第二单元课时4物质跨膜运输的实例和方式.docx

课时4物质跨膜运输的实例和方式见自学听讲P38学科素养课程标准学习指导1.生命观念:结构决定功能,植物细胞的原生质层相当于一层半透膜,细胞液具有一定的渗透压,因此能进行渗透吸水;根据生物膜的选择性,反推不同生物膜上载体的种类和数量存在差异。2.科学思维:归纳与概括,根据植物对水及不同无机盐离子吸收情况的差异,总结出细胞膜对物质吸收有选择性的特点及具体含义,根据不同物质跨膜运输的方式,总结物质跨膜运输方式的类型及其特点;演绎与推理,依据不同物质跨膜运输方式的条件,推测影响各种运输方式的环境因素,并能做出合理解释。3.科学探究:通过观察植物细胞吸水和失水的实验,掌握与植物细胞质壁分离及复原有关的拓展应用的实验设计方法及自身对照的应用;设计科学、合理的实验探究某种物质的跨膜运输方式。4.社会责任:根据渗透作用发生的条件能够指导农业生产中如何进行合理灌溉、合理施肥、能够解释植物“烧苗”现象等。1.阐明渗透作用的发生条件和机理。2.举例说明动物细胞的渗透作用。3.进行关于植物细胞吸水和失水的实验设计和操作,分析植物细胞的吸水和失水。4.说出物质跨膜运输的其他实例,概述选择透过性膜的含义。5.举例说明物质跨膜运输方式的类型和特点,说出主动运输与被动运输的异同。6.简述主动运输对细胞生活的意义。1.结合渗透装置分析渗透作用发生的条件、渗透平衡时水分吸收的阻力。2.类比动植物细胞结构与渗透装置,列举包括观察质壁分离与复原等多种验证植物细胞渗透吸水和失水的方法,理解动植物细胞吸水和失水的原理。3.比较不同跨膜运输方式的特点,结合示意图、曲线图等进一步分析、理解。物质跨膜运输的实例1.渗透作用的条件(1)有一层半透膜。(2)膜两侧溶液具有浓度差。2.动物细胞的吸水和失水(1)(2)细胞吸水或失水的多少取决于细胞膜两侧溶液中水的相对含量的差值。3.植物细胞的吸水和失水(1)(2)现象4.与渗透作用模型对比分析成熟植物细胞是一个渗透系统渗透作用模型植物细胞与外界溶液形成的渗透系统图解原理水分子通过半透膜的扩散作用细胞液通过原生质层与外界溶液之间发生渗透作用水扩散的方向低浓度溶液高浓度溶液5.质壁分离的原因外因:外界溶液浓度细胞液浓度。内因:原生质层相当于一层半透膜,细胞壁的伸缩性小于原生质层。宏观表现:坚挺萎蔫,渗透失水。微观表现:液泡由大到小,细胞液颜色由浅至深;原生质层与细胞壁分离。物质跨膜运输的方式1.物质出入细胞方式的比较比较项目离子和小分子物质大分子和颗粒性物质被动运输主动运输胞吞胞吐自由扩散协助扩散运输方向高浓度低浓度高浓度低浓度低浓度高浓度细胞外细胞内细胞内细胞外运输动力浓度差浓度差能量(ATP)能量(ATP)能量(ATP)物质出入细胞的实例水、CO2、甘油、脂肪酸、乙醇、苯、尿素等红细胞吸收葡萄糖等K+、Na+等离子,小肠上皮细胞吸收氨基酸、葡萄糖等白细胞吞噬病菌、变形虫吞食食物颗粒等各种分泌蛋白,如抗体、蛋白质类激素等2.影响跨膜运输的因素(1)物质浓度差(在一定的浓度范围内)(2)氧气浓度(3)温度1.渗透装置易错点辨析(1)混淆半透膜和选择透过性膜区别:半透膜是无生命的物理性膜,是指某些物质可以透过而另一些物质不能透过的多孔性薄膜,物质能否通过取决于分子的大小;选择透过性膜是具有生命的生物膜,载体的存在决定了其对不同物质是否吸收的选择性。共性:都允许水分子自由通过,而不允许大分子物质通过。(2)误认为渗透系统中的溶液浓度是指质量浓度渗透系统的溶液浓度是指物质的量浓度而非质量浓度,实质是指渗透压,如10%葡萄糖溶液和10%蔗糖溶液的质量浓度相等,但10%蔗糖溶液的渗透压小,故通过半透膜由蔗糖溶液向葡萄糖溶液移动的水分子数多。(3)误认为达到渗透平衡后不再有水分子移动发生渗透平衡只意味着半透膜两侧水分子移动达到平衡状态,而不能看作没有水分子移动也不能看作两侧溶液浓度相等。2.质壁分离及复原实验易错警示(1)不是所有植物细胞都适合作“观察质壁分离及复原”实验的材料的,用活的、成熟的植物细胞作材料才容易观察到质壁分离和复原现象。(2)植物细胞壁具有伸缩性植物细胞发生质壁分离的外因:细胞外溶液浓度细胞液浓度。内因:原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性。植物细胞的细胞壁不是没有伸缩性,只是很小,当植物细胞少量失水,原生质层体积略微缩小细胞壁可同步收缩时,植物细胞不会出现质壁分离,当植物细胞大量失水,原生质层体积明显缩小细胞壁不能同步收缩时,才出现质壁分离。(3)并非所有溶液都能使植物细胞发生质壁分离及复原处于溶质不能透过膜的溶液(如0.3 g/mL的蔗糖溶液)中的植物细胞只会发生质壁分离,而不能自动复原;处于溶质可透过膜的溶液(如KNO3溶液、甘油等)中的植物细胞可发生质壁分离后自动复原;在高浓度溶液(如0.5 g/mL的蔗糖溶液)中植物细胞可发生质壁分离,但因细胞过度失水死亡不能发生质壁分离复原。(4)液泡中不含色素也可用作观察质壁分离和复原实验的材料要观察到质壁分离,要求细胞液与原生质层之间存在明显的颜色差,细胞液含有色素,如紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞液泡中含紫色色素呈紫色,原生质层无色,是很好的实验材料;黑藻叶肉细胞的原生质层因含叶绿体而呈绿色,液泡无色,也可用于实验现象的观察。即使不含叶绿体、液泡中不含色素的植物细胞,若用有颜色的外界溶液诱导发生质壁分离,可通过观察有色的细胞外溶液和无色的液泡体积或原生质层体积的变化观察质壁分离和复原。(5)质壁分离后在细胞壁和细胞膜之间的是浓度降低了的外界溶液,这是由于细胞壁是全透性的且有水分子从原生质层渗出来。3.有关物质出入细胞的易错点(1)自由扩散和协助扩散都是顺浓度跨膜运输,协助扩散和主动运输都需借助载体蛋白完成物质跨膜运输,主动运输和胞吞、胞吐都需要消耗能量;运输速率与O2浓度无关的运输方式有自由扩散和协助扩散。(2)水分子的跨膜运输除了自由扩散这一方式外,还与水通道蛋白有关。(3)从高浓度到低浓度的运输方式除自由扩散外还有协助扩散。(4)同一种物质可能以不同方式跨膜运输;有些载体蛋白具有物质转运和ATP水解酶活性双重功能;载体蛋白可随细胞所处环境条件的变化而改变其转运物质的方向。见自学听讲P39水和无机盐的跨膜运输1.渗透作用(1)水分子或其他溶剂分子通过半透膜从低浓度往高浓度的扩散。(2)发生条件:膜的两侧具有浓度差。(3)常见渗透装置图形分析渗透装置中,吸水的动力来自半透膜两侧溶液的渗透压差,渗透压是溶液中溶质微粒对水的吸引力,蔗糖溶液的渗透压大于清水,故蔗糖溶液吸水,液面上升,其微观实质是:单位时间内由清水蔗糖溶液的水分子数目多于由蔗糖溶液清水的水分子数目。达到渗透平衡后,半透膜两侧的溶液浓度差虽仍然存在,但液面高度差(h)形成的压强,会阻止蔗糖溶液继续吸水。2.质壁分离与复原实验(1)原理:利用渗透装置。(2)选材:活的成熟的植物细胞,最好用液泡中有色素的细胞(洋葱鳞片叶外表皮细胞)或含有叶绿体的细胞(如黑藻、水绵)。(3)实验的操作过程和观察指标3.无机盐的跨膜运输准备好含有Ca2+、Mg2+、SiO44-的一定量培养液两等份,再将水稻和番茄分别放在上述培养液中培养。一段时间后,两种培养液中离子浓度的变化如下图所示。(1)培养一段时间后,培养水稻、番茄的培养液中Ca2+、Mg2+、SiO44-三种离子的数量都下降。(2)比较培养水稻的培养液,Ca2+、Mg2+、SiO44-三种离子的变化程度并不相同,其主要原因是水稻对这三种离子的需求不同,所含的相应载体数目不同;比较培养水稻和番茄的培养液,同一种离子的变化程度也明显不同,其主要原因是两种植物对同种离子的需求不同,所含的相应载体数目不同;该实验较好地体现了离子跨膜运输具有选择透过性的特点。(3)实验中,若适当提高番茄培养环境的湿度,可以使番茄培养液中Mg2+浓度在较短时间内达到图中效果。植物对水的吸收和对无机盐的吸收是两个相对独立的过程,提高环境湿度后蒸腾作用减弱,但不影响对Mg2+的吸收。(4)当植物对水的吸收的相对速率大于对某离子的吸收相对速率时,实验后该离子浓度会升高(不是离子数量增加),反之则降低。1.溶剂渗透方向的判断: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,水分子由蔗糖一侧通过半透膜向葡萄糖溶液一侧扩散。2.渗透扩散,扩散是指物质(包括溶质和溶剂)从浓度高处自发向浓度低处转移的过程,与半透膜的存在与否无关;而渗透是一种特殊的扩散,一是要有溶剂分子,二要存在半透膜和浓度差。3.溶液浓度的判断:若渗透平衡后,半透膜两侧液面仍存在液面高度差,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。例1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.04 h内物质A没有通过细胞膜进入细胞内B.01 h内细胞体积与原生质体体积的变化量相等C.23 h内物质A溶液的渗透压小于细胞液的渗透压D.01 h内液泡中液体的渗透压大于细胞质基质的渗透压 解析由图可知,原生质体的相对体积先下降后上升,所以该植物细胞发生了质壁分离与复原。04 h内细胞发生自动复原,说明物质A能进入细胞,A项错误;01 h内细胞发生质壁分离,细胞失水,原生质体伸缩性比细胞壁的伸缩性大,所以细胞体积与原生质体体积的变化量不相等,B项错误;23 h内细胞发生质壁分离复原,细胞吸水,物质A溶液的渗透压小于细胞液的渗透压,C项正确;01 h内细胞发生质壁分离,细胞失水,液泡中液体的渗透压小于细胞质基质的渗透压,D项错误。答案C例2下图为某同学利用紫色洋葱鳞片叶作为实验材料,观察植物细胞质壁分离与复原的基本操作步骤。下列相关叙述错误的是()。A.第二次观察(d)和第一次观察(b)形成对照,第三次观察(f)和第二次观察(d)形成对照B.该实验用显微镜主要是观察原生质层和细胞壁的位置、液泡的颜色和大小等C.如果将蔗糖溶液换成浓度适宜的KNO3溶液,则可以省略e过程D.增大蔗糖溶液的浓度实验效果会更明显且不影响细胞的活性解析观察植物细胞的质壁分离和复原实验中,一般需要进行三次显微观察,第一次是正常细胞的观察,第二次是质壁分离细胞的观察,第三次是质壁分离复原细胞的观察,三次观察形成先后对照,A项正确;在质壁分离过程中,原生质层与细胞壁逐渐分开,液泡的体积逐渐变小,液泡的颜色逐渐变深,因此该实验可以观察到的原生质层和细胞壁的位置、液泡的颜色和大小作为判断的依据,B项正确;适宜浓度的KNO3溶液能让细胞发生质壁分离后自动复原,可省略人为滴加清水的操作,C项正确;如果蔗糖溶液浓度过高,则会导致细胞因失水过多而死亡,再滴加清水时细胞不会发生质壁分离复原现象,D项错误。答案D1.蔗糖溶液诱导发生质壁分离后,要继续观察质壁分离复原,需要用低渗液人工诱导,但用清水更快;一定浓度的KNO3溶液诱导发生质壁分离后,由于细胞会主动吸收K+、NO3-,因而会自动发生质壁分离复原。2.观察质壁分离及质壁分离复原,在低倍镜下观察即可;吸水纸的作用是引流,而不是擦拭多余液体。3.原生质、原生质层、原生质体:原生质是细胞内生命物质的总称,包括细胞膜、细胞质和细胞核三部分,一个动物细胞就是一小团原生质,植物细胞由原生质和细胞壁组成;原生质层在成熟的植物细胞内相当于一层半透膜,由细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质组成,不包括细胞核和液泡内的细胞液两部分,通常为成熟的植物细胞所有;原生质体是去除了植物细胞壁以后所剩下的植物细胞结构。可以认为原生质体与原生质组成相同,只不过在植物细胞工程中称为原生质体。4.质壁分离与复原过程中水分的移动是双向的,总结果是单向的。观察质壁分离及质壁分离复原实验中进行了三次显微镜观察,第一次与第二次形成对照,第三次与第二次形成对照,该对照方法为自身对照。5.胞吞作用与胞吐作用与主动运输一样,也需要能量供应。例3小肠的吸收是指食物消化后的产物、水和无机盐等通过小肠上皮细胞进入血液和淋巴的过程。0.9%的NaCl溶液是与兔的体液渗透压相等的生理盐水。某同学将处于麻醉状态的兔的一段排空小肠结扎成甲、乙、丙、丁4个互不相通、长度相等的肠袋(血液循环正常),并进行实验,实验步骤和实验结果如表。 实验组别实验步骤 甲乙丙丁向肠袋内注入等量的溶液,使其充盈0.7%NaCl溶液10 mL0.9%NaCl溶液10 mL1.1%NaCl溶液10 mL0.9%NaCl+微量Na+载体蛋白的抑制剂共10 mL维持正常体温半小时后,测肠袋内NaCl溶液的量1 mL3 mL5 mL9.9 mL请根据实验结果回答问题:(1)实验开始时,水在肠腔和血液之间的移动方向是:甲组从;丙组从。在这一过程中水分子的运动方向是从溶液浓度处流向溶液浓度处。本实验中水分子的这种移动过程称为。(2)比较乙和丁的实验结果,可推测小肠吸收Na+时,需要的参与。解析关于动物细胞的吸水与失水的实验,教材中介绍的是哺乳动物成熟的红细胞的渗透吸水和失水。本题以“小肠的吸收”为切入点,以处于麻醉状态的兔的“肠袋”为实验材料,要求考生分析实验结果,得出相应结论,考查动物细胞对水、无机盐的吸收特点,考查考生的实验与探究能力。(1)实验开始时,水分子移动主要与渗透作用有关;“0.9%的NaCl溶液是与兔的体液渗透压相等的生理盐水”,且发生渗透作用时水是由低浓度溶液向高浓度溶液移动,可知甲组水由肠腔进入血液,乙组由肠腔进入血液和由血液进入肠腔的水分子达到动态平衡,丙组水由血液进入肠腔。(2)乙组半小时后,肠袋内NaCl溶液的量减少,是因为小肠通过主动运输吸收Na+,肠袋内溶液渗透压降低,继而发生渗透失水。丁组加入Na+载体蛋白抑制剂后,小肠通过主动运输吸收Na+的过程被抑制,肠袋内溶液渗透压降低不明显,其溶液的量减少不明显,丁组和乙组对照可以得出:小肠吸收Na+时,需要Na+载体蛋白。答案(1)肠腔进入血液血液进入肠腔低高渗透作用(其他合理答案也可)(2)Na+载体蛋白物质跨膜运输的方式方式被动运输主动运输胞吞胞吐自由扩散协助扩散运输方向高浓度低浓度高浓度低浓度低浓度高浓度细胞外细胞内细胞内细胞外载体不需要需要需要不需要不需要运输动力浓度差浓度差能量(ATP)能量(ATP)能量(ATP)模式图影响因素温度、浓度差温度、浓度差、载体数量温度、载体种类和数量、能量温度、能量温度、能量物质出入细胞方式的判断1.根据分子大小,对载体、能量的需求2.根据运输方向逆浓度梯度的是主动运输,顺浓度梯度的是自由扩散或协助扩散。3.探究是主动运输还是被动运输4.探究是自由扩散还是协助扩散例4下列属于主动运输的是()。A.动物肺泡细胞释放CO2B.蔗糖通过植物细胞的细胞壁C.苯分子进入人的皮肤细胞D.丽藻细胞吸收SO42-的过程解析CO2属于小分子,苯分子属于脂溶性物质,二者均以自由扩散的方式进出细胞;蔗糖以扩散的方式通过细胞壁;离子的吸收属于主动运输。答案D例5当人体血糖浓度偏高时,细胞膜中的某种葡萄糖载体可将葡萄糖转运至肝细胞内,血糖浓度偏低时则转运方向相反。下列叙述正确的是()。A.该载体在血糖浓度偏低时的转运需要消耗ATPB.转运速率随血糖浓度升高不断增大C.转运方向不是由该载体决定的D.胰岛素促进葡萄糖运出肝细胞解析本题主要考查物质跨膜运输和血糖调节等知识点。血糖浓度偏高不是细胞内与细胞外比,而是与正常血糖浓度相比,在葡萄糖载体的参与下,葡萄糖进入细胞的方式一般为协助扩散,不需要消耗ATP;在一定浓度范围内,随着血糖浓度的增大转运速率不断增大,但因载体数量有限转运速率又会达到最大值;由题意知,转运方向是由胞内外的葡萄糖浓度决定的;胰岛素的作用是促进细胞摄取、利用和贮存葡萄糖。答案C例6离子泵是一种具有ATP水解酶活性的载体蛋白,能利用水解ATP释放的能量跨膜运输离子。下列叙述正确的是()。A.离子通过离子泵的跨膜运输属于协助扩散B.离子通过离子泵的跨膜运输是顺着浓度梯度进行的C.动物一氧化碳中毒会降低离子泵跨膜运输离子的速率D.加入蛋白质变性剂会提高离子泵跨膜运输离子的速率解析本题的新颖之处在于以“离子泵”这一具有ATP水解酶活性和转运物质双重功能的膜蛋白为命题切入点,考查考生知识的运用能力。离子通过离子泵的跨膜运输消耗ATP释放的能量,因此属于主动运输;主动运输为逆浓度梯度运输;动物一氧化碳中毒导致红细胞运输氧气的能力下降,影响细胞有氧呼吸,因而会降低离子泵跨膜运输离子的速率;蛋白质变性剂会导致离子泵的结构改变,进而降低离子泵跨膜运输离子的速率。答案C1.(2018年全国高考)下列有关植物根系吸收利用营养元素的叙述,错误的是()。A.在酸性土壤中,小麦可吸收利用土壤中的N2和NO3-B.农田适时松土有利于农作物根细胞对矿质元素的吸收C.土壤微生物降解植物秸秆产生的无机离子可被根系吸收D.给玉米施肥过多时,会因根系水分外流引起“烧苗”现象解析植物细胞不能直接吸收利用N2,A项错误;农田适时松土有利于农作物根细胞的有氧呼吸,从而促进农作物根细胞对矿质元素的吸收,B项正确;植物秸秆经土壤微生物降解产生的无机离子可被根系吸收,C项正确;施肥过多,会导致土壤溶液浓度过高,根系细胞渗透失水引起“烧苗”现象,D项正确。答案A2.(2018年全国高考)下列有关物质跨膜运输的叙述,正确的是()。A.巨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巨噬细胞摄入病原体的过程属于胞吞,A项错误;固醇类激素的化学本质是脂质,脂溶性物质以自由扩散的方式进入靶细胞,B项错误;神经细胞内的Na+浓度比细胞膜外低,受刺激时,Na+内流是顺浓度梯度进行的,属于被动运输,C项正确;甘油是脂溶性小分子物质,以自由扩散的方式进入细胞,D项错误。 答案C3.(2018年浙江高考)在观察某植物细胞的质壁分离及质壁分离复原实验中,依次观察到的结果示意图如下,其中、指细胞结构。下列叙述正确的是()。A.甲状态时不存在水分子跨膜运输进出细胞的现象B.甲乙变化的原因之一是结构的伸缩性比的要大C.乙丙的变化是由外界溶液浓度小于细胞液浓度所致D.细胞发生渗透作用至丙状态,一段时间后该细胞会破裂解析甲状态时,水分子仍然通过跨膜运输进出细胞,A项错误;甲乙变化表明,细胞正在发生质壁分离,其内在的原因是结构细胞壁的伸缩性比原生质层的伸缩性要小,B项错误;乙丙表示细胞在发生质壁分离复原,变化的原因是外界溶液浓度小于细胞液浓度,C项正确;细胞发生渗透作用至丙状态,因细胞壁的支持作用和保护作用,一段时间后该细胞不会破裂,D项错误。 答案C4.(2017年江苏高考)下图为植物光合作用同化物蔗糖在不同细胞间运输、转化过程的示意图。下列相关叙述错误的是()。(多选)A.蔗糖的水解有利于蔗糖顺浓度梯度运输B.单糖逆浓度梯度转运至薄壁细胞C.ATP生成抑制剂会直接抑制图中蔗糖的运输D.蔗糖可通过单糖转运载体转运至薄壁细胞解析蔗糖分子通过胞间连丝进行运输,水解后形成单糖,通过单糖转运载体顺浓度梯度运输,蔗糖的水解会增大伴胞和筛管、筛管和薄壁细胞两侧的浓度差,故有利于蔗糖的运输,A项正确;图中单糖通过单糖转运载体顺浓度梯度转运,B项错误;图中蔗糖运输不消耗能量,单糖顺浓度梯度运输也不消耗能量,故ATP合成抑制剂对其没有影响,C项错误;蔗糖属于二糖,不能通过单糖转运载体转运,D项错误。答案BCD见高效训练P171.(2018年北京高考)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.胰岛素解析Na+一般以主动运输方式通过细胞膜,Na+以协助扩散的方式进入神经细胞,A项错误;二氧化碳的运输属于自由扩散,B项正确;RNA通过核孔进入细胞质,需要消耗能量,不是自由扩散,C项错误;胰岛素通过胞吐的方式分泌到细胞外,D项错误。答案B2.(2019年淮北月考)为研究植物细胞质壁分离现象,某同学将某植物的叶表皮放入一定浓度的甲物质溶液中,一段时间后观察到叶表皮细胞发生了质壁分离现象。下列说法错误的是()。A.该植物的叶表皮细胞是具有液泡的活细胞B.细胞内甲物质的浓度高于细胞外甲物质的浓度C.细胞液中的H2O可以经扩散进入甲物质溶液中D.甲物质和H2O能自由通过该叶表皮细胞的细胞壁解析能发生质壁分离现象,说明该植物叶表皮细胞是具有大液泡的活细胞,A项正确;发生质壁分离是由于细胞渗透失水,故细胞外甲物质的浓度高于细胞液的浓度,即高于细胞内甲物质的浓度,B项错误;H2O在细胞液和甲物质溶液间双向扩散,只是在发生质壁分离的过程中,从细胞液扩散到细胞外的水分子数较多,C项正确;细胞壁具有全透性,甲物质和H2O能自由通过,D项正确。答案B3.(2019年邢台月考)下列关于不同物质出入细胞的方式的叙述,不正确的是()。A.能溶于水的物质能进行跨膜运输而不溶于水的物质则不能B.主动运输与协助扩散的主要区别在于是否会消耗能量C.Na+通过离子通道进入神经细胞的过程不会消耗能量D.人体白细胞吞噬细菌或细胞碎片的过程会消耗能量解析能溶于水的物质如葡萄糖等,不溶于水的物质如固醇等都能进行跨膜运输,A项错误;主动运输消耗能量,协助扩散不消耗能量,B项正确;Na+通过离子通道进入神经细胞的过程是从高浓度一侧运往低浓度一侧,属于协助扩散,不消耗能量,C项正确;人体白细胞吞噬细菌或细胞碎片的过程属于胞吞,消耗能量,D项正确。答案A4.(2019年黄冈质检)下图表示细胞运输某种物质的过程(不需要能量),下列过程可用该图表示的是()。A.血浆中的葡萄糖进入红细胞B.氧气进入组织细胞C.甲状腺滤泡细胞从血液中吸收碘D.吞噬细胞吞噬病原体解析图中所示的物质运输方式是协助扩散。A项所述为协助扩散,B项所述为自由扩散,C项所述为主动运输,D项所述为胞吞。答案A5.取生理状态相同的某种植物新鲜叶片若干,去除主脉后剪成大小相同的小块,随机分成三等份,之后分别放入三种浓度的蔗糖溶液(甲、乙、丙)中,一定时间后测得甲的浓度变小,乙的浓度不变,丙的浓度变大。假设蔗糖分子不进出细胞,则关于这一实验结果。下列说法正确的是()。A.实验前,丙的浓度乙的浓度甲的浓度B.乙的浓度不变是因为细胞内蔗糖浓度与乙的浓度相等C.实验中,细胞与蔗糖溶液间的水分移动属于协助扩散D.甲、丙的浓度变化是由水分在细胞与蔗糖溶液间移动引起的解析成熟的植物细胞是一个渗透系统,当外界溶液浓度大于细胞液浓度时,细胞失水发生质壁分离现象;反之发生质壁分离复原现象;两者浓度相等时,吸水量与失水量相等,水分进出达到平衡状态。分析实验结果可知,实验过程中,甲吸水、乙水分进出平衡、丙失水,所以实验前甲的浓度乙的浓度丙的浓度,A项错误;乙的浓度不变是因为细胞液浓度与乙的浓度相等,水分进出平衡,B项错误;实验中细胞与蔗糖溶液间的水分移动属于自由扩散,C项错误;甲、丙的浓度变化是由水分在细胞与蔗糖溶液间移动引起的,D项正确。答案D6.下图1是不同物质运输方式的示意图(图中、代表跨膜的离子或小分子);图2表示肾小管上皮细胞重吸收葡萄糖的过程。回答下列问题。(1)图1中“P”侧属于细胞的侧,判断依据是。(2)图1中b、c运输方式的特点有逆浓度梯度、;物质X的运输方式为。(3)结合图1和图2分析,图1中a方式,Y转运所需的能量来源于(填序号)。X离子运输中的梯度动力ATP直接提供能量光能驱动细胞内物质合成时释放的能量(4)据图2推测,限制肾小管上皮细胞重吸收葡萄糖的两个主要因素是、。答案(1)外糖蛋白位于膜外侧(2)需要载体消耗能量协助扩散(3)(4)细胞膜上载体蛋白的数量Na+的吸收量(膜内外Na+浓度梯度)7.(2018年宜昌月考)下图A为两个渗透装置,溶液a和溶液b为同种溶液,且a溶液浓度b溶液浓度,c为清水,图B为显微镜下观察到的某植物表皮细胞,下列叙述错误的是()。A.图A中装置2的液面一段时间后会高于装置1的液面B.图B中的6、7、8相当于图A中的2半透膜C.若图B所示为某农作物根毛细胞,此时应及时灌溉D.图A中的2个装置达到渗透平衡后,水分子就不再通过半透膜解析a溶液浓度b溶液浓度,则b溶液渗透压高,吸水能力强,故渗透平衡后装置2的液面较高,A项正确;图B中的6、7、8组成原生质层,原生质层相当于半透膜,B项正确;图B显示原生质层与细胞壁处于分离状态,若图B所示为某农作物根毛细胞,则细胞处于缺水状态,因此应及时灌溉,C项正确;达到渗透平衡后,水分子还是进出半透膜的,只是水分子的进与出达到了平衡状态,D项错误。答案D8.神经细胞的静息电位和动作电位与通道蛋白关系紧密。Na+-K+泵是神经细胞膜上的一种常见载体,能催化ATP水解,每消耗1分子的ATP,就可以逆浓度梯度将3分子的Na+泵出细胞外,将2分子的K+泵入细胞内,其结构如下图所示。下列根据上述资料做出的分析,不正确的是()。A.左图中静息电位-70的绝对值大于动作电位30的原因是K+细胞内外浓度差大于Na+B.左图中bc段,Na+通过通道蛋白内流不需要消耗ATPC.右图中随着温度逐渐升高,Na+-K+泵的运输速率先增大后稳定D.右图中随着氧气浓度的逐渐提高,Na+-K+泵的运输速率先增大后稳定解析神经纤维静息电位由K+外流引起,动作电位由Na+内流引起,故左图中静息电位-70的绝对值大于动作电位30的原因是K+细胞内外浓度差大于Na+,A项正确;左图中bc段,Na+通过Na+通道蛋白内流,该过程为协助扩散,不需要消耗ATP,B项正确;由题干可知,Na+-K+泵的化学本质是蛋白质,随着温度的升高,蛋白质会发生变性,其化学结构改变,蛋白质的活性丧失,导致其运输速率下降或功能丧失,C项错误;随着氧气浓度的逐渐提高,细胞呼吸作用在一定范围内增加,产生的ATP增多,Na+-K+泵的运输速率会先增大,由于细胞膜上酶的数量有限,继续提高氧气浓度,产生的ATP的量不再增加,且当呼吸作用所提供的ATP达到一定水平后,Na+-K+泵数量和其离子结合位点有限,故其运输速率趋于稳定,D项正确。答案C9.比较生物膜和人工膜(双层磷脂)对多种物质的通透性,结果如图。据此不能得出的推论是()。A.生物膜上存在着协助H2O通过的物质B.生物膜对K+、Na+、Cl-的通透具有选择性C.离子以易化(协助)扩散方式通过人工膜D.分子的大小影响其通过人工膜的扩散速率解析由于H2O在生物膜上的通透性要大于在人工膜上的通透性,而CO2、O2和甘油的速率相同(自由扩散),可断定在生物膜上有协助其运输的物质,A项正确;由K+、Na+、Cl-在生物膜上的通透性有差异可知,生物膜对这些离子的吸收具有选择性,B项正确;由于人工膜无载体蛋白质,故无法推出离子以易化扩散方式通过人工膜,C项错误;由于不同相对分子质量大小的物质在人工膜上的通透性不同,可推知分子的大小影响其通过的速率,D项正确。答案C10.用相同的培养液培养水稻和番茄幼苗,一段时间后,测定培养液中各种离子的浓度,结果如下图1所示。图2表示植物根细胞对离子的吸收速率与氧气浓度之间的关系。据图不能体现的信息是()。A.由图2可知,植物根细胞吸收离子的方式为主动运输B.由图1可知,水稻对SiO44-需求量大,番茄对SiO44-需求量小C.图2中b点,离子吸收速率受载体数量的限制D.图1水稻培养液里的Ca2+浓度高于初始浓度,说明水稻不吸收Ca2+解析从图2中可以看出,随着氧气浓度的增大,根细胞吸收离子的速率增大,说明根细胞吸收离子的过程消耗能量,因此植物根细胞吸收离子的方式为主动运输。从图1中可以看出,一段时间后,培养水稻的培养液中SiO44-浓度比初始浓度低,而Mg2+和Ca2+浓度比初始浓度高,说明水稻吸收Mg2+和Ca2+的相对速率小于吸收水的相对速率,而吸收SiO44-的相对速率大于吸收水的相对速率。答案D11.受体介导的胞吞是一种特殊类型的胞吞作用,主要用于摄取特殊的生物大分子,其过程如下图所示。下列有关叙述不正确的是()。A.该过程以膜的流动性为基础B.受体介导的胞吞过程存在细胞识别并需要内部供能C.Na+、K+等无机盐离子也可通过此方式运输D.该过程不能体现细胞膜的选择透过性解析由图可知受体介导的胞吞作用是生物大分子的运输过程,该过程以膜的流动性为基础,存在细胞识别并需要内部供能,但不能体现膜的选择透过性。Na+、K+为小分子物质,不能通过此种方式运输。答案C12.(2019年黄冈质检)为探究主动运输的特点,科研人员利用下图1装置进行实验,其中HgCl2可以抑制ATP的水解。(1)该实验的自变量是。主动运输不同于协助扩散的特点是,细胞膜的主动运输对活细胞的生理意义是。(2)实验结果如图2所示,比较甲组与乙组,得出的结论是,与甲组相比,丙组吸收磷酸盐较少的原因可能与(填细胞器名称)较少有关。(3)胡萝卜的根从土壤中吸收大量的无机盐,其中N、P等元素在体内形成的化合物往往不稳定,在逆境中可从老叶转移到幼叶,而Ca、Mn等元素形成的化合物稳定不易转移。某地种植的胡萝卜成熟叶正常,部分幼叶出现病态,用Ca(NO3)2根部施肥后幼叶恢复正常,推测原来的土壤中缺乏(填“Ca”或“N”)。解析(1)甲和乙、丙和丁的唯一差别都是是否加入了HgCl2;甲和丙、乙和丁的唯一差别都是细胞成熟程度,因此该实验的自变量是是否加HgCl2溶液和细胞成熟程度。主动运输可从低浓度向高浓度运输,需要能量,这些都是主动运输不同于协助扩散的特点。主动运输保证了活细胞按照生命活动的需要,主动地选择吸收所需要的营养物质,排出对细胞有害的物质。(2)乙组实验前后溶液中磷酸盐浓度差比甲组的小,说明被吸收的磷酸盐的量较少,推测与HgCl2抑制了ATP的水解有关,而吸收磷酸盐是通过主动运输完成的,因此说明主动运输需要(ATP水解释放的)能量。细胞生命活动所需能量主要来自线粒体。(3)据题意,N、P等元素可以转移到幼叶,而Ca、Mn等元素形成的化合物稳定不易转移,因此据现象推测原来的土壤中缺Ca。答案(1)是否加HgCl2溶液和细胞成熟程度可从低浓度向高浓度运输(或逆浓度梯度)、需要能量保证了活细胞按照生命活动的需要,主动地选择吸收所需要的营养物质,排出对细胞有害的物质(2)主动运输需要(ATP水解释放的)能量线粒体(3)Ca13.科学家为了研究蛋白A的功能,选用细胞膜中缺乏此蛋白的非洲爪蟾卵母细胞进行实验,处理及结果见表。实验组号在等渗溶液中进行的处理在低渗溶液中测定卵母细胞的水通透速率cm/(s104)向卵母细胞注入微量水(对照)27.9向卵母细胞注入蛋白A的mRNA210.0将部分细胞放入含HgCl2的等渗溶液中80.7将部分细胞放入含试剂M的等渗溶液中188.0(1)将组卵母细胞放入低渗溶液中后,水分子经自由扩散(渗透)穿过膜的进入卵母细胞。 (2)将蛋白A的mRNA注入卵母细胞,一定时间后,该mRNA的蛋白质进入细胞膜,使细胞在低渗溶液中体积。 (3)与组细胞相比,组细胞对水的通透性,说明HgCl2对蛋白A的功能有作用。比较、组的结果,表明试剂M能够使蛋白A的功能,推测HgCl2没有改变蛋白A的氨基酸序列,而是破坏了蛋白A的。 (4)已知抗利尿激素通过与细胞膜上的结合,可促进蛋白A插入肾小管上皮细胞的细胞膜中,从而加快肾小管上皮细胞对原尿中水分子的。 (5)综合上述结果,可以得出的推论。 解析(1)水分子进出细胞的方式有自由扩散和水通道蛋白协助扩散两种,自由扩散直接穿过细胞膜的磷脂双分子层。(2)非洲爪蟾没有蛋白A基因,注入蛋白A的mRNA后,卵母细胞可以翻译出蛋白A,蛋白A进入细胞膜后,促进水分子进出细胞。当细胞处于低渗溶液中时,由于渗透作用和蛋白A协助扩散使水分子大量进入细胞,细胞体积迅速增大。(3)由题意可知,实验为对照组,、为实验组,由实验和实验的比较可以得出,蛋白A可以提高细胞对水的通透性;实验与实验相比,细胞对水的通透性明显降低,这两组实验的唯一变量为HgCl2,Hg为重金属,能使蛋白质变性,所以其对蛋白A的功能有抑制作用;实验中细胞对水的通透性部分恢复,说明试剂M能解除HgCl2对蛋白A的抑制作用,因此,HgCl2没有改变蛋白A的氨基酸序列,只是破坏了蛋白A的空间结构。(4)抗利尿激素能促进肾小管和集合管对原尿中水的重吸收,激素的作用原理是通过与靶细胞的相应受体结合,从而激活靶细胞,使其发挥相应的功能。(5)通过实验、相互比较可以得出,蛋白A对水分子进出细胞起促进作用,可能为水通道蛋白。答案(1)磷脂双分子层(2)翻译迅速增大