新高考適用2023版高考生物二輪總復(fù)習專題1細胞的物質(zhì)基礎(chǔ)和結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)第3講物質(zhì)的跨膜運輸課件

專題一細胞的物質(zhì)基礎(chǔ)和結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)第三講物質(zhì)的跨膜運輸核心考點一核心考點二核心考點一細胞的吸水、失水與質(zhì)壁分離實驗1．物理滲透裝置與植物細胞滲透系統(tǒng)的比較

物理滲透裝置植物細胞滲透系統(tǒng)圖解

物理滲透裝置植物細胞滲透系統(tǒng)基本組成或條件半透膜、濃度差原生質(zhì)層——選擇透過性膜、濃度差——細胞液與外界溶液之間的濃度差原理水分子通過半透膜的擴散作用細胞液通過原生質(zhì)層與外界溶液之間發(fā)生滲透作用水擴散的方向低濃度溶液→高濃度溶液特別提醒：①人工膜≠生物膜：生物膜具有載體蛋白，故具有選擇透過性，人工膜為半透性膜，物質(zhì)能否通過取決于膜上孔徑的大小。②動物細胞能發(fā)生滲透作用，因為細胞膜具有選擇透過性，相當于半透膜，細胞內(nèi)液與外界溶液之間存在濃度差。③植物細胞處于吸水膨脹狀態(tài)，因細胞壁有支持和保護作用，一般不會導(dǎo)致細胞破裂。2．理解質(zhì)壁分離發(fā)生的條件(1)從細胞角度分析。①死細胞、動物細胞及未成熟的植物細胞(如根尖分生區(qū)細胞)不發(fā)生質(zhì)壁分離及復(fù)原現(xiàn)象。②具有中央大液泡的成熟植物活細胞可發(fā)生質(zhì)壁分離及復(fù)原現(xiàn)象。(2)從溶液角度分析。①在一定濃度(溶質(zhì)不能透過膜)的溶液中只會發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象，不能發(fā)生自動復(fù)原現(xiàn)象(用清水或低滲溶液處理方可復(fù)原)。②在一定濃度(溶質(zhì)可透過膜)的溶液(如KNO3、甘油等)中可發(fā)生質(zhì)壁分離后自動復(fù)原現(xiàn)象。③在高濃度溶液中可發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象，但不會發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原現(xiàn)象。1．(2022·全國甲卷)植物成熟葉肉細胞的細胞液濃度可以不同?，F(xiàn)將a、b、c三種細胞液濃度不同的某種植物成熟葉肉細胞，分別放入三個裝有相同濃度蔗糖溶液的試管中，當水分交換達到平衡時觀察到：①細胞a未發(fā)生變化；②細胞b體積增大；③細胞c發(fā)生了質(zhì)壁分離。若在水分交換期間細胞與蔗糖溶液沒有溶質(zhì)的交換，下列關(guān)于這一實驗的敘述，不合理的是(

)A．水分交換前，細胞b的細胞液濃度大于外界蔗糖溶液的濃度B．水分交換前，細胞液濃度大小關(guān)系為細胞b>細胞a>細胞cC．水分交換平衡時，細胞c的細胞液濃度大于細胞a的細胞液濃度D．水分交換平衡時，細胞c的細胞液濃度等于外界蔗糖溶液的濃度考題解密C【解析】由于細胞b在水分交換達到平衡時細胞的體積增大，說明細胞吸水，則水分交換前，細胞b的細胞液濃度大于外界蔗糖溶液的濃度，A正確；水分交換前，細胞a的細胞液濃度等于外界蔗糖溶液的濃度，細胞b的細胞液濃度大于外界蔗糖溶液的濃度，細胞c的細胞液濃度小于外界蔗糖溶液的濃度，因此水分交換前，細胞液濃度大小關(guān)系為細胞b>細胞a>細胞c，B正確；由題意可知，水分交換達到平衡時，細胞a未發(fā)生變化，說明其細胞液濃度與外界蔗糖溶液濃度相等；水分交換達到平衡時，雖然細胞內(nèi)外溶液濃度相同，但細胞c失水后外界蔗糖溶液的濃度減小，因此，水分交換平衡時，細胞c的細胞液濃度小于細胞a的細胞液濃度，C錯誤；在一定的蔗糖溶液中，細胞c發(fā)生了質(zhì)壁分離，水分交換達到平衡時，其細胞液濃度等于外界蔗糖溶液的濃度，D正確。變式一辨析細胞的吸水與失水1．(2022·四川綿陽中學考試)如圖A為兩個滲透裝置，溶液a、b為不同濃度的同種溶液，且a溶液濃度<b溶液濃度，c為清水，圖B為顯微鏡下觀察到的某植物表皮細胞，下列敘述錯誤的是(

)變式突破BA．圖A中裝置2的液面一段時間后會高于裝置1的液面B．圖B中的⑤④⑥相當于圖A中的②C．若圖B所示為某農(nóng)作物的根毛細胞，此時應(yīng)及時灌溉D．圖B中的⑦與圖A中的②通透性不同【解析】根據(jù)題干“a溶液濃度<b溶液濃度，c為清水”可推斷，一段時間后裝置2的液面高于裝置1的液面；圖B細胞中含有大液泡，因此可以構(gòu)成滲透系統(tǒng)，其中原生質(zhì)層相當于圖A中的②半透膜，圖B中⑥細胞膜，⑦液泡膜，以及兩者之間的細胞質(zhì)即⑧共同構(gòu)成原生質(zhì)層；若圖B所示為某農(nóng)作物的根毛細胞，題圖中細胞發(fā)生了質(zhì)壁分離，說明應(yīng)及時灌溉；圖B中的⑦具有選擇透過性，圖A中的②沒有選擇透過性，只要微粒大小小于膜上的孔徑均可以通過。變式二掌握質(zhì)壁分離與復(fù)原實驗2．(2022·湖南高考)原生質(zhì)體(細胞除細胞壁以外的部分)表面積大小的變化可作為質(zhì)壁分離實驗的檢測指標。用葡萄糖基本培養(yǎng)基和NaCl溶液交替處理某假單孢菌，其原生質(zhì)體表面積的測定結(jié)果如圖所示。下列敘述錯誤的是(

)AA．甲組NaCl處理不能引起細胞發(fā)生質(zhì)壁分離，表明細胞中NaCl濃度≥0.3mol/LB．乙、丙組NaCl處理皆使細胞質(zhì)壁分離，處理解除后細胞即可發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原C．該菌的正常生長和吸水都可導(dǎo)致原生質(zhì)體表面積增加D．若將該菌先65℃水浴滅活后，再用NaCl溶液處理，原生質(zhì)體表面積無變化【解析】分析甲組結(jié)果可知，隨著培養(yǎng)時間延長，與0時(原生質(zhì)體表面積大約為0.5μm2)相比，原生質(zhì)體表面積逐漸增大，甲組NaCl處理不能引起細胞發(fā)生質(zhì)壁分離，說明細胞吸水，表明細胞中(溶液)濃度>0.3mol/L，但不一定是細胞內(nèi)NaCl濃度≥0.3mol/L，A錯誤；分析乙、丙組結(jié)果可知，與0時(原生質(zhì)體表面積大約分別為0.6μm2、0.75μm2)相比乙、丙組原生質(zhì)體略有下降，說明乙、丙組NaCl處理皆使細胞質(zhì)壁分離，處理解除后細胞即可發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原，B正確；該菌的正常生長，細胞由小變大可導(dǎo)致原生質(zhì)體表面積增加，該菌吸水也會導(dǎo)致原生質(zhì)體表面積增加，C正確；若將該菌先65℃水浴滅活，細胞死亡，原生質(zhì)層失去選擇透過性，再用NaCl溶液處理，原生質(zhì)體表面積無變化，D正確。2．(不定項)(2022·江蘇省前黃中學模擬)圖甲和圖乙分別是用紫色洋蔥鱗片葉外表皮和內(nèi)表皮觀察質(zhì)壁分離過程中的視野，圖甲細胞浸潤在0.3g·mL－1的蔗糖溶液中，圖乙細胞浸潤在滴加有伊紅(不能被植物細胞吸收)的0.3g·mL－1的蔗糖溶液中，下列敘述正確的是(

)ABDA．為了讓細胞充分浸潤在相應(yīng)溶液中，需用吸水紙在蓋玻片另一側(cè)重復(fù)吸引B．細胞液濃度的差異可導(dǎo)致原生質(zhì)層收縮程度不同C．由于細胞壁不具有選擇透過性，因此圖乙細胞中被染成紅色的是原生質(zhì)層D．質(zhì)壁分離復(fù)原后，細胞內(nèi)外滲透壓不一定相等【解析】從蓋玻片一側(cè)滴入0.3g/mL的蔗糖溶液后，在蓋玻片的另一側(cè)用吸水紙吸引，這樣重復(fù)幾次，細胞就充分浸潤在蔗糖溶液中，A正確；細胞發(fā)生質(zhì)壁分離是由于細胞液濃度小于外界溶液濃度，在一定范圍內(nèi)濃度差越大，細胞的質(zhì)壁分離程度越大，其原生質(zhì)層收縮程度越大，故細胞液濃度的差異可導(dǎo)致原生質(zhì)層收縮程度不同，B正確；由于細胞壁是全透性的，因此圖乙細胞中被染成紅色的是原生質(zhì)層與細胞壁之間的部分，C錯誤；質(zhì)壁分離的細胞復(fù)原后，由于細胞壁的存在，水分子進出細胞達到平衡時，細胞液的滲透壓可能大于或等于外界溶液的滲透壓，故質(zhì)壁分離復(fù)原后，細胞內(nèi)外滲透壓不一定相等，D正確。核心考點二物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞郊坝绊懸蛩?．物質(zhì)出入細胞方式的判斷方法2．圖解影響物質(zhì)跨膜運輸?shù)囊蛩?1)內(nèi)在因素物質(zhì)跨膜運輸與膜的流動性和選擇透過性有關(guān)，選擇透過性的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是膜上載體蛋白的種類和數(shù)量。(2)外在因素①物質(zhì)濃度(在一定濃度范圍內(nèi))②O2濃度及溫度3．不同物質(zhì)進出細胞的方式(1)神經(jīng)元上產(chǎn)生靜息電位和動作電位時的K＋外流和Na＋內(nèi)流屬于協(xié)助擴散。(2)大多數(shù)神經(jīng)遞質(zhì)雖是小分子，但以胞吐方式通過突觸前膜。(3)同一物質(zhì)進出細胞的方式不一定相同，如：2．(2021·河北高考真題)人體成熟紅細胞能夠運輸O2和CO2，其部分結(jié)構(gòu)和功能如圖，①～⑤表示相關(guān)過程。下列敘述錯誤的是(

)考題解密A．血液流經(jīng)肌肉組織時，氣體A和B分別是CO2和O2B．①和②是自由擴散，④和⑤是協(xié)助擴散C．成熟紅細胞通過無氧呼吸分解葡萄糖產(chǎn)生ATP，為③提供能量D．成熟紅細胞表面的糖蛋白處于不斷流動和更新中D【解析】根據(jù)題意可知，紅細胞能運輸O2和CO2，肌肉細胞進行有氧呼吸時，消耗O2，產(chǎn)生CO2，可以判斷氣體A和B分別是CO2和O2，A正確；①和②表示氣體進出紅細胞，一般氣體等小分子進出細胞的方式為自由擴散，④是載體蛋白運輸葡萄糖進入紅細胞，順濃度梯度，不需要消耗能量，為協(xié)助擴散，⑤是H2O通過水通道蛋白進入紅細胞，屬于協(xié)助擴散，B正確；③為紅細胞通過消耗能量主動吸收K＋排出Na＋，成熟紅細胞沒有線粒體，不能進行有氧呼吸，只能通過無氧呼吸分解葡萄糖產(chǎn)生ATP，為③提供能量，C正確；成熟紅細胞沒有核糖體，不能再合成新的蛋白質(zhì)，細胞膜上的糖蛋白不能更新，糖蛋白存在于細胞膜的外表面，由于細胞膜具有流動性，其表面的糖蛋白處于不斷流動中，D錯誤。變式一判斷物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞?．(2022·西安聯(lián)考)鐵是人體內(nèi)必不可少的微量元素，如圖表示鐵被小腸吸收和轉(zhuǎn)運至細胞內(nèi)的過程。圖中轉(zhuǎn)鐵蛋白(Tf)可運載Fe3＋，以Tf-Fe3＋結(jié)合形式進入血液。Tf-Fe3＋與轉(zhuǎn)鐵蛋白受體(TfR)結(jié)合后進入細胞，并在囊泡的酸性環(huán)境中將Fe3＋釋放。下列敘述錯誤的是(

)變式突破CA．Fe2＋順濃度梯度通過蛋白1通道的過程屬于協(xié)助擴散B．Tf與TfR結(jié)合后攜帶Fe3＋進入細胞的過程屬于胞吞C．蛋白2和轉(zhuǎn)鐵蛋白(Tf)都是細胞膜上的載體蛋白D．H＋進入囊泡的過程屬于主動運輸，需要消耗能量【解析】由圖分析可知，F(xiàn)e2＋順濃度梯度通過蛋白通道的過程屬于協(xié)助擴散，協(xié)助擴散需要載體蛋白但無需能量，A正確；胞吞是胞外物質(zhì)通過細胞膜包裹，細胞膜內(nèi)陷并形成膜包被的囊泡進入細胞內(nèi)的生理活動，圖中Tf和TfR結(jié)合后攜帶Fe3＋進入細胞的過程為胞吞，B正確；由題圖可知，蛋白2為囊泡上的載體蛋白，而轉(zhuǎn)鐵蛋白(Tf)是一種分泌蛋白，C錯誤；由圖可知，H＋從濃度低地方到濃度高的地方逆濃度梯度運輸，屬于主動運輸，需要消耗能量，D正確。3．(不定項)(2022·連云港三模)ABC轉(zhuǎn)運蛋白是一類跨膜轉(zhuǎn)運蛋白，主要由TMD(跨膜區(qū))和NBD(ATP結(jié)合區(qū))兩部分組成。研究表明，某些ABC轉(zhuǎn)運蛋白能將已經(jīng)進入腫瘤細胞的化療藥物排出(如下圖)。相關(guān)敘述正確的是(

)A．TMD親水性氨基酸比例比NBD高B．圖示化療藥物的運輸方式屬于主動運輸C．物質(zhì)轉(zhuǎn)運過程中，ABC轉(zhuǎn)運蛋白構(gòu)象發(fā)生改變D．腫瘤細胞中ABC轉(zhuǎn)運蛋白基因大量表達可能使其耐藥性增強BCD【解析】據(jù)圖可知，ABC轉(zhuǎn)運蛋白的TMD(跨膜區(qū))橫跨磷脂雙分子層(其內(nèi)部具有疏水性)，NBD(ATP結(jié)合區(qū))分布在細胞質(zhì)基質(zhì)，故TMD親水性氨基酸比例比NBD低，A錯誤；圖示化療藥物的運輸需要ATP水解供能，運輸方式屬于主動運輸，B正確；據(jù)圖可知，在物質(zhì)轉(zhuǎn)運過程中，ABC轉(zhuǎn)運蛋白構(gòu)象發(fā)生改變，C正確；腫瘤細胞中ABC轉(zhuǎn)運蛋白基因大量表達，使細胞膜上ABC轉(zhuǎn)運蛋白數(shù)量增多，導(dǎo)致大量化療藥物被排除，降低藥物的療效，使腫瘤細胞耐藥性增強，D正確。變式二分析影響物質(zhì)運輸?shù)囊蛩?．(2022·泰州模擬)小腸絨毛上皮細胞膜上存在著兩種運輸葡萄糖的載體SGLT1(主動運輸?shù)妮d體)和GLUT2(協(xié)助擴散的載體)，研究人員通過實驗繪制如圖所示曲線。下列說法錯誤的是(

)DA．該實驗可以用來探究不同濃度葡萄糖條件下的主要吸收方式B．在較高葡萄糖濃度下，細胞主要依賴協(xié)助擴散來增大吸收速率C．小腸絨毛上皮細胞膜上存在SGLT1和GLUT2的根本原因是基因選擇性表達D．葡萄糖分子在不同的濃度下都可通過主動運輸和協(xié)助擴散兩種方式進入細胞【解析】分析題圖可知，不同濃度葡萄糖條件下，SGLT1和GLUT2的運輸速率不同，所以該實驗可以探究不同濃度葡萄糖條件下的主要吸收方式，A正確；在較高濃度下，GLUT2的運輸速率較大，所以細胞主要依賴協(xié)助擴散來增大吸收速率，B正確；小腸絨毛上皮細胞膜上存在SGLT1和GLUT2的根本原因是基因選擇性表達，C正確；由題圖可知，在較低葡萄糖濃度條件下，小腸絨毛細胞對葡萄糖的吸收方式只有主動運輸，D錯誤。4．(不定項)(2022·濱州模擬)乙酰膽堿調(diào)控胰腺細胞分泌胰蛋白酶的信號傳遞過程如圖所示：G蛋白偶聯(lián)受體(GPCR)與乙酰膽堿結(jié)合后被激活，激活的GPCR再將G蛋白激活，激活的G蛋白經(jīng)一系列過程促進肌醇磷脂分解為肌醇三磷酸(IP3)和二酰甘油，G蛋白作用后會失活，IP3與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的Ca2＋通道結(jié)合導(dǎo)致Ca2＋釋放到細胞質(zhì)基質(zhì)中，二酰甘油與Ca2＋同時與蛋白激酶C(PKC)結(jié)合后將PKC激活，從而啟動胰蛋白酶的合成分泌。圖中GTP是鳥苷三磷酸，“＋”表示激活。下列說法錯誤的是(

)ADA．激活G蛋白的過程需要消耗能量B．無乙酰膽堿刺激時PKC無催化活性C．G蛋白作用后失活等機制可防止胰蛋白酶分泌過多D．向胰腺細胞的培養(yǎng)液中加入適量CaCl2可直接激活PKC【解析】圖示可知，未激活G蛋白中含有GDP，激活的G蛋白中含有GTP，說明激活G蛋白的過程不需要消耗能量，反而可以存儲能量在GTP中，A錯誤；無乙酰膽堿刺激時，最終PKC無催化活性，B正確；G蛋白作用后失活等機制可最終防止胰蛋白酶分泌過多，C正確；向胰腺細胞的培養(yǎng)液中加入適量CaCl2，不可直接激活PKC，PKC的激活不僅需要鈣離子還需要二酰甘油刺激，D錯誤。(2022·江西蓮塘一中)海藻糖是由兩個葡萄糖(G)結(jié)合而成的非還原性二糖，其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、耐高溫，能幫助酵母菌克服極端環(huán)境。在無壓力狀態(tài)下，葡萄糖的代謝產(chǎn)物G6P和UDPG可抑制海藻糖合成酶基因(TPS復(fù)合體)的表達，胞內(nèi)海藻糖水解酶(Nth1)水解已經(jīng)存在的海藻糖，分解膜外海藻糖的水解酶(Ath1)處于小液泡中(如圖所示)。在有壓力狀態(tài)下，TPS復(fù)合體激活，Nth1失活，轉(zhuǎn)運蛋白(Agt1)將細胞內(nèi)海藻糖運至膜外，結(jié)合在磷脂上形成隔離保護，酵母菌進入休眠狀態(tài)以度過惡劣的環(huán)境?；卮鹣铝邢嚓P(guān)問題：素養(yǎng)提升(1)與大腸桿菌細胞相比，酵母菌細胞最主要的結(jié)構(gòu)特征是______________________________________________，在無壓力狀態(tài)下，細胞內(nèi)海藻糖含量低的原因有___________________________________________________________________________________。具有成形的細胞核(或具有核膜包被的細胞核)海藻糖合成酶基因的表達受抑制，海藻糖的合成受影響；Nth1水解胞內(nèi)已存在的海藻糖(2)在有壓力狀態(tài)下，T