资源简介

第2讲 生物膜的流动镶嵌模型·物质跨膜运输的方式
考点梳理
一、生物膜模型的探索过程
二、流动镶嵌模型的基本内容
1.①__________构成膜的基本骨架，其结构特点是具有②__________。
2.蛋白质分子有的③__________，有的部分或全部④__
__________，有的⑤__________；大多数蛋白质分子是可以⑥__________的。
3.细胞膜表面的糖类可以和蛋白质结合形成⑦________，也可以和脂质结合形成⑧__________。
三、物质跨膜运输的方式
1.被动运输
自我校对
一、①脂质 ②脂质 ③蛋白质 ④脂质 ⑤蛋白质 ⑥蛋白质 ⑦脂质 ⑧流动镶嵌
二、①磷脂双分子层 ②流动性 ③镶在磷脂双分子层表面 ④嵌入磷脂双分子层中 ⑤横跨整个磷脂双分子层 ⑥运动 ⑦糖蛋白 ⑧糖脂
三、①载体 ②顺 ③O2 ④乙醇 ⑤载体 ⑥顺 ⑦葡萄糖 ⑧载体 ⑨能量 ⑩逆 (11) Na+ (12)胞吐 (13)流动性
要点归纳探究
一、生物膜的分子结构模型及特性
1.细胞膜的流动镶嵌模型
2.细胞膜的分子组成细胞膜的结构模型示意图
特别提醒
（1）具有一定的流动性是细胞膜的结构特点，选择透过性是细胞膜的功能特性。细胞膜的流动性是选择透过性的结构基础。
（2）细胞膜的流动性为细胞的吸收、分泌、修复、融合、运动、捕食变形、分裂等提供了基础。
走进高考1 （2010·全国Ⅰ,1,6分）下列过程中，不直接依赖细胞膜的流动性就能完成的是（ ）
A.胰岛B细胞分泌胰岛素
B.mRNA与游离核糖体的结合
C.吞噬细胞对抗原的摄取
D.植物体细胞杂交中原生质体融合
【解析】 胰岛素和抗原是大分子物质，胰岛素的分泌属于胞吐作用，原生质体的融合首先进行的是细胞膜的融合，吞噬细胞对抗原的摄取属于胞吞作用，即A、C、D三个选项均直接依赖于细胞膜的流动性。核糖体是无膜细胞器，mRNA与游离核糖体的结合与细胞膜的流动性无关，故选B项。
【答案】 B
二、物质的运输方式
1.跨膜运输——自由扩散、协助扩散和主动运输
2.非跨膜运输——胞吞与胞吐
3.影响跨膜运输的因素
（1）氧气浓度
深化拓展
要确定某种物质的运输方式，必须抓住三个关键：
①分析被运输的物质是否通过细胞膜：
②明确被运输物质微粒的性质（大分子、小分子、离子）；
③分析物质通过细胞膜的转运方向（高浓度?低浓度，低浓度?高浓度），是否需要载体协助，是否需要消耗能量。
走进高考2 （2010·广东理综,1,4分）如图是植物根从土壤中吸收某矿质离子示意图。据图判断，该离子跨膜进入根毛细胞的方式为（ ）
A.自由扩散 B.协助扩散
C.主动运输 D.被动运输
【解析】 本题主要考查物质跨膜运输方式的特点。据图可知，该植物根从土壤中吸收某矿质离子，既需要细胞膜上载体蛋白的协助，又需要消耗ATP，符合主动运输的特点。
【答案】 C
实验强化在平时
8.实验结果、结论的预测与分析
理论指导
有些实验的结果可以直接用肉眼观察出来，而很多实验是化学反应类型，肉眼观察不到，应该考虑加入指示剂，借助颜色变化或仪器辅助观察。实验结果可采用文字、表格、坐标曲线等方式描述。
（1）观察因变量的确定
因变量与观察变量有时是不同的，对于因变量不能直接观察的，应该通过相应手段转换，将因变量间接展现出来，便于观察。如细胞分裂中染色体可以通过染色借助显微镜观察，呼吸强度可通过测定密闭装置中气压变化来表现等。
（2）实验结果的预测
实验结果是由实验变量而引起的变化，实验结果是实验所得到的直观现象，如测得的有关数据、实验对象呈现的特殊颜色、气味、形态、生理等方面的变化，因此实验结果应是对实验现象的直接陈述。一个正确的实验设计应实现实验目的，即得出的结论就是实验目的。特别注意弄清实验的目的是“验证”还是“探究”：
①如果是“验证型”的实验，如“验证……”、“证明……”都可预测到与实验目的一致的结果。结论是合理的、科学的、肯定的。此时一般只有一个结果和相应的结论，且结论与实验目的相对应。
②若是“探究型”的实验，如“探究……”预测的实验结果不唯一，大多有三种可能：“变量促进结果；变量抑制结果；变量与结果无关”或“全肯定；全否定；一肯定一否定”等。
（3）实验结论的归纳提炼
实验结论是在实验结果的基础上，根据已有知识的合理迁移，通过推理和判断，得出的关于实验相关内容最本质的认识。如“鉴定葡萄糖是可溶性还原糖”的实验中，葡萄糖与斐林试剂共热后出现砖红色沉淀，这是实验结果；“葡萄糖是可溶性还原糖”则是实验结论。
命题设计
例 （2010·浙江湖州一模）某实验小组要对“低温是否会影响物质的跨膜运输”进行实验探究，设计了如下实验：
实验步骤：①组装渗透装置两套，分别编号为1、2。
②在两组烧杯中分别加入等量的蒸馏水，在长颈漏斗中分别加入等量的同一浓度的蔗糖溶液，保持管内外液面高度相等并标注管内液面高度。
③对两组装置进行不同处理：1组用水浴锅加热至37℃，2组的烧杯外加冰块降温。
④两组装置同时开始实验，几分钟后观察记录漏斗的液面刻度变化。
请分析回答下列问题：
（1）本实验是通过测定水分子通过膜的扩散即__________作用速率来进行探究的。
（2）此实验的自变量是__________；为了直观地表示相对速率，用__________作为因变量。
（3）该实验可能的结果与结论是：
①_________________________________________________。
②_________________________________________________。
③_________________________________________________。
（4）如果上述实验结果证明了“低温能影响物质跨膜运输的速率”，那么对于生物活细胞来讲，产生这种情况的原因是：
①_________________________________________________。
②_________________________________________________。
【解析】 设计实验时不仅要注意严格遵循对照原则和单因子变量原则，也要特别注意实验中观察或者记录对象的选择。选取观察对象时，要注意选取的观察或记录的对象要方便直观，易于操作、观察、记录，无关的干扰因素少等。对于实验的类型一定要注意分析清楚，是探究实验还是验证实验，本题是探究实验，所以预测其结果时就要注意分析全面。
【答案】 （1）渗透 （2）渗透系统所处的不同温度环境 漏斗液面高度的变化 （3）①若1组漏斗液面比2组高，则说明低温会影响物质的跨膜运输且运输速率减慢 ②若2组漏斗的液面比1组高，则说明低温会影响物质的跨膜运输且运输速率加快 ③若1、2组漏斗的液面高度相同，则说明温度高低并不影响物质的跨膜运输 （4）①低温会影响细胞膜的流动性，从而影响其功能 ②低温会影响酶的活性，从而影响细胞呼吸释放能量的过程
【解析】 大鼠脾细胞与兔造血干细胞在一定的外界条件下（如促融剂），依靠细胞膜的流动性可发生融合；蛋白酶能水解生物膜上的蛋白质，使蛋白质发生改变，其通透性也要发生改变；生长激素的合成和分泌直接涉及的细胞结构是：核糖体→内质网→高尔基体→细胞膜，既体现了结构上的联系又体现了生物膜功能上的密切联系；兴奋在神经纤维上传导是膜的通透性改变，导致离子运动形成局部电流来完成的，兴奋在神经元间传递时是突触小泡的产生和融合，与膜的流动性有关。
【答案】 A
【规律总结】 生物膜由蛋白质和磷脂组成，还有少量的糖类。蛋白质是生命活动的承担者，膜上蛋白质的种类和数量越多，生物膜的功能越复杂。有的蛋白质只是生物膜的组成成分，有的是激素的特异性受体，有的是神经递质的受体，有的是协助扩散、主动运输的载体，还有的是离子通道或水通道等。若生物膜上的蛋白质缺少了，生物膜的结构发生改变，必然影响其功能。
类型二 物质跨膜运输的方式及特点
例2 （2010·唐山检测）请回答下列与物质跨膜运输有关的两个问题：
（1）如图表示培养液中O2含量对小麦幼苗吸收K+的影响曲线，由图可知，小麦幼苗吸收K+的方式是__________，培养液中O2含量对K+吸收速率变化影响最大的是图中____
______段，d点后K+吸收速率不再增加的原因是__________
___________________________________________________。
（2）线粒体DNA上的基因所表达的酶与线粒体功能有关。若线粒体DNA受损伤，则下列细胞的功能受影响最大的是__________。
A.红细胞吸收葡萄糖
B.小肠上皮细胞吸收水
C.神经细胞吸收K+
D.肺泡细胞吸收氧气
【解析】 （1）小麦吸收K+的方式为主动运输；膜上载体蛋白的数量是有限的，d点之后限制K+吸收速率的因素是膜上载体蛋白的数量；由图可知，bc段K+吸收速率受培养液O2含量影响最大。
（2）若线粒体DNA受损伤，线粒体产能将会受到影响。肺泡细胞吸收氧气和小肠上皮细胞吸收水是自由扩散，红细胞吸收葡萄糖的方式是协助扩散，神经细胞吸收K+是主动运输。
【答案】 （1）主动运输 bc 细胞膜上运输K+的载体蛋白数量有限 （2）C
【规律方法】 判断物质运输方式的方法：
（1）
（2）根据运输方向：逆浓度梯度的跨膜运输方式是主动运输。
基础达标
1.（2010·锦州高三期末）下列关于生物膜结构探索历程的说法，不正确的是（ ）
A.最初通过对现象的推理分析得出细胞膜是由脂质组成的
B.三层结构模型认为生物膜为静态的结构
C.流动镶嵌模型认为构成生物膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子可以运动
D.三层结构模型和流动镶嵌模型都认为蛋白质分子在膜中的分布是不均匀的
答案 D
解析 三层结构模型认为生物膜结构是：蛋白质——脂质——蛋白质，认为蛋白质是均匀的、固定的。
2.（2010·山东理综，3）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
解析 由题图知a为自由扩散，b为协助扩散或主动运输。脂溶性小分子以自由扩散的方式进行运输，该过程不需要载体蛋白。当载体蛋白达到饱和时，b过程达到最大速率。细胞呼吸影响主动运输而不影响自由扩散。
3.（2011·汕头模拟）实验表明，维生素D可优先通过细胞膜扩散到细胞内部，这主要与细胞的哪项结构或功能有关（ ）
A.膜表面的糖蛋白
B.膜内含有的相应载体多
C.膜的选择透过性
D.膜的支架磷脂双分子层
答案 D
解析 维生素D属于脂质，而细胞膜中含有磷脂，根据化学中有机物相似相溶的特性，脂质及脂溶性物质更易通过细胞膜。
答案 A
解析 哺乳动物成熟红细胞不含DNA也无线粒体，其吸收K+所需的能量来自无氧呼吸，故与O2供应状况无关。
4.（2010·江西南昌一模）某哺乳动物的一种成熟细胞不含有DNA。下图中能正确表示在一定O2浓度范围内，K+进入该细胞的速率与O2浓度关系的是（ ）
5.（2010·天津理综，4）下列关于物质跨膜运输的叙述，错误的是（ ）
A.主动运输过程中，需要载体蛋白协助和ATP提供能量
B.在静息状态下，神经细胞不再进行葡萄糖的跨膜运输
C.质壁分离过程中，水分子外流导致细胞内渗透压升高
D.抗体分泌过程中，囊泡膜经融合成为细胞膜的一部分
答案 B
解析 神经细胞在静息状态下只是膜电位保持静息电位，但正常的细胞代谢并未停止，仍然需要吸收葡萄糖维持正常的生命活动。
6.（2011·南京调研）物质的跨膜运输对细胞的生存和生长至关重要。下图表示的几种物质经过细胞膜的运输方式，请据图回答问题。
（1）图示中细胞膜主要由［ ］__________和［ ］__________组成，其中［ ］__________的种类和数量与细胞膜功能的复杂性有关。
（2）组成细胞膜的A、B两种物质通常不是静止的，而是处于运动状态的，具有__________性。
（3）如果图中的细胞膜是红细胞的，则氨基酸、葡萄糖和甘油出入细胞膜的方式依次是［ ］_________、［ ］__________、［ ］__________。
（4）人们设计出一种膜结构，这种膜结构能将有毒重金属离子阻挡在膜的一侧，以降低污水中的有毒重金属离子对水的污染，这是模拟生物膜的__________。
答案 （1）［A］磷脂分子 ［B］蛋白质 ［B］蛋白质
（2）一定的流动
（3）［②］主动运输 ［③］协助扩散 ［①］自由扩散
（4）选择透过性
解析 图中字母A为磷脂分子，B为蛋白质。图中①不需要载体蛋白协助，不需要消耗能量，因此为自由扩散；②既需要载体蛋白协助，又需要消耗能量，因此为主动运输；③需要载体蛋白协助，但不需要消耗能量，因此为协助扩散。
（1）细胞膜主要由磷脂分子和蛋白质分子组成。由于蛋白质是生命活动的体现者，并具有多种功能，因此蛋白质的种类和数量与细胞膜功能的复杂性有关。（2）细胞膜上的磷脂分子和蛋白质分子是处于运动状态的，因此细胞膜具有一定的流动性。（3）氨基酸的跨膜方式为主动运输，甘油的跨膜方式为自由扩散，但是葡萄糖进入红细胞的方式为协助扩散。（4）由于该膜结构能使水分子通过，而重金属不能通过，因此这是模拟生物膜的选择透过性。
检验能力的超越 ·见证水平的攀升
完成 课时作业（八）
知识网络构建
2.物质出入细胞的方式（Ⅱ）
1.理解生物膜的结构及结构特点。
1.生物膜的结构（Ⅱ）
权威解读
考纲要求
2.说明和判断物质出入细胞的方式。
桑格和尼克森提出生物膜的⑧__________模型
1972年
罗伯特森提出生物膜由⑥__________—
⑦__________—蛋白质三层构成
1959年
提出膜质两侧附着⑤__________
20世纪
40年代
荷兰科学家提出细胞膜中的④__________分子排列为连续的两层
1925年
化学分析表明膜的主要成分是②__________和③__________
20世纪初
19世纪末
假设
时间
自由扩散
条件：不需① ________、能量，② _______浓
度梯度
例：水、CO2、③ _______、甘油、④ _______、
苯等
协助扩散
条件：需⑤__________，⑥__________浓度梯度
例：红细胞吸收⑦__________
2.主动运输
条件：需⑧_______、⑨ _______，⑩ _______浓
度梯度
例：K+、 __________、Ca2+、氨基酸进入细胞
3.大分子物质以胞吞和 (11)________方式进出细胞，与细胞膜的 (12) __________有关。
状态：磷脂双分子层构成膜的基本
骨架
作用：脂质、脂溶性物质更易通过细
胞膜
实验：磷脂在水—空气界面上展开后的
表面积是细胞膜表面积的两倍
（1）
脂质分子
（主要指磷脂）
（2）
蛋
白
质
位置：磷脂双分子层的表层或嵌插、贯穿在磷脂
双分子层中
载体具有专一性，在一定程度上决定了细胞膜
的选择透过性。细胞膜的选择透过性决定于
载体的种类和数量
种类
参与细胞膜的构成
起载体作用，参与主动运输过程
（3）糖类
与某些蛋白质构成糖被—糖被有识别、保护、
免疫等作用
与某些脂质分子构成糖脂
不需要
图例
消耗ATP
不消耗
不消耗
是否消耗能量
需要
需要
是否需要载体
低浓度→高浓度
高浓度→低浓度
高浓度→低浓度
物质运输方向
协助扩散
自由扩散
主动运输
被动运输
物质出入
细胞的方式
小肠吸收葡萄糖、氨基酸、无机盐等
红细胞吸收葡萄糖
O2、CO2、H2O、甘油、乙醇、苯等
实例
模型
细胞摄取或排出大分子和颗粒物质的方式
胰岛B细胞分泌胰岛素
变形虫吞食食物颗粒，白细胞吞噬病菌等
实例
细胞内→外
细胞外→内
方向
物质通过小泡转移，需要消耗能量，不需要载体
特点
生物膜的流动性
原理
条件
胞吞（外排）
胞吞（内吞）
（2）物质浓度（在一定的浓度范围内）
（3）温度
温度可影响生物膜的流动性和有关酶的活性，进而影响物质运输速率。低温会使物质跨膜运输速率下降。第四章 细胞的物质输入和输出
第1讲 物质跨膜运输的实例
考纲要求
考纲要求 权威解读
1.通过模拟实验探究膜的透性（Ⅰ） 1.细胞膜选择透过性的实验验证与例析。
2.观察植物细胞的质壁分离和复原（Ⅱ） 2.细胞吸水和失水的原理应用及实验探究；能提出问题，作出假设。
考点梳理
一、细胞的吸水和失水
二、物质跨膜运输的其他实例
1.物质跨膜运输的特点
（1）水分子是①__________跨膜运输的。
（2）无机盐的跨膜运输
（i）水稻和番茄对离子的吸收具有②__________。
（ii）人体甲状腺滤泡上皮细胞可以③__________从血液中吸收碘。
（iii）不同微生物对不同矿物质的吸收表现出④_____。
2.生物膜的功能特性
（1）细胞膜和其他生物膜都是⑤__________，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⑥__________的一个重要特征。
自我校对
一、①半透膜 ②细胞膜 ③液泡膜 ④半透膜 ⑤吸水膨胀 ⑥失水皱缩 ⑦质壁分离 ⑧质壁分离复原 ⑨膨胀和破裂 ⑩质壁分离和质壁分离复原
二、①顺相对含量的梯度 ②选择性 ③逆相对含量梯度 ④较大的差异 ⑤选择透过性膜 ⑥活细胞
要点归纳探究
一、渗透系统组成与细胞结构
1.组成比较
2.渗透系统的应用
（1）比较不同溶液浓度的大小
深化拓展
对比辨析
半透膜、选择性透过性膜
区别：①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体积的大小。
②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。细胞死亡或膜载体蛋白失活后，其选择透过性丧失。
共性：都允许水分子自由通过，而不允许大分子物质通过。
走进高考1 （2009·海南生物，5，2分）已知鱼鳔是一种半透膜。若向鱼鳔内注入适量的20％蔗糖溶液、排出鱼鳔内的空气，扎紧开口，将其浸没在盛有10％蔗糖溶液的烧杯中，下列能正确表示烧杯内蔗糖溶液浓度随时间变化趋势的示意图是（ ）
【解析】 鱼鳔内的蔗糖溶液浓度高于外边，所以会从烧杯中吸水使烧杯内液体浓度升高，吸水到一定程度后，鱼鳔内外浓度相等，水进出达到平衡，烧杯内液体浓度不再变化。
【答案】 B
2.根对离子吸收的曲线模型
（1）氧分压与根吸收离子速率的关系
①AB段表示在一定范围内，根吸收离子的速率随氧分压的升高而加快。
②BC段表示当氧分压增大到一定值时，根吸收离子的速率不再随氧分压升高而加快，这是由于根吸收离子还与根细胞膜上载体的数量有关。
（2）根吸收离子与溶液中离子浓度的关系
①曲线AB段表示在一定离子浓度范围内，根吸收离子的速率随离子浓度的增大而加快。
②曲线BC段表示当离子浓度增大到一定数值时，根的吸收速率不再增加，这是由根细胞膜上载体的数量决定的。
③曲线CD段表示当离子浓度过高时，将会使根细胞失水，从而影响根细胞正常的代谢活动，使离子吸收速率下降。
（2）联系
①矿质元素必须溶解在水中呈离子状态，才能被细胞吸收。
②吸收矿质元素离子的多少可以调节细胞液的浓度，影响对水分的吸收。
③矿质元素离子吸收后随水分在导管中运输，蒸腾作用在促进水分运输的同时也促进矿质元素离子的运输。故它们的运输途径相同，都是从根毛→导管→胞间连丝→各细胞，并且吸收的主要部位都是根的成熟区。
走进高考2 （2009·广东高考，31）某实验小组为了探究细胞膜的通透性，将小鼠肝细胞在体外培养一段时间后，检测培养液中的氨基酸、葡萄糖和尿素含量，发现它们的含量发生了明显变化（如下图）。请回答问题。
（1）由图可知，随培养时间延长，培养液中葡萄糖和氨基酸含量__________，尿素含量__________。由于在原培养液中没有尿素，推测其是__________的产物。
（2）培养液中的氨基酸进入细胞后，其主要作用是__________；被吸收的葡萄糖主要通过__________作用，为细胞提供__________。
（3）转氨酶是肝细胞内参与氨基酸分解与合成的一类酶，正常情况下这类酶不会排出胞外，若在细胞培养液中检测到该类酶，可能的原因是__________。
（4）由（1）和（3）可初步判断，细胞膜对物质的转运具有__________的特性。
【解析】 （1）由图可知，随培养时间延长，葡萄糖和氨基酸含量下降，尿素含量上升，尿素是蛋白质在细胞代谢中的产物。
（2）氨基酸进入细胞后，主要用来合成蛋白质，被选择吸收的葡萄糖主要通过呼吸作用，为细胞提供能量。
（3）肝脏受损，细胞膜通透性增大会使转氨酶排到细胞外。
（4）由（1）（3）判断，细胞膜对物质的转运具有选择透过性。
【答案】 （1）降低 增加 细胞代谢（代谢）
（2）作为蛋白质合成的原料 呼吸（分解） 能量（ATP）
（3）肝细胞膜受损（或细胞裂解）
（4）选择透过（选择通透）
实验强化在平时
7.观察植物细胞的质壁分离和复原
理论指导
1.实验原理
一个处于外界溶液中的成熟植物细胞和外界溶液构成一个渗透系统。因为成熟的植物细胞的原生质层相当于一层半透膜，细胞液具有一定的浓度，与外界溶液能够产生浓度差，所以成熟的植物细胞能与外界溶液发生渗透作用。
2.实验操作流程
命题设计
例 （2009·江苏高考）按下面步骤进行质壁分离实验。
步骤一：在洁净的载玻片中央加一滴清水，取一片藓类小叶，盖上盖玻片。
步骤二：从盖玻片一侧滴入0.3g／mL的蔗糖溶液，在盖玻片的另一侧用吸水纸吸引。这样重复几次，使盖玻片下面的藓类小叶浸润在0.3g／mL的蔗糖溶液中。
步骤三：在显微镜下观察，结果如图所示。
（1）图中A、B处的颜色分别是 。
（2）如果上述实验步骤二中从盖玻片的一侧滴入的是含有伊红（植物细胞不吸收的红色染料）的0.3g／mL的蔗糖溶液，则在显微镜下观察到A、B处的颜色分别是______
__________。
（3）如果将步骤二中浸润在0.3g／mL的蔗糖溶液中的藓类小叶的装片，放在80℃条件下处理一段时间（装片中的藓类小叶保持在0.3g／mL的蔗糖溶液中）。在显微镜下清晰地观察到细胞结构后，为更准确地判断A处颜色，对显微镜的操作方法是 __________、__________。如果A处呈绿色，可能的原因是____________________________________
___________________________________________________。
【解析】 （1）该题主要涉及实验结果的考查，从图中分析可知A处属于细胞膜外，主要溶液为蔗糖溶液，因此无色，而B处含叶绿体，因此绿色。（2）由题意可知对于植物细胞来说不吸收伊红，结合细胞壁的全透性，可知A为红色而B为绿色。（3）在高温80℃条件下处理，细胞许多结构与功能将丧失，而对于显微镜使用的考查涉及调节光源。
【答案】 （1）无色、绿色 （2）红色、绿色
（3）改变光圈大小 调节反光镜（电光源亮度） 高温下细胞膜、叶绿体膜失去选择透过性，叶绿素等色素进入A处
热点分析突破
类型一 渗透作用
例1 （2010·南京模拟）如图实验装置，玻璃槽中是蒸馏水，半透膜允许单糖透过。倒置的长颈漏斗中先装入蔗糖溶液，一定时间后再加入蔗糖酶。最可能的实验现象是（ ）
A.漏斗中液面开始时先上升，加酶后最终下降
B.在玻璃槽中会测到蔗糖和蔗糖酶
C.漏斗中液面开始时先下降，加酶后一直上升
D.在玻璃槽中会测到葡萄糖、果糖和蔗糖酶
【解析】 实验开始时，蔗糖不能透过半透膜，所以单位时间内通过半透膜渗透进长颈漏斗中的水分子数比渗透出来的多，漏斗内液面上升。而加入酶后，将蔗糖分解为单糖，单糖分子能透过半透膜进入玻璃槽中，使玻璃槽内液体浓度升高，一段时间后，水分子从长颈漏斗内渗出的较多，漏斗内液面下降。
【答案】 A
【思维点拨】 读图析图
根据图示可从以下几个方面读取信息：
（1）两侧溶液的物质的量浓度，大的一侧渗透压高，小的一侧渗透压低，水分子由低浓度一侧?高浓度一侧。
（2）两侧溶液中的溶质是否能通过半透膜，若不能，则只是高浓度一侧液面处高；若能先是高浓度一侧液面升高，随后另一侧液面升高，最后两侧液面相平。
（3）在达到渗透平衡时，一般两侧溶液的浓度并不相等，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。
（4）B图中，由于透析袋内的溶质分子不能透过，吸收一定水分后，膨胀到一定程度，受到透析袋的束缚力，水分子进出达到动态平衡。此时透析袋内外的溶液浓度是不相等的，透析袋内溶液浓度仍高于烧杯中的溶液浓度。
类型二 质壁分离及复原实验的应用
例2 （2011·山东聊城模拟）在一定气候条件下，运用植物细胞质壁分离的实验原理测试田间作物的细胞液浓度，以此法获得作物代谢情况的必要数据。在此项测试中，实验变量（自变量）是（ ）
A.制备的系列浓度检测液
B.一定的温度或其他气候数据
C.作物细胞质壁分离状态
D.作物细胞液浓度
【解析】 测试田间作物的细胞液浓度,需制备系列浓度检测液，将相同的田间作物的组织细胞分别置于系列浓度检测液中，显微镜下观察细胞的质壁分离情况，根据质壁分离的初始浓度来确定作物细胞液的浓度。可见，本实验的对象是田间作物的细胞，实验变量是系列浓度检测液,因变量是质壁分离状况。
【答案】 A
类型三 植物对矿质元素离子吸收的实例分析
例3 （2009·宁夏理综、辽宁理综）下列关于物质跨膜运输的叙述，错误的是（ ）
A.植物细胞积累K+需消耗能量
B.细胞对离子的吸收具有选择性
C.海水中的海藻细胞可通过积累溶质防止质壁分离
D.液泡中积累有大量离子，故液泡膜不具有选择透过性
【解析】 本题考查了物质跨膜运输的方式和生物膜的功能特性等知识，意在考查考生运用所学知识解决实际问题的能力。液泡膜也是一种生物膜，具有选择性。
【答案】 D
基础达标
1.（2011·四川德阳一诊）将一植物细胞放入KNO3溶液中，一段时间后发生了质壁分离，下列说法不正确的是（ ）
A.此细胞是活细胞
B.原生质层具有选择透过性
C.发生质壁分离的细胞一段时间后可自动质壁分离复原
D.原生质层两侧溶液存在浓度差，KNO3溶液浓度低于细胞液浓度
答案 D
解析 成熟植物细胞的原生质层可以看作一层选择透过性膜，当细胞液浓度大于外界溶液的浓度时,细胞吸水，相反则失水。一植物细胞放入KNO3溶液中一段时间后，先出现质壁分离后出现质壁分离自动复原，这是因为细胞膜上有吸收K+和NO-3的载体将这两种离子运入细胞的缘故。
2.（2010·江西师大三校联考）关于选择透过性膜与半透膜的关系，正确的说法是（ ）
①具有半透性一定具有选择透过性
②具有选择透过性一定具有半透性
③活的生物膜才具有选择透过性
④只有活的生物膜才具有半透性
A.①③ B.①④
C.②③ D.②④
答案 C
解析 半透膜是指一些物质（一般是小分子物质）能透过,而另一些物质不能透过的多孔性薄膜，如水分子可以透过玻璃纸，而蔗糖分子则不能。选择透过性膜是指水分子可以自由通过，细胞要选择吸收的离子、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的膜，并且只有活的生物膜才是选择透过性膜。物质能否透过半透膜取决于物质分子与膜孔大小的关系；而能否透过选择透过性膜则一般取决于膜上载体蛋白的种类。因此，可以说选择透过性膜相当于半透膜,反之则不然。
3.（2011·西南师大附中质检）U形管中装有两种不同的溶液R及S，两者被一半透膜（X）隔开（如图a所示）。与S相比，R为低渗溶液（即浓度较低）。图中黑色的深浅即代表浓度的高低。当U形管内达到平衡时。U形管两侧溶液高度及浓度分别是怎样的（参看图b）（ ）
A.右侧较高，两溶液浓度相等
B.右侧较高，且右侧浓度较高
C.左侧较高，且左侧浓度较低
D.两侧高度相等，且浓度相同
答案 B
解析 由于半透膜的两侧有浓度差，所以高浓度的S液面会升高，但是由于液体压强的存在，两侧的浓度不会最终达到平衡，S侧的浓度依然会高于R侧。
4.（2011·广东六校联考）若图示表示植物细胞渗透作用的图解，下列说法中错误的是（ ）
A.植物细胞的原生质层相当于一层半透膜
B.一定条件下，活的、成熟的植物细胞能发生渗透失水或吸水
C.当溶液甲的浓度>细胞液乙的浓度时，细胞发生渗透失水，当细胞液乙的浓度>溶液甲的浓度时，细胞发生渗透吸水
D.当溶液甲的浓度=细胞液乙的浓度时，细胞处于动态平衡状态，不发生渗透作用
答案 D
解析 渗透作用是水分子通过半透膜的扩散，当溶液甲的浓度=细胞液乙的浓度时，水分子仍进行扩散，只是水分进出平衡，所以仍发生渗透作用。
5.（2010·湖南十二校联考）以下哪种情况会发生渗透作用（ ）
①干种子萌发时吸水 ②萎蔫的青菜放进清水中变得硬挺 ③根毛细胞吸水 ④水由气孔进入外界环境 ⑤插在花瓶中的玫瑰花枝条由瓶中吸水 ⑥洋葱表皮细胞放在盐水中发生质壁分离 ⑦兔的红细胞放在盐水中发生皱缩
A.①②③⑤⑦ B.②③⑤⑥⑦
C.②③④⑥⑦ D.②③⑥⑦
答案 D
解析 渗透作用是溶剂分子通过半透膜从一种溶液体系到另一种溶液体系的过程，①～⑦中，①缺乏细胞液这一溶液体系，④缺乏外界溶液这一溶液体系，⑤为经过导管的运输，②③⑥⑦可发生渗透作用。
6.（2011·河北正定中学第4次月考）将新鲜马铃薯切成5 cm粗细相同的长条，再将它们分别放在浓度不同的蔗糖溶液中，4 h后测量每条的长度，结果如图所示。以下有关分析正确的是（ ）
A.马铃薯细胞液的平均浓度约为25 g·L-1
B.当溶液浓度为40 g·L-1时，细胞开始发生质壁分离
C.在溶液浓度为30 g·L-1~90 g·L-1的范围内，细胞壁也有一定程度的收缩
D.在溶液浓度为50 g·L-1时，细胞均因过度发生质壁分离而死亡
答案 C
解析 根据植物细胞发生质壁分离的条件，新鲜马铃薯条长度不变（保持5 cm）时，外液（蔗糖溶液）的浓度与细胞液浓度处于等渗状态，在纵坐标5 cm处画出一条横线，与曲线交点处的横坐标大约是30 g·L-1；蔗糖溶液高于30 g·L-1时，马铃薯细胞就会发生质壁分离，马铃薯细胞不再失水皱缩的蔗糖溶液浓度大约在90 g·L-1，所以细胞因过度发生质壁分离而死亡的蔗糖溶液浓度是90 g·L-1；细胞壁具有一定的伸缩性。
检验能力的超越 ·见证水平的攀升
完成 课时作业（七）
1.细胞吸水的原理——渗透作用
半透膜
膜两侧溶液浓度差
（1）动物细胞
细胞膜：相当于①__________
细胞质：有一定浓度和组织液发生渗透
细胞液：具有一定浓度，和外界溶液发生渗透
细胞壁：全透性
原生质层
②______
细胞质
③______
相当于 eq \o\ac(○,4)_____
（2）
植物
细胞
2.细胞吸水的外界条件——浓度差的存在
（1）动物细胞
（ⅰ）当外界溶液浓度<细胞质浓度，细胞
⑤__________
（ⅱ）当外界溶液浓度>细胞质浓度，细胞
⑥__________
（ⅰ）当细胞液浓度<外界溶液浓度，细胞
⑦__________
（ⅱ）当细胞液浓度>外界溶液浓度，细胞
⑧__________
（2）植物细胞
动物细胞：红细胞的⑨__________实验
植物细胞：⑩__________实验
3.
验证细胞吸水、
失水的实验
低浓度溶液→高浓度溶液
水扩散
的方向
细胞液通过原生质层与外界溶液之间发生渗透
水分子通过半透
膜的扩散作用
原理
原生质层——选择透过性膜
浓度差——细胞液与外界溶液之间
半透膜
浓度差
基本组成或条件
图解
植物细胞与外界溶液形成渗透系统
渗透作用模型
①若漏斗内液面上升，则M＞N
②若漏斗内液面不变，则M=N
③若漏斗内液面下降，则M＜N
现象及结论
N
M
溶液浓度
烧杯内
漏斗内
二、植物对离子的选择性吸收
1.选择性吸收的原因分析
（1）内因——遗传因素
①植物吸收的离子的种类和数量与
溶液中离子的种类和数量不成比例②植物对同一种盐的阴阳离子的吸
收存在差异
（2）外因——影响呼吸的生态因素
→呼吸作用→ ATP的生成→主动运输
不同生物DNA不同→载体 →选择性吸收
种类差异性数目差异性
表现
土壤中的O2含量、
温度→呼吸酶的活性
3.植物对水分和离子吸收的相对独立性
（1）区别
有
无
选择性
①土壤含氧量
②土壤温度
③细胞膜上载体的种类和数量
①细胞液与外界溶液的浓度差
②蒸腾作用的强度
影响因素
离子从土壤吸收进入植物体
水分从溶液浓度低的一侧向高的一侧渗透
方向
①由根细胞提供运输的动力
②具备载体
①必须具有渗透系统（半透膜两侧溶液存在浓度差）
②以蒸腾作用为动力
条件
根细胞呼吸产生的ATP
浓度差，蒸腾作用，不消耗ATP
动力
通过主动运输完成
主要通过渗透作用完成
过程
离子的吸收
水分的吸收与运输
比较项目
3.质壁分离实验的拓展应用及方法
（1）判断细胞的死活
（2）测定细胞液浓度范围
不同植物细胞+同一浓度的蔗糖溶液 刚刚发生质壁分离时所需时间的比较→判断细胞液浓度（即时间越短，细胞液浓度越小）。
待测细胞+蔗糖溶液
发生质壁分离和复原→活
细胞
不发生质壁分离→死细胞
镜检
待测细胞+一系列浓度梯度的蔗糖溶液 细胞液浓度介于未发生质壁分离和刚刚发生质壁分离的蔗糖溶液的浓度之间。
（3）比较不同植物细胞的细胞液浓度
分别镜检
镜检
（4）比较一系列溶液的浓度的大小
同一植物的相同成熟细胞+未知浓度的溶液 记录刚刚发生质壁分离所需时间→比较所用时间长短→判断溶液浓度的大小（时间越短，未知溶液的浓度越大）
（5）鉴别不同种类的溶液（如KNO3和蔗糖溶液）
成熟相同植物细胞+不同种类溶液
镜检
镜检
只发生质壁分离→溶质不能通过半透膜的溶液（如蔗糖）质壁分离后又自动复原→溶质能通过半透膜的溶液（如KNO3）第4章细胞的物质输入和输出
考纲内容 能力要求 命题展望
1.物质出入细胞的方式2．通过模拟实验探究膜的透性3．观察植物细胞的质壁分离和复原 Ⅱ 创设新情境以实验探究、图表、图示、曲线等形式命制非选择题综合考查物质运输、代谢等相关内容
第1、2、3节物质跨膜运输的实例
和方式、生物膜的流动镶嵌模型
一、细胞的吸水和失水
1．动物细胞
(1)外界溶液浓度①__<__细胞质浓度时，细胞吸水膨胀。
(2)外界溶液浓度②_>___细胞质浓度时，细胞失水皱缩。
(3)外界溶液浓度③__＝__细胞质浓度时，细胞水分进出平衡，形态不变。
2．植物细胞
(1)外界溶液的浓度>细胞液浓度时，细胞就通过④渗透作用失水，植物细胞发生⑤质壁分离现象。
(2)将已发生质壁分离的植物细胞放入清水中，此时细胞液的浓度⑥>外界清水，植物细胞就吸水，发生⑦质壁分离复原现象。
3．结论——细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜
(1)即可以让⑧水分子自由通过。
(2)一些⑨离子和小分子也可以通过。
(3)其他的⑩离子、小分子和大分子则不能通过。
二、物质跨膜运输的方式
1．被动运输
(1)自由扩散：物质分子从 高浓度一侧运输到 低浓度一侧，不需要能量和载体，如水、CO2、甘油、乙醇等。
(2)协助扩散：物质分子从 高浓度一侧运输到 _低浓度一侧，需要 载体蛋白，但不需要 消耗能量，如葡萄糖进入红细胞。
2．主动运输：物质分子从 低浓度一侧运输到 高浓度一侧，需要 载体蛋白的协助，也需要消耗 能量，如K+、Na+、Ca2+、氨基酸等。
3．大分子进出细胞
(1) 胞吞：如白细胞吞噬大肠杆菌，变形虫吞食有机颗粒等。
(2) 胞吐：胰腺细胞分泌胰岛素等。
三、流动镶嵌模型的基本内容
1．膜的基本支架： _磷脂双分子层，该支架是轻油般的流体，具有流动性。
2．蛋白质分子有的镶嵌在磷脂双分子层表面，有的嵌入其中间，有的横跨整个磷脂双分子层，大多数蛋白质分子是可以运动的。
渗透系统及应用
1．渗透系统的组成及特点
图4－1－1
渗透系统模型
(1)半透膜，可以是生物性的选择透过性膜，如细胞膜，也可以是物理性的过滤膜，如玻璃纸。
(2)半透膜两侧的溶液具有浓度差。
(3)渗透作用的发生
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。
②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。
③在达到渗透平衡后，若存在如图所示的液面差△h，则S1溶液浓度仍大于S2。
漏斗内 烧杯内
溶液浓度 M N
现象及结论 ①若漏斗内液面上升，则M>N②若漏斗内液面不变，则M＝N③若漏斗内液面下降，则M2．渗透系统的应用
(1)比较不同溶液浓度大小
(2)验证渗透作用发生的条件
①具有半透膜：自变量为半透膜(用纱布作对照)，因变量为漏斗液面的变化。
②具有浓度差：自变量为浓度差(漏斗内外各盛有不同浓度的蔗糖溶液)，因变量为漏斗液面的变化。
【易错易混】
①渗透系统适用于比较溶质不能透过半透膜的溶液浓度的大小。如果溶质能主动运输进入细胞内，会出现质壁分离后自动复原现象；不能用淀粉等不溶于水的大分子物质来进行渗透作用实验。
②半透膜是无生命的，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，物质是否能通过取决于分子的大小。
③选择透过性膜是有生命的生物膜，由于膜上载体的存在，决定了对不同物质是否吸收的选择性。细胞死亡后，其选择透过性丧失。
【突破题1】图4－1－2表示渗透作用装置图(半透膜为膀胱膜)，蔗糖溶液A、B、a、b浓度分别用M(A)、M(B)、M(a)、M(b)表示，且M(A)＞M(B)，M(a)＝M(b)＞M(A)。则一段时间后( )
图4－1－2
A．h1＞h2 M(a)＞M(b)
B．h1＜h2 M(a)＞M(b)
C．h1＜h2 M(a)＜M(b)
D．h1＞h2 M(a)＜M(b)
【解题指导】蔗糖溶液浓度M(A)＞M(B)，M(a)＝M(b)＞M(A)，推知a与A浓度差小，a从A中吸水少，b与B浓度差大，b从B中吸水多，所以h1＜h2。a与b开始时浓度相等，a吸水少，b吸水多，所以后来浓度M(a)＞M(b)。
【答案】B
生物膜的流动镶嵌模型及生物膜的结构特点和功能特性
1．组成成分及其在膜中的分布
图4－1－3
(1)膜的基本结构是以磷脂双分子层为基本骨架，镶嵌着蛋白质。
(2)膜两侧的分子性质和结构不相同，如糖蛋白只分布于细胞膜的外表面，在细胞膜的内表面没有分布；内外膜的蛋白质种类和数量也不同；各种膜所含的蛋白质与脂质的比例同膜的功能有关，活动相对旺盛的细胞，其膜上的蛋白质含量较多。
2．结构特点——流动性(为细胞吸收、分泌、修复、融合、运动、捕食、变形、分裂提供了基础)
(1)原因：膜结构中的蛋白质分子和脂质分子是可以运动的。
(2)影响因素：主要受温度影响，适当温度范围内，随外界温度升高，膜的流动性增强，但温度高出一定范围，则导致膜的破坏。
(3)实例：①质壁分离和复原；②变形虫捕食和运动时伪足的形成；③白细胞吞噬细菌；④胞吞与胞吐；⑤受精时细胞的融合过程；⑥动物细胞分裂时细胞膜的缢裂过程；⑦细胞杂交时的细胞融合(如人鼠细胞融合)。
3．功能特性——选择透过性
(1)原因：遗传物质决定载体种类、数量从而决定其吸收的选择性。
(2)实例：植物根对矿质元素的选择性吸收；神经细胞对K+的吸收和对Na+的排出；肾小管的重吸收和分泌；小肠的吸收等。
4.细胞膜的流动性与选择透过性的比较
(1)区别：流动性是细胞膜结构方面的特性，选择透过性体现了细胞膜功能方面的特性，主动运输能充分说明选择透过性。
(2)联系：细胞膜的流动性是表现其选择透过性的结构基础。因为只有细胞膜具有流动性，细胞才能完成其各项生理功能，才能表现出选择透过性。如果细胞膜失去了选择透过性，细胞可能已经死亡了。
【易错易混】
①决定糖蛋白识别作用的是糖类的不同。
②膜上蛋白质具有物质运输（载体蛋白）、信息传递（受体）、识别等作用。
【突破题2】图4－1－4中的X、Y、Z是细胞中的三种化合物，X为细胞生命活动所需要的主要能源物质，Y、Z是构成细胞膜的主要成分。下列有关说法中，正确的是( )
A．如果X被人的红细胞吸收，不需要消耗ATP
B．维生素D可优先通过细胞膜扩散到细胞内部与Y有关
C．细胞膜会被蛋白酶分解，说明组成细胞膜的物质中有Z
D．构成细胞膜的Y可以运动，而Z是静止的 图4－1－4
【解题指导】X为葡萄糖，进入人的红细胞吸收为协助扩散，不需要消耗ATP；Y是蛋白质，Z是磷脂，维生素D可优先通过细胞膜扩散到细胞内部与Z有关；细胞膜会被蛋白酶分解，说明组成细胞膜的物质中有Y；Y、Z都可以运动的。
【答案】A
物质出入细胞的方式及影响因素
1．自由扩散、协助扩散、主动运输及胞吞胞吐的比较
2.主动运输在细胞的生命活动过程中起重要作用
(1)使细胞能主动地从外界吸收被选择的物质，供生命活动利用。
(2)把新陈代谢产物排出细胞外。
总之，细胞通过主动运输摄取、积累物质以及不断排出代谢废物，从而维持细胞组成成分的动态稳定，保证生命活动的正常进行。
3．影响跨膜运输的因素
(1)影响自由扩散的因素：细胞膜内外物质的浓度差。
(2)影响协助扩散的因素
①细胞膜内外物质的浓度差。
②细胞膜上运载物质的载体数量。
(3)影响主动运输的因素
①载体：载体具有特异性，不同物质的载体不同，不同生物细胞膜上的载体的种类和数目也不同；载体具有饱和现象，当细胞膜上的载体全部参与物质的运输时，细胞吸收该物质的速度不再随物质浓度的增大而增大。
②能量：凡能影响细胞内产生能量的因素，都能影响主动运输，如氧气浓度、温度等。
各种因素的影响如图4－1－5所示：
图4－1－5
【突破题3】(2011年东莞统考)某物质跨膜运输的方式如图4－1－6所示，则与该过程相符的数学模型是( )
图4－1－6
【解题指导】小分子和离子的跨膜运输方式有三种：自由扩散、协助扩散、主动运输；从图中看出，需要消耗能量和载体的协助，则为主动运输；当外界氧气为零时依靠无氧呼吸产生的能量来维持物质运输，但运输速率低，随氧气量的增多，有氧呼吸加强，运输速率加快，但运输速率不随氧气量的增加而无限增加。
【答案】D
实验探究植物细胞吸水和失水
1．原理：成熟(有明显液泡)的植物细胞能够与外界溶液组成一个渗透系统，通过渗透作用的方式吸水或失水。
2．方法步骤
3．实验结论
成熟植物细胞能与外界溶液发生渗透作用，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；当外界溶液浓度小于细胞液浓度时，细胞吸水，发生质壁分离复原。
4．实验中注意事项
(1)选材
选取紫色洋葱鳞片叶外表皮。其细胞液为紫色，在显微镜下与无色透明的细胞壁容易区分，观察到的质壁分离和复原效果明显。另外，取新鲜水绵、黑藻叶亦可。
(2)试剂
选用0.3g/mL蔗糖溶液。浓度过高，细胞质壁分离速度虽然很快，但不久细胞失水死亡，不能进行质壁分离复原；若浓度过低，则不能引起细胞质壁分离或速度太慢。另外，8%的食盐溶液、5%的硝酸钾溶液、一定浓度的尿素、甘油也可使用，但后面三种在引起质壁分离后可自动复原。
(3)时间的控制
做好质壁分离的实验后，不久就要做质壁分离复原实验。避免使质壁分离的细胞长时间处于较高浓度的外界溶液中，细胞过度失水而导致死亡，从而观察不到质壁分离复原的现象。
(4)滴加蔗糖溶液和清水时，必须在实验桌上进行，不能在显微镜的载物台上进行，避免污染镜头。
5．细胞吸水和失水原理的应用
(1)对农作物的合理灌溉，既满足了作物对水分的需要，同时也降低了土壤溶液的浓度，有利于水分的吸收。
(2)盐碱地中的植物不易存活或一次施肥过多造成“烧苗”现象，都是因为土壤溶液浓度过高，甚至超过了根细胞液浓度，导致根细胞不易吸水甚至失水造成的。
(3)糖渍、盐渍食品不易变质的原因，是在食品外面和内部形成很高浓度的溶液，使微生物不能在其中生存和繁殖，所以能较长时间的保存。
(4)医用的生理盐水浓度为0.9%，其渗透压与人体细胞外液渗透压相当，可以使人体细胞保持正常的形态和功能。
【突破题4】(双选)利用0.5g/mL蔗糖溶液、0.3g/mL蔗糖溶液、一定浓度的尿素溶液分别处理洋葱鳞片叶外表皮细胞，10min中三组细胞体积变化如图4－1－7所示。下列有关分析
正确的是( )
图4－1－7
A．a曲线为0.5g/mL蔗糖溶液处理组
B．a、b、c三组洋葱细胞失水的方式相同
C．若将细胞转移到清水中，只有一组能够发生质壁分离复原
D．若实验持续，只有一组细胞能够发生质壁分离复原
【解题指导】从图中的曲线变化可看出：a线的体积变化最少，说明外界溶液浓度低，则不可能是0.5g/mL蔗糖溶液处理组；细胞失水都是通过渗透作用的方式进行的；将细胞转移到清水中，0.3g/mL蔗糖溶液和一定浓度的尿素溶液的处理组都能发生质壁分离复原，0.5g/mL蔗糖溶液处理组由于浓度过高，细胞死亡；尿素分子能主动进入细胞，改变细胞液的浓度，使细胞自动发生质壁分离复原。
【答案】BD第四章　细胞的物质输入和输出
考 点 展 示 考 点 分 析
1.物质出入细胞的方式(Ⅱ)2．生物膜的结构(Ⅱ)3．通过模拟实验探究膜的透性(实验)4．观察植物细胞的质壁分离和复原(实验) 1.物质跨膜运输方式的判断及实验探究2．生物膜的结构特点和生理特性及相关实验验证3．细胞膜选择透过性的实验验证与分析4．细胞吸水和失水的原理应用及实验探究设计
考点一 渗透系统的组成分析及应用
1．渗透系统的组成条件
如图所示，作为一个渗透系统，须同时具备以下两个条件：
(2)半透膜两侧为溶液体系(S1，S2)，且两侧溶液具浓度差。
2．渗透作用的发生
(1)若S1浓度＞S2浓度，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。
(2)若S1浓度＜S2浓度，则情况相反，外观上表现为S1液面下降。
(3)Δh达一定高度时，由半透膜进出漏斗的水分子数相等，渗透系统达到平衡状态，液面不再变化。
[知识拓展] 在达到平衡后，只要存在液面差Δh，则S1溶液浓度仍大于S2溶液浓度，且Δh的高低决定于起始S1与S2的浓度差。
3．渗透系统必备条件的实验验证
4．渗透系统的应用
(1)比较不同溶液浓度大小
(2)探究物质能否通过半透膜(以碘和淀粉为例)
1.一U形管中装有两种不同的溶液R和S，并为一半透膜(X)隔开。与S相比，R溶液浓度较低。图1中阴影的深浅即代表浓度高低。当U形管内达到平衡时，溶液表面与浓度的关系是(答题时参看图2)(　　)
图2
A．右侧较高，两溶液浓度相等
B．右侧较高，且右侧浓度较高
C．左侧较高，且右侧浓度较低
D．两侧高度相等，浓度相等
解析：由于R浓度低于S，因此开始时水由R→S扩散，使S液面升高。随扩散的进行，R的渗透压增大，S的渗透压减小，液面差使S侧相对于R侧又产生了一个静水压，其中S侧的渗透压是使R侧水向S渗透的动力，而R侧的渗透压及S侧产生的静水压则是阻止水由R→S扩散的阻力，当S渗＝R渗＋静水压时，两溶液达到渗透平衡，但此时，S侧不仅液面高且浓度也较高。
答案：B
考点二 生物膜的选择透过性
4．根对离子吸收的曲线模型
(1)氧分压与根吸收离子速率的关系
①AB段表示在一定范围内，根吸收离子的速率随氧分压的升高而加快。
②BC段表示当氧分压增大到一定值时，根吸收离子的速率不再随氧分压升高而加快，这是由于根吸收离子还与根细胞膜上载体的数量有关。
(2)根吸收离子与溶液中离子浓度的关系
①曲线AB段表示在一定离子浓度范围内，根吸收离子的速率随离子浓度的增大而加快。
②曲线BC段表示当离子浓度增大到一定数值时，根的吸收速率不再增加，这是由根细胞膜上载体的数量决定的。
③曲线CD段表示当离子浓度过高时，将会使根细胞失水，从而影响根细胞正常的代谢活动，使离子吸收速率下降。
[知识拓展] 植物对水分和离子吸收的关系相对独立
比较项目 水分的吸收及运输 离子的吸收
过程 主要通过渗透作用完成 通过主动运输完成
动力 浓度差，蒸腾作用，不消耗ATP 根细胞呼吸产生的ATP
条件 ①必须具有渗透系统(半透膜两侧溶液存在浓度差)②以蒸腾作用为动力 ①由根细胞提供运输的动力②具备载体
方向 水分从溶液浓度低的一侧向高的一侧渗透 离子从土壤吸收进入植物体
影响因素 ①细胞液与外界溶液的浓度差②蒸腾作用的强度 ①土壤含氧量②土壤温度③细胞膜上载体的种类和数量
选择性 无 有
(2)联系
①矿质元素必须溶解在水中呈离子状态，才能被细胞吸收。
②吸收矿质元素离子的多少可以调节细胞液的浓度，影响对水分的吸收。
③矿质元素离子被吸收后随水分在导管中运输，蒸腾作用在促进水分运输的同时也促进矿质元素离子的运输。
2.右图是洋葱根在不同含氧情况下从硝酸钾溶液中吸收K＋和NO-的曲线。影响A、B两点和B、C两点吸收量不同的因素分别是(　　)
A．载体数量、能量
B．能量、载体数量
C．能量、离子浓度
D．载体数量、离子浓度
解析：氧气浓度可以间接影响能量供应。在能量相同的情况下，考虑载体的多少不同。
答案：B
植物细胞质壁分离与复原实验分析及应用
[知识拓展] 植物细胞的质壁分离与复原实验：
(1)实验对象：同一个成熟的植物细胞。
(2)在这一实验中有两次对照，具体分析如下：
3．质壁分离实验的拓展应用
(1)判断成熟植物细胞的死活
待测成熟植物细胞＋较高浓度的蔗糖溶液
(2)测定细胞液浓度范围
待测细胞＋一系列浓度梯度的蔗糖溶液细胞液浓度介于未发生质壁分离和刚刚发生质壁分离的蔗糖溶液的浓度之间。
(3)比较不同植物细胞的细胞液浓度
不同植物细胞＋同一浓度的蔗糖溶液刚刚发生质壁分离时所需时间的比较―→判断细胞液浓度(即时间越短，细胞液浓度越小)。
[知识拓展] 在本实验中，质壁分离后的复原是人工复原，而在一定浓度的KNO3溶液、尿素、甘油、乙二醇等溶液中会发生先质壁分离后自动复原现象。
3．如图所示是某同学用洋葱紫色鳞片叶的外表皮做“植物细胞的质壁分离及复原”的实验中所观察到的细胞图，下列叙述正确的是(　　)
A．图中1、2、6组成了细胞的原生质层
B．图中细胞处于质壁分离状态，此时6处的浓度一定大于7处的浓度
C．图中1是细胞壁，6中充满了蔗糖溶液
D．图中7是细胞液，在细胞发生质壁分离过程中，其颜色逐渐变浅
解析：图中2、4、5组成了细胞的原生质层；图中细胞处于质壁分离状态，此时6处的浓度可能等于、大于或小于7处的浓度；图中7是细胞液，在发生质壁分离过程中，其颜色逐渐变深。
答案：C
4．利用紫色的洋葱外表皮细胞和不同浓度的蔗糖溶液，可以探究细胞质壁分离和复原。下列有关该实验的叙述正确的是(　　)
A．该实验只是观察了质壁分离和复原现象，没有设计对照实验
B．在逐渐发生质壁分离的过程中，细胞的吸水能力逐渐增强
C．将装片在酒精灯上加热后，再观察质壁分离现象
D．不同浓度蔗糖溶液下发生质壁分离的细胞，滴加蒸馏水后都能复原
解析：该实验中多组实验(不同浓度的蔗糖溶液)之间已进行了相互对照，且每组实验前、后又进行了对照，故有对照实验。在发生质壁分离过程中，细胞液的浓度逐渐增大，故细胞的吸水能力逐渐增强。该实验不需加热，否则细胞会受热死亡，观察不到质壁分离及复原。
答案：B
类型一 渗透作用原理的应用
(2009年高考海南卷)已知鱼鳔是一种半透膜。若向鱼鳔内注入适量的20%蔗糖溶液、排出鱼鳔内的空气，扎紧开口，将其浸没在盛有10%蔗糖溶液中，下列能正确表示烧杯内蔗糖溶液浓度随时间变化趋势的示意图是(　　)
【解析】　鱼鳔是一种半透膜，鱼鳔内的蔗糖溶液浓度高于外边，所以会从烧杯中吸水，烧杯内水分不断减少，液体浓度升高。当鱼鳔内外渗透压相等时，水分进出达到平衡，烧杯液体和鱼鳔内液体浓度相同。
【答案】　B
类型二植物对矿质元素离子的吸收
用完全培养液在两个相同的容器内分别培养水稻和番茄苗，假设两植物的吸水速率相同，一段时间后，测定培养液中各种离子与实验开始时各种离子浓度之比如图所示：
该实验的结果不能说明 (　　)
A．水稻吸收水的相对速率比吸收Ca2＋、Mg2＋的大
B．与番茄相比，水稻对Si4＋需要量大，对Ca2＋需要量小
C．不同植物根尖细胞膜上载体蛋白的种类和数量是不同的
D．植物对各种离子的吸收速率与溶液中的离子浓度有关
【解析】　培养水稻的溶液中，实验后Ca2＋、Mg2＋与实验前的比值大于1，说明Ca2＋、Mg2＋浓度增大，即吸收水多于吸收Ca2＋、Mg2＋的量。水稻吸收的Si4＋多，对Ca2＋、Mg2＋吸收量少，而番茄吸收的Ca2＋和Mg2＋较多，对Si4＋吸收量少。这体现了植物对无机盐离子的吸收具有选择性，其原因在于不同植物根尖细胞膜上载体蛋白的种类和数量是不同的。图中并不能看出植物体对各种离子的吸收速率与溶液中的离子浓度有关。
【答案】　D
类型三 关于渗透作用的实验设计
为探究膜的透性，某同学进行了如下实验，甲图为实验开始状态，乙图为实验结束状态。请分析回答
(1)据图分析a管与b管液面变化的原因_________________。
(2)请在乙图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。
实验材料：蔗糖酶溶液、斐林试剂、试管、滴管、水浴锅等。
实验步骤：
①向a、b两管分别加入等量____溶液，水浴加热(或隔水加热)U型管至适宜温度，观察a、b两管内液面的变化。
②一段时间后，吸取a、b两管内适量等量液体，分别加入A、B两试管中，并加入等量________，水浴加热(50 ℃～65 ℃)，观察A、B试管内有无砖红色沉淀。
预测实验现象并作出结论：
【解析】　(1)分析水分子移动情况，应比较半透膜两侧溶液中单位体积的水分子数的多少，水分子的移动遵循扩散原理，由水分子数多的溶液向水分子数少的溶液移动。
(2)①蔗糖的水解产物是还原糖，与斐林试剂在加热条件下生成砖红色沉淀。
【答案】　(1)b管内蔗糖溶液浓度大于a管内蒸馏水浓度 (2)实验步骤：①蔗糖酶　②斐林试剂 实验现象及结论：考点一 生物膜的组成、结构及功能间的关系
1．生物膜的流动镶嵌模型
(1)细胞膜中的脂质除磷脂外，还有一些糖脂和胆固醇。
(2)糖脂和糖蛋白都分布于细胞膜的外表面。
(3)脂质和蛋白质分子并不是均匀分布的，而是呈不对称性分布。
2．生物膜的结构特点——具有一定的流动性
(1)结构基础：构成膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子是运动的。
(2)实验验证——人鼠细胞融合实验
(3)实例证明：质壁分离与复原、变形虫运动、胞吞和胞吐、白细胞吞噬细菌等。
(4)膜的流动性受温度影响，在一定温度范围内，随温度升高，膜的流动性加快。
3．功能特点——选择透过性
(1)表现：植物根对矿质元素的选择性吸收、神经细胞对K＋的吸收和对Na＋的排出、肾小管的重吸收和分泌、小肠的吸收等。
(2)原因：遗传性,决定载体种类、数量,决定选择性。
膜的组成、结构和功能可表示为下图：
[知识拓展]流动性与选择透过性都是对细胞膜的描述，但两者既有区别又有联系。
(1)区别：流动性是细胞膜结构方面的特性，选择透过性体现了细胞膜功能方面的特性，主动运输能充分说明选择透过性。
(2)联系：细胞膜的流动性是表现其选择透过性的结构基础。因为只有细胞膜具有流动性，细胞才能完成其各项生理功能，才能表现出选择透过性。相反，如果细胞膜失去了选择透过性，细胞可能已经死亡了。
1．(2011年安庆调研)生物膜的“蛋白质－脂质－蛋白质”静态结构模型不能解释下列哪种现象(　　)
A．细胞膜是细胞的边界
B．溶于脂质的物质能够优先通过细胞膜
C．变形虫做变形运动
D．细胞膜中磷脂分子呈双层排列在膜中
解析：“蛋白质—脂质—蛋白质”静态结构模型，不能解释变形虫的变形运动，因变形运动体现流动性。
答案：C
2．(2011年姜堰质检)如图是真核细胞膜的亚显微结构模式图，①～③表示物质。下列有关说法错误的是(　　)
A．①②③在细胞膜上都不是静止的
B．细胞识别与①有关
C．②在细胞膜上的分布是不均匀的
D．③的单分子层面积等于该细胞所有膜面积的两倍
解析：该图是细胞膜的结构模式图，图中①、②、③依次代表糖蛋白、蛋白质、磷脂双分子层。细胞膜具有一定的流动性，蛋白质、磷脂分子及糖蛋白大多数不是静止不动的；糖蛋白参与细胞识别；细胞膜上的蛋白质的分布是不均匀的；③的单分子层面积等于该细胞细胞膜面积的两倍，因为细胞中除细胞膜外，还有核膜、线粒体膜、内质网膜等生物膜。
答案：D
考点二 物质运输的方式
1．物质跨膜运输方式——膜的选择透过性
2.物质非跨膜运输方式——膜的流动性
3.影响物质运输速率的因素
(1)物质浓度
(2)O2浓度
(3)温度
[知识拓展](1)在一定浓度范围内，协助扩散或主动运输速率不再随物质浓度的增大而加快时，主要是因为细胞膜上运输该物质的载体蛋白的数量有限。主动运输还可能受细胞内能量供应的限制。
(2)O2浓度是通过影响细胞呼吸产生能量的多少来影响主动运输速率的。
(3)同一种物质进出不同细胞时，运输方式可能不同，如红细胞吸收葡萄糖为协助扩散，小肠细胞吸收葡萄糖则是主动运输。
3．(2011年日照一模)在适宜条件下，营养液中氧含量变化对某植物K＋吸收速率影响的实验结果如右图所示，由图可知该植物吸收K＋(　　)
A．需要消耗能量
B．不需载体协助
C．受环境温度高低的影响
D．与营养液中K＋浓度呈正相关
解析：对K＋吸收速率随氧气含量而变化，说明该吸收消耗有氧呼吸释放的能量。
答案：A
4．如图表示植物根细胞在一定时间内吸收K＋与某些条件之间的关系，纵坐标表示吸收速率，横坐标表示某个条件，假定其他条件均为理想状态，则甲、乙、丙三图的横坐标表示的条件与吸收速率相对应的一组是(提示：在一定范围内，ATP的数量随氧气浓度的增大而增多)(　　)
A．载体蛋白数量、温度变化、氧气浓度
B．氧气浓度、温度变化、载体蛋白数量
C．载体蛋白数量、氧气浓度、温度变化
D．温度变化、载体蛋白数量、氧气浓度
解析：根细胞吸收K＋的方式是主动运输，影响主动运输的因素有载体蛋白的数量、温度和氧气浓度等。理论上载体蛋白数量越多，吸收速率越快，所以曲线丙对应载体蛋白的数量。酶的活性受温度影响，高于或低于最适温度都会使酶的活性下降，曲线乙对应的是温度变化。当氧气浓度为0时，细胞通过无氧呼吸释放能量供根细胞吸收K＋；氧气浓度增加到一定程度后，ATP数量达到饱和，根细胞吸收K＋的速率达到最大，所以甲曲线对应氧气浓度。
答案：B
物质跨膜运输方式的判定
(2010年高考广东理综)如图是植物根从土壤中吸收某矿质离子示意图。据图判断，该离子跨膜进入根毛细胞的方式为(　　)
A.自由扩散 B.协助扩散
C.主动运输 D.被动运输
【解析】　分析该物质跨膜运输的示意图可知，该矿质离子的跨膜运输是由低浓度到高浓度，不仅需要载体蛋白的协助，还需要消耗能量，故为主动运输。
【答案】　C
类型二 物质跨膜运输方式与特点的分析
(2009年高考宁夏理综)下列关于物质跨膜运输的叙述，错误的是(　　)
A．植物细胞积累K＋需消耗能量
B．细胞对离子的吸收具有选择性
C．海水中的海藻细胞可通过积累溶质防止质壁分离
D．液泡中积累大量离子，故液泡膜不具有选择透过性
【解析】　无机盐离子进出细胞的方式主要是主动运输，主动运输需要载体和能量。载体属于蛋白质，起选择作用；能量主要是通过有氧呼吸产生的。海藻细胞可以通过积累溶质提高细胞内浓度，不至于造成质壁分离。
【答案】　D
类型三 生物膜特性及实验能力设计
如图所示是生物膜的流动镶嵌模型及物质跨膜运输示意图，其中离子通道是一种通道蛋白，通道蛋白是横跨质膜的亲水性通道，允许适当大小的离子顺浓度梯度通过。请仔细观察图示回答有关问题。
(1)很多研究成果有力支持“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”这一事实。这证明组成细胞膜的主要成分中有[　　]________。
(2)鲨鱼体内能积累大量的盐，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盐分是经②途径排出的，那么其跨膜运输的方式是________。
(3)蟾蜍心肌细胞吸收Ca2＋、K＋、C6H12O6方式不同，若对蟾蜍的离体心脏施加某种毒素后Ca2＋吸收明显减少，但K＋、C6H12O6的吸收不受影响，最可能的原因是该毒素抑制了转运Ca2＋的[　　]________的活动。
(4)柽柳是泌盐植物，叶子和嫩枝可以将吸收于植物体内的盐分排出，是强耐盐植物。柽柳从土壤中吸收盐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、乙两组生长发育相同的柽柳幼苗植株，放入适宜浓度的含有Ca2＋、K＋、C6H12O6的溶液中。
b．甲组给予正常的呼吸条件，乙组_________________；
c．____________________。
②实验结论：
a．若两组植株对Ca2＋、K＋、C6H12O6的吸收速率相同，说明______；
b．______________________。
【解析】　本题借助生物膜的流动镶嵌模型及物质跨膜运输示意图，考查生物膜的流动镶嵌模型、物质跨膜运输的方式及实验探究能力。
(1)根据相似相溶原理，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，能充分说明组成细胞膜的主要成分中有磷脂分子，图中甲代表磷脂分子。
(2)鲨鱼体内多余盐分是经②途径排出的，②是通过离子通道进出细胞，不需要能量，因此是被动运输(或协助扩散)。
(3)对蟾蜍的离体心脏施加某种毒素后，Ca2＋吸收明显减少，但对K＋、C6H12O6的吸收不受影响，说明不受能量的限制，证明该毒素抑制了转运Ca2＋的[乙]载体蛋白的活动。
(4)对于实验的设计，主要考虑主动运输和被动运输的区别在于是否需要能量，而能量的供给来自呼吸作用，因此要从能量的来源去考虑。
【答案】　(1)[甲]磷脂分子
(2)被动运输(或协助扩散)　(3)[乙]载体蛋白
(4)①b.完全抑制呼吸
c．一段时间后测定两组植株根系对Ca2＋、K＋、C6H12O6的吸收速率
②a.柽柳从土壤中吸收盐是被动运输
b．若乙组吸收速率明显小于甲组吸收速率，或完全不吸收，说明柽柳从土壤中吸收盐是主动运输

展开更多......

收起↑