖进出细胞需要载体蛋白的协助，故肌细胞的细胞膜上有协助葡萄糖运输的载体蛋白；蛋白质类激素以胞吞方式进入细胞；离子主要以主动运输的方式进入细胞；协助扩散需要膜上载体蛋白的协助。
答案 A
6．污水净化中应用的超滤膜技术指的是一种能够将溶液进行净化、分离、浓缩的膜分离技术。超滤过程通常可以理解成与膜孔径大小相关的筛分过程。在一定的压力下，当水流过膜表面时，只允许水及比膜孔径小的小分子物质通过，达到将溶液净化、分离与浓缩的目的。下列说法中合理的是
( )。
A．超滤膜技术中使用的“滤膜”实质上是一种人造生物膜
B．超滤膜技术中使用的“滤膜”实质上是一种人造半透膜
C．超滤膜技术可以滤去污水中的各种污染物
D．透过超滤膜的水，已被除去了臭味
解析 因为水体中的物质能否通过超滤膜取决于膜孔径的大小，而不是载体蛋白，因此“滤膜”实质上是一种半透膜；氨气、硫化氢等有刺激性臭味的小分子物质可以透过超滤膜，因此该技术并不能除去污水中的所有污染物，也不能除臭。
答案 B
7．某科学家在研究物质运输时发现有下列四种曲线关系，在研究某种物质的运输时，发现与曲线②和④相符，最可能是下列哪一过程
( )。
A．糖从血浆进入人的成熟红细胞
B．Na＋通过离子通道进入神经细胞
C．小肠上皮细胞从小肠内吸收氨基酸
D．组织细胞从组织液吸收氧气
解析 ②④曲线中，该种物质有最大运输速率，说明不是自由扩散；该物质运输与氧浓度有关，说明不是协助扩散，即该物质的运输方式为主动运输。
答案 C
8．如图所示，图乙是图甲发生渗透作用之后的示意图，图丙是根毛细胞示意图，图丁表示细胞体积随时间变化的曲线。下列叙述错误的是
( )。
A．图甲中①处溶液浓度小于②处溶液浓度
B．图甲和图丙中都有半透膜，两者的本质区别是图丙细胞膜上有载体蛋白，使其具有选择透过性
C．若把图丙所示细胞放在质量分数为5%的NaCl溶液中，在显微镜下连续观察一段时间发现其发生了质壁分离
D．若把图丙所示细胞放在质量浓度为0.3 g/ mL的蔗糖溶液中，则图丁表示细胞体积随时间推移而变化的曲线
解析 由图乙可知，图甲的渗透装置内部溶液浓度高于外部溶液浓度，即①处溶液浓度小于②处的。载体蛋白的存在使得细胞膜具有选择透过性。植物细胞可以吸收Na＋、Cl－，使细胞液浓度升高，所以根毛细胞处于质量分数为5%的NaCl溶液中时会先发生质壁分离，后发生质壁分离复原。将图丙所示根毛细胞放在质量浓度为0.3 g/ mL的蔗糖溶液中时，细胞渗透失水，体积逐渐缩小，但由于细胞壁的伸缩性有限，体积不会无限收缩，则图丁表示细胞体积随时间推移而变化的曲线。
答案 C
9．(2012·皖南八校第三次联考，29Ⅱ)部分刚采摘的水果或蔬菜表面有残留农药，很多人认为把水果或蔬菜放在清水中浸泡可以有效除去其表面的残留农药。为探究此种处理方法的正确性，某生物兴趣小组做了如下实验。
实验一：取相同的青菜各1 kg作为样本，并对其用不同方法进行处理，结果如下：
甲
乙
丙
丁
处理方法
未做处理
纯水冲洗1 min
浸入纯水1 min
浸入纯水30 min
1 kg青菜农药残留量
0.196 mg
0.086 mg
0.097 mg
0.123 mg
实验二：取相同的青菜500 g，并将其浸入一定量纯水中，每隔一段时间，取出一小片菜叶，测定其细胞的细胞液浓度，所得数据可绘出如下曲线。
根据上述实验结果分析回答下列问题。
(1)在实验一中，甲、乙两组对照可以说明________________________；丁组农药残留量比丙组农药残留量多，最可能的原因是___________。
(2)研究表明，植物细胞既可以吸收水也可以吸收可溶性农药。在实验二中，青菜细胞的细胞液浓度随时间推移从A点下降到B点，其原因是_________________，
之后又从B点略有上升达到C点，其原因是______________________。
综合上述分析，植物细胞吸收水分和吸收可溶性农药是否为同一过程，并解释。___________________。
解析 (1)喷洒农药一般是喷洒在叶片上，用清水冲洗时可以去除细胞表面的农药，但是如果浸泡时间长了，溶解在水中的农药反而可以进入细胞，使蔬菜的农药残留量比浸泡时间短的还多。(2)AB段细胞液浓度降低，是因为细胞吸水速率大于吸收农药的速率；BC段是细胞吸收水分的速率进一步下降，低于吸收农药的速率，导致细胞液浓度增加。若植物细胞吸收水分和吸收可溶性农药是同一过程，则B点时因细胞壁的限制细胞吸水的速率逐渐降低到与吸收农药的速率相等，B点后曲线应趋于平衡，不会上升。
答案 (1)青菜的残留农药经纯水冲洗可以去掉一部分 农药分子溶于水后又被植物细胞吸收
(2)在AB段，细胞对水分子的吸收速率大于对农药分子的吸收速率 在BC段，细胞对农药分子的吸收速率大于对水分子的吸收速率 不是。若两者是同一过程，则细胞液浓度在B点之后应该是趋于平衡，不会上升(其他答案合理即可)
10．引起50%左右细胞发生初始质壁分离的浓度，我们称之为细胞液的等渗浓度。为了测定洋葱表皮细胞的细胞液的等渗浓度，有人把剪成小块的洋葱表皮细胞分别(等量)依次放入下面各组溶液中，并记录结果如下表：
培 养 皿
1
2
3
4
5
6
7
蔗糖溶液/ (mol·L－1)
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
发生初始质壁分离细胞占观察细胞数目的百分比
无
无
15%
40%
80%
99%
100%
(1)该洋葱表皮细胞的细胞液的等渗浓度为________。
(2)如果再给你4组实验材料，请设计可以更精确地测定出细胞液的等渗浓度的方法。
____________________。
解析 这类试题并不以实验能力为直接的考查目的，而是以实验作为问题情境，将实验的思想方法渗透于试题之中。根据题设条件可知洋葱表皮细胞的细胞液的等渗浓度在0.5～0.6 mol/L之间。如何设计一个更精确的测定方法，从题中设计思路推知，可通过缩小各组蔗糖溶液的浓度梯度，来加以测定。
答案 (1)0.5～0.6 mol/L之间
(2)可分别配制浓度为0.52 mol/L、0.54 mol/L、0.56 mol/L、0.58 mol/L的4组蔗糖溶液进行类似的实验
B级 智能提升
11．(2013·安徽马鞍山二模，1)下列有关物质进入人体细胞方式的叙述，错误的是
( )。
A．K＋的跨膜运输方式是主动运输
B．主动运输、胞吞和胞吐均需要消耗能量
C．肌细胞的细胞膜上有协助葡萄糖跨膜运输的载体蛋白
D．在胰岛素合成与分泌的过程中，生物膜发生了结构与功能上的联系
解析 K＋的跨膜运输不仅有主动运输，也存在从高浓度向低浓度通过K＋通道的协助扩散，A错误。
答案 A
12．(2013·海南琼海一模，19)某同学在实验室中做“观察洋葱表皮细胞的质壁分离和复原”实验时，在老师的帮助下，进行了一系列的创新实验，实验步骤和现象如下表：
实验组
5 min的现象
再过5 min
滴加清水5 min
①
物质量浓度为0.3/(mol·L－1) 蔗糖溶液
x
无变化
质壁分离复原
②
物质量浓度为0.5/(mol·L－1) 蔗糖溶液
质壁分离
y
无变化
③
物质量浓度为1/(mol·L－1) KNO3溶液
质壁分离
质壁分离复原
z
④
物质量浓度为1/(mol·L－1) 醋酸溶液
细胞大小无变化
细胞大小无变化
细胞大小无变化
对上表的推断或解释不正确的是
( )。
A．x为质壁分离，因为细胞壁伸缩性小于原生质层
B．y为质壁分离，可能导致细胞失水过多而死
C．z为细胞稍增大，细胞液颜色逐渐变浅
D．④组细胞大小无变化是因为细胞吸水量等于失水量
解析 由于细胞壁伸缩性小于原生质层，植物细胞在高浓度蔗糖溶液中发生质壁分离，但如果蔗糖溶液浓度过高(如0.5 g/ mL)可能导致植物细胞失水过多死亡，A、B正确；在1 mol/L KNO3溶液中，细胞先发生质壁分离，后来细胞吸收K＋和NO使细胞液浓度升高而发生自动复原，再滴加清水，细胞会吸水，体积稍增大，C正确；在1 mol/L醋酸溶液中，植物细胞大小无变化，是因为细胞已被杀死，原生质层失去选择透过性，D错误。
答案 D
13．如图甲、乙所示是渗透作用装置，其中半透膜为膀胱膜(蔗糖分子不能通过，水分子可以自由通过)。图中溶液A、B、a、b均为蔗糖溶液，实验开始前其浓度分别用MA、MB、Ma、Mb表示。一段时间达到平衡后，甲、乙装置中漏斗的液面上升高度分别为h1、h2，a、b的浓度分别为M1、M2，则下列判断错误的是
( )。
A．若h1>h2，MA＝MB，则Ma>Mb
B．若h1>h2，MA＝MB，则Ma<Mb
C．若Ma＝Mb>MA>MB，则h1<h2，M1>M2
D．一段时间后，A―→a与a―→A、B―→b与b―→B的水分子扩散速率均相等
解析 若h1>h2，MA＝MB，说明a从A中吸收的水分子比b从B中吸收的多，即a与A的浓度差比b与B的大，因此Ma>Mb；若Ma＝Mb>MA>MB，说明a与A的浓度差比b与B的浓度差小，a比b吸收的水分子少，则h1<h2，M1>M2；一段时间后装置中的液面不再变化，说明半透膜两侧的水分子运动处于平衡状态。
答案 B
14．下列关于物质跨膜运输的叙述中，不正确的是
( )。
A．同一物质进入不同细胞的方式可以相同，如葡萄糖进入肝脏细胞和骨骼肌细胞
B．不同物质进入相同细胞的方式可能相同，如氨基酸和核苷酸进入小肠上皮细胞
C．同一物质进入相同细胞的方式可能不同，如水分子进入某些具有水通道蛋白的细胞
D．不同物质进入不同细胞的方式可能相同，如乙醇进入小肠上皮细胞和Na＋进入神经细胞
解析 葡萄糖可以通过主动运输的方式进入肝脏细胞和骨骼肌细胞；氨基酸和核苷酸都可以通过主动运输的方式进入小肠上皮细胞：水分子既可以自由扩散的方式从细胞膜磷脂双分子层的间隙通过，又可以协助扩散的方式从水通道中通过；乙醇进入小肠上皮细胞的方式是自由扩散，Na＋进入神经细胞的方式是主动运输。
答案 D
15．(2013·潍坊模拟)图甲是物质A通过细胞膜的示意图。请回答以下问题。
(1)物质A跨膜运输的方式是________，判断理由是________。其运输方式也可用图乙中的曲线________表示。如果物质A释放到细胞外，则转运方向是________(填“Ⅰ―→Ⅱ”或“Ⅱ―→Ⅰ”)。
(2)图甲中细胞膜是在________(填“光学显微镜”或“电子显微镜”)下放大的结果。该膜的模型被称为________，科学家用该模型很好地解释了生物膜的结构及特点。
(3)图中物质B指的是________，该物质彻底水解的产物是________。
(4)图乙中曲线①反映出物质运输速率与________有关，曲线②Q点之前影响物质运输速率的因素可能有________。
解析 本题考查生物膜的结构和物质跨膜运输的方式，意在考查考生的理解能力和分析问题的能力。物质A从低浓度向高浓度运输，应属于主动运输，其中B物质为载体蛋白，蛋白质彻底水解的产物是氨基酸。图乙中，曲线②反映出物质进入细胞可以逆浓度梯度进行，说明物质运输方式与A相同。图甲中细胞膜的结构图是亚显微结构模式图，该图是在电子显微镜下观察得到的。图乙中曲线①反映的是自由扩散，而影响自由扩散的因素主要是膜两侧的浓度差；曲线②反映的是主动运输，而影响主动运输的主要因素有能量和载体数量。
答案 (1)主动运输 物质运输逆浓度梯度进行 ② Ⅱ―→Ⅰ (2)电子显微镜 流动镶嵌模型 (3)载体蛋白 氨基酸 (4)膜两侧物质的浓度差 载体数量和能量
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