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1、学习必备欢迎下载 细胞的物质输入和输出 高考预测 本专题主要介绍了细胞膜的流动镶嵌模型和物质进出细胞的方式，这对于理解细胞的生 命活动的物质来源有重要意义。在高考中， 跨膜运输方式通常以图表题的形式出现，侧重于 学生信息处理和知识整合能力的考察。其中植物细胞的质壁分离与复原是实验考察的一个常 用考点，需要学生理解实验原理，掌握显微镜的有关操作，并能对实验现象作出正确分析。 知识体系 考点归纳突破 生物膜的流动性与选择透过性 流动性与选择透过性都是对细胞膜的描述，但两者既有区别又有联系。 区别： 流动性具有生物膜结构方面的特性，选择透过性体现了生物膜功能方面的特性， 主动运输能充分说明选择透过性
2、。 联系： 生物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， 如果生物膜失去了选择透过 性，细胞可能已经死亡了。 学习必备欢迎下载 半透膜与选择透过性膜的比较 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。 当细胞死亡时，细胞膜便失去选择透过性，变为全透性。 它们的 相同点 是：都可以让水分子自由通过，都不允许大分子物质通过
3、。 它们的 不同点 是：只要分子比半透膜的孔径小，就能通过半透膜；而对选择透过性膜来 说，即便是小分子，只要不是细胞所要选择吸收的，也不能通过。 选择透过性膜是生理学上的概念，它具有生物活性；半透膜是物理学上的概念，物质的 透过与不透过，取决于半透膜孔隙的直径大小。 生物膜结构的探索历程 年代科学家科学实验结论 19 世纪末欧文顿用 500 多种物质对植物细胞进行的通透性实 验- 发现可以溶于脂质的物质更容易通过细胞 膜 膜是由脂质组成的 1925 年两位荷兰科学 家 从细胞膜中提取的脂质铺成的单层分子面积 是细胞膜的2 倍 细胞膜中脂质为连续 两层 1959 年罗伯特森在电镜下看到细胞膜由蛋
4、白质脂质蛋白 质三层结构 生物膜为三层静态的 统一结构 1970 年弗雷和埃迪登分别用绿色和红色荧光染料标记两种细胞膜 的蛋白质，并将两细胞融合发现荧光均匀 细胞膜具有流动性 1972 年桑格和尼克森在新的观察和实验证据基础上提出流动镶嵌模型 探究实验：植物细胞的吸水和失水成功的关键、意义及用途 本实验成功的关键 是： (1) 注意材料的选择：必须选用活的，用含有大型液泡的植物细 胞洋葱鳞片叶表皮细胞的细胞液为紫色，易于观察，是最佳的实验材料。(2) 使用蔗糖溶 液的浓度要适宜；浓度过小, 质壁分离现象不明显，影响观察；浓度过大，会使细胞在短时 间内因失水过多而死亡，无法观察质壁分离复原。 实
5、验的 意义及用途 是：通过本实验可以(1) 判断细胞的死活( 死细胞不发生质壁分离) (2) 证明成熟的植物细胞是一个渗透系统。 测定细胞液的浓度的方法：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。 学习必备欢迎下载 流动镶嵌模型 要点： 磷脂双分子层构成生物膜的基本支架，但这个支架不是静止的，它具有流动性。 蛋白质镶嵌、贯穿、覆盖在磷脂双分子层上，大多数蛋白质也是可以流动的。 天然糖蛋白蛋白质和糖类结合成天然糖蛋白，形成糖被具有保护、润滑和细胞识别 等 与单位膜的异同： 相同点：组成细胞膜的主要物质是脂质和
6、蛋白质 不同点： 流动镶嵌模型：蛋白质的分布有不均匀和不对称性；强调组成膜的分子是运 动的。 单位膜：蛋白质均匀分布在脂双层的两侧；认为生物膜是静止结构。 细胞膜结构与功能的统一性 构成细胞膜的磷脂分子和蛋白质分子大都是可以流动的，因此决定了由它们构成的细胞 膜的结构具有一定的流动性。结构的流动性保证了载体蛋白能把相应的物质从细胞膜的一侧 转运到到另一侧。由于细胞膜上不同载体的数量不同，所以， 当物质进出细胞时能体现出不 同的物质进出细胞膜的数量、速度及难易程度的不同，即反映出物质交换过程中的选择透过 性。可见， 流动性是细胞膜结构的固有属性，无论细胞是否与外界发生物质交换关系，流动 性总是存
7、在的，而选择透过性是细胞膜生理特性的描述，这一特性，只有在流动性基础上， 完成物质交换功能时方能体现出来。 物质出入细胞的方式 物质出入细胞 的方式 细胞膜内外物质 浓度的高低 是否需要 载体 是否消耗能 量 图例举例 自由扩散高浓度低浓度不需要不消耗 H2O 、O2、CO2、苯、乙 醇、甘油 协助扩散高浓度低浓度需要不消耗红细胞吸收葡萄糖 主动运输低浓度高浓度需要消耗 ATP 小肠吸收葡萄 糖、氨基酸、 无机盐； 肾小管集合管吸收各 学习必备欢迎下载 种离子等 高考真题体验 1（ 07 四川理综）下列关于生物膜的叙述，不正确 的是（） A细胞完成分化以后，其细胞膜的通透性稳定不变 B膜的流动
8、性是细胞生物膜相互转化的基础 C特异性免疫系统通过细胞膜表面的分子识别“自己”和“非已” D分泌蛋白质合成越旺盛的细胞，其高尔基体膜成分的更新速度越快 考点定位： 本题主要考察了生物膜的结构和功能特点 指点迷津： 细胞完成分化后，细胞内的结构和成分都会发生适应性的变化。这时细胞膜 上含有的各种蛋白质也会发生相应的变化，导致细胞膜的通透性也会发生改变。膜的流动性 是它的结构特点， 这决定了膜的相互转化。特异性免疫通过细胞膜表面的分子识别抗原信息， 从而确定敌我。 分泌蛋白的分泌过程离不开高尔基体的帮助，而且主要是通过膜泡的形式进 行，因此加速了膜成分的更新速度。 参考答案A 2（08 江苏卷）
9、线粒体DNA上的基因所表达的酶与线粒体功能有关。若线粒体 DNA受损伤，则下列细胞的功能受影响最大的是（） A红细胞吸收葡萄糖B小肠上皮细胞吸收水 C神经细胞吸收K + D肺泡细胞吸收氧气 考点定位： 本题主要考察了细胞吸收物质的条件 指点迷津： 线粒体是细胞内进行有氧呼吸的主要场所，因此线粒体DNA 受损会导致细 胞内能量供应受到影响。在题中列举的几个例子中，只有神经细胞吸收钾离子属于主动运输 过程，需要能量供应，因而受到的影响最大。 参考答案 ：C 3(07 广东生物 ) 用洋葱鳞片叶表皮制备“观察细胞质壁分离实验”的临时装片， 观察细胞的变化。下列有关实验操作和结果的叙述，正确的是（）
10、A将装片在酒精灯上加热后，再观察细胞质壁分离现象 B在盖玻片一侧滴入清水，细胞吸水膨胀但不会破裂 C用不同浓度的硝酸钾溶液处理细胞后，均能观察到质壁分离复原现象 D当质壁分离不能复原时，细胞仍具正常生理功能 考点定位： 本题主要考察了观察细胞质壁分离实验的操作和注意事项 指点迷津： 该实验的进行是在活细胞状态下进行，因此不能用酒精灯加热。在观察时， 细胞可以吸水膨胀，但是由于植物细胞有细胞壁的保护，因而不会涨破。 当硝酸钾的浓度大 于细胞液浓度时，才会使细胞失水导致质壁分离。当质壁分离不能复原时，细胞就失去了活 性，不再具备正常的生理功能。 参考答案 ：B 4(08广东卷 ) 甲、乙两种物质分
11、别依赖自由扩散(简单扩散 ) 和协助扩散进入细 学习必备欢迎下载 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 考点定位： 本题考查了自由扩散和协助扩散的区别。 指点迷津： 自由扩散的条件是只要有浓度差即可。协助扩散则需要两个条件：浓度差和 载体蛋白。 当用以人工合成的无蛋白磷脂双分子膜代替细胞膜时，自由扩散仍可进行，但是 协助扩散由于缺少了载体蛋白，无法继续进行。因此乙的有运输被抑制。 参考答案： D 5. （ 20XX年广东卷） 以紫色洋葱鳞茎表皮为材料观察植物细胞质壁分离现象，下 列叙述 错误
12、 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 考点定位： 该题以植物细胞质壁分离实验为考察对象 指点迷津： 在质壁分离实验中，由于细胞失水绝大部分来自细胞液，因此中央液泡的体 积会变小。当浓度差比较大时，细胞失水的速度就会加快，从而导致质壁分离的时间更短。 质壁分离复原实验说明了植物细胞仍具备活性。无论是高浓度的NaCl 溶液还是蔗糖溶液， 只要浓度大于细胞液，都可以使之产生质壁分离。 参考答
13、案D 6（20XX 年江苏卷） 一项研究发现，某植物根系对某营养物质的吸收，与该物 质溶液浓度的关系如图所示。从图中曲线可以看出，在一定浓度范围内，该植物根系对该物 质的吸收速率随浓度增加而增加，当达到 P点后吸收速率不再增加。有人认为这种现象可表 明该植物根系对该物质的吸收方式为主动吸收，也有人认为是被动吸收；请设计一个实验加 以确定。 （1）设计实验步骤。_ （2）预测实验结果并分析。_ 考点定位： 考查的是初步探究的能力包括确认变量、作出假设和预期、设计可行的研 究方案、处理和解释数据、根据数据作出合理的判断等。 指点迷津： 在确定实验步骤时，要特别注意变量一定要单一，要排除其他干扰变量
14、。实 验包括验证性实验和探究性实验两种，验证性实验的结果结论是确定的，探究性实验的结论 是不确定的，结论与变量之间的关系一般是正相关、负相关、零相关三种，做探究性实验的 结论时， 一般从这一个方面来考虑就行了。在这个题中自由扩散不需要能量，主动运输需要 能量，这是设计这个实验变量的依据。 参考答案 （1）取甲、乙2 组生长发育相同的植株，放入适宜浓度的含有该营养物质 的溶液中； 甲组的根系给正常的呼吸条件，乙组的根系完全抑制呼吸，其他条件 相同； 学习必备欢迎下载 一段时间后测定两组植株的根系对该物质的吸收速率。 （2）若两组植株的根系对该物质的吸收速率一样，说明该植物的根系对该 物质不是主动
15、吸 收； 若乙组吸收速率明显小于甲组吸收速率，或者完全不吸收。说明该植 物根系对该物质 是主动吸收。 7(08 广东卷 ) 观察在 0.3g 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（） 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 考点定位： 本题考查了植物细胞失水的条件 指点迷津： 植物细胞能够失水皱缩，需要具备的基本条件是：原生质层作为半透膜；洋 葱表皮细胞是活细胞；原生质层的伸缩性比细胞壁强；外界溶液浓度大于细胞液浓度。 参考答案B 8（08 江苏卷 ）某同学进行实验，甲图为实验开始状态，乙图为实验结束
16、状态。 请在乙图所示实验结果的基础上继续实验，探究蔗糖的水解产物能否通过半透膜。 增添的实验材料：蔗糖酶溶液、斐林试剂、试管、滴管、水浴锅等。 （1） 设计出继续实验的简要步骤：_； _. （2）预测实验现象并作出结论：_. 考点定位： 本题考查了学生对于渗透作用的准确理解 指点迷津： 通过图示实验说明蔗糖分子不能透过半透膜。要想验证其水解产物能否通过 半透膜， 首先要考虑到蔗糖酶溶液的添加，同时充分利用题干实验材料，创造适宜的反应条 件。在进行实验设计时，还要注意考虑实验的对照原则、单一变量原则、等量原则等实验原 则。对于实验现象的预测，则应当根据不同的可能性做出不同的判断。 参考答案 向
17、a、b 两管分别加入等量蔗糖酶溶液，水浴加热（或隔水加热）U 型管至适宜温 度，观察a、b 两管 内液面的变化。 吸取 a、 b 两管内适量液体， 分别加入A、 B两试管中， 并加入斐林试剂， （ 6065） 水浴加热，观 察 A、B试管内有无砖红色沉淀。 学习必备欢迎下载 如果 a、b 两管液面高度差缩小且A、B试管内均有砖红色沉淀，则蔗糖的水解产物能 通过半透膜 如果 a、b 两管液面高度差增大且A 试管内无砖红色沉淀、B 试管内有砖红色沉淀， 则蔗糖的水解产物不 能通过半透膜 9(07 江苏生物 ) 正常情况下，人体内血液、组织液和细胞内液中K +的含量能够 维持相对稳定。 (1) 尝试
18、构建人体内K +离子的动态平衡模型 ( 在图形框中用箭头表示不考虑血细胞、 血管壁细胞等特 殊细胞 ) 。请在答题卡指定位置作答。 (2) 消化道中K +进入小肠绒毛上皮细胞的方式是 _。 (3)K +主要经肾脏随尿液排出，其排出特点是 _，所以长期不能进 食的病人，应注 意适当补充钾盐。 考点定位： 本题主要考察了人体内环境中的离子变化，考察了学生的综合分析能力和图 标识别能力。 指点迷津： 人体内的绝大部分离子进出细胞都是通过主动运输的方式来进行的。当钾离 子随尿液排出时，具备的特点是多吃多排，少吃少排，不吃也排，因此人体每天都需要一定 量的钾离子摄入。 参考答案 (1) (2) 主动运输 (3) 多吃多排，少吃少排，不吃也排