一、滲透作用的原理及應(yīng)用
1.滲透作用(1)概念:指　　　　　　　　　　 通過半透膜的擴(kuò)散過程,是自由擴(kuò)散的一種形式。?(2)發(fā)生條件
(3)常見滲透裝置圖分析
①水分的流動(dòng)判斷:當(dāng)溶液濃度　　　　時(shí),水分就通過半透膜由S2流向S1;當(dāng)溶液濃度　　　　時(shí),水分就通過半透膜由S1流向S2。?②在達(dá)到滲透平衡后,若存在如圖所示的液面差Δh,則S1溶液濃度　　　　S2溶液濃度。此時(shí),液面高的一側(cè)高出的液柱會(huì)形成壓強(qiáng),　　　　溶劑由溶液濃度低的一側(cè)向溶液濃度高的一側(cè)擴(kuò)散。?
2.動(dòng)、植物細(xì)胞的吸水和失水(1)動(dòng)物細(xì)胞的吸水和失水①
(2)植物細(xì)胞的吸水和失水(以成熟植物細(xì)胞為例)①條件:成熟植物細(xì)胞具有中央大液泡。②原理:
3.物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)(1)植物對(duì)無機(jī)鹽離子的吸收科學(xué)家將番茄和水稻分別放在含有Ca2+、 Mg2+和 的培養(yǎng)液中培養(yǎng),結(jié)果及分析如下:
圖中顯示:①不同植物(每種離子中灰白柱相比)對(duì)同一種無機(jī)鹽離子的吸收速率　　　　。?②同一種植物對(duì)　　　　　　　　　　　　　的吸收也有差異(三條白柱高低不同,三條灰柱高低也不同)。?(2)實(shí)驗(yàn)結(jié)論:植物細(xì)胞對(duì)無機(jī)鹽離子的吸收具有　　　　　。?(3)微生物吸收無機(jī)鹽離子的特點(diǎn)①不同微生物對(duì)無機(jī)鹽離子的吸收有　　　　　。?②不同微生物對(duì)各種無機(jī)鹽離子的　　　　　不同。?
旁欄邊角(必修1 P61“與生活的聯(lián)系”改編)為什么咸瓜子吃多了容易使人上火(即口干舌燥)?為什么鹽漬食品暴露在空氣中也能保存很長時(shí)間?
提示 這是因?yàn)榕c細(xì)胞內(nèi)液相比,外界溶液濃度高,口腔上皮細(xì)胞失水導(dǎo)致的。食品中鹽濃度過高,微生物無法存活。
易錯(cuò)辨析(1)在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.9%的NaCl溶液中,紅細(xì)胞形態(tài)不變是由于此時(shí)沒有水分子進(jìn)出細(xì)胞。(　　)(2)在低于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.9%的NaCl溶液中,紅細(xì)胞因滲透作用吸水膨脹,甚至有的破裂。(　　)(3)滲透作用是指水分子從溶液濃度較高處向溶液濃度較低處進(jìn)行的擴(kuò)散。(　　)
(4)將動(dòng)物細(xì)胞放入一定濃度的外界溶液中,不能發(fā)生滲透作用。(　　)(5)植物細(xì)胞的原生質(zhì)層包括細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核。(　　)(6)滲透作用中膜兩側(cè)溶液的濃度指的是質(zhì)量分?jǐn)?shù)。(　　)(7)只有活細(xì)胞的細(xì)胞膜才具有選擇透過性。(　　)(8)農(nóng)作物的輪作與細(xì)胞膜的選擇透過性有關(guān)。(　　)
長句應(yīng)答輪作是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常使用的方法。農(nóng)民在同一塊田里種植的作物種類會(huì)因年份有所不同,也就是有計(jì)劃地更換作物種類來種。這與作物根系對(duì)礦質(zhì)營養(yǎng)元素的選擇性吸收有什么關(guān)系嗎?
提示 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的輪作是針對(duì)不同作物根系對(duì)礦質(zhì)元素的選擇性吸收而采取的生產(chǎn)措施。如果長期在同一塊田里種植同種作物,地力就會(huì)下降(俗稱傷地),即某些元素含量下降,這樣就會(huì)影響作物的產(chǎn)量。
二、物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞郊坝绊懸蛩?br/>1.物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞?1)被動(dòng)運(yùn)輸
2.根據(jù)模式圖判斷物質(zhì)跨膜運(yùn)輸方式
(1)屬于主動(dòng)運(yùn)輸?shù)氖恰　　?原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。?(2)屬于自由擴(kuò)散的是　　　。?(3)屬于協(xié)助擴(kuò)散的是　　　　。?
逆濃度梯度運(yùn)輸,需要載體蛋白協(xié)助和消耗能量
3.影響物質(zhì)出入細(xì)胞的因素的曲線分析
(1)物質(zhì)濃度(在一定的范圍內(nèi))
旁欄邊角1.(必修1 P66“思考與討論”改編)水是極性分子,而磷脂分子的尾部是疏水的。水分子是否只能以自由擴(kuò)散的方式運(yùn)輸?2.(必修1 P73“與社會(huì)的聯(lián)系”改編)囊性纖維病是細(xì)胞中某種蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)異常,影響了Na+和Cl-的跨膜運(yùn)輸,這一事例說明這種結(jié)構(gòu)蛋白屬于細(xì)胞膜上的　　　　,也反映了細(xì)胞膜對(duì)離子的吸收具有選擇性是通過細(xì)胞膜上　　　　　　　　　　　　　　　來實(shí)現(xiàn)的。?
提示 不是。水分子可以通過自由擴(kuò)散進(jìn)出細(xì)胞,但更多的是借助細(xì)胞膜上的水通道蛋白以協(xié)助擴(kuò)散的方式進(jìn)出細(xì)胞。
提示 載體蛋白　載體蛋白的種類和數(shù)量
3.(必修1 P74“科學(xué)前沿”)什么是通道蛋白?它包括哪些類型?
提示 通道蛋白是一類跨越細(xì)胞膜磷脂雙分子層的蛋白質(zhì)。它包含兩大類:水通道蛋白和離子通道蛋白。
易錯(cuò)辨析(1)(2022全國甲,1B)人體內(nèi)Ca2+可自由通過細(xì)胞膜的磷脂雙分子層。 (　　) (2)(2021河北,4C)人的成熟紅細(xì)胞通過無氧呼吸分解葡萄糖產(chǎn)生ATP,為吸K+排Na+過程提供能量。(　　)(3)Mg2+通過自由擴(kuò)散進(jìn)入根細(xì)胞。(　　)(4)α-淀粉酶從糊粉層細(xì)胞排到細(xì)胞外的方式是逆濃度梯度經(jīng)協(xié)助擴(kuò)散排出。(　　)(5)二氧化碳能以自由擴(kuò)散的方式通過細(xì)胞膜。(　　)
三、實(shí)驗(yàn):觀察植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原
易錯(cuò)辨析(1)(2021 全國乙,2D)觀察植物細(xì)胞吸水和失水時(shí),可用蔗糖溶液處理紫色洋蔥鱗片葉外表皮。(　　)(2)(2021 湖南,3A)施肥過多引起的“燒苗”現(xiàn)象與質(zhì)壁分離有關(guān)。(　　)(3)(2021 湖南,3C)質(zhì)壁分離復(fù)原過程中,細(xì)胞的吸水能力逐漸降低。(　　)(4)(2020 全國Ⅰ,4A)大蒜根尖分生區(qū)細(xì)胞可用于觀察細(xì)胞的質(zhì)壁分離與復(fù)原。(　　)
(5)(2020 山東,3C)質(zhì)壁分離過程中,黑藻細(xì)胞綠色加深、吸水能力減弱。(　　)(6)(2020 江蘇,25B)用0.3 g/mL蔗糖溶液處理的紫色洋蔥鱗片葉外表皮裝片,紫色的液泡逐漸變小,顏色逐漸變深。(　　)
應(yīng)用提升將若干生理狀況基本相同、長度為3 cm的鮮蘿卜條分為四組,分別置于三種濃度的溶液(即0.3 g/mL蔗糖溶液,0.3 g/mL乙二醇溶液及0.5 g/mL蔗糖溶液)(實(shí)驗(yàn)組)和清水(對(duì)照組)中,測(cè)量每組蘿卜條的平均長度,結(jié)果如圖。
請(qǐng)思考回答下列問題。(1)依據(jù)圖示四條曲線變動(dòng)趨勢(shì),推測(cè)a~d依次為:a.　　　　、b.　　　　　　　　　　　　　　　、c.　　　　　　　　　　　　、d.　　　　　　　　　　　　。?(2)在15 min前b、c、d原生質(zhì)體體積變化說明,該段時(shí)間水從原生質(zhì)體　　　　,細(xì)胞液濃度　　　　。?(3)在清水處理前,c所示溶液中細(xì)胞壁、原生質(zhì)層之間充滿了　　　　溶液,加入清水后,c、d變化趨勢(shì)的差異性原因是　　　　　　　　　　　　　　　　。?(4)b曲線在用清水處理前即由下降趨勢(shì)轉(zhuǎn)為上升趨勢(shì),原因是　　　　　　　　　　　　。?
提示 (1)清水　0.3 g/mL乙二醇溶液　0.3 g/mL蔗糖溶液　0.5 g/mL蔗糖溶液　(2)滲出　增大　(3)蔗糖　加入清水后,c可發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原而d不能,原因在于處于c溶液中的細(xì)胞尚具活性而處于d溶液中的細(xì)胞因失水過度而死亡　(4)乙二醇通過原生質(zhì)層逐漸進(jìn)入細(xì)胞內(nèi),從而引起細(xì)胞液濃度增大
考向探究考向1滲透系統(tǒng)與滲透作用的分析1.下圖所示的裝置中,a、b、c中均為一定濃度的蔗糖溶液,各溶液之間均用半透膜(蔗糖不能通過,水分子可以自由通過)隔開。開始時(shí),液面平齊;一段時(shí)間后,達(dá)到平衡狀態(tài),h1>h2,此時(shí),a、b、c中蔗糖溶液的濃度大小關(guān)系為(　　)
A.a=b=cB.a>b>cC.a>c>bD.無法確定
答案 C解析 達(dá)到滲透平衡后,水分子通過半透膜從a到b及從b到a擴(kuò)散的速率相等,由于本題中影響水分子擴(kuò)散速率的因素有兩個(gè),即溶液的濃度和水柱h1形成的壓強(qiáng),因此a中蔗糖溶液濃度大于b中蔗糖溶液濃度;同理可知,c中蔗糖溶液濃度大于b中蔗糖溶液濃度,又因水柱h2形成的壓強(qiáng)小于水柱h1形成的壓強(qiáng),所以a中蔗糖溶液濃度大于c中蔗糖溶液濃度。因此a、b、c中蔗糖溶液的濃度大小關(guān)系為a>c>b,C項(xiàng)符合題意。
2.下圖為研究滲透作用的實(shí)驗(yàn)裝置,請(qǐng)回答下列問題。(1)漏斗內(nèi)溶液(S1)和漏斗外溶液(S2)為兩種不同濃度的蔗糖溶液,漏斗內(nèi)外起始液面一致。滲透平衡時(shí)的液面差為Δh,此時(shí)S1和S2濃度大小關(guān)系為　　　　　。?(2)圖中半透膜模擬的是成熟植物細(xì)胞中的　　　　,兩者在物質(zhì)透過功能上的差異是　?　。?
(3)為進(jìn)一步探究?jī)煞N膜的特性,某興趣小組做了以下實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)材料:紫色洋蔥。實(shí)驗(yàn)器具:如圖所示的滲透裝置(不含溶液),光學(xué)顯微鏡,載玻片,蓋玻片,鑷子,刀片,吸水紙,擦鏡紙,滴管,記號(hào)筆等。實(shí)驗(yàn)試劑:蒸餾水,0.3 g/mL的蔗糖溶液和與其等滲的KNO3溶液。部分實(shí)驗(yàn)步驟和結(jié)果如下:①選兩套滲透裝置,標(biāo)上代號(hào)X和Y。在兩個(gè)燒杯里均加入一定量的蒸餾水,分別在裝置X和Y的漏斗內(nèi)加入適量的蔗糖溶液和KNO3溶液,均調(diào)節(jié)漏斗內(nèi)外液面高度一致。滲透平衡時(shí)出現(xiàn)液面差的裝置有　　　　(填代號(hào))。?②選兩片潔凈的載玻片,　　　　,在載玻片中央分別滴加　　　　,制作洋蔥鱗片葉外表皮臨時(shí)裝片并分別觀察裝片中細(xì)胞的初始狀態(tài)。?③觀察臨時(shí)裝片中浸潤在所提供的蔗糖溶液和KNO3溶液中的洋蔥鱗片葉外表皮細(xì)胞發(fā)生的變化,兩者都能出現(xiàn)的現(xiàn)象是　　　　　　　　。?(4)上述實(shí)驗(yàn)中最能體現(xiàn)兩種膜功能差異的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是　　　　　　　。?
答案 (1)S1>S2　(2)原生質(zhì)層　原生質(zhì)層能主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)有關(guān)物質(zhì)而半透膜不能　(3)①X?、跇?biāo)號(hào)　蒸餾水?、圪|(zhì)壁分離　(4)KNO3溶液中的細(xì)胞質(zhì)壁分離后會(huì)自動(dòng)復(fù)原解析 (1)從圖中實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象看出:漏斗內(nèi)液面高于漏斗外液面,漏斗內(nèi)壓強(qiáng)大于漏斗外壓強(qiáng),會(huì)阻止水分子由低濃度一側(cè)向高濃度一側(cè)擴(kuò)散,故S1>S2。(2)成熟的植物細(xì)胞有大液泡,原生質(zhì)層相當(dāng)于半透膜,在一定濃度的外界溶液中時(shí),就相當(dāng)于一個(gè)滲透裝置,圖中半透膜模擬的是成熟植物細(xì)胞的原生質(zhì)層;半透膜無選擇性,小分子能通過,大分子不能通過,而原生質(zhì)層由細(xì)胞膜、液泡膜和兩層膜之間的細(xì)胞質(zhì)構(gòu)成,細(xì)胞膜和液泡膜是生物膜,具有選擇透過性,可對(duì)物質(zhì)有選擇地吸收、排出。
(3)①蔗糖分子不能通過半透膜,K+、 能通過半透膜,因此滲透平衡時(shí)出現(xiàn)液面差的裝置是X。②為了區(qū)分兩組不同實(shí)驗(yàn),應(yīng)先對(duì)兩載玻片標(biāo)號(hào),再在載玻片中央分別滴加蒸餾水,制作洋蔥鱗片葉外表皮臨時(shí)裝片。③蔗糖溶液和KNO3溶液的濃度都大于細(xì)胞液濃度,細(xì)胞失水,兩者都能出現(xiàn)質(zhì)壁分離現(xiàn)象。(4)細(xì)胞膜上有運(yùn)載K+和 的載體蛋白,K+和 能進(jìn)入細(xì)胞,導(dǎo)致細(xì)胞液濃度逐漸增大,當(dāng)增大到大于KNO3溶液濃度時(shí),細(xì)胞開始吸水,發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原現(xiàn)象,最能體現(xiàn)兩種膜功能差異的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是KNO3溶液中的細(xì)胞質(zhì)壁分離后會(huì)自動(dòng)復(fù)原。
考向2植物細(xì)胞吸水與失水狀況分析
3.(2022全國甲)植物成熟葉肉細(xì)胞的細(xì)胞液濃度可以不同?，F(xiàn)將a、b、c三種細(xì)胞液濃度不同的某種植物成熟葉肉細(xì)胞,分別放入三個(gè)裝有相同濃度蔗糖溶液的試管中,當(dāng)水分交換達(dá)到平衡時(shí)觀察到:①細(xì)胞a未發(fā)生變化;②細(xì)胞b體積增大;③細(xì)胞c發(fā)生了質(zhì)壁分離。若在水分交換期間細(xì)胞與蔗糖溶液沒有溶質(zhì)的交換,下列關(guān)于這一實(shí)驗(yàn)的敘述,不合理的是(　　)A.水分交換前,細(xì)胞b的細(xì)胞液濃度大于外界蔗糖溶液的濃度B.水分交換前,細(xì)胞液濃度大小關(guān)系為細(xì)胞b>細(xì)胞a>細(xì)胞cC.水分交換平衡時(shí),細(xì)胞c的細(xì)胞液濃度大于細(xì)胞a的細(xì)胞液濃度D.水分交換平衡時(shí),細(xì)胞c的細(xì)胞液濃度等于外界蔗糖溶液的濃度
答案 C解析 由題干信息可知,水分交換達(dá)到平衡時(shí),細(xì)胞a未發(fā)生變化,則其細(xì)胞液濃度等于外界蔗糖溶液的濃度;細(xì)胞b體積增大,則其細(xì)胞液濃度大于外界蔗糖溶液的濃度;細(xì)胞c發(fā)生了質(zhì)壁分離,則其細(xì)胞液濃度小于外界蔗糖溶液的濃度。因此水分交換前,細(xì)胞液濃度大小關(guān)系為細(xì)胞b>細(xì)胞a>細(xì)胞c,A、B兩項(xiàng)合理。由題意可知,水分交換達(dá)到平衡時(shí),細(xì)胞a未發(fā)生變化,說明其細(xì)胞液濃度與外界蔗糖溶液的濃度相等。水分交換達(dá)到平衡時(shí),雖然細(xì)胞內(nèi)外溶液濃度相等,但細(xì)胞c失水后外界蔗糖溶液的濃度減小,因此,水分交換平衡時(shí),細(xì)胞c的細(xì)胞液濃度小于細(xì)胞a的細(xì)胞液濃度,C項(xiàng)不合理。細(xì)胞c發(fā)生了質(zhì)壁分離,水分交換達(dá)到平衡時(shí),其細(xì)胞液濃度與外界蔗糖溶液的濃度相等,D項(xiàng)合理。
考向3活細(xì)胞的滲透作用4.(2022山東聊城模擬)某研究性學(xué)習(xí)小組在探究植物細(xì)胞的吸水和失水時(shí),選擇了以下三種實(shí)驗(yàn)材料:①紫色洋蔥鱗片葉外表皮;②洋蔥鱗片葉內(nèi)表皮;③黑藻成熟葉片。下列敘述正確的是(　　)A.選用①進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí),正在發(fā)生質(zhì)壁分離的細(xì)胞,其紫色區(qū)域逐漸縮小B.選用②進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí),用0.3 g/mL的蔗糖溶液處理玻片標(biāo)本觀察不到質(zhì)壁分離現(xiàn)象C.選用③進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí),葉綠體的存在會(huì)干擾實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察D.選用①②③進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí),正在發(fā)生質(zhì)壁分離的細(xì)胞,其吸水能力逐漸減弱
答案 A解析 以紫色洋蔥鱗片葉外表皮細(xì)胞作為觀察植物細(xì)胞質(zhì)壁分離的材料時(shí),正在發(fā)生質(zhì)壁分離的細(xì)胞,細(xì)胞因失水體積減小,故紫色區(qū)域縮小,顏色變深,A項(xiàng)正確;選用洋蔥鱗片葉內(nèi)表皮細(xì)胞進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí),用0.3 g/mL 的蔗糖溶液處理玻片標(biāo)本也能觀察到質(zhì)壁分離現(xiàn)象,只是該類細(xì)胞中不含色素,現(xiàn)象不明顯,B項(xiàng)錯(cuò)誤;黑藻成熟葉片的葉肉細(xì)胞中液泡呈無色,葉綠體的存在使原生質(zhì)層呈綠色,有利于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察,C項(xiàng)錯(cuò)誤;選用①②③進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí),一個(gè)正在發(fā)生質(zhì)壁分離的細(xì)胞,原生質(zhì)層變小,出細(xì)胞的水分比進(jìn)細(xì)胞的水分要多,但隨著實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行,細(xì)胞液的濃度增加,使得細(xì)胞的吸水能力逐漸增強(qiáng),D項(xiàng)錯(cuò)誤。
方法突破1.界定半透膜和選擇透過性膜
2.規(guī)避有關(guān)滲透作用的四個(gè)誤區(qū)
角度一、物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞郊芭卸枷蛱骄靠枷?據(jù)具體物質(zhì)判定1.(2018全國Ⅱ)下列有關(guān)物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)臄⑹?正確的是(　　)A.巨噬細(xì)胞攝入病原體的過程屬于協(xié)助擴(kuò)散B.固醇類激素進(jìn)入靶細(xì)胞的過程屬于主動(dòng)運(yùn)輸C.神經(jīng)細(xì)胞受到刺激時(shí)產(chǎn)生的Na+內(nèi)流屬于被動(dòng)運(yùn)輸D.護(hù)膚品中的甘油進(jìn)入皮膚細(xì)胞的過程屬于主動(dòng)運(yùn)輸
答案 C解析 巨噬細(xì)胞攝入病原體的過程是依靠細(xì)胞膜的流動(dòng)性,通過胞吞來完成的,屬于膜泡運(yùn)輸,A項(xiàng)錯(cuò)誤;固醇類激素和甘油的化學(xué)本質(zhì)是脂質(zhì),屬于脂類化合物,細(xì)胞膜的基本支架是磷脂雙分子層,根據(jù)相似相溶的原理,固醇類激素和甘油進(jìn)入細(xì)胞的過程屬于自由擴(kuò)散,B、D兩項(xiàng)錯(cuò)誤;神經(jīng)細(xì)胞膜外Na+濃度高于膜內(nèi),神經(jīng)細(xì)胞受到刺激時(shí),細(xì)胞膜上Na+通道開放(Na+通道由特異性蛋白質(zhì)構(gòu)成),Na+內(nèi)流不需要ATP,屬于被動(dòng)運(yùn)輸中的協(xié)助擴(kuò)散,C項(xiàng)正確。
考向2據(jù)分類依據(jù)判定2.如圖為一般情況下物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的方式分類圖,其中A、B和E為分類標(biāo)準(zhǔn),C、D、G、H和F為具體的物質(zhì)運(yùn)輸方式,下列相關(guān)推斷錯(cuò)誤的是(　　)
A.若A與B為“是否需要消耗能量”,則C、D可表示協(xié)助擴(kuò)散、自由擴(kuò)散,F為主動(dòng)運(yùn)輸,G、H為胞吞、胞吐B.若A與B為“是否需要載體蛋白”,則C、D為協(xié)助擴(kuò)散和主動(dòng)運(yùn)輸,F為自由擴(kuò)散,G、H為胞吞、胞吐C.若G、H表示“協(xié)助擴(kuò)散和主動(dòng)運(yùn)輸”,則E為“是否需要載體蛋白”,A、B分別為大、小分子,C和D為胞吞、胞吐D.若G、H表示“自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散”,則F為主動(dòng)運(yùn)輸,A、B分別為大、小分子,C和D為胞吞、胞吐
答案 C解析 被動(dòng)運(yùn)輸不消耗能量,主動(dòng)運(yùn)輸及胞吞、胞吐需要消耗能量,A項(xiàng)正確;協(xié)助擴(kuò)散和主動(dòng)運(yùn)輸需要載體蛋白,自由擴(kuò)散與胞吞、胞吐不需要載體蛋白,B項(xiàng)正確,C項(xiàng)錯(cuò)誤;小分子物質(zhì)一般情況下通過自由擴(kuò)散、協(xié)助擴(kuò)散、主動(dòng)運(yùn)輸進(jìn)出細(xì)胞,大分子物質(zhì)通過胞吞、胞吐進(jìn)出細(xì)胞,D項(xiàng)正確。
考向3據(jù)模式圖信息判定3.(2023屆山西忻州第二次聯(lián)考)植物細(xì)胞吸收土壤中的 主要通過細(xì)胞膜上的磷轉(zhuǎn)運(yùn)體進(jìn)行,其轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)理如圖所示。研究發(fā)現(xiàn),植物在低磷脅迫條件下,磷轉(zhuǎn)運(yùn)體基因會(huì)受到低磷脅迫的誘導(dǎo)而快速表達(dá)。下列敘述錯(cuò)誤的是(　　)
A.H+和 的轉(zhuǎn)運(yùn)方向相同B. 進(jìn)入細(xì)胞的方式為主動(dòng)運(yùn)輸C.若土壤中的pH升高,則植物吸收磷的速率會(huì)增大D.磷轉(zhuǎn)運(yùn)體基因的表達(dá)有利于植物在低磷脅迫下吸收磷
答案 C解析 結(jié)合圖示可知,H+和 的轉(zhuǎn)運(yùn)方向相同,都是從膜外轉(zhuǎn)運(yùn)至膜內(nèi),A項(xiàng)正確; 進(jìn)入細(xì)胞是逆濃度梯度進(jìn)行的,該過程消耗H+的梯度勢(shì)能,其轉(zhuǎn)運(yùn)方式為主動(dòng)運(yùn)輸,B項(xiàng)正確;若土壤中的pH升高,則意味著土壤中H+濃度減小,H+內(nèi)外濃度差減小,H+的梯度勢(shì)能減少,則植物吸收磷的速率會(huì)減小,C項(xiàng)錯(cuò)誤;植物在低磷脅迫條件下,磷轉(zhuǎn)運(yùn)體基因會(huì)受到低磷脅迫的誘導(dǎo)而快速表達(dá),據(jù)此可推測(cè),磷轉(zhuǎn)運(yùn)體基因的表達(dá)有利于植物在低磷脅迫下吸收磷,D項(xiàng)正確。
4. 通道蛋白是橫跨細(xì)胞膜的親水性通道,允許特定的離子和小分子物質(zhì)順濃度梯度快速通過,由其介導(dǎo)的物質(zhì)跨膜運(yùn)輸速率比由載體蛋白介導(dǎo)的物質(zhì)跨膜運(yùn)輸速率快1 000倍以上。
下圖甲、乙分別表示由細(xì)胞膜上的通道蛋白和載體蛋白介導(dǎo)的兩種運(yùn)輸方式。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(　　)A.細(xì)胞膜的選擇透過性與載體蛋白和通道蛋白都有關(guān)B.由載體蛋白介導(dǎo)的物質(zhì)跨膜運(yùn)輸具有飽和性C.腎小管細(xì)胞能快速重吸收水分主要依賴細(xì)胞膜上的水通道蛋白D.由載體蛋白和通道蛋白介導(dǎo)的都是物質(zhì)順濃度梯度的跨膜運(yùn)輸
答案 D解析 載體蛋白能介導(dǎo)物質(zhì)逆濃度梯度跨膜進(jìn)行主動(dòng)運(yùn)輸,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
考向4據(jù)新情境信息判定
方法突破1.“三看法”快速判斷物質(zhì)出入細(xì)胞的方式
2.界定載體蛋白、通道蛋白與離子泵(1)位于細(xì)胞上、可以轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的蛋白質(zhì),叫做載體蛋白,如主動(dòng)運(yùn)輸和協(xié)助擴(kuò)散這兩種物質(zhì)跨膜運(yùn)輸方式中的“載體”。(2)通道蛋白是一類跨越細(xì)胞膜磷脂雙分子層的蛋白質(zhì),其分子結(jié)構(gòu)如同中間有個(gè)連通膜內(nèi)外的通道一樣,它只容許與自身通道的直徑和形狀相適配、大小和電荷相適宜的分子或離子通過——這些分子或離子通過通道蛋白時(shí)不需要與通道蛋白結(jié)合。(3)離子通道≠離子泵。離子通道多為跨膜蛋白,為離子順濃度梯度進(jìn)出細(xì)胞提供通道,即離子通過離子通道的運(yùn)輸方式為協(xié)助擴(kuò)散。離子泵是一種具有ATP水解酶活性的載體蛋白,能利用水解ATP釋放的能量跨膜運(yùn)輸離子,即離子通過離子泵的運(yùn)輸方式為主動(dòng)運(yùn)輸。
3.關(guān)注物質(zhì)出入細(xì)胞方式的七個(gè)“不要漏掉”
角度二、物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)挠绊懸蛩丶疤骄靠枷蛱骄靠枷?影響因素判定1.用呼吸抑制劑處理哺乳動(dòng)物的紅細(xì)胞,下圖表示物質(zhì)吸收量的變化,正確的是(　　)
答案 B解析 A中葡萄糖的運(yùn)輸方式是協(xié)助擴(kuò)散,不需要消耗ATP,所以與細(xì)胞呼吸強(qiáng)度無關(guān),A項(xiàng)錯(cuò)誤;B中兩種物質(zhì)的運(yùn)輸方式都是主動(dòng)運(yùn)輸,需要消耗ATP,所以當(dāng)用呼吸抑制劑處理后,它們的運(yùn)輸量會(huì)受到影響,B項(xiàng)正確;C和D中物質(zhì)的運(yùn)輸方式是自由擴(kuò)散,不需要ATP,所以與細(xì)胞呼吸強(qiáng)度無關(guān),C、D兩項(xiàng)錯(cuò)誤。
考向2影響因素模型分析與判定2.下圖表示與物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞有關(guān)的圖像或曲線。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是( 　)
A.圖甲與圖丙代表的運(yùn)輸方式相同B.圖丁可代表哺乳動(dòng)物成熟紅細(xì)胞或肌細(xì)胞吸收葡萄糖的方式C.環(huán)境中氧濃度變化對(duì)圖示代表的所有運(yùn)輸方式均有影響D.抗體和神經(jīng)遞質(zhì)的釋放方式均與圖戊代表的方式相同
答案 C解析 圖甲中物質(zhì)順濃度梯度運(yùn)輸,且不需要載體和能量,屬于自由擴(kuò)散,圖丙中物質(zhì)運(yùn)輸速率與物質(zhì)濃度成正比,屬于自由擴(kuò)散,A項(xiàng)正確;圖丁中,物質(zhì)運(yùn)輸速率除與物質(zhì)濃度有關(guān)外,還與載體數(shù)量等有關(guān),屬于協(xié)助擴(kuò)散或主動(dòng)運(yùn)輸,葡萄糖以協(xié)助擴(kuò)散方式進(jìn)入哺乳動(dòng)物成熟紅細(xì)胞,肌細(xì)胞吸收葡萄糖的方式是主動(dòng)運(yùn)輸,B項(xiàng)正確;氧氣濃度可通過影響能量供應(yīng)進(jìn)而影響主動(dòng)運(yùn)輸,即環(huán)境中氧濃度變化會(huì)影響戊,可能影響丁,但不影響甲、乙和丙,C項(xiàng)錯(cuò)誤;抗體屬于分泌蛋白,釋放方式為胞吐,神經(jīng)遞質(zhì)的釋放方式也為胞吐,即圖戊代表的方式,D項(xiàng)正確。
考向3影響因素探究分析3.將某哺乳動(dòng)物的兩種細(xì)胞置于一定濃度的Q溶液中,測(cè)定不同情況下吸收Q的速率,結(jié)果如下表所示,由表中數(shù)據(jù)能得出的結(jié)論是(　　)
A.兩種細(xì)胞吸收Q均取決于濃度差B.兩種細(xì)胞吸收Q均不需載體蛋白的參與C.胚胎干細(xì)胞吸收Q的方式為主動(dòng)運(yùn)輸D.成熟紅細(xì)胞吸收Q的方式為被動(dòng)運(yùn)輸
答案 C解析 由胚胎干細(xì)胞在未通入空氣和通入空氣后吸收速率由3 mml/min→5 mml/min可推斷,該細(xì)胞吸收Q與“O2”有關(guān),故應(yīng)屬于主動(dòng)運(yùn)輸——主動(dòng)運(yùn)輸既需載體蛋白參與,又消耗能量。
考向4探究方案的設(shè)計(jì)與完善4.(2019海南)在適宜條件下,測(cè)得的某植物根細(xì)胞對(duì)a、b兩種物質(zhì)的吸收速率與外界溶液中這兩種物質(zhì)濃度的關(guān)系如圖所示(a、b兩條曲線分別代表植物根細(xì)胞對(duì)不同濃度a、b兩種物質(zhì)的吸收速率)?；卮鹣铝袉栴}。
(1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)a物質(zhì)是通過自由擴(kuò)散方式跨膜運(yùn)輸?shù)摹Ｗ杂蓴U(kuò)散的含義是　　　　　　　　　　　　　　　。?(2)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:當(dāng)外界溶液中b物質(zhì)的濃度達(dá)到一定數(shù)值時(shí),再增加b物質(zhì)的濃度,根細(xì)胞對(duì)b物質(zhì)的吸收速率不再增加?？赡艿脑蚴恰　　　　　　　?。?
(3)王同學(xué)據(jù)圖認(rèn)為b物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸方式是主動(dòng)運(yùn)輸,李同學(xué)認(rèn)為是協(xié)助擴(kuò)散。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)確定王同學(xué)的判斷是否正確。要求簡(jiǎn)要寫出實(shí)驗(yàn)思路、預(yù)期結(jié)果和結(jié)論。
答案 (1)物質(zhì)通過簡(jiǎn)單的擴(kuò)散作用進(jìn)出細(xì)胞　(2)載體數(shù)量有限　(3)實(shí)驗(yàn)思路:將長勢(shì)相同的某植物根細(xì)胞平均分為兩組,甲組放在有氧條件下,乙組放在無氧條件下,將甲、乙兩組植物根細(xì)胞放在相同且適宜的條件下培養(yǎng)一段時(shí)間后,分別測(cè)定根細(xì)胞對(duì)b物質(zhì)的吸收速率。結(jié)果及結(jié)論:若甲組根細(xì)胞對(duì)b物質(zhì)的吸收速率大于乙組,則說明b物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸方式為主動(dòng)運(yùn)輸;若甲組和乙組根細(xì)胞對(duì)b物質(zhì)的吸收速率大致相同,則說明b物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸方式為協(xié)助擴(kuò)散。
解析 (1)物質(zhì)通過簡(jiǎn)單的擴(kuò)散作用進(jìn)出細(xì)胞即自由擴(kuò)散,該過程不需要載體和能量,受細(xì)胞內(nèi)外濃度差的影響。(2)由圖可知,b物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸方式可能是協(xié)助擴(kuò)散或主動(dòng)運(yùn)輸,b物質(zhì)的運(yùn)輸需要載體協(xié)助,當(dāng)外界溶液中b物質(zhì)的濃度達(dá)到一定數(shù)值時(shí),載體數(shù)量飽和,再增加b物質(zhì)的濃度,根細(xì)胞對(duì)b物質(zhì)的吸收速率不再增加。(3)協(xié)助擴(kuò)散與主動(dòng)運(yùn)輸?shù)膮^(qū)別在于前者不需要消耗能量,后者需要消耗能量。有氧呼吸產(chǎn)生的能量較多,無氧呼吸產(chǎn)生的能量較少,故實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的自變量是有無氧氣,因變量是細(xì)胞對(duì)b物質(zhì)的吸收速率。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)要注意等量原則和單一變量原則。思路:將長勢(shì)相同的某植物根細(xì)胞平均分為兩組,甲組放在有氧條件下,乙組放在無氧條件下,將甲、乙兩組植物根細(xì)胞放在相同且適宜的條件下培養(yǎng)一段時(shí)間后,分別測(cè)定根細(xì)胞對(duì)b物質(zhì)的吸收速率。
方法突破1.物質(zhì)濃度、O2濃度、溫度對(duì)物質(zhì)運(yùn)輸速率的影響歸納
2.探究物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)膶?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)(1)探究是主動(dòng)運(yùn)輸還是被動(dòng)運(yùn)輸
(2)探究是自由擴(kuò)散還是協(xié)助擴(kuò)散
考向探究考向1實(shí)驗(yàn)分析1.(2021湖南)質(zhì)壁分離和質(zhì)壁分離復(fù)原是某些生物細(xì)胞響應(yīng)外界水分變化而發(fā)生的滲透調(diào)節(jié)過程。下列敘述錯(cuò)誤的是(　　)A.施肥過多引起的“燒苗”現(xiàn)象與質(zhì)壁分離有關(guān)B.質(zhì)壁分離過程中,細(xì)胞膜可局部或全部脫離細(xì)胞壁C.質(zhì)壁分離復(fù)原過程中,細(xì)胞的吸水能力逐漸降低D.1 ml/L NaCl溶液和1 ml/L蔗糖溶液的滲透壓大小相等
答案 D解析 施肥過多使外界溶液濃度過高,大于細(xì)胞液的濃度,細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離導(dǎo)致植物失水而萎蔫甚至死亡,引起“燒苗”現(xiàn)象,A項(xiàng)正確;發(fā)生質(zhì)壁分離的內(nèi)因是細(xì)胞壁的伸縮性小于原生質(zhì)層的伸縮性,而原生質(zhì)層包括細(xì)胞膜、液泡膜以及兩者之間的細(xì)胞質(zhì),質(zhì)壁分離過程中,細(xì)胞膜可局部或全部與細(xì)胞壁分開,B項(xiàng)正確;植物細(xì)胞在發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原的過程中,因不斷吸水導(dǎo)致細(xì)胞液的濃度逐漸降低,與外界溶液濃度差逐漸減小,細(xì)胞的吸水能力逐漸降低,C項(xiàng)正確;溶液滲透壓的大小取決于單位體積溶液中溶質(zhì)微粒的數(shù)目,1 ml/L的 NaCl溶液和1 ml/L的蔗糖溶液的滲透壓不相同,因 NaCl溶液中含有Na+和Cl-兩種離子,微粒數(shù)目多,故其滲透壓高于蔗糖溶液,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
2.(2023屆黑龍江鶴崗模擬)用同一打孔器在一白蘿卜上打出若干蘿卜條,切成相同長度,均分為三組,分別置于等體積的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三種溶液中一段時(shí)間,b點(diǎn)時(shí)將三組實(shí)驗(yàn)的蘿卜條同時(shí)放回相應(yīng)溶液的低濃度溶液中一段時(shí)間。實(shí)驗(yàn)期間持續(xù)觀察蘿卜條體積的變化,并計(jì)算相對(duì)體積,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(　　)
A.實(shí)驗(yàn)的自變量包括溶液的種類和濃度,觀測(cè)指標(biāo)是蘿卜條的體積變化B.蘿卜條體積減小的同時(shí),蘿卜細(xì)胞的原生質(zhì)層逐漸與細(xì)胞壁分離C.Ⅱ溶液中,蘿卜細(xì)胞從a時(shí)刻到b時(shí)刻的過程中,細(xì)胞體積與原生質(zhì)體體積的變化量相等D.b點(diǎn)時(shí)Ⅱ溶液的滲透壓等于細(xì)胞液的滲透壓,Ⅲ溶液中的細(xì)胞已死亡
答案 C解析 因?yàn)棰袢芤褐心馨l(fā)生質(zhì)壁分離的自動(dòng)復(fù)原,故溶質(zhì)種類與Ⅱ不同,故該實(shí)驗(yàn)的自變量包括溶液的種類和濃度,觀測(cè)指標(biāo)是蘿卜條的體積變化,A項(xiàng)正確;蘿卜條不斷失水導(dǎo)致原生質(zhì)體的體積減小,同時(shí)由于原生質(zhì)層的伸縮性大于細(xì)胞壁的伸縮性,因而蘿卜細(xì)胞的原生質(zhì)層逐漸與細(xì)胞壁分離,B項(xiàng)正確;Ⅱ溶液中,蘿卜細(xì)胞從a時(shí)刻到b時(shí)刻的過程中,細(xì)胞體積比原生質(zhì)體體積的變化量大,C項(xiàng)錯(cuò)誤;b點(diǎn)時(shí)Ⅱ溶液中的蘿卜條達(dá)到滲透平衡,此時(shí)Ⅱ溶液的滲透壓等于細(xì)胞液的滲透壓(否則會(huì)繼續(xù)失水),而Ⅲ溶液中的細(xì)胞由于失水過多而死亡,D項(xiàng)正確。
考向2實(shí)驗(yàn)拓展應(yīng)用3.(2022江西九江模擬)某研究小組用5種植物材料進(jìn)行質(zhì)壁分離實(shí)驗(yàn)。在相同的放大倍數(shù)下,記錄視野中的細(xì)胞數(shù)目,然后滴加同一濃度的蔗糖溶液,記錄從滴加蔗糖溶液到發(fā)生
“初始質(zhì)壁分離”的平均時(shí)間,繪制成下圖。下列說法錯(cuò)誤的是(　　)A.據(jù)圖分析可知,實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí),紅花檵木的細(xì)胞體積最小B.該實(shí)驗(yàn)的各組材料之間形成相互對(duì)照C.依據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,推測(cè)滴加蔗糖溶液之前紅花檵木的細(xì)胞液濃度最小D.5種材料中,山茶細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離的速度最慢
答案 C解析 每種植物的特性不同,依據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,不能推測(cè)出滴加蔗糖溶液之前紅花檵木的細(xì)胞液濃度最小,C項(xiàng)錯(cuò)誤。
方法突破1.本實(shí)驗(yàn)存在的兩組對(duì)照實(shí)驗(yàn)本實(shí)驗(yàn)存在的兩組實(shí)驗(yàn)均為自身對(duì)照,自身對(duì)照指對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組在同一研究對(duì)象上進(jìn)行,是實(shí)驗(yàn)前后之間的對(duì)照。
2.質(zhì)壁分離與復(fù)原發(fā)生的條件
3.實(shí)驗(yàn)拓展應(yīng)用(1)判斷成熟植物細(xì)胞的死活
(2)測(cè)定細(xì)胞液濃度范圍
(3)比較不同植物細(xì)胞的細(xì)胞液濃度大小
(4)比較未知濃度溶液的濃度大小
(5)鑒別不同種類的溶液(如KNO3溶液和蔗糖溶液)
1.(2022湖北)哺乳動(dòng)物成熟紅細(xì)胞的細(xì)胞膜含有豐富的水通道蛋白,硝酸銀(AgNO3)可使水通道蛋白失去活性。下列敘述錯(cuò)誤的是(　　)A.經(jīng)AgNO3處理的紅細(xì)胞在低滲蔗糖溶液中會(huì)膨脹B.經(jīng)AgNO3處理的紅細(xì)胞在高滲蔗糖溶液中不會(huì)變小C.未經(jīng)AgNO3處理的紅細(xì)胞在低滲蔗糖溶液中會(huì)迅速膨脹D.未經(jīng)AgNO3處理的紅細(xì)胞在高滲蔗糖溶液中會(huì)迅速變小
答案 B解析 經(jīng)AgNO3處理的紅細(xì)胞,水通道蛋白失去活性,但水可以通過自由擴(kuò)散的形式進(jìn)出細(xì)胞,故其在低滲蔗糖溶液中會(huì)吸水膨脹,在高滲蔗糖溶液中會(huì)失水變小,A項(xiàng)正確,B項(xiàng)錯(cuò)誤;未經(jīng)AgNO3處理的紅細(xì)胞,水可通過水通道蛋白快速進(jìn)出細(xì)胞,也可通過自由擴(kuò)散進(jìn)出細(xì)胞,故其在低滲蔗糖溶液中會(huì)迅速吸水膨脹,在高滲蔗糖溶液中會(huì)迅速失水變小,C、D兩項(xiàng)正確。
2.(2021 河北)人體成熟紅細(xì)胞能夠運(yùn)輸O2和CO2,其部分結(jié)構(gòu)和功能如圖,①~⑤表示相關(guān)過程。下列敘述錯(cuò)誤的是(　　)A.血液流經(jīng)肌肉組織時(shí),氣體A和B分別是CO2和O2B.①和②是自由擴(kuò)散,④和⑤是協(xié)助擴(kuò)散C.成熟紅細(xì)胞通過無氧呼吸分解葡萄糖產(chǎn)生ATP,為③提供能量D.成熟紅細(xì)胞表面的糖蛋白處于不斷流動(dòng)和更新中
答案 D解析 血液流經(jīng)肌肉組織時(shí),O2從紅細(xì)胞進(jìn)入血漿,經(jīng)毛細(xì)血管壁、組織液進(jìn)入肌肉細(xì)胞,CO2進(jìn)入紅細(xì)胞,A項(xiàng)正確;①②是自由擴(kuò)散,④從高濃度一側(cè)到低濃度一側(cè),需要載體,屬于協(xié)助擴(kuò)散,⑤是水分子通過水通道蛋白的運(yùn)輸,是協(xié)助擴(kuò)散,B項(xiàng)正確;③是主動(dòng)運(yùn)輸,人體成熟紅細(xì)胞無線粒體,通過無氧呼吸產(chǎn)生ATP為其供能,C項(xiàng)正確;人體成熟紅細(xì)胞由于無細(xì)胞核及各種細(xì)胞器,所以糖蛋白不會(huì)更新,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
3.(2020 全國Ⅱ)取某植物的成熟葉片,用打孔器獲取葉圓片,等分成兩份,分別放入質(zhì)量濃度(單位為g/mL)相同的甲糖溶液和乙糖溶液中,得到甲、乙兩個(gè)實(shí)驗(yàn)組(甲糖的相對(duì)分子質(zhì)量約為乙糖的2倍)。水分交換達(dá)到平衡時(shí),檢測(cè)甲、乙兩組溶液的質(zhì)量濃度,發(fā)現(xiàn)甲組中甲糖溶液的質(zhì)量濃度升高。在此期間葉細(xì)胞和溶液之間沒有溶質(zhì)交換。據(jù)此判斷下列說法錯(cuò)誤的是(　　)A.甲組葉細(xì)胞吸收了甲糖溶液中的水使甲糖溶液的質(zhì)量濃度升高B.若測(cè)得乙糖溶液的質(zhì)量濃度不變,則乙組葉細(xì)胞的凈吸水量為零C.若測(cè)得乙糖溶液的質(zhì)量濃度降低,則乙組葉肉細(xì)胞可能發(fā)生了質(zhì)壁分離D.若測(cè)得乙糖溶液的質(zhì)量濃度升高,則葉細(xì)胞的凈吸水量乙組大于甲組
答案 D解析 由題干可知,甲糖的相對(duì)分子質(zhì)量約為乙糖的2倍,且甲、乙兩組溶液的質(zhì)量濃度相等,故甲糖溶液的物質(zhì)的量濃度低于乙糖溶液,即甲糖溶液的滲透壓小于乙糖溶液。甲糖溶液的質(zhì)量濃度升高,說明葉細(xì)胞吸收了甲糖溶液中的水分,A項(xiàng)正確。若測(cè)得乙糖溶液的質(zhì)量濃度不變,則說明乙糖溶液和葉細(xì)胞的水分進(jìn)出達(dá)到平衡,B項(xiàng)正確。若測(cè)得乙糖溶液的質(zhì)量濃度降低,則說明乙糖溶液的濃度高于細(xì)胞液濃度,葉肉細(xì)胞失水,發(fā)生質(zhì)壁分離,C項(xiàng)正確。若測(cè)得乙糖溶液的質(zhì)量濃度升高,則說明乙糖溶液的濃度低于細(xì)胞液濃度,葉細(xì)胞吸水,但由于甲糖溶液的滲透壓低于乙糖溶液,故葉細(xì)胞的凈吸水量乙組小于甲組,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
4.(2018 全國Ⅰ)下列有關(guān)植物根系吸收利用營養(yǎng)元素的敘述,錯(cuò)誤的是(　　)A.在酸性土壤中,小麥可吸收利用土壤中的N2和B.農(nóng)田適時(shí)松土有利于農(nóng)作物根細(xì)胞對(duì)礦質(zhì)元素的吸收C.土壤微生物降解植物秸稈產(chǎn)生的無機(jī)離子可被根系吸收D.給玉米施肥過多時(shí),會(huì)因根系水分外流引起“燒苗”現(xiàn)象
答案 A解析 小麥從土壤中主要吸收水和無機(jī)鹽,無法吸收N2,A項(xiàng)錯(cuò)誤。小麥從土壤中吸收礦質(zhì)元素的方式是主動(dòng)運(yùn)輸,其能量主要來自細(xì)胞的有氧呼吸,適時(shí)松土增加了土壤中的氧氣濃度,促進(jìn)了根部細(xì)胞的有氧呼吸,有利于根系對(duì)礦質(zhì)元素的吸收,B項(xiàng)正確。植物秸稈中含有多種有機(jī)物,微生物通過分解作用可以將其降解為CO2、H2O和一些無機(jī)鹽,無機(jī)鹽以離子的形式被植物的根系吸收,C項(xiàng)正確。給玉米施肥過多,土壤溶液濃度升高,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于根部細(xì)胞細(xì)胞液濃度,導(dǎo)致根部細(xì)胞失水而造成“燒苗”現(xiàn)象,D項(xiàng)正確。
5.(2022全國乙)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,農(nóng)作物生長所需的氮素可以 的形式由根系從土壤中吸收。一定時(shí)間內(nèi)作物甲和作物乙的根細(xì)胞吸收 的速率與O2濃度的關(guān)系如圖所示?；卮鹣铝袉栴}。
6.(2021 全國甲)植物的根細(xì)胞可以通過不同方式吸收外界溶液中的K+?；卮鹣铝袉栴}。(1)細(xì)胞外的K+可以跨膜進(jìn)入植物的根細(xì)胞。細(xì)胞膜和核膜等共同構(gòu)成了細(xì)胞的生物膜系統(tǒng),生物膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是　　　　　　　　　　　　。?(2)細(xì)胞外的K+能夠通過離子通道進(jìn)入植物的根細(xì)胞。離子通道是由　　　　　　復(fù)合物構(gòu)成的,其運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)是　　　　　　　　　(答出1點(diǎn)即可)。?(3)細(xì)胞外的K+可以通過載體蛋白逆濃度梯度進(jìn)入植物的根細(xì)胞。在有呼吸抑制劑的條件下,根細(xì)胞對(duì)K+的吸收速率降低,原因是　　　　　　　　　　　。?
答案 (1)磷脂雙分子層構(gòu)成膜的基本支架,具有流動(dòng)性;蛋白質(zhì)分子以不同方式鑲嵌于磷脂雙分子層中　(2)蛋白質(zhì)　一種離子通道只允許一種離子通過　(3)K+通過載體蛋白逆濃度梯度運(yùn)輸需要消耗能量,呼吸抑制劑使細(xì)胞呼吸減弱,產(chǎn)生的能量減少解析 (1)生物膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是磷脂雙分子層構(gòu)成膜的基本支架,具有流動(dòng)性;蛋白質(zhì)分子以不同方式鑲嵌于磷脂雙分子層中。(2)離子通道是由蛋白質(zhì)復(fù)合物構(gòu)成的,一種離子通道只允許一種離子通過,具有特異性。(3)細(xì)胞外的K+通過載體蛋白逆濃度梯度進(jìn)入植物的根細(xì)胞,屬于主動(dòng)運(yùn)輸,主動(dòng)運(yùn)輸需要的能量由細(xì)胞呼吸提供,呼吸抑制劑使細(xì)胞呼吸減弱,產(chǎn)生的能量減少,導(dǎo)致主動(dòng)運(yùn)輸受到抑制。
同種物質(zhì)不同跨膜方式及非常規(guī)供能的主動(dòng)運(yùn)輸分析把握方法1.同種物質(zhì)跨過“不同細(xì)胞”及跨過“同一細(xì)胞”均會(huì)存在不同方式(1)某物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的方式并非固定一種。如葡萄糖進(jìn)入紅細(xì)胞是協(xié)助擴(kuò)散,而葡萄糖通過小腸上皮細(xì)胞細(xì)胞膜的方式為主動(dòng)運(yùn)輸;再如靜息電位形成時(shí)K+外流與動(dòng)作電位形成時(shí)Na+內(nèi)流均為協(xié)助擴(kuò)散,但K+、Na+在其他細(xì)胞中跨膜運(yùn)輸一般為主動(dòng)運(yùn)輸。
(2)同一種物質(zhì)進(jìn)出同一細(xì)胞的方式也不一定相同。如下圖中Na+、氨基酸進(jìn)出腎小管上皮細(xì)胞。
2.規(guī)避載體蛋白的兩個(gè)易錯(cuò)點(diǎn)(1)載體蛋白并非只具有運(yùn)輸功能。鈉鉀泵是一種有ATP酶活性的載體蛋白,其具有物質(zhì)運(yùn)輸和催化的功能,此外質(zhì)子泵也是有ATP酶活性的載體蛋白,其同時(shí)具有運(yùn)輸H+和催化的功能。(2)一種載體蛋白并非只運(yùn)輸一種物質(zhì)。載體蛋白具有特異性, 有些載體蛋白只運(yùn)輸一種特定的物質(zhì),但也有些載體蛋白可協(xié)同運(yùn)輸兩種物質(zhì),如鈉—葡萄糖協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白通過協(xié)同運(yùn)輸轉(zhuǎn)運(yùn)Na+和葡萄糖,且二者同向轉(zhuǎn)運(yùn);鈉鉀泵通過主動(dòng)運(yùn)輸轉(zhuǎn)運(yùn)Na+和K+,二者反向轉(zhuǎn)運(yùn)。
3.主動(dòng)運(yùn)輸并非都消耗ATP某物質(zhì)逆濃度梯度轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí),所消耗的能量不一定來自ATP,也可能來自另一種物質(zhì)膜兩側(cè)存在濃度差而產(chǎn)生的“勢(shì)能”。如葡萄糖進(jìn)入某細(xì)胞的方式為主動(dòng)運(yùn)輸,但其所需能量來自細(xì)胞膜兩側(cè)Na+濃度差產(chǎn)生的勢(shì)能;植物細(xì)胞利用H+—蔗糖載體轉(zhuǎn)運(yùn)蔗糖消耗的能量來自H+濃度梯度。
專項(xiàng)訓(xùn)練1.[同種物質(zhì)進(jìn)出同一細(xì)胞的方式不同](2020江蘇)下圖①~⑤表示物質(zhì)進(jìn)、出小腸上皮細(xì)胞的幾種方式,下列敘述正確的是(　　)
A.葡萄糖進(jìn)、出小腸上皮細(xì)胞方式不同B.Na+主要以方式③運(yùn)出小腸上皮細(xì)胞C.多肽以方式⑤進(jìn)入細(xì)胞,以方式②離開細(xì)胞D.口服維生素D通過方式⑤被吸收
答案 A解析 由圖可知:葡萄糖以主動(dòng)運(yùn)輸方式被小腸上皮細(xì)胞吸收,而運(yùn)出細(xì)胞則是以③(協(xié)助擴(kuò)散)的方式,A項(xiàng)正確。由圖可知:Na+主要以②(主動(dòng)運(yùn)輸)方式運(yùn)出細(xì)胞,B項(xiàng)錯(cuò)誤。多肽以⑤(胞吞、胞吐)方式進(jìn)、出細(xì)胞,C項(xiàng)錯(cuò)誤。維生素D屬于脂類物質(zhì),以④(自由擴(kuò)散)的方式被吸收,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
2.[主動(dòng)運(yùn)輸所需能量來自H+濃度梯度](2022山東聊城模擬)線粒體外膜分布著孔蛋白構(gòu)成的通道蛋白,丙酮酸可以經(jīng)此通道通過。而線粒體內(nèi)膜由于蛋白質(zhì)含量高導(dǎo)致通透性低,丙酮酸需通過與H+協(xié)同運(yùn)輸?shù)姆绞接赡らg隙進(jìn)入線粒體基質(zhì),如圖所示。下列敘述錯(cuò)誤的是(　　)
A.線粒體內(nèi)膜的蛋白質(zhì)與脂質(zhì)的比值大于線粒體外膜B.丙酮酸穿過線粒體外膜和內(nèi)膜的方式均為協(xié)助擴(kuò)散C.H+通過質(zhì)子泵由線粒體基質(zhì)進(jìn)入膜間隙的方式為主動(dòng)運(yùn)輸D.加入蛋白質(zhì)變性劑會(huì)改變線粒體內(nèi)膜對(duì)H+的運(yùn)輸速率
答案 B解析 線粒體內(nèi)膜是有氧呼吸第三階段的場(chǎng)所,其上附著有多種酶,因此線粒體內(nèi)膜的蛋白質(zhì)與脂質(zhì)的比值大于線粒體外膜,A項(xiàng)正確;丙酮酸通過線粒體內(nèi)膜時(shí),需要借助特異性轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白,通過與H+(質(zhì)子)協(xié)同運(yùn)輸?shù)姆绞接赡らg隙進(jìn)入線粒體基質(zhì),消耗H+的濃度梯度勢(shì)能,因此為主動(dòng)運(yùn)輸,B項(xiàng)錯(cuò)誤;H+(質(zhì)子)通過質(zhì)子泵由線粒體基質(zhì)進(jìn)入膜間隙是逆濃度梯度,且需要載體蛋白,所以運(yùn)輸方式為主動(dòng)運(yùn)輸,C項(xiàng)正確;蛋白質(zhì)變性劑會(huì)使蛋白質(zhì)變性而失活,H+(質(zhì)子)通過質(zhì)子泵由線粒體基質(zhì)進(jìn)入膜間隙需要載體蛋白,所以運(yùn)輸速率會(huì)降低,D項(xiàng)正確。
3.[主動(dòng)運(yùn)輸所需能量來自H+濃度梯度] 植物細(xì)胞膜上的質(zhì)子泵、H+—蔗糖載體都能轉(zhuǎn)運(yùn)H+,如下圖所示;質(zhì)子泵能維持細(xì)胞外H+濃度高于細(xì)胞內(nèi),而H+—蔗糖載體在順H+濃度將H+運(yùn)入細(xì)胞的同時(shí),逆蔗糖濃度將蔗糖分子運(yùn)入細(xì)胞。下列有關(guān)敘述正確的是(　　)
A.質(zhì)子泵與 H+—蔗糖載體的空間結(jié)構(gòu)不同B.利用H+—蔗糖載體轉(zhuǎn)運(yùn)蔗糖時(shí)需要消耗ATPC.質(zhì)子泵運(yùn)輸H+所需的ATP都來自線粒體D.H+—蔗糖載體對(duì)跨膜運(yùn)輸?shù)奈镔|(zhì)不具有特異性
答案 A解析 質(zhì)子泵與H+—蔗糖載體是具有不同功能的蛋白質(zhì),因此二者的空間結(jié)構(gòu)不同,A項(xiàng)正確;利用H+—蔗糖載體轉(zhuǎn)運(yùn)蔗糖所消耗的能量來自H+的濃度梯度,B項(xiàng)錯(cuò)誤;質(zhì)子泵運(yùn)輸H+所需的ATP來自細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體,C項(xiàng)錯(cuò)誤;H+—蔗糖載體對(duì)跨膜運(yùn)輸?shù)奈镔|(zhì)具有特異性,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
4.[同種物質(zhì)進(jìn)入同一細(xì)胞的方式可不同]右圖所示是水分子進(jìn)入細(xì)胞的兩種方式,下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(　　)A.水通道蛋白是一類跨越細(xì)胞膜磷脂雙分子層的蛋白質(zhì)B.腎小管和集合管對(duì)水分的重吸收主要與水通道蛋白有關(guān)C.水通道蛋白還能允許一部分離子通過,該過程屬于主動(dòng)運(yùn)輸D.水分子通過水通道蛋白的運(yùn)輸屬于被動(dòng)運(yùn)輸,不需要細(xì)胞代謝供能
答案 C解析 水通道蛋白屬于貫穿類蛋白質(zhì),A項(xiàng)正確;腎小管和集合管對(duì)水分的重吸收主要依賴于水通道蛋白的協(xié)助擴(kuò)散,B項(xiàng)正確;水通道蛋白的作用具有專一性,其跨膜運(yùn)輸水分子的過程不需要細(xì)胞代謝供能,C項(xiàng)錯(cuò)誤,D項(xiàng)正確。
5.[同種物質(zhì)不同運(yùn)輸方式]下圖表示小腸上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)葡萄糖的過程,已知腸腔的葡萄糖濃度小于細(xì)胞內(nèi)的葡萄糖濃度,細(xì)胞內(nèi)的葡萄糖濃度大于組織液中的葡萄糖濃度,細(xì)胞內(nèi)的Na+濃度
低于細(xì)胞外,葡萄糖依賴Na+形成的濃度差與Na+一起同向運(yùn)輸。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(　　)A.細(xì)胞中的葡萄糖進(jìn)入組織液可不消耗能量B.圖中Na+的轉(zhuǎn)運(yùn)依賴兩種不同的動(dòng)力C.一種物質(zhì)可以有兩種不同的運(yùn)輸方式D.鈉—葡萄糖協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白能同時(shí)運(yùn)輸葡萄糖和Na+,說明其不具有特異性

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