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2017高考考点一遍过生物课标通用第2辑:考点2 细胞的物质输入和输出

资料类别: 生物/同步

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考点2   细胞的物质输入和输出 

一、细胞的吸水和失水
1.渗透作用
(1)概念:水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散作用,叫渗透作用。
(2)渗透作用的条件:①具有半透膜;②半透膜两侧溶液具有浓度差。
(3)渗透作用中水分子运动方向:从低浓度溶液向高浓度溶液。
或者说:从水分子浓度高的溶液向水分子浓度低的溶液
2.动物细胞的吸水与失水
原理:细胞膜具有选择透过的功能,相当于一层半透膜(部分物质能通过的膜);
①当外界溶液小于细胞质的浓度时,细胞吸水膨胀,浓度差异大时,会因吸水而涨破。
②当外界溶液大于细胞质的浓度时,细胞失水皱缩,浓度差异大时,会因失水而死亡。
③当外界溶液等于细胞质的浓度时,细胞处于动态平衡状态。
3.植物细胞的吸水与失水
(1)成熟的植物细胞内的液体环境主要指液泡内的细胞液。
(2)原生质层:细胞膜和液泡膜以及这两层膜之间的细胞质。
(3)原理:植物细胞的原生质层相当于一层半透膜。
当细胞液浓度小于外界溶液浓度时,细胞失水,中央液泡体积会变小;当植物细胞失水时,由于原生质层比细胞壁的伸缩性大,因而会出现原生质层和细胞壁分离的现象,称为质壁分离。
当细胞液浓度大于外界溶液浓度时,细胞吸水,中央液泡体积会变大。质壁分离的细胞吸水后,液泡和原生质层恢复原状,称为质壁分离的复原。
4.物质跨膜运输的其他实例
(1)物质跨膜运输并不都是顺相对含量梯度的。既有顺梯度的,也有逆梯度的,这取决于细胞生命活动的需要,即细胞对于物质的输入和输出。由此可见细胞膜和生物膜都是选择透过性膜。
(2)选择透过性膜,水分子可以自由通过,一些离子和小分子也可以通过,而细胞生命活动不需要的离子、小分子、大分子物质则不能通过。
5.实验:观察植物细胞的质壁分离及复原
(1)实验原理:成熟的植物细胞构成渗透系统,可发生渗透作用。

(2)质壁分离与复原实验流程

二、生物膜的流动镶嵌模型
1.对生物膜结构的探索历程
(1)19世纪末,欧文顿提出:膜是由脂质组成的
(2)20世纪初,科学家的化学分析结果表明:膜主要由脂质和蛋白质组成。
(3)1925年,两位荷兰科学家提出:脂质分子必然排列为连续的两层。
(4)1959罗伯特森年提出:生物膜都由三层“蛋白质—脂质—蛋白质”结构构成。
(5)1970年,荧光标记小鼠细胞和人细胞融合实验指出:细胞膜具有流动性。
(5)1972年桑格和尼克森提出:生物膜的流动镶嵌模型模型
2.流动镶嵌模型的基本内容
(1)磷脂双分子层构成了膜的基本支架,这个支架不是静止的。磷脂双分子层是轻油般的流体,具有流动性。
(2)蛋白质分子有的镶在磷脂双分子层表面,有的部分或全部嵌入磷脂双分子层、有的贯穿于整个磷脂双分子层中。大多数蛋白质分子也是可以运动的。
物质跨膜运输的方式
1.自由扩散、协助扩散和主动运输的比较
物质出
入细胞
的方式 	被动运输	主动运输			自由扩散	协助扩散			运输方向	高浓度→
低浓度	高浓度→
低浓度	低浓度→
高浓度		是否需要载体	不需要	需要	需要		是否消耗能量	不消耗	不消耗	消耗		图例	


				举例	O2、CO2、H2O、甘油、乙醇、苯等出入细胞	红细胞吸收葡萄糖	小肠吸收葡萄糖、氨基酸、无机盐等		表示曲线
(一定浓度
范围内)	

	 	 		
2.大分子物质出入细胞的方式		
运输
方式	运输方向	运输特点	实 例		胞吞	细胞外→细胞内	需要能量,不需要载体蛋白	白细胞吞噬病菌
变形虫吞噬食物颗粒		胞吐	细胞内→细胞外		胰腺细胞分泌胰岛素		
1.将同一植物的细胞分别放在0.3 mol/L的蔗糖溶液、0.5 mol/L的甘油溶液和清水中,测得细胞体积随时间的变化曲线如图所示,则a、b、c依次代表

A.蔗糖溶液、甘油溶液、清水 
B.甘油溶液、蔗糖溶液、清水
C.清水、蔗糖溶液、甘油溶液 
D.清水、甘油溶液、蔗糖溶液
【参考答案】D
【解题思路】细胞液浓度大于清水,所以将植物细胞放入清水中会吸水涨大,为曲线a;0.3 mol/L的蔗糖溶液浓度大于细胞液浓度,植物放进去会失水皱缩,为曲线c;0.5 mol/L的甘油溶液大于细胞液浓度,植物细胞先失水皱缩,接着植物会以自由扩散的形式吸收甘油,使细胞液浓度上升,细胞吸水,发生质壁分离的复原,直到细胞内外浓度平衡为止,为曲线b。故选D。
2.如图表示物质进出细胞有关的图像或曲线。下列有关叙述不正确的是

A.图甲与图丁代表的运输方式相同
B.图丁可代表红细胞或肌细胞吸收葡萄糖的方式
C.环境中氧浓度变化对图示代表的所有运输方式均有影响
D.抗体和神经递质的释放方式均与戊图代表的方式相同
【参考答案】C
【解题思路】甲图和丁图都代表自由扩散,A正确;图丁表示协助扩散或主动运输,红细胞通过协助扩散的方式吸收葡萄糖,肌细胞通过主动运输吸收葡萄糖,B正确;甲图和丁图都代表自由扩散,其运输不受氧气浓度的影响,C错误;抗体和神经递质的释放方式均为胞吐,与戊图代表的方式相同,D正确。
 
1.渗透系统与成熟植物细胞组成的比较 
	渗透作用模型	植物细胞与外界溶液形成渗透系统		图解			基本组
成或条
件	半透膜两侧
的溶液具有
浓度差	原生质层——选择透过性膜
浓度差——细胞液与外界溶液之间		原理	水分子通过半透膜的扩散作用	细胞液通过原生质层与外界溶液之间发生渗透		水扩散
的方向	低浓度溶液―→高浓度溶液		2.质壁分离实验的拓展应用
(1)判断细胞的死活
待测细胞+蔗糖溶液
(2)测定细胞液浓度范围
待测细胞+一系列浓度梯度的蔗糖溶液细胞液浓度介于未发生质壁分离和刚刚发生质壁分离的蔗糖溶液的浓度之间。
(3)比较不同植物细胞的细胞液浓度大小
不同植物细胞+同一浓度的蔗糖溶液刚刚发生质壁分离时所需时间的比较―→判断细胞液浓度大小(时间越短,细胞液浓度越小)。
(4)比较一系列溶液浓度的大小
同一植物的相同成熟细胞+未知浓度的溶液记录刚刚发生质壁分离所需时间―→比较所用时间长短―→判断溶液浓度的大小(时间越短,未知溶液的浓度越大)。
(5)鉴别不同种类的溶液(如KNO3溶液和蔗糖溶液)
相同成熟植物细胞+不同种类溶液

3.物质出入细胞方式的判断
(1)①根据分子的大小、是否需要能量和载体蛋白进行判断:

②根据运输方向判断:顺浓度梯度的跨膜运输方式是自由扩散和协助扩散,逆浓度梯度的跨膜运输方式一定是主动运输。
③根据达到平衡时的浓度判断:若达到平衡时细胞内外仍存在浓度差,则是主动运输,因为自由扩散和协助扩散达到平衡时细胞内外浓度相等。
(2)不同条件下运输方式的判断
①消耗能量的运输方式有胞吞、胞吐和主动运输。
②需要载体蛋白参与,不消耗能量的运输方式一定是协助扩散。
(3)无机盐离子的运输方式:无机盐离子的运输方式并非都是主动运输,在顺浓度梯度情况下,也可通过被动运输方式进出细胞,如在神经冲动传导过程中Na+、K+的运输,在兴奋时Na+内流和在恢复静息状态时K+外流都是协助扩散。
4.影响跨膜运输的因素物质浓度(在一定的浓度范围内)
(2)氧气浓度
(3)温度温度可影响生物膜的流动性和酶的活性,因而会影响物质跨膜运输的速率。
将紫色洋葱鳞叶外表皮细胞置于30% 蔗糖溶液数分钟后,结果如图所示,紫色分部的区域和影响色素分布的结构分别是
A.①和细胞膜
B和细胞膜、液泡膜
C和细胞膜、液泡膜
D和细胞膜、液泡膜、细胞壁
 离子泵是一种具有ATP水解酶活性的载体蛋白,能利用水解ATP释放的能量跨膜运输离子。下列叙述正确的是
A离子通过离子泵的跨膜运输属于协助扩散
B离子通过离子泵的跨膜运输是顺着浓度阶梯进行的
C动物一氧化碳中毒会降低离子泵跨膜运输离子的速率
D 加入蛋白质变性剂会提高离子泵跨膜运输离子的速率图为一种溶质分子跨膜运输的示意图。下列相关叙述错误的是
A.载体逆浓度运输溶质分子
  B载体具有ATP酶活性
  C载体和转运方式不同
  D载体转运溶质分子的速率比自由扩散快
1.【答案】C
【解析】图中为细胞膜和液泡膜之间的原生质,为细胞液,紫色色素分布在细胞液中,细胞膜和液泡膜均为选择透过性膜,影响色素分布。
【答案】C
【解析】由题意“离子泵能利用水解ATP释放的能量跨膜运输离子”可知,离子通过离子泵的跨膜运输属于主动运输,主动运输是逆着浓度阶梯进行的,A、B项错误;动物一氧化碳中毒会阻碍氧气的运输,导致呼吸速率下降,生成的ATP减少,使主动运输过程减弱,因此会降低离子泵跨膜运输离子的速率,C项正确;主动运输需要载体蛋白的协助,加入蛋白质变性剂会导致载体蛋白因变性而失去运输物质的功能,所以会降低离子泵跨膜运输离子的速率,D项错误。
【答案】B
【解析】由图可知载体逆浓度梯度运输溶质分子,A正确;载体顺浓度梯度运输溶质分子,不消耗ATP,不具有ATP酶活性,B错误;载体和转运方式不同,前者是主动运输,后者是协助扩散,C正确;协助扩散有载体协助,自由扩散没有,前者快,D正确。

1.下列关于物质跨膜运输的叙述中,不正确的是
A.同一物质进入不同细胞的方式可以相同,如葡萄糖进入肝脏细胞和骨骼肌细胞
B.不同物质进入相同细胞的方式可能相同,如氨基酸和核苷酸进入小肠上皮细胞
C.同一物质进入不同细胞的方式可能不同,如葡萄糖进入红细胞和小肠上皮细胞
D.不同物质进入不同细胞的方式可能相同,如乙醇进入胃上皮细胞和钾离子进入神经细胞
2.下列有关植物细胞质壁分离及复原实验的叙述,正确的是
A.紫色洋葱内表皮细胞具有大液泡,是该实验的最佳材料
B.具有选择透过性的细胞膜是植物细胞吸水或失水的结构基础
C.质壁分离后,细胞壁与原生质层之间充满细胞液
D.原生质层两侧溶液渗透压的大小影响质壁分离的速率
3.如图所示为细胞对大分子物质进行“胞吞”和“胞吐”的过程。下列与此有关的叙述错误的是

A.a与b均要以膜的流动性为基础才可能发生
B.a要有细胞表面识别和内部供能才可能完成
C.a、b过程均不属于跨膜运输
D.b与a分别是细胞排泄废物和摄取养分的主要方式
4.如图为动物小肠上皮细胞吸收葡萄糖的原理图,这种运输方式被称为协同运输(主动运输的一种),下列关于该原理图的分析,正确的是

A.小肠中的钠离子浓度要低于小肠细胞内
B.动物小肠细胞对葡萄糖的吸收直接利用ATP的能量
C.葡萄糖的吸收不可以逆浓度梯度进行
D.钠钾泵可以水解高能磷酸键
5.如图为细胞膜结构及物质跨膜运输方式的示意图,相关叙述正确的是

A.c可代表小肠绒毛上皮细胞吸收葡萄糖
B.①②④能与斐林试剂发生紫色反应
C.③是细胞膜的基本支架, 是固定不动的
D.d表示发生质壁分离时水分子的主要移动方向
6.如图为渗透作用装置图,其中半透膜为膀胱膜(蔗糖分子不能通过,水分子可以自由通过)。图中溶液A、B、a、b均为蔗糖溶液,实验开始前其浓度分别用MA、MB、Ma、Mb表示,一段时间达到平衡后,甲、乙装置漏斗内液面上升的高度分别为h1、h2;a、b的浓度分别为M1、M2,则下列判断错误的是

A.若h1>h2,MA=MB,则Ma>Mb
B.若MA=MB=Ma>Mb,则h1>h2
C.若Ma=Mb>MA>MB,则h1<h2,M1<M2
D.一段时间达到平衡后,甲装置中A→a与a→A的水分子扩散速率相等
7.下表是某高等哺乳动物成熟红细胞与血浆中的K+和Mg2+在不同条件下的相对含量比较,据表分析不正确的是
类项	处理前	用鱼藤酮处理后	用乌本苷处理后			细胞内	血浆中	细胞内	血浆中	细胞内	血浆中		K+	145	5	11	5	13	5		Mg2+	35	1.4	1.8	1.4	35	1.4		A.鱼滕酮对K+载体的生理功能有抑制作用,也抑制了Mg2+载体的生理功能
B.正常情况下血浆中K+和Mg2+均通过主动运输进入红细胞
C.乌本苷抑制K+载体的生理功能而不影响Mg2+载体的生理功能
D.鱼滕酮可能是通过抑制红细胞的有氧呼吸,进而影响K+和Mg2+的运输
8.利用相同的培养液培养水稻和番茄,一段时间后,测定培养液中各种离子的浓度,结果如图1所示。图2表示番茄根细胞对离子的吸收速率与氧气供应量之间的关系。据图回答问题:

(1)图1说明植物细胞对离子的吸收具有      性。
(2)番茄生长需求量最大的离子是      ,水稻生长需求量最大的离子是      。
(3)水稻培养液里的Mg2+和Ca2+浓度高于初始浓度,原因是                    。
(4)根据图2可以判断,番茄细胞对Ca2+的吸收方式是      。在A点时,离子吸收速率主要是受        的限制,在BC段吸收速率没有明显增加主要是受        的限制。

1.【答案】D
【解析】同一物质进入不同细胞的方式可以相同,如葡萄糖进入肝脏细胞和骨骼肌细胞的方式都是主动运输,A正确;不同物质进入相同细胞的方式可能相同,如氨基酸和核苷酸进入小肠上皮细胞的方式都是主动运输,B正确;同一物质进入不同细胞的方式可能不同,如葡萄糖进入红细胞的方式是协助扩散,而进入小肠上皮细胞的方式是主动运输,C正确;乙醇进入小肠上皮细胞的方式是自由扩散,而钾离子进入神经细胞的方式是主动运输,这两种物质进入不同细胞的方式不同,D错误。
2.【答案】D
【解析】紫色洋葱的外表皮细胞具有紫色的大液泡,易于观察,是观察植物细胞质壁分离及复原实验的最佳材料,A错误;具有选择透过性的原生质层是植物细胞吸水或失水的结构基础,B错误;质壁分离后,细胞壁与原生质层之间充满外界溶液,C错误;原生质层两侧溶液渗透压的大小影响质壁分离的速率,D正确。
3.【答案】D
【解析】a是胞吞过程,b是胞吐过程,不论是细胞的胞吞还是胞吐都伴随着细胞膜的变化和具膜小泡的形成,要以膜的流动性为基础才可能发生,A正确;a是胞吞过程,需要细胞膜表面的糖蛋白的识别作用,胞吞是耗能过程,需要细胞内部提供能量,B正确;胞吞和胞吐均不属于跨膜运输,C正确;被动运输和主动运输是细胞摄取养分和排泄废物的基本方式,胞吞和胞吐分别是细胞摄取、分泌大分子物质的方式,D错误。
4.【答案】D
【解析】分析题图可知,小肠中的钠离子浓度要高于小肠细胞内,A错误;由题图可知,动物小肠细胞对葡萄糖的吸收不直接利用ATP水解的能量,而是依赖于Na+梯度形式储存的能量,B错误;动物小肠上皮细胞吸收葡萄糖属于主动运输,可以逆浓度梯度运输,C错误;分析题图可知,通过钠钾泵运输钠离子和钾离子需要消耗ATP水解释放的能量,因此钠钾泵可以水解ATP中的高能磷酸键,D正确。
5.【答案】D
【解析】分析图示可知,①为糖蛋白,②④为膜蛋白,③为磷脂双分子层。a是协助扩散,b、d是自由扩散,c是主动运输。小肠绒毛上皮细胞吸收葡萄糖是由细胞外到细胞内,A错误。①②④能与双缩脲试剂发生紫色反应,B错误。③是细胞膜的基本支架, 是流动的,C错误。质壁分离为失水过程,可用d表示,D正确。
6.【答案】C
【解析】若h1>h2,说明甲吸收水分多于乙,而MA=MB,则说明Ma>Mb,A正确;若MA=MB=Ma>Mb,说明甲吸收的水多,则h1>h2,B正确;若Ma=Mb>MA>MB,则甲吸收的水分少于乙,所以h1<h2,M1>M2,C错误;一段时间达到平衡后,漏斗中液面不再上升,说明水分进出平衡,D正确。
7.【答案】D
【解析】由于用鱼藤酮处理后,细胞内K+和Mg2+的相对含量都降低,说明鱼滕酮对K+载体的生理功能有抑制作用,也抑制了Mg2+载体的生理功能,A正确;正常情况下血浆中K+和Mg2+的浓度都明显低于红细胞内,说明它们均通过主动运输进入红细胞,B正确;由于用乌本苷处理后,细胞内K+的相对含量明显降低,而细胞内Mg2+的相对含量基本不变,说明乌本苷抑制K+载体的生理功能而不影响Mg2+载体的生理功能,C正确;由于红细胞没有线粒体,也不进行有氧呼吸,所以鱼滕酮不可能通过抑制红细胞的有氧呼吸,进而影响K+和Mg2+的运输,D错误。
8.【答案】(1)选择
(2)Ca2+        SiO32-
(3)植物吸收水分的比例大于吸收离子的比例
(4)主动运输       能量供应(细胞呼吸)     载体数量
【解析】(1)由题图可以看出,在实验结束时,番茄和水稻培养液中各种养分的浓度占实验开始时浓度的百分比不同,说明植物细胞对矿质离子的吸收具有选择性。(2)由图1可知,番茄生长需求量最大的离子是Ca2+,水稻生长需求量最大的离子是SiO32-,原因是它们的细胞膜上各自具有不同的载体。(3)植物吸收水分的比例大于吸收离子的比例,因此水稻培养液里的Mg2+和Ca2+浓度高于初始浓度。(4)根据图2可以判断,番茄细胞对Ca2+的吸收方式是主动运输。在A点时,离子吸收速率主要是受能量供应(细胞呼吸)的限制,在BC段吸收速率没有明显增加,主要是受载体数量的限制。

1.只有成熟的植物细胞才发生质壁分离现象。动物细胞无细胞壁,会发生吸水涨破现象,但植物细胞有细胞壁不会因吸水而涨破。渗透作用特指水分子等溶剂分子透过半透膜,由低浓度溶液向高浓度溶液的扩散。自由扩散是物质顺浓度梯度进出细胞的方式,包含细胞渗透吸水和失水。主动运输是细胞按照生命活动需要主动摄取或排出物质的跨膜运输方式,需要载体协助并消耗ATP。胞吞、胞吐运输的物质通常是大分子物质、颗粒状物质或液体,通过膜泡运输,是非跨膜运输。

















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