新高考生物人教版一轮复习课件第2单元第3讲物质跨膜运输的实例物质跨膜运输的方式

第3讲物质跨膜运输的实例、物质跨膜运输的方式课标考情——知考向核心素养——提考能课标考点1．阐明质膜具有选择透过性2．举例说明有些物质顺浓度梯度进出细胞，不需要额外提供能量；有些物质逆浓度梯度进出细胞，需要能量和载体蛋白3．举例说明大分子物质可以通过胞吞、胞吐进出细胞生命观念通过归纳物质运输方式的实例和判断方法，建立生命结构与功能相统一的观点科学思维通过分析影响渗透作用和物质跨膜运输的因素，培养逻辑思维能力课标考情——知考向核心素养——提考能近年考情2020全国卷Ⅰ(4)、2020全国卷Ⅱ(5)、2020山东卷(3)、2019全国卷Ⅱ(3)、2018全国卷Ⅰ(3)、2017全国卷Ⅱ(4)科学探究观察植物细胞的质壁分离与复原，探究物质跨膜运输方式社会责任通过对渗透作用和质壁分离等知识学习，能够指导其在农业生产中的应用趋势分析1．考查方式：选择题2．广东命题趋势：结合具体的物质运输实例，分析物质运输的方式和意义，并会结合相关实验考查科学探究的能力自主学习·巩固基础知识点一细胞的吸水和失水1．渗透作用原理(1)发生渗透作用的条件：①具有________；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______蔗糖溶液进入清水中的水分子，导致蔗糖溶液液面______。[自主学习]半透膜多于上升

2．动物细胞的吸水和失水(1)人成熟的红细胞中发生渗透作用的条件：①________相当于半透膜；②____________________之间存在浓度差。(2)引起细胞失水和吸水的条件：外界溶液与细胞质之间存在________。细胞膜细胞质与外界溶液浓度差3．植物细胞的吸水和失水(1)成熟植物的细胞结构。【答案】(1)全透性小原生质层半透膜大(2)原理和现象。①外界溶液浓度______细胞液浓度时，细胞失水，发生__________现象。②外界溶液浓度______细胞液浓度时，细胞吸水，发生_________________现象。(3)质壁分离的原因。①外因：________浓度＜外界溶液浓度，细胞通过渗透作用失水。②内因：细胞壁的伸缩性______原生质层的伸缩性。大于质壁分离小于质壁分离

复原

细胞液小于1．思考判断(1)渗透作用中膜两侧溶液的浓度指的是质量百分比浓度。 (

)(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。 (

)(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。 (

)(4)植物细胞的原生质层包括细胞膜、细胞质和细胞核。 (

)(5)无机盐离子都是逆浓度梯度跨膜运输的。 (

)【答案】(1)×

(2)×

(3)×

(4)×

(5)×[自主检测]2．深挖教材(1)渗透与扩散有何区别？(2)请写出原生质层与原生质体的区别。(3)为什么吃比较咸的食物口唇感觉比较干？(4)浓度低的饮料可以用来__________，浓度高的饮料不能很好地起到补充体内水分的作用，因为______________________________。【答案】(1)提示：渗透作用必须有选择透过性膜(半透膜)，扩散则不一定需要；扩散适用于各种物质，渗透仅指溶剂分子；因此，渗透是一种特殊的扩散。(2)提示：原生质层由细胞膜、液泡膜以及两膜间的细胞质组成，原生质体是指去除植物细胞壁以后所剩下的植物细胞结构。(3)提示：这是因为与细胞内液相比，外界溶液浓度高，口腔上皮细胞失水导致的。(4)提示：补充体内水分过高浓度的饮料反而会导致细胞失水知识点二物质出入细胞的方式【答案】高低载体能量低高能量和载体流动性能量[自主学习]

物质出入细胞的方式简单记忆跨膜运输三类型，自由、协助和主动，自由、协助高到低，主动运输逆着行；胞吞、胞吐非跨膜，不需载体需耗能，大分子颗粒来出入，全靠膜的流动性。1．思考判断(1)细胞质中的氢离子可以通过扩散作用进入液泡内。 (

)(2)Na＋与有关载体蛋白结合排出神经细胞属于主动运输。 (

)(3)细胞外液中的K＋进入神经细胞属于自由扩散。 (

)(4)液泡中积累了大量离子，故液泡膜不具有选择透过性。 (

)(5)主动运输使膜内外物质浓度趋于一致，维持了细胞的正常代谢。 (

)【答案】(1)×

(2)√

(3)×

(4)×

(5)×[自主检测]2．深挖教材(1)主动运输的意义：__________________________________。(2)免疫细胞行使免疫功能时，会涉及胞吞和胞吐这两种物质跨膜运输方式，这两种方式的共同点有哪些？(3)同一种物质进出同一细胞的方式相同吗？请举例说明。(4)囊性纤维病是细胞中某种蛋白质结构异常，影响了Na＋和Cl－的跨膜运输，这一事例说明这种结构蛋白属于细胞膜上的______，也反映了细胞膜对离子的吸收具有选择性是通过细胞膜上______________来实现的。(5)通道蛋白是一类跨越细胞膜磷脂双分子层的蛋白质。它包含两大类：________________。(6)小肠绒毛上皮细胞能够吸收葡萄糖，却很难吸收相对分子质量比葡萄糖小的木糖。这个事实说明______________________，这与细胞生活的关系是__________________________________________。【答案】(1)提示：主动选择吸收所需要的营养物质，排出代谢废物和对细胞有害的物质(2)提示：①能运输生物大分子等；②运输过程中形成囊泡；③都需要消耗能量。(3)提示：不一定相同。人的红细胞吸收葡萄糖的方式是协助扩散，肾小管细胞重吸收葡萄糖的方式是主动运输；神经元吸收钾离子的方式是主动运输，而静息时钾离子外流的方式是协助扩散。(4)提示：载体蛋白载体蛋白的种类和数量(5)提示：水通道蛋白和离子通道蛋白(6)提示：细胞膜对物质进入细胞具有选择透过性细胞尽可能地只吸收自身需要的物质，细胞不需要或对细胞有害的物质常被阻挡在细胞外3．热图导析：分析物质进出细胞的有关图像(1)甲、乙的物质进出细胞方式一样吗？为什么？(2)图乙的物质运输方式也可以逆浓度梯度进行吗？(3)只要是消耗能量的运输方式就是主动运输吗？(4)完善物质跨膜运输方式图解。

【答案】(1)提示：不一样。图甲中a点以后物质是逆浓度梯度运输，为主动运输；图乙中物质顺浓度梯度运输，需要载体蛋白，但不消耗能量，为协助扩散。(2)提示：不能，逆浓度梯度运输一定消耗能量。(3)提示：不是，需要消耗能量的运输方式除了主动运输，还有胞吞和胞吐。(4)提示：①主动运输②自由扩散③协助扩散重难探究·素养达标渗透作用的原理和应用[深度讲解]1．常见渗透装置图示分析(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的水分子数，宏观上表现为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，宏观上表现为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，宏观上表现为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．渗透系统的应用(1)比较不同溶液浓度的大小。漏斗内溶液浓度为M，烧杯内溶液浓度为N，以下为各种现象及对应的结论：(3)探究物质能否通过半透膜(以碘和淀粉为例)。烧杯内盛淀粉溶液漏斗内盛碘液结论变蓝不变蓝碘能通过半透膜，而淀粉不能不变蓝变蓝淀粉能通过半透膜，而碘不能变蓝变蓝淀粉和碘都能通过半透膜不变蓝不变蓝淀粉和碘都不能通过半透膜3．半透膜和选择透过性膜的区别

有关渗透作用的3个易错点(1)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，如质量分数为10%葡萄糖溶液和质量分数为10%蔗糖溶液的质量浓度相等，但质量分数为10%蔗糖溶液的渗透压小，故水可通过半透膜由蔗糖溶液侧向葡萄糖溶液侧移动。

(2)渗透平衡≠浓度相等。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。(3)只有活的、成熟的植物细胞才能发生质壁分离和复原。[考向预测](一)考查渗透作用的条件及渗透装置的分析(素养目标：科学思维)1．将生鸡蛋的大头保持壳膜完好去掉蛋壳，小头开个小孔让蛋清和蛋黄流出。将蛋壳内灌入15%的蔗糖溶液，然后放在烧杯的清水中并用铅笔标上吃水线。下列分析错误的是 (

)A．卵壳膜相当于渗透装置中的半透膜B．半小时后吃水线低于烧杯的水面是由于清水渗入蛋壳所致C．若将清水换为15%的NaCl溶液，则蛋壳先上浮后下沉D．若将正常的线粒体放入清水中，则线粒体内膜先涨破【答案】D

【解析】本实验中的卵壳膜相当于渗透装置中的半透膜，A正确；由于壳膜内的浓度大于外界溶液的浓度，外界清水就透过壳膜进入到壳膜内的蔗糖溶液中，导致吃水线低于烧杯的水面，B正确；若将清水换为15%的NaCl溶液，由于壳膜内的摩尔浓度小于外界溶液的摩尔浓度，壳膜内的水就透过壳膜进入到壳膜外，导致蛋壳上浮；由于Na＋和Cl－都可以通过半透膜，随着Na＋和Cl－进入卵壳膜，导致卵壳膜内的溶液的摩尔浓度大于卵壳膜外的溶液的摩尔浓度，壳膜外的水就透过壳膜进入到壳膜内，导致蛋壳下沉，C正确；若将正常线粒体放在清水中，由于内膜向内折叠增大了膜面积，故会发生外膜先破裂，内膜后破裂，D错误。(二)细胞吸水和失水情况的判断(素养目标：科学思维)2．图甲是人的红细胞长时间处在不同浓度的NaCl溶液中，红细胞的体积(V)与初始体积(V0)之比的变化曲线；图乙是某植物细胞在一定浓度的NaCl溶液中细胞失水量的变化情况。下列分析正确的是 (

)甲乙

A．从图甲可见250mmol·L－1NaCl溶液不影响人红细胞的代谢B．图乙中植物细胞体积的变化是先减小后增大C．图乙中A点细胞失水量最大，此时细胞吸水能力最小D．人红细胞长时间处在300mmol·L－1NaCl溶液中可能会死亡，图乙中的处理时间内细胞一直有生物活性【答案】D

【解析】图甲中，250mmol·L－1NaCl溶液中红细胞体积与初始体积之比小于1，说明人红细胞失水皱缩了，会影响人红细胞的代谢，A错误；植物细胞由于细胞壁的存在，细胞体积几乎不变，B错误；图乙中，A点细胞失水量最大，细胞液浓度最大，此时细胞吸水能力最强，C错误。物质出入细胞的方式的影响因素及实验设计[深度讲解]1．影响物质跨膜运输的因素(1)物质浓度(在一定的范围内)。(2)氧气浓度(哺乳动物成熟红细胞的主动运输与O2浓度无关)。(3)温度。2．物质跨膜运输方式的判断与实验设计(1)据物质浓度判断跨膜运输方式。①顺浓度梯度(溶质)→被动运输。②逆浓度梯度(溶质)→主动运输。③水分子的运输方式为自由扩散，从溶液角度分析，是从低浓度溶液(水的相对含量多)→高浓度溶液(水的相对含量少)。④实例：兴奋产生与传导过程中Na＋、K＋的运输方式判断。a．由于细胞外Na＋浓度高，细胞内K＋浓度高，因此神经细胞静息时K＋外流和兴奋时Na＋内流的运输方式都是被动运输。b．细胞维持膜外Na＋浓度高，膜内K＋浓度高，需要不断吸K＋排Na＋，此时K＋、Na＋的运输方式为主动运输。[考向预测](一)物质出入细胞的方式及特点(素养目标：生命观念)1．(2020山东济南三模改编)钠钾泵是普遍存在于动物细胞表面的一种载体蛋白，如图所示，它具有ATP酶活性，能将Na＋排到细胞外，同时将K＋运进细胞内，维持细胞内外Na＋和K＋的浓度差。载体蛋白1和载体蛋白2依赖于细胞膜两侧Na＋浓度差完成相应物质的运输。下列叙述错误的是

(

)A．图中所示过程说明细胞膜具有选择透过性B．图中细胞对C6H12O6的吸收和对K＋的吸收方式均属于主动运输C．载体蛋白2可能与细胞内pH的调节有关D．图中各种载体蛋白只具有运输功能【答案】D

【解析】图示体现了细胞膜对进出细胞的物质具有选择性，即体现了细胞膜的选择透过性，A正确；由图可知，C6H12O6和Na＋由载体蛋白1协助运输，由题干信息“载体蛋白1和载体蛋白2依赖于细胞膜两侧Na＋浓度差完成相应物质的运输”可知，Na＋顺浓度梯度进入细胞可产生一定的势能，该能量可促使C6H12O6逆浓度梯度进入细胞，即C6H12O6进入细胞的方式为主动运输；钠钾泵具有ATP酶活性，可将K＋逆浓度梯度运进细胞，即K＋进入细胞的方式为主动运输，B正确；载体蛋白2将Na＋运进细胞，而将H＋运出细胞，结合B项分析可知，Na＋顺浓度梯度进入细胞可产生一定的势能，该势能使H＋以主动运输方式被运出细胞，进而可调节细胞内的pH，C正确；由题意可知，钠钾泵具有两方面作用：一是可作为载体蛋白，具有运输功能，二是具有ATP酶活性，具有催化功能，D错误。(二)影响物质出入细胞的因素(素养目标：生命观念)2．(2020年山东烟台期末)如图甲、乙分别是洋葱根尖在不同O2浓度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NO的速率曲线图。下列相关描述不正确的是 (

)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大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【答案】D

【解析】洋葱根尖吸收NO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点时离子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影响吸收速率，故此时主要影响因素是能量，A正确；B点时离子吸收速率不再随O2浓度增大而增大，此时的限制因素是载体的数量，B正确；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，C正确；D点时离子吸收速率不再随底物浓度增大而增大，主要是因为载体数量有限，D错误。实验平台·专讲专练[实验理论]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。观察植物细胞质壁分离和复原2．质壁分离与复原实验流程3．现象与结论4．实验拓展应用(1)判断成熟植物细胞的死活。(2)测定细胞液浓度范围。

(3)比较不同植物细胞的细胞液浓度大小。(4)比较未知浓度溶液的浓度大小。(5)鉴别不同种类的溶液(如KNO3溶液和蔗糖溶液)。[诊断小练]1．(原创)下列关于质壁分离及其复原现象的叙述，正确的是(

)A．某细胞处于质壁分离状态时，外界溶液浓度一定大于细胞液浓度B．黑藻叶肉细胞中有叶绿体，便于观察质壁分离和复原现象C．洋葱表皮细胞发生质壁分离过程中，水分子只向原生质层外扩散D．植物细胞质壁分离复原过程中，细胞的吸水能力逐渐增强【答案】B

【解析】细胞处于质壁分离状态时，有三种可能：①正在发生质壁分离，此时外界溶液浓度大于细胞液浓度；②正在发生质壁分离复原，此时外界溶液浓度小于细胞液浓度；③处于动态平衡状态，此时外界溶液浓度等于细胞液浓度，A错误。叶绿体存在于黑藻细胞质中，即原生质层中，细胞失水时，原生质层收缩，其颜色会加深，由此可较明显地观察到质壁分离和复原现象，B正确。洋葱表皮细胞发生质壁分离时，细胞失水，但水分子是双向扩散。只是单位时间内扩散到原生质体外的水分子数多于进入原生质体的水分子数，C错误。细胞吸水能力强弱与细胞液浓度有关，细胞发生质壁分离复原过程中，细胞吸水，细胞液浓度逐渐减小，则细胞的吸水能力逐渐减弱，D错误。2．(2021年广东适应性考试)某同学用黑藻叶临时装片观察叶绿体后，进一步探究植物细胞的吸水和失水现象。下列叙述正确的是 (

)A．可观察到细胞中有螺旋带状叶绿体B．不同细胞的叶绿体运动方向一致C．高浓度乙醇可引起细胞的质壁分离D．质壁分离后期细胞吸水能力增强【答案】D

【解析】水绵的叶绿体为带状，黑藻叶片中叶绿体为椭球形或球形，A错误；不同细胞中的叶绿体的运动方向可能不同，但同一细胞中的不同叶绿体的运动方向是相同的和定向的，即叶绿体环绕中央大液泡循着同一个方向旋转式流动着，即细胞质基质环流，B错误；高浓度的乙醇会使细胞死亡，C错误；质壁分离过程中细胞失水，细胞液的浓度增加，细胞吸水能力增强，D正确。典题演练·破解高考1．(2020年全国新课标Ⅱ卷)取某植物的成熟叶片，用打孔器获取叶圆片，等分成两份，分别放入浓度(单位为g/mL)相同的甲糖溶液和乙糖溶液中，得到甲、乙两个实验组(甲糖的相对分子质量约为乙糖的2倍)。水分交换达到平衡时，检测甲、乙两组的溶液浓度，发现甲组中甲糖溶液浓度升高。在此期间叶细胞和溶液之间没有溶质交换。据此判断下列说法错误的是 (

)A．甲组叶细胞吸收了甲糖溶液中的水使甲糖溶液浓度升高B．若测得乙糖溶液浓度不变，则乙组叶细胞的净吸水量为零C．若测得乙糖溶液浓度降低，则乙组叶肉细胞可能发生了质壁分离D．若测得乙糖溶液浓度升高，则叶细胞的净吸水量乙组大于甲组【答案】D

【解析】由题干信息可知，叶细胞与溶液之间无溶质交换，而甲组的甲糖溶液浓度升高，则可能是由于叶细胞的细胞液浓度大于甲糖溶液物质的量浓度，引起了细胞吸水，A正确；若乙糖溶液浓度不变，说明乙糖溶液物质的量浓度与叶细胞的细胞液浓度相等，叶细胞净吸水量为零，B正确；若乙糖溶液浓度降低，说明细胞失水，叶肉细胞可能发生了质壁分离，C正确；若乙糖溶液浓度升高，说明乙糖溶液物质的量浓度低于叶细胞的细胞液浓度，细胞吸水，而乙糖溶液的物质的量浓度约为甲糖溶液的2倍，因此叶细胞的净吸水量应是乙组小于甲组，D错误。易错探因渗透作用需要半透膜和浓度差，这里的浓度差指的是物质的量的浓度，而不是质量浓度，所以两种糖的质量浓度相等，糖分子量较小的溶液中物质的量的浓度越高，即单位体积中的糖分子数目更多，所以其吸水力就越高。2．(2020年山东卷)黑藻是一种叶片薄且叶绿体较大的水生植物，分布广泛、易于取材，可用作生物学实验材料。下列说法错误的是 (

)A．在高倍光学显微镜下，观察不到黑藻叶绿体的双层膜结构B．观察植物细胞的有丝分裂不宜选用黑藻成熟叶片C．质壁分离过程中，黑藻细胞绿色加深、吸水能力减小D．探究黑藻叶片中光合色素的种类时，可用无水乙醇作提取液【答案】C

【解析】黑藻叶绿体的双层膜结构属于亚显微结构，需要用电子显微镜来观察，A正确；黑藻成熟叶片为高度分化的细胞，不具有分裂能力，故不能用来观察植物细胞的有丝分裂，B正确；质壁分离过程中，植物细胞失水，原生质层体积变小，绿色会加深，而随着不断失水，细胞液的浓度增大，吸水能力增强，C错误；叶绿体中的色素易溶于乙醇、丙酮等有机溶剂，提取黑藻叶片中光合色素时，可用无水乙醇作提取液，D正确。易错探因植物细胞的吸水能力与细胞液浓度成正比，即细胞液浓度越高则吸水能力就越强。植物细胞在失水过程中细胞液浓度是增大的，所以在失水过程中细胞的吸水力是逐渐增大的。3．(2019年全国新课标Ⅱ卷)某种H＋－ATPase是一种位于膜上的载体蛋白，具有ATP水解酶活性，能够利用水解ATP释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；另一组先在溶液中加入H＋－ATPase的抑制剂(抑制ATP水解)，再用蓝光照射，溶液的pH不变。根据上述实验结果，下列推测不合理的是 (

)A．H＋－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C．H＋－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【答案】C

【解析】细胞内的pH高于细胞外，照射蓝光后溶液的pH明显降低，说明在蓝光照射下细胞内的H＋由细胞内转运到细胞外，推测H＋－ATPase位于保卫细胞质膜上，