素养进阶(二) 生物膜的选择透过性及物质跨膜运输方式

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物质跨膜运输方式的实验探究 1.探究是主动运输还是被动运输(或探究是否耗能)
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2.探究是自由扩散还是协助扩散(或探究是否需转运蛋白)
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注：但凡影响呼吸作用的因素(如供氧状况、温度等)均会影响供能状况进而影响主 动运输或胞吞胞吐。
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对点训练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 将处于麻醉状态下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。
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解析 (1)由于渗透平衡时存在Δh，所以漏斗内的蔗糖浓度仍然大于漏斗外，即S1＞S2。 (2)图中的半透膜模拟的是成熟植物细胞中的原生质层。半透膜没有生物活性，不具有 选择透过性；而原生质层具有生物活性，有选择透过性，可以主动运输有关物质。(3) ①两套渗透装置中，加蔗糖溶液的渗透装置会出现液面差，而加KNO3溶液的渗透装 置不出现液面差。②选两片洁净的载玻片，标号，在载玻片中央分别滴加蒸馏水，然 后将撕取的洋葱鳞片叶外表皮展平置于蒸馏水中，加上盖玻片，制成洋葱鳞片叶外表 皮临时装片。③将洋葱鳞片叶外表皮细胞分别浸润在所提供的蔗糖溶液和KNO3溶液 中，由于外界溶液的浓度高于洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液浓度，细胞失水，因此 两个临时装片中的洋葱鳞片叶外表皮细胞都出现质壁分离现象；但是浸润在KNO3溶液 中的洋葱鳞片叶外表皮细胞在一段时间后还会出现质壁分离后自动复原现象。 答案 (1)S1＞S2 (2)原生质层 原生质层能主动运输有关物质而半透膜不能 (3)①X ②标号 蒸馏水 ③质壁分离 (4)KNO3溶液中的细胞质壁分离后会自动复原
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实验组别
甲
乙
丙
丁
实验步骤
向肠袋内注入等量的 0.7% NaCl
溶液，使其充盈
10 mL
0.9% NaCl 10 mL
0.9% NaCl＋微量 1.1% NaCl
Na＋载体蛋白的抑 10 mL
制剂共10 mL
维持正常体温半小时
后，测肠袋内NaCl
1 mL
3 mL
5 mL
mL
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素养进阶(二) 生物膜的选择透过性及物质跨膜运输方式
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界定生物膜的选择透过性与人工膜(或半透膜)的半透性选择透过性膜与半透膜或人 工膜比较
膜的种类
物质透过性
特点
无生物活性，只要分子够小就可以 半透膜 较小物质通过，较大物质不能通过
透过了
要选择吸收的离子、小分子可以通 具有选择性和生物活性，是生物膜，
选择透过
过，而其他的离子、小分子和大分 即分子够小时也未必能透过，需依
性膜
子不能通过
据细胞主动选择
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对点训练1 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( )
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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 观察图像，除甘油、O2和CO2外，其余物质在生物膜上的通透性均比在人工膜 上的通透性大，说明生物膜上存在协助运输某些物质的物质，A正确；由于K＋、Na＋、 Cl－在生物膜上的通透性有差异，所以能够体现选择性，B正确；图像中没有信息证明 离子在跨膜运输过程中是否消耗能量，因此不能判断离子的跨膜运输方式为协助扩散， C错误；图像中不同物质的分子大小不同，膜对其通透性也不同，说明分子大小影响 其跨膜运输的速率，D正确。 答案 C
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解析 (1)由题意可知，细胞膜组成成分中有脂质分子，结合图示分析，该物质应为 (甲)磷脂分子。(2)②途径是通过通道蛋白的协助进行的，鲨鱼体内多余的盐分可在 通道蛋白的协助下由高浓度的细胞膜内侧运输到低浓度的细胞膜外侧，因此其跨膜 运输的方式应为协助扩散。(3)蟾蜍的心肌细胞对Ca2＋、K＋、C6H12O6的吸收都是通 过主动运输进行的，运输这些物质的载体蛋白的种类各不相同，“施加某种毒素后， 其对Ca2＋的吸收明显减少，但对K＋、C6H12O6的吸收不受影响”说明该毒素只抑制 了心肌细胞膜上运输Ca2＋的(乙)载体蛋白的活性。(4)主动运输和被动运输相比，前 者需要消耗能量，后者不需消耗能量。本实验可通过控制供能的多少来确定柽柳
溶液的量
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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，可推测小肠在吸收Na＋时，需要________的参与。
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对点训练2 如图为研究渗透作用的实验装置，请回答下列问题：
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(1)漏斗内溶液(S1)和漏斗外溶液(S2)为两种不同浓度的蔗糖溶液，漏斗内外起始液面一 致。 渗透平衡时的液面差为Δh，此时S1和S2浓度大小关系为________。 (2)图中半透膜模拟的是成熟植物细胞中的________，两者在物质透过功能上的差异是 ________________________________________________________________。 (3)为进一步探究两种膜的特性，某兴趣小组做了以下实验。 实验材料：紫色洋葱。 实验器具：如图所示的渗透装置(不含溶液)，光学显微镜，载玻片，盖玻片，镊子， 刀片，吸水纸，擦镜纸，滴管，记号笔等。 实验试剂：蒸馏水，0.3 g/mL的蔗糖溶液和与其等渗的KNO3溶液。
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解析 (1)根据题干信息，0.9%的NaCl溶液与兔的体液渗透压相等，而甲组中肠袋内 NaCl溶液的渗透压小于兔的体液渗透压，水从低浓度处向高浓度处渗透，因此水从肠 腔进入血液，丙组中肠袋中NaCl溶液渗透压高于兔的体液渗透压，水从血液进入肠腔。 该实验中水分子的这种移动过程称为渗透作用。(2)乙和丁两组NaCl溶液浓度相等，但 半小时后，丁组肠袋中的溶液与实验开始时相比减少量要明显少于乙组，说明该组中 小肠对水的吸收能力弱。造成此现象的原因是丁组有Na＋载体抑制剂，其抑制了小肠 对Na＋的吸收，实验开始时小肠只能吸收水分，导致肠腔中的溶液浓度升高，当其渗 透压高于体液渗透压时，水吸收受阻，从而导致肠袋内溶液减少量小。 答案 (1)肠腔进入血液 血液进入肠腔 低 高 渗透作用 (2)Na＋载体蛋白
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部分实验步骤和结果如下： ①选两套渗透装置，标上代号X和Y。 在两个烧杯里均加入一定量的蒸馏水，分别在 装置X和Y 的漏斗内加入适量的蔗糖溶液和KNO3溶液，均调节漏斗内外液面高度一致。 渗透平衡时出现液面差的装置有________(填代号)。 ②选两片洁净的载玻片，________，在载玻片中央分别滴加________，制作洋葱鳞片 叶外表皮临时装片并分别观察装片中细胞的初始状态。 ③观察临时装片中浸润在所提供的蔗糖溶液和KNO3溶液中的洋葱鳞片叶外表皮细胞 发生的变化，两者都能出现的现象是________________。 (4)上述实验中最能体现两种膜功能差异的实验现象是____________________________ _________________________________________________________________________。
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(4)柽柳是一种泌盐植物，其叶子和嫩枝可以将吸收于植物体内的盐分排出。现欲判 断柽柳从土壤中吸收无机盐的方式是主动运输还是被动运输，请设计实验加以证明。 ①实验步骤： a.取甲、乙两组生长发育状况相同的柽柳植株，放入适宜浓度的含有Ca2＋、K＋的溶 液中。 b.甲组给予正常的呼吸条件，乙组___________________________________。 c.一段时间后，测定_______________________________________________。 ②实验结论： a.若两组植株对Ca2＋、K＋的吸收速率相同，说明_______________________________。 b.若乙组植株对Ca2＋、K＋的吸收速率明显________甲组，说明___________________。
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本节内容结束
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吸收无机盐的方式。若两组植株对Ca2＋、K＋的吸收速率相同，说明柽柳对无机盐 的吸收不需消耗能量，应为被动运输；若乙组吸收速率明显小于甲组，则说明柽 柳从土壤中吸收无机盐需要消耗能量，应为主动运输。 答案 (1)甲 磷脂分子 (2)协助扩散 (3)乙 载体蛋白 (4)①b.完全抑制呼吸 c.两组植株对Ca2＋、K＋的吸收速率 ②a.柽柳从土壤中吸收无机盐的方式是被动 运输 b.小于 柽柳从土壤中吸收无机盐的方式是主动运输
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对点训练4 下图是生物膜的流动镶嵌模型及物质跨膜运输方式示意图，其中离子通道 是一种通道蛋白，通道蛋白是横跨细胞膜的亲水性通道，具有离子选择性。请仔细 观察图示回答有关问题：
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(1)很多研究结果都能够有力地支持“脂溶性物质易透过生物膜，不溶于脂质的物质不 易透过生物膜”这一理论。这证明组成细胞膜的主要成分中有[ ]________(方框里填 标号)。 (2)鲨鱼体内能积累大量的盐，当盐分过高时就要及时将多余的盐分排出体外。经研究， 鲨鱼体内多余的盐分是经②途径排出的，那么其跨膜运输的方式是________。 (3)对蟾蜍的离体心脏施加某种毒素后，其对Ca2＋的吸收明显减少，但对K＋、C6H12O6 的 吸 收 不 受 影 响 ， 最 可 能 的 原 因 是 该 毒 素 抑 制 了 心 肌 细 胞 膜 上 运 输 Ca2 ＋ 的 [ ]________的活性。