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- 2021-09-28 发布
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2020届 一轮复习 人教版 细胞的物质输入和输出 学案
考试说明 1.物质出入细胞的方式(Ⅱ)。
2.实验:(1)通过模拟实验探究膜的透性。
(2)观察植物细胞的质壁分离和复原。
考点一 细胞的吸水和失水
1.渗透作用原理
(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)发生渗透作用的条件:一是具有 ,二是半透膜两侧的溶液具有 。
2.动物细胞的吸水和失水
(1)
(2)
现象
3.成熟植物细胞的吸水和失水
图2-7-1
(1)当 > 时,细胞失水,发生 现象。
(2)当 < 时,细胞吸水,失水的细胞发生 现象。
4.物质跨膜运输的其他实例
科学家将番茄和水稻分别放在含有Ca2+、Mg2+和Si的培养液中培养,结果及分析如下:
图2-7-2
(1)实验结果
①不同植物对 的吸收有差异。
②同种植物对 的吸收也有差异。
(2)实验结论:植物细胞对无机盐离子的吸收具有 。
正误辨析
(1)渗透作用发生时,水分子由低浓度一侧扩散到高浓度一侧,进行单向运动。 ( )
(2)当外界溶液浓度大于细胞液浓度时,植物细胞一定会发生质壁分离。 ( )
(3)质壁分离过程中,细胞液浓度增大,细胞吸水能力减弱。 ( )
(4)质壁分离过程中,细胞膜与细胞壁之间、细胞膜与液泡膜之间的液体均为外界溶液。 ( )
教材拓展
[必修1 P60] 在探究细胞的吸水和失水的实验中,选用的材料是哺乳动物成熟的红细胞。该细胞的结构特点是 。由此可以推断,红细胞 (填“能”或“不能”)进行细胞分裂,细胞呼吸方式是 。
1.渗透作用的原理分析
(注:溶质分子不能通过半透膜)
图2-7-3
(1)若S1溶液浓度大于S2,则单位时间内S2→S1的水分子数大于S1→S2的水分子数,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抑制水分子由低浓度一侧向高浓度一侧的扩散。
2.渗透作用模型和植物细胞与外界溶液形成渗透系统分析
渗透作用模型
植物细胞与外界溶
液形成渗透系统
图解
基本组成
或条件
半透膜、浓度差
原生质层——选择透过性膜、浓度差——细胞液与外界溶液之间的浓度差
原理
水分子通过半透膜的扩散作用
细胞液通过原生质层与外界溶液之间发生渗透作用
水扩散
的方向
低浓度溶液→高浓度溶液
命题角度1 渗透系统与渗透作用的分析
1.如图2-7-4所示,在漏斗中加入的蔗糖溶液与蒸馏水液面齐平,一段时间后,待漏斗内液面不再变化时,再向漏斗中加入一定量的蔗糖酶。下列坐标曲线中能正确反映整个实验过程中漏斗内外的液面高度差变化的是 ( )
A B C D
图2-7-4
2.某同学设计的实验如图2-7-5所示,实验开始时,U形管两侧液面高度相等,图中半透膜允许单糖通过。据图分析,下列说法错误的是 ( )
图2-7-5
A.若U形管中加入两种浓度不等的蔗糖溶液,当液面停止上升时,半透膜两侧溶液浓度一定是相等的
B.若U形管中加入两种浓度不等的蔗糖溶液,则实验现象为高浓度一侧的液面上升
C.若U形管中加入两种浓度不等的葡萄糖溶液,则实验现象为高浓度一侧液面先上升,随后另一侧液面上升,最后两侧液面持平
D.若U形管中加入两种浓度不等的蔗糖溶液,当液面停止上升时,半透膜两侧水分子移动达到平衡状态
题后归纳 渗透方向及浓度大小的判断
(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。
命题角度2 细胞吸水与失水情况的分析
3.[2017·全国卷Ⅱ] 将某种植物的成熟细胞放入一定浓度的物质A溶液中,发现其原生质体(即植物细胞中细胞壁以内的部分)的体积变化趋势如图2-7-6所示。下列叙述正确的是 ( )
图2-7-6
A.0~4 h内物质A没有通过细胞膜进入细胞内
B.0~1 h内细胞体积与原生质体体积的变化量相等
C.2~3 h内物质A溶液的渗透压小于细胞液的渗透压
D.0~1 h内液泡中液体的渗透压大于细胞质基质的渗透压
4.[2018·浙江杭州一模] 将小鼠肝细胞置于不同浓度的NaCl溶液中,一段时间后测定细胞体积和数量,实验结果如图2-7-7所示。下列叙述正确的是 ( )
A.曲线甲表示细胞数量的变化
B.曲线乙说明当NaCl溶液浓度大于a时细胞开始吸水
图2-7-7
C.NaCl溶液浓度为b时小鼠肝细胞内外溶液浓度相等
D.实验过程中细胞体积的变化说明细胞膜具有一定的流动性
题后归纳 细胞吸水、失水的判断
(1)通过比较细胞外溶液和细胞液的浓度大小来判断。当细胞外溶液浓度大于细胞液浓度时,细胞失水;当细胞外溶液浓度小于细胞液浓度时,细胞吸水;当细胞外溶液与细胞液的浓度相等时,细胞失水量和吸水量相等,处于动态平衡。
(2)根据重量或长度变化(如萝卜条)来判定。若重量增加或长度变长,则吸水;反之则失水。
考点二 物质进出细胞的方式
1.物质进出细胞的方式
(1)离子和小分子物质进出细胞的方式
①自由
②协助
③主动运输
(2)大分子物质进出细胞的方式
①方式
②特点:需要 ,不需要 ,体现了细胞膜的 。
2.结合模式图判断物质进出细胞的方式
(1)典图1:
图2-7-8
A. ;B. ;C. ;D. 。
(2)典图2:
A B C
D E
图2-7-9
A. ;B. ;C. ;D. ;E. 。
3.结合实例判断物质进出细胞的方式
①水 ②甘油、乙醇、苯 ③CO2、O2等 ④红细胞吸收葡萄糖 ⑤动作电位形成时Na+内流等 ⑥神经细胞静息状态下K+外流 ⑦小肠吸收无机盐、葡萄糖、氨基酸等 ⑧神经细胞分泌神经递质 ⑨吞噬细胞吞噬抗原 ⑩胰岛B细胞分泌胰岛素
(1)以上属于自由扩散的是 。
(2)以上属于协助扩散的是 。
(3)以上属于主动运输的是 。
(4)以上属于胞吞的是 ;以上属于胞吐的是 。
正误辨析
(1)甘油是极性分子,所以不能以自由扩散的方式通过细胞膜。 ( )
(2)物质通过磷脂双分子层的扩散速率与其脂溶性有关。 ( )
(3)主动运输使膜内外物质浓度趋于一致,维持了细胞的正常代谢。 ( )
(4)消耗能量的运输方式一定是主动运输。 ( )
(5)同一种物质进入不同细胞的跨膜运输方式相同。 ( )
(6)在神经细胞上动作电位产生与静息电位恢复过程中,Na+流入和排出都是被动运输。 ( )
教材拾遗
[必修1 P73] 囊性纤维病是由于有的细胞中某种蛋白质结构异常,影响了Na+和Cl-的跨膜运输,这一事例说明这种结构蛋白属于细胞膜上的 ,也反映了细胞膜对离子的吸收具有选择性是通过细胞膜上 来实现的。
1.判断物质出入细胞的方式
(1)根据分子的大小、是否需要能量和载体蛋白进行判断:
图2-7-10
(2)根据运输方向判断:顺浓度梯度的跨膜运输方式是自由扩散和协助扩散,逆浓度梯度的跨膜运输方式一定是主动运输。
2.影响物质运输的因素
物质出入细胞的方式
影响因素
被动
运输
自由扩散
细胞膜内外物质的浓度差
协助扩散
细胞膜内外物质的浓度差;膜载体的种类和数量
主动运输
膜载体的种类和数量;能量(温度、氧浓度)
胞吞
温度、能量等
胞吐
(1)物质浓度
图2-7-11
①由于自由扩散不需要载体蛋白和能量,所以物质运输速率与物质浓度成正比。
②由于协助扩散和主动运输需要载体蛋白,所以当所有的载体蛋白都被利用了之后,物质的运输速率将达到最大(P点),此时限制物质运输速率的因素主要是载体蛋白的数量。
③由于主动运输可以逆浓度梯度运输物质,所以当细胞内浓度大于细胞外浓度时,物质仍可以被吸收进入细胞。
(2)O2浓度
图2-7-12
①由于自由扩散和协助扩散的动力来自物质的浓度差造成的势能,不需要细胞产生的ATP,所以O2浓度不影响其运输速率。
②由于主动运输需要消耗ATP,而ATP主要来自有氧呼吸,所以O2浓度可以影响主动运输的运输速率。
③Q点时,无氧呼吸为主动运输提供能量。
④QP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。
⑤P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限制因素的影响,运输速率不再增大。
(3)温度
图2-7-13
命题角度1 物质出入细胞方式的判断
1.下列关于物质运输的叙述,错误的是 ( )
A.一定范围内,协助扩散比自由扩散运输速率大
B.温度降低不影响甘油和脂肪酸进出细胞的速率
C.主动运输通常使被转运物质在细胞内外的浓度差加大
D.某些小分子物质也可以通过胞吐的方式通过细胞膜
2.图2-7-14为物质进出细胞示意图,下列相关说法错误的是 ( )
图2-7-14
A.载体③具有运输和催化的作用
B.载体①参与的运输方式属于协助扩散
C.载体②的作用是使细胞内的Na+浓度高于细胞外
D.溶质分子甲进入细胞与细胞内外Na+的浓度有关
命题角度2 物质运输的影响因素及实验分析
3.[2018·湖北荆州中学模拟] 如图2-7-15是几种物质进出细胞方式中,运输速率与影响因素间的关系曲线图,下列相关叙述中,正确的是 ( )
图2-7-15
A.与氧气进出细胞相符的图有①③⑤
B.与葡萄糖进入红细胞相符的图有①④⑥
C.与K+进入神经细胞相符的图有②④⑤
D.与蛋白质类物质进出细胞相符的图有②③⑥
4.氰化物是一种剧毒物质,其通过抑制[H]与O2的结合,使组织细胞因不能利用氧气而陷入内窒息。如图2-7-16为研究植物根尖吸收钾离子的相关实验。下列分析不正确的是 ( )
图2-7-16
A.通过实验甲可以判断植物根尖细胞吸收K+属于主动运输
B.实验甲中,4 h后氧气消耗速率下降是因为细胞外K+浓度降低
C.实验乙中,4 h后吸收K+的能量可能来自无氧呼吸
D.实验乙加入氰化物后,细胞对氧气的吸收速率不变
特别提醒 同种物质的不同运输方式
物质
相应过程
运输方式
葡萄糖
进入红细胞
协助扩散
进入小肠绒毛上皮细胞
主动运输
肾小管重吸收葡萄糖
主动运输
Na+
进入神经细胞
协助扩散(通过离子通道)
运出神经细胞
主动运输(Na+-K+泵)
K+
进入神经细胞
主动运输(Na+-K+泵)
运出神经细胞
协助扩散(通过离子通道)
命题角度3 探究物质运输方式的方法
5.有人认为小肠上皮细胞是以主动运输而不是协助扩散的方式吸收葡萄糖的,请设计实验加以研究确定。
(1)实验步骤:
第一步:取甲、乙两组生理状况相同的小肠上皮细胞,放入适宜浓度的含有葡萄糖的培养液中。
第二步:甲组细胞给予正常的呼吸条件, 。
第三步: 。
(2)预测实验结果并分析:
①若甲、乙两组细胞对葡萄糖的吸收速率基本相同,则 。
②
。
题后归纳
图2-7-17
考点三 实验:观察植物细胞的质壁分离和复原
1.实验原理
(1)成熟的植物细胞与外界溶液构成渗透系统,可发生渗透作用。
①成熟的植物细胞的原生质层相当于一层半透膜。
②细胞液与外界溶液之间存在浓度差。
(2)原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性。
2.实验步骤
图2-7-18
3.实验现象
图2-7-19
4.实验结论
成熟植物细胞能与外界溶液构成渗透系统并发生渗透作用:当外界溶液浓度大于细胞液浓度时,细胞 ;当外界溶液浓度小于细胞液浓度时,细胞 。
5.实验分析
(1)因为细胞壁是全透性的,所以洋葱表皮细胞的原生质层与细胞壁之间是蔗糖溶液。
(2)本实验存在两组对照实验
图2-7-20
(3)在一定浓度的蔗糖溶液中发生质壁分离后,在清水中却不能观察到质壁分离复原的原因是细胞失水过多或失水时间过长导致细胞死亡。
特别提醒:本实验是高中教材中涉及“显微观察”的实验中唯一的一个“只在低倍镜下”观察(不曾换“高倍镜”)的实验。
1.[2018·湖南长沙模拟] 图2-7-21中有关“观察植物细胞的质壁分离和复原”的实验操作,叙述正确的是 ( )
图2-7-21
A.在步骤C中只需滴加1滴蔗糖溶液
B.整个实验现象的观察应维持在低倍镜下
C.步骤A具体操作过程为“解离→染色→漂洗→制片”
D.步骤F观察到的实验结果和步骤D相比,液泡颜色变深
2.用M溶液处理洋葱鳞片叶外表皮细胞来观察植物细胞质壁分离及质壁分离复原实验中,某同学绘制的显微镜下紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞示意图如图2-7-22所示。下列叙述错误的是 ( )
A. 图示时刻浓度大小:外界溶液浓度等于细胞液浓度
B. 实验初始浓度大小:外界溶液浓度大于细胞液浓度
图2-7-22
C. 若该细胞用不同浓度M溶液处理,a/b值越小,则该细胞紫色越浅
D. 若该细胞用不同浓度M溶液处理,a/b值越大,则M溶液浓度越高
3.将若干生理状况基本相同,长度为4 cm的鲜萝卜条分为四组,分别置于清水(对照组)和浓度相同的三种溶液中(实验组),尿素溶液、KNO3溶液和蔗糖溶液分别编号为1、2、3组。测量每组萝卜条的平均长度,结果如图2-7-23所示。据图分析,下列叙述正确的是 ( )
图2-7-23
A.实验组中都发生了质壁分离和复原现象
B.对照组中水分子在前15 min进入了细胞,15 min之后不再进入
C.1组中的尿素分子和2组中的K+、N都进入了细胞,但进入的方式不同
D.3组中,如果一直增大蔗糖溶液浓度,萝卜条就会一直缩短
题后归纳 质壁分离和复原实验的拓展应用
(1)判断成熟植物细胞的死活
(2)测定细胞液浓度范围
(3)鉴别不同种类的溶液(如KNO3溶液和蔗糖溶液)
真题·预测
1.[2018·全国卷Ⅰ] 下列有关植物根系吸收利用营养元素的叙述,错误的是 ( )
A.在酸性土壤中,小麦可吸收利用土壤的N2和N
B.农田适时松土有利于农作物根细胞对矿质元素的吸收
C.土壤微生物降解植物秸秆产生的无机离子可被根系吸收
D.给玉米施肥过多时,会因根系水分外流引起“烧苗”现象
2.[2018·全国卷Ⅱ] 下列有关物质跨膜运输的叙述,正确的是 ( )
A.巨噬细胞摄入病原体的过程属于协助扩散
B.固醇类激素进入靶细胞的过程属于主动运输
C.神经细胞受到刺激时产生的Na+内流属于被动运输
D.护肤品中的甘油进入皮肤细胞的过程属于主动运输
3.[2017·江苏卷] 图2-7-24为植物光合作用同化物蔗糖在不同细胞间运输、转化过程的示意图。下列相关叙述错误的是 ( )
图2-7-24
A.蔗糖的水解有利于蔗糖顺浓度梯度运输
B.单糖逆浓度梯度转运至薄壁细胞
C.ATP生成抑制剂会直接抑制图中蔗糖的运输
D.蔗糖可通过单糖转运载体转运至薄壁细胞
1.离子泵是一种具有ATP水解酶活性的载体蛋白,能利用水解ATP释放的能量跨膜运输离子,下列叙述正确的是( )
A.离子泵跨膜运输离子的速率与细胞呼吸强度总是呈正相关
B. 离子通过离子泵的跨膜运输应顺浓度梯度进行
C. 人体内严重缺铁会降低离子泵跨膜运输离子的速率
D. 加入蛋白质变性剂不会影响离子泵跨膜运输离子的速率
2.某实验小组在室温条件下,将紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞置于一定浓度的某溶液中,测得细胞液浓度与该溶液浓度的比值(P值)随时间的变化曲线如图2-7-25所示。下列叙述错误的是 ( )
图2-7-25
A. 该溶液可以是一定浓度的KCl溶液
B. 细胞在t1时刻开始从外界溶液中吸收溶质
C. t1~t2时间段内,液泡体积有所增大
D. 若降低温度,则t1~t2时间段会变长
3.溶酶体内的pH一般稳定在4.6左右。当pH升高时,溶酶体膜上与H+和Na+转运有关的蛋白V-ATPase和TPC等将发生相应变化(如图2-7-26所示)。下列说法不正确的是 ( )
图2-7-26
A.溶酶体内含有多种水解酶,其最适pH均接近4.6
B.pH为4.6时,TPC的活性受mTORCl蛋白的抑制
C. TPC通道打开时,Na+顺浓度梯度进入细胞质基质
D. pH升高时,更多的H+以协助扩散方式进入溶酶体
1.渗透作用的发生必须依赖半透膜和膜两侧的浓度差。
2.质壁分离的过程中水分子的运动是双向进行的。
3.物质的跨膜运输并不都是顺浓度梯度的,细胞对物质的输入和输出具有选择性。
4.被动运输包括自由扩散和协助扩散,这两种运输方式都不消耗能量,但是协助扩散需要载体蛋白的协助。
5.主动运输是逆浓度梯度运输的过程,需要载体蛋白的协助且消耗能量。
6.胞吞和胞吐是借助于膜的融合完成的,与膜的流动性有关,它是大分子和颗粒性物质进出细胞的物质运输方式,靠ATP提供动力。
细胞的物质输入和输出
考点一
【知识梳理】
1.(2)半透膜 浓度差
2.(1)细胞膜 细胞质 (2)失水皱缩
3.全透性 小 细胞质
(1)外界溶液浓度 细胞液浓度 质壁分离
(2)外界溶液浓度 细胞液浓度 质壁分离复原
4.(1)①同种无机盐离子 ②不同无机盐离子
(2)选择性
正误辨析
(1)× (2)× (3)× (4)×
[解析] (1)水分子的运动是双向的。
(2)只有活的、成熟的植物细胞才能发生质壁分离和复原。
(3)质壁分离时细胞失水,细胞液浓度增大,渗透压增大,植物细胞吸水能力增强。
(4)由于细胞壁具有全透性,所以在细胞膜和细胞壁之间充斥的液体为外界溶液,而细胞膜具有选择透过性,细胞膜与液泡膜之间的液体为细胞质基质。
教材拓展
没有细胞核和众多细胞器 不能 无氧呼吸
【对点训练】
1.C [解析]
实验开始时,漏斗中蔗糖溶液浓度大于烧杯中的蒸馏水,烧杯中的水分子向漏斗中渗透,漏斗内液面升高。一段时间后,加入的蔗糖酶使蔗糖水解成葡萄糖和果糖,引起漏斗中溶液浓度进一步升高,漏斗内液面继续升高。由于半透膜允许单糖分子通过,漏斗中的葡萄糖和果糖进入烧杯中,漏斗中的溶液浓度下降,漏斗内液面随之下降,最终由于漏斗中还有蔗糖酶(不能通过半透膜),漏斗内外维持着一定的液面高度差。
2.A [解析] 由题干可知,实验开始时,U形管两侧液面等高,当U形管中加入两种浓度不等的蔗糖溶液时,从低浓度一侧流向高浓度一侧的水分子较多,即高浓度一侧的液面上升,低浓度一侧的液面下降,直至液面不再发生变化,此时半透膜两侧浓度差产生的渗透压力与液面差产生的压力达到平衡,所以半透膜两侧溶液浓度不会相等,当液面停止上升时,半透膜两侧水分子移动达到平衡状态,A错误,B、D正确;若U形管中加入两种浓度不等的葡萄糖溶液,开始时水分子总体表现为由低浓度一侧向高浓度一侧扩散,因此高浓度一侧液面先上升,但随着葡萄糖分子通过半透膜进入低浓度一侧,最后两侧液面会持平,C正确。
3.C [解析] 由图示可知,0~4 h内原生质体的相对体积先减小再增大,说明发生了质壁分离自动复原现象,物质A可以进入细胞内,A项错误。细胞壁的伸缩性比原生质体的伸缩性小,0~1 h内细胞体积与原生质体体积的变化量不相等,B项错误。2~3 h内细胞吸水,物质A溶液的渗透压小于细胞液的渗透压,C项正确。0~1 h内细胞失水,液泡中液体的渗透压小于细胞质基质的渗透压,D项错误。
4.D [解析] 由于肝细胞在较高浓度的NaCl溶液中会失水皱缩,所以曲线甲代表细胞体积的变化,曲线乙代表细胞数量的变化,A错误;当NaCl溶液浓度大于a时细胞失水,B错误;NaCl溶液浓度为b时小鼠肝细胞内外溶液浓度不相等,C错误;由于细胞形态、体积可以发生一定程度的改变,所以实验说明了细胞膜具有一定的流动性,D正确。
考点二
【知识梳理】
1.(1)①高 低 ②高 低 载体 能量 ③低 高 能量和载体
(2)①胞吞 胞吐 ②消耗能量 载体 流动性
2.(1)主动运输 自由扩散 协助扩散 被动运输
(2)自由扩散 协助扩散 主动运输 胞吞 胞吐
3.(1)①②③
(2)④⑤⑥
(3)⑦
(4)⑨ ⑧⑩
正误辨析
(1)× (2)√ (3)× (4)× (5)× (6)×
[解析] (1)甘油是脂溶性小分子,其通过细胞膜的方式为自由扩散。
(3)主动运输是逆浓度梯度进行的,可加大膜内外物质浓度差。
(4)消耗能量的运输方式不一定是主动运输,还可能是胞吞、胞吐。
(5)同一种物质进入不同细胞时,跨膜运输方式可能不同,如葡萄糖进入红细胞的方式为协助扩散,而进入小肠上皮细胞的方式为主动运输。
(6)Na+排出为主动运输。
教材拾遗
载体蛋白 载体蛋白的种类和数量
【对点训练】
1.B [解析] 一定范围内,协助扩散比自由扩散的速率要快得多,A正确;甘油和脂肪酸以自由扩散方式进出细胞,低温会影响细胞膜的流动性,从而影响甘油和脂肪酸进出细胞的速率,B错误;主动运输(逆浓度梯度进行)可使被转运物质在细胞内外的浓度差加大,C正确;某些小分子物质也可以通过胞吐的方式通过细胞膜,例如神经递质,D正确。
2.C [解析] 从题图中信息得知,载体③可以控制K+、Na+的运输,同时可以催化ATP水解为ADP和Pi,A正确;通过载体①溶质分子甲顺浓度梯度出细胞,属于协助扩散,B正确;载体②让Na+进细胞是顺浓度梯度运输,细胞内的Na+浓度低于细胞外,C错误;载体②可以同时让Na+和溶质分子甲进入细胞,且甲是逆浓度梯度进入细胞,属于主动运输,需要的能量由Na+膜两侧的浓度差形成的势能提供,D正确。
3.A [解析] 氧气通过自由扩散方式进出细胞,与此相符的图是①③⑤,A正确;葡萄糖通过协助扩散方式进入红细胞,与此相符的图是②③⑥,B错误;K+进入神经细胞是主动运输,与图中②④⑥相符,C错误;蛋白质通过胞吞或胞吐方式进出细胞,D错误。
4.D [解析] 由实验甲可知,加入KCl后,氧气的消耗速率增加,说明植物根尖细胞吸收K+需要消耗能量,属于主动运输,A项正确;实验甲中,4 h后氧气消耗速率下降是因为细胞外K+浓度降低,细胞吸收K+的量减少,B项正确;实验乙中,4 h 后组织细胞吸收K+的速率不再降低,说明此时细胞可能已经不能利用氧气,其吸收K+的能量可能来自无氧呼吸,C项正确;氰化物能抑制[H]与O2的结合,因此实验乙加入氰化物后,细胞对氧气的吸收速率下降,D项错误。
5.(1)抑制乙组细胞的细胞呼吸,其他条件都相同
一段时间后测定两组细胞对葡萄糖的吸收速率
(2)①说明小肠上皮细胞吸收葡萄糖的方式不是主动运输
②若甲组细胞对葡萄糖的吸收速率高于乙组细胞,则说明小肠上皮细胞吸收葡萄糖的方式是主动运输
[解析] (1)协助扩散和主动运输的差别在于是否需要消耗细胞呼吸所释放的能量,因此设置对照实验的自变量为有无正常呼吸条件,因变量为细胞对葡萄糖的吸收速率。第一步:取甲、乙两组生理状况相同的小肠上皮细胞,放入适宜浓度的含有葡萄糖的培养液中;第二步:甲组细胞给予正常的呼吸条件,抑制乙组细胞的细胞呼吸,其他条件都相同;第三步:一段时间后测定两组细胞对葡萄糖的吸收速率。(2)若甲、乙两组细胞对葡萄糖的吸收速率基本相同,则说明小肠上皮细胞吸收葡萄糖的方式不需要能量,不是主动运输;若乙组细胞的吸收速率明显小于甲组细胞,或者完全不吸收,说明小肠上皮细胞吸收葡萄糖的方式需要能量,是主动运输。
考点三
【实验梳理】
2.逐渐变小 加深 逐渐变大
4.失水 吸水
【对点训练】
1.B [解析] 在步骤C引流操作中需滴加多滴蔗糖溶液,用吸水纸在对侧吸引,A错误;在高倍镜下引流易污染镜头,该实验全程应在低倍镜下观察,B正确;步骤A制片时不需要进行解离、染色,C错误;质壁分离复原时细胞中液泡颜色变浅,D错误。
2.A [解析] 单从图示细胞无法判断外界溶液是大于、小于还是等于细胞液浓度,A错误。
3.C [解析] 蔗糖溶液中,细胞只能发生质壁分离,A错误;不论在前15 min还是15 min之后,水分子都能进出细胞,B错误;1组中的尿素分子和2组中的K+、N都进入了细胞,尿素的运输方式是自由扩散,而K+、N进入细胞的方式是主动运输,C正确;3组中,如果一直增大蔗糖溶液浓度,萝卜条就会缩短,但由于细胞壁的支持作用,萝卜条不可能无限缩短,D错误。
【五年真题】
1.A [解析] 土壤中的矿质元素会以无机盐离子的形式被小麦吸收,A项错误。农作物根细胞对矿质元素的吸收方式为主动运输,农田适时松土,有利于植物根细胞进行呼吸作用,为主动运输提供能量,故农田适时松土有利于农作物根细胞对矿质元素的吸收,B项正确。植物的根细胞可通过主动运输的方式吸收土壤中的无机离子,C项正确。若给玉米施肥过多,则土壤溶液浓度高于根毛细胞的细胞液浓度,造成植物根系失水,引起“烧苗”现象,D项正确。
2.C [解析] 巨噬细胞摄入病原体的过程依靠的是细胞膜的流动性,属于胞吞,A项错误。固醇类激素属于脂溶性物质,其进入靶细胞的过程属于自由扩散,B项错误。神经细胞受到刺激时产生的Na+内流,是Na+从高浓度到低浓度通过细胞膜上的离子通道进行的协助扩散,属于被动运输,C项正确。甘油属于小分子脂溶性物质,甘油进入皮肤细胞的过程属于自由扩散,D项错误。
3.BCD [解析] 蔗糖水解成单糖,降低了筛管内蔗糖的浓度,有利于蔗糖顺浓度梯度运输,A项正确。由图示可知,单糖顺浓度梯度转运至薄壁细胞,B项错误。蔗糖是通过细胞间的通道——胞间连丝运输的,不需要消耗ATP, C项错误。蔗糖水解后形成的单糖被单糖转运载体转运至薄壁细胞, D项错误。
【2020预测】
1.C [解析]
根据题意可知,离子泵跨膜运输离子的方式是主动运输。细胞通过主动运输方式吸收离子虽然需要消耗能量,但其速率未必总是与细胞呼吸强度呈正相关,因为主动运输速率还受载体数量的限制,A项错误;离子以主动运输方式通过离子泵的跨膜运输一般逆浓度梯度进行,B项错误;铁是具有运输氧气功能的血红蛋白的重要组成成分,人体内严重缺铁会影响氧气的运输,进而影响有氧呼吸供能,最终会降低离子泵跨膜运输离子的速率,C项正确;离子泵跨膜运输离子的方式是主动运输,需要载体蛋白的协助,D项错误。
2.B [解析] 据题图分析,细胞液浓度与外界溶液浓度的比值(P值)逐渐增大,最后趋于稳定,即细胞液浓度不断增加,且最后是外界溶液浓度的三倍,说明在该溶液中细胞先不断失水,后溶质分子进入细胞,导致细胞液浓度高于该溶液,因此该溶液可以是一定浓度的KCl溶液,A正确;细胞在t1时刻之前就已经开始从外界溶液中吸收溶质了,B错误;t1~t2时间段内,细胞液浓度大于该溶液,则细胞吸水导致液泡体积有所增大,C正确;若降低温度,该溶液中的溶质分子进入细胞的速度会降低,则t1~t2时间段会变长,D正确。
3.D [解析] 溶酶体含有多种水解酶,是细胞内的“酶仓库”,其pH一般稳定在4.6左右,A正确;根据图示可知,当pH在4.6左右时,mTORCl蛋白抑制TPC的活性,当pH升高时,mTORCl蛋白将不会抑制TPC活性,B正确;根据图示可知,TPC通道打开时,Na+从溶酶体内进入细胞质基质不需要ATP,说明Na+顺浓度梯度进入细胞质基质,C正确;pH升高时,H+进入溶酶体需要消耗ATP,说明H+以主动运输的方式进入溶酶体,D错误。