2019届高考生物二轮复习专题03细胞的物质输入与输出（讲）.docx

专题03细胞的物质输入与输出讲考纲名师解读渗透现象；细胞对水分的输入与输出；观察植物细胞的质壁分离与复原；生物膜的结构与功能；物质跨膜运输的方式。物质的输入和输出在必修模块中直到一个承上启下的作用。微观上可联系细胞的亚显微结构，宏观上可联系生物的内环境，甚至牵扯到生物的遗传变异的相关内容。本专题内容考查结合点多，对题目中有效信息的提取能力和对不同专题之间的综合要求高。主要考查几种常见的方式（渗透作用、自由扩散、协助扩散、主动运输、胞吞胞吐）的判定、特点及影响因素；物质跨膜运输的实例，主要涉及对渗透作用的理解、渗透过程的分析、拓展及应用、植物细胞吸水和失水以及由此引进的质壁分离及复原，应注意构建知识框架，实现对知识的整体把握。容易对渗透作用中的水分运输方向理解不透，渗透平衡后半透膜两侧浓度差是否存在理解不透，误认为浓度差是质量分数浓度差，对质壁分离的概念及发生条件理解不到位，常见物质出入细胞膜的具体方式混淆不清，对基本概念内涵没有深入理解。通过对渗透作用、物质出入细胞方式、质壁分离的概念内涵的理解，列表比较物质出入细胞的信息特征，回忆相应物质出入细胞的典型特征，或用概念图对细胞出入细胞方式进行比较，分析列举影响节点的内因和外因，从文字或图解背景中找出关键信息，如是否消耗能量，是否需要载体，是否逆浓度运输，是大分子还是小分子，再掌握特殊物质出入细胞的方式即可，如神经递质、哺乳动物成熟的红细胞对葡萄糖的吸收等。应根据现象提出问题、分析大批量、归纳概念的方法，联系生活实际进行类比，培养解读图表的能力，探索使用图表描述生理活动的方法。应结合渗透装置分析成熟植物细胞的吸水和失水；细化质壁分离和质壁分离复原的实验；结合细胞膜的流动镶嵌模型，运用表格的方式，加深对不同物质运输方式的理解。讲考点体系构建1常见渗透装置图形分析（1）溶质不能通过半透膜的情况若S1溶液浓度大于S2溶液浓度，则单位时间内由S2S1的水分子数多于由S1S2的，外观上表现为S1溶液液面上升；若S1溶液浓度小于S2溶液浓度，则情况相反，外观上表现为S1溶液液面下降。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溶液浓度。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）溶质能通过半透膜的情况若S1溶液浓度大于S2溶液浓度，则最初单位时间内由S2S1的水分子数多于由S1S2的，随着溶质的扩散，最终S1和S2溶液浓度相等，外观上表现为S1溶液液面先上升后下降，最终S1和S2溶液液面持平；若S1溶液浓度小于S2溶液浓度，则情况相反。2验证渗透作用发生的条件（1）具有半透膜烧杯内盛清水，漏斗内盛蔗糖溶液A组漏斗口密封半透膜漏斗液面上升B组漏斗口密封纱布漏斗液面不上升（2）具有浓度差漏斗口密封半透膜A组漏斗内盛蔗糖溶液，烧杯内盛清水漏斗液面上升B组漏斗和烧杯内盛相同浓度的蔗糖溶液漏斗液面不上升【真题再现】（2017新课标卷，4）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（）A04h内物质A没有通过细胞膜进入细胞内B01h内细胞体积与原生质体体积的变化量相等C23h内物质A溶液的渗透压小于细胞液的渗透压D01h内液泡中液体的渗透压大于细胞质基质的渗透压【答案】C【解析】由图可知，原生质体的相对体积先下降后上升，所以该植物细胞发生了质壁分离后复原。04h内细胞发生自动复原，说明物质A能进入细胞，A错误；01h内细胞发生质壁分离，细胞失水，原生质体伸缩性比细胞壁的伸缩性大，所以细胞体积与原生质体体积的变化量不等，B错误；23h内为质壁分离复原过程，细胞吸水，物质A溶液的渗透压小于细胞液的渗透压，C正确；01h内发生质壁分离，细胞失水，液泡中液体的渗透压小于细胞质基质的渗透压，D错误。【举一反三】肾小管上皮细胞细胞膜上的水通道蛋白能介导水分子跨膜运输，显著提高了水分子的运输速率。如图是将相同的肾小管上皮细胞放在不同浓度的NaCI溶液中，一段时间后，测定细胞体积和细胞初始体积的比值变化曲线图，（曲线上0点对应的NaCl溶液浓度是细胞涨破时的NaCl溶液浓度）。下列叙述错误的是（）A稀释肾小管上皮细胞悬液时，可选用浓度为1 50mmol/L的NaCl溶液B曲线上A点对应浓度细胞的吸水能力大于B点对应浓度细胞的吸水能力C若将人工脂双层膜囊泡置于NaCl溶液中，其吸水能力低于肾小管上皮细胞D若肾小管腔内液体的渗透压升高，则肾小管上皮细胞的吸水量减少，尿量增多【答案】B【解析】从曲线可以看出，浓度为150mmol/L的NaCl溶液时，细胞体积与初始细胞的比值等于1，细胞内外渗透压相等，进出细胞水分子达到动态平衡，可以维持细胞正常的形态，此浓度可用于稀释肾小管上皮细胞悬液，A正确。曲线上A、B两点对应的细胞体积与初始细胞的比值小于1，细胞失水，且B点浓度失水更多，B点对应的细胞浓度大于A点对应的细胞浓度，则B点对应浓度细胞的吸水能力大于A点对应浓度细胞的吸水能力，B错误。因为肾小管上皮细胞细胞膜上的水通道蛋白能介导水分子跨膜运输，显著提高了水分子的运输速率，而人工脂双层膜上没有通道蛋白，因此吸水能力低于肾小管上皮细胞，C正确。当肾小管腔内液体的渗透压升高，则肾小管上皮细胞的吸水量会减少，尿量则会增多，D正确。3质壁分离与复原的观察实验（1）发生质壁分离的洋葱表皮细胞的原生质层与细胞壁之间的物质分析因为细胞壁是全透性的，所以洋葱表皮细胞原生质层与细胞壁之间是蔗糖溶液。（2）从细胞角度分析能否发生质壁分离及复原死细胞、动物细胞及未成熟的植物细胞（如根尖分生区细胞）不能发生质壁分离及复原现象。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。（3）从溶液的角度分析在一定浓度（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。在一定浓度（溶质可透膜）的溶液（如KNO3、甘油等）中可发生质壁分离后自动复原现象。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。【真题再现】（2018浙江卷，17）在观察某植物细胞的质壁分离及质壁分离复原实验中，依次观察到的结果示意图如下，其中、指细胞结构。下列叙述正确的是（）A甲状态时不存在水分子跨膜运输进出细胞的现象B甲乙变化的原因之一是结构的伸缩性比的要大C乙丙的变化是由于外界溶液浓度小于细胞液浓度所致D细胞发生渗透作用至丙状态，一段时间后该细胞会破裂【答案】C【解析】甲状态时，水分子仍然通过跨膜运输进出细胞，A错误；甲乙变化表明，细胞正在发生质壁分离，其内在的原因是：结构所示的细胞壁的伸缩性比所示的原生质层的伸缩性要小，B错误；乙丙表示细胞在发生质壁分离复原，其变化的原因是外界溶液浓度小于细胞液浓度，细胞吸水所致，C正确；细胞发生渗透作用至丙状态，因细胞壁的支持和保护作用，一段时间后该细胞不会破裂，D错误。【举一反三】下列关于生物实验的叙述，错误的是（）A与白色花瓣相比，采用红色花瓣有利于植物细胞质壁分离实验现象的观察B观察DNA和RNA在细胞中的分布实验，不一定要用0.9%NaCl溶液来制作临时装片C用紫色洋葱鳞片叶外表皮不同部位观察到的质壁分离程度可能不同D用黑藻叶片进行实验时，叶绿体的存在会干扰实验现象的观察【答案】D【解析】做植物细胞质壁分离实验要选择有颜色的材料，有利于实验现象的观察，A正确；观察DNA和RNA在细胞中的分布实验，不一定要用0.9%NaCl溶液来制作临时装片，只要溶液的渗透压值和正常人的血浆、组织液一样，能保证细胞的正常形态就可以， B正确；紫色洋葱鳞片叶外表皮不同部位的液泡大小可能不同，细胞液浓度也可能不同，故观察到的质壁分离程度可能不同，C正确；叶绿体的存在使黑藻细胞的原生质层呈绿色，因为黑藻细胞的液泡呈无色，所以叶绿体的存在有利于观察细胞的质壁分离现象，D错误。4物质进出细胞方式的比较物质类别出入细胞方式物质转运方向载体蛋白耗能情况离子和小分子物质被动运输自由扩散高浓度低浓度不需要不耗能协助扩散需要主动运输低浓度高浓度耗能颗粒和大分子物质胞吞细胞外细胞内细胞外细胞内不需要胞吐细胞内细胞外细胞内细胞外5物质跨膜运输方式图解6影响物质跨膜运输的三大因素（1）物质浓度（在一定浓度范围内）（2）O2浓度（3）温度温度通过影响生物膜的流动性和酶的活性，进而影响物质运输的速率。【真题再现】（2018海南卷，6）将水稻幼苗培养在含MgSO4的培养液中，一段时间后，发现营养液中Mg2和SO42-的含量下降，下列叙述不合理的是（）AMg2通过自由扩散进入根细胞BMgSO4必须溶解在水中才能被根吸收C根吸收的Mg2可以参与叶绿素的形成D降低温度会影响水稻根系对Mg2的吸收【答案】A【解析】Mg2通过主动运输的方式进入根细胞，A错误；MgSO4必须溶解在水中形成离子后，才能被根吸收，B正确；根吸收的Mg2可以参与叶绿素的形成，C正确；降低温度会降低膜的流动性，进而影响水稻根系对Mg2的吸收，D正确。【举一反三】用不同水温培养水稻，一段时间后检测溶液中各离子浓度，结果如下图所示。下列说法错误的是（）A水稻对多种离子都有吸收，因为它们对细胞和生物体的生命活动有重要作用B水稻对不同离子吸收量有差异，可能与细胞膜上相应载体的数量有关C温度可能是通过影响根部的呼吸速率，从而影响了根部对无机盐的主动运输D高温和低温都会影响根部对无机盐的吸收，其中对锰和钙的吸收影响最大【答案】D【解析】根据柱形图可知，水稻对多种离子都有吸收，这是由于这些无机盐对细胞和生物体的生命活动有重要作用，A正确；离子的吸收方式为主动运输，该运输方式需要载体蛋白的协助，因此水稻对不同离子吸收量有差异，可能与细胞膜上相应载体的数量有关，B正确；无机盐的吸收方式是主动运输，需要细胞呼吸为其提供能量，温度可影响呼吸酶的活性，故温度可能是通过影响根部的呼吸速率，从而影响了根部对无机盐的主动运输，C正确；由柱形图可知，高温和低温都会影响根部对无机盐的吸收，其中对钾和硅酸的吸收比率明显降低，所以高温和低温对钾和硅酸的吸收影响最大，D错误。讲方法技巧点拨1关于渗透系统中的2个“比较”（1）半透膜与选择透过性膜的比较区别：半透膜是无生命的物理性薄膜，物质能否通过取决于分子的大小。选择透过性膜是具有生命的生物膜，载体蛋白的存在决定了其对不同物质吸收的选择性。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，而不允许生物大分子物质通过。（2）原生质层与原生质体的比较原生质层在成熟的植物细胞内相当于半透膜的结构，由细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质组成，不包括细胞核和液泡内的细胞液。此结构仅存在于成熟的植物细胞中。原生质体是去除了植物细胞壁后所剩下的具有生物活性的植物细胞结构，包括细胞膜、细胞质、细胞核三部分。2渗透方向及浓度大小的判断（1）判断溶剂渗透的总方向：若半透膜两侧是同种溶液，根据质量浓度或物质的量浓度判定。若半透膜两侧是不同的溶液，物质的量浓度才能体现溶质或溶剂分子数的多少，如半透膜两侧为质量分数相同的葡萄糖溶液和蔗糖溶液，则葡萄糖溶液一侧单位体积中葡萄糖分子数多（水分子数少），水分子由蔗糖溶液一侧通过半透膜向葡萄糖溶液一侧扩散。（2）判断半透膜两侧溶液浓度大小：若渗透平衡后，半透膜两侧液面仍存在液面差，则半透膜两侧溶液就存在浓度差，液面差越大，浓度差就越大，且液面高的一侧溶液浓度高。3物质出入细胞方式的判断方法（1）根据分子大小与对载体、能量的需要进行判断：（2）根据运输方向判断：逆浓度梯度的跨膜运输方式是主动运输。顺浓度梯度的跨膜运输方式为被动运输。4同一物质的不同运输方式（1）葡萄糖进入红细胞为协助扩散；葡萄糖进入小肠绒毛上皮细胞、肾小管重吸收葡萄糖为主动运输。（2）Na进入神经细胞为协助扩散，靠离子通道；Na运出神经细胞为主动运输，借助NaK泵。)（3）K进入神经细胞为主动运输，借助NaK泵；K运出神经细胞为协助扩散，靠离子通道。讲易错归纳总结1关于质壁分离和复原的4个注意点（1）将发生质壁分离的植物细胞置于低浓度的溶液或蒸馏水中植物细胞会发生质壁分离复原，但如果所用溶液为葡萄糖、KNO3、NaCl、尿素、乙二醇等，发生质壁分离后因细胞主动或被动吸收溶质而使细胞液浓度增大，植物细胞会吸水引起质壁分离后的自动复原。（2）质壁分离过程中，外界溶液浓度大于细胞液浓度，质壁分离程度越大，植物细胞吸水能力越强；质壁分离复原过程中，外界溶液浓度小于细胞液浓度。（3）质壁分离与复原过程中水分子的移动是双向的，总结果是单向的。（4）本实验用显微镜观察了三次，第一次与第二次形成对照，第三次与第二次形成对照，该对照方法为自身对照。2有关物质出入细胞的易错分析（1）需要载体蛋白协助的运输方式除主动运输外，还有协助扩散。（2）消耗能量的运输方式除主动运输外，还有胞吞和胞吐。（3）从高浓度到低浓度的运输方式除自由扩散外，还有协助扩散，有些主动运输也可以从高浓度到低浓度运输。（4）与主动运输有关的细胞器除供能的线粒体外，还有载体蛋