1、第7讲细胞的物质输入和输出考纲要求1.物质出入细胞的方式()。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(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若S1溶液浓度大于S2，则单位时间内由S2S1的水分子数多于S1S2，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。在达到渗透平衡后，若存在如图所示的液面差h，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
2、浓度一侧向高浓度一侧扩散。2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细胞膜相当于半透膜；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。3植物细胞的吸水和失水(1)成熟植物细胞的结构(2)原理和现象外界溶液浓度细胞液浓度时，细胞失水，发生质壁分离现象。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)质壁分离的原因外因：细胞液浓度b，细胞渗透吸水Bab，渗透系统保持动态平衡CaS2(2)原生质层原生质层能主动运输(转运)有关物质而半透膜不能(3)X标号蒸馏水质壁分离(4)KNO3溶液中的细胞质壁分离后会自动复原解
3、析(1)由于渗透平衡后漏斗内液面高，再结合液体压强原理，说明此时S1的浓度高；(2)成熟植物细胞的原生质层相当于一层半透膜，但原生质层具有选择透过性，可主动转运细胞需要吸收或排出的物质，而半透膜不具有生物活性；(3)蔗糖不能透过半透膜，而KNO3可透过半透膜，故两者达到动态平衡时，装蔗糖溶液的实验组的漏斗内外出现液面差。实验分组应注意编号并标注，制作植物细胞临时装片时在载玻片上先滴一滴蒸馏水，可保持细胞的活性，并有利于材料展开。成熟的植物细胞处于不同种类的高浓度的外界溶液中时都会因渗透失水而发生质壁分离现象。(4)由于KNO3可被植物细胞吸收，而蔗糖不会被细胞吸收，因此一段时间后，KNO3实验
4、组的细胞液浓度升高而吸水，发生质壁分离自动复原现象。练出高分1如图表示一中间隔以半透膜(只允许水分子通过)的水槽，两侧分别加入等物质的量浓度的葡萄糖溶液和麦芽糖溶液。然后在半透膜两侧加入等质量的麦芽糖酶，在加入麦芽糖酶前后a、b两侧液面的变化是()A加酶前a侧液面上升，加酶后b侧液面上升并高于a侧液面B加酶前a侧液面上升，加酶后b侧液面上升并等于a侧液面C加酶前后a、b两侧液面不变D加酶前a、b两侧液面不变，加酶后b侧液面上升并高于a侧液面答案D解析溶液渗透压的大小取决于单位体积溶液中溶质微粒的数目。相同物质的量浓度的葡萄糖溶液和麦芽糖溶液渗透压相等，但加入麦芽糖酶后，麦芽糖分解，使得b侧溶液
5、的渗透压增大，水分由a侧向b侧转移。2(2013浙江，2)某哺乳动物神经细胞内外的K和Na浓度见下表。下列属于主动运输的是()细胞内浓度 (mmolL1)细胞外浓度 (mmolL1)K140.03.0Na18.0145.0A.K经钾离子通道排出细胞BK与有关载体蛋白结合排出细胞CNa经钠离子通道排出细胞DNa与有关载体蛋白结合排出细胞答案D解析根据表格，神经细胞外Na浓度较高，细胞内K浓度较高，K和Na经过离子通道排出细胞属于被动运输，A项、C项错误；K与有关载体蛋白结合排出细胞，运输方向由高浓度向低浓度，运输方式为协助扩散，B项错误；Na与有关载体蛋白结合排出细胞，运输方向由低浓度向高浓度，
6、运输方式为主动运输，D项正确。3下图表示一种物质的跨膜运输方式，下列叙述中正确的是()A该膜中载体蛋白也能运输蔗糖B碘以该方式进入海带细胞C该方式不会出现饱和现象D该方式发生在被运输物质从高浓度到低浓度时答案D解析从图中得出，该过程需要载体蛋白协助，不需要能量，属于被动运输中的协助扩散，D项正确；载体蛋白具有特异性，因此载体蛋白只能运输一种或一类化合物，A项错；碘进出细胞的方式为主动运输，B项错；细胞膜上载体蛋白的数量是有限的，所以协助扩散和主动运输过程均存在一个最大运输速率，C项错。4物质进出细胞的方式有跨膜运输(被动运输和主动运输)和非跨膜运输(胞吞和胞吐)。下列有关物质进出方式的判断正确
7、的是()A依据是否消耗能量，只要运输过程中耗能的就是主动运输B依据物质浓度梯度，顺浓度梯度的运输一定是自由扩散C依据是否需要载体蛋白，需要载体蛋白的运输就是协助扩散D依据跨膜的层数，跨膜层数为0的就是胞吞或胞吐答案D解析物质进出细胞的方式中主动运输、胞吞和胞吐均消耗能量，A项错误；顺浓度梯度的运输有自由扩散和协助扩散，B项错误；需要载体蛋白的运输有协助扩散和主动运输，C项错误；胞吞和胞吐为非跨膜运输，通过膜的层数为0，D项正确。5如图为某种离子跨膜运输的示意图，由此作出的判断正确的是()A图中离子跨膜的正确顺序是乙丙甲B离子跨膜有随机性并消耗ATP中的能量C磷脂的运动使离子跨膜的通道自动开闭D
8、图示的离子跨膜方式为协助扩散答案A解析离子跨膜不是随机的，是满足自身生命活动的需求，受机体调节，如醛固酮能促进肾小管与集合管对Na的重吸收和对K的分泌，B项错误；离子通道或载体是蛋白质，C项错误；图示为主动运输，D项错误。6据报道，一种被称作“瘦素穿肠蛋白”的药物在治疗肥胖时，可口服使用，以减轻肥胖症患者肌肉注射的痛苦。小肠上皮细胞吸收该药物最可能的方式为()A渗透作用 B胞吞C协助扩散 D主动运输答案B解析“瘦素穿肠蛋白”是一种蛋白质，属于生物大分子，其吸收方式最可能是胞吞。7. 甲、乙两种小分子物质在细胞内外的浓度情况如图所示，在进行跨膜运输时，下列说法正确的是()A甲进入细胞一定需要能量
9、B甲运出细胞一定有载体蛋白的参与C乙进入细胞一定不需要能量D乙运出细胞一定有载体蛋白的参与答案B解析甲进入细胞是顺浓度，不需要消耗能量；乙进入细胞是逆浓度，需要消耗能量；乙运出细胞是顺浓度，如果是自由扩散就不需要载体蛋白的协助。8下表所示是人体成熟红细胞与血浆中的K和Mg2在不同条件下的含量比较，据表分析下列结论错误的是(单位：mmolL1)()处理前用鱼滕酮处理后用乌本苷处理后细胞内血浆中细胞内血浆中细胞内血浆中K1455115135Mg2351.41.81.4351.4A.鱼滕酮对K的载体的生理功能有抑制作用，也抑制了Mg2的载体的生理功能B鱼滕酮可能是通过抑制红细胞的有氧呼吸，从而影响K
10、和Mg2运输的C乌本苷抑制K的载体的生理功能而不影响Mg2的载体的生理功能D正常情况下血浆中K和Mg2均通过主动运输进入红细胞答案B解析由表中数据分析，在没有进行处理的时候细胞内的K和Mg2的浓度都比较高，而在用鱼滕酮处理之后，K和Mg2含量减少了，说明鱼滕酮对K和Mg2的载体的生理功能都有抑制作用。用乌本苷处理后，K的吸收受到影响，而Mg2的吸收没有受到影响，说明乌本苷抑制K的载体的生理功能而不影响Mg2的载体的生理功能。正常情况下，血浆中K和Mg2均通过主动运输进入红细胞。人体成熟的红细胞通过无氧呼吸提供能量。9把蚕豆植株放在湿润的空气中照光一段时间后，取蚕豆叶下表皮制作临时装片，先在清水
11、中观察，然后用0.3 g/mL蔗糖溶液取代清水，继续观察，结果如下图所示。对此现象的推断最合理的是()A清水中的保卫细胞因失水导致气孔开放B蔗糖进入保卫细胞后，细胞因吸水导致气孔关闭C清水中的保卫细胞出现质壁分离很快自动复原D蔗糖溶液中的保卫细胞因失水导致气孔关闭答案D解析由图可以看出，在清水中气孔开放，在蔗糖溶液中气孔关闭，推测可能是蔗糖溶液中的保卫细胞失水导致气孔关闭。10将某活组织放入适宜的完全营养液中，置于适宜的条件下培养。培养液中甲、乙两种离子的浓度保持相等且恒定，定期测得细胞中两种离子的含量，得到如图所示曲线。据图分析下列叙述中正确的是()A甲、乙两种离子的运输方式是自由扩散和主动
12、运输B该组织细胞运输离子甲的载体蛋白的数量比运输离子乙的载体蛋白的数量多C两种离子均只能从高浓度的一侧运输到低浓度的一侧D曲线mn段和ab段表明细胞呼吸产生的能量不足，抑制了细胞的吸收答案B解析根据虚线上方的曲线分析可知，当细胞内浓度大于细胞外浓度时，甲、乙均可逆浓度梯度进行，所以均为主动运输，故A、C项错误；mn段和ab段不再上升，说明离子的吸收速率与消耗速率平衡，D项错误。11如图一所示是生物膜的流动镶嵌模型及物质跨膜运输示意图，其中离子通道是一种通道蛋白，通道蛋白是横跨细胞膜的亲水性通道，允许适当大小的离子顺浓度梯度通过，代表物质运输方式。图二表示物质通过膜运输的速率(纵坐标)随环境中O
13、2浓度(横坐标)的变化。请仔细观察图示，并回答有关问题：(1)很多研究成果有力支持“脂溶性物质易透过生物膜，不溶于脂质的物质不易透过生物膜”这一事实。这证明组成细胞膜的主要成分中有图一中所示的_。(2)鲨鱼体内能积累大量的盐，盐分过高时就要及时将多余的盐分排出体外，经研究鲨鱼体内多余盐分是经途径排出的，那么其跨膜运输的方式是_。(3)蟾蜍心肌细胞吸收Ca2、K、C6H12O6的方式相同，若用呼吸作用抑制剂处理心肌细胞，则Ca2、K、C6H12O6等物质吸收均受到显著的影响，其原因是_。若对蟾蜍的离体心脏施加某种毒素后Ca2吸收明显减少，但K、C6H12O6的吸收不受影响，最可能的原因是该毒素抑
14、制了图一中所示的转运Ca2的_的活动。(4)图二与图一中的_代表的物质运输方式一致。图中曲线出现BC段的主要原因是_。答案(1)甲磷脂双分子层(2)协助扩散(3)缺少ATP乙载体蛋白(4)载体蛋白的数量是有限的，能量的供应也是有限的解析(1)根据相似相溶原理，脂溶性物质易透过生物膜，不溶于脂质的物质不易透过生物膜，能充分说明组成细胞膜的主要成分中有磷脂分子，图一中甲代表磷脂双分子层。(2)鲨鱼体内多余盐分是经途径排出的，是通过离子通道进出细胞，不需要能量，因此是协助扩散。(3)Ca2、K、C6H12O6的吸收都属于主动运输的过程，需要载体蛋白和ATP，用呼吸作用抑制剂处理心肌细胞，因缺少能量A
15、TP，Ca2、K、C6H12O6等物质的吸收均受到显著的影响。对蟾蜍的离体心脏施加某种毒素后，Ca2吸收明显减少，但K、C6H12O6的吸收不受影响，说明不受能量的限制，证明该毒素抑制了转运Ca2的乙载体蛋白的活动。(4)图二在一定范围内，跨膜运输的速率随O2浓度的增大而增大，当O2浓度达到一定值后，即使O2浓度再增大，跨膜运输的速率也不变，这表明这种跨膜运输的方式与细胞呼吸相关，需要消耗细胞呼吸产生的ATP，为主动运输。图一中的代表主动运输。主动运输需要载体蛋白、需要消耗能量，图二中出现BC段与载体蛋白数量和ATP的数量有关。14成熟的植物细胞在较高浓度的外界溶液中，会发生质壁分离现象，下图
16、a是发生质壁分离的植物细胞，图b是显微镜下观察到的某一时刻的图像。请据图回答下列问题：(1)图a中细胞的质壁分离指的是细胞壁和_的分离，后者的结构包括和以及二者之间的细胞质。(2)植物细胞发生质壁分离所需的外界条件是_，植物细胞自身应具备的结构特点是_。(3)图b是某同学观察植物细胞质壁分离与复原实验时拍下的显微照片，此时细胞液浓度与外界溶液浓度的关系是_。(4)将形状、大小相同的红心萝卜A和红心萝卜B幼根各5段，分别放在不同浓度的蔗糖溶液(甲戊)中，一段时间后，取出红心萝卜的幼根称重，结果如图c所示，据图分析：红心萝卜A比红心萝卜B的细胞液浓度_。在甲蔗糖溶液中加入适量的清水，一段时间后红心
17、萝卜A的细胞液浓度会_。答案(1)原生质层24(2)外界溶液浓度高于细胞液浓度原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性(3)细胞液的浓度可能大于、等于或小于外界溶液的浓度(4)高降低解析(2)发生质壁分离的外界条件是外界溶液浓度大于细胞液浓度，而植物自身具备的结构特点是原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性。(3)在观察植物细胞质壁分离与复原实验中，当细胞处于质壁分离状态时，此时细胞可能正在发生质壁分离过程，也可能质壁分离完成，细胞原生质层大小处于相对静止状态，还可能处于质壁分离的复原过程中，因此，细胞液浓度与外界溶液浓度的关系是细胞液浓度大于、等于或小于外界溶液浓度。(4)由图中两种红心萝卜的质量变化
18、结果可知，甲戊五种蔗糖溶液的浓度大小为丙戊甲丁乙，甲为红心萝卜A的等渗溶液，戊为红心萝卜B的等渗溶液，因此红心萝卜A比红心萝卜B的细胞液浓度高。在甲蔗糖溶液中加入适量的清水，溶液浓度降低，红心萝卜A吸水一段时间后，细胞液浓度降低。考能专项突破(二)2.生物膜与分泌蛋白的合成和分泌过程的热图热图呈现解读(1)图1表示用放射性元素标记某种氨基酸追踪不同时间放射性元素出现顺序为：内质网高尔基体分泌小泡。(2)图2和图3分别以直方图和曲线图形式表示在分泌蛋白加工、运输过程中，内质网膜面积减小，高尔基体膜面积基本不变，细胞膜面积相对增大。典例剖析为了研究酵母菌细胞内蛋白质的合成，研究人员在其培养基中添加
19、3H标记的亮氨酸后，测得与合成和分泌乳蛋白相关的一些细胞器上放射性强度的变化曲线如图甲，有关的生物膜面积变化如图乙，其相关结构关系如图丙，则下列有关说法不正确的是()A图丙中首先可观察到3H标记的细胞器是B能在图丙中上观察到3H标记表明可能有分泌蛋白合成C图甲中c曲线所指的细胞结构是高尔基体D图乙中d曲线表示的细胞结构是内质网答案A解析分泌蛋白的形成过程：核糖体内质网高尔基体细胞膜膜外。图甲中a、b、c依次为核糖体、内质网和高尔基体。在分泌蛋白的合成与分泌过程中，内质网的膜面积减少，细胞膜的膜面积增多，高尔基体的膜面积前后基本不变(先增加后减少)。解题模板(1)分析此类问题要注意横坐标和纵坐标
20、表示的含义和每一个柱状图代表的物质(结构)，要对同一物质(结构)变化前后进行比较。(2)解答此类问题时，要先判断该物质是否是分泌蛋白，并结合分泌蛋白的合成、加工和运输过程进行综合分析。跟踪训练1下图甲表示分泌蛋白的合成、加工和运输过程，、表示细胞器。某同学用放射性元素标记某种氨基酸，追踪图甲过程中不同时间放射性元素在细胞部分结构中的分布情况，如图乙所示，下列说法错误的是()A图甲中、分别表示内质网、高尔基体、线粒体B在图甲中为双层膜结构C若图乙中曲线1表示图甲上中放射性颗粒分布情况随追踪时间的变化规律，则图乙中的曲线2可表示图甲上中放射性颗粒分布情况随追踪时间的变化规律D图甲中的过程在原核细胞
21、中也可以进行答案D解析核糖体是蛋白质的合成场所，在其中合成出的多肽经(内质网)加工后被运输到(高尔基体)进行进一步加工，然后再以囊泡的形式被运输到细胞膜，最后被分泌到细胞外，整个过程需要(线粒体)提供能量，线粒体为双层膜结构。图解中的过程只能发生在真核细胞中，因为原核细胞没有内质网、高尔基体和线粒体等多种细胞器。2下图是某细胞在进行某种生命活动前后几种生物膜面积的变化图，在此变化过程中最可能合成()A抗体 B雄性激素C呼吸酶 DDNA聚合酶答案A解析解答本题首先要清楚呼吸酶和DNA聚合酶是细胞内蛋白，抗体是分泌蛋白，性激素属于脂质。其次要清楚分泌蛋白的合成与分泌的基本环节：细胞核(DNA转录形
22、成mRNA)核糖体(合成蛋白质)内质网(初加工并运输蛋白质)高尔基体(加工、包装、运输)细胞膜(胞吐)细胞外。2.显微观察类实验典例剖析某同学以新鲜洋葱鳞片叶内表皮为材料，经不同处理和染色剂染色，用高倍显微镜观察。下列相关描述正确的是()A经吡罗红甲基绿染色，可观察到红色的细胞核B经吡罗红甲基绿染色，可观察到绿色的细胞质C经健那绿染色，可观察到蓝绿色颗粒状的线粒体D经苏丹染色，可观察到橘黄色颗粒状的蛋白质答案C解析吡罗红和甲基绿对RNA和DNA的亲和力不同，甲基绿使DNA呈现绿色，吡罗红使RNA呈现红色。而DNA主要分布在细胞核中，RNA主要分布在细胞质中，用吡罗红甲基绿染色后，细胞核呈现绿色
23、，细胞质呈现红色，故A、B两项都不正确。健那绿是将活细胞中线粒体染色的专一性染料，可使活细胞中颗粒状的线粒体呈现蓝绿色，故C项正确。苏丹可使脂肪呈现橘黄色，在显微镜下可观察到细胞中橘黄色的脂肪颗粒，故D项错误。技能归纳项目实验装片制作材料状态染色观察观察生物材料中的脂肪需用苏丹染液或苏丹染液染色死细胞观察DNA和RNA在细胞中的分布需用吡罗红甲基绿染色剂染色观察根尖分生组织细胞的有丝分裂；观察细胞的减数分裂需用龙胆紫溶液或醋酸洋红液染色观察细胞中的线粒体需用健那绿染液染色直接观察观察细胞中的叶绿体直接制片活细胞观察植物细胞的质壁分离和复原直接制片即时巩固1下列关于酒精在生物实验中的相关应用，叙
24、述错误的是()A在使用苏丹鉴定脂肪的实验中，酒精的作用是洗去实验材料上的浮色B无水乙醇在色素的提取和分离实验中起到提取色素的作用C制作洋葱根尖细胞有丝分裂装片时，使用的解离液成分是盐酸和酒精D在观察细胞内DNA和RNA分布的实验中，可使用酒精来改变细胞膜通透性，加速染色剂进入细胞答案D解析在观察细胞内DNA和RNA分布的实验中，用来改变膜的通透性的是盐酸。2(2011福建，26)使用染色剂染色是生物学实验常用的方法，某同学对有关实验做了如下归纳：实验观察对象染色剂实验结果花生子叶细胞的脂肪颗粒苏丹脂肪颗粒被染成橘黄色人口腔上皮细胞中的DNA和RNA分布吡罗红甲基绿细胞内染成绿色的面积显著大于染
25、成红色的面积人口腔上皮细胞中的线粒体健那绿线粒体呈现蓝绿色洋葱根尖分生组织细胞的有丝分裂龙胆紫间期细胞不着色，分裂期细胞染色体着色(1)上述实验结果的归纳，正确的有_(实验序号)。(2)实验和实验在染色之前，都使用了一定浓度的盐酸处理，其中，实验用盐酸可改变_通透性，加速染色剂进入细胞；实验用盐酸与酒精混合，对材料进行解离。在两个实验操作中，都要注意盐酸浓度、处理材料时的温度和_。(3)健那绿使线粒体着色与线粒体内膜的酶系统有关。线粒体内膜上的酶主要催化有氧呼吸的第_阶段反应，该反应变化是_。答案(1)(2)细胞膜时间(3)三H与氧结合形成水，同时释放出大量的能量解析(1)中染色的结果是细胞核被染成绿色，细胞质被染成红色，故应是绿色的面积比红色的面积小；中间期细胞也能着色，是整个细胞核(其中含染色质)被染成深色。(2)中盐酸的作用是改变细胞膜的通透性，加速染色剂进入细胞，同时使染色质中的DNA与蛋白质分离，有利于DNA与染色剂结合。中盐酸的质量分数为8%，温度为30 ，处理的时间是5 min，中盐酸的质量分数为15%，温度为室温，处理时间为35 min。(3)有氧呼吸的第三阶段的场所为线粒体内膜，其变化为第一、二两个阶段产生的H与氧结合生成水，同时释放出大量能量。
