高考生物一轮复习专题2.3物质跨膜运输的实例与方式教学案(含解析)

2.3 物质跨膜运输的实例与方式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。

一、细胞的吸水和失水1．渗透作用(1)概念：指水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散过程。

(2)发生渗透作用的条件：一是具有半透膜，二是半透膜两侧的溶液具有浓度差。

(3)常见渗透装置图分析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在达到渗透平衡后，若存在如图所示的液面差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．动物细胞的吸水和失水(1)人成熟的红细胞中发生渗透作用的条件①细胞膜相当于半透膜；②细胞质与外界溶液之间存在浓度差。

(2)引起细胞失水与吸水的条件：外界溶液与细胞质之间存在浓度差。

3．植物细胞的吸水和失水(1)成熟植物细胞的结构(2)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。

(3)质壁分离的原因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。

二、物质跨膜运输的方式1．物质跨膜运输的其他实例番茄和水稻吸收无机盐离子的比较：科学家将番茄和水稻分别放在含有Ca2＋、Mg2＋和SiO4－4的培养液中培养，结果及分析如下：(1)实验结果①不同植物对同一种无机盐离子的吸收有差异。

②同一种植物对不同种无机盐离子的吸收也有差异。

(2)实验结论：植物细胞对无机盐离子的吸收具有选择性。

(3)微生物吸收无机盐离子的特点①不同微生物对无机盐离子的吸收有选择性。

②不同微生物对各种无机盐离子的需要量不同。

2．物质跨膜运输的方式(1)物质跨膜运输的方式(连线)(2)根据图示进一步确定物质跨膜运输的方式和影响因素①填写以下有关跨膜运输方式及结构的名称：甲：自由扩散；乙：协助扩散；丙：主动运输；a：载体蛋白。

②填写以下有关跨膜运输方式的影响因素：甲图：浓度差；乙图：浓度差和载体蛋白；丙图：载体蛋白和能量。

三、观察植物细胞的质壁分离和复原1．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)细胞液具有一定的浓度，能渗透吸水和失水。

(3)原生质层比细胞壁的伸缩性大得多。

2．实验步骤高频考点一利用系统的观点分析渗透作用的发生例1、某同学设计了如图所示的渗透作用实验装置，实验开始时长颈漏斗内外液面平齐，记为零液面。

实验开始后，长颈漏斗内部液面的变化趋势为( )【答案】 B渐增大，当与浓度差促进水分渗入的作用力达到平衡时，液面不再上升。

此时，水分子通过半透膜的渗入与渗出达到平衡。

【变式探究】把体积与质量百分比浓度相同的葡萄糖和蔗糖溶液用半透膜(允许溶剂和葡萄糖通过，不允许蔗糖通过)隔开(如右图)，一段时间后液面的情况是( )A.甲高于乙B.乙高于甲C.先甲高于乙，后乙高于甲D.先甲低于乙，后乙低于甲【答案】 C高频考点二细胞吸水与失水的实验结果分析例2、将某植物花冠切成大小和形状相同的细条，分为a、b、c、d、e和f组(每组的细条数相等)，取上述6组细条分别置于不同浓度的蔗糖溶液中，浸泡相同时间后测量各组花冠细条的长度，结果如图所示。

假如蔗糖溶液与花冠细胞之间只有水分交换，则( )A.实验后，a组液泡中的溶质浓度比b组的高B.浸泡导致f组细胞中液泡的失水量小于b组C.a组细胞在蔗糖溶液中失水或吸水所耗ATP大于b组D.使细条在浸泡前后长度不变的蔗糖浓度介于0.4～0.5mol·L－1之间【答案】 D【变式探究】如图曲线表示完全相同的两个植物细胞分别放置在A、B溶液中，细胞失水量的变化情况。

相关叙述不正确的是( )A.该实验可选取绿色植物成熟的叶肉细胞来进行B.若B溶液的浓度稍减小，则曲线中b点左移C.两条曲线的差异是由于A、B溶液浓度不同导致D.6min时取出两个细胞用显微镜观察，均可看到质壁分离现象【答案】 C【解析】该实验可选取绿色植物成熟的叶肉细胞来进行，有大液泡，故A正确；若B溶液的浓度稍减小，细胞失水变慢变少，a点下降，质壁分离越慢，复原就越快，所以b点应左移，故B正确；两条曲线的差异可能是由于两种溶液溶质的差异，A溶液溶质不能被细胞吸收，细胞一直处于失水状态，B溶液溶质可能为小分子溶质如KNO3，可被细胞吸收造成质壁分离复原，故C错误；6min时两个细胞都处于失水状态，均可看到质壁分离现象，故D正确。

高频考点三探究膜的透性例3、某渗透装置如图所示，烧杯中盛有蒸馏水，已知图中猪膀胱膜允许单糖透过。

在倒置的长颈漏斗中先装入蔗糖溶液，一段时间后再加入蔗糖酶。

从理论上分析，该实验过程中最可能出现的实验现象是( )A.漏斗中液面开始时先上升，加酶后即下降B.漏斗中液面先上升，加酶后继续上升，然后开始下降C.加酶前后，在烧杯中都可以检测出蔗糖D.加酶后，可以在烧杯中检测出葡萄糖、果糖和蔗糖酶【答案】 B【变式探究】为探究膜的透性，设计了如图所示的实验装置，其中E、F、G为用猪膀胱制成的小袋，内盛有溶液甲或溶液乙，上端分别接上口径相同的小玻璃管，起初3支小玻璃管内的液面高度相同，已知体积VG>VE＝VF，甲、乙、丙三种溶液分别为质量浓度为0.2g/mL、0.1 g/mL、0.3g/mL的蔗糖溶液。

请据图回答下列问题：(1)几分钟后，3支小玻璃管中的液面将________(上升、下降)，其液面高度变化的大小排序是________________。

(2)对比分析e、f小玻璃管中的现象可知，引起实验差异的原因是______________________。

(3)若将两组这样的装置，一组放于37℃的恒温箱中，一组放于0℃的恒温箱中，几分钟后观察，可见两装置中e玻璃管的液面都下降，且放于37℃恒温箱中的较放于0℃恒温箱中的下降速率大，说明____________________________________________________________。

【答案】(1)下降g管＞f管＞e管(2)E、F中溶液浓度不同(3)温度影响物质跨膜运输的速率【解析】(1)丙溶液浓度高于甲、乙溶液浓度，所以三支小玻璃管的液面均下降。

由于甲、丙溶液浓度差小于乙、丙溶液浓度差，所以与e管相比，f管液面下降幅度较大；由于G的体积大于F的体积，所以与f管相比，g管液面下降幅度较大。

(2)E和F中的溶液浓度不同，所以e和f小玻璃管中的液面下降幅度不同。

(3)与0℃相比，37℃条件下液面下降速率更大，说明温度影响物质跨膜运输的速率。

高频考点四以图、表、线为载体的物质进出细胞方式的判断例4、如图为氨基酸和Na＋进出肾小管上皮细胞的示意图，下表选项中正确的是( )选项管腔中氨基酸→上皮细胞管腔中Na＋→上皮细胞上皮细胞中氨基酸→组织液A 主动运输被动运输主动运输B 被动运输被动运输被动运输C 被动运输主动运输被动运输D 主动运输被动运输被动运输【答案】 D【变式探究】如图表示动物某组织细胞膜转运部分物质的示意图，与图中信息不相符的是( )A.甲侧为细胞外，乙侧为细胞内B.Na＋既可顺浓度梯度运输也可逆浓度梯度运输C.图示中葡萄糖跨膜运输的直接驱动力不是ATPD.图示中葡萄糖跨膜运输的方式与细胞吸收甘油的方式相同【答案】 D【解析】根据图示分析，图中Na＋以主动运输方式被运出细胞，K＋以主动运输方式进入细胞。

细胞膜受刺激后，通透性改变，通过Na＋通道使Na＋内流，由高浓度到低浓度，所以甲侧为细胞外，乙侧为细胞内，A项正确；从图中可以看出，Na＋可以顺浓度梯度进行被动运输，也可以逆浓度梯度进行主动运输，B项正确；图示中葡萄糖的运输没有ATP参与，可能是协助扩散，例如红细胞吸收葡萄糖，C项正确；细胞吸收甘油的方式是自由扩散，D项错误。

【举一反三】如图中曲线a、b表示物质跨(穿)膜运输的两种方式，下列表述正确的是( )A.脂溶性小分子物质不能通过方式a运输B.与方式a有关的载体蛋白覆盖于细胞膜表面C.方式b的最大转运速率与载体蛋白数量有关D.抑制细胞呼吸对方式a和b的转运速率均有影响【答案】 C高频考点五半透膜与选择透过性膜的透性比较例5.如图为受体介导的胞吞作用，根据图示，下列叙述不正确的是( )A.该过程以膜的选择透过性为基础才能发生B.该过程要有细胞表面识别和内部供能才可能完成C.构成囊泡的基本支架是磷脂双分子层D.神经细胞释放神经递质的过程有膜成分的更新【答案】 A【变式探究】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【答案】 C【解析】A项，由图示可知，生物膜和人工膜对甘油、CO2、O2的通透性相同，而生物膜对H2O的通透性大于人工膜的，说明生物膜上存在着协助H2O通过的物质；B项，生物膜对K＋、Na＋、Cl－的通透性不同，说明生物膜对这些离子的通透具有选择性；C项，从图中可以看出，人工膜对K＋、Na＋、Cl－的通透性相同，说明人工膜对离子的吸收无选择性，生物膜对离子的通透性不同，且大于人工膜的通透性，说明生物膜上有协助离子通过的物质，而人工膜上无协助离子通过的物质，故离子不是以协助扩散方式通过人工膜；D项，甘油、CO2、O2、H2O等不同物质的分子大小不同，其通过人工膜的扩散速率也不同，说明分子的大小影响其通过人工膜的扩散速率。

高频考点六把握质壁分离实验的选材、原理与操作例6、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( )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【答案】 B【变式探究】如图为某同学进行某实验的基本操作步骤，请回答以下问题：(1)你认为他做该实验的目的是__________________________________________________。

(2)B步骤主要观察紫色洋葱鳞片叶表皮细胞中紫色____________的大小及______________的位置。

(3)该实验在B、D、F三者之间形成了自身对照，其中B、D之间属于实验组的是________组，在D、F 之间属于对照组的是________组。