2019年高考生物一轮复习 专题08 物质跨膜运输的实例及方式（讲）

专题08 物质跨膜运输的实例及方式

讲考纲

通过模拟实验探究膜的透性，理解动物细胞的渗透作用原理和发生所需要的条件，掌握生物膜选择透过性在工业、农业、医学上的应用。

观察植物细胞的质壁分离和复原，理解细胞质壁复原的实验探究过程及结果分析。 物质出入细胞的方式，学会根据题意所创设的新情境（包括文字、图形、表格等），辨别物质出入细胞的方式。 讲考情

考查角度 物质跨膜运输的实例 物质跨膜运输的方式及影响因素 观察植物细胞的质壁分离与复原 讲基础 一、渗透作用 1．概念

指水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散过程。 2．条件

一是具有半透膜，二是半透膜两侧的溶液具有浓度差。 3．常见渗透装置图分析

考频 5年2考 5年9考 5年2考

（1）若S1溶液浓度大于S2，则单位时间内由S2→S1的水分子数多于S1→S2，外观上表现为S1液面上升；若S1溶液浓度小于S2，则情况相反，外观上表现为S1液面下降。

（2）在达到渗透平衡后，若存在如图所示的液面差Δh，则S1溶液浓度仍大于S2。因为液面高的一侧形成的压强，会阻止溶剂由低浓度一侧向高浓度一侧扩散。

二、动物细胞的吸水和失水

1．人成熟的红细胞中发生渗透作用的条件 （1）细胞膜相当于半透膜；

（2）细胞质与外界溶液之间存在浓度差。 2．引起细胞失水与吸水的条件

外界溶液与细胞质之间存在浓度差。 三、植物细胞的吸水和失水 1．成熟植物细胞的结构

2．原理和现象

（1）外界溶液浓度>细胞液浓度时，细胞失水，发生质壁分离现象。 （2）外界溶液浓度<细胞液浓度时，细胞吸水，发生质壁分离复原现象。 3．质壁分离的原因

（1）外因：细胞液浓度<外界溶液浓度，细胞通过渗透作用失水。 （2）内因：细胞壁的伸缩性小于原生质层的伸缩性。 四、观察植物细胞的质壁分离和复原 1．实验原理

（1）成熟的植物细胞的原生质层相当于一层半透膜。 （2）细胞液具有一定的浓度，能渗透吸水和失水。 （3）原生质层比细胞壁的伸缩性大得多。 2．实验步骤

3．现象与结论

五、物质出入细胞的方式 1．物质出入细胞的方式（连线）

2．物质跨膜运输方式的影响因素 （1）浓度差对物质跨膜运输的影响

浓度差主要影响自由扩散和协助扩散。自由扩散中，浓度差越大，运输速率越大；协助扩散中，浓度差达到一定程度后运输速率不再继续增加，原因是受载体数量的限制。 （2）载体数量对跨膜运输的影响

载体蛋白主要影响协助扩散和主动运输。其他条件适宜的情况下，载体蛋白数量越多，运输速率越大。自由扩散不受载体蛋白数量的影响。 （3）氧气含量对跨膜运输的影响

通过影响细胞的呼吸进而影响主动运输的速率。

①P点时，无氧呼吸为离子的吸收提供能量。

②PQ段：随着氧气含量的增加，有氧呼吸产生的能量越多，主动运输的速率也越大。 ③Q点以后：当氧气含量达到一定程度后，受载体蛋白数量以及其他的限制因素运输速率不再增加。 （4）温度

讲素养

1．生命观念：通过归纳记忆常见物质运输方式的实例和判断方法，建立起生命结构与功能相统一的观点。

2．科学思维：通过分析影响渗透作用和物质跨膜运输的因素，培养利用逻辑思维分析问题的能力。

3．科学探究：通过“观察质壁分离与复原”和“探究物质跨膜运输的方式”的实验，掌握探究性实验设计的一般程序。

4．社会责任：通过对渗透作用和质壁分离应用等有关问题分析，养成学以致用，关注生产生活实际的习惯。 讲典例

【例1】将某植物的花冠切成大小和形状相同的细条，分为a、b、c、d、e和f组（每组的细条数相等），取上述6组细条分别置于不同浓度的蔗糖溶液中，浸泡相同时间后测量各组花冠细条的长度，结果如图所示。假如蔗糖溶液与花冠细胞之间只有水分交换，则（ ）

A．实验后，a组液泡中的溶质浓度比b组的高 B．浸泡导致f组细胞中液泡的失水量小于b组的 C．a组细胞在蔗糖溶液中失水或吸水所耗ATP大于b组

D．使细条在浸泡前后长度不变的蔗糖浓度介于0．4～0．5 mol·L 【答案】D

-1

【例2】如图为氨基酸和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 被动运输 被动运输 主动运输 被动运输 主动运输 被动运输 被动运输 被动运输 +A B C D 【答案】D

主动运输 被动运输 被动运输 主动运输 【解析】本题考查物质的跨膜运输知识，意在考查识图分析与比较能力。根据图形分析可知，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，是被动运输；上皮细胞中的氨基酸进入组织液为顺浓度梯度的运输，是被动运输，因此D项正确。

【例3】将三组生理状态相同的某植物幼根分别培养在含有相同培养液的密闭培养瓶中，一段时间后，测定根吸收某一矿质元素离子的量。培养条件及实验结果见表：

培养瓶中气体 空气 氮气 空气 下列分析正确的是（ ）

A．有氧条件有利于该植物幼根对该离子的吸收 B．该植物幼根对该离子的吸收与温度的变化无关 C．氮气环境中该植物幼根细胞吸收该离子不消耗ATP D．与空气相比，氮气环境有利于该植物幼根对该离子的吸收 【答案】A

温度（℃） 17 17 3 离子相对吸收量（%） 100 10 28 讲方法

1．渗透方向及浓度大小的判断方法 （1）判断溶剂渗透的总方向。

①若半透膜两侧是同种溶液，根据质量浓度或物质的量浓度判定。

②若半透膜两侧是不同的溶液，物质的量浓度才能体现溶质或溶剂分子数的多少，如半透膜两侧为质量分数相同的葡萄糖溶液和蔗糖溶液，则葡萄糖溶液一侧单位体积中葡萄糖分子数多（水分子数少），水分子由蔗糖溶液一侧通过半透膜向葡萄糖溶液一侧扩散。 （2）判断半透膜两侧溶液浓度的大小。

若渗透平衡后，半透膜两侧液面仍存在液面差，则半透膜两侧溶液就存在浓度差，液面差越大，浓度差就越大，且液面高的一侧溶液浓度高。 2．质壁分离发生的条件 （1）从细胞角度分析：

①死细胞、动物细胞及未成熟的植物细胞（如根尖分生区细胞）不发生质壁分离及复原现象。 ②具有中央大液泡的成熟植物细胞可发生质壁分离及复原现象。 （2）从溶液角度分析：

①在一定浓度（溶质不能透过膜）的溶液中只会发生质壁分离现象，不能发生自动复原现象（只有用清水或低渗溶液处理，方可复原）。

②在一定浓度（溶质可透过膜）的溶液（如KNO3、甘油等）中可发生质壁分离后自动复原现象。

③在高浓度溶液中可发生质壁分离现象，但不会发生质壁分离复原现象。 2．“三看法”快速判定物质出入细胞的方式

讲易错

1．有关渗透作用的三个易错点

（1）水的运输特点：无论细胞吸水还是失水，水分子通过原生质层的扩散都是双向进行的。 （2）渗透平衡的实质：渗透平衡只意味着半透膜两侧的水分子移动到达平衡状态，既不可看作没有水分子移动，也不可看作两侧溶液浓度绝对相等。

（3）浓度差的实质：渗透系统的溶液浓度指物质的量浓度而非质量浓度。 2．渗透系统中的两个“比较” （1）半透膜与选择透过性膜的比较。

①区别：a．半透膜是无生命的物理性薄膜，物质能否通过取决于分子的大小。

b．选择透过性膜是具有生命的生物膜，磷脂和载体蛋白的存在决定了其对不同物质吸收的选择性。细胞死亡或膜载体蛋白失活后，其选择透过性丧失。 ②共性：都允许水分子自由通过，而不允许生物大分子物质通过。 （2）原生质层与原生质体的比较。

①原生质层是在成熟的植物细胞内相当于半透膜的结构，由细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质组成，不包括液泡内的细胞液。此结构仅存在于成熟的植物细胞中。

②原生质体是去除植物细胞壁后所剩下的具有生物活性的植物细胞结构，包括细胞膜、细胞质、细胞核三部分。

3．物质运输的三个“不一定”

（1）小分子物质的运输方式不一定都是跨膜运输，如神经递质的释放是胞吐作用。 （2）生物大分子不一定都是以胞吞、胞吐方式运输的，如RNA和蛋白质可通过核孔出入细

胞核。

（3）消耗能量的运输方式并不一定就是主动运输，胞吞和胞吐也消耗能量。

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