資源簡介

高考生物一輪專題知識梳理
第6講　細胞的物質輸入和輸出
課標解讀 核心素養
1.舉例說明物質出入細胞的方式 2.比較被動運輸與主動運輸的區別與聯系 3.實驗:探究植物細胞的吸水和失水 生命觀念 通過歸納記憶常見物質運輸方式的實例和判斷方法,建立起生命結構與功能相統一的觀點
科學思維 通過分析影響滲透作用和物質跨膜運輸的因素,培養利用邏輯思維分析問題的能力
科學探究 通過觀察植物細胞質壁分離與復原和探究物質跨膜運輸的方式等實驗,掌握探究性實驗設計的一般程序
社會責任 通過對滲透作用和質壁分離應用等有關問題分析,養成學以致用,關注生產生活實際的習慣
考點一　被動運輸
1.滲透作用。
(1)概念:指水分子(或其他溶劑分子)通過半透膜的擴散過程。
(2)原理。
2.細胞的吸水和失水。
(1)動物細胞的吸水和失水。
①
②現象。
提醒　滲透平衡只意味著半透膜兩側水分子移動達到平衡狀態。平衡狀態下,水分子向兩側移動的速率相等,不可看作沒有水分子移動,此時半透膜兩側溶液濃度也不一定相等。
(2)植物細胞的吸水和失水(以成熟植物細胞為例)。
①原理。
②現象。
提醒　①當在顯微鏡下觀察到細胞處于質壁分離狀態時,細胞可能正在失水,可能正在吸水,可能處于平衡狀態,也可能已死亡。
②原生質層≠原生質體,半透膜≠選擇透過性膜。
3.被動運輸。
(1)概念:物質以擴散方式進出細胞,不需要消耗細胞內化學反應所釋放的能量,這種物質跨膜運輸方式稱為被動運輸。
(2)類型:分為自由擴散和協助擴散兩類。
正誤判斷
(1)葡萄糖分子通過滲透作用進入細胞。 (×)
(2)植物細胞的原生質層由細胞膜和液泡膜組成。 (×)
(3)在滲透作用中,當半透膜兩側溶液濃度相等時,水分子不再通過半透膜。 (×)
(4)少數水分子借助水通道蛋白進出細胞,更多的水分子以自由擴散方式進出細胞。 (×)
(5)滲透作用中膜兩側溶液的濃度指的是質量濃度。 (×)
(6)無機鹽離子都是逆濃度梯度跨膜運輸的。 (×)
(7)分子或離子通過通道蛋白時,需要與通道蛋白結合。 (×)
(8)自由擴散只能順濃度梯度,而協助擴散既可以順濃度梯度也可以逆濃度梯度。 (×)
長句突破
1.(科學思維)成熟植物細胞發生質壁分離的原因是外界溶液的濃度大于細胞液濃度,且原生質層比細胞壁伸縮性大。
2.(健康生活)濃度低的飲料可以用來補充體內水分,濃度高的飲料不能很好地起到補充體內水分的作用,因為過高濃度的飲料反而會導致細胞失水。
滲透作用現象分析。
A、B分別表示滲透作用裝置。
　 　
A B
(1)A圖中滲透達到平衡,半透膜兩側有水分子的進出。
(2)A圖中Δh不變時,S1、S2溶液濃度的大小關系為S1>S2(S1、S2中溶質不能通過半透膜)。
(3)在B圖所示的U形玻璃管內,左右管內分別裝入質量分數相等的葡萄糖、麥芽糖溶液。初始時兩管中液面相平,假設溶質分子不能透過半透膜。
①一段時間后,兩管中液面的變化為:左管液面升高,右管液面降低。
②液面高度穩定后再同時向兩管內加入等量的麥芽糖酶,兩管中液面的變化分別為:左管液面下降,右管液面上升,最后穩定在一定高度。
不同滲透裝置中水分子運動情況及液面變化
1.溶質不能通過半透膜的情況。
(1)若S1溶液濃度大于S2溶液濃度,則單位時間內由S2→S1的水分子數多于由S1→S2的,表現為S1溶液液面上升。
(2)若S1溶液濃度小于S2溶液濃度,則情況相反,表現為S1溶液液面下降。
(3)在達到滲透平衡后,若存在如題圖所示的液面差Δh,則S1溶液濃度仍大于S2溶液濃度。
2.溶質能通過半透膜的情況。
(1)若S1溶液濃度大于S2溶液濃度,則最初單位時間內由S2→S1的水分子數多于由S1→S2的,隨著溶質的擴散,最終S1和S2溶液濃度相等,表現為S1溶液液面先上升后下降,最終S1和S2溶液液面持平
(2)若S1溶液濃度小于S2溶液濃度,則情況相反。
3.轉運蛋白。
(1)概念:鑲嵌在膜上的一些特殊的蛋白質,能夠協助物質順濃度梯度跨膜運輸,這些蛋白質稱為轉運蛋白。
(2)通道蛋白與載體蛋白的異同。
角度一 結合滲透作用的原理及應用,考查科學思維
1. 如圖是平衡時的滲透裝置,二糖不能通過半透膜,在此基礎上繼續實驗。下列判斷正確的是 (　　)
A.若向漏斗中滴入清水,平衡時m將不變
B.若向漏斗中加入蔗糖分子,則平衡時m不變
C.若吸出漏斗中高出燒杯液面的溶液,則平衡時m減小
D.向燒杯中加入適量清水,平衡時m將增大
解析　向漏斗內滴入清水,漏斗內溶液濃度降低,平衡時m將減小,A項錯誤;若向漏斗中加入蔗糖分子,漏斗內溶液濃度升高,水分子進入漏斗更多,平衡時m增大,B項錯誤;若吸出漏斗中高出燒杯液面的溶液,則其中溶質也被吸出,其漏斗中溶質減少,滲透壓降低,吸水能力也減弱,則平衡時m將減小,C項正確;向燒杯中加入適量清水,a增大,b也增大,但小于a的增加值,m將減小,D項錯誤。
答案　C
2.(不定項)(2023·湖北聯考)某興趣小組用圖甲研究滲透作用,a和b均為蔗糖溶液,c允許單糖通過。圖乙為實驗結果。下列說法正確的是 (　　)
　
甲 乙
A.燒杯中蔗糖溶液濃度大于漏斗中蔗糖溶液濃度
B.若t2時刻在燒杯中加入蔗糖酶,則Δh最終將變大
C.t2時刻半透膜兩側蔗糖溶液濃度相同
D.若t2時刻在漏斗中加入蔗糖酶,則Δh將先變大后變小
解析　分析圖乙,Δh先增加后趨于穩定,說明漏斗中蔗糖溶液濃度大于燒杯中蔗糖溶液濃度,A項錯誤;若t2時刻在燒杯中加入蔗糖酶,蔗糖分解為單糖,燒杯內溶液濃度會升高,由于c允許單糖通過,繼而燒杯內溶液濃度會下降,則Δh將先變小后變大,B項正確;t2時刻半透膜兩側水分子進出速度相等,但是由于漏斗與燒杯的液面不一樣高,所以膜兩側溶液濃度不相等,C項錯誤;若t2時刻漏斗中加入蔗糖酶,蔗糖分解為單糖,漏斗內溶液濃度會先上升,由于c允許單糖通過,繼而漏斗內溶液濃度會下降,則Δh將先變大后變小,D項正確。
答案　BD
角度二 分析動植物細胞吸水與失水,考查科學思維
3.(2020·全國卷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、乙兩個實驗組(甲糖的相對分子質量約為乙糖的2倍)。水分交換達到平衡時,檢測甲、乙兩組的溶液濃度,發現甲組中甲糖溶液濃度升高。在此期間葉細胞和溶液之間沒有溶質交換。據此判斷下列說法錯誤的是 (　　)
A.甲組葉細胞吸收了甲糖溶液中的水使甲糖溶液濃度升高
B.若測得乙糖溶液濃度不變,則乙組葉細胞的凈吸水量為零
C.若測得乙糖溶液濃度降低,則乙組葉肉細胞可能發生了質壁分離
D.若測得乙糖溶液濃度升高,則葉細胞的凈吸水量乙組大于甲組
解析　由題意可知,在實驗期間葉細胞和溶液之間沒有溶質交換,兩者之間只發生了水分的交換,因甲組中甲糖溶液濃度升高,說明甲組葉細胞從甲糖溶液中吸收了水分,凈吸水量大于零,A項正確;若測得乙糖溶液濃度不變,即乙組葉細胞細胞液濃度與乙糖溶液濃度相等,乙組葉細胞的凈吸水量為零,B項正確;若測得乙糖溶液濃度降低,說明乙組葉肉細胞失去了水分,則凈吸水量小于零,葉肉細胞可能發生了質壁分離,C項正確;題中甲、乙兩組糖溶液濃度(g/mL)相等,但甲糖的相對分子質量大于乙糖,因此甲糖溶液的物質的量濃度小于乙糖溶液(即甲糖溶液中的水分子數多于乙糖溶液),則甲組葉細胞與甲糖溶液間的物質的量濃度差大于乙組葉細胞與乙糖溶液的物質的量濃度差,因此葉細胞的凈吸水量甲組大于乙組,D項錯誤。
答案　D
4.(不定項) (2023·山東濰坊模擬)取某一紅色花冠的2個大小相同、生理狀態相似的花瓣細胞,將它們分別放置在甲、乙兩種溶液中,測得細胞失水量的變化如圖1,液泡直徑的變化如圖2,下列敘述正確的是 (　　)
　
圖1 圖2
A.第4 min后乙溶液中細胞由于失水過多而死亡
B.甲、乙兩種溶液的濃度不同,溶質也不可能相同
C.第2 min前乙溶液中花瓣細胞的失水速率小于甲溶液
D.圖2中曲線Ⅰ和圖1中乙溶液細胞失水量曲線對應
解析　第4 min后乙溶液中細胞吸水,發生了質壁分離復原,A項錯誤;圖1中兩條曲線的差異是甲、乙溶液溶質不同造成的,甲溶液中的溶質不能被細胞吸收,乙溶液中的溶質可以被細胞通過主動運輸的方式吸收,但兩種溶液的濃度可能相同,B項錯誤;據圖1中第2 min 前兩曲線的變化趨勢可知,處于甲溶液中的花瓣細胞的失水速率大于乙溶液,C項正確;分析圖2可知,曲線Ⅰ中液泡先變小后恢復到原樣,與乙溶液中細胞失水量曲線對應,曲線Ⅱ中液泡先變小后維持不變,與甲溶液中細胞失水量曲線對應,D項正確。
答案　CD
角度三 結合被動運輸,考查科學思維
5.將家兔紅細胞置于不同濃度的溶液中,水分子的跨膜運輸示意圖如圖(箭頭方向表示水分子的進出,箭頭粗細表示水分子進出的多少)。下列敘述正確的是 (　　)
A.一段時間后,甲細胞會發生質壁分離
B.能發生滲透作用的是甲細胞和丙細胞
C.光學顯微鏡下可觀察到乙細胞有水分子的進出
D.若將甲、乙和丙細胞同時分別置于蒸餾水中,甲細胞先破裂
解析　家兔紅細胞沒有細胞壁,不會發生質壁分離,A項錯誤。分析示意圖,甲和丙細胞與外界溶液都存在濃度差,能發生滲透作用,B項正確。光學顯微鏡下看不到乙細胞有水分子的進出,C項錯誤。若將實驗前的甲、乙、丙細胞同時分別置于蒸餾水中,由于甲、乙和丙細胞來自同一只家兔,細胞內液的濃度幾乎相同,將其置于蒸餾水中,應該同時破裂;若將實驗后的甲、乙、丙細胞同時分別置于蒸餾水中,由于丙細胞開始時已經吸水膨脹,則其在蒸餾水中應先破裂,D項錯誤。
答案　B
6.(不定項)(2023·河北衡水調研)圖甲、乙分別表示載體蛋白介導和通道蛋白介導的兩種協助擴散方式,其中通道蛋白介導的擴散比載體蛋白介導的快1 000倍。下列敘述正確的是 (　　)
　
甲 乙
A.參與協助擴散的轉運蛋白可以是載體蛋白或通道蛋白
B.協助擴散時,不消耗能量,載體蛋白會發生構象改變
C.只有圖甲所示的物質跨膜運輸方式屬于被動運輸
D.紅細胞吸收葡萄糖的方式可用圖乙表示
解析　參與協助擴散的轉運蛋白可以是載體蛋白或通道蛋白,A項正確;協助擴散時,不消耗能量,載體蛋白會發生構象改變,B項正確;圖甲、乙所示的兩種物質跨膜運輸方式都屬于被動運輸,C項錯誤;紅細胞吸收葡萄糖需要借助載體蛋白,應用圖甲表示,D項錯誤。
答案　AB
考點二　探究植物細胞的吸水和失水
1.實驗原理。
2.實驗步驟。
3.現象與結論。
(1)現象。
(2)結論:植物細胞的原生質層相當于一層半透膜,植物細胞是通過滲透作用吸水和失水的。
1.本實驗存在的兩組對照實驗。
本實驗存在的兩組實驗均為自身對照,自身對照指對照組和實驗組在同一研究對象上進行,是實驗前后之間的對照。
2.質壁分離及復原實驗分析。
(1)從細胞角度分析。
①死細胞、動物細胞及未成熟的植物細胞(如根尖分生區細胞)不發生質壁分離及復原現象。
②細菌細胞也能發生質壁分離,但現象不明顯。
(2)從溶液角度分析。
①在一定濃度(溶質不能透過半透膜)的溶液中只會發生質壁分離現象,不能發生自動復原現象(只有用清水或低滲溶液處理,方可復原)。
②在一定濃度(溶質可透過半透膜)的溶液(如KNO3、甘油、尿素、乙二醇等)中可發生質壁分離,并能自動復原,因為K+、N、尿素、乙二醇等可轉運到細胞內,使細胞液濃度升高,細胞滲透吸水而發生自動復原。
③本實驗選用0.3 g/mL的蔗糖溶液。若質量濃度過高,質壁分離速度雖快,但會使細胞在短時間內因失水過多而死亡,質壁分離后不能復原;若質量濃度過低則不能引起質壁分離或質壁分離速度太慢。
3.實驗拓展應用。
(1)判斷成熟植物細胞的死活。
(2)測定細胞液濃度范圍。
(3)鑒別不同種類的溶液(如KNO3溶液和蔗糖溶液)。
角度 結合細胞的吸水和失水,考查生命觀念
1.(2022·湖南卷)原生質體(細胞除細胞壁以外的部分)表面積大小的變化可作為質壁分離實驗的檢測指標。用葡萄糖基本培養基和NaCl溶液交替處理某假單孢菌,其原生質體表面積的測定結果如圖所示。下列敘述錯誤的是 (　　)
培養時間(h)甲組:0.3 mol/L NaCl
培養時間(h)乙組:1.0 mol/L NaCl
培養時間(h)丙組:1.5 mol/L NaCl
A.甲組NaCl處理不能引起細胞發生質壁分離,表明細胞中NaCl濃度≥0.3 mol/L
B.乙、丙組NaCl處理皆使細胞質壁分離,處理解除后細胞即可發生質壁分離復原
C.該菌的正常生長和吸水都可導致原生質體表面積增加
D.若將該菌先65 ℃水浴滅活后,再用 NaCl溶液處理,原生質體表面積無變化
解析　分析甲組結果可知,隨著培養時間延長,與0時(原生質體表面積大約為0.5 μm2)相比,原生質體表面積逐漸增大,甲組NaCl處理不能引起細胞發生質壁分離,說明細胞吸水,表明細胞中濃度>0.3 mol/L,但不一定是細胞內NaCl濃度≥0.3 mol/L,A項錯誤;分析乙、丙組結果可知,與0時(原生質體表面積大約分別為0.6 μm2、0.75 μm2)相比乙、丙組原生質體略有下降,說明乙、丙組NaCl處理皆使細胞質壁分離,處理解除后細胞即可發生質壁分離復原,B項正確;該菌的正常生長,細胞由小變大可導致原生質體表面積增加,該菌吸水也會導致原生質體表面積增加,C項正確;若將該菌先65 ℃水浴滅活,細胞死亡,原生質層失去選擇透過性,再用 NaCl溶液處理,原生質體表面積無變化,D項正確。
答案　A
2.(2021·湖南卷)質壁分離和質壁分離復原是某些生物細胞響應外界水分變化而發生的滲透調節過程。下列敘述錯誤的是 (　　)
A.施肥過多引起的“燒苗”現象與質壁分離有關
B.質壁分離過程中,細胞膜可局部或全部脫離細胞壁
C.質壁分離復原過程中,細胞的吸水能力逐漸降低
D.1 mol/L NaCl溶液和1 mol/L蔗糖溶液的滲透壓大小相等
解析　對農作物施肥過多,根細胞外土壤溶液濃度過高,會導致質壁分離,引起“燒苗”,A項正確;質壁分離過程中,原生質層(由細胞膜、液泡膜以及兩層膜之間的細胞質構成)與細胞壁分離,細胞膜可局部或全部脫離細胞壁,B項正確;質壁分離復原過程中,細胞液濃度逐漸降低,吸水能力逐漸降低,C項正確;1 mol/L NaCl溶液中,含1 mol/L的Na+和1 mol/L的Cl-,即溶質微粒濃度為2 mol/L,而1 mol/L蔗糖溶液中,溶質為蔗糖分子,不可再拆分,故1 mol/L NaCl溶液的滲透壓大于1 mol/L蔗糖溶液的滲透壓,D項錯誤。
答案　D
考點三　主動運輸與胞吞、胞吐
1.主動運輸。
2.胞吞和胞吐。
提醒　①小分子物質的運輸方式不一定都是被動運輸或主動運輸,如神經遞質的釋放方式是胞吐。
②生物大分子不一定都是以胞吞、胞吐方式運輸的,如RNA和蛋白質可通過核孔出入細胞核。
③無機鹽離子的運輸方式不一定是主動運輸,如興奮產生過程中的K+外流和Na+內流的方式均為協助擴散。
正誤判斷
(1)日常生活中,手上涂抹的護膚甘油進入皮膚細胞的過程屬于自由擴散。 (√)
(2)消化酶需要細胞膜上相應的載體協助,才能被分泌到細胞外。 (×)
(3)人體不同細胞吸收葡萄糖的方式都是協助擴散。 (×)
(4)物質通過通道蛋白的運輸速率與細胞的能量供應有關。 (×)
(5)主動運輸使膜內外物質濃度趨于一致,維持了細胞的正常代謝。 (×)
(6)人紅細胞吸收膽固醇與吸收葡萄糖的相同點是均需要載體蛋白的協助。 (×)
(7)同種物質進出同一細胞的方式一定相同。 (×)
教材微點
1.(必修1 P66“圖4-4”)分析物質進出細胞的有關圖像。
　
甲 乙
(1)圖甲、乙所示物質進出細胞的方式一樣嗎 為什么
提示　不一樣。圖甲中a點以后物質是逆濃度梯度運輸,為主動運輸;圖乙中物質順濃度梯度運輸,需要載體蛋白,但不消耗能量,為協助擴散。
(2)圖乙所示的運輸方式可以逆濃度梯度進行嗎 為什么
提示　不能。逆濃度梯度運輸一定消耗能量。
(3)只要是消耗能量的運輸方式就一定是主動運輸嗎 請說明理由。
提示　不一定。消耗能量的運輸方式除了主動運輸,還有胞吞和胞吐以及穿越核孔的運輸方式。
2.(必修1 P69“正文內容”)主動運輸過程中載體蛋白發生怎樣的變化
提示　離子或分子與載體蛋白結合后,載體蛋白的空間結構發生變化,運輸完成后載體蛋白又恢復原狀。
長句突破
1.(事實概述)[2021·全國甲卷,T29(2)]細胞外的K+能夠通過離子通道進入植物的根細胞。離子通道是由蛋白質復合物構成的,其運輸的特點是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(答出1點即可)。
2.(科學思維)影響離子泵運輸離子的主要外界因素有O2濃度、溫度,其依據是離子泵運輸離子消耗ATP,細胞內產生ATP的過程為細胞呼吸,O2濃度可以影響有氧呼吸,進而影響ATP的產生,最終影響離子泵運輸離子;溫度通過影響載體蛋白的運動和酶的活性影響離子泵運輸離子。
3.(社會責任)若苦馬豆幼苗所處的土壤環境中鹽濃度過高,會造成“燒苗”現象,原因是鹽濃度過高使植物細胞滲透失水過多,從而使植物萎蔫甚至死亡。
1.模式圖中物質跨膜運輸的方式的判斷。
2.影響物質出入細胞的因素的曲線分析。
(1)物質濃度(在一定的范圍內)。
自由擴散 協助擴散或主動運輸
(2)氧氣濃度。
自由擴散或協助擴散 主動運輸
3.探究物質跨膜運輸的實驗設計。
(1)探究是主動運輸還是被動運輸。
(2)探究是自由擴散還是協助擴散。
角度一 圍繞物質進出細胞方式的判斷,考查理解能力
1.(2021·河北卷)人體成熟紅細胞能夠運輸O2和CO2,其部分結構和功能如圖,①~⑤表示相關過程。下列敘述錯誤的是 (　　)
A.血液流經肌肉組織時,氣體A和B分別是CO2和O2
B.①和②是自由擴散,④和⑤是協助擴散
C.成熟紅細胞通過無氧呼吸分解葡萄糖產生ATP,為③提供能量
D.成熟紅細胞表面的糖蛋白處于不斷流動和更新中
解析　血液流經肌肉組織時,進入紅細胞的是CO2,運出紅細胞的是O2,A項正確;題圖中①②是氣體的運輸過程,運輸方式為自由擴散,④和⑤過程均是順濃度梯度運輸且需要轉運蛋白的協助,運輸方式為協助擴散,B項正確;成熟的紅細胞中沒有線粒體,只能進行無氧呼吸,產生的ATP可為③主動運輸提供能量,C項正確;成熟的紅細胞內沒有細胞核和核糖體等細胞器,不能合成蛋白質,因此成熟紅細胞表面的糖蛋白不能更新,D項錯誤。
答案　D
2.(2023·高三學業質量評價T8聯考)人的甲狀腺是由許多大小不等的單層上皮細胞圍成濾泡組成的。濾泡腔中膠質的主要成分是甲狀腺球蛋白。濾泡上皮細胞從血漿中吸收碘離子和氨基酸,在胞內合成甲狀腺球蛋白前體(蛋白質),經加工后排到濾泡腔內貯存。下列敘述正確的是 (　　)
A.碘離子在濾泡上皮細胞中含量較高,因此濾泡上皮細胞通過協助擴散吸收碘離子
B.碘離子與氨基酸通過脫水縮合的方式形成甲狀腺球蛋白前體
C.胞內合成的甲狀腺球蛋白前體經加工后通過胞吐排出細胞
D.碘離子進入細胞能體現細胞膜信息交流的功能
解析　碘離子在濾泡上皮細胞中含量較高,碘離子逆濃度梯度進入濾泡上皮細胞,所以碘離子運輸方式為主動運輸,A項錯誤;碘離子與氨基酸不能通過脫水縮合的方式形成甲狀腺球蛋白前體,B項錯誤;甲狀腺球蛋白前體經加工后形成的甲狀腺球蛋白為分泌蛋白,通過胞吐排出細胞,C項正確;碘離子進入細胞能體現細胞膜控制物質進出功能,沒有體現細胞膜信息交流的功能,D項錯誤。
答案　C
角度二 借助物質跨膜運輸的影響因素,考查模型構建與分析能力
3.(不定項)(2023·河北承德模擬)科學家將番茄和水稻幼苗分別放在等量培養液中培養(Mg2+和Si起始濃度相同),一段時間后,培養液中的離子濃度變化如圖所示,下列相關敘述正確的是 (　　)
A.番茄吸收水的相對速率快于Mg2+
B.水稻運輸Si的載體數量多于Mg2+
C.番茄吸收Mg2+通常需要細胞代謝供能
D.水稻和番茄對離子的吸收具有選擇性
解析　分析圖示可知,番茄培養液中Mg2+的濃度低于起始濃度,說明番茄吸收水的相對速率慢于Mg2+,A項錯誤;分析圖示可知,經過一段時間,水稻培養液中Mg2+濃度高于起始濃度,Si濃度低于起始濃度,故水稻吸收Si的量多于Mg2+,而細胞能量供應基本一致,推測水稻運輸Si的載體數量多于Mg2+,B項正確;Mg2+是礦質元素離子,植物細胞通常通過主動運輸的方式吸收礦質元素離子,吸收過程需要消耗能量,C項正確;由圖示可知,水稻和番茄對Mg2+和Si的吸收有差異,說明細胞對離子的吸收具有選擇性,D項正確。
答案　BCD
4.研究人員在土壤含鉀量偏低的菜園中連續兩年進行了相同的實驗,實驗結果記錄如下表所示,據此回答下列問題:
組別 KCl使用量 [kg/畝·年] 大白菜產量(kg/畝)
第1年 第2年
A 0 3 770 2 253
B 5 4 009 3 106
C 10 4 560 3 807
D 15 4 274 3 610
(1)該實驗課題為　　　　　　　　　　　。
(2)大白菜細胞以　　　　的方式從土壤中吸收K+,滿足此方式的必需條件是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)上述實驗中,A組實驗的作用是　　　　;與C組相比,D組實驗數據偏低的原因最可能是　　　　　　　　　　　　　　　　。
解析　(1)根據表格可以判斷,該實驗的自變量為KCl使用量,因變量為大白菜的產量,課題為研究KCl使用量對大白菜產量的影響。(2)大白菜根尖細胞吸收K+的方式是主動運輸,需要載體和能量。(3)A組實驗沒使用KCl,起對照作用。D組的KCl使用量比C組多,但是大白菜的產量偏低,最可能的原因是施肥過多,影響了大白菜對水的吸收。
答案　(1)研究KCl使用量對大白菜產量的影響
(2)主動運輸　有載體蛋白和ATP(能量)供應
(3)作對照　使用KCl過多,影響了大白菜對水的吸收
角度三 圍繞物質跨膜運輸的有關探究實驗,考查科學探究能力
5.在適宜條件下,測得的某植物根細胞對a、b兩種物質的吸收速率與外界溶液中這兩種物質濃度的關系如圖所示(a、b兩條曲線分別代表植物根細胞對不同濃度a、b兩種物質的吸收速率)。回答下列問題:
(1)根據實驗結果發現a是通過自由擴散方式跨膜運輸的。自由擴散的含義是　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)實驗結果表明:當外界溶液中b的濃度達到一定數值時,再增加b的濃度,根細胞對b的吸收速率不再增加。可能的原因是　　　　　　　　　　　　　　。
(3)王同學據圖認為b的跨膜運輸方式是主動運輸,李同學認為是協助擴散。請設計實驗確定王同學的判斷是否正確。要求簡要寫出實驗思路、預期結果和結論。
解析　(1)物質通過簡單的擴散方式進出細胞即自由擴散,該過程不需要載體和能量,受細胞內外濃度差的影響。(2)由圖可知,b可能是協助擴散或主動運輸,b需要載體協助,當外界溶液中b的濃度達到一定數值時,載體數目飽和,再增加b的濃度,根細胞對b的吸收速率不再增加。(3)協助擴散與主動運輸的區別在于前者不需要消耗能量,后者需要消耗能量。有氧呼吸產生的能量較多,無氧呼吸產生的能量較少,故實驗設計的自變量是有無氧氣,因變量是細胞對b的吸收速率。設計實驗時要注意等量原則和單一變量原則。
答案　(1)物質通過簡單的擴散方式進出細胞　(2)載體數量飽和　(3)實驗思路: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適宜的條件下培養一段時間后,分別測定根細胞對b物質的吸收速率。
預期結果及結論:若甲組根細胞對b物質的吸收速率大于乙組,則說明b物質的跨膜運輸方式為主動運輸;若甲組和乙組根細胞對b物質的吸收速率大致相同,則說明b物質的跨膜運輸方式為協助擴散。
1.經典重組　判斷正誤
(1)需要高倍顯微鏡下才能觀察到洋蔥鱗片葉外表皮細胞的質壁分離。(2019·海南卷,7C) (×)
(2)α 淀粉酶從糊粉層細胞排到細胞外的方式是逆濃度梯度經協助擴散排出。(2018·海南卷,7B) (×)
(3)物質通過脂質雙分子層的擴散速率與其脂溶性有關。(海南卷,1D) (√)
(4)用黑藻葉片進行質壁分離實驗時,葉綠體的存在會干擾實驗現象的觀察。(全國卷Ⅰ,4B) (×)
(5)植物細胞通過主動運輸吸收不同礦質元素離子的速率都相同。(全國卷Ⅰ,3A) (×)
2.(2022·全國甲卷)植物成熟葉肉細胞的細胞液濃度可以不同。現將a、b、c三種細胞液濃度不同的某種植物成熟葉肉細胞,分別放入三個裝有相同濃度蔗糖溶液的試管中,當水分交換達到平衡時觀察到:①細胞a未發生變化;②細胞b體積增大;③細胞c發生了質壁分離。若在水分交換期間細胞與蔗糖溶液沒有溶質的交換,下列關于這一實驗的敘述,不合理的是 (　　)
A.水分交換前,細胞b的細胞液濃度大于外界蔗糖溶液的濃度
B.水分交換前,細胞液濃度大小關系為細胞b>細胞a>細胞c
C.水分交換平衡時,細胞c的細胞液濃度大于細胞a的細胞液濃度
D.水分交換平衡時,細胞c的細胞液濃度等于外界蔗糖溶液的濃度
解析　由于細胞b在水分交換達到平衡時細胞的體積增大,說明細胞吸水,則水分交換前,細胞b的細胞液濃度大于外界蔗糖溶液的濃度,A項正確;水分交換達到平衡時,細胞a的細胞液濃度等于外界蔗糖溶液的濃度,細胞b的細胞液濃度大于外界蔗糖溶液的濃度,細胞c的細胞液濃度小于外界蔗糖溶液的濃度,因此水分交換前,細胞液濃度大小關系為細胞b>細胞a>細胞c,B項正確;由題意可知,水分交換達到平衡時,細胞a未發生變化,說明其細胞液濃度與外界蔗糖溶液濃度相等;水分交換達到平衡時,雖然細胞內外溶液濃度相同,但細胞c失水后外界蔗糖溶液的濃度減小,因此,水分交換平衡時,細胞c的細胞液濃度小于細胞a的細胞液濃度,C項錯誤;在一定的蔗糖溶液中,細胞c發生了質壁分離,水分交換達到平衡時,其細胞液濃度等于外界蔗糖溶液的濃度,D項正確。
答案　C
3.(2022·山東卷)N和N是植物利用的主要無機氮源,N的吸收由根細胞膜兩側的電位差驅動,N的吸收由H+濃度梯度驅動,相關轉運機制如圖。銨肥施用過多時,細胞內N的濃度增加和細胞外酸化等因素引起植物生長受到嚴重抑制的現象稱為銨毒。下列說法正確的是 (　　)
A.N通過AMTs進入細胞消耗的能量直接來自ATP
B.N通過SLAH3轉運到細胞外的方式屬于被動運輸
C.銨毒發生后,增加細胞外的N會加重銨毒
D.載體蛋白NRT1.1轉運N和H+的速度與二者在膜外的濃度呈正相關
解析　由題干信息可知,N的吸收是根細胞膜兩側的電位差驅動的,所以N通過AMTs進入細胞消耗的能量不是來自ATP,A項錯誤。由圖可知,N進入根細胞膜是H+的濃度梯度驅動,進行的逆濃度梯度運輸,所以N通過SLAH3轉運到細胞外是順濃度梯度運輸,屬于被動運輸,B項正確。銨毒發生后,H+在細胞外更多,增加細胞外的N,可以促使H+向細胞內轉運,減少細胞外的H+,從而減輕銨毒,C項錯誤。據圖可知,載體蛋白NRT1.1轉運N屬于主動運輸,主動運輸的速率與其濃度無必然關系;運輸H+屬于協助擴散,協助擴散在一定范圍內和膜外濃度呈正相關,超過一定范圍后不成比例,D項錯誤。
答案　B
4.(2020·江蘇卷)如圖①~⑤表示物質進、出小腸上皮細胞的幾種方式,下列敘述正確的是 (　　)
A.葡萄糖進、出小腸上皮細胞方式不同
B.Na+主要以方式③運出小腸上皮細胞
C.多肽以方式⑤進入細胞,以方式②離開細胞
D.口服維生素D通過方式⑤被吸收
解析　由圖示可知,葡萄糖進入小腸上皮細胞時逆濃度梯度運輸,該運輸方式屬于主動運輸,葡萄糖運出小腸上皮細胞時順濃度梯度運輸且需要載體,該運輸方式為協助擴散,A項正確;據圖可知,Na+主要以方式②(主動運輸)運出小腸上皮細胞,B項錯誤;多肽以方式⑤胞吞進入細胞,以胞吐方式離開細胞,C項錯誤;維生素D為固醇類物質,口服維生素D通過方式④(自由擴散)被吸收,D項錯誤。
答案　A
5.(2022·全國乙卷)農業生產中,農作物生長所需的氮素可以N的形式由根系從土壤中吸收。一定時間內作物甲和作物乙的根細胞吸收N的速率與O2濃度的關系如圖所示。回答下列問題:
(1)由圖可判斷N進入根細胞的運輸方式是主動運輸,判斷的依據是 。
(2)O2濃度大于a時作物乙吸收N速率不再增加,推測其原因是 。
(3)作物甲和作物乙各自在N最大吸收速率時,作物甲根細胞的呼吸速率大于作物乙,判斷依據是 。
(4)據圖可知,在農業生產中,為促進農作物對N的吸收利用,可以采取的措施是 。
解析　(1)主動運輸是低濃度向高濃度運輸,需要能量的供應、需要載體蛋白協助,由圖可知,當氧氣濃度小于a點時,隨著O2濃度的增加,根細胞對N 的吸收速率也增加,說明根細胞吸收N需要能量的供應,為主動運輸。(2)主動運輸需要能量和載體蛋白,呼吸作用可以為主動運輸提供能量,O2濃度大于a時作物乙吸收N的速率不再增加,能量不再是限制因素,此時影響根細胞吸收N速率的因素是載體蛋白的數量,此時載體蛋白數量達到飽和。(3)據曲線圖分析,當甲和乙根細胞均達到最大的N的吸收速率時,甲的N最大吸收速率大于乙,說明甲需要能量多,消耗O2多,甲根部細胞的呼吸速率大于作物乙。(4)在農業生產中,為了促進根細胞對礦質元素的吸收,需要定期松土,增加土壤中的含氧量,促進根細胞的有氧呼吸,為主動運輸吸收礦質元素提供能量。
答案　(1)主動運輸需要呼吸作用提供能量,O2濃度小于a點,根細胞對N的吸收速率與O2濃度呈正相關
(2)主動運輸需要載體蛋白,此時載體蛋白數量達到飽和
(3)甲的N最大吸收速率大于乙,甲需要能量多,消耗O2多
(4)定期松土(合理即可)

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