2024-2025學年高考生物一輪復習專題06細胞的物質(zhì)輸入和輸出知識點講解含解析

專題06細胞的物質(zhì)輸入和輸出講考綱考情講考綱考情最新考綱1.1物質(zhì)出入細胞的方式(Ⅱ)1.2試驗：視察植物細胞的質(zhì)壁分別和復原1.3通過模擬試驗探究膜的透性2、最近考情2024·全國卷Ⅱ(3)、2024·全國卷Ⅲ(29)2024·全國卷Ⅰ(3)、2024·全國卷Ⅱ(2)、2024·全國卷Ⅱ(4)講核心素養(yǎng)講核心素養(yǎng)生命觀念 歸納物質(zhì)運輸方式的實例和推斷方法，建立生命結(jié)構(gòu)與功能相統(tǒng)一的觀點科學思維 影響滲透作用和物質(zhì)跨膜運輸?shù)囊蛩?，培育邏輯思維實力科學探究 視察植物細胞的質(zhì)壁分別與復原，探究物質(zhì)跨膜運輸方式社會責任 滲透作用在生產(chǎn)生活中的應用構(gòu)思維導圖構(gòu)思維導圖核心突破例題精講核心突破例題精講考點一滲透作用的原理及應用分析【科學探究】例題：(2024·四川成都石室中學高三入學考)下圖為探討滲透作用的試驗裝置，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，水分子可以透過半透膜，而蔗糖分子則不能。當滲透達到平衡時，液面差為m。下列有關(guān)敘述正確的是()A．滲透平衡時S1溶液的濃度等于S2溶液的濃度B．若向漏斗中加入蔗糖分子，則平衡時m變小C．當漏斗內(nèi)外的高度差達到平衡時，沒有水分子進出半透膜D．若吸出漏斗中高出燒杯液面的溶液，再次平衡時m將變小【答案】D【解析】滲透平衡時S1液面比S2液面高，S1溶液的濃度大于S2溶液的濃度，A錯誤；向漏斗中加入蔗糖分子，漏斗中蔗糖溶液濃度增大，通過滲透作用進入漏斗中的水分子增加，m增大，B錯誤；漏斗內(nèi)外的高度差達到平衡，說明進出半透膜的水分子達到動態(tài)平衡，C錯誤；吸出漏斗中高出燒杯液面的溶液，由于存在濃度差，水分子還會進入漏斗，水分將漏斗中的溶液稀釋，滲透壓下降，再次平衡時m將變小，D正確?！緦W問總結(jié)】滲透作用試驗裝置的拓展應用(1)驗證滲透作用發(fā)生的條件(2)比較不同溶液濃度的大小比較項目漏斗內(nèi)燒杯內(nèi)溶液濃度MN現(xiàn)象及結(jié)論①若漏斗內(nèi)液面上升，則M>N②若漏斗內(nèi)液面不變，則M＝N③若漏斗內(nèi)液面下降，則M<N(3)探究物質(zhì)能否通過半透膜的方法(以碘和淀粉為例)燒杯內(nèi)盛淀粉溶液漏斗內(nèi)盛碘液結(jié)論變藍不變藍碘能通過半透膜，而淀粉不能不變藍變藍淀粉能通過半透膜，而碘不能變藍變藍淀粉和碘都能通過半透膜不變藍不變藍淀粉和碘都不能通過半透膜變式訓練：如圖為一個滲透裝置，假設溶質(zhì)分子或離子不能通過半透膜，試驗起先時，液面a和b平齊。下列推斷正確的是()A．假如甲、乙都是蔗糖溶液，甲的濃度低于乙，則液面a會下降，液面b會上升B．假如甲、乙分別是葡萄糖溶液和蔗糖溶液，兩者的質(zhì)量分數(shù)相同，則液面a會下降，液面b會上升C．當半透膜兩側(cè)的滲透作用達到平衡時，甲、乙溶液的濃度相等D．當半透膜兩側(cè)的滲透作用達到平衡時，甲、乙溶液的滲透壓肯定相等【答案】A【解析】假如甲、乙都是蔗糖溶液，甲的濃度低于乙，則水分子主要向乙一側(cè)擴散，液面a會下降，液面b會上升，A項正確；假如甲、乙分別是葡萄糖溶液和蔗糖溶液，兩者的質(zhì)量分數(shù)相同，由于蔗糖是二糖，葡萄糖是單糖，因此甲的物質(zhì)的量濃度大于乙，則液面a會上升，液面b會下降，B項錯誤；當半透膜兩側(cè)的滲透作用達到平衡時，由于兩側(cè)的液面高度差可能不同，因此甲、乙溶液的濃度不肯定相等，甲、乙溶液的滲透壓也不肯定相等，C、D項錯誤。考點二細胞吸水和失水分析【科學思維】例題：(2024·4月浙江選考，9)哺乳動物細胞在0.9%NaCl溶液中仍能保持其正常形態(tài)。將兔紅細胞置于不同濃度NaCl溶液中，一段時間后制作臨時裝片，用顯微鏡視察并比較其形態(tài)變更。下列敘述正確的是()A.在高于0.9%NaCl溶液中，紅細胞因滲透作用失水皺縮并發(fā)生質(zhì)壁分別B.在0.9%NaCl溶液中，紅細胞形態(tài)未變是由于此時沒有水分子進出細胞C.在低于0.9%NaCl溶液中，紅細胞因滲透作用吸水膨脹甚至有的裂開D.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行的擴散【答案】C【解析】兔紅細胞沒有細胞壁，不會發(fā)生質(zhì)壁分別，A錯誤；在0.9%NaCl溶液中，紅細胞形態(tài)未變是由于水分子進出達到平衡，B錯誤；在低于0.9%NaCl溶液中，進入紅細胞的水分子多于出紅細胞的水分子，紅細胞會因滲透作用吸水膨脹甚至有的裂開，C正確；滲透作用是指水分子或其他溶劑分子通過半透膜的擴散，其中水分子是從其分子數(shù)相對較多處向相對較少處擴散，即從溶液濃度較低處向溶液濃度較高處進行擴散，D錯誤?！緦W問總結(jié)】動物細胞和植物細胞的吸水和失水(1)動物細胞的吸水和失水②現(xiàn)象外界溶液濃度<細胞質(zhì)濃度?細胞吸水膨脹；外界溶液濃度>細胞質(zhì)濃度?細胞失水皺縮；外界溶液濃度＝細胞質(zhì)濃度?水分進出平衡。(2)植物細胞的吸水和失水(以成熟植物細胞為例)①原理②現(xiàn)象a．當外界溶液的濃度大于細胞液濃度時，細胞就通過滲透作用失水，植物細胞漸漸發(fā)生質(zhì)壁分別現(xiàn)象。b．將已發(fā)生質(zhì)壁分別的植物細胞放入清水中，此時細胞液的濃度大于外界溶液濃度，植物細胞吸水，漸漸發(fā)生質(zhì)壁分別復原現(xiàn)象?？键c延長：(1)紅細胞的細胞膜相當于半透膜(P61思索與探討)：習慣上說的半透膜是無生命的物理性薄膜，物質(zhì)能否通過取決于微粒的大??；選擇透過性膜是具有活性的生物膜，其對不同物質(zhì)的通過性不僅取決于分子大小，還與細胞的需求有關(guān)。因此細胞膜和半透膜類似，又有所不同。(2)細胞壁是全透性的，水分子和溶解在水里的物質(zhì)都能夠自由通過。(P63)(3)輪作的意義：防止長期在同一塊田里種植同種作物導致土壤肥力下降。(P64練習拓展題)變式訓練：(2024·鄭州質(zhì)檢)將a、b、c三組紅細胞分別置于不同濃度的氯化鈉溶液中進行試驗，浸泡一段時間后其細胞形態(tài)如下圖所示。下列敘述錯誤的是()A．圖中所示細胞內(nèi)液的滲透壓，a組的比b組的高B．浸泡過程中a組細胞失水量小于c組細胞失水量C．若向a組燒杯中加入少量葡萄糖，則其細胞可能會皺縮后復原原狀D．上述試驗中引起細胞形態(tài)的變更而消耗ATP的數(shù)量比較：c>b>a【答案】D【解析】分析題圖可知，a組細胞基本可以維持原狀，b組細胞吸水膨脹，c組細胞失水皺縮。與a組相比，b組細胞吸水，細胞內(nèi)液滲透壓降低；a組細胞失水量小于c組細胞失水量；向a組燒杯中加入少量葡萄糖后，首先會使外界溶液滲透壓大于細胞內(nèi)液滲透壓，從而使細胞失水皺縮，后來葡萄糖通過幫助擴散的方式進入細胞內(nèi)，造成細胞內(nèi)液滲透壓大于外界溶液，細胞吸水復原原狀；細胞形態(tài)的變更是細胞通過滲透作用失水或吸水造成的，不消耗ATP。考點三物質(zhì)出入細胞方式的推斷【科學思維】例題：(2024·黑龍江一調(diào))試驗發(fā)覺，某物質(zhì)X進入細胞時，假如運用藥物限制細胞膜上蛋白質(zhì)的活性，則該物質(zhì)的運輸速率快速下降，假如抑制呼吸作用，卻對運輸速率沒有影響。由此推斷下列有關(guān)該物質(zhì)進入細胞方式的說法中正確的是()A．它是自由擴散B．它是主動運輸C．它是逆濃度梯度運輸?shù)腄．葡萄糖進入紅細胞通常采納該法【答案】D【解析】該物質(zhì)運輸過程中抑制呼吸作用對運輸速率沒有影響，限制細胞膜上蛋白質(zhì)的活性，運輸速率快速下降，說明該物質(zhì)的運輸與細胞膜上蛋白質(zhì)的活性強弱有關(guān)，即物質(zhì)X的運輸為須要載體幫助而不需耗能的幫助擴散，A、B錯誤；幫助擴散是順濃度梯度進行的，C錯誤；紅細胞汲取葡萄糖的方式為幫助擴散，D正確?！緦W問總結(jié)】“三看法”快速判定物質(zhì)出入細胞的方式考點延長物質(zhì)出入細胞的4個易錯點(1)物質(zhì)進出細胞核并非都通過核孔。核孔是RNA和蛋白質(zhì)等大分子物質(zhì)進出細胞核的通道；一般，小分子物質(zhì)進出細胞核是通過跨膜運輸實現(xiàn)的，這兩種方式都具有選擇性。(2)Na＋、K＋等無機鹽離子一般以主動運輸方式進出細胞，但也可通過幫助擴散(如離子通道)進出細胞，如神經(jīng)細胞維持靜息電位時的K＋外流和形成動作電位時的Na＋內(nèi)流。(3)植物汲取水分的方式是自由擴散，而汲取無機鹽離子的方式是主動運輸，因此可以說植物對水分和無機鹽的汲取是兩個相對獨立的過程。(4)物質(zhì)跨膜運輸(自由擴散、幫助擴散、主動運輸)體現(xiàn)了生物膜的選擇透過性；大分子物質(zhì)和顆粒性物質(zhì)的胞吞、胞吐體現(xiàn)了生物膜的流淌性。變式訓練：(2024·山東煙臺期末)如圖甲、乙分別是洋蔥根尖在不同O2濃度及不同底物濃度狀況下(其他條件相宜)，從含硝酸鉀的全養(yǎng)分液中汲取NOeq\o\al(－,3)的速率曲線圖。下列相關(guān)描述不正確的是()A.A點時影響離子汲取速率的主要因素是能量B.B點時離子汲取速率不再增大是因為載體的數(shù)量有限C.C點時影響離子汲取速率的主要因素是底物濃度D.D點時離子汲取速率不再增大是因為底物濃度太高，細胞發(fā)生質(zhì)壁分別【答案】D【解析】洋蔥根尖汲取NOeq\o\al(－,3)的方式是主動運輸，汲取速率受能量、載體和底物濃度的影響。A點時離子汲取速率未達到最大，限制因素是O2濃度，而O2濃度通過影響呼吸作用產(chǎn)生的能量影響汲取速率，故此時主要影響因素是能量，A正確；B點時離子汲取速率不再隨O2濃度增大而增大，此時的限制因素是載體的數(shù)量，B正確；C點時離子汲取速率未達到最大，此時影響離子汲取速率的主要因素是底物濃度，C正確；D點時離子汲取速率不再隨底物濃度增大而增大，主要是因為載體數(shù)量有限，D錯誤?？键c四物質(zhì)跨膜運輸?shù)挠嘘P(guān)探究試驗分析【科學探究】例題：(2024·海南卷，27)在相宜條件下，測得的某植物根細胞對a、b兩種物質(zhì)的汲取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胞對不同濃度a、b兩種物質(zhì)的汲取速率)?；卮鹣铝袉栴}。(1)依據(jù)試驗結(jié)果發(fā)覺a是通過自由擴散方式跨膜運輸?shù)?。自由擴散的含義是______________________________________________________________。(2)試驗結(jié)果表明：當外界溶液中b的濃度達到肯定數(shù)值時，再增加b的濃度，根細胞對b的汲取速率不再增加?？赡艿木売墒莀_________________________________。(3)王同學據(jù)圖認為b的跨膜運輸方式是主動運輸，李同學認為是幫助擴散。請設計試驗確定王同學的推斷是否正確。要求簡要寫出試驗思路、預期結(jié)果和結(jié)論?！敬鸢浮?1)物質(zhì)通過簡潔的擴散方式進出細胞(2)載體數(shù)量飽和(3)思路：將長勢相同的某植物根細胞平均分為兩組，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胞放在相同且相宜的條件下培育一段時間后，分別測定根細胞對b物質(zhì)的汲取速率。結(jié)果及結(jié)論：若甲組根細胞對b物質(zhì)的汲取速率大于乙組，則說明b物質(zhì)的跨膜運輸方式為主動運輸；若甲組和乙組根細胞對b物質(zhì)的汲取速率大致相同，則說明b物質(zhì)的跨膜運輸方式為幫助擴散?！窘馕觥?1)物質(zhì)通過簡潔的擴散方式進出細胞即自由擴散，該過程不須要載體和能量，受細胞內(nèi)外濃度差的影響。(2)由圖可知，b可能是幫助擴散或主動運輸，b須要載體幫助，當外界溶液中b的濃度達到肯定數(shù)值時，載體數(shù)目飽和，再增加b的濃度，根細胞對b的汲取速率不再增加。(3)幫助擴散與主動運輸?shù)膮^(qū)分在于前者不須要消耗能量，后者須要消耗能量。有氧呼吸產(chǎn)生的能量較多，無氧呼吸產(chǎn)生的能量較少，故試驗設計的自變量是有無氧氣，因變量是細胞對b的汲取速率。設計試驗時要留意等量原則和單一變量原則。思路：將長勢相同的某植物根細胞平均分為兩組，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胞放在相同且相宜的條件下培育一段時間后，分別測定根細胞對b物質(zhì)的汲取速率。結(jié)果及結(jié)論：若甲組根細胞對b物質(zhì)的汲取速率大于乙組，則說明b物質(zhì)的跨膜運輸方式為主動運輸；若甲組和乙組根細胞對b物質(zhì)的汲取速率大致相同，則說明b物質(zhì)的跨膜運輸方式為幫助擴散。【學問總結(jié)】探究物質(zhì)跨膜運輸方式的試驗設計思路(1)探究是主動運輸還是被動運輸(2)探究是自由擴散還是幫助擴散變式訓練：(2024·河北衡水中學二調(diào))主動運輸是一種重要的跨膜運輸方式，體現(xiàn)了生命活動的“主動性”。為探究主動運輸?shù)奶攸c，科研人員利用下圖裝置進行試驗，其中HgCl2是一種可以影響ATP水解的新陳代謝抑制劑。請分析回答：(1)本試驗的名稱是_________________________________________________________。(2)寫出試驗進行過程中須要限制的兩個無關(guān)變量______________________。(3)試驗得到如圖所示的結(jié)果。①依據(jù)試驗結(jié)果，科研人員在試驗前后需測定____________________。②比較乙組和甲組結(jié)果，得出的結(jié)論是__________________________________。③與甲組相比，丙組汲取磷酸鹽較少的緣由可能是______________________________?！敬鸢浮?1)探究HgCl2溶液和細胞成熟程度對細胞主動運輸(汲取磷酸鹽)的影響(2)溫度、pH、溶解氧、溶液的用量、胡蘿卜片的數(shù)量等(3)①溶液中磷酸鹽的濃度②細胞主動運輸(汲取磷酸鹽)須要消耗能量③幼嫩組織供能少，幼嫩組織細胞膜上載體蛋白數(shù)量少【解析】(1)由題圖可知，試驗中的自變量為HgCl2溶液和細胞的成熟程度，最終測量了試驗前后溶液中磷酸鹽濃度差，所以本試驗的名稱是探究HgCl2溶液和細胞成熟程度對細胞主動運輸(汲取磷酸鹽)的影響。(2)試驗中，應保證各組所處環(huán)境的溫度、溶液的量、pH、溶氧量以及胡蘿卜片的數(shù)量等一樣，以免影響試驗效果。(3)①由題圖縱坐標可知，科研人員在試驗前后需測定溶液中磷酸鹽的濃度。②甲組中不含有HgCl2溶液，即ATP水解不受影響，細胞可進行主動運輸(汲取磷酸鹽)，而乙組中加入了HgCl2溶液，抑制了ATP的水解，則能量供應不足，影響了主動運輸，說明細胞主動運輸(汲取磷酸鹽)須要消耗能量。③由于甲組和丙組的唯一變量為胡蘿卜片的成熟程度，所以與甲組相比，丙組汲取磷酸鹽較少的緣由可能是幼嫩組織供能少，幼嫩組織細胞膜上載體蛋白數(shù)量少?？键c五質(zhì)壁分別及質(zhì)壁分別復原【科學思維】例題：(2024·無錫一模)在“探究植物細胞的吸水和失水”試驗中，對紫色洋蔥鱗片葉外表皮臨時裝片進行了三次視察和兩次處理，下列敘述正確的是()A．第一次視察為低倍鏡視察，后兩次為高倍鏡視察B．第一次處理滴加的液體為清水，其次次滴加的液體為0.3g/mL的蔗糖溶液C．若將紫色洋蔥鱗片葉的外表皮換成內(nèi)表皮，則不會發(fā)生質(zhì)壁分別D．紫色洋蔥鱗片葉外表皮細胞中不屬于原生質(zhì)層的結(jié)構(gòu)有細胞壁、細胞核和細胞液【答案】D【解析】三次視察均為低倍鏡視察，A錯誤；第一次處理滴加的液體為0.3g/mL的蔗糖溶液，其次次滴加的液體為清水，B錯誤；若將紫色洋蔥鱗片葉的外表皮換成內(nèi)表皮，因內(nèi)表皮細胞也是成熟的植物細胞，所以也會發(fā)生質(zhì)壁分別，C錯誤；原生質(zhì)層是指細胞膜和液泡膜