2018版高考生物一輪復習 第二單元 細胞的基本結構和物質運輸 微講座 物質跨膜運輸跨膜層數分析學案 新人教版

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1、 物質跨膜運輸跨膜層數分析 授課提示：對應學生用書第37頁 物質穿膜運輸問題是學生解題的難點之一，其原因有兩個方面，首先是學生對題目涉及的生物體局部結構不清楚，無從著手，其次是對物質是跨膜還是非跨膜(即膜融合)進出細胞，不能做出正確判斷。另外學生缺乏空間想象能力，不會將生物體局部結構進行放大，并利用圖示表示出來。 1．物質在細胞內不同細胞器之間的跨膜分析 (1)線粒體與葉綠體之間的跨膜a為O2，b為CO2，由產生場所到利用場所共跨4層膜。(O2是指葉綠體基質中的氧氣，如果題目中指出從產生部位即類囊體腔內則至少跨5層膜) (2)分泌蛋白形成過程中的跨膜問題 ①內質網上的核糖

2、體合成肽鏈后直接進入內質網中加工，不跨膜； ②蛋白質在內質網中完成初步加工后，經“出芽”形成囊泡與高爾基體融合，不跨膜； ③高爾基體對蛋白質進一步加工后，成熟蛋白質也以囊泡形式分泌，并與細胞膜融合，以胞吐方式分泌出細胞，整個過程均不跨膜。 2．血漿、組織液等內環(huán)境與細胞之間的跨膜分析 (1)幾種由單層細胞形成的結構 人體中有很多由單層細胞構成的管狀或泡狀結構，如毛細血管、毛細淋巴管、小腸絨毛、肺泡、腎小球和腎小管等，這些非常薄的結構有利于物質交換，物質透過這些管壁或泡壁時，要經過一層細胞，兩層細胞膜。 (2)物質由血漿進入組織液的跨膜 葡萄糖、氧氣等物質從血漿進入組織液，經過

3、組織處的毛細血管，至少要跨毛細血管壁(一層上皮細胞，共2層細胞膜)。 (3)物質由組織液進入細胞的跨膜 物質由組織液進入細胞的跨膜，要分析該物質具體在細胞中被利用的場所，然后計算出跨膜層數。如上圖葡萄糖利用的場所是細胞質基質，因此組織液中的葡萄糖只跨1層膜，進入細胞質基質即被利用。氧氣利用的場所在線粒體內膜上，它要跨3層膜，進入線粒體中被利用。 3．體外環(huán)境與血漿之間的跨膜分析 物質由體外環(huán)境(肺泡、小腸等)進入血漿，至少要跨1層上皮細胞和1層毛細血管壁細胞，即要跨4層膜，才能進入到血漿中。物質進入血漿后，由循環(huán)系統(tǒng)轉運到全身各處，該過程是不跨膜的。O2還需進入紅細胞，由血紅蛋

4、白攜帶。 [題組突破演練] 1．外界空氣中O2進入人體組織細胞中被利用，至少要穿過的生物膜層數是(　　) A．5層　　　　　 B．10層 C．11層 D．12層 解析：外界空氣中O2要經過肺泡進入內環(huán)境，然后由紅細胞運輸，在細胞中被利用的場所是線粒體，具體過程如下： 氧氣經過肺泡壁細胞(2層膜)＋肺部毛細血管壁細胞(2層膜)＋紅細胞進和出(2層膜)＋組織處毛細血管壁細胞(2層膜)＋組織細胞膜(1層膜)＋線粒體(2層膜)＝11層。 答案：C 2．蛋白質的消化產物被人體所吸收并轉化為組織蛋白的過程中，共穿過的磷脂分子層數是(　　) A．4 B．8 C．7 D．14

5、解析：食物中的蛋白質在消化道中被蛋白酶和肽酶分解成氨基酸，主要在小腸中被吸收，其吸收過程如圖所示。腸腔中的氨基酸經過小腸絨毛上皮細胞(2層膜)＋絨毛內毛細血管壁(2層膜)＋組織處毛細血管壁(2層膜)＋組織細胞膜(1層膜)＝7層膜；而1層膜由2層磷脂分子構成，所以共穿過14層磷脂分子層。 答案：D 3．血漿中的1個葡萄糖分子進入組織細胞被徹底氧化分解，需要穿過幾層細胞膜(　　) A．5層 B．3層 C．6層 D．4層 解析：血漿中的葡萄糖分子進入組織細胞必須通過內環(huán)境(如圖所示)。葡萄糖首先要穿過毛細血管壁進入組織液，毛細血管壁由一層上皮細胞組成，所以葡萄糖穿過這層細胞即穿過2層細

6、胞膜，再進入組織細胞共穿過3層細胞膜。進入組織細胞的葡萄糖在被徹底氧化分解時，首先要在細胞質基質中經過細胞呼吸的第一階段，被分解成兩分子丙酮酸，再進一步進入線粒體被徹底氧化分解。線粒體膜不是細胞膜，所以血漿中的葡萄糖進入組織細胞被徹底氧化分解經過的細胞膜只有3層。 答案：B 4．1分子CO2從葉肉細胞的線粒體基質中擴散出來，進入一相鄰細胞的葉綠體基質內，至少穿過的生物膜層數及磷脂分子層數分別是(　　) A．5層和10層　　　　 B．6層和12層 C．7層和7層 D．8層和16層 解析：1分子CO2從葉肉細胞的線粒體基質中擴散出來，進入相鄰細胞的葉綠體基質內(如圖)，因葉綠體和線

7、粒體都是具有雙層膜的細胞器，故共穿過的生物膜是6層，而每一層膜由2層磷脂分子構成，所以共穿過12層磷脂分子層。 答案：B 5．內質網腔內的分泌蛋白，輸送到高爾基體腔內進一步加工，最后釋放到細胞外。這一過程中分泌蛋白通過的生物膜層數是(　　) A．4層 B．3層 C．2層 D．0層 解析：如圖所示，分泌蛋白在內質網上的核糖體上合成，經過內質網的加工，由內質網腔膨大、出芽形成囊泡，把蛋白質輸送到高爾基體腔內，做進一步加工后，再由高爾基體邊緣突起形成囊泡，把蛋白質裹在囊泡內，運輸到細胞膜，最后囊泡與細胞膜融合，經細胞膜的胞吐作用把蛋白質釋放到細胞外。整個過程中分泌蛋白都是以囊泡的形式移

8、動，而并非穿過生物膜進行運輸，故這一過程中穿過的生物膜層數是0層。 答案：D 專題培優(yōu)|細胞的分子組成、結構和功能 授課提示：對應學生用書第38頁 一、關于蛋白質和核酸關系的分析 蛋白質和核酸關系示意圖的分析方法 蛋白質和核酸的關系多以圖解的形式呈現，其中包含蛋白質和核酸的組成元素、核酸控制蛋白質的合成、染色體的組成成分等信息。解答的關鍵是正確識別圖中元素的種類及物質(如氨基酸、核苷酸、DNA、RNA和蛋白質等)的名稱。如圖所示： 從兩個方面判斷圖解中的分子種類：一是分子本身的元素組成；二是分子之間的內在聯系。小分子a的組成元素是C、H、O、N，由此可以初步判斷a為氨基酸

9、，小分子b的組成元素是C、H、O、N、P，由此可以初步判斷b是核苷酸。再根據A、B、C三種大分子物質之間的相互關系圖解，判斷B→C→A為核酸控制蛋白質合成的過程，C為RNA。這樣就可以斷定a和A分別是氨基酸和蛋白質，b和B分別是脫氧核苷酸和DNA。 [題組突破演練] 1．分析HIV的化學組成，得到如圖所示組成關系，相關敘述正確的是(　　) A．a→甲的過程在HIV的核糖體上完成 B．乙徹底水解可產生磷酸、核糖和A、G、T、C四種堿基 C．a與a之間通過“—NH—COOH—”相連接 D．HIV的遺傳信息儲存在大分子乙中 解析：首先要由圖中HIV聯想到RNA和蛋白質，然后推斷出甲

10、、乙兩種物質是蛋白質和RNA，a、b是構成甲、乙(蛋白質和RNA)的小分子物質，所以a、b可能是氨基酸和核糖核苷酸，最后根據元素組成再確認甲、a是蛋白質和氨基酸，乙、b是RNA和核糖核苷酸。HIV無細胞結構，只有侵入寄主細胞，利用寄主細胞的核糖體才能合成自身的蛋白質；RNA中含有U而不含T；氨基酸之間通過肽鍵“—NH—CO—”相連接；RNA是HIV的遺傳物質。 答案：D 2．如圖是人體細胞中兩種重要有機物A和E的元素組成及相互關系圖，請據圖回答： (1)請在圖中方框中補充兩種重要有機物A和E的元素組成。 (2)E具有多樣性，其原因從b分析是____________________，

11、從A分析是________________________________________________________________________。 (3)④反應過程為________，若b的平均相對分子質量為r，通過④反應過程形成m條肽鏈，經盤曲折疊構成相對分子質量為e的E，則E分子中肽鍵的數目是________。 (4)染色體是________的主要載體，它主要分布在細胞核中，用________染色劑將口腔上皮細胞染色，可在顯微鏡下觀察到細胞核呈綠色。 解析：由B折疊構成E可推出E是蛋白質，B是多肽，b是氨基酸，A是DNA，D是RNA，a是脫氧核苷酸。 答案：(1)N、P　

12、N (2)組成B(多肽)的b(氨基酸)種類、數量、排列順序不同　組成A(DNA)的a(脫氧核苷酸)排列順序不同 (3)脫水縮合　(e－rm)/(r－18) (4)基因(或DNA)　甲基綠 二、結構與功能相適應 1．細胞質基質、線粒體基質、葉綠體基質的異同 項目 內含物 作用 細胞質基質 水、無機鹽、脂質、糖類、氨基酸、核苷酸和多種酶等 多種化學反應，如細胞呼吸第一階段：葡萄糖分解為丙酮酸，產生少量[H]，釋放少量能量 線粒體基質 ADP、Pi、丙 酮 酸、CO2、[H]、ATP、酶、DNA等 有氧呼吸的第二階段：丙酮酸和水徹底分解成CO2和[H]，釋放少量能量 葉

13、綠體基質 ATP、ADP、Pi、[H]、CO2、C3、C5、(CH2O)、多種酶、DNA等 光合作用的暗反應階段：CO2與C5結合被固定，生成C3，經酶作用接受ATP釋放的能量并且被[H]還原等一系列變化形成(CH2O)和C5，使暗反應持續(xù)進行下去 2.注意理解細胞形態(tài)結構多樣性與功能多樣性的統(tǒng)一 (1)具有分泌功能的細胞往往形成很多突起，以增大表面積，提高分泌效率，且細胞內內質網和高爾基體含量較多。 (2)哺乳動物的成熟紅細胞呈現雙面凹的圓餅狀，體積小，相對表面積大，有利于提高O2和CO2的交換速率。 (3)具有吸收功能的細胞，游離面多突起，細胞內線粒體等細胞器數目多。 (4)

14、代謝旺盛的細胞內自由水含量高，線粒體、核糖體等細胞器含量多，核仁較大，核孔數量多。 [題組突破演練] 3．(2017·山東齊魯名校調研)下列有關細胞結構和功能的敘述中，正確的是(　　) A．內質網和高爾基體是肽鏈合成和加工的場所 B．細胞器在細胞質中的分布與細胞的功能相適應 C．溶酶體合成和分泌多種水解酶分解衰老、損傷的細胞器 D．細胞核是細胞遺傳和代謝活動的中心 解析：肽鏈在核糖體內合成，A項錯誤。溶酶體中水解酶的本質為蛋白質，合成場所在核糖體內，釋放后可水解衰老、損傷的細胞器，C項錯誤。細胞核控制代謝和遺傳，但其代謝的主要場所在細胞質基質中，D項錯誤。 答案：B 4．(2

15、017·安徽合肥質檢)下列有關細胞膜結構或功能的分析正確的是(　　) A．膜中多糖水解產物能與斐林試劑生成磚紅色沉淀，說明膜中多糖的單體是葡萄糖 B．在生物體的不同細胞中，細胞膜功能的多種多樣，決定了細胞膜結構的多種多樣 C．由于膜對Na＋通過具有選擇性，所以在細胞膜上幫助Na＋跨膜的蛋白質只有一種 D．膜的選擇透過性既與其中磷脂分子和水的親疏有關又與蛋白質的種類和結構有關 解析：具有還原性的糖都能夠與斐林試劑發(fā)生顏色反應；在不同的細胞中，組成細胞膜的蛋白質種類不同，決定了細胞膜功能的多樣性；細胞膜上幫助鈉離子跨膜運輸的蛋白質不止一種。 答案：D 5．細胞內的生物膜為細胞生命活動

16、提供了廣闊場所，不同細胞器增大膜面積的方式可能不同。下列有關細胞器增大膜面積的方式的敘述中，正確的是(　　) A．葉綠體通過內膜向內折疊增大膜面積 B．內質網通過折疊廣泛分布于細胞質基質 C．線粒體內的基粒增大了線粒體的膜面積 D．高爾基體通過產生小泡而增大膜面積 解析：葉綠體通過基粒增大膜面積，線粒體通過內膜向內折疊形成嵴增大膜面積，高爾基體通過膜的重疊增大膜面積，內質網通過折疊增大膜面積。 答案：B 三、物質跨膜運輸方式的相關方法規(guī)律 1．“U”形管中水分子移動方向的分析 (1)膜兩側溶液中濃度高的一側滲透壓高，低的一側滲透壓低，水分子由低濃度一側向高濃度一側擴散。

17、 (2)兩側溶液中的溶質是否能通過半透膜，若不能，則只是高濃度一側液面升高；若能，則先是高濃度一側液面升高，隨后另一側液面升高，最后兩側液面持平。 (3)如果溶質分子不能透過半透膜，在達到滲透平衡時，一般兩側溶液的濃度并不相等，因為液面高的一側形成的靜水壓，會阻止溶劑由低濃度一側向高濃度一側擴散。 (4)圖中溶質可以是同一種物質，也可以是不同物質。要特別強調的是溶液濃度是指物質的量濃度(摩爾濃度)而不是質量濃度。 2．巧借“高度差”，妙比濃度值 以滲透裝置為切入點的試題，常帶有物理學科特點，因此綜合性較強?？忌绻欢忸}技巧，往往會耗費很多寶貴的時間。下面我們對常見的滲透裝置進行規(guī)律

18、技巧的總結： (1)半透膜兩側溶液濃度不同時，達到平衡后，溶液濃度高的一側液面高(反之亦然，即液面高的一側溶液濃度也高)；濃度差越大，則液面高度差也越大。 (2)當多個大小不同的漏斗中盛有相同濃度的溶液時：①半透膜的表面積越大，水分進入漏斗的速度就越快(漏斗內液面上升速率越快)；②漏斗中溶液體積越大，達到平衡時，漏斗中液面越高。 3．質壁分離的細胞類型 (1)動物細胞和植物細胞均可發(fā)生滲透作用，但因為動物細胞無細胞壁、液泡等結構，故動物細胞不會發(fā)生質壁分離現象。 (2)對于在溶質不能跨膜的溶液中(如蔗糖溶液)，只能發(fā)生質壁分離現象，而對于在溶質可跨膜的溶液中(如KNO3溶液)，則先發(fā)

19、生質壁分離現象，后可發(fā)生質壁分離自動復原現象。 4．植物細胞在不同溶質、不同濃度的溶液中的變化 溶質類型 外界溶液濃度 現象 實例 溶質可被吸收 低濃度溶液 吸水膨脹 KNO3溶液、葡萄糖溶液、尿素溶液等 等濃度溶液 隨溶質的吸收而吸水膨脹 高濃度溶液 先質壁分離，后自動復原，也可因濃度過高而失水死亡 溶質 不被 吸收 低濃度溶液 吸水膨脹 蔗糖溶液等 等濃度溶液 不吸水也不失水 高濃度溶液 質壁分離(濃度過高，會因失水過多而死亡) [題組突破演練] 6．在生物實驗中，有關滲透系統(tǒng)的應用的描述，錯誤的是(　　) A

20、．利用滲透系統(tǒng)能夠驗證滲透作用發(fā)生需要具有半透膜 B．利用滲透系統(tǒng)能夠驗證滲透作用發(fā)生需要具有濃度差 C．利用滲透系統(tǒng)能夠觀測到兩溶液間的水分子進行雙向運動 D．滲透系統(tǒng)適用于比較溶質不能透過半透膜的溶液濃度的大小 解析：利用滲透系統(tǒng)比較不同溶液濃度大小的原理是水分子雙向運動速率的差會導致液面高度改變；利用滲透系統(tǒng)不能觀察到兩溶液間的水分子進行雙向運動。 答案：C 7．某同學進行實驗，甲圖為實驗開始狀態(tài)，乙圖為實驗結束狀態(tài)。另一位同學想在乙圖所示實驗結果的基礎上繼續(xù)實驗，探究蔗糖的水解產物能否通過半透膜。下列說法錯誤的是(　　) A．繼續(xù)進行實驗時需要用到蔗糖酶和斐林試劑

21、B．若a、b兩管液面高度差縮小且a管內液體遇斐林試劑加熱無磚紅色沉淀、b管內液體遇斐林試劑加熱有磚紅色沉淀，則蔗糖的水解產物不能通過半透膜 C．若a、b兩管液面高度差縮小且a、b管內液體遇斐林試劑加熱均有磚紅色沉淀，則蔗糖的水解產物能通過半透膜 D．若a、b兩管液面高度差增大且a管內液體遇斐林試劑加熱無磚紅色沉淀、b管內液體遇斐林試劑加熱有磚紅色沉淀，則蔗糖的水解產物不能通過半透膜 解析：目前乙圖處于滲透平衡狀態(tài)，在此結果的基礎上繼續(xù)實驗，可能出現兩種情形。情形1：a管蒸餾水因得到溶質而濃度升高，滲透平衡被打破，b管內的溶劑(水)分子就會通過半透膜擴散到a管中，則a管液面上升；情形2：b

22、管蔗糖溶液因溶質的物質的量增加而濃度升高，滲透平衡被打破，a管內的溶劑(水)分子就會通過半透膜擴散到b管中，則b管液面上升。該實驗探究蔗糖的水解產物是否透過半透膜，故要用蔗糖酶水解蔗糖，產生還原糖，還原糖可用斐林試劑進行檢測，由蔗糖(二糖)水解成還原糖(單糖)后，溶質的物質的量會增加。如果蔗糖的水解產物能夠通過半透膜，符合上述情形1，如果蔗糖的水解產物不能通過半透膜，符合上述情形2。 答案：B 8.如圖所示為平衡時的滲透裝置，燒杯內的液面高度為a，漏斗內的液面高度為b，液面高度差m＝b－a。在此基礎上繼續(xù)實驗，以滲透平衡時的液面差為觀測指標，正確的是(　　) A．若吸出漏斗中高出燒杯內的

23、液面的溶液，則平衡時m增大 B．若向漏斗中加入少量蔗糖，平衡時m將增大 C．若向漏斗中加入適量且與漏斗內的蔗糖溶液濃度相等的蔗糖溶液，則平衡時m不變 D．向燒杯中加入適量清水，平衡時m將增大 解析：若吸出漏斗中高出燒杯內的液面的溶液，則其中溶質也被吸出，漏斗中溶質減少，燒杯中的清水進入漏斗，漏斗中溶液濃度減小，濃度差減小，則平衡時高度差m將減小。若向漏斗中加入少量蔗糖，蔗糖溶解后漏斗中溶液濃度變大，則平衡后高度差變大。若向漏斗中加入適量且與漏斗內的蔗糖溶液濃度相等的蔗糖溶液，則高度差暫時變大，而濃度差沒有變化，因此，會有部分水分滲出。部分水分滲出后，漏斗中溶液濃度增大，則平衡時高度差m

24、將增大。向燒杯中加入適量清水，高度差暫時變小，但是濃度差沒有變化，則有部分水分滲入漏斗。平衡后，由于部分水分進入漏斗中，濃度差變小，所以高度差也將變小。 答案：B 9．為探究膜的透性，設計了如圖所示的實驗裝置，其中E、F、G為用豬膀胱制成的小袋，內盛有溶液甲或溶液乙，上端分別接上口徑相同的小玻璃管，起初3支小玻璃管內的液面高度相同，已知體積VG＞VE＝VF，甲、乙、丙三種溶液分別為質量濃度為0.2 g/mL、0.1 g/mL、0.3 g/mL的蔗糖溶液。 (1)幾分鐘后，3支小玻璃管中的現象是______________________________________ ______

25、__________________________________________________________________。 (2)對比分析e、f小玻璃管中的現象可見，實驗的自變量是________________________________________________________________________。 (3)該實驗說明___________________________________________________________ ___________________________________________________________

26、_____________。 (4)若將兩組這樣的裝置，一組放于37 ℃的恒溫箱中，一組放于0 ℃的恒溫箱中，幾分鐘后觀察，可見兩裝置中e玻璃管中的現象是____________________________________ ________________________________________________________________________， 說明___________________________________________________________________。 解析：(1)由于溶液丙濃度最大，所以E、F、G均滲透失水，液面下降。E、F

27、相比，E中溶液濃度為0.2 g/mL，F中溶液濃度為0.1 g/mL，E與外界溶液濃度差較小，失水較少，因而e管下降程度小于f管。F、G相比，G表面積大，失水多，因而g管下降程度大于f管。因此液面下降程度為g管>f管>e管。 (2)e、f管中由于溶液濃度的不同造成液面下降程度不同，自變量是溶液濃度。 (3)該實驗證明了水分子由低濃度一側向高濃度一側擴散，膜兩側濃度差越大擴散速度越快。 (4)在一定范圍內，溫度越高，物質跨膜運輸的速率越快，因此在37 ℃時e玻璃管下降程度較0 ℃時大。 答案：(1)液面都下降，下降程度g管>f管>e管　(2)溶液濃度　(3)水分能通過半透膜從濃度低的一側向濃度高的一側擴散，濃度差越大擴散速度越快　(4)兩裝置中e玻璃管的液面都下降，放于37 ℃恒溫箱中的較放于0 ℃恒溫箱中的下降程度大　溫度影響物質跨膜運輸的速率 - 10 -