新高考生物通用版总复习一轮课件必修1第4章第123节物质跨膜运输的实例和方式生物膜的流动镶嵌模型

第4章细胞的物质输入和输出[考情分析][思维网络]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考点一细胞的渗透吸水与失水

[考点梳理]1.渗透作用半透膜(1)概念：水分子(或其他溶剂分子)通过________的扩散过程。半透膜浓度差

(2)渗透作用产生的条件：一是具有________，二是半透膜两侧的溶液具有________。2.动、植物细胞的吸水和失水失水皱缩(1)动物细胞的吸水和失水。②现象。外界溶液浓度<细胞质浓度⇒细胞吸水膨胀，外界溶液浓度>细胞质浓度⇒细胞___________，外界溶液浓度＝细胞质浓度⇒水分进出平衡。半透膜与选择透过性膜的比较

(1)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活性的生物膜，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。(2)共性：都允许水分子自由通过，而不允许生物大分子通过。(2)植物细胞的吸水和失水(以成熟植物细胞为例)。①原理。②现象。渗透作用

质壁分离

a.当外界溶液的浓度大于细胞液浓度时，细胞就通过________失水，植物细胞就发生________现象。

b.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_____外界清水，植物细胞吸水，发生____________现象。 大于质壁分离复原3.物质跨膜运输的其他实例(1)植物对无机盐离子的吸收。①不同植物对同种无机盐离子的吸收有差异。②同种植物对不同无机盐离子的吸收也有差异。(2)人体甲状腺滤泡上皮细胞对碘的吸收是逆浓度梯度进行的。(3)不同微生物对不同矿物质的吸收表现出较大的差异性。4.验证渗透作用发生的条件

(1)红细胞的细胞膜相当于半透膜。习惯上说的半透膜是无生命的物理性薄膜，物质能否通过取决于微粒的大小；选择透过性膜是具有活性的生物膜，其对不同物质的通过性不仅取决于分子大小，还与细胞的需求有关。因此细胞膜和半透膜类似，又有所不同。(2)细胞壁是全透性的，水分子和溶解在水里的物质都能够自由通过。(3)轮作的意义：防止长期在同一块田里种植同种作物导致土壤肥力下降。

(4)发生渗透平衡只意味着半透膜两侧水分子移动达到平衡状态，既不可看作没有水分子移动也不可看作两侧溶液浓度绝对相等。

(5)溶液浓度高，单位体积溶液中溶质微粒多，水分子浓度低；溶液浓度低，单位体积溶液中溶质微粒少，水分子浓度高，故渗透作用中水由低浓度溶液流向高浓度溶液，与自由扩散中水从高浓度一侧运输到低浓度一侧并不矛盾。[易错诊断]1.渗透作用中膜两侧溶液的浓度指的是质量分数。()答案：×2.在渗透作用中，当半透膜两侧溶液浓度相等时，水分子不再通过半透膜。()答案：×3.将动物细胞放入一定浓度的外界溶液中，不能发生渗透作用。()答案：×4.植物细胞的原生质层包括细胞膜、细胞质和细胞核。(

)答案：×)5.无机盐离子都是逆浓度梯度跨膜运输的。(答案：×

[基础测评]

1.下图甲和乙为两个渗透装置，a、c为一定浓度的蔗糖溶液。实验初始时，b、d蔗糖溶液浓度相同，且漏斗内、外液面持平。两只漏斗中蔗糖溶液的浓度随时间的变化如图丙所示。下列分析正确的是()甲乙丙A.初始状态时，a、c蔗糖溶液的渗透压相同B.初始状态时，蔗糖溶液的浓度大小为b＝d＞a＞cC.达到平衡状态后，漏斗内、外的液面差甲＞乙D.达到平衡状态后，两装置的漏斗内、外溶液的浓度均相等答案：B2.半透膜对淀粉和葡萄糖的通透性不同(如图1)，预测图2)的实验结果(开始时漏斗内外液面相平)最可能的是(

图1甲乙图2A.甲中水柱a将持续上升B.甲中水柱a将保持不变C.乙中水柱b将保持不变D.乙中水柱b将先上升后下降答案：D考点二物质出入细胞的方式及影响因素

[考点梳理]1.各种物质出入细胞方式的比较是是(续表)是是人的红细胞吸收葡萄糖(1)从低浓度一侧向高浓度一侧运输一定是主动运输，因为逆浓度梯度运输需要消耗能量。

(2)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的方式是协助扩散，小肠上皮细胞吸收葡萄糖的方式则是主动运输。(3)Na＋、K＋等无机盐离子一般以主动运输的方式进出细胞，但也可通过协助扩散进出细胞。(4)RNA和蛋白质等大分子物质通过核孔进出细胞核，而不是通过胞吞、胞吐作用。2.影响物质跨膜运输的主要因素(1)浓度差对物质跨膜运输的影响。浓度差主要影响自由扩散和协助扩散。(2)载体蛋白数量对跨膜运输的影响。载体蛋白主要影响协助扩散和主动运输。(3)氧气含量对跨膜运输的影响。

通过影响细胞呼吸进而影响主动运输的速率。PQ段，随着氧气含量增加，有氧呼吸产生的能量越多，主动运输的速率越大。(4)温度对物质跨膜运输的影响。(1)小分子物质的运输方式不一定都是跨膜运输，如神经递质的释放是胞吐作用。(2)生物大分子不一定都是以胞吞、胞吐方式运输的，如RNA和蛋白质可通过核孔出入细胞核。(3)消耗能量的运输方式并不一定就是主动运输，胞吞和胞吐也消耗能量。1.细胞外液中的K＋进入神经细胞属于自由扩散。([易错诊断])答案：×2.液泡中积累了大量离子，故液泡膜不具有选择透过性。(

)答案：×3.激素都必须通过主动运输进入细胞内才能完成对细胞代)谢的调节。(

答案：×4.人红细胞吸收胆固醇与吸收葡萄糖的相同点是需要载体)蛋白的协助。(

答案：×)5.新生儿从乳汁中获得抗体需要消耗能量。(答案：√[基础测评])1.下列有关物质跨膜运输的叙述，错误的是(A.细胞通过主动运输吸收物质需要消耗能量B.蛋白酶的分泌依赖于生物膜的流动性C.乙醇以自由扩散的方式进入细胞D.有害的物质都不能通过细胞膜答案：D2.如图是几种物质进出细胞方式中，运输速率与影响因素间的关系曲线图，下列与此图相关的叙述中，正确的是()A.与氧气进出细胞相符的图有①③⑤B.与葡萄糖进入红细胞相符的图有①④⑥C.与K＋进入神经细胞相符的图有②④⑤D.与蛋白质类物质进出细胞相符的图有②③⑥答案：A

3.依据模式图(下图)确认物质出入细胞的方式及影响因素。

(1)填写以下有关物质运输方式及结构的名称：图2：__________，图3：_________，图4：_________，a：_________，图5：____________。(2)写出图1～图5中影响物质出入细胞的因素：①图中仅受“浓度差”制约的为__________。

②加入呼吸酶抑制剂处理，会受影响的是__________。

(3)甘油分子跨膜运输遵循________所示模式，红细胞吸收葡萄糖与_______所示模式一致，多数离子跨膜方式应如______所示方式。

(4)神经递质的释放应符合___________所示模式，该模式________(填“需”或“不需”)消耗能量，其运输机制与膜的__________有关。图1图2图3图4图5答案：(1)自由扩散协助扩散主动运输载体蛋白胞吞、胞吐(2)①图1、图2②图4、图5(3)图2(4)图5图3需

图4流动性考向1渗透作用的原理及应用分析是()A.渗透平衡时S1溶液的浓度等于S2溶液的浓度B.若向漏斗中加入蔗糖分子，则平衡时m变小C.当漏斗内外的高度差达到平衡时，没有水分子进出半透膜D.若吸出漏斗中高出烧杯液面的溶液，再次平衡时m将变小

[解析]渗透平衡时S1液面比S2液面高，此时S1溶液的浓度大于S2

溶液的浓度，A错误；向漏斗中加入蔗糖分子，漏斗中蔗糖溶液浓度增大，通过渗透作用进入漏斗中的水分子增加，m增大，B错误；漏斗内外的高度差达到平衡，说明进出半透膜的水分子达到动态平衡，C错误；吸出漏斗中高出烧杯液面的溶液，由于存在浓度差，水分子还会进入漏斗，水分将漏斗中的溶液稀释，渗透压下降，再次平衡时m将变小，D正确。[答案]D(1)水分子的移动方向是双向的，但最终结果是由低浓度溶液流向高浓度溶液的水分子数多。(2)实验中观察指标为漏斗内液面变化，不能用烧杯液面变化作描述指标，因现象不明显。(3)渗透系统的溶液浓度指物质的量浓度，而非质量浓度，实质是指渗透压。

[考向预测] 1.如图为渗透平衡时的装置(糖类不能通过半透膜)，烧杯的液面高度为a，漏斗的液面高度为b，液面差m＝b－a。在此基础上继续实验，以渗透平衡时的液面差为观测指标，下列叙述正确的是()A.若向漏斗中滴入清水，平衡时m将增大B.若向漏斗中加入蔗糖分子，则平衡时m不变C.若向漏斗中加入蔗糖酶，则平衡时m不变D.达到新的平衡时，水分子进出半透膜的速率相等

解析：若向漏斗中滴入清水，渗透压降低，吸水能力减弱，则平衡时m将减小，A错误；若向漏斗中加入蔗糖分子或蔗糖酶，渗透压增大，则平衡时m将增大，B、C错误；达到新的平衡时，水分子进出半透膜的速率相等，液面不再升高，D正确。答案：D

2.如图表示一个中间隔以半透膜(只允许水分子通过)的水槽，两侧分别加入等物质的量浓度的葡萄糖溶液和麦芽糖溶液。然后在半透膜两侧加入等质量的麦芽糖酶，在加入麦芽糖酶前后a、b两侧液面的变化是()

A.加酶前a侧液面上升，加酶后b侧液面上升并高于a侧液面B.加酶前a侧液面上升，加酶后b侧液面上升并与a侧液面持平C.加酶前后a、b两侧液面不变D.加酶前a、b两侧液面不变，加酶后b侧液面上升并高于a侧液面

解析：溶液渗透压的大小取决于单位体积溶液中溶质微粒的数目。相同物质的量浓度的葡萄糖溶液和麦芽糖溶液渗透压相等，即加酶前a、b两侧液面不变；但加入麦芽糖酶后，麦芽糖分解，使得b侧溶液的渗透压增大，水分由a侧向b侧转移，b侧液面上升并高于a侧，D符合题意。答案：D

3.(2019年山东临沂模拟)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，漏斗底部均封以半透膜，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①②③表示漏斗液面高度随时间的变化情况。则曲线①②③与甲、乙、丙三个装置的对应关系应是()图1图2A.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：丙的体积最大，吸水的量最大，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，A符合题意。答案：A考向2物质跨膜运输方式的判断

[典例2](2019年山东高二期末)囊性纤维病是一种严重的遗传性疾病，患者汗液中氯离子的浓度升高，支气管被异常黏液堵塞，导致这一疾病发生的主要原因是编码CFTR蛋白的基因发生突变。如图表示CFTR蛋白在氯离子跨膜运输过程中的作用，请据图分析回答下列问题。入到脂质体的磷脂双分子层内，可使K＋的运输速率大幅提高，但却不能有效提高Na＋的运输速率，由此可以得出：①______

(1)图中所示为细胞膜的__________模型。构成细胞膜的基本支架是________________，其元素组成为______________。

(2)在正常细胞内，氯离子跨膜运输的正常进行是由膜上______________决定的，通过______________的方式转运至细胞外。结合图示囊性纤维病发病机理，试分析覆盖支气管细胞表面的黏稠分泌物不断积累的原因是_____________________。

(3)人工合成的仅由磷脂双分子层构成的封闭球状结构称为脂质体，所有带电荷的分子不管多小，都很难通过脂质体，即使脂质体的体外离子浓度很高也不行，这是因为脂双分子层的内部是疏水的。缬氨霉素是一种十二肽的抗生素，若将它插____________________。②____________________________。

[解析](1)细胞膜的结构模型为流动镶嵌模型，膜上的磷脂双分子层构成了细胞膜的基本支架，磷脂的元素组成为C、H、O、N、P。(2)由图可知，功能正常的CFTR蛋白能协助氯离子进行跨膜运输，而功能异常的CFTR蛋白不能协助氯离子进行跨膜运输，可见，氯离子跨膜运输的正常进行是由膜上功能正常的CFTR蛋白决定的。在正常细胞内，氯离子在CFTR蛋白的协助下通过主动转运方式转运至细胞外，随着氯离子在细胞外浓度逐渐升高，细胞内外浓度差增大，导致水分子向膜外扩散的速度加快，使覆盖于肺部细胞表面的黏液被稀释，而异常磷脂双分子层内，可使K＋的运输速率大幅提高”说明载体蛋白的CFTR蛋白不能够使氯离子跨膜运输到细胞外，水分子向膜外扩散减少，从而不能够稀释支气管表面黏稠的分泌物。(3)根据“缬氨霉素是一种十二肽的抗生素，若将它插入到脂质体的能极大提高运输速度；根据“缬氨霉素可使K＋的运输速率大幅提高，但却不能有效提高Na＋的运输速率”说明载体具有特异性。[答案](1)流动镶嵌磷脂双分子层

C、H、O、N、P(2)功能正常的CFTR蛋白主动运输异常关闭的CFTR蛋白不能够使氯离子跨膜运输到细胞外，水分子向膜外扩散减少，从而不能够稀释支气管表面黏稠的分泌物(3)载体蛋白能极大提高运输速率载体具有特异性物质出入细胞方式的判断方法(续表)

注：一般情况下，胞吞和胞吐是大分子物质出入细胞的主要方式，故通过比较分子的大小，也是判断物质出入细胞的判断方法。

[考向预测] 4.(2018年海南卷)小麦种子萌发过程中，α­淀粉酶在糊粉层的细胞中合成，在胚乳中分解淀粉。该酶从糊粉层细胞排到细胞外的方式是()A.顺浓度梯度经自由扩散排出B.逆浓度梯度经协助扩散排出C.通过离子通道排出D.含该酶的囊泡与质膜融合排出

解析：α-淀粉酶的化学本质是蛋白质，属于生物大分子，大分子排出细胞的方式为胞吐，是通过囊泡和质膜(细胞膜)的融合排出的，D正确。答案：D正确的是()A.它是自由扩散B.它是主动运输C.它是逆浓度梯度运输的D.葡萄糖进入红细胞通常采用该方式

解析：该物质运输过程中抑制呼吸作用对运输速率没有影响，限制细胞膜上蛋白质的活性，运输速率迅速下降，说明该物质的运输与细胞膜上蛋白质的活性强弱有关，即物质X的运输为需要载体协助而不需耗能的协助扩散，A、B错误；协助扩散是顺浓度梯度进行的，C错误；红细胞吸收葡萄糖的方式为协助扩散，D正确。答案：D

6.主动运输消耗的能量可来自ATP或离子电化学梯度等。如图为Na＋、葡萄糖进出小肠上皮细胞的示意图。下列关于图中物质跨膜运输过程的分析，错误的是()＋从小肠上皮细胞进入组织液是需要消耗ATP的主动＋从肠腔到小肠上皮细胞以及葡萄糖从小肠上皮细胞A.葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞是不需耗能的主动运输运输C.葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞与Na＋从肠腔进入小肠上皮细胞相伴随到组织液均为被动运输皮细胞，属于主动运输，需要消耗能量，A错误；Na＋从小肠上解析：由题图可知，葡萄糖从肠腔逆浓度梯度进入小肠上皮细胞进入组织液是逆浓度梯度进行的，需要载体蛋白协助并需要消耗ATP，属于主动运输，B正确；从题图可看出，葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞与Na＋从肠腔进入小肠上皮细胞共用一个载体，C正确；Na＋从肠腔进入小肠上皮细胞的方式是协助扩散，葡萄糖从小肠上皮细胞进入组织液的方式也是协助扩散，均为被动运输，D正确。答案：A7.(2018年湖北十堰调研)下列关于细胞的物质输入与输出的叙述，正确的是()

A.小分子物质均能够以被动运输的方式进出细胞

B.胞吐过程中囊泡与细胞膜的融合依赖于膜的流动性

C.胞吐是顺浓度梯度转运物质，不消耗ATP D.物质以被动运输的方式进入细胞时，不需要载体蛋白的协助

解析：小分子物质以被动运输或主动运输方式进出细胞，A错误；胞吐过程中囊泡与细胞膜的融合依赖于膜的流动性，B正确；胞吐需要消耗ATP，与浓度梯度无关，C错误；被动运输包括自由扩散与协助扩散，其中协助扩散需要载体蛋白的协助，D错误。答案：B考向3影响物质跨膜运输的因素分析

膜上的载体蛋白，具有ATP水解酶活性，能够利用水解ATP释

悬浮在一定pH的溶液中(假设细胞内的pH高于细胞外)，置于暗中一段时间后，溶液的pH不变。②再将含有保卫细胞的该溶液分成两组，一组照射蓝光后溶液的pH明显降低；另一组

蓝光照射，溶液的pH不变。根据上述实验结果，下列推测不合理的是()[典例3](2019年新课标Ⅱ卷)某种H＋－ATPase是一种位于放的能量逆浓度梯度跨膜转运H＋。①将某植物气孔的保卫细胞先在溶液中加入H＋－ATPase的抑制剂(抑制ATP水解)，再用＋－ATPase位于保卫细胞质膜上，蓝光能够引起细胞内的H＋转运到细胞外B.蓝光通过保卫细胞质膜上的H＋－ATPase发挥作用导致H＋逆浓度梯度跨膜运输＋－ATPase逆浓度梯度跨膜转运H＋所需的能量可由蓝光直接提供D.溶液中的H＋不能通过自由扩散的方式透过细胞质膜进入保卫细胞蓝光能够引起细胞内的H＋转运到细胞外，A正确；蓝光通过保[解析]分析题意可知，H＋－ATPase位于保卫细胞质膜上，卫细胞质膜上的H＋－ATPase发挥作用导致H＋逆浓度梯度跨膜运输，B正确；H＋－ATPase逆浓度梯度跨膜转运H＋所需的能量由ATP水解提供，C错误；溶液中的H＋不能通过自由扩散进入保卫细胞，D正确。[答案]C

[考向预测] 8.(2019年江苏连云港高三一模)人体细胞膜上存在一种蛋白质离子通道，在膜电位发生变化时，蛋白质通道的闸门开启或关闭，完成无机盐离子进出细胞的运输。如图所示为物质进出细胞的三种途径，下列说法正确的是()A.膜电位由静息电位变为动作电位时，Ca2＋通道蛋白开启B.影响途径①的因素只有物质的浓度差C.温度只影响物质进出细胞方式中途径③的速率D.甲物质是ATP，可为途径②和③提供能量解析：分析题图可知，膜电位由内负外正的静息电位变为内正外负的动作电位时，Ca2＋通道蛋白开启，Ca2＋内流，A正确；途径①是葡萄糖从高浓度一侧向低浓度一侧运输且需要载体协助，运输方式为协助扩散，该运输方式不仅受物质的浓度差影响，还受载体蛋白的数量影响，B错误；温度可影响ATP的合成及膜上蛋白质的运动，途径③为胞吐，需要消耗能量，途径①②都需要载体蛋白协助，因此运输速率都与温度有关，C错误；甲物质是细胞呼吸第一阶段和有氧呼吸第二、三阶段所产生的ATP，ATP为途径③胞吐提供能量，途径②协助扩散依赖蛋白通道的开启，不消耗能量，D错误。答案：A

9.离子通过细胞膜进出细胞有两种方式，一种是通过离子通道，另一种是借助离子泵的搬运。离子通道是由蛋白质复合物构成的，一种离子通道只允许一种离子通过，且只有在对特定刺激发生反应时才瞬时开放；离子泵是一种具有ATP水解酶活性的载体蛋白，能利用ATP水解释放的能量跨膜运输离子。下列叙述正确的是()

A.细胞通过主动运输方式吸收离子的速率与细胞呼吸强度总是呈正相关

B.蛋白质变性剂会降低离子通道的运输速率但不会降低离子泵的运输速率

C.借助离子泵搬运离子的结果是使该离子在细胞膜内外的浓度趋于相等

D.通过离子通道运输离子是被动运输，其运输方向是顺浓度梯度进行的

解析：一定范围内，细胞通过主动运输方式吸收离子的速率与细胞呼吸强度呈正相关，但由于载体的数量是有限的，细胞呼吸达到一定强度后，主动运输的速率不再增加，A错误；离子通道或离子泵的化学本质均是蛋白质，蛋白质变性剂使离子通道或离子泵变性后会降低离子通道和离子泵的运输速率，B错误；借助离子泵搬运的离子，由于有ATP供能，是一种逆浓度梯度运输，该物质在细胞膜内外的浓度是不相等的，C错误；通过离子通道运输离子时，不消耗ATP，其运输方向是顺浓度梯度进行的，D正确。答案：D植物细胞的吸水和失水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，细胞能渗透吸水和失水。(3)原生质层比细胞壁的伸缩性大。2.实验步骤3.现象与结论对照实验的类型及实验组、对照组的确认(续表)本实验存在两组对照实验4.不同外界溶液中植物细胞的变化分析

将成熟植物的细胞依次浸于蒸馏水、物质的量浓度为0.3mol/L的蔗糖溶液和0.5mol/L的尿素溶液中，原生质体(即植物细胞中细胞壁以内的部分)的体积随时间变化如图，分析如下：(1)A曲线表示细胞在蒸馏水中：细胞略膨胀，但是由于细胞壁的存在，原生质体的体积不能无限膨胀。

(2)B曲线表示细胞在0.5mol/L的尿素溶液中：细胞先因渗透失水而发生质壁分离，后由于尿素能进入细胞，使得质壁分离后的细胞因吸水而自动复原；KNO3、甘油、乙二醇等溶液中也可发生质壁分离后自动复原现象。(3)C