2024-2025学年高考生物一轮复习专题06细胞的物质输入和输出知识点讲解含解析

专题06细胞的物质输入和输出讲考纲考情讲考纲考情最新考纲1.1物质出入细胞的方式(Ⅱ)1.2试验：视察植物细胞的质壁分别和复原1.3通过模拟试验探究膜的透性2、最近考情2024·全国卷Ⅱ(3)、2024·全国卷Ⅲ(29)2024·全国卷Ⅰ(3)、2024·全国卷Ⅱ(2)、2024·全国卷Ⅱ(4)讲核心素养讲核心素养生命观念 归纳物质运输方式的实例和推断方法，建立生命结构与功能相统一的观点科学思维 影响渗透作用和物质跨膜运输的因素，培育逻辑思维实力科学探究 视察植物细胞的质壁分别与复原，探究物质跨膜运输方式社会责任 渗透作用在生产生活中的应用构思维导图构思维导图核心突破例题精讲核心突破例题精讲考点一渗透作用的原理及应用分析【科学探究】例题：(2024·四川成都石室中学高三入学考)下图为探讨渗透作用的试验装置，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。下列有关叙述正确的是()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【答案】D【解析】渗透平衡时S1液面比S2液面高，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。【学问总结】渗透作用试验装置的拓展应用(1)验证渗透作用发生的条件(2)比较不同溶液浓度的大小比较项目漏斗内烧杯内溶液浓度MN现象及结论①若漏斗内液面上升，则M>N②若漏斗内液面不变，则M＝N③若漏斗内液面下降，则M<N(3)探究物质能否通过半透膜的方法(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变式训练：如图为一个渗透装置，假设溶质分子或离子不能通过半透膜，试验起先时，液面a和b平齐。下列推断正确的是()A．假如甲、乙都是蔗糖溶液，甲的浓度低于乙，则液面a会下降，液面b会上升B．假如甲、乙分别是葡萄糖溶液和蔗糖溶液，两者的质量分数相同，则液面a会下降，液面b会上升C．当半透膜两侧的渗透作用达到平衡时，甲、乙溶液的浓度相等D．当半透膜两侧的渗透作用达到平衡时，甲、乙溶液的渗透压肯定相等【答案】A【解析】假如甲、乙都是蔗糖溶液，甲的浓度低于乙，则水分子主要向乙一侧扩散，液面a会下降，液面b会上升，A项正确；假如甲、乙分别是葡萄糖溶液和蔗糖溶液，两者的质量分数相同，由于蔗糖是二糖，葡萄糖是单糖，因此甲的物质的量浓度大于乙，则液面a会上升，液面b会下降，B项错误；当半透膜两侧的渗透作用达到平衡时，由于两侧的液面高度差可能不同，因此甲、乙溶液的浓度不肯定相等，甲、乙溶液的渗透压也不肯定相等，C、D项错误。考点二细胞吸水和失水分析【科学思维】例题：(2024·4月浙江选考，9)哺乳动物细胞在0.9%NaCl溶液中仍能保持其正常形态。将兔红细胞置于不同浓度NaCl溶液中，一段时间后制作临时装片，用显微镜视察并比较其形态变更。下列叙述正确的是()A.在高于0.9%NaCl溶液中，红细胞因渗透作用失水皱缩并发生质壁分别B.在0.9%NaCl溶液中，红细胞形态未变是由于此时没有水分子进出细胞C.在低于0.9%NaCl溶液中，红细胞因渗透作用吸水膨胀甚至有的裂开D.渗透作用是指水分子从溶液浓度较高处向溶液浓度较低处进行的扩散【答案】C【解析】兔红细胞没有细胞壁，不会发生质壁分别，A错误；在0.9%NaCl溶液中，红细胞形态未变是由于水分子进出达到平衡，B错误；在低于0.9%NaCl溶液中，进入红细胞的水分子多于出红细胞的水分子，红细胞会因渗透作用吸水膨胀甚至有的裂开，C正确；渗透作用是指水分子或其他溶剂分子通过半透膜的扩散，其中水分子是从其分子数相对较多处向相对较少处扩散，即从溶液浓度较低处向溶液浓度较高处进行扩散，D错误。【学问总结】动物细胞和植物细胞的吸水和失水(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⇒细胞失水皱缩；外界溶液浓度＝细胞质浓度⇒水分进出平衡。(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a．当外界溶液的浓度大于细胞液浓度时，细胞就通过渗透作用失水，植物细胞渐渐发生质壁分别现象。b．将已发生质壁分别的植物细胞放入清水中，此时细胞液的浓度大于外界溶液浓度，植物细胞吸水，渐渐发生质壁分别复原现象。考点延长：(1)红细胞的细胞膜相当于半透膜(P61思索与探讨)：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。(P63)(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。(P64练习拓展题)变式训练：(2024·郑州质检)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试验，浸泡一段时间后其细胞形态如下图所示。下列叙述错误的是()A．图中所示细胞内液的渗透压，a组的比b组的高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，则其细胞可能会皱缩后复原原状D．上述试验中引起细胞形态的变更而消耗ATP的数量比较：c>b>a【答案】D【解析】分析题图可知，a组细胞基本可以维持原状，b组细胞吸水膨胀，c组细胞失水皱缩。与a组相比，b组细胞吸水，细胞内液渗透压降低；a组细胞失水量小于c组细胞失水量；向a组烧杯中加入少量葡萄糖后，首先会使外界溶液渗透压大于细胞内液渗透压，从而使细胞失水皱缩，后来葡萄糖通过帮助扩散的方式进入细胞内，造成细胞内液渗透压大于外界溶液，细胞吸水复原原状；细胞形态的变更是细胞通过渗透作用失水或吸水造成的，不消耗ATP。考点三物质出入细胞方式的推断【科学思维】例题：(2024·黑龙江一调)试验发觉，某物质X进入细胞时，假如运用药物限制细胞膜上蛋白质的活性，则该物质的运输速率快速下降，假如抑制呼吸作用，却对运输速率没有影响。由此推断下列有关该物质进入细胞方式的说法中正确的是()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纳该法【答案】D【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，运输速率快速下降，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的运输为须要载体帮助而不需耗能的帮助扩散，A、B错误；帮助扩散是顺浓度梯度进行的，C错误；红细胞汲取葡萄糖的方式为帮助扩散，D正确。【学问总结】“三看法”快速判定物质出入细胞的方式考点延长物质出入细胞的4个易错点(1)物质进出细胞核并非都通过核孔。核孔是RNA和蛋白质等大分子物质进出细胞核的通道；一般，小分子物质进出细胞核是通过跨膜运输实现的，这两种方式都具有选择性。(2)Na＋、K＋等无机盐离子一般以主动运输方式进出细胞，但也可通过帮助扩散(如离子通道)进出细胞，如神经细胞维持静息电位时的K＋外流和形成动作电位时的Na＋内流。(3)植物汲取水分的方式是自由扩散，而汲取无机盐离子的方式是主动运输，因此可以说植物对水分和无机盐的汲取是两个相对独立的过程。(4)物质跨膜运输(自由扩散、帮助扩散、主动运输)体现了生物膜的选择透过性；大分子物质和颗粒性物质的胞吞、胞吐体现了生物膜的流淌性。变式训练：(2024·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状况下(其他条件相宜)，从含硝酸钾的全养分液中汲取NOeq\o\al(－,3)的速率曲线图。下列相关描述不正确的是()A.A点时影响离子汲取速率的主要因素是能量B.B点时离子汲取速率不再增大是因为载体的数量有限C.C点时影响离子汲取速率的主要因素是底物浓度D.D点时离子汲取速率不再增大是因为底物浓度太高，细胞发生质壁分别【答案】D【解析】洋葱根尖汲取NOeq\o\al(－,3)的方式是主动运输，汲取速率受能量、载体和底物浓度的影响。A点时离子汲取速率未达到最大，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汲取速率，故此时主要影响因素是能量，A正确；B点时离子汲取速率不再随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点时离子汲取速率未达到最大，此时影响离子汲取速率的主要因素是底物浓度，C正确；D点时离子汲取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。考点四物质跨膜运输的有关探究试验分析【科学探究】例题：(2024·海南卷，27)在相宜条件下，测得的某植物根细胞对a、b两种物质的汲取速率与外界溶液中这两种物质浓度的关系如图所示(a、b两条曲线分别代表植物根细胞对不同浓度a、b两种物质的汲取速率)。回答下列问题。(1)依据试验结果发觉a是通过自由扩散方式跨膜运输的。自由扩散的含义是______________________________________________________________。(2)试验结果表明：当外界溶液中b的浓度达到肯定数值时，再增加b的浓度，根细胞对b的汲取速率不再增加。可能的缘由是__________________________________。(3)王同学据图认为b的跨膜运输方式是主动运输，李同学认为是帮助扩散。请设计试验确定王同学的推断是否正确。要求简要写出试验思路、预期结果和结论。【答案】(1)物质通过简洁的扩散方式进出细胞(2)载体数量饱和(3)思路：将长势相同的某植物根细胞平均分为两组，甲组放在有氧条件下，乙组放在无氧条件下，将甲乙两组植物根细胞放在相同且相宜的条件下培育一段时间后，分别测定根细胞对b物质的汲取速率。结果及结论：若甲组根细胞对b物质的汲取速率大于乙组，则说明b物质的跨膜运输方式为主动运输；若甲组和乙组根细胞对b物质的汲取速率大致相同，则说明b物质的跨膜运输方式为帮助扩散。【解析】(1)物质通过简洁的扩散方式进出细胞即自由扩散，该过程不须要载体和能量，受细胞内外浓度差的影响。(2)由图可知，b可能是帮助扩散或主动运输，b须要载体帮助，当外界溶液中b的浓度达到肯定数值时，载体数目饱和，再增加b的浓度，根细胞对b的汲取速率不再增加。(3)帮助扩散与主动运输的区分在于前者不须要消耗能量，后者须要消耗能量。有氧呼吸产生的能量较多，无氧呼吸产生的能量较少，故试验设计的自变量是有无氧气，因变量是细胞对b的汲取速率。设计试验时要留意等量原则和单一变量原则。思路：将长势相同的某植物根细胞平均分为两组，甲组放在有氧条件下，乙组放在无氧条件下，将甲乙两组植物根细胞放在相同且相宜的条件下培育一段时间后，分别测定根细胞对b物质的汲取速率。结果及结论：若甲组根细胞对b物质的汲取速率大于乙组，则说明b物质的跨膜运输方式为主动运输；若甲组和乙组根细胞对b物质的汲取速率大致相同，则说明b物质的跨膜运输方式为帮助扩散。【学问总结】探究物质跨膜运输方式的试验设计思路(1)探究是主动运输还是被动运输(2)探究是自由扩散还是帮助扩散变式训练：(2024·河北衡水中学二调)主动运输是一种重要的跨膜运输方式，体现了生命活动的“主动性”。为探究主动运输的特点，科研人员利用下图装置进行试验，其中HgCl2是一种可以影响ATP水解的新陈代谢抑制剂。请分析回答：(1)本试验的名称是_________________________________________________________。(2)写出试验进行过程中须要限制的两个无关变量______________________。(3)试验得到如图所示的结果。①依据试验结果，科研人员在试验前后需测定____________________。②比较乙组和甲组结果，得出的结论是__________________________________。③与甲组相比，丙组汲取磷酸盐较少的缘由可能是______________________________。【答案】(1)探究HgCl2溶液和细胞成熟程度对细胞主动运输(汲取磷酸盐)的影响(2)温度、pH、溶解氧、溶液的用量、胡萝卜片的数量等(3)①溶液中磷酸盐的浓度②细胞主动运输(汲取磷酸盐)须要消耗能量③幼嫩组织供能少，幼嫩组织细胞膜上载体蛋白数量少【解析】(1)由题图可知，试验中的自变量为HgCl2溶液和细胞的成熟程度，最终测量了试验前后溶液中磷酸盐浓度差，所以本试验的名称是探究HgCl2溶液和细胞成熟程度对细胞主动运输(汲取磷酸盐)的影响。(2)试验中，应保证各组所处环境的温度、溶液的量、pH、溶氧量以及胡萝卜片的数量等一样，以免影响试验效果。(3)①由题图纵坐标可知，科研人员在试验前后需测定溶液中磷酸盐的浓度。②甲组中不含有HgCl2溶液，即ATP水解不受影响，细胞可进行主动运输(汲取磷酸盐)，而乙组中加入了HgCl2溶液，抑制了ATP的水解，则能量供应不足，影响了主动运输，说明细胞主动运输(汲取磷酸盐)须要消耗能量。③由于甲组和丙组的唯一变量为胡萝卜片的成熟程度，所以与甲组相比，丙组汲取磷酸盐较少的缘由可能是幼嫩组织供能少，幼嫩组织细胞膜上载体蛋白数量少。考点五质壁分别及质壁分别复原【科学思维】例题：(2024·无锡一模)在“探究植物细胞的吸水和失水”试验中，对紫色洋葱鳞片叶外表皮临时装片进行了三次视察和两次处理，下列叙述正确的是()A．第一次视察为低倍镜视察，后两次为高倍镜视察B．第一次处理滴加的液体为清水，其次次滴加的液体为0.3g/mL的蔗糖溶液C．若将紫色洋葱鳞片叶的外表皮换成内表皮，则不会发生质壁分别D．紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞中不属于原生质层的结构有细胞壁、细胞核和细胞液【答案】D【解析】三次视察均为低倍镜视察，A错误；第一次处理滴加的液体为0.3g/mL的蔗糖溶液，其次次滴加的液体为清水，B错误；若将紫色洋葱鳞片叶的外表皮换成内表皮，因内表皮细胞也是成熟的植物细胞，所以也会发生质壁分别，C错误；原生质层是指细胞膜和液泡膜