人教版（2019）高中生物必修1导学案：第4单元 细胞的物质输入和输出 第3课时 物质跨膜运输的方式（含答案）

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第4单元 细胞的物质输入和输出
第3课时　物质跨膜运输的方式
1.说明物质进出细胞的方式。
2.进行几种主要跨膜运输方式中相关图表数据的解读。
课程重点:物质进出细胞的方式及特点。
课程难点:1.主动运输;2.理解细胞膜的流动性与选择透过性的关系。
教学建议:通过充分利用现代声像技术及多媒体工具,借助多媒体动画,把有关渗透作用、跨膜运输的几种方式等内容直观地展示出来。由学生列表总结不同运输方式的特点,从是否顺浓度梯度、是否需要载体和能量三方面对物质跨膜运输方式进行理解和掌握。通过对细胞膜的流动性和选择透过性关系的比较,自然形成生物膜结构与功能相适应的观点。
　　一、物质跨膜运输的方式
1.被动运输
(1)水分子、氧气、二氧化碳等进出细胞取决于①　细胞内外溶液　的浓度差。这些小分子很容易自由地通过细胞膜的②　磷脂双分子层　。物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式,叫作③　自由扩散　。
(2)离子和一些较大的分子如葡萄糖等,不能自由通过细胞膜。镶嵌在膜上的一些特殊的④　蛋白质　,能够协助葡萄糖等物质顺浓度梯度跨膜运输。进出细胞的物质借助⑤　载体蛋白　的扩散,叫作⑥　协助扩散　。
(3)自由扩散和协助扩散统称为被动运输。物质通过此方式进出细胞是⑦　顺　浓度梯度的,不需要消耗⑧　能量　,但需要两侧有⑨　浓度差　。
2.主动运输
(1)K+、Na+和Ca2+等离子,都不能自由地通过磷脂双分子层,它们从⑩　低浓度　一侧运输到　高浓度　一侧,需要　载体蛋白　的协助,同时还需要消耗　能量　,这种方式叫作主动运输。
(2)主动运输普遍存在于动植物和微生物细胞中,保证了活细胞能够按照　生命活动　的需要,主动选择吸收所需要的　营养　物质,排出代谢废物和对细胞有害的物质。
二、蛋白质等大分子物质进出细胞的方式
1.当细胞摄取大分子物质时,首先是大分子附着在细胞膜表面,这部分细胞膜内陷形成小囊,包围着大分子。然后小囊从细胞膜上分离下来,形成　囊泡　,进入细胞内部,这种现象叫作　胞吞　。
2.细胞需要外排的大分子,先在细胞内形成　囊泡　,囊泡移动到细胞膜处,与　细胞膜　融合,将大分子排出细胞,这种现象叫作　胞吐　。
1.有一种物质能顺浓度梯度进出细胞,但却不能顺浓度梯度进出无蛋白质的磷脂双分子层膜。这种物质出入细胞膜的方式是(　　)。
A.自由扩散　　　　　　B.协助扩散
C.主动运输 D.胞吞、胞吐
【解析】由题意可知,该物质顺浓度梯度进出,且需要细胞膜上蛋白质的协助,其出入细胞膜的方式为协助扩散。
【答案】B
2.(2014年长乐一中高一月考)下列各项生理活动中,不需要消耗能量的是(　　)。
A.胰腺细胞分泌胰蛋白酶
B.K+进入根表皮细胞
C.葡萄糖进入小肠绒毛上皮细胞
D.葡萄糖进入红细胞
【解析】胰腺细胞分泌胰蛋白酶为胞吐,要消耗能量;K+进入根表皮细胞为主动运输,要消耗能量;葡萄糖进入小肠绒毛上皮细胞为主动运输,要消耗能量;葡萄糖进入红细胞为协助扩散,需要载体,不消耗能量。
【答案】D
3.已知某种物质通过细胞膜的方式如图所示,则下列物质与其运输方式相同的为(　　)。
A.H2O　　　B.K+
C.甘油　　　 D.脂肪酸
【解析】由图可知,该运输方式逆浓度梯度,需要载体和能量,是主动运输。H2O、甘油、脂肪酸是通过自由扩散方式进出细胞的,K+以主动运输方式进出细胞。
【答案】B
4.(2014年长乐一中高一月考)下图是物质进出细胞方式的概念图,对图示分析正确的是(　　)。
A.据图可确定①为不耗能、需载体蛋白的协助扩散
B.⑤、⑥两种方式的共同特点是顺浓度梯度运输物质
C.母乳中的免疫球蛋白可通过①、③两种方式被吸收
D.甘油进入细胞的方式为①
【解析】图中①为主动运输,需耗能,A错;②为被动运输,包括⑤、⑥(自由扩散和协助扩散),其共同点是顺浓度梯度运
输,B正确;母乳中的免疫球蛋白为大分子,通过胞吞胞吐进出细胞,③、④为胞吞、胞吐,C错;甘油进入细胞的方式为自由扩散,D错。
【答案】B
5.(2015年山西吕梁高一月考)右图表示在一定范围内细胞膜外某物质浓度变化与该物质进入细胞膜内速度的关系,据图分析,下列说法正确的是(　　)。
A.该物质进入细胞的方式是自由扩散
B.该物质通过膜时必须与载体蛋白结合
C.该物质可能是水或甘油
D.该物质只能从浓度低的一侧向浓度高的一侧移动
【解析】由图可知,该物质的跨膜速率不仅与物质浓度有关,还与其他因素有关,所以可能是主动运输,也可能是协助扩散,但不可能是自由扩散,A、C错;协助扩散和主动运输都需要载体蛋白,B正确;协助扩散是顺浓度梯度的,D错。
【答案】B
知识点一:认识几种物质进出细胞的方式
1.简要回答细胞膜上的载体蛋白具有什么特性
答案:细胞膜中的载体蛋白在协助扩散和主动运输中具有特异性,即一种载体仅能运载特异的物质或几种结构相似的物质,如根细胞膜上运载Ca2+的载体就不能运载葡萄糖。
2.物质进出细胞都需要跨膜吗 物质进出细胞有哪些方式
答案:有的需要,有的不需要。物质进出细胞的方式:跨膜的有被动运输(如自由扩散和协助扩散)和主动运输,不跨膜的有胞吞和胞吐。
3.请列表比较自由扩散、协助扩散和主动运输的区别。
答案:
方式 运输方向 是否需要载体 是否消耗能量 举例
自由 扩散 高浓度→低浓度 不需要 不需要 水、CO2、O2、乙醇、甘油、苯、脂肪酸、维生素D等
协助 扩散 高浓度→低浓度 需要 不需要 葡萄糖进入红细胞
主动 运输 低浓度→高浓度 需要 需要 氨基酸、K+、Na+、Ca2+等离子、葡萄糖进入小肠上皮细胞
知识总结
在对几种物质进出细胞的方式进行比较时,注意从浓度差方向、能量、交换方式与膜结构等方面入手。应注意自由扩散、协助扩散和主动运输都是将细胞要选择吸收的物质从细胞膜的一侧通过细胞膜运到另一侧,即进行的是跨膜运输方式;而胞吞和胞吐则不是跨膜运输,胞吞是通过细胞膜内陷,形成囊泡而进入细胞的,利用了细胞膜具有流动性的结构特点。
例1　(2015年福州八中高三月考)下图为氨基酸和Na+进出肾小管上皮细胞的示意图。下表选项中正确的是(　　)。
选项 管腔中氨基酸 →上皮细胞 管腔中Na+ →上皮细胞 上皮细胞中氨 基酸→组织液
A 主动运输 被动运输 主动运输
B 被动运输 被动运输 被动运输
C 被动运输 主动运输 被动运输
D 主动运输 被动运输 被动运输
　　【解析】根据图形可知,肾小管管腔中的氨基酸进入上皮细胞为逆浓度梯度的运输,属于主动运输;管腔中的Na+进入上皮细胞为顺浓度梯度的运输,不消耗能量,为被动运输;上皮细胞中的氨基酸进入组织液为顺浓度梯度运输,需要载体,不消耗能量,为被动运输。综合分析,D项正确。
【答案】D
　 技巧归纳
本题考查物质跨膜运输方式,意在考查学生能理解所学知识的要点,不仅要熟知不同跨膜运输方式的特点,还需正确提取图形图表信息,分析整合得出正确结论。
知识点二:细胞膜的流动性与选择透过性的关系及影响物质进出细胞的因素
1.请叙述细胞膜的流动性与选择透过性的区别与联系。
答案:区别:流动性具有细胞膜结构方面的特性,选择透过性体现了细胞膜功能方面的特性,主动运输能充分说明选择透过性。
联系:细胞膜的流动性是表现其选择透过性的结构基础。因为只有细胞膜具有流动性,细胞才能完成其各项生理功能,才能表现出选择透过性。相反,如果细胞膜失去了选择透过性,细胞可能已经死亡了。
2.对自由扩散和协助扩散都有影响的因素是什么 除此外还有什么因素能影响协助扩散
答案:对自由扩散和协助扩散都有影响的是细胞膜内外物质的浓度差。细胞膜上载体的种类和数量也能影响协助扩散。
3.影响主动运输的因素有哪些
答案:直接影响因素是细胞膜上载体的种类和数量,外部影响因素是氧气浓度和温度(影响细胞内产生能量的因素)等。
4.请简述胞吞和胞吐的条件。
答案:胞吞和胞吐的结构基础是细胞膜的流动性。它们与主动运输一样也需要能量供应,如果分泌细胞中的ATP合成受阻,则胞吞和胞吐均不能继续进行。因此,凡是影响细胞膜流动性的因素(如温度)以及影响能量供应的因素,都将影响到胞吞和胞吐的过程。
例2　在培养玉米的溶液中加入某种阴离子,结果发现玉米根细胞在吸收该种阴离子的同时,对Cl-的主动吸收减少了,而对K+的主动吸收并没有影响,原因是(　　)。
A.该种阴离子妨碍了ATP的形成
B.该种阴离子抑制了主动运输
C.该种阴离子抑制了呼吸作用
D.该种阴离子和Cl-所需的载体相同
【解析】根细胞吸收Cl-和K+的方式都是主动运输,需要载体并消耗能量。某种阴离子的加入对K+的主动吸收并没有影响,说明不影响呼吸作用供能,而对Cl-的主动吸收减少了,说明该种阴离子和Cl-所需的载体相同。
【答案】D
　 技巧归纳
物质跨膜运输的方式不同,其特点及影响因素也有异同。一般而言,若改变某因素后,某物质的跨膜运输却并没有受到影响,则可说明该因素不是(或不再是)该物质跨膜运输的影响因素。
1.下图是细胞膜的亚显微结构模式图,①~③表示构成细胞膜的物质,有关说法错误的是(　　)。
A.③既有亲水性也有疏水性
B.细胞膜的结构特点是选择透过性
C.细胞识别与物质①有关
D.由②参加的物质运输不一定为主动运输
【解析】图中③为磷脂分子,头部亲水,尾部疏水,故A正确;细胞膜的结构特点是具有一定的流动性,B错;细胞识别与糖蛋白有关,图中①为糖蛋白,C正确;图中②为载体蛋白,协助扩散和主动运输都需要载体蛋白协助,D正确。
【答案】B
2.关于植物细胞通过主动运输方式吸收所需矿质元素离子的叙述,正确的是(　　)。
A.吸收不同矿质元素离子的速率都相同
B.低温不影响矿质元素离子的吸收速率
C.主动运输矿质元素离子的过程只发生在活细胞中
D.叶肉细胞不能以主动运输方式吸收矿质元素离子
【解析】植物吸收矿质元素离子是通过主动运输,这种方式的特点是需要载体及细胞呼吸提供能量。由于不同矿质元素离子在植物体内的含量及在细胞膜表面的载体数量不一定相同,所以吸收的速率也不一定相同,A错;低温影响呼吸作用中酶的活性,也就影响能量的供应,从而影响矿质元素离子的吸收速率,B错;只有活细胞才能提供能量用于吸收矿质元素离子,C正确;叶肉细胞是正常的植物细胞,吸收矿质元素离子通过主动运输方式,D错。
【答案】C
3.新生儿小肠上皮细胞通过消耗ATP,可以直接吸收母乳中的免疫球蛋白和半乳糖。这两种物质分别被吸收到血液中的方式是(　　)。
A.主动运输、主动运输　　　B.胞吞、主动运输
C.主动运输、胞吞 D.被动运输、主动运输
【解析】免疫球蛋白是大分子物质,主要通过胞吞作用进入细胞。主动运输的特点是被选择吸收的物质是从浓度低的一侧通过细胞膜运输到浓度高的一侧,必须有载体的协助,需消耗能量。
【答案】B
4.(2015年杭州六校期中)图示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.b在细胞分泌的同时导致膜成分的更新
D.b与a分别是细胞排泄废物和摄取养分的基本方式
【解析】细胞排出的代谢废物和摄取的养分都是可溶于水的小分子物质,其运输方式为自由扩散、协助扩散和主动运输。
【答案】D
5.下图为物质出入细胞膜(上外下内)的示意图,请据图回答:
(1)细胞膜从功能上来说,它是一层　　　　膜。
(2)可能代表氧气转运过程的是图中编号　　　　,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;转运葡萄糖进入红细胞的过程是图中编号　　　　;碘进入人体甲状腺滤泡上皮细胞的过程是图中编号　　　　。
【解析】葡萄糖进入红细胞的方式是协助扩散,需要载体,不消耗能量,如d过程;c过程可表示水及无机盐离子K+、Na+的进入;a过程属于主动运输。
【答案】(1)选择透过性　(2)b　细胞的生命活动需要氧气的供应,细胞外氧气浓度高于细胞内的氧气浓度,氧气从细胞膜外通过自由扩散进入到细胞内,不需要载体,不消耗能量　d　a
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.葡萄糖进入红细胞的方式及与其有关的细胞器是分别是(　　)。
A.自由扩散、核糖体　　B.协助扩散、线粒体
C.主动运输、线粒体 D.协助扩散、核糖体
【解析】葡萄糖进入红细胞的方式为协助扩散,需要载体,不需要能量。载体是蛋白质,在核糖体上合成,D正确。
【答案】D
2.下列物质分子不能以跨膜运输方式进入细胞的是(　　)。
A.水分子和甘油分子 B.氨基酸分子和葡萄糖分子
C.氧气分子和钾离子 D.大分子或颗粒物质
【解析】大分子或颗粒物质进出细胞的方式为胞吞和胞吐。
【答案】D
3.(2015年山东威海高一检测)下图表示小肠绒毛上皮细胞中的细胞膜对不同物质的转运(每种转运的方向由箭头表明,黑点的数量代表每种物质的浓度),下列叙述正确的是(　　)。
A.a物质可能是氧气,b物质可能是葡萄糖
B.a物质可能是水,b物质可能是甘油
C.a物质可能是胆固醇,b物质可能是氧气
D.a物质可能是葡萄糖,b物质可能是氨基酸
【解析】分析图中信息可知,a顺浓度梯度运输不需要载体,为自由扩散;b逆浓度运输,需要载体且耗能,为主动运输。甘油、氧气都是以自由扩散运输,B、C错;葡萄糖不可能以自由扩散运输,D错。
【答案】A
4.关于下面概念图的分析正确的是(　　)。
A.①和②所示的过程都需要消耗细胞内ATP水解释放的能量
B.只有①所示的过程能逆浓度梯度运输物质
C.大分子只有通过①所示的过程才能进入细胞
D.果脯腌制时蔗糖进入细胞与过程①和②有关
【解析】从概念图上分析,①为主动运输,需要消耗ATP提供的能量,②为协助扩散,③为协助扩散的实例,④为主动运输的实例。②不需要消耗细胞内ATP水解释放的能量;大分子物质可通过胞吞进入细胞;果脯腌制时细胞膜已被破坏,与①②均无关。
【答案】B
5.(2015年嘉兴一中期中)盐碱地中生活的某种植物根细胞的液泡膜上有一种载体蛋白,能将细胞质中的Na+逆浓度梯度运入液泡,降低Na+对细胞质中酶的伤害。下列叙述错误的是(　　)。
A.Na+进入液泡的过程属于主动转运
B.Na+进入液泡的过程体现了液泡膜的选择性
C.该载体蛋白导致细胞的吸水能力减弱
D.该载体蛋白导致植物的耐盐性提高
【解析】细胞质中的Na+逆浓度梯度运入液泡,为主动运输,A正确;Na+进入液泡的过程体现了液泡膜的选择性,B正确;该载体蛋白转运Na+进入液泡,导致细胞的吸水能力增强,耐盐性提高,D正确、C错误。
【答案】C
6.下列关于细胞内物质运输的叙述中,不正确的是(　　)。
A.线粒体内的水必须通过4层磷脂分子才能进入细胞质基质
B.蛋白质分泌到细胞外必须通过2层膜
C.氧气进入线粒体不需要消耗能量
D.Na+通过液泡膜时,必须有载体蛋白协助
【解析】线粒体是双层膜结构,每层生物膜由磷脂双分子层作为支架,A项正确;蛋白质分泌到细胞外通过囊泡,不穿膜,B项错误;O2以自由扩散的方式进入线粒体,C项正确;Na+通过液泡膜的过程为主动运输,D项正确。
【答案】B
7.用呼吸抑制酶处理小肠上皮细胞,细胞对下列物质吸收量不变的一组是(　　)。
A.Na+、氨基酸和葡萄糖　　　B.O2、H2O和甘油
C.K+、氨基酸和葡萄糖 D.K+、Ca2+和氨基酸
【解析】用呼吸抑制酶处理小肠上皮细胞,会抑制小肠上皮细胞的呼吸作用,从而为主动运输提供的能量减少,主动运输受到抑制。A、C、D选项中的Na+、K+、Ca2+、氨基酸和葡萄糖都必须通过主动运输进出细胞膜。
【答案】B
8.某科学家在研究细胞膜上跨膜运输物质时发现有四种关系,分别用下列四种曲线表示:
在研究具体的物质X时,发现与曲线②和④相符,试问:细胞膜运输物质X的方式是(　　)。
A.主动运输　　B.自由扩散　　C.胞吞　　D.胞吐
【解析】曲线②表示运输速度与物质浓度有关,但并不是随物质浓度的增大而一直加快,说明当物质浓度达到一定时,运输速度受到载体蛋白数量的限制;曲线④表示运输速度与氧气浓度有关,即物质X通过细胞膜时,需消耗能量。
【答案】A
9.下图中纵坐标表示物质通过膜运输的速率。请根据图回答。
(1)心肌细胞吸收O2、K+的运输方式依次是图　　　　(填序号)。图b出现BC段的主要原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)对绿色植物而言,决定如何吸收土壤中某种离子的直接因素是　　　　　　　　　　　。
(3)若对离体的心肌细胞施用某种毒素,结果Ca2+吸收量显著减少,而K+、C6H12O6等物质的吸收不受影响,其可能的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
【解析】由图可知,a为自由扩散,b为主动运输。
【答案】(1)a、b　载体的数量是有限的,参与呼吸作用的酶也是有限的　(2)根细胞膜上矿质离子的载体　(3)该毒素抑制了Ca2+载体的活性
10.苏丹Ⅳ是一种致癌的有机染料,其分子结构简式如下图。某地区的一些养殖户用掺入苏丹Ⅳ的饲料喂养蛋鸭,结果产出了有毒的“红心”鸭蛋。由此推断,苏丹Ⅳ能进入卵黄,说明它可能是(　　)。
A.脂溶性物质,进入方式是“主动运输”
B.脂溶性物质,进入方式是“被动运输”
C.水溶性物质,进入方式是“主动运输”
D.水溶性物质,进入方式是“被动运输”
【解析】卵黄中含脂质较多,苏丹Ⅳ是脂溶性物质,可顺浓度梯度进入卵黄内。
【答案】B
11.葡萄糖在进入红细胞之前必须先与细胞膜上的载体结合,这种结合的速率会影响葡萄糖进入细胞的快慢。下图中a、b、c分别代表甲、乙、丙三种不同细胞与葡萄糖的结合速率曲线。那么,在葡萄糖浓度低的情况下,这三种细胞对葡萄糖吸收快慢的程度是(　　)。
A.甲细胞的吸收最快、乙细胞次之
B.乙细胞的吸收最快、丙细胞次之
C.丙细胞的吸收最快、甲细胞次之
D.三种细胞的吸收速率相似
【解析】葡萄糖进入红细胞的方式是协助扩散,顺浓度梯度、在载体的作用下从高浓度向低浓度扩散。葡萄糖与细胞膜上的载体结合的速率越快,细胞对葡萄糖的吸收就越快。据图可知,在葡萄糖浓度低的情况下,葡萄糖与甲细胞膜上的载体结合的速率最快,其次是与乙细胞膜上的载体结合的速率。
【答案】A
12.某校生物实验小组要对“低温是否会影响物质的跨膜运输”进行实验探究,假如你也是其中的一员,请分析回答下列问题:
(1)假设:低温　　　　物质的跨膜运输。
(2)实验材料、用具:
①如上图所示的渗透装置(长颈漏斗管上标有刻度)、清水、蔗糖溶液、水浴锅、冰块等其他必要的实验材料和用具。
②根据上面提供的材料用具可推知:本实验是通过测定水分子通过膜的扩散即　　　　作用的速率来探究低温对物质跨膜运输的影响。
(3)实验步骤:
①取如上图所示的渗透装置两组,分别编号为1、2。
②在两组烧杯中加入等量的水,长颈漏斗中加入等量的蔗糖溶液,保持管内外液面高相等。
③对两组装置进行不同处理:1组　　　　　　;2组　　　　　　。
④两组装置同时开始实验,几分钟后　　　　　　。
(4)最可能的实验结果:　　　　　　　　　　　　　。
(5)实验结论:
　。
【解析】实验的假设只要合理都是准确的,即使它与事实或实验结果完全相反。如本题的实验结果应是低温会影响物质的跨膜运输,但在实验实施前,你可假设低温会影响物质的跨膜运输,也可假设不会影响,这两种假设都是合理的;生物实验操作步骤一般分为三步,即分组编号、设立单一变量、观察指标。本题实验自变量为温度。
【答案】(1)会影响(或不会影响)　(2)②渗透　(3)③1组:水浴锅加热至37 ℃　2组:烧杯外加冰块降温　④观察记录液面刻度变化　(4)1组漏斗的液面高度比2组高　(5)低温会影响物质的跨膜运输,使物质的跨膜运输速率减慢
1.注意单细胞生物、高等动植物在生命系统结构层次上的区别。
2.理解生命活动离不开细胞。
3.牢记五类原核生物的名称并注意原核细胞与真核细胞在结构上的区别。
4.从元素的种类及某元素的含量上分析生物界与非生物界及生物之间的统一性和差异性。
5.牢记糖的种类、分布及作用。
6.了解氨基酸脱水缩合形成蛋白质的过程,理解蛋白质分子多样性的原因。
7.举例说明蛋白质功能的多样性。
8.了解核酸的单体,能准确判断生物(或细胞)中存在的核苷酸、碱基的种类及理解核酸最终水解产物的种类。
9.了解铁、碘等几种无机盐在细胞中的作用,理解细胞中两种水的比例与细胞代谢强弱之间的关系。
10.理解生物膜的概念,了解细胞膜完成信息交流的几种方式。
11.区别细胞结构与细胞器之间的关系,从膜的有无角度了解双层膜、单层膜及不具膜的细胞器种类。
12.关注线粒体和叶绿体的亚显微结构,注意高尔基体在动植物细胞中功能的区别。
13.领会细胞结构与功能、部分与整体的统一性。
14.理解渗透作用的概念,明白成熟植物细胞质壁分离及复原的道理。
15.了解生物膜的流动镶嵌模型的基本内容,掌握物质进出细胞的几种方式的特点。
课程重点:1.牢记五类原核生物的名称并注意原核细胞与真核细胞在结构上的区别;2.了解氨基酸脱水缩合形成蛋白质的过程及有关计算;3.关注线粒体和叶绿体的亚显微结构,注意高尔基体在动植物细胞中功能的区别;4.理解渗透作用的概念,明白成熟植物细胞质壁分离及复原的原理;5.掌握生物膜的结构与功能相适应的特点;6.举例说明物质进出细胞几种方式的特点。
课程难点: 1.理解生命活动离不开细胞;2.蛋白质形成过程中的有关计算;3.从膜的有无等不同角度了解各种细胞器的结构及其功能;4.以动物分泌蛋白的合成与分泌为例,理解生物膜在结构和功能上具有一定的联系。
教学建议:建议复习时,回顾以前所学内容,将书本知识进行由厚变薄的思维过程,注意知识之间的横向联系,以细胞为起点,构建知识网络体系。对各知识点内容要有明确的目标,如要记牢五种原核生物的名称、理解渗透作用是溶剂分子(不是指溶质)通过半透膜的扩散、识别不同细胞器的亚显微结构图解、掌握不同实验的原理及步骤等。同时将各知识点转变成虚拟考点,变成问题加以练习巩固,从而提高综合解题能力。
1.遗传信息就像细胞生命活动的“蓝图”,细胞依据这个“蓝图”,进行物质合成、能量转换和信息交流,完成生长、发育、衰老和凋亡。这张“蓝图”储藏在细胞的什么结构中 这种结构具有什么功能
答案:这张“蓝图”储藏在细胞的细胞核中。细胞核控制着细胞的代谢和遗传。
2.人乳中含有多种酶类和所有类型的免疫球蛋白及重要的活体细胞等,乳汁中的蛋白质属于什么蛋白 其分泌过程如何
答案:乳汁中的蛋白质属于分泌蛋白。其分泌过程是在内质网上的核糖体上合成,在内质网上进行加工,然后运输到高尔基体进一步加工,最后运输到细胞膜分泌到细胞外。
3.在菠菜细胞中铁的含量比生存土壤环境高出47倍,它通过什么方式积累铁元素 这种方式对于生物细胞有什么意义
答案:主动运输。主动运输保证了活细胞能够按照生命的需要,主动选择吸收所需要的营养物质,排出代谢废物和对细胞有害的物质。
知识点一:再次了解细胞
1.烟草和烟草花叶病毒在结构上有何区别 它们所含核酸的最终水解产物分别是什么 低等植物细胞比烟草细胞与人体细胞多的细胞结构分别是什么
答案:烟草是植物,是由细胞构成的,烟草花叶病毒无细胞结构;烟草所含核酸包括DNA和RNA两种,最终水解产物是磷酸、两种五碳糖(核糖和脱氧核糖)和五种含氮碱基(A、T、G、C、U),烟草花叶病毒的核酸只有RNA,最终水解产物是磷酸、一种五碳糖(核糖)和四种含氮碱基(A、U、G、C);低等植物细胞比烟草细胞多了中心体,比人体细胞多了细胞壁、叶绿体和液泡。
2.人体内抗体合成场所的化学组成主要是什么 请列举与抗体合成和分泌有关的具膜结构。
答案:RNA和蛋白质;内质网、高尔基体、线粒体、细胞膜、细胞核。
知识总结
本知识点主要围绕细胞结构展开,要注意以下几点:
1.细胞是生命系统的最低结构层次,生物的生命活动是建立在细胞基础上的。
2.原核细胞与真核细胞最大的区别是没有核膜围成的成形的细胞核,除核糖体一种细胞器外,没有其他的细胞器。
3.噬菌体是一种细菌病毒,和其他病毒相同,完全营寄生生活,必须生活在活细胞内,它增殖只提供遗传物质,所需要的原料、场所、能量等都来自宿主细胞。
4.高等植物细胞发生渗透作用吸水或失水,主要是指液泡内细胞液中的水。
　　例1　下图中a、b、c表示三种生物细胞的结构模式图。请回答:
(1)根据有无细胞结构划分,具备a、b、c细胞的生物叫作　　　　,其中c细胞区别于a、b细胞结构的主要特点是　　　　　　　　　。
(2)c细胞中含有高尔基体吗 　　　　。a、b细胞中高尔基体的作用分别是　　　　　　　　　　　　。
(3)a、c细胞都有细胞壁,在一定条件下能发生质壁分离的细胞是　　　　细胞,另一种细胞不能发生该现象的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
【解析】题中三种细胞分别是植物细胞、动物细胞和细菌细胞。细菌细胞是原核细胞,与真核细胞相比,不具有成形的细胞核;高尔基体广泛存在于动植物细胞中,但功能不同。其在动物细胞中与细胞分泌物的形成有关,在植物细胞中与细胞壁的形成有关。发生质壁分离需要的内在条件是具有中央大液泡的成熟植物细胞,细菌细胞虽然有细胞壁,但不存在液泡,也就不存在原生质层,因而即使处在较高浓度的外界溶液中,也不会发生质壁分离现象。
【答案】(1)细胞生物　无成形的细胞核　(2)不含有　与细胞壁的形成有关和与细胞分泌物的形成有关　(3)a　能发生质壁分离的细胞是成熟的植物细胞,具有原生质层,c细胞是细菌细胞,属于原核细胞,无原生质层
　 技巧归纳
细胞是构成生物体结构和功能的基本单位,是生命结构层次中最微小的层次。高考中关于细胞的结构及功能的考点比较活跃。如借助具体某两种生物的细胞比较来考查原核细胞与真核细胞的主要区别、通过比较不同生物或细胞中的核酸种类来区别碱基及五碳糖的种类、通过识别各细胞结构的亚显微结构示意图来完成相关知识点的填写、通过理解发生渗透作用及质壁分离的条件来判断质壁分离现象是否会发生等等,高中生物的“细胞”内容多而细,若结合细胞代谢、细胞分裂等知识,就显得内容更加丰富。所以该部分内容是基础,是关键,学好它将有利于其他内容的学习。
知识点二:蛋白质与细胞结构
1.除蛋白质的合成场所外,请说出两种不构成生物膜系统的细胞结构,并试着说出三种细胞膜上的蛋白质的种类及作用。
答案:中心体和细胞壁(或细胞质基质)。糖蛋白,具有识别功能;载体蛋白,具有运输功能;受体蛋白,与信号分子特异性结合,完成信息交流。
2.核糖体合成的蛋白质,若进入细胞核,需通过什么结构 若分泌到细胞外,则利用了什么原理 上述去向中这两类蛋白质跨膜层数分别是多少
答案:进入细胞核通过核孔;分泌到细胞外利用细胞膜(生物膜)具有一定的流动性;跨膜层数分别为0层和0层。
3.将细胞膜上两种主要成分用机械方法使它们彼此分离,要分别获得较纯净的这两种物质,常采用什么方法 其中含N元素的物质一般用什么试剂检测 需要加热处理吗
答案:差速离心法;双缩脲试剂;不需要。
4.有人说蛋白质的合成和多种细胞器有关, 你是怎么理解的 蛋白质的功能和细胞的功能有关吗
答案:蛋白质的合成在核糖体中进行,内质网和高尔基体对其进行加工,线粒体可以为其过程提供能量。一般来说,细胞的功能越复杂,其上不同功能蛋白质也越多,所以蛋白质的功能与细胞的功能密切相关。
　　例2　下图为物质出入细胞膜的示意图。请据图回答:
(1)图中a~e五个物质跨膜运输方式中需蛋白质协助完成的是　　　　　,该类蛋白质又称　　　　　;若该细胞膜来自人体成熟的红细胞,则氨基酸进入细胞所需蛋白质来自a~e中的　　　　。
　　(2)图中能与蛋白质构成具有识别功能的糖蛋白的物质是　　　　(填字母),糖蛋白能有助于细胞膜进行　　　　　　　　的功能。
(3)若该细胞膜来自产生抗体的细胞,则其分泌抗体的方式是　　　,抗体的产生是否与细胞核有关 　　　(是、否)。
【解析】图中a~e五个物质跨膜方式分别是主动运输、自由扩散、协助扩散、协助扩散和主动运输,除自由扩散外,另两种方式都需载体蛋白的协助;细胞膜的功能之一是进行细胞间的信息交流,这与膜表面糖蛋白的识别功能有关;抗体的化学本质也是蛋白质,其产生是基因表达的结果,与细胞核有关(转录),蛋白质属于大分子物质,细胞分泌方式是胞吐,需要消耗能量,不需载体蛋白的协助。
【答案】(1)a、c、d、e　载体蛋白　a　(2)D　细胞间的信息交流　(3)胞吐(或外排)　是
　 技巧归纳
本题内容紧紧围绕“蛋白质”展开,是对前面所学知识的总结。解答本题的关键是认识细胞膜的亚显微结构,了解细胞膜的化学组成,抓住物质跨膜运输的特点准确判断运输方式,掌握分泌蛋白的分泌方式,理解物质(如抗体)的合成与细胞核有关,细胞核是代谢的控制中心。
　　材料　任何核酸及其组成成分的缺乏或不足,都将导致人体细胞的老化、衰老、病变和死亡。核酸营养是人类抗衰保健的最佳途径。核酸是分子量很大的生物大分子,细胞膜在正常状态下不能吸收生物大分子,这是细胞的一种自我保护措施。食品中的核酸在肠道中将在酶的作用下分解成小分子核苷酸、核苷,而被吸收进细胞中,在细胞中进一步被分解成更小的分子——碱基(包括嘧啶和嘌呤两类)。
问题1:据材料分析,食用核酸营养后,人体内核酸的种类和数量是否会因此而改变
提示1:不会。
问题2:核苷酸被肠道吸收,进入小肠上皮细胞的方式是什么 水解核酸的酶若能与双缩脲试剂发生紫色反应,则其化学本质是什么
提示2:核苷酸进入小肠上皮细胞的方式是主动运输;水解核酸的酶的化学本质是蛋白质。
1.有人说“细胞是生命的单位”,并提出了如下几种理由,其中不正确的是(　　)。
A.从细胞内分离出的结构不能在细胞外长时间培养和生存
B.新陈代谢主要在细胞中进行
C.构成不同生物细胞的化学元素的种类和含量相同
D.除病毒等少数种类外,所有生物体都是由细胞构成的
【解析】构成不同生物细胞的化学元素的种类大体相同,体现了生物之间的统一性,并不能体现细胞是生命的单位这一说法。
【答案】C
2.(2014年哈尔滨六中高二期末)下列关于生命系统的结构层次的描述,正确的是(　　)。
A.噬菌体属于生命系统结构层次中的最基本的层次,生物圈是最复杂的层次
B.真核生物和原核生物都以DNA为遗传物质
C.真核生物参与构成的生命系统层次完全不同于原核生物构成的层次
D.HIV不能被称为生命系统的主要依据是仅由蛋白质和核酸组成
【解析】细胞是生命系统结构层次中的最基本层次,真核生物参与构成的生命系统层次与原核生物构成的层次有相同之处,HIV不能被称为生命系统的主要依据是没有细胞结构,不能独立生活。
【答案】B
3.下图是在显微镜下观察到的几何图形,要将图1转化成图2,所列四种操作顺序中,正确的是(　　)。
①转动粗准焦螺旋　②转动细准焦螺旋　③调节光圈　④转动转换器　⑤移动玻片
A.①②③④⑤　　　　　　B.④③②
C.⑤④③② D.④⑤①③
【解析】图1是在低倍显微镜下观察到的物像,图2是图1转换成高倍镜后观察到的物像,在操作过程中先将要观察的物像移到视野中央,直接转动转换器,再调节视野亮度,不能转动粗准焦螺旋,稍稍转动细准焦螺旋就能看到清晰的物像。
【答案】C
4.(2014年哈尔滨三中高二月考)下列关于细胞主要化学成分的叙述,不正确的是(　　)。
A.蛋白质的多样性与氨基酸的种类、数目、排序等有关
B.细胞中的自由水和结合水是可以相互转化的
C.胆固醇、性激素、维生素D都属于脂质
D.动物乳汁中的乳糖和植物细胞中的纤维素都属于多糖
【解析】蛋白质结构多样性的原因与氨基酸的种类、数目、排列顺序以及蛋白质的空间结构有关,A正确;细胞中的自由水和结合水是可以相互转化的,B正确;胆固醇、性激素、维生素D都属于脂质中的固醇类物质,C正确;乳糖属于二糖,D错误。
【答案】D
5.右图表示一个由200个氨基酸构成的蛋白质分子,下列叙述错误的是(　　)。
A.该分子中至少含有199个肽键
B.参与构成该蛋白质分子的氨基酸中至少有200个氨基
C.200个氨基酸缩合成该蛋白质时分子总量减少了3582
D.该蛋白质至少含有3个—NH2
【解析】200个氨基酸至少有200个氨基;合成两条肽链可形成198个肽键,但图中两条链间又有一个肽键,所以该蛋白质共有199个肽键;形成的肽键数等于失去的水分子数,所以共失去199个水分子,分子总量减少了199×18=3582;该蛋白质含两条肽链,至少有两个—NH2。
【答案】D
6.下列对相关实验的叙述,合理的是(　　)。
A.观察细胞中DNA和RNA的分布、观察叶绿体和线粒体及观察植物细胞的质壁分离与复原的实验要求细胞是活的
B.将蓝藻制成临时装片观察叶绿体的分布
C.健那绿染液可使活细胞中的叶绿体呈现蓝绿色
D.用动物细胞制备细胞膜比用植物细胞更容易
【解析】观察线粒体和植物细胞的质壁分离与复原的实验要求细胞是活的;蓝藻是原核细胞,只有核糖体一种细胞器;由于植物细胞有细胞壁的支持和保护,所以制备细胞膜比用动物细胞要困难得多。
【答案】D
7.(2014年温州十校高二期末)下图①~④为几种细胞器结构示意图,下列有关细胞器的说法正确的是(　　)。
A.分泌蛋白的合成和加工与①有关,与③无关
B.②、④有外膜和内膜结构,蛋白质功能相同,但种类不同
C.上述细胞器存在于所有的真核细胞中
D.①~④都属于细胞的生物膜系统,在结构和功能上紧密联系
【解析】图中①表示高尔基体,②表示线粒体,③表示内质网,④表示叶绿体。分泌蛋白的合成需内质网和高尔基体加工、高尔基体分类和配送,也需线粒体供能,故A错;②、④有外膜和内膜结构,膜功能不同,蛋白质功能、种类也不同,故B错;叶绿体仅存在于植物见光部分的细胞中,故C错。①~④都属于细胞的生物膜系统,在结构和功能上紧密联系,D正确。
【答案】D
8.(2014年成都高三摸底)下图的模型主要表明的细胞膜的功能是(　　)。
A.将细胞与外界环境分开 B.控制物质进出细胞
C.进行细胞间信息交流 D.促进物质的运输
【解析】分析题图可知,题图表示的内容是:内分泌细胞产生的激素通过体液的运输,与细胞膜上的受体结合,从而调节靶细胞的生理活动,由此可以看出,细胞膜具有信息交流的功能。
【答案】C
9.图1表示小肠上皮细胞亚显微结构示意图,图2为膜蛋白功能示意图,请据图回答下列问题:
(1)该细胞不同表面执行不同的功能,且具有高度的极性。从质膜的成分分析,出现这一现象的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)膜蛋白A要消耗主要由　　　　(结构)产生的ATP,以　　　　方式吸收葡萄糖。细胞面向肠腔侧形成很多微绒毛,以增多细胞膜上　　　　的数量,高效地吸收来自肠腔的葡萄糖等物质。
(3)通过膜蛋白B可将相邻的两个细胞膜　　　　　　　　　　　　　　　　　,以保证肠腔中的物质只能从微绒毛处吸收。
(4)细胞膜表面还存在水解二糖的膜蛋白D,说明膜蛋白还具有　　　　　　　　　功能。
(5)以连线的方式确定图1和图2膜蛋白的关系。
膜蛋白A　　　　　　a运输蛋白
膜蛋白B b受体
膜蛋白C c连结蛋白
膜蛋白D d酶
【答案】(1)细胞膜蛋白质不同(或膜蛋白质结构不同)　(2)线粒体　主动运输　载体蛋白(膜蛋白A)　(3)紧密连在一起　(4)生物催化　(5)A-a　B-c　C-b　D-d
10.以紫色洋葱鳞片叶外表皮为材料观察植物细胞质壁分离现象,下列叙述错误的是(　　)。
A.在发生质壁分离的细胞中能观察到紫色中央液泡逐渐缩小
B.滴加30%的蔗糖溶液比10%的蔗糖溶液引起细胞质壁分离所需时间短
C.发生质壁分离的细胞放入清水中又复原,说明细胞保持活性
D.用高浓度的NaCl溶液代替蔗糖溶液不能引起细胞质壁分离
【解析】用高浓度的NaCl溶液代替蔗糖溶液能引起细胞质壁分离,但可能会使细胞失水过多而失去活性。
【答案】D
11.将小麦种子分别置于20 ℃和30 ℃培养箱中培养4天,依次取等量的萌发种子分别制成提取液Ⅰ和提取液Ⅱ。取3支试管甲、乙、丙,分别加入等量的淀粉液,然后按下图加入等量的提取液和蒸馏水,45 ℃水浴保温5分钟,立即在3支试管中加入等量斐林试剂并煮沸2分钟,摇匀观察试管中的颜色。结果是(　　)。
A.甲呈蓝色,乙呈砖红色,丙呈无色
B.甲呈无色,乙呈砖红色,丙呈蓝色
C.甲、乙皆呈蓝色,丙呈砖红色
D.甲呈浅砖红色,乙呈砖红色,丙呈蓝色
【解析】种子萌发过程中,大分子大量水解为小分子,20 ℃和30 ℃培养条件下相比较,30 ℃时产生的淀粉酶量较多,相同条件下淀粉酶催化淀粉水解成麦芽糖的速率更快,产生的麦芽糖更多。麦芽糖属于还原性糖,与斐林试剂反应生成砖红色沉淀,麦芽糖越多显色越明显。斐林试剂本身为蓝色。
【答案】D
12.(2014年海淀区高一检测)请回答下列问题:
(1)将同一植物细胞依次浸在蒸馏水、0.3 mol/L的蔗糖溶液和0.4 mol/L的KNO3溶液中,测得细胞的体积随时间的变化曲线如图所示:
①曲线A、B、C分别代表细胞所处的溶液是　。
②达到平衡后,　　　　溶液中细胞的细胞液浓度最大。
(2)下图是某生物课外小组在观察植物细胞质壁分离和复原实验时所观察到的几幅照片,请结合所学的知识,分析下图并回答问题:
①发生质壁分离后,　　　　处理,可以使已经质壁分离的植物细胞发生质壁分离复原;发生复原的顺序是　　　　(用上图中的数字表示)。
②上述几幅图中所示的是同一组织的细胞,此时细胞液的浓度最大的是　　　　(用上图中的数字表示)中的细胞。
【解析】(1)在题目所给的几种溶液中,只有处于蒸馏水中时细胞会吸水涨大,故A是蒸馏水;在0.3 mol/L的蔗糖溶液中,由于蔗糖是大分子,不会透过原生质层进入细胞中,又比细胞液的浓度大,因此细胞失水发生质壁分离,所以C是蔗糖溶液;在0.4 mol/L的KNO3溶液中开始发生质壁分离,后由于细胞吸收钾离子和硝酸根离子,使细胞液的浓度增大,细胞会渗透吸水,发生质壁分离复原,所以B是KNO3溶液;当达到平衡后,三种情况下,处于蔗糖溶液中的细胞,因失水过多而导致细胞液浓度最大。(2)本小题是关于质壁分离与复原现象的考查,紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞因液泡内含有色素而易于观察;通过识图可以回答其他各问。
【答案】(1)①蒸馏水、KNO3溶液、蔗糖溶液　②蔗糖
(2)①加入蒸馏水　2→3→1　②2
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