暑期预习2023高中生物：物质的跨膜运输知识精讲新人教版必修1

第二单元生命活动结构基础专题06物质的跨膜运输☆知识脑图☆☆目标导航☆1．了解渗透作用的原理；2．观察植物细胞的质壁分离与复原；3．理解物质跨膜运输的方式。☆知识点贯通☆一、被动运输1．渗透作用原理（1）发生渗透作用的条件①具有半透膜。②膜两侧溶液具有浓度差。（2）渗透作用的实质：单位时间内由清水进入蔗糖溶液中的水分子数多于由蔗糖溶液进入清水中的水分子数，导致蔗糖溶液液面上升。2．动植物细胞的渗透吸水和失水（1）动物细胞①细胞膜：相当于半透膜②细胞质：有一定浓度，和外界溶液发生渗透作用，当外界溶液浓度＜细胞质溶液浓度时，细胞吸水膨胀，反之细胞失水皱缩。（2）成熟植物细胞的吸水和失水①当外界溶液浓度＞细胞液浓度时，细胞失水，发生质壁分离现象。②当外界溶液浓度＜细胞液浓度时，细胞吸水，失水的细胞发生质壁分离复原现象。3．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①制作洋葱鳞片叶外表皮临时装片。②用低倍显微镜观察：有一个紫色的中央大液泡；原生质层紧贴细胞壁。③在盖玻片的一侧滴加0．3g/mL的蔗糖溶液，另一侧用吸水纸吸引。④用低倍显微镜观察：中央液泡逐渐变小，颜色变深；原生质层与细胞壁逐渐分离。⑤在盖玻片的一侧滴加清水，另一侧用吸水纸吸引。⑥用低倍显微镜观察：中央液泡逐渐变大，颜色变浅；原生质层逐渐贴近细胞壁。4．自由扩散和协助扩散（1）自由扩散：物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式，如氧气、二氧化碳等。（2）协助扩散：借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式，如葡萄糖等。转运蛋白包括载体蛋白和通道蛋白两种。二、主动运输1．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2．物质跨膜运输方式图解☆重难点突破☆（一）不同渗透装置中水分子运动情况及液面变化1．要点精析（1）溶质不能通过半透膜的情况①若S1溶液浓度大于S2溶液浓度，则单位时间内由S2→S1的水分子数多于由S1→S2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。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S2→S1的水分子数多于由S1→S2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．考场突破如图甲、乙所示是渗透作用装置，其中半透膜为膀胱膜（蔗糖分子不能通过，水分子可以自由通过）。图中溶液A、B、a、b均为蔗糖溶液，实验开始前其浓度分别用MA、MB、Ma、Mb表示。一段时间达到平衡后，甲、乙装置中漏斗的液面上升高度分别为h1、h2，下列正确的是（）A．若Ma=Mb>MA>MB，则h1＞h2 B．若h1>h2，MA=MB，则Ma<MbC．若h1>h2，MA=MB，则Ma>Mb D．一段时间后，漏斗内外的溶液浓度相等答案：C解析：若Ma=Mb＞MA＞MB，则甲吸收的水分少于乙，所以h1＜h2，A错误；若h1＞h2，说明甲吸收水分多于乙，即甲半透膜两侧溶液的浓度差大于乙半透膜两侧的溶液浓度差，而MA=MB，则说明Ma＞Mb，B错误；C正确；一段时间后，当液面不再升高时，水分的进出达到动态平衡，则A→a与a→A、B→b与b→B的水分子扩散速率均相等，但漏斗内外的溶液浓度不相等，D错误。笔记：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿（二）“三步法”判断物质出入细胞的方式1．要点精析（1）第一步，看分子的大小。若为大分子有机物，则是非跨膜运输；若为离子或小分子物质，则为跨膜运输。（2）第二步，看物质出入细胞的方向。非跨膜运输中，若物质出细胞，则为胞吐，若物质入细胞，则为胞吞。跨膜运输中，若为逆浓度梯度运输，则为主动运输。（3）第三步，看是否需要载体。若需要载体，则为协助扩散或主动运输；若不需要载体，则为自由扩散。2．考场突破下图①~④表示物质出入细胞的不同方式，下列相关叙述正确的是（）A．图②方式比图①方式运输物质的速率要快B．图①是细胞最重要的吸收或排出物质的方式C．图④排出细胞物质时穿过了一层质膜 D．图③方式由于有能量的供给，可实现逆着浓度梯度转运物质答案：D解析：易化扩散比扩散作用速率要快，A错误；主动转运是细胞最重要的吸收或排出物质的方式，B错误；通过胞吐排出细胞物质时物质没有穿过质膜，C错误；主动转运方式需要消耗能量，可实现逆浓度梯度转运物质，D正确。笔记：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿（三）影响物质跨膜运输的三大因素1．要点精析（1）物质浓度（在一定浓度范围内）（2）O2浓度（3）温度2．考场突破图1至4表示不同情况下某些物质跨膜运输速度的曲线图。下列相关叙述，不正确的是（）A．可用图1与图3表示甘油进入人的皮肤细胞B．可用图2与图4表示人体小肠细胞吸收葡萄糖C．图中A、C两点的限制运输速度的主要因素不相同D．图中B、D两点的限制运输速度的主要因素不相同答案：D解析：图1与图3说明该物质的运输方式是自由扩散，甘油进出细胞的方式是自由扩散，A正确；图2与图4表示运输方式为主动运输，人体小肠细胞吸收葡糖的方式是主动运输，B正确；限制图中A、C两点的运输速度的主要因素分别是物质浓度和氧气，C正确；B、D两点的限制因素都是载体的数量，D错误。笔记：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿☆易错辨析☆（一）有关物质出入细胞的易错分析1．易混点辨析（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，还有载体蛋白的合成场所——核糖体。（5）胞吞（吐）的大分子物质穿过细胞膜的层数为0，因为该过程是通过膜的融合将物质转入（出）细胞的。2．考场突破下列关于物质跨膜运输的叙述错误的是（）A．协助扩散过程中，需要载体蛋白协助，但不需要ATP供能B．人的红细胞吸收葡萄糖的过程，需要载体蛋白和ATP供能C．质壁分离复原过程中，水分子进入细胞导致细胞内浓度降低D．胰岛素分泌过程中，囊泡膜经融合成为细胞膜的一部分答案：B解析：协助扩散是物质从高浓度一侧运输到低浓度一侧，需要载体蛋白的协助，但是顺浓度梯度进行，不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，A正确；人体红细胞吸收葡萄糖是协助扩散，需要载体蛋白，不需要ATP供能，B错误；质壁分离复原过程中，水分子内流导致细胞内溶剂相对增多，渗透压降低，C正确；胰岛素分泌过程属于胞吐，高尔基体产生的囊泡到达细胞膜时，囊泡膜与细胞膜融合，成为细胞膜的一部分，D正确。笔记：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿☆巩固练习☆1．显微镜观察人口腔上皮细胞的临时装片，如果用9％的盐水取代生理盐水，观察到的细胞发生的现象为（）A．质壁分离 B．质壁分离复原 C．皱缩 D．破裂【答案】C【解析】将人口腔上皮细胞从与其等渗的生理盐水（0．9%）换为浓度为9%的盐水中时，外界溶液浓度高于细胞的，口腔上皮细胞将渗透失水，又因为人的细胞没细胞壁所以现象是细胞皱缩而不是质壁分离。ABD错误，C正确。2．下图为紫色洋葱表皮细胞质壁分离时的模式图，在其变化过程中颜色由浅变深，图中三部分浓度关系分别是（）A．①>②>③ B．③>②>① C．②>①>③ D．③>①>②【答案】D【解析】渗透作用的原理为：水分子从水势高的系统通过半透膜向水势低的系统移动的现象，就称为渗透作用。故图中三部分浓度关系分别是③>①>②。3．下列关于膜蛋白和物质跨膜运输的叙述，错误的是（）A．膜蛋白参与物质的主动运输过程B．膜蛋白不参与物质的被动运输过程C．主动运输可以使被运输离子在细胞内外浓度不同D．物质通过磷脂双分子层的扩散属于自由扩散【答案】B【解析】有些膜蛋白能参与物质跨膜运输的主动运输过程，如载体蛋白，A正确；被动运输中的协助扩散需要载体蛋白的协助，所以膜蛋白能参与物质的被动运输过程，B错误；主动运输是由低浓度向高浓度运输，可以使被运输离子在细胞内外浓度不同，C正确；脂溶性物质通过磷脂双分子层的扩散属于自由扩散，D正确。4．下图表示番茄随环境中氧浓度的变化，从培养液中吸收Ca2＋和SiO4－的曲线。影响A、B两点与B、C两点吸收量的主要因素分别是（）A．离子浓度、载体数量 B．离子浓度、能量C．载体数量、离子浓度 D．载体数量、能量【答案】D【解析】从图中可以看出番茄细胞对于钙离子和硅离子的吸收都随着氧浓度的升高而增多，因此表明番茄对这两种离子的吸收都需要能量，为主动运输。A、B两点表示在相同氧浓度下，番茄对于钙离子的吸收多于硅离子，这主要是由于番茄细胞膜上这两种离子的运输载体数量不同所致。B、C两点表示番茄在不同的氧浓度下吸收钙离子的差别，这主要是氧浓度不同引起的呼吸作用强度不同而导致的。所以影响A、B两点与B、C两点吸收量的主要因素分别是载体数量、能量，综上所述，D正确，ABC错误。5．如图甲是物质A通过细胞膜的示意图，图乙是与物质跨膜运输相关的曲线图。请据图回答问题：（1）由图甲可知，物质A跨膜运输的方式是________，判断理由是_______________________。其运输方式也可用图乙中的曲线________（填数字）表示。如果物质A释放到细胞外，则转运方向是________（填“Ⅰ→Ⅱ”或“Ⅱ→Ⅰ”）。图中物质B指的是________。（2）图乙中曲线①反映出物质运输速率与________________有关，若曲线②表示番茄吸收Mg2+的速率，曲线不再上升时影响物质运输速率的因素可能有________和________。【答案】（1）主动运输物质运输逆浓度梯度进行②Ⅱ→Ⅰ载体蛋白（2）膜两侧物质的浓度差