高一生物同步物質(zhì)的跨膜運輸蘇教必修

1.試比較葡萄糖進入紅細胞的過程與O2、CO2進出紅細胞的過程有什么異同？提示：（1）葡萄糖進入紅細胞是易化擴散的方式，O2和CO2進出紅細胞的方式是簡單擴散。(2)相同點：物質(zhì)從高濃度區(qū)域向低濃度區(qū)域的擴散，都不消耗能量，運輸?shù)膭恿κ俏镔|(zhì)的濃度差，二者被稱為被動運輸。不同點：簡單擴散不需要載體蛋白的協(xié)助，而易化擴散需要載體蛋白的協(xié)助。2.如圖是影響物質(zhì)運輸速率的兩條曲線，試判斷兩條曲線分別代表哪種運輸方式，并說出你的判斷依據(jù)。3.為什么說一個成熟的植物細胞是一個滲透系統(tǒng)？提示：植物細胞的細胞壁具有全透性，原生質(zhì)層（細胞膜、細胞質(zhì)、液泡膜）具有選擇透過性，具有半透膜的特點；液泡膜內(nèi)的細胞液有一定濃度，外界溶液也有一定濃度，即細胞與外界溶液接觸存在濃度差，就構(gòu)成了一個滲透裝置。植物細胞的質(zhì)壁分離和復原的原因和原理（1）原因①內(nèi)因：成熟植物細胞的原生質(zhì)層是一種半透膜，原生質(zhì)層的伸縮性大于細胞壁的伸縮性。②外因：細胞液和外界溶液之間存在濃度差。（2）原理：細胞的吸水和失水①當外界溶液濃度大于細胞液濃度時，細胞失水，發(fā)生質(zhì)壁分離。②當外界溶液濃度小于細胞液濃度時，細胞吸水。質(zhì)壁分離與復原實驗的應用（1）證明成熟植物細胞發(fā)生滲透作用；（2）證明細胞是死的還是活的；（3）作為光學顯微鏡下觀察細胞膜的方法；（4）初步測定細胞液濃度的大小。典例將高濃度的蔗糖溶液裝入一個人工半透膜制成的小袋中，就制成一個“人造細胞”。如圖所示，把它沉在裝有低濃度的蔗糖溶液底部，其上放一個重量為W的砝碼，細胞高度為H。如果容器中蔗糖溶液的濃度呈梯度變化時，砝碼重量W不變，則H與容器中蔗糖溶液之間的關(guān)系為(注：橫坐標為容器中蔗糖溶液濃度)（1）明確此裝置具有半透膜和半透膜兩側(cè)的溶液具有濃度差，是滲透裝置。（2）理解水分子從低濃度溶液向高濃度溶液順濃度梯度滲透，液面升高，體積變化取決于濃度差，并用坐標曲線表示出來?！疽?guī)范解答】選A。剛放入時，由于袋中溶液濃度大于袋外溶液濃度，水由于滲透作用進入袋中，H體積增大，隨著袋外溶液濃度不斷增大，透析小袋吸水能力逐漸減弱，到袋內(nèi)外濃度相同時，水分進出達到動態(tài)平衡，H不再增大；以后隨袋外溶液濃度的增大，袋外溶液濃度大于袋內(nèi)溶液濃度，袋內(nèi)水分外流增多，H減小。【拓展延伸】（1）試用曲線表示出隨時間的變化“人造細胞”中的溶液濃度的變化趨勢？提示：（2）若將題干中小袋中和容器中的蔗糖溶液互換后選項應該為哪一個？提示：選D。1.海帶細胞中碘離子濃度高于細胞外，海帶細胞從海水中吸收碘以什么方式進行？提示：主動運輸。2.低溫會影響物質(zhì)的主動運輸嗎？為什么？提示：會。低溫降低蛋白質(zhì)的活性，呼吸作用所需要的酶以及載體蛋白都是蛋白質(zhì)，而主動運輸既消耗能量又需要載體蛋白，同時低溫還會降低細胞膜的流動性。3.m和n兩種物質(zhì)均通過主動運輸進出細胞，如圖代表能量對濃度相同的m和n兩種物質(zhì)運輸速率的影響曲線，結(jié)合圖示分析下列問題：（1）分析A點以前和A點以后影響物質(zhì)運輸速率的因素主要是什么？提示：A點以前主要是能量。A點以后主要是載體蛋白數(shù)量的限制。（2）分析A點與C點相比，限制C點運輸速率增加的主要因素是什么？提示：主要因素是能量。（3）A點與B點相比，影響物質(zhì)運輸速率的因素主要是什么？提示：主要是載體蛋白的數(shù)量。4.變形蟲吞噬過程和分泌蛋白分泌過程分別是哪種物質(zhì)運輸方式？完成該過程的結(jié)構(gòu)基礎是什么？提示：變形蟲是單細胞動物，吞噬食物時是由細胞膜內(nèi)陷形成小囊，然后包裹著食物進入細胞，所以食物是以內(nèi)吞的形式進入體內(nèi)的。分泌蛋白在細胞內(nèi)經(jīng)高爾基體加工后以小泡的形式運輸?shù)郊毎?，此過程是外排。內(nèi)吞和外排完成的結(jié)構(gòu)基礎都是細胞膜的流動性。主動運輸?shù)南嚓P(guān)分析（1）條件①需要載體蛋白的協(xié)助。②需要能量。（2）影響因素①載體蛋白的數(shù)量。②能量的多少。（3）意義：活細胞主動地選擇吸收或排出物質(zhì)，體現(xiàn)了細胞膜的選擇透過性。載體蛋白和能量對主動運輸?shù)挠绊懀?）載體蛋白有特異性，運輸不同物質(zhì)的載體蛋白不同，不同生物細胞膜上載體蛋白的種類和數(shù)量也不同。（2）載體蛋白有飽和現(xiàn)象，當細胞膜上的載體蛋白數(shù)量已經(jīng)達到飽和，細胞吸收該載體蛋白運載的物質(zhì)的速率將不再隨物質(zhì)濃度的增加而增大。（3）能量：凡是能影響細胞內(nèi)產(chǎn)生能量的因素，都能影響主動運輸，如氧氣濃度、溫度等。判斷物質(zhì)運輸方式的方法（1）根據(jù)分子大小與載體蛋白、能量的需要與否①大分子或顆粒性物質(zhì):內(nèi)吞、外排。②小分子a.若需能→主動運輸b.若不需能→被動運輸（2）根據(jù)運輸方向：逆濃度梯度的跨膜運輸方式為主動運輸。【特別提醒】①簡單擴散、易化擴散和主動運輸都是將細胞要選擇吸收的物質(zhì)從細胞膜的一側(cè)運到另一側(cè)，即進行的是跨膜運輸方式；②內(nèi)吞和外排不是跨膜運輸，如內(nèi)吞是通過細胞膜內(nèi)陷，形成小囊泡而進入細胞的。典例如圖是植物從土壤中吸收某礦質(zhì)離子示意圖。據(jù)圖判斷，該離子跨膜進入根毛細胞的方式為A.簡單擴散B.協(xié)助擴散C.主動運輸D.被動運輸正確識圖，該礦質(zhì)離子的運輸方向由低濃度向高濃度，并且此過程需載體蛋白和能量。【規(guī)范解答】選C。主動運輸是指物質(zhì)逆濃度梯度，在載體蛋白的協(xié)助下，在能量的作用下運入或運出細胞膜的過程。結(jié)合圖示可以看出，該礦質(zhì)離子的跨膜運輸有兩個特點：一是逆濃度梯度，二是消耗ATP，故應為主動運輸?！咀兪絺溥x】（2011·煙臺高一檢測）物質(zhì)跨膜運輸?shù)娜N方式如圖甲、乙、丙所示，下列敘述正確的是（）A．O2及K+等以甲方式進入細胞B．甲和乙兩種方式都屬于被動運輸C．物質(zhì)以丙的方式進入細胞的過程可釋放能量D．蛋白質(zhì)、核酸等大分子物質(zhì)以丙的方式進行跨膜運輸【解析】選B。甲、乙順濃度梯度運輸，但乙需要載體蛋白的協(xié)助，甲、乙都屬于被動運輸，如O2、CO2、水、乙醇等小分子以甲方式進入細胞；丙為主動運輸，逆濃度梯度運輸且需要載體蛋白的協(xié)助，消耗細胞代謝釋放的能量；蛋白質(zhì)、核酸等大分子物質(zhì)不進行跨膜運輸。1.(2011·襄樊高一檢測)如圖為某分子跨膜運輸?shù)氖疽鈭D，由圖可知，該分子的轉(zhuǎn)運方式是（）A．簡單擴散B．易化擴散C．被動運輸D．主動運輸【解析】選D。由圖示可知該分子從低濃度向高濃度跨膜運輸，需要載體蛋白的協(xié)助和消耗能量，所以為主動運輸過程。2.下列關(guān)于物質(zhì)跨膜運輸?shù)臄⑹?，錯誤的是（）A．植物細胞積累K+需消耗能量B．細胞對離子的吸收具有選擇性C．海水中的海藻細胞可通過積累溶質(zhì)防止質(zhì)壁分離D．液泡中積累大量離子，故液泡膜不具有選擇透過性【解析】選D。植物細胞吸收礦質(zhì)離子為主動運輸過程，需消耗能量，體現(xiàn)細胞對離子的吸收具有選擇性；當細胞液濃度低于外界溶液濃度時細胞失水，發(fā)生質(zhì)壁分離，所以海水中的海藻細胞可通過積累溶質(zhì)防止質(zhì)壁分離是正確的；液泡膜也是一種選擇透過性膜。3.（2011·邵陽高一檢測）人體正常紅細胞是兩面凹陷的圓餅狀，現(xiàn)將人體哺乳動物的紅細胞分別浸入下列a、b、c三個不同濃度溶液的燒杯內(nèi)，一段時間后，實驗結(jié)果如圖所示，則a、b、c三燒杯中溶液濃度大小的比較正確的是（）A.a>b>cB.a>c>bC.a<b<cD.a<c<b【解析】選D。由實驗結(jié)果可知a燒杯內(nèi)紅細胞吸水膨脹、b燒杯內(nèi)紅細胞失水皺縮、c燒杯內(nèi)紅細胞保持原狀，所以三燒杯內(nèi)溶液濃度關(guān)系為a<c<b。4.如圖表示細胞膜的亞顯微結(jié)構(gòu)示意圖，其中a和b為物質(zhì)的兩種運輸方式，下列敘述不正確的是（）A.細胞的識別與①有密切的關(guān)系B.適當提高溫度將加快②和③的運動速度C.a過程體現(xiàn)了膜的選擇透過性這一生理特性D.如果圖示為腎小管上皮細胞膜，則原尿中的葡萄糖進入細胞的方向是Ⅱ→Ⅰ【解析】選D。細胞膜的外表面上的糖蛋白①有細胞識別的作用；②蛋白質(zhì)分子、③磷脂分子是運動的，適當提高溫度將加快②和③的運動速度；a過程為主動運輸，體現(xiàn)了膜的選擇透過性這一生理特性；如果圖示為腎小管上皮細胞膜，則原尿中的葡萄糖進入細胞的方向是Ⅰ→Ⅱ。5.新生兒小腸絨毛上皮細胞通過消耗能量，可以直接吸收母乳中的免疫球蛋白（大分子）和半乳糖。這兩種物質(zhì)分別被吸收到血液中的方式是（）A．主動運輸、主動運輸B．內(nèi)吞、主動運輸C．主動運輸、易化擴散D．被動運輸、主動運輸【解析】選B。母乳中的免疫球蛋白屬于大分子物質(zhì)，小腸絨毛上皮細胞通過消耗能量吸收屬于細胞的內(nèi)吞作用，非跨膜運輸方式。而半乳糖是小分子，小腸絨毛上皮細胞通過主動運輸?shù)姆绞轿铡?.對法囊藻（一種海藻）的細胞液中各種離子濃度的分析表明，細胞液中的成分與海水的成分很不相同，圖中陰影部分代表法囊藻細胞液中的離子濃度，空白部分代表海水中的離子濃度。（1）K+和Cl-在細胞內(nèi)積累，而Na+、Ca2+等在細胞液中的含量低于海水中的含量。這表明細胞對離子的吸收具有______________的特點。（2）K+和Cl-進入細胞的方式是_____，判斷的依據(jù)是____，這種吸收方式所需要的兩個基本條件是_______和_______。（3）法囊藻的細胞液中各種離子的濃度與海水中各種離子的濃度不成比例，其結(jié)構(gòu)基礎是___________________?！窘馕觥勘绢}考查礦質(zhì)離子的吸收過程、細胞選擇性吸收的特性及原理。K+和Cl-進入細胞的運輸方向是從低濃度到高濃度，是主動運輸，主動運輸需要的基本條件是載體蛋白和能量。所有離子的吸收都與細胞膜上載體蛋白的種類和數(shù)量有關(guān)，這是選擇性吸收的結(jié)構(gòu)基礎。答案：(1)選擇性（2）主動運輸K+和Cl-可以從低濃度到高濃度進行運輸載體蛋白能量（3）細胞膜上載體蛋白的種類和數(shù)量不同一、選擇題(本題包括6小題，每小題4分，共24分)1．如圖表示某植物相鄰的3個細胞，其細胞液濃度依次為甲>乙>丙，正確表示它們之間水分子滲透方向的是（）【解析】選D。根據(jù)滲透作用的原理，發(fā)生滲透作用時，水分子的流動方向是從低濃度的溶液流向高濃度的溶液，所以選D。2.（2011·煙臺高一檢測）將相同的四組馬鈴薯條分別浸入四種溶液中，一小時后測定馬鈴薯條的質(zhì)量變化并算出百分率，結(jié)果如表。下列敘述正確的是（）A.Ⅰ的濃度最高B.Ⅱ的濃度較Ⅲ高C.Ⅱ的濃度最低D.Ⅳ可能是蒸餾水【解析】選B。據(jù)表可知，在溶液Ⅰ中質(zhì)量增加8%，說明馬鈴薯條細胞吸水，所以溶液Ⅰ的濃度最低；在溶液Ⅱ和Ⅲ中質(zhì)量減輕，說明細胞失水并且溶液Ⅱ的濃度較溶液Ⅲ高；Ⅰ可能是蒸餾水，Ⅳ不可能是蒸餾水。3.下列相關(guān)說法中，正確的是（）A.分子質(zhì)量相對較小的物質(zhì)或離子都可以通過簡單擴散進入細胞內(nèi)B.大分子有機物要通過載體蛋白的轉(zhuǎn)運才能進出細胞，并且要消耗能量C.易化擴散和簡單擴散都是順濃度梯度進行的，既不需消耗能量，也不需膜上的載體蛋白D.主動運輸發(fā)生在細胞逆濃度梯度吸收物質(zhì)時，既要消耗細胞代謝釋放的能量，也需要依靠膜上的載體蛋白【解析】選D。一些分子質(zhì)量相對較小或脂溶性強的物質(zhì)才可以通過簡單擴散進入細胞內(nèi)；大分子有機物等物質(zhì)通過內(nèi)吞的作用才能進入細胞內(nèi)，并且要消耗能量，屬于非跨膜運輸方式。易化擴散和簡單擴散都是順濃度梯度進行的，都不需消耗能量，但易化擴散還需膜上的載體蛋白協(xié)助；主動運輸發(fā)生在細胞逆濃度梯度吸收物質(zhì)時，既要消耗細胞代謝釋放的能量，也需要依靠膜上的載體蛋白。4.下列關(guān)于物質(zhì)跨膜運輸?shù)臄⑹?，錯誤的是（）A.主動運輸過程需要載體蛋白協(xié)助和消耗能量B.主動運輸?shù)乃俾实拇笮∪Q于載體蛋白數(shù)量的多少C.質(zhì)壁分離過程中，水分子外流導致細胞內(nèi)溶液濃度升高D.分泌蛋白如抗體分泌過程，需消耗能量【解析】選B。物質(zhì)從低濃度一側(cè)運輸?shù)礁邼舛纫粋?cè)，需要載體蛋白的協(xié)助，同時還需要消耗細胞內(nèi)化學反應所釋放的能量，這種方式為主動運輸。主動運輸?shù)乃俾什粌H與載體蛋白有關(guān)，而且也受能量是否充足的影響。質(zhì)壁分離過程中，水分子外流導致細胞內(nèi)溶液濃度升高?？贵w分泌過程屬于外排，需消耗能量。5．(2011·海口高一檢測)如圖表示在一定范圍內(nèi)細胞膜外某物質(zhì)濃度變化與該物質(zhì)進入細胞膜內(nèi)速度的關(guān)系，據(jù)圖分析，下列說法正確的是（）A．該物質(zhì)進入細胞的方式是簡單擴散B．該物質(zhì)通過膜時必須與載體蛋白結(jié)合C．該物質(zhì)可能是水或甘油D．該物質(zhì)只能從濃度低的一側(cè)向濃度高的一側(cè)移動【解析】選B。由題圖可知，該物質(zhì)跨膜速度剛開始時與膜外該物質(zhì)濃度成正比，最后跨膜速度不再增加，說明該物質(zhì)運輸還與膜上載體蛋白的數(shù)量有關(guān)，而水和甘油通過簡單擴散進出細胞，不需要膜上載體蛋白的協(xié)助。6.如圖為某同學進行的實驗，甲圖為實驗開始狀態(tài)，乙圖為實驗結(jié)束狀態(tài)。在乙圖實驗的基礎上繼續(xù)實驗，向a、b兩試管分別加入等量的蔗糖酶溶液，來探究蔗糖的水解產(chǎn)物能否通過半透膜。以下判斷正確的是（多選）（）A．若蔗糖的水解產(chǎn)物能通過半透膜，a、b兩試管液面高度差變小，但不可能變?yōu)?B．若蔗糖的水解產(chǎn)物能通過半透膜，a、b兩試管液面高度差變小，也可能變?yōu)?C．若蔗糖的水解產(chǎn)物不能通過半透膜，a、b兩試管液面高度差變小D．若蔗糖的水解產(chǎn)物不能通過半透膜，a、b兩試管液面高度差變大【解析】選B、D。由滲透作用原理可知，物質(zhì)能否通過半透膜取決于物質(zhì)分子的大小，現(xiàn)象是半透膜兩側(cè)液面有無高度差。從題設知應加入蔗糖酶使蔗糖水解成單糖（為排除蔗糖酶的影響，a、b兩管中應加入等量的蔗糖酶），單糖能否通過半透膜可由a、b兩管液面的變化情況作出判斷。如果a、b兩管液面高度差縮小則蔗糖的水解產(chǎn)物能通過半透膜；如果a、b兩管液面高度差增大則蔗糖的水解產(chǎn)物不能通過半透膜。二、非選擇題（共26分）7.Ⅰ.物質(zhì)出入細胞膜的方式如圖，請據(jù)圖回答下面的問題：（1）A代表______分子；B代表______。（2）從功能上來說，細胞膜是一種_______膜。（3）在a～e的五種過程中，代表被動運輸?shù)挠衉_____。（4）可表示葡萄糖從小腸腔進入小腸絨毛上皮細胞的過程是_____________。Ⅱ.成熟的植物細胞具有中央大液泡，可與外界溶液構(gòu)成滲透系統(tǒng)進行滲透吸水或滲透失水。圖甲表示滲透裝置吸水示意圖，圖乙表示圖甲中液面上升的高度與時間的關(guān)系，圖丙表示成熟植物細胞在某外界溶液中的一種狀態(tài)（此時細胞有活性）。請回答下列問題：（1）由圖甲漏斗液面上升可知，實驗初始時c兩側(cè)濃度大小是a____b。由圖乙可知漏斗中溶液吸水速率逐漸_____，最終液面不再上升，當液面不再上升時，c兩側(cè)濃度大小是a____b。（2）丙圖中相當于甲圖中c的結(jié)構(gòu)是______（填序號），結(jié)構(gòu)②中充滿的液體是_____。此時細胞液的濃度與外界溶液的濃度大小關(guān)系是______。A．細胞液>外界溶液B．細胞液<外界溶液C．細胞液=外界溶液D．都有可能（3）把一個已經(jīng)發(fā)生質(zhì)壁分離的細