09高考生物最后冲刺复习：物质进入细胞的方式

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专题二 细胞代谢
第一讲 物质进入细胞的方式
一.知识方法梳理
考纲解读：
物质进入细胞的方式(高考要求：Ⅱ)
要点梳理：
1．跨膜运输的实例——细胞的吸水和失水
（1）渗透作用：是指水分子（或者其他溶剂分子）通过半透膜，从低浓度向高浓度一侧扩散的现象。三要义：水、半、低→高。
渗透作用的产生必须具备的条件：具有一层半透膜、半透膜两侧具有浓度差。
（2）动物细胞的吸水和失水
当外界溶液的浓度比细胞质的浓度低时→细胞吸水→膨胀；
当外界溶液的浓度比细胞质的浓度高时→细胞失水→皱缩；
当外界溶液的浓度与细胞质的浓度相同时→水分进出细胞处于动态平衡
（3）一个处于外界溶液中的成熟植物细胞和外界溶液构成一个渗透系统。拥有两个溶液体系，即外界溶液和细胞液，同时具有类似于半透膜的结构即原生质层（原生质层由细胞膜、细胞核和中间的细胞质构成）。
（4）植物细胞发生质壁分离和质壁分离复原的因素
内部原因：原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性较。外部原因：与外界溶液有关。
质壁分离的条件：活细胞、有壁、大液泡、浓度差；自动复原：乙二醇、甘油、尿素、KNO3等溶液（注意：50%蔗糖溶液、15%盐酸都能杀死细胞）；质壁分离越明显吸水能力越强；利用一系列浓度梯度测细胞液浓度；可以判断细胞的死活。
特别提示：
（1）动物细胞与植物细胞吸水和失水的原理虽相同，但“浓度”的比较有区别．前者是外界浓度与细胞质浓度的比较，后者则是外界溶液浓度与细胞液浓度的比较。细胞液与细胞质是两个不同的概念，细胞液是指液泡中的液体．含糖类、无机盐、色素和蛋白质等物质。
（2）测定细胞液的浓度：方法：将同一部位的组织制成若干个临时装片．分别置于不同浓度的蔗糖溶液中．细胞液的浓度介于刚刚分离和未分离的两种蔗糖溶液的浓度之间。
（3）半透膜与选择透过性膜
半透膜与选择透过性膜是两个不同的概念，半透膜是指某些物质可以透过而另一些物质不能透过的多孔性薄膜。能否通过半透膜往往取决于分子的大小。而选择透过性膜是指细胞膜等生物膜，由于膜上具有载体等结构，且不同生物的细胞膜上载体种类和数量的不同，因而对物质的吸收与否及吸收多少具有选择性。当细胞死亡时，细胞膜便失去选择透过性，变为全透性。简单地说，两者的相同点是水分子都能自由通过，另一些大分子不能透过。不同点是半透膜不具生命性，故无选择性。
2．物质三种跨膜运输方式的比较
方式 自由扩散 协助扩散 主动运输
特点 从高浓度一侧向低浓度一侧扩散 从高浓度一侧向低浓度一侧扩散、需细胞膜上载体蛋白的协助 从低浓度一侧向高浓度一侧扩散、需要新陈代谢过程提供能量、需要细胞膜上载体的协助
影响因素 溶质的浓度梯度 溶质的浓度梯度、载体的种类和数量 能量、载体的种类和数量
图例
坐标图
举例 水分子、O2、CO2、甘油、乙醇、苯等 葡萄糖等物质进入红细胞 葡萄糖、氨基酸、K+、Na+等
特别提示：
(1)跨膜运输三种方式的判别。。
是否消耗能量：只要运输耗能则为主动运输，即使是有高浓度到低浓度。
是否顺浓度梯度：只要是从低浓度到高浓度，就是主动运输。
是否需要载体：不需要载体就是自由扩散。需要载体则通过浓度、能量进一步判断。
（2）非跨膜运输的方式
细胞摄取和外排大分子物质时以囊泡的形式运输物质的方式，这两个过程都需要消耗新陈代谢过程产生的ATP。胞吞和胞吐现象体现了生物膜具有流动性的结构特点。
（3）扩散作用和渗透作用
渗透作用是一种特殊方式的扩散作用。渗透作用与扩散作用的异同点：
相同点：都是由单位体积分子数多的移向单位体积分子数少的地方。
不同点：渗透作用多指溶剂分子（主要是水分子）的移动，扩散作用多指溶质分子（如甘油等）或气体分子（如O2、CO2等），也可以是溶剂分子（如水、酒精等）的运动；渗透作用必须通过半透膜，扩散作用可以不通过半透膜。如肺泡中的O2通过毛细血管壁细胞进入毛细血管是扩散，而水通过细胞膜既可认为是扩散作用，也可以认为是渗透作用。
二.题型分类聚焦：
类型一：渗透作用原理的应用
例1（2005上海）将盛有一定浓度蔗糖溶液的透析袋口扎紧后浸于蒸馏水中，下图表示透析袋中蔗糖溶液浓度与时间的关系，正确的是（ ）
分析： 渗透作用产生的2个必备条件是：一是具有半透膜；二是半透膜两侧溶液具有浓度差。水分子能透过半透膜，从低浓度向高浓度扩散。将盛有一定浓度的蔗糖溶液的透析袋放在蒸馏水中后，蒸馏水将不断向透析袋中扩散，蔗糖溶液浓度不断下降，但受到透析袋容积的限制，到一定时间水分子进出达到动态平衡，此时蔗糖溶液浓度下降到一定程度便保持相对稳定。
解答：C
点评：本题是对渗透作用原理在实际生活中的运用，不但要考虑发生渗透作用产生的2个必备条件，还要考滤透析袋有一定的容积这下实际情况。
变式：（2008高考上海生物）在保持细胞存活的条件下，蔗糖溶液浓度与萝卜条质量变化的关系如右图。若将处于b浓度溶液中的萝卜条移入a浓度溶液中，则该萝卜条的质量将
A．不变 B．增大 C．减小 D．先增后减
分析：在保持细胞存活的状态下，萝卜条放入一定浓度的蔗糖溶液中，会发生渗透失水，且蔗糖溶液越大，失水越快，萝卜条的质量将越小。从图像中可知，在b 条件下，萝卜条已经失水，再入到较低浓度的溶液中，细胞会吸收一定时的水分，故体积会有所增大。
参考答案 B
类型二：物质跨膜运输中方式
例2 （2008高考广东生物）甲、乙两种物质分别依赖自由扩散（简单扩散）和协助扩散进入细胞，如果以人工合成的无蛋白磷脂双分子膜代替细胞膜，并维持其它条件不变，则 A．甲运输被促进 B．乙运输被促进 C．甲运输被抑制 D．乙运输被抑制
分析： 自由扩散 这种方式是被选择吸收的物质，从浓度高的一侧通过细胞膜向浓度低的一侧转运，例如O2、CO2、甘油等物质，可以从浓度高的一侧转运到浓度低的一侧。这种物质出入细胞的方式叫做自由扩散。自由扩散不需要载体，也不消耗细胞内新陈代谢所释放的能量，是一种简单的运输方式。。。
协助扩散物质通过质膜进出细胞的方式之一。物质必须在载体蛋白的协助下，才能从高浓度一侧通过质膜向低浓度一侧扩散，但此种方式不消耗ATP所提供的化学能。协助扩散和自由扩散都是物质顺浓度梯度的扩散过程，主要动力是质膜两侧的浓度差。但是，协助扩散是在质膜上载体蛋白的协助下进行的。
解答：D
点评：本题考查物质跨膜运输中被动运输的两种方式，关键点在于看出人工合成的无蛋白磷脂双分子膜相当与除去蛋白质(载体)的细胞膜。
……
3.易错误区警示：
题目1：如右下图把体积相同的10%的葡萄糖溶液和10%的蔗糖溶液用半透膜（葡萄糖和蔗糖均不能通过）左右隔开，水分子通过半透膜的运动特点是（ ）
A、水分子不通过半透膜扩散 B、水分子移动处于动态平衡
C、水分子总的移动趋势是由蔗糖溶液向葡萄糖溶液移动
D、水分子总的移动趋势是由葡萄糖溶液向蔗糖溶液移动
易错点：因浓度类型理解不清，看浓度相等而错选B；错选A的原因有两个：①是浓度类型理解不清②是误认为渗透作用过程是水分子单向扩散过程。。
注意事项：①渗透作用进行的条件之二 是半透膜两侧溶液具有浓度差，这里的“浓度”是指溶质的物质的量浓度。当半透膜两侧为同一溶质时，质量分数大小关系能直接反映物质的量浓度的大小关系；当半透膜两侧为不同的溶质时，质量分数大小关系不能直接反映物质的量浓度大小关系，分析水分子的趋势时必须找出溶质的物质的量浓度大小关系；②渗透作用过程是半透膜两侧的水分子双向扩散过程。当向半透膜两侧扩散的水分子数不相等时，会引起两侧液面高度的变化；当向半透膜两侧扩散的水分子数相等时，半透膜两侧液面高度无变化，即处于动态平衡状态
解析：已知两溶液溶质的质量分数均为10%,则两溶液密度几乎相同，又因溶液的体积相同，所以两溶液的质量几乎相同，两侧的蔗糖和葡萄糖质量也相同。而蔗糖摩尔质量(324g·mol-1)比葡萄糖(180g·mol-1)大，在体积和质量相同的情况下物质的量浓度与摩尔质量之间成反比,故葡萄糖的物质的量浓度大于蔗糖的物质的量浓度，所以从蔗糖溶液向葡萄糖溶液移动的水分子数大于从葡萄糖溶液向蔗糖溶液中移动水分子数。
答案C
题目2：将人体血液置于质量分数为9%的食盐溶液中制成装片后，用显微镜观察，可以发现血细胞呈现（ ）
A．质壁分离 B.正常状态 C细胞膜破裂 D.细胞皱缩
易错点： 因质壁分离概念不清而错选A；因误认为渗透吸水和失水只发生在植物细胞而错选B。。
注意事项： ①质壁分离中的“质”是指原生质层，即包括细胞膜、液泡膜和两膜之间的原生质；“壁”指的是细胞壁，故能发生质壁分离的细胞是活的成熟的植物细胞。②渗透作用的发生的条件是具半透膜，膜两侧溶液具浓度差。因为动物细胞的细胞膜和植物细胞的原生质层都相当于半透膜，所以动物细胞和植物细胞在一定的环境中均能发生渗透作用。当细胞内溶液浓度大于外界溶液浓度时，细胞渗透吸水；当细胞内溶液浓度小于外界溶液浓度时，细胞渗透失水;当细胞内溶液浓度与外界溶液的浓度相同时,水分子进出细胞就处于动态平衡状态。
解析：血细胞的细胞膜相当于半透膜,人体血浆与0.9%的食盐溶液是等渗溶液。现在的外界溶液质量分数为9%的食盐溶液，远高于细胞内液的浓度，故血细胞会大量失水，由于人体细胞无细胞壁，无大液泡，不可能发生质壁分离，而只表现细胞皱缩。由于是失水而不是吸水，细胞膜不可能破裂。。。
答案D
题目3：关于半透膜与选择透过性膜的关系，正确的说法是（ ）
①具有半透性的必须具有选择透过性 ②具有选择性的必须具有半透性
③活的生物膜才具有选择透过性 ④只有活的生物膜才具有半透性
A ①③ B ②③ C ②④ D ①④
易错点： 因半透膜与选择透过性膜的概念不清而错选A或D
注意事项： ①半透膜是指某些物质可以透过，而另一些物质不能透过的多孔性薄膜。能否通过半透膜往往取决于分子的大小。②选择透过性膜是细胞膜等生物膜，由于膜上具有载体，且不同生物的细胞膜上载体种类和数量不同，因而对物质吸收与否和吸收多少具有选择性。当细胞死亡后，细胞膜便失去选择透过性，变为全透性。③两者的共性是水等一些物质可通过，另一些物质不允许通过。
解析： 活的生物膜是一种半透膜，因其上有载体也是一种选择透过性膜，当细胞死亡后，细胞膜便失去选择透过性，变为全透性。。。
答案 B
4.能力强化训练
训练1：（06 上海）将相同的四组马铃薯条分别浸入四种溶液，一小时后测定薯条质量变化的百分率，结果如下表。下列叙述中正确的是（ ）。
溶 液 质量变化率
I +8%
II -6%
III -4%
IV 0%
A、I的浓度最低 B、II的浓度较III低
C、IV的浓度最高 D、IV可能是蒸馏水
解答：本题考查植物细胞的吸水与失水的原理及相关信息的处理能力。根据渗透作用原理可知，质量变化率为正值，说明植物细胞液浓度大于外界溶液浓度而渗透吸水；质量变化率为负值，说明植物细胞液浓度小于外界溶液浓度而渗透失水；质量变化率不变，说明植物细胞液浓度等于外界溶液浓度，既没有吸水，也没有失水。因此由表中数据可知（假设马铃薯细胞液的浓度为V0），I III>V0，IV =V0。
答案：A
训练2：生物科技活动小组的同学将重量相等、生长良好的水稻和菠菜幼苗放入具有营养液的瓶内进行无土栽培实验。营养液由同一种配方的矿质元素溶于自来水中制成。把栽有菠菜和水稻的瓶子平均分为A、B、C三组，各组的管理和生长状况如下表：（各组的其他实验条件相同）
实验组 管理 水稻生长状况 菠菜生长状况
A 营养液每天一换 好 好
B 营养液每7天一换 好 较差
C 营养液每15天一换 较差 差
请分析回答下列问题：。。
（1）对A组换下来的营养液成分进行分析，发现水稻吸收的Si多，而菠菜吸收的Ca多，原因是__________________________。
（2）B组中的水稻与菠菜相比，水稻生长好的原因是其根_________________________。
（3）某同学突然发现加入营养液的矿元素中不含Cu等必需元素，为什么A组植物都能很好生长呢？你认为可能的原因是_______________________________________。
（4）一同学推测，C组菠菜生长差是因为缺少矿质元素造成的。便设计了如下实验：将C组菠菜分为两等份，一份栽培在新换的营养液中，并且，营养液每天一换；另一份仍栽培在原瓶的培养液中。根据一段时间后，菠菜在新换的培养液中生活是否良好来验证实验假设。此同学的实验设计是否正确？请说明原因。
（5）经实验验证C组营养液中不缺乏矿质元素。于是，一同学推测C组中水稻生长较差，是因培养液缺氧引起的。请你设计一个验证实验，写出实验步骤和实验预期结果。
解答：（1） 水稻与菠菜根细胞膜上栽体的种类和数量多少不同
（2） 比较适应无氧呼吸
（3） 自来水中含有Cu等微量元素。。
（4） 不正确；新换的营养液中既有必需矿质元素，又有充足的氧气，不能确定C组菠菜是因缺乏矿质元素而生长差。。。
（5） 将C组水稻分为两组，向一组的营养液中每天泵入空气，另一组不泵入空气，一段时间后观察，若泵入空气的一组恢复正常生长，则说明C组是营养液内缺氧引起的。
训练3：①、下图一为某高等植物叶肉细胞结构模式图，相关叙述正确的是（ ）。
A．图中能产生ATP的结构有1、2、5
B．1中产生的一分子CO2扩散出来进入2中被利用，穿过的磷脂双分子层的层数为4层
C．2与4中都含有叶绿素和类胡萝卜素等色素
D．3是遗传物质储存和复制的主要场所，是细胞遗传特性和细胞代谢活动的控制中心
图一 图二 图三
②上图二是细胞膜的亚显微结构，其中a和b为运输方式，下列对细胞膜结构和功能的叙述，不正确的是（ ）。
A．不同物种的细胞中①、②和③的种类均不同。。
B．免疫抑制药物可作用于①而使器官移植的成功率明显提高
C．a和b两种物质的运输方式都能体现细胞膜的选择透过性
D．如图示为肝细胞膜，则a可代表尿素，b可代表葡萄糖
解答：：①ABD ②ACD
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