2020版高考生物一轮复习通用版讲义必修①第二单元第3讲物质跨膜运输的实例和方式

第3讲物质跨膜运输的实例和方式一、借助渗透原理理解细胞的吸水和失水1．渗透作用发生的两个必备条件2．动物细胞的吸水和失水eq\a\vs4\al(,1)eq\a\vs4\al(,2)3．植物细胞的吸水和失水(以成熟植物细胞为例)(1)条件：成熟植物细胞具有中央大液泡。eq\a\vs4\al(,2)(3)验证①当外界溶液的浓度大于细胞液泡浓度时，细胞就通过渗透作用失水，植物细胞就发生质壁分离现象。②将已发生质壁分离的植物细胞放入清水中，此时细胞液的浓度高于外界清水，植物细胞就吸水发生质壁分离复原现象。(4)引发质壁分离的两种原因二、物质进出细胞的方式1．物质运输的方式及特点2．物质运输的方式和实例(连线)[基础微点全练]1．判断正误(1)α­淀粉酶从糊粉层细胞排到细胞外的方式是经顺浓度梯度协助扩散排出(2018·海南卷，T7B)(×)(2)细胞膜两侧的离子浓度差是通过自由扩散实现的(×)(2016·全国卷Ⅲ，T1A)(3)小肠上皮细胞吸收溶质发生障碍时，可导致小肠吸水减少(2015·海南卷，T16C)(√)(4)小肠黏膜中的一些细胞可通过被动运输将某种蛋白分泌到肠腔(2015·海南卷，T16D)(×)(5)甘油是极性分子，所以不能以自由扩散的方式通过细胞膜(2014·全国卷Ⅰ，T1C)(×)(6)植物细胞通过主动运输吸收不同矿质元素离子的速率都相同(×)(7)Na＋与有关载体蛋白结合排出细胞属于主动运输(√)2．红细胞吸收无机盐和葡萄糖的共同点是()A．都可以从低浓度到高浓度一侧B．都需要供给ATPC．都需要载体协助D．既需要载体协助又需要消耗能量解析：选C红细胞吸收无机盐和葡萄糖的方式分别是主动运输和协助扩散，主动运输和协助扩散都需要细胞膜上载体蛋白的参与。3.如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)为两种不同浓度的蔗糖溶液，水分子可以透过半透膜，而蔗糖分子则不能。当渗透达到平衡时，液面差为m。下列有关叙述错误的是()A．渗透平衡时，烧杯中的水分子仍然能够进入漏斗B．渗透平衡时，溶液S1的浓度大于溶液S2的浓度C．若吸出漏斗中高出烧杯液面的溶液，再次平衡时m将增大D．若向烧杯中加入适量的与图中渗透平衡时溶液S2浓度相等的蔗糖溶液，再次平衡时m将减小解析：选C渗透平衡时，水分子进出漏斗的速率相等，A正确；渗透平衡时，漏斗内液面高于烧杯液面，溶液S1的浓度应大于溶液S2的浓度，B正确；吸出漏斗中高出烧杯液面的溶液，由于渗透作用，漏斗内的液面会继续上升，上升时漏斗内溶液渗透压下降，故再次平衡时m将减小，C错误；D项强调的是与图中渗透平衡时溶液S2浓度相等的蔗糖溶液，即当渗透装置处于第一次平衡时，再向烧杯中加入适量的、与图中渗透平衡时溶液S2浓度相等的蔗糖溶液，则烧杯中蔗糖溶液的浓度不变，但烧杯内的液体体积增大，与漏斗内的液面高度差变小，当再次达到平衡时，两液面的高度差将小于m，D正确。4．如图为细胞膜结构图，其中a和b分别代表不同分子或离子进出细胞的方式。据图分析下列叙述正确的是()A．不同膜结构中③的排列方式不同B．神经细胞受到刺激产生兴奋时Na＋通过②进入细胞，此过程不消耗ATPC．b可表示组织细胞从组织液中吸收氧气D．将③分子制成微球体用来包裹大分子药物，送入到相应的细胞中，该过程体现了细胞膜的功能特点解析：选B图中③是磷脂分子，不同生物膜磷脂分子排列方式相同，A错误；神经细胞受到刺激产生动作电位，Na＋内流，此过程是协助扩散，不消耗能量，B正确；据糖蛋白可判断，Ⅰ为细胞外侧，氧气应从细胞外侧向细胞内侧扩散，C错误；将③分子制成微球体用来包裹大分子药物，送入到相应的细胞中，是通过膜融合，体现了细胞膜具一定流动性的结构特点，D错误。5．如图所示，、分别代表两种不同的物质。下列说法正确的是()A．运输和都需要具有特异性的载体蛋白B．氧气浓度的高低影响物质的运输速度C．温度越高，物质的运输速度越快D．葡萄糖进入红细胞类似于的运输解析：选B图中显示运输需要载体蛋白且需要消耗能量，但不能确定运输的方式，A错误；氧气浓度的高低影响ATP的合成，从而影响物质的运输速度，B正确；在一定范围内，温度高可能影响载体蛋白的生物活性，进而影响物质的运输速度，但温度过高，参与细胞呼吸的酶的活性降低，ATP的合成减少，物质的运输速度减慢，C错误；葡萄糖进入红细胞的方式是协助扩散，不需要消耗能量，D错误。6．科学家将两种植物的叶片以不同温度处理，然后测量这两种植物叶片的离子渗漏量(叶片细胞内的离子通过细胞膜渗漏到细胞外的情况)，结果如图所示。下列叙述错误的是()A．植物甲比植物乙对温度升高更加敏感B．植物乙可能生长在沙漠地带C．图示说明细胞膜具有选择透过性D．可推测离子渗漏透出细胞膜的方式属于主动运输解析：选D由图可知，低温时不发生离子渗透，高温才发生，说明离子渗漏不是因为主动运输而是因为细胞膜高温失活，D错误。一、渗透作用的原理及应用[试考题·查欠缺]1．(2019·长春模拟)如图1所示的甲、乙、丙三个渗透装置中，三个漏斗颈的内径相等，漏斗内盛有浓度相同的蔗糖溶液，且漏斗内液面高度相同，漏斗口均封以半透膜，置于同一个水槽的清水中。三个渗透装置半透膜的面积和所盛蔗糖溶液的体积如下表所示。图2中曲线1、2、3表示漏斗液面高度随时间的变化情况。则曲线1、2、3与甲、乙、丙三个装置的对应关系应是()装置编号甲乙丙半透膜面积SS/2S蔗糖溶液体积TT2TA．1—丙；2—甲；3—乙 B．1—乙；2—甲；3—丙C．1—甲；2—乙；3—丙 D．1—丙；2—乙；3—甲解析：选A丙的体积最大，吸水体积最大，漏斗液面高度最高，相对应的是图2中曲线1；甲、乙的体积相等，但是甲漏斗口的半透膜面积比乙的大，吸水的速度快，故甲漏斗液面高度变化要比乙的快些，对应图2中曲线2。2．(2017·海南高考)为研究植物细胞质壁分离现象，某同学将某植物的叶表皮放入一定浓度的甲物质溶液中，一段时间后观察到叶表皮细胞发生了质壁分离现象。下列说法错误的是()A．该植物的叶表皮细胞是具有液泡的活细胞B．细胞内甲物质的浓度高于细胞外甲物质的浓度C．细胞液中的H2O可以经扩散进入甲物质溶液中D．甲物质和H2O能自由通过该叶表皮细胞的细胞壁解析：选B由于能发生质壁分离，说明该植物的叶表皮细胞是具有大的液泡的活细胞，A正确；由于一段时间后观察到叶表皮细胞发生了质壁分离现象，只能说明细胞外甲物质的浓度大于细胞液浓度，但不能确定细胞内甲物质的浓度与细胞外甲物质的浓度的大小关系，B错误；由于能发生质壁分离，说明细胞失水，细胞液中的H2O可以经扩散进入甲物质溶液中，C正确；由于细胞壁是全透性的，所以甲物质和H2O能自由通过该叶表皮细胞的细胞壁，D正确。3．(2019·大庆模拟)某同学设计了如图甲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如图乙所示，下列对图乙有关现象的分析错误的是()A．在OA段漏斗里的溶液浓度大于烧杯中的溶液浓度B．AB段液面不再上升的原因是膀胱膜两侧的溶液浓度相等C．OA段液面能够不断上升的直接原因是从烧杯进入漏斗的水分子数多于从漏斗进入烧杯的水分子数D．AB段液面不再上升的直接原因是相同时间内从漏斗进入烧杯的水的量与从烧杯进入漏斗的水的量相同解析：选B在OA段漏斗内液面上升，说明漏斗内的溶液浓度大于烧杯中的溶液浓度，A正确；AB段液面不再上升的原因是膀胱膜两侧水分子扩散到两侧的数量达到动态平衡，此时漏斗内溶液浓度仍然高于烧杯中溶液浓度，B错误；水分子在半透膜两侧是双向运动的，OA段液面能够不断上升的直接原因是相同时间内从烧杯进入漏斗的水分子数多于从漏斗进入烧杯的水分子数，C正确；AB段液面不再上升的直接原因是相同时间内从漏斗进入烧杯的水的量与从烧杯进入漏斗的水的量相同，D正确。[强知能·补欠缺]1．影响渗透作用中液面变化的因素分析半透膜表面积的大小半透膜两侧的浓度差在浓度B＝C>A，其他条件相同的情况下，半透膜的表面积越大，单位时间内进出半透膜的水量越多，液面变化越明显在其他条件相同的情况下，半透膜两侧的浓度差越大，单位时间内进出半透膜的水量越多，液面变化越明显2．渗透装置中溶液渗透方向与浓度的判断[练题点·全过关]1．如图为渗透作用实验，开始时如图1，a代表清水，b、c代表蔗糖溶液(蔗糖不能透过半透膜)，过一段时间后结果如图2，漏斗管内的液面不再发生变化，H1、H2表示漏斗管内液面与清水的高度差。下列说法错误的是()A．图1中b的浓度大于c的浓度B．图2中b的浓度等于c的浓度C．图1a中水分子扩散到b的速率大于a中水分子扩散到c的速率D．图2a中水分子扩散到b的速率等于b中水分子扩散到a的速率解析：选B图2漏斗中的液面不再变化，处于平衡状态，H1高于H2，所以图2中b的浓度大于c的浓度。2．将a、b、c三组红细胞分别置于不同浓度的氯化钠溶液中进行实验，浸泡一段时间后其细胞形态如模式图所示。下列叙述错误的是()A．图中所示细胞内液的渗透压，a组比b组高B．浸泡过程中a组细胞失水量小于c组细胞失水量C．若向a组烧杯中加入少量葡萄糖，则其细胞可能先皱缩后恢复原状D．上述实验中引起细胞形态的改变而消耗ATP的量：c>b>a解析：选D根据图中信息，a组细胞基本可以维持原状，b组细胞吸水膨胀，c组细胞皱缩，细胞失水较多；与a组相比，b组细胞吸水，细胞内液渗透压较低；向a组烧杯中加入少量葡萄糖后，刚开始外界溶液渗透压大于细胞内液渗透压，细胞失水皱缩，后来葡萄糖通过协助扩散方式进入细胞内，造成细胞内液渗透压大于外界溶液，细胞吸水恢复原状；细胞形态的改变是细胞通过自由扩散方式失水或吸水造成的，不消耗ATP。3．将若干生理状况基本相同，长度为3cm的鲜萝卜条分为四组，分别置于三种浓度相同的溶液(实验组)和清水(对照组)中，测量每组萝卜条的平均长度，结果如图。据图分析，下列叙述错误的是()A．对照组中萝卜条长度增加较少的原因是细胞壁的伸缩性较小B．实验说明萝卜细胞膜上运载甘油的载体比葡萄糖载体数量多C．蔗糖溶液中的萝卜条不能恢复原长度是因为细胞不吸收蔗糖D．实验结束后，实验组中的萝卜条的细胞液浓度都比实验前大解析：选B植物细胞壁的伸缩性较小，导致对照组中萝卜条吸水后增加的长度较小；甘油进入植物细胞的方式为自由扩散，不需要载体；由于蔗糖是二糖，不能进入植物细胞，因此当细胞失水达到平衡后，萝卜条的长度不变；甘油通过自由扩散进入细胞，葡萄糖通过主动运输方式进入细胞，而实验前后细胞大小几乎不变，故这两组细胞液浓度比实验前增大，而蔗糖溶液中植物细胞通过渗透作用失水从而导致细胞液浓度增大。4．(2019·郑州模拟)某同学进行如图所示的实验，甲图为实验开始状态，乙图为实验结束状态。请在乙图所示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。增添的实验材料：蔗糖酶溶液、斐林试剂、试管、滴管、水浴锅等。(1)请设计出继续实验的简要步骤：①________________________________________________________________________________________________________________________________________________；②________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)预测实验现象并做出结论：______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案：(1)①向a、b两管分别加入等量蔗糖酶溶液，观察a、b两管内液面的变化②吸取a、b两管内适量液体，分别加入A、B两试管中，并加入斐林试剂，50～65℃水浴加热，观察A、B试管内有无砖红色沉淀(2)如果a、b两管液面高度差缩小且A、B试管内均有砖红色沉淀，则蔗糖的水解产物能通过半透膜；如果a、b两管液面高度差增大且A试管内无砖红色沉淀、B试管内有砖红色沉淀，则蔗糖的水解产物不能通过半透膜二、质壁分离和复原(实验)[试考题·查欠缺]1．(2019·南昌模拟)如图为某同学利用紫色洋葱鳞片叶作为实验材料，观察植物细胞质壁分离与复原的基本操作步骤。下列相关叙述错误的是()A．第二次观察(d)和第一次观察(b)形成对照，第三次观察(f)和第二次观察(d)形成对照B．该实验用显微镜主要观察原生质层和细胞壁的位置关系、液泡的颜色和大小等C．如果将蔗糖溶液换成浓度适宜的KNO3溶液，则可以省略e过程D．增大蔗糖溶液的浓度，实验效果会更明显且不影响细胞的活性解析：选D题图中共有三次显微镜观察，观察的指标主要是原生质层和细胞壁的位置关系以及液泡的大小和颜色；第二次观察与第一次观察形成对照，第三次观察与第二次观察形成对照；如果将蔗糖溶液换成浓度适宜的KNO3溶液，由于在细胞失水的同时，不断以主动运输的方式获得K＋和NOeq\o\al(－,3)，导致细胞液浓度升高，当其大于外界溶液浓度时，细胞开始吸水，从而出现质壁分离自动复原的现象；如果蔗糖溶液的浓度过高，会导致细胞过度失水而死亡。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。[强知能·补欠缺]1．实验的操作过程及观察指标2．质壁分离发生的条件(1)从细胞角度分析①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。(2)从溶液角度分析①在一定浓度(溶质不能透过膜)的溶液中只会发生质壁分离现象，不能发生自动复原现象(只有用清水或低渗溶液处理，方可复原)。②在一定浓度(溶质可透过膜)的溶液(如KNO3、甘油等)中可发生质壁分离后自动复原现象。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。[练题点·全过关]1.将正常形态的洋葱紫色外表皮细胞放入较高浓度的蔗糖溶液中，液泡体积的变化如图所示。下列叙述正确的是()A．与a点相比，b点时细胞的吸水能力减弱B．b点到c点过程中，液泡体积变化速率下降主要是受细胞壁的影响C．c点时细胞不再发生渗透作用，但仍有水分子进出细胞D．质壁分离实验无法证明蔗糖分子能否通过细胞壁解析：选C与a点相比，b点时细胞液浓度增大，吸水能力增强，A错误；b点到c点过程中，液泡体积变化速率下降是细胞液浓度增大，最终与外界相等所致，B错误；c点时细胞内外溶液浓度相等，不再发生渗透作用，但仍有水分子进出细胞，C正确；质壁分离实验证明蔗糖分子可以通过细胞壁，D错误。3溶液进行质壁分离实验时所测得的数据，如图为乙同学用另一浓度的KNO3溶液进行质壁分离实验时所绘制的曲线图，下列分析正确的是()时间(min)246810原生质体相对大小90%60%30%30%30%T2时观察不到质壁分离现象，此时细胞液浓度一定等于外界溶液浓度B．乙同学在实验进行到T1时可观察到质壁分离现象，此时细胞液浓度一定小于外界溶液浓度C．甲同学实验进行到8min时质壁分离达到平衡，滴加清水后发生质壁分离复原D．甲同学所用溶液浓度要大于乙同学解析：选D乙同学在实验进行到T2时观察不到质壁分离现象，此时细胞液浓度等于或大于外界溶液浓度，但由于细胞壁的作用，原生质体不能增大；乙同学在实验进行到T1时，观察到细胞质壁分离正在复原，所以细胞液浓度大于外界溶液浓度；甲同学实验进行到4～6min时，质壁分离达到平衡，滴加清水后发生质壁分离复原；根据表格数据可知，甲同学所做实验结果没有发生质壁分离复原，而乙同学所做实验结果发生了质壁分离复原，所以甲同学所用溶液浓度要大于乙同学。[深化拓展]质壁分离实验中的两组对照实验组对照组第一组经质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液处理后发生质壁分离的洋葱鳞片叶外表皮细胞自然状态下的洋葱鳞片叶外表皮细胞第二组用清水处理后发生了质壁分离复原的细胞发生了质壁分离的洋葱鳞片叶外表皮细胞三、物质出入细胞的方式[试考题·查欠缺]1．(2018·全国卷Ⅱ)下列有关物质跨膜运输的叙述，正确的是()A．巨噬细胞摄入病原体的过程属于协助扩散B．固醇类激素进入靶细胞的过程属于主动运输C．神经细胞受到刺激时产生的Na＋内流属于被动运输D．护肤品中的甘油进入皮肤细胞的过程属于主动运输解析：选C巨噬细胞摄入病原体的过程属于胞吞；固醇类激素如性激素以自由扩散的方式进入靶细胞；静息状态时，神经细胞膜外的Na＋浓度高于膜内，受到刺激时产生的Na＋内流是由通道蛋白协助的被动运输；甘油属于小分子脂溶性物质，以自由扩散的方式进入皮肤细胞。2．(2017·江苏高考，多选)下图为植物光合作用同化物蔗糖在不同细胞间运输、转化过程的示意图。下列相关叙述错误的是()A．蔗糖的水解有利于蔗糖顺浓度梯度运输B．单糖逆浓度梯度转运至薄壁细胞C．ATP生成抑制剂会直接抑制图中蔗糖的运输D．蔗糖可通过单糖转运载体转运至薄壁细胞解析：选BCD由题图可知，蔗糖通过胞间连丝由伴胞进入筛管中，筛管内的蔗糖水解后，蔗糖浓度降低，有利于蔗糖从伴胞扩散到筛管；由题图可知，蔗糖分解产生的单糖顺浓度梯度运至薄壁细胞；图中蔗糖从伴胞到筛管的运输方式为被动运输，不需要消耗ATP；由题图可知，筛管中的蔗糖水解成单糖后，两种单糖通过单糖转运载体进入薄壁细胞。3．(2019·衡阳模拟)如图1、2分别是洋葱根尖在不同含氧量及不同底物浓度情况下(其他条件适宜)，从含硝酸钾的全营养液中吸收NOeq\o\al(－,3)的速率曲线图。相关描述错误的是()A．a点时影响离子吸收速率的主要因素是能量B．b点时离子吸收速率不再增加是因为载体的数量有限C．c点时影响离子吸收速率的主要因素是底物浓度D．d点时离子吸收速率不再增大是因为底物浓度太高，细胞发生质壁分离解析：选D洋葱根尖吸收NOeq\o\al(－,3)的方式是主动运输，吸收速率受能量、载体和底物浓度的影响。a点时吸收速率未达到最大，限制因素是O2浓度，而O2浓度通过影响呼吸作用产生的能量来影响吸收速率，故此时主要影响因素是能量；b点时离子吸收速率不再随着O2浓度增大而增大，此时的限制因素是载体的数量；c点时离子吸收速率未达到最大，此时影响离子吸收速率的主要因素是底物浓度；d点时离子吸收速率不再随底物浓度增大而增大，其他条件适宜，则其主要原因是载体数量有限。[强知能·补欠缺]1．归纳法记忆同一物质的不同运输方式物质相应过程运输方式葡萄糖进入红细胞协助扩散进入小肠绒毛上皮细胞肾小管重吸收葡萄糖主动运输Na＋进入神经细胞协助扩散(靠离子通道)运出神经细胞主动运输(Na＋­K＋泵)K＋进入神经细胞主动运输(Na＋­K＋泵)运出神经细胞协助扩散(靠离子通道)2.“三看法”快速判定物质出入细胞的方式3．不同物质出入细胞方式的曲线分析及判断(1)图1、2表示物质浓度对跨膜运输速率的影响，其中图1表示的运输方式为自由扩散，图2表示的运输方式是协助扩散或主动运输。图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)图3、4表示O2浓度对跨膜运输速率的影响，其中图3表示的运输方式为自由扩散或协助扩散，图4表示的运输方式为主动运输。图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)若图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。[练题点·全过关]1．(2017·海南高考)将生长状态一致的某种植物幼苗分成甲、乙两组，分别移入适宜的营养液中在光下培养，并给甲组的营养液适时通入空气，乙组不进行通气处理。一定时间后测得甲组的根对a离子的吸收速率远大于乙组的。关于这一实验现象，下列说法错误的是()A．给营养液通入空气有利于该植物的生长B．根细胞对a离子的吸收过程属于自由扩散C．根细胞对a离子的吸收过程有能量的消耗D．根细胞的有氧呼吸有利于根对a离子的吸收解析：选B由题目给的信息“甲组的根对a离子的吸收速率远大于乙组的”说明根对a离子的吸收为主动运输过程；主动运输过程需要能量和载体，B错误，C正确。给营养液通入空气，有氧呼吸能正常进行，有利于根对a离子的吸收，从而有利于该植物的生长，A、D正确。2．(2016·全国卷Ⅰ)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。3．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，定期测定细胞中两种离子的含量，得到如图所示曲线。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．该组织细胞运输离子甲的载体蛋白数量比运输离子乙的载体蛋白数量多C．两种离子均只能从高浓度的一侧运输到低浓度的一侧D．曲线mn段和ab段说明细胞呼吸产生的能量不足，抑制了细胞的吸收解析：选B根据虚线上方的曲线分析可知，当细胞内浓度大于细胞外浓度时，甲、乙均可逆浓度梯度进行，所以均为主动运输；mn段和ab段不再上升，说明离子的吸收速率与消耗速率平衡。[方法技巧]物质出入细胞曲线题的解题关键(1)分析此类曲线题时，要注意区分横坐标表示的意义，曲线横坐标不同，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。一、科学思维——植物细胞质壁分离及复原的拓展应用1．为探究植物A能否移植到甲地生长，某生物学研究性学习小组通过实验测定了植物A细胞液的浓度，实验结果如下表。为保证植物A移植后能正常生存，则甲地土壤溶液的浓度应()浓度(mol/L)质壁分离状态不分离刚分离显著分离显著分离A.≤0.15mol/L B．≤0.2mol/LC．≥0.2mol/L D．≥0.3mol/L解析：选A当植物细胞液浓度小于周围土壤溶液浓度时，细胞会失水发生质壁分离，植物将不能正常生存。由表中信息可知，该植物细胞液的浓度介于0.15mol/L和0.2mol/L之间。因此，为保证植物移植后能正常生存，甲地土壤溶液的浓度应≤0.15mol/L。2．五个大小相同的马铃薯幼根与物种A的幼根分别放入甲～戊五种不同浓度的蔗糖溶液中，数小时后，取出称重，重量变化如图所示。以下关于该实验结果的说法错误的是()A．与马铃薯幼根细胞液等渗的溶液是甲溶液B．马铃薯比物种A更耐旱C．物种A幼根的细胞在甲浓度溶液中一定会发生明显的质壁分离D．在这五种蔗糖溶液中，浓度最大的是乙溶液解析：选C在甲溶液中，马铃薯幼根细胞的重量不变，说明马铃薯吸水和失水处于动态平衡，甲溶液是马铃薯幼根细胞液的等渗溶液；由图可知，马铃薯吸水能力要比物种A强，所以马铃薯更耐干旱；幼根细胞的发育程度不同，因此其不一定会发生明显的质壁分离；在这五种蔗糖溶液中，乙溶液中的马铃薯幼根细胞的重量减少最大，说明乙溶液的浓度最大。[素养提升]质壁分离及复原实验的拓展应用(1)判断成熟植物细胞是活细胞还是死细胞(2)测定细胞液浓度范围(3)比较不同植物成熟细胞的细胞液浓度(4)鉴别不同种类的溶液(如KNO3溶液和蔗糖溶液)二、社会责任——渗透作用的应用1.(2019·长沙模拟)如图所示，U型管中的半透膜可允许水分子和单糖通过，而不允许二糖通过，m侧是蒸馏水，n侧是0.3g/mL的蔗糖溶液，实验开始时m、n两侧液面等高。一段时间后，当m、n两侧液面不再变化时，向n侧加入蔗糖酶(已知蔗糖酶不影响溶液渗透压)。下列有关叙述正确的是()A．实验开始时，m、n两侧不会发生渗透作用B．实验开始后，n侧液面逐渐升高，当m、n两侧液面不再变化时两侧溶液浓度相等C．加入蔗糖酶之后，n侧液面先升高后降低D．加入蔗糖酶一段时间后，当m、n两侧液面不再变化时，n侧液面仍然明显高于m侧解析：选C实验开始时，由于n侧溶液浓度大于m侧溶液浓度，所以m、n两侧会发生渗透作用，A错误；实验开始后，n侧液面会逐渐升高，由于蔗糖分子不能通过半透膜，所以当m、n两侧液面不再变化时，两侧溶液浓度并不相等，B错误；当向n侧加入蔗糖酶后，蔗糖分解成葡萄糖和果糖，溶质分子增多，溶液浓度增大，n侧液面会上升，由于半透膜允许葡萄糖、果糖通过，所以n侧液面又会下降，当m、n两侧液面不再变化时，m、n两侧液面基本等高，C正确，D错误。2.(2017·全国卷Ⅱ)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()A．0～4h内物质A没有通过细胞膜进入细胞内B．0～1h内细胞体积与原生质体体积的变化量相等C．2～3h内物质A溶液的渗透压小于细胞液的渗透压D．0～1h内液泡中液体的渗透压大于细胞质基质的渗透压解析：选C该植物细胞质壁分离后的复原是因为物质A进入了细胞，使细胞液渗透压升高导致细胞吸水；植物细胞发生质壁分离的内因是原生质层的伸缩性大于细胞壁，所以0～1h内，细胞体积变化量小于原生质体体积变化量；2～3h内原生质体的相对体积增大，此时细胞液的渗透压大于细胞外溶液的渗透压；0～1h内原生质体的相对体积减小，液泡中的水分进入细胞质基质，此时细胞质基质的渗透压大于液泡中液体的渗透压。3．(2014·全国卷Ⅱ)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组的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之间解析：选D通过图示可以看出，a组和b组实验前长度/实验后长度的值都小于1，表明细胞吸水导致细条变长；由于a组实验前长度/实验后长度的值小于b组实验前长度/实验后长度的值，说明a组吸水较多，b组吸水较少，所以实验后a组液泡中的溶质浓度比b组的低。分析柱状图可知，f组细胞失水，而b组细胞吸水，因此浸泡导致f组细胞中液泡的失水量大于b组的。水分进出细胞的方式是自由扩散，不消耗ATP。根据柱状图可知，在浓度为0.4mol·L－1的蔗糖溶液中的c组细胞吸水，而在浓度为0.5mol·L－1的蔗糖溶液中的d组细胞失水，所以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。[素养提升]运用渗透作用原理解决生产、生活中的实际问题渗透作用在生产、生活中得到了广泛应用，如(1)渗透技术在医学上的应用：肾透析、膜式人工肺。(2)渗透技术在食品加工防腐处理中的应用，理解糖醋蒜、豆腐乳的相关制作原理。(3)渗透技术在作物水肥管理以及种子活力测定等农业生产管理方面的应用。(4)渗透技术在污水处理、环境净化等相关方面的应用。高考命题常以这些应用为切入点命制相关题目，因此考生在平时多关注一些与生物知识相关的应用对应对高考大有裨益。eq\a\vs4\al([课时跟踪检测])一、选择题1．下列关于细胞质壁分离的叙述，正确的是()A．植物细胞在一定条件下都能观察到明显的质壁分离现象B．动物细胞不能发生质壁分离的根本原因是不具有半透膜C．一定浓度的甘油溶液可以使洋葱表皮细胞发生质壁分离D．处于质壁分离状态时细胞液浓度一定小于外界溶液浓度解析：选C成熟植物细胞在一定条件下才能观察到明显的质壁分离现象，A错误；动物细胞不能发生质壁分离的根本原因是不具有细胞壁，B错误；一定浓度的甘油溶液可以使洋葱表皮细胞发生质壁分离，C正确；处于质壁分离状态的细胞，在质壁分离过程中细胞液浓度小于外界溶液的浓度，而在质壁分离复原过程中细胞液浓度大于外界溶液的浓度，D错误。2．水分子之所以能从低浓度的溶液中进入高浓度的溶液中，是因为存在渗透压。为了证明这一渗透压的存在，并且也能测定渗透压的大小，有人设计了以下三个实验，假设三个实验中水分子进入半透膜的速度是V1，出来的速度是V2。下列对a→b的过程中V1的变化情况和b→c的过程中V2的变化情况描述正确的是()A．V2由快变慢，V1由慢变快B．V1和V2都是由慢变快C．V1和V2都是由快变慢D．V1由快变慢，V2由慢变快解析：选D由于蔗糖溶液的浓度大于蒸馏水的浓度，由a→b的过程中，a中水分子进入半透膜的速度很快；b中由于水柱的压强作用，水分子进入半透膜的速度变慢，由b→c的过程中，由于c中施加了压力，水从半透膜出来的速度比较快。3．(2016·海南高考)下列关于膜蛋白和物质跨膜运输的叙述，错误的是()A．膜蛋白在细胞膜上的分布是不对称的B．膜蛋白不参与物质跨膜运输的被动运输过程C．主动运输可以使被运输离子在细胞内外浓度不同D．物质通过脂质双分子层的扩散速率与脂溶性有关解析：选B膜蛋白镶嵌、贯穿或覆盖磷脂双分子层，在细胞膜内外分布是不对称的；膜蛋白参与协助扩散过程；主动运输逆浓度运输离子，使细胞内外离子浓度不同；脂溶性物质容易通过细胞膜，非脂溶性物质不容易通过细胞膜。4．下列属于主动运输的是()A．动物肺泡细胞释放CO2B．蔗糖通过植物细胞的细胞壁C．苯分子进入人的皮肤细胞D．丽藻细胞吸收SOeq\o\al(2－,4)的过程解析：选DCO2属于小分子，苯分子属于脂溶性物质，二者均以自由扩散的方式进出细胞；蔗糖以扩散的方式通过细胞壁；离子的吸收属于主动运输。5．(2015·全国卷Ⅱ)将三组生理状态相同的某植物幼根分别培养在含有相同培养液的密闭培养瓶中，一段时间后，测定根吸收某一矿质元素离子的量。培养条件及实验结果见下表：培养瓶中气体温度(℃)离子相对吸收量(%)空气17100氮气1710空气328下列分析正确的是()A．有氧条件有利于该植物幼根对该离子的吸收B．该植物幼根对该离子的吸收与温度的变化无关C．氮气环境中该植物幼根细胞吸收该离子不消耗ATPD．与空气相比，氮气环境有利于该植物幼根对该离子的吸收解析：选A温度为17℃时，根对该离子的相对吸收量空气环境高于氮气环境，说明有氧条件有利于该植物幼根吸收该离子，同时说明幼根对该离子的相对吸收量与氧气有关，为主动运输。在空气环境中，低温下幼根对该离子的相对吸收量较低，说明温度能够影响根对该离子的吸收。幼根对该离子的吸收方式为主动运输，需要消耗ATP，在氮气环境中，植物可通过无氧呼吸产生ATP。温度为17℃时，与空气环境中相比，氮气环境中该植物幼根对该离子的相对吸收量较低，说明氮气环境不利于该植物幼根对该离子的吸收。6．下列过程中，不属于胞吐作用的是()A．浆细胞分泌抗体到细胞外的过程B．mRNA从细胞核到细胞质的过程C．分泌蛋白从胰腺的腺泡细胞到胞外的过程D．突触小泡中的神经递质释放到突触间隙的过程解析：选B胞吐是指细胞需要外排的大分子等物质，先在细胞内形成囊泡，囊泡移动到细胞膜处与细胞膜融合，将大分子等排出细胞的现象。细胞胞吐的是大分子等物质，此过程需要消耗能量。浆细胞分泌抗体、胰腺的腺泡细胞向胞外分泌蛋白、突触小泡向突触间隙释放神经递质都属于胞吐。mRNA是通过核孔从细胞核到细胞质的，不属于胞吐。7．关于植物根系吸收矿质元素离子的叙述，正确的是()A．植物根系吸收各种矿质元素离子的速率相同B．土壤温度不影响植物根系对矿质元素离子的吸收C．植物根细胞吸收矿质元素离子主要依靠渗透作用D．植物根细胞能逆浓度梯度吸收土壤中的矿质元素离子解析：选D植物根系吸收各种矿质离子的速率各不相同；土壤温度影响植物根细胞的酶活性，从而影响呼吸作用产生能量，影响植物根系对矿质离子吸收的主动运输过程；植物根细胞吸收矿质元素离子主要依靠主动运输；植物根细胞能逆浓度梯度吸收土壤中的矿质元素离子。8．(2018·全国卷Ⅰ)下列有关植物根系吸收利用营养元素的叙述，错误的是()A．在酸性土壤中，小麦可吸收利用土壤中的N2和NOeq\o\al(－,3)B．农田适时松土有利于农作物根细胞对矿质元素的吸收C．土壤微生物降解植物秸秆产生的无机离子可被根系吸收D．给玉米施肥过多时，会因根系水分外流引起“烧苗”现象解析：选A小麦不能直接吸收土壤中的N2，N2必须被固定后才能被植物吸收利用；农田松土可增强农作物根的有氧呼吸，为矿质元素的吸收供能，有利于对矿质元素的吸收；土壤微生物降解植物秸秆产生的无机离子可溶解在土壤溶液中，从而被根系吸收利用；施肥过多会使土壤溶液浓度大于根细胞液浓度，从而导致根细胞因失水过多而死亡，造成“烧苗”现象。9．某班级为探究植物细胞外界溶液浓度与质壁分离程度的关系，用原生质层长度(b)与细胞长度(a)的比值b/a表示质壁分离程度，用不同浓度的NaCl溶液进行实验，结果如图所示。下列有关叙述错误的是()A．浓度1可能是清水对照B．NaCl溶液浓度从1至5逐渐升高C．浓度2已引起质壁分离D．外界溶液浓度越大，则质壁分离程度越小解析：选D由于植物存在细胞壁，因此当植物吸水时，原生质层不会大于细胞长度，而1中b/a值为1，表明植物不发生失水，因此外界溶液可能是清水，A正确；从1至5植物的b/a值逐渐变小，植物质壁分离程度越来越高，NaCl溶液浓度逐渐升高，B正确；浓度2中b/a值小于1，表明原生质层长度比细胞壁短，植物发生质壁分离，C正确；外界溶液浓度越大，则质壁分离程度越大，D错误。10.(2019·南通模拟)将紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞浸入低浓度的KNO3溶液中，显微镜观察发现细胞吸水膨胀。每隔一段时间测定KNO3的浓度，结果如图所示。下列有关叙述错误的是()A．ab段变化是细胞吸水速率大于吸收离子速率的结果B．a点时可观察到细胞中紫色区域比b点小C．bc段发生质壁分离复原，原生质层逐渐恢复原状D．b点时细胞液浓度可以大于或等于外界溶液浓度解析：选C将紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞浸入低浓度的KNO3溶液中，ab段细胞吸水的相对速率大于吸收离子的速率，KNO3溶液浓度升高，A正确；ab段细胞吸水，a点时可观察到细胞中紫色区域比b点小，B正确；实验整个过程没有发生质壁分离，bc段由于K＋和NOeq\o\al(－,3)离子进入细胞，细胞吸收离子的相对速率大于吸收水的速率，使得细胞液浓度升高，C错误；b点时细胞液浓度可以大于或等于外界溶液浓度，D正确。11．(2019·镇江模拟)把蚕豆植株放在湿润的空气中照光一段时间后，取蚕豆叶下表皮制作临时装片，先在清水中观察，然后用0.3g/mL蔗糖溶液取代清水，继续观察，结果如图所示。对此现象的推断最合理的是()A．清水中的保卫细胞因失水导致气孔开放B．蔗糖进入保卫细胞后，细胞吸水导致气孔关闭C．清水中的保卫细胞很快出现质壁分离自动复原D．蔗糖溶液中的保卫细胞因失水导致气孔关闭解析：选D由图可以看出，清水中的保卫细胞吸水，气孔开放，A错误。蔗糖溶液中，细胞失水，导致气孔关闭，但原生质层具有选择透过性，蔗糖不能进入细胞，B错误。清水中的保卫细胞吸水，没有质壁分离，也不会出现质壁分离自动复原，C错误。蔗糖溶液中，保卫细胞因失水，导致气孔关闭，D正确。12．氰化物是一种剧毒物质，其通过抑制[H]与O2的结合，使得组织细胞不能利用O2而陷入内窒息。如图为研究植物根尖吸收K＋的相关实验。下列分析错误的是()A．通过实验甲可以判断植物根尖细胞吸收K＋属于主动运输B．实验甲中，4h后O2消耗速率下降是因为细胞外K＋浓度降低C．实验乙中，4h后吸收K＋消耗的能量可能来自无氧呼吸D．实验乙加入氰化物后，细胞对O2的吸收速率不变解析：选D由实验甲可知，加入KCl后，O2的消耗速率增加，说明植物根尖细胞吸收K＋需要消耗能量，属于主动运输；实验甲中，4h后O2消耗速率下降是因为细胞外K＋浓度降低，细胞吸收K＋的量减少；实验乙中，4h后组织细胞吸收K＋的速率不再降低，说明此时细胞已经不能利用O2，其吸收K＋消耗的能量可能来自无氧呼吸；氰化物能抑制[H]与O2的结合，因此实验乙加入氰化物后，细胞对O2的吸收速率减慢。二、非选择题13．如图甲、乙、丙分别是细胞在不同浓度溶液中水分子的跨膜运输示意图(箭头大小代表水分子数的多少)。请回答下列问题：(1)若将人的成熟红细胞放入清水中，会出现如图______(填题图编号)所示现象，最终红细胞会________。(2)若将洋葱表皮细胞放在0.3g/mL的蔗糖溶液中，会出现如图________(填题图编号)所示现象，达到平衡时，水分子进出细胞的状况如图________(填题图编号)所示。然后将其放在清水中，则达到平衡时细胞内液渗透压________(填“大于”“小于”或“等于”)清水的渗透压。(3)若某叶肉细胞正处于图甲所示状态，一段时间内细胞体积增大且最终________(填“会涨破”或“不会涨破”)。解析：(1)将人的成熟红细胞放入清水中，细胞吸水，如图甲所示。动物细胞无细胞壁，红细胞会因吸水过多而涨破。(2)将洋葱表皮细胞放在0.3g/mL的蔗糖溶液中，细胞外界溶液浓度较大，细胞失水，如图丙所示；达到平衡状态时，水分子进出细胞的速率相等，如图乙所示；此时将其放入清水中，细胞吸水，达到平衡时，水分子进出细胞的速率相等，此时细胞内外仍存在浓度差，细胞内液渗透压较高。(3)若某叶肉细胞正处于图甲所示状态，细胞体积会增大但不会涨破，因为植物细胞有细胞壁的保