全章复习与测试优秀教案

第三讲

物质跨膜运输的实例和方式

[感性认知]

[理性归纳]

1.据渗透装置图，分析回答下列问题

1.牢记渗透作用发生的两个必备条件

(一) 细胞吸水和失水的原理渗透作用

(1)若S1溶液浓度大于S2，则单位时间内由S2→S1的水分子数多于S1→S2，外观上表现为S1液面上升；若S1溶液浓度小于S2，则情况相反，外观上表现为S1液面下降。

(2)图B中在达到渗透平衡后，若存在液面差Δh，则S1溶液浓度仍大于S2。因为液面高的一侧形成的压强，会阻止溶剂由低浓度一侧向高浓度一侧扩散。

2.填写成熟植物细胞结构示意图，并回答下列问题

(二) 细胞吸水和失水的实例植物细胞的质壁分离及其复原

(1)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。

(2)质壁分离的原因：

2.明辨渗透作用的两个易误点

(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.透析动植物细胞的吸水和失水

①外因：细胞液浓度<外界溶液浓度，细胞通过渗透作用失水。

②内因：细胞壁的伸缩性小于原生质层的伸缩性。

[感性认知]

[理性归纳]

3.判断物质进出细胞的方式

(1)结合实例判断下列物质的运输方式：(均填序号) A.水

B.O2、CO2

C.红细胞吸收葡萄糖

D.甘油、脂肪酸、性激素、乙醇等脂溶性物质

E.小肠绒毛上皮细胞吸收葡萄糖

F.无机盐、葡萄糖等逆浓度进出细胞

(三) 物质进出细胞的方式

G.神经细胞静息状态下K外流和兴奋时Na内流

H.人红细胞吸收K排出Na

I.胰岛B细胞分泌胰岛素

J.神经细胞分泌神经递质

K.吞噬细胞吞噬抗原

①以上属于自由扩散的是A、B、D。

②以上属于协助扩散的是C、G。

③以上属于主动运输的是E、F、H。

＋＋＋＋4.牢记四类物质运输方式的特点

5.归纳法记忆同一物质的不同运输方式

进入红细胞：协助扩散(1)葡萄糖进入小肠绒毛上皮细胞主动运输肾小管重吸收葡萄糖

进入神经细胞：协助扩散靠离子通道(2)Na

＋＋运出神经细胞：主动运输Na-K泵＋进入神经细胞：主动运输Na-K泵＋(3)K

运出神经细胞：协助扩散靠离子通道＋＋

6.明辨物质运输的三个“不一定”

(1)小分子物质的运输方式不一定都是跨膜运输，如神经递质的释放是胞吐作用。

④以上属于胞吞的是K，属于胞吐的是I、J。

(2)生物大分子不一定都是以胞吞、胞吐方式运输的，(2)模式图中物质运输方式的判断：

如RNA和蛋白质可通过核孔出入细胞核。

(3)消耗能量的运输方式并不一定就是主动运输，胞吞和胞吐也消耗能量。

讲练悟通]

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[高频考点· - - - - - - - - - - - - - - - - -

渗透作用原理及应用

[关键点拨]

1．渗透作用

指水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散，是自由扩散的一种形式。

2．渗透作用原理的应用

(1)验证渗透作用发生的条件：

(2)比较不同溶液浓度的大小(漏斗口密封半透膜)：

溶液浓度

漏斗内

M

①若漏斗内液面上升，则M>N

现象及结论

②若漏斗内液面不变，则M＝N

③若漏斗内液面下降，则M

[题点突破]

命题点1

渗透作用现象分析

1．下图为研究渗透作用的实验装置，漏斗内溶液(S1)和漏斗外溶液(S2)，漏斗内外起始液面一致。渗透平衡时的液面差为Δh。下列有关分析正确的是(

) 烧杯内

N

A．若S1、S2分别是不同浓度的蔗糖溶液，渗透平衡时的液面差为Δh，S1浓度大于S2的浓度

B．若S1、S2分别是不同浓度的蔗糖溶液，渗透平衡时的液面差为Δh，S1浓度等于S2的浓度

C．若S1、S2分别是不同浓度的KNO3溶液，且S1浓度大于S2的浓度，渗透平衡时的液面差为Δh，大于0 D．若S1、S2分别是不同浓度的KNO3溶液，且S1浓度等于S2的浓度，渗透平衡时的液面差为Δh，小于0 解析：选A

漏斗内液面上升，则漏斗内溶液(S1)浓度大于漏斗外溶液(S2)浓度，渗透平衡时的液面差为Δh，因为液面高的一侧形成的静水压，会阻止溶剂由低浓度一侧向高浓度一侧扩散，故两者浓度关系仍是S1>S2；半透膜允许K、NO3通过，渗透平衡时液面差为0，S1的浓度等于S2的浓度。

方法·规律|

渗透装置中溶液中水分子渗透方向

与溶液浓度的判断＋－

命题点2

细胞吸水和失水情况的判断

2．(2015·海南高考)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：选D

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；乙的浓度不变是因为细胞外蔗糖浓度与乙的细胞液浓度相等，水分进出平衡；实验中细胞与蔗糖溶液间的水分移动属于自由扩散；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。

命题点1

考查实验的操作步骤

1．(2014·江苏高考)在“观察植物细胞的质壁分离和复原”实验中，对紫色洋葱鳞片叶外表皮临时装片进行了三次观察(如图所示)。下列有关叙述正确的是(

) 观察植物细胞的质壁分离和复原

A．第一次观察时容易看到紫色大液泡和较大的无色细胞质基质区域

B．第二次观察时可以发现细胞质壁分离首先发生在细胞的角隅处

C．吸水纸的主要作用是吸除滴管滴加的多余液体，以免污染镜头

D．为了节约实验时间，通常可以省略第一次显微观察步骤

解析：选B

第一次观察时未滴入蔗糖溶液，细胞还没有发生质壁分离，较易观察到的是紫色大液泡，细胞质基质所占区域很小；第二次观察时已经通过引流法使紫色洋葱鳞片叶的外表皮细胞浸润在蔗糖溶液中，可以发现在细胞的角隅处首先发生质壁分离；吸水纸的主要作用是吸引蔗糖溶液(或清水)；第一次显微观察是为了获得实验前的现象，以便于和实验中的现象变化作对照，不能省略。

拓展·归纳|实验的操作过程及观察指标

命题点2

考查质壁分离与溶液种类的关系

2．用物质的量浓度为2 mol·L－1的乙二醇溶液和2 mol·L－1的蔗糖溶液分别浸泡某种植物细胞，观察质壁分离现象，得到其原生质体体积变化情况如图所示。下列表述正确的是(

)

A．该细胞可能是某种植物根尖分生区的细胞

B．AB段曲线表明细胞液浓度在逐渐增大

C．EC段表明该细胞开始因失水过多而逐渐死亡

D．用一定浓度的KNO3溶液，可得到类似蔗糖溶液的结果

解析：选B

观察质壁分离现象应用成熟的植物细胞，根尖分生区细胞未成熟，不能用于观察质壁分离；AB段曲线显示原生质体体积变小，表明细胞失水，细胞液浓度在逐渐增大；EC段表明该细胞开始吸水而自动复原，细胞并未死亡；用一定浓度的KNO3溶液，可得到类似乙二醇溶液的结果，而不能得到类似蔗糖溶液的结果。

迷点·误点|有关“质壁分离”的两点提醒

(1)并非所有细胞都可发生质壁分离：

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。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。

(2)并非所有溶液都使植物细胞发生质壁分离及复原：

①一定浓度的溶质不能透膜的溶液中只会发生质壁分离现象，不能自动复原，如0.3 g/mL蔗糖溶液。

②一定浓度的溶质可透膜的溶液中可发生质壁分离后自动复原现象，如KNO3溶液、甘油等。

③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。

命题点3

考查质壁分离与复原实验的应用

3．(2017·泰州调研)将甲、乙、丙三个未发生质壁分离的成熟植物细胞置于同一蔗糖溶液中，在显微镜下持续观察它们的状态，直到细胞形态不再发生变化时，三个细胞的状态如表所示：

细胞种类

甲细胞

乙细胞

丙细胞

下列判断正确的是(

) A．细胞形态不再发生变化是因为细胞已经死亡

B．实验前甲、乙、丙三个细胞的细胞液浓度关系是

细胞状态

刚发生质壁分离

没有发生质壁分离

质壁分离现象明显

乙>甲>丙

C．实验后甲、乙、丙三个细胞的细胞液浓度关系是

乙<甲<丙

D．细胞形态不再发生变化时三个细胞的细胞液浓度相等

解析：选B

细胞形态不再发生变化并不代表细胞已经死亡，可能正处于水分子进出细胞的动态平衡状态；细胞内外浓度差越大，质壁分离现象越明显，而实验所用蔗糖溶液浓度相同，故实验前丙细胞的细胞液浓度最小，乙细胞的细胞液浓度最大；达到动态平衡时，三个细胞的细胞液浓度与外界溶液浓度分别相等，三个细胞的细胞液浓度不相等，质壁分离越明显的细胞失水越多，外界溶液浓度越小，故实验后丙细胞的细胞液浓度最小。

拓展·归纳质壁分离与复原实验的拓展应用

(1)判断成熟植物细胞是否是活细胞：

(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浓度：

(4)鉴别不同种类的溶液(如KNO3和蔗糖溶液)：

命题点1

据物质跨膜运输的特点判断

1．(2016·全国乙卷)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

物质出入细胞方式的判断

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：选C

由题意可知，离子通过离子泵进行跨膜运输需要消耗能量，而协助扩散不需要消耗能量。消耗能量的物质跨膜运输一般是逆浓度梯度进行的。动物一氧化碳中毒会影响红细胞运输氧气，进而影响有氧呼吸，影响ATP的合成，从而降低离子泵跨膜运输离子的速率。离子泵是一种蛋白质，因此加入蛋白质变性剂会破坏离子泵的结构，进而降低离子泵跨膜运输离子的速率。

2．据报道，一种称作“瘦素穿肠蛋白”的药物治疗肥胖，可口服使用，以减轻肥胖症患者肌肉注射的痛苦。小肠上皮细胞吸收该药物最可能的方式为(

) A．渗透作用

C．协助扩散

B．胞吞

D．主动运输

解析：选B

瘦素穿肠蛋白是一种蛋白质，属于生物大分子，其吸收方式最可能是胞吞。

方法·规律|

一看浓度

低浓度→高浓度

高浓度→低浓度

,二看能量

不耗能→被动运输

需载体→协助扩散

不需载体→自由扩散

大分子→胞吞、胞吐

小分子→主动运输

→主动运输

不需载体→自由扩散

需载体→协助扩散

“三看法”快速判定物质出入细胞

的方式耗能→据分子大小

,三看物质种类

水、脂溶性物质、气体→自由扩散

氨基酸→一般为主动运输

命题点2

跨膜运输模型与曲线中物质运输方式的判断

3．下图表示与自由扩散、协助扩散和主动运输有关的图例及曲线。下列选项对应正确的是(

)

A．肺泡上皮细胞吸收氧气——①⑤

B．红细胞吸收葡萄糖——③⑥

C．根尖细胞吸收矿质离子——③⑥

D．肌肉细胞吸收水——②④

解析：选C

①②③表示三种跨膜运输方式，分别是自由扩散、协助扩散和主动运输，④⑤⑥表示三种影响因素曲线，分别对应自由扩散、协助扩散或主动运输、主动运输。肺泡上皮细胞吸收氧气和肌肉细胞吸收水的方式均是自由扩散，都对应①④；红细胞吸收葡萄糖属于协助扩散，对应②⑤；根尖细胞吸收矿质离子属于主动运输，对应③⑥或③⑤。

方法·规律不同情景中运输方式的判断

(1)运输模型中的运输方式判断：

甲为主动运输；乙为自由扩散；丙、丁为协助扩散。

(2)运输曲线中的运输方式判断：

①有饱和点的曲线表示协助扩散或主动运输。

②运输速率与细胞外浓度成正比关系的曲线表示自由扩散。

③运输速率与呼吸作用或氧浓度有关系的曲线表示主动运输。

命题点3

实验法探究物质跨膜运输的方式

4．(2016·长春二模)科学家在研究钠通过细胞膜的运输方式时，做了下述实验：先向枪乌贼神经纤维里注入微量的放射性同位素24Na，不久可测得神经纤维周围溶液中存在24Na，如果在神经纤维膜外溶液中先后加入某药物和ATP，测得周围溶液中24Na的量如图所示。据图作出下列推断，错误的是(

)

A．加入某药物后，溶液中24Na的量不再增加

B．加入ATP后，细胞中24Na的量减少

C．“某药物”的作用机理是抑制ATP水解

D．“某药物”的作用机理是抑制细胞呼吸

解析：选C

由题图知，在神经纤维膜外溶液中先加入某药物后，测得周围溶液中24Na的量停止增加；加入ATP后，周围溶液中24Na的量迅速增加，说明Na从神经细胞排出需＋要消耗能量，属于主动运输，而该药物的作用是抑制呼吸作用的进行。

方法·规律|探究物质运输方式的方法

(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：

重点培优]

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[专题微课· - - - - - - - - - - - - - - - - -

常考的生物图示之(四)——影响物质跨膜运输的因素曲线分析

[图示解读]

[信息解读]

(1)曲线1、2表示物质浓度对跨膜运输速率的影响，其中曲线1表示的运输方式为自由扩散，曲线2表示的运输方式是协助扩散或主动运输。曲线2中P点之后运输速率不变的原因是膜上载体蛋白的数量有限。

(2)曲线3、4表示O2浓度对跨膜运输速率的影响，其中曲线3表示的运输方式为自由扩散或协助扩散，曲线4表示的运输方式为主动运输。曲线4中P点之后运输速率不变的限制因素是载体蛋白的数量。

(3)若曲线3表示哺乳动物成熟红细胞的物质运输，还可表示主动运输(哺乳动物成熟红细胞无线粒体，进行无氧呼吸提供能量)。

[读图技法]

(1)分析此类曲线题时，要注意区分横坐标表示的意义，如曲线2和曲线4横坐标不同，表示的物质运输方式不完全相同。

(2)解答此类问题时，要明确自由扩散、协助扩散和主动运输三种跨膜运输方式的区别和联系，主要从是否需要能量和载体蛋白两个方面考虑。

[演练冲关]

1．(2017·辽宁六校联考)甲、乙分别为物质进出细胞的坐标图和模式图，下列相关说法正确的是(

)

A．甲、乙所代表的物质运输方式没有共同点

B．甲、乙代表的物质运输方式体现了细胞膜的结构特点

C．图乙中运输的物质可能是葡萄糖

D．婴幼儿肠道吸收乳汁中抗体的过程可用图乙中的跨膜运输方式表示

解析：选C

据图分析，甲所代表的物质跨膜运输方式与氧气浓度有关，即需要消耗能量，为主动运输；乙所代表的运输方式是从高浓度到低浓度，且需要载体协助，为协助扩散。主动运输和协助扩散都需要载体；甲、乙所代表的物质运输方式体现了细胞膜的功能特点——选择透过性；红细胞吸收葡萄糖的方式为协助扩散；婴幼儿肠道吸收乳汁中抗体的过程为胞吞，不需要跨膜。

2.将某活组织放入适宜的完全营养液中，置于适宜的条件下培养。培养液中甲、乙两种离子的浓度保持相等且恒定，定期测得细胞中两种离子的含量，得到如图所示曲线。据图分析，下列叙述正确的是(

) A．该组织细胞吸收甲、乙两种离子的方式分别是自由扩散和主动运输

B．该组织细胞运输甲离子的载体数量比运输乙离子的数量多

C．两种离子均只能从低浓度的一侧运输到高浓度的一侧

D．曲线MN段和PQ段表明两种离子不再进入细胞

解析：选B

从图中可以看出，最终细胞内甲、乙两种离子的浓度超过细胞外甲、乙两种离子的浓度，因此细胞对这两种离子的吸收方式都是主动运输；由图可知，在相同的时间内，细胞对甲离子的吸收量较多，主要原因是该组织细胞运输甲离子的载体数量相对较多。细胞外浓度大于细胞内浓度时，甲、乙两种离子也能被该组织细胞吸收；曲线MN段和PQ段表明两种离子进出细胞应该是处于平衡状态。

3．在物质进出细胞的方式中，符合下图曲线的物质可能是(

)

①红细胞从血浆中获得K

②白细胞吞噬病菌

③神经细胞中K外流

④肾小管细胞吸收原尿中的葡萄糖

A．①②

C．①③

B．②③

D．②④

＋＋解析：选C

图1可表示协助扩散或主动运输，图2可表示哺乳动物成熟红细胞的主动运输或其他组织细胞的被动运输方式。相关叙述中①是主动运输，②是胞吞，③是协助扩散，④是主动运输。