2020年高考生物一轮复习培优学案《第7讲物质跨膜运输的实例和方式》

第7讲物质跨膜运输的实例和方式[考纲明细] 1.物质出入细胞的方式(Ⅱ) 2.实验：(1)通过模拟实验探究膜的透性(2)观察植物细胞的质壁分离和复原板块一知识·自主梳理一、细胞的吸水和失水1．渗透作用(1)概念：指水分子(或者其他溶剂分子)透过半透膜，从低浓度溶液向高浓度溶液的扩散。

(2)渗透作用发生的条件①具有半透膜；②半透膜两侧的溶液存在浓度差。

2．动物细胞的吸水和失水(1)动物细胞发生渗透作用的条件(2)现象①当外界溶液的浓度<细胞质的浓度，细胞吸水膨胀。

②当外界溶液的浓度>细胞质的浓度，细胞失水皱缩。

③当外界溶液的浓度＝细胞质的浓度，细胞形态正常。

3．植物细胞的吸水和失水原理和现象：①外界溶液浓度>细胞液浓度时，细胞失水，发生质壁分离现象。

②外界溶液浓度<细胞液浓度时，细胞吸水，发生质壁分离复原现象。

4．观察植物细胞的质壁分离及复原(1)实验材料：紫色的洋葱鳞片叶外表皮细胞。

(2)实验原理①成熟的植物细胞的原生质层相当于一层半透膜。

②原生质层比细胞壁伸缩性大。

③细胞液具有一定的浓度，能渗透吸水和失水。

(3)实验步骤(4)实验结论二、物质跨膜运输的其他实例1．水稻和番茄吸收不同离子的特点(1)同种生物细胞对不同物质的吸收具有选择性，与其含有离子载体的种类和数量有关。

(2)不同种生物细胞对同种物质吸收具有差异性。

2．生物膜的功能特性(1)细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜，水分子、一些离子和小分子可以通过，而其他的离子、小分子和大分子则不能通过。

(2)生物膜的选择透过性是活细胞的一个重要特征。

三、物质跨膜运输的方式1．物质出入细胞的方式2．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。

自由扩散中，浓度差越大，运输速率越快；协助扩散中，浓度差达到一定程度后运输速率不再继续增加，原因是受载体蛋白数量的限制。

主动运输中，浓度差达到一定程度后运输速率不再继续增加，原因是受载体蛋白的数量或能量的限制。

(2)氧气含量对跨膜运输的影响通过影响细胞的呼吸进而影响主动运输的速率。

①P点时，无氧呼吸释放的能量为离子的吸收提供能量。

②PQ段：随着氧气含量的增加，有氧呼吸产生的能量越多，主动运输的速率也越大。

③Q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的限制因素影响运输速率不再增加。

(3)温度◆深入思考1．渗透作用与扩散作用有何区别？提示渗透作用必须有选择透过性膜(半透膜)，扩散作用则不一定需要；扩散作用适用于各种物质，渗透作用仅指溶剂分子。

2．为什么选用紫色洋葱鳞片叶的外表皮？用内表皮可以吗？有根尖分生区细胞能否作为该实验材料？提示外表皮易剥离，有大液泡，细胞液呈紫色，便于观察。

用内表皮也可以，由于内表皮细胞液无色，需要用有色的外界溶液做实验。

分生区细胞不可以，无液泡，不能发生质壁分离。

◆自查诊断1．植物细胞的原生质层包括细胞膜、细胞质和细胞核。

( )答案×2．无机盐离子都是逆浓度梯度跨膜运输的。

( )答案×3．主动运输使膜内外物质浓度趋于一致，维持了细胞的正常代谢。

( )答案×4．同一种物质进出不同细胞时，运输方式可能不同。

( )答案√5．将动物细胞放入一定浓度的外界溶液中，不能发生渗透作用。

( )答案×板块二考点·题型突破考点1物质跨膜运输的实例[2017·全国卷Ⅱ]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．0～4 h内物质A没有通过细胞膜进入细胞内B．0～1 h内细胞体积与原生质体体积的变化量相等C．2～3 h内物质A溶液的渗透压小于细胞液的渗透压D．0～1 h内液泡中液体的渗透压大于细胞质基质的渗透压[解析]0～4 h内，开始一段时间内，原生质体的相对体积逐渐减小，说明细胞液浓度小于物质A溶液的浓度，当原生质体相对体积达到最小后又逐渐增大，说明部分物质A 通过细胞膜进入细胞内，使细胞液浓度增大，从而使细胞吸水，表现为原生质体相对体积逐渐增大，A错误；因细胞壁的伸缩性较小，而原生质体的伸缩性较大，故0～1 h内细胞体积的变化量小于原生质体体积的变化量，B错误；据图可知，2～3 h内，原生质体的相对体积增大，表明细胞吸水，此时物质A溶液的渗透压小于细胞液的渗透压，C正确；0～1 h 内，原生质体的相对体积减小，表明细胞失水，此时液泡中液体(细胞液)的渗透压小于细胞质基质的渗透压，细胞质基质的渗透压又小于物质A溶液的渗透压，D错误。

[答案] C题型一渗透作用的原理1.如图所示，容器甲中含0.02 mol·L－1蔗糖，0.03 mol·L－1尿素；容器乙中含0.01 mol·L－1蔗糖，0.05 mol·L－1尿素。

甲、乙间隔一层半透膜。

第一种情况：半透膜只允许水分子通过；第二种情况：半透膜允许水分子和尿素分子通过。

当达到动态平衡时，这两种情况下的液面高度情况是( )A．一样高，甲高于乙B．乙高于甲，不能确定C．乙高于甲，甲高于乙D．一样高，不能确定答案 C解析第一种情况：半透膜只允许水分子通过，则甲溶液中总的物质的量浓度为0.05 mol·L－1，乙溶液中总的物质的量浓度为0.06 mol·L－1，乙溶液的渗透压高于甲的，故最终乙液面高于甲。

第二种情况：半透膜允许水分子和尿素分子通过，那么最终半透膜两侧的尿素浓度相等，但是甲溶液中的蔗糖浓度大于乙的，故最终甲液面高于乙。

2.[2017·郑州一中调研]如图所示，U形管中间被一种能允许水分子通过而单糖、二糖不能透过的半透膜隔开，现在两侧分别加入0.1 mol/L的蔗糖溶液和麦芽糖溶液，一段时间后左右两侧液面高度变化是怎样的？若向U形管左侧加入某种微量物质(不影响溶质浓度)，左侧液面高度上升，那么加入的这种微量物质最可能是( )A．右侧液面高度下降；胰岛素B．右侧液面高度下降；衣藻C．两侧液面高度不变；蔗糖酶D．两侧液面高度不变；蒸馏水答案 C解析半透膜两侧的溶液物质的量浓度相等，因此两侧液面高度不变；若向U形管左侧加入的物质是蔗糖酶，则左侧的每个蔗糖分子会被分解成1分子果糖和1分子葡萄糖，溶液浓度增加，左侧液面上升。

技法提升1.渗透装置中溶液中水分子渗透方向与溶液浓度的判断2．有关渗透作用的几个易错点(1)水分子的移动方向是双向移动，但最终结果是由低浓度溶液流向高浓度溶液的水分子数较多。

(2)渗透平衡≠浓度相等。

渗透平衡只意味着半透膜两侧水分子移动达到平衡状态，既不可看作没有水分子移动，也不可看作两侧溶液浓度绝对相等。

(3)只有活的、成熟的植物细胞才能发生质壁分离和复原。

题型二与渗透有关的实验分析3．[2017·大庆模拟]如图为模拟实验中平衡时的渗透装置，已知半透膜不能透过蔗糖和单糖，漏斗的液面高度差为h，在此基础上继续进行系列实验，下列的分析与结果叙述正确的是( )A．吸出漏斗中高出烧杯液面的溶液，平衡时漏斗中的水分子数等于吸出前B．若向烧杯中加入适量清水，平衡时半透膜内外的渗透压相同C．若向漏斗中滴入微量的蔗糖酶溶液，平衡时液面差h将减小D．若向漏斗中适量滴入清水，平衡时液面差h将减小答案 D解析吸出漏斗中高出烧杯液面的溶液，会使蔗糖溶液浓度减小，经过一段时间后半透膜两侧会重新形成高度差，达到两侧压强相等，漏斗中溶液体积减小，水分子数不同，A错误；烧杯内是清水，漏斗内是蔗糖溶液，平衡时半透膜两侧压强相等，渗透压不等，B错误；漏斗中滴入微量的蔗糖酶溶液，蔗糖水解成单糖，溶液的浓度增大，平衡时液面差h将增大，C错误；向漏斗中适量滴入清水，溶液的浓度减小，平衡时液面差h将减小，D正确。

4．[2017·赣州模拟]某同学进行如下图所示的实验，甲图为实验开始状态，乙图为实验结束状态。

请在乙图所示实验结果的基础上继续实验，探究蔗糖的水解产物能否通过半透膜。

增添的实验材料：蔗糖酶溶液、斐林试剂、试管、滴管、水浴锅等。

(1)请设计出继续实验的简要步骤：①_________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________；②_________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________。

(2)预测实验现象并做出结论：_______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _________________________________________________________。

答案(1)①向a、b两管中分别加入等量蔗糖酶溶液，观察a、b两管内液面的变化②吸取a、b两管内适量液体，分别加入A、B两试管中，并加入斐林试剂，50～65 ℃水浴加热，观察A、B试管内有无砖红色沉淀(2)如果a、b两管液面高度差缩小，且A、B试管内均有砖红色沉淀，则蔗糖的水解产物能通过半透膜；如果a、b两管液面高度差增大，且A试管内无砖红色沉淀、B试管内有砖红色沉淀，则蔗糖的水解产物不能通过半透膜题型三细胞的吸水与失水5．[2017·四川广元段考]图甲是人的红细胞长时间处在不同浓度的NaCl溶液中，红细胞的体积(V)与初始体积(V0)之比的变化曲线；图乙是某植物细胞在一定浓度的NaCl溶液中细胞失水量的变化情况。

下列分析正确的是( )A．从图甲可见250 mmol·L－1NaCl溶液不影响人红细胞的代谢B．图乙中植物细胞体积的变化是先减小后增大C．图乙中A点细胞失水量最大，此时细胞吸水能力最小D．人红细胞长时间处在300 mmol·L－1NaCl溶液中可能死亡，图乙中的处理时间内细胞一直有生物活性答案 D解析图甲中，250 mmol·L－1NaCl溶液中红细胞体积与初始体积之比小于1，说明人红细胞失水皱缩了，会影响人红细胞的代谢，A错误；植物细胞由于细胞壁的存在，细胞体积几乎不变，B错误；图乙中，A点细胞失水量最大，细胞液浓度最大，此时细胞吸水能力最强，C错误；300 mmol·L－1 NaCl中，细胞失水皱缩，会影响其正常生命活动，时间过长可能会致其死亡，图乙中细胞一直进行正常的吸水和失水活动，说明其有活性，D正确。