2020高三生物一轮复习：专题3　物质出入细胞的方式

2020高三生物一轮复习：专题3　物质出入细胞的方式

1 专题 3 物质出入细胞的方式 考点 1 植物细胞的质壁分离和复原 1.观察在 0.3 g/mL 蔗糖溶液中的洋葱表皮细胞，发现中央液泡逐渐变小，说明( B ) A．细胞壁相当于一层半透膜 B．洋葱表皮细胞是活的 C．此时蔗糖溶液浓度小于细胞液浓度 D．细胞壁收缩导致中央液泡失水 解析：成熟植物细胞的细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质称为原生质层，它可以看做是 一层选择透过性膜，液泡中的细胞液通过原生质层与外界溶液构成渗透系统。当外界溶液——蔗糖 溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞失水，中央液泡会逐渐变小，原生质体缩小，由于原生质层比细 胞壁的伸缩性大，此时会发生质壁分离现象。能够发生质壁分离与复原现象的细胞一定是活的植物 细胞，体现了细胞膜的选择透过性，死细胞的细胞膜是全透性的。 2.(2012·长沙模拟)在观察植物细胞的质壁分离和复原的过程中，某同学在视野中看到生活着 的洋葱表皮细胞正处于如图所示状态，a、b 表示该部位溶液的浓度，由此可以推测( D ) A．可能 a＞b，细胞渗透吸水 B．a＝b，渗透系统保持动态平衡 C．a＜b，细胞渗透失水 D．上述三种情况都可能存在 解析：从图中及题干中可推知此细胞可能吸水、失水或二者保持动态平衡，所以选 D。 3.(2013·山东烟台学段测试)在一定气候条件下，运用植物细胞质壁分离的实验原理测试田间 作物的细胞液浓度，以此法获得作物代谢情况的必要数据。在此项测试中，实验变量(自变量)是( A ) A．制备的系列浓度检测液 B．一定的温度或其他数据 C．作物细胞质壁分离状态 D．作物细胞液浓度 解析：测试田间作物的细胞液浓度，需制备系列浓度检测液，将相同的田间作物的组织细胞分 别置于系列浓度检测液中，显微镜下观察细胞的质壁分离情况，根据质壁分离的初始浓度来确定作 物细胞液的浓度。可见，本实验的对象是田间作物的细胞，实验变量是系列浓度检测液。 4.某小组确定研究课题：探究植物细胞外界溶液浓度与质壁分离的关系。该小组选用水生植 物黑藻作为实验材料，并作实验假设：如果将其叶片分别置于不同浓度的蔗糖溶液中，其细胞失水 量随着外界溶液浓度的增大而增加。该小组学生设计的实验步骤如下： ①配制 10%、20%、30%的蔗糖溶液，分别盛于培养皿中。 ②从黑藻茎上取下叶片，用吸水纸吸干叶片表面的水分，分别放入不同浓度的蔗糖溶液中，浸 泡 10 分钟。 ③取出叶片制成装片，显微镜下观察，选取 5 个细胞测量其 A、B 值(如图 A 为细胞的长度，B 为原生质体的长度)。 2 在此基础上，请你参与设计、分析与讨论。 (1)请你设计一张表格，用于记录原始数据，去除最大值与最小值，计算并记录 B/A(%)值。 细胞 10%蔗糖溶液 20%蔗糖溶液 30%蔗糖溶液 B (μm) A (μm) B/A (%) B (μm) A (μm) B/A (%) B (μm) A (μm) B/A (%) 1 2 3 4 5 平均 值 (2)该小组同学根据记录数据所作的曲线如图。请你就该结果作分析并得出结论。 分析： ①B/A 值越小，说明质壁分离程度越大；②随着溶液浓度的增加，B/A 值下降，说明 质壁分离程度随溶液浓度的增加而增大 。 结论： 细胞失水量随着外界溶液浓度的增大而增加 。 (3)讨论： ①该小组同学应选用记录表中哪组数据作图？ 平均值 。 ②如果要说明上述质壁分离现象是由相应浓度的外界溶液引起的，而非细胞本身的原因，你怎 么处理实验？ 设置清水对照组，观察清水中的黑藻细胞，确认其细胞形态正常，无质壁分离现 象 。 解析：(1)本实验探究的是植物细胞外界溶液浓度与质壁分离程度的关系。植物细胞外界溶液浓 度是自变量，实验过程中设置 10%、20%、30%的蔗糖溶液相互对照；质壁分离程度是因变量，测 量其 A、B 值并计算 B/A(%)值，将 B/A(%)值作为衡量质壁分离程度的指标。(2)根据曲线图分析， 注意 B/A 值与质壁分离程度的关系，B/A 值的变化与外界溶液浓度的关系，根据这两个关系进而判 断出细胞外界溶液浓度与质壁分离程度的关系。(3)①计算平均值可有效地避免实验的偶然性，减少 实验误差；②设置对照组：黑藻细胞置于清水中，观察其 B、A、B/A 值不变，说明未发生质壁分 离，实验中的质壁分离现象是由外界溶液引起的。 考点 2 细胞膜的透性 3 1.(2013·长沙模拟)下列关于物质跨膜运输实例的说法，不正确的是( C ) A．细胞膜、液泡膜等生物膜都是选择透过性膜 B．植物细胞的原生质层相当于一层半透膜 C．小分子物质都能通过细胞膜，大分子物质则不能 D．细胞的吸水和失水是水分子顺相对含量梯度跨膜运输的过程 解析：生物膜具有选择透 过性，细胞选择吸收的一些离子和小分子可通过膜，而细胞不吸收的离子和小分子不能通过膜，因 细胞膜上无这些离子和小分子的载体蛋白。水分子进出细胞的方式是自由扩散，进出方向取决于细 胞内外浓度差，水是顺相对含量梯度运输的。植物细胞的原生质层相当于半透膜。 2.用完全培养液在两个相同的容器内分别培养水稻和番茄苗，假设两植物的吸水速率相同， 一段时间后，测定培养液中各种离子与实验开始时各种离子浓度之比，如图所示，该实验的结果不 能说明( D ) A．水稻吸收水的相对速率比吸收 Ca2＋、Mg2＋的大 B．与番茄相比，水稻对 SiO 4－ 4 需要量大，对 Ca2＋需要量小 C．不同植物根尖细胞膜上载体的种类和数量是不同的 D．植物对各种离子的吸收速率与溶液中离子的浓度有关 解析：培养水稻的溶液中，实验后 Ca2＋、Mg2＋与实验前的比值大于 1，说明 Ca2＋、Mg2＋浓度 增大，即吸收水的量多于吸收 Ca2＋、Mg2＋的量。水稻吸收的 SiO 4－ 4 多，对 Ca2＋、Mg2＋的吸收量少， 而番茄吸收的 Ca2＋和 Mg2＋较多，对 SiO 4－ 4 的吸收量少。这体现了植物对无机盐离子的吸收具有选 择性，其原因在于不同植物根尖细胞膜上载体的种类和数量是不同的。图中并不能看出植物体对各 种离子的吸收速率与溶液中的离子浓度有关。 3.下图表示番茄随环境中氧浓度的变化，从培养液中吸收 Ca2＋和 SiO 4－ 4 的曲线。影响 A、B 两点与 B、C 两点吸收量的主要因素分别是( D ) A．离子浓度、载体数量 B．离子浓度、呼吸作用强度 C．载体数量、离子浓度 D．载体数量、呼吸作用强度 解析：根对无机盐离子的吸收是一个主动运输过程，需要载体和 ATP。A、B 点是在同等氧浓 度下，得到的 ATP 相同，其差异只能是因为相应载体数量的不同。B、C 点的差别则是由于氧浓度 不同造成的，因而影响因素是呼吸作用强度。 4.如下图实验装置，玻璃槽中是蒸馏水，半透膜允许单糖透过。倒置的长颈漏斗中先装入蔗 糖溶液，一定时间后再加入蔗糖酶。最可能的实验现象是( A ) A．漏斗中液面开始时先上升，加酶后继续上升，然后又下降 B．在玻璃槽中会测到蔗糖和蔗糖酶 C．漏斗中液面开始时先下降，加酶后一直上升 4 D．在玻璃槽中会测到葡萄糖、果糖和蔗糖酶 解析：实验开始时，蔗糖不能透过半透膜，所以单位时间内通过半透膜渗透进长颈漏斗中的水 分子数比渗透出来的多，漏斗内液面上升。而加入蔗糖酶后，酶是大分子，且 1 分子蔗糖分解产生 2 分子单糖，故长颈漏斗中液面继续上升，然后蔗糖被分解为单糖，单糖分子能透过半透膜进入玻 璃槽中，使玻璃槽内液体浓度升高，一段时间后，水分子从长颈漏斗内渗出的较多，漏斗内液面下 降。 5.图 1 表示物质扩散的图解，图 2 是设计证明图 1 物质扩散成立的实验装置。下列有关叙述 正确的是( D ) A．图甲中水柱 a 将持续上升 B．图甲中水柱 a 将先上升后下降 C．图乙中水柱 b 将持续上升 D．图乙中水柱 b 将先上升后下降 解析：由于淀粉不能透过半透膜，故水柱 a 表现为先上升，后保持不变；葡萄糖能透过半透膜， 水柱 b 表现为先上升，后由于葡萄糖透过半透膜进入清水中，水柱 b 将下降。 6.(2013·江苏卷)下图为研究渗透作用的实验装置，请回答下列问题： (1)漏斗内溶液(S1)和漏斗外溶液(S2)为两种不同浓度的蔗糖溶液，漏斗内外起始液面一致。渗透 平衡时液面差为△h，此时 S1 和 S2 浓度的大小关系为 S1>S2 。 (2)图中半透膜模拟的是成熟植物细胞中的 原生质层 ，两者在物质透过功能上的差异是 原 生质层能主动转运有关物质而半透膜不能 。 (3)为进一步探究两种膜的特性，某兴趣小组做了以下实验。 实验材料：紫色洋葱。 实验器具：如图所示的渗透装置(不含溶液)，光学显微镜，载玻片，盖玻片，镊子，刀片，吸 水纸，擦镜纸，滴管，记号笔等。 实验试剂：蒸馏水，0.3 g/mL 的蔗糖溶液和与其等渗的 KNO3 溶液。 部分实验步骤和结果如下： ①选两套渗透装置，标上代号 X 和 Y。在两个烧杯里均加入一定量的蒸馏水，分别在装置 X 和 Y 的漏斗内加入适量的蔗糖溶液和 KNO3 溶液，均调节漏斗内外液面高度一致。渗透平衡时出现液 面差的装置有 X (填代号)。 ②选两片洁净的载玻片， 标号 ，在载玻片中央分别滴加 蒸馏水 ，制作洋葱鳞片叶外表 皮临时装片并分别观察装片中细胞的初始状态。 ③观察临时装片中浸润在所提供的蔗糖溶液和 KNO3 溶液中的洋葱鳞片叶外表皮细胞发生的 变化，两者都能出现的现象是 质壁分离 。 (4)上述实验中最能体现两种膜功能差异的实验现象是 KNO3 溶液中的细胞质壁分离后会自 动复原 。 解析：本题综合考查渗透装置、植物细胞吸水和失水的条件、质壁分离及复原实验的操作以及 生物实验设计的对照原则等知识。 (1)一般两侧溶液的浓度并不相等，因为液面高的一侧形成的静水压，会阻溶剂由低浓度一侧向 5 高浓度一侧扩散，故两者浓度关系仍是 S1>S2。 (2)图中半透膜模拟成熟植物细胞的原生质层，从功能上，半透膜只是利用孔径大小控制物质进 出；原生质层是选择透过性膜，靠能量和载体控制物质出入，具有生物活性，可以完成逆浓度梯度 的主动运输。 (3)①蔗糖分子不能通过半透膜，而 KNO3 能够通过半透膜，渗透平衡时装置 X 能出现液面差， 装置 Y 不能出现液面差。②洋葱鳞片叶表皮细胞为成熟植物细胞，能够发生质壁分离和复原现象， 选洁净的载玻片分别编号，在载玻片中央分别滴加蒸馏水，制作临时装片后观察洋葱表皮细胞的初 始状态。③蔗糖分子不能透过原生质层，蔗糖溶液中的细胞质壁分离后不会自动复原，KNO3 能被 细胞吸收，导致细胞液和外界溶液的浓度差被消除，从而发生质壁分离自动复原的现象。 考点 3 物质出入细胞的方式 1.已知某种物质通过细胞膜的方式如图所示，则下列哪种物质与其有相同的运输方式( B ) A．H2O B．氨基酸 C．苯 D．CO2 解析：由图中可知，该物质通过细胞膜的方式为主动运输，氨基酸通过细胞膜的方式也为主动 运输，而 A、C、D 中物质通过细胞膜的方式为自由扩散。 2.(2011·新课标卷)将人的红细胞放入 4 ℃蒸馏水中，一段时间后红细胞破裂，主要原因是( C ) A．红细胞膜具有水溶性 B．红细胞的液泡体积增大 C．蒸馏水大量进入红细胞 D．低温时红细胞膜流动性增大 解析：细胞膜的基本支架是磷脂双分子层，水分子可以通过自由扩散进出细胞。把细胞放到蒸 馏水中，细胞液浓度高于外界溶液浓度，导致大量水分子进入细胞，细胞破裂，选项 C 正确。低温 下细胞膜的流动性减小，选项 D 错误。细胞破裂与细胞膜的水溶性无关，选项 A 错误。人的红细胞 不具备中央大液泡，其他细胞器已经退化消失，选项 B 错误。 3.下列关于物质跨膜运输的叙述，错误的是( D ) A．植物细胞积累 K＋需消耗能量 B．细胞对离子的吸收具有选择性 C．海水中的海藻细胞可通过积累溶质防止质壁分离 D．液泡中积累大量离子，故液泡膜不具有选择透过性 解析：无机盐离子进出细胞的方式主要是主动运输，主动运输需要载体和能量。载体具有专一 性，对离子吸收有选择性；能量的提供主要是通过有氧呼吸产生的。海藻细胞可以通过积累溶质提 高细胞液浓度，不至于造成质壁分离。 4.下图表示物质通过红细胞膜的示意图，其中黑点代表物质分子，圆圈代表载体，多角形表 示能量，请回答： (1)①表示 自由扩散 方式，②表示 主动运输 方式，③表示 协助扩散 方式。 (2)K＋、O2 和葡萄糖三种物质中，通过②方式进入红细胞的是 K＋ 。 (3)与①方式相比，③方式的主要特点是需要借助 载体 ，该物质是在细胞内的 核糖体 上 合成的。与③相比，②方式的不同之处是 需要消耗能量 。 6 (4)若在细胞中注入某种呼吸抑制剂， ② 方式将会受到较大影响。 解析：图①显示物质分子透过细胞膜时可完全依靠浓度差，既不需载体，也不消耗能量，应属 自由扩散。图②显示物质分子跨膜运输需载体蛋白协助且消耗能量，应属主动运输。图③显示物质 分子跨膜时需载体协助，但不消耗能量，应属协助扩散。 5.图甲所示为物质出入细胞膜的示意图，图乙所示为物质出入细胞的方式与浓度的关系，请 据图回答： (1)A 代表 蛋白质 分子；B 代表 磷脂双分子层 ；D 代表 多糖 。 (2)细胞膜从功能上来说，它是一层 选择透过性 膜。 (3)动物细胞吸水膨胀时 B 的厚度变小，这说明 B 具有 一定的流动性 。 (4)在 a～e 五种过程中，代表被动运输的是 b、c、d ，它们可用图乙中的①表示的是 b、 c ，可用图乙中②表示的为 a～e 中的 a、e 。 (5)维生素 D 进入小肠上皮细胞应是图中编号 b ；葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞的过程是 图中编号 a 。 (6)物质通过细胞膜与膜的流动性有密切关系，为了探究温度对膜的流动性的影响，有人做了下 述实验：分别用红色和绿色荧光染料标记人和鼠细胞膜上的蛋白质，然后让两个细胞在 37 ℃条件 下融合并培养，40 min 后，融合的细胞膜上红色和绿色的荧光均匀相间分布。 ①有人认为该实验不够严密，其原因是缺少 对照 实验。 ②本实验可以通过在相同时间、不同温度下培养后，观察红色和绿色荧光物质在细胞膜上的分 布情况来判断实验结果，还可以通过比较 红色和绿色荧光在细胞膜上均匀分布所需时间的长短 来判断实验结果。 ③该实验可能得出的结论是 在一定范围内，随着温度升高，细胞膜的流动性加快 。 解析：(1)细胞膜主要由蛋白质分子和磷脂双分子层构成，细胞膜表面还有链状的多糖分子，能 与蛋白质结合成为糖蛋白，也可和脂质分子结合成糖脂。 (2)细胞膜从功能上来说最重要的特性是选择透过性。 (3)动物细胞吸水膨胀时，厚度变小，说明磷脂双分子层和蛋白质分子均处于动态变化之中。这 种现象证明磷脂双分子层具有一定的流动性(或半流动性)。 (4)a～e 五个过程中，b、c、d 穿膜无需细胞供能，故是被动运输，它们的运输动力完全依赖膜 内外该物质的浓度梯度，但协助扩散还受细胞膜上载体数量的限制，而 a～e 中的 a、e 两种方式需 载体且需消耗能量，其运输方式应属主动运输，即已摆脱浓度制约(横轴已表示浓度)甚至可由低浓 度一侧向高浓度一侧运输。但由于载体的饱和效应，在达一定程度后，也将不再继续转运。 (5)维生素 D 为脂溶性物质，穿膜方式应为自由扩散，所以选 b，葡萄糖进入小肠上皮细胞是主 动运输，所以选 a。 (6)实验缺乏对照，应增设不同温度处理，通过观察红色和绿色的荧光在细胞膜上均匀分布所需 时间长短来比较。