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1EvaluationWarning:ThedocumentwascreatedwithSpire.Docfor.NET.细胞结构模型的构建与膜的透性及物质跨膜方式的探究一、细胞结构模型的构建及应用分析【考题范例】下图为某细胞结构示意图。下列有关叙述正确的是()A．该图为光学显微镜下所观察到的动物细胞结构图B．外界溶液浓度大于③内液体浓度时，可能发生质壁分离现象C．该细胞中能产生ATP的部位是⑤、⑥、⑨和⑩D．该细胞可能取自茎尖分生区或根尖成熟区[审答提示](1)动物细胞与植物细胞结构的判断依据。(2)明确细胞各部分的结构功能及在生物体不同部位的差异。解析：选B。该图是植物细胞的亚显微结构模式图，在普通光学显微镜下无法观察到，A项错误；该细胞中含有中央大液泡，为成熟植物细胞，当外界溶液浓度大于细胞液浓度时可能发生质壁分离现象，B项正确；该细胞能产生ATP的部位有细胞质基质、线粒体和叶绿体，对应⑩、⑨和⑤，C项错误；此细胞有叶绿体，不可能是根尖细胞，D项错误。【备考锦囊】1．不同类型细胞图像的识别(1)显微结构与亚显微结构模式图的判断是否表示出细胞器的结构表示出→亚显微结构模式图未表示出→显微结构模式图(2)真、原核细胞及动、植物细胞的判断2．全面理解细胞的“整体性”23．生物模型类型、特点及构建步骤(1)概念模型①定义：概念模型是对生物学中某个问题或事物进行描述，概念模型包括：中心概念、内涵、外延。在新课程生物教材中，概念模型通常以概念图的形式出现，表达概念之间的相互关系，体现知识的网络构架。通过概念模型的构建，有利于对概念知识的理解和联系。②构建的一般步骤：a.理清概念之间关系；b.画出初步关系图并建立连接；c.标明概念之间的关系；d.修改和完善。(2)数学模型①定义：数学模型是用来描述一个系统或它的性质的数学形式；或者说是为了某种目的，用字母、数字及其他数学符号建立起来的等式或不等式。②构建的一般步骤：a.观察研究对象，提出问题；b.提出模型假设；c.根据实验数据，建构模型；d.进一步观察，修正模型。(3)物理模型①定义：物理模型就是以实物或图画形式直观地表达认识对象的特征。在教材中出现的也有很多，比如细胞的亚显微结构模型，DNA的双螺旋结构模型等。②构建的一般步骤：a.了解构建模型的基本构造；b.制作模型构建的基本原件(单位)；c.了解各基本原件之间的关系；d.按照相互关系连接各基本原件；e.检验与修补。【应考提升】1．以下关于生物学的研究方法错误的是()A．无关变量是可对实验结果造成影响的可变因素B．沃森和克里克构建的DNA双螺旋结构属于物理模型C．将完整细胞放入离心管中，利用不同的离心速度就能将各种细胞器分离开D．膜成分和结构的初步阐明是先提出假设，后通过观察和实验进一步验证和完善的过程解析：选C。无关变量是指实验中除实验变量以外的影响实验现象或结果的因素或条件，A正确；沃森和克里克构建的DNA双螺旋结构模型属于物理模型，B正确；应该将破碎的细胞放入离心管，通过差速离心法分离各种细胞器，C错误；膜的成分和结构的初步阐明，最初都是先根据实验现象和有关知识提出假说，假说需要通过观察和实验进一步验证和完善，3D正确。2．如下概念图中a代表某一生物学名词，其包括b、c、d、e四部分内容。下列叙述错误的是()A．若a是人体细胞中含量最多的4种元素，则b～e可代表C、H、O、NB．若a为多聚体，由单体连接而成，则b～e有多糖、蛋白质、脂肪、核酸C．若a表示植物细胞的结构，则b～e代表细胞壁、细胞膜、细胞质、细胞核D．若a为参与合成并分泌消化酶的细胞器，则b～e是核糖体、内质网、高尔基体、线粒体解析：选B。人体细胞中含量最多的4种化学元素是O、C、H、N，A正确；脂肪不是多聚体，其是由脂肪酸和甘油组成的，B错误；植物细胞的结构包括细胞壁、细胞膜、细胞质、细胞核等，C正确；消化酶是分泌蛋白，参与其合成与分泌的细胞器有核糖体、内质网、高尔基体、线粒体，D正确。3．下图为某动物细胞亚显微结构示意图，相关叙述正确的是()A．结构①的内膜向内折叠形成嵴，为葡萄糖的分解提供更多的场所B．结构②能控制物质进出细胞，细胞不需要的物质或颗粒不能通过C．结构③具有双层膜结构，是遗传信息库，控制细胞的代谢和遗传D．结构④参与细胞生物膜系统的组成，其膜结构能与结构①直接发生交换解析：选C。①是线粒体，葡萄糖在细胞质基质分解，不在线粒体分解，A错误；结构②是细胞膜，能控制物质进出细胞。但细胞膜的控制作用也是相对的，环境中一些对细胞有害的物质有可能通过细胞膜进入细胞，B错误；结构③是细胞核，是遗传信息库，控制细胞的代谢和遗传，C正确；结构④是高尔基体，其参与细胞生物膜系统的组成，但是其膜结构不能与结构①(线粒体)直接发生交换，D错误。4．某科学家构建了一个能自己移动和改变形态的“类细胞”模型，由膜外壳和填入物构成。请回答下列问题：(1)该生物模型属于____________模型。(2)该模型类似于能产生囊泡的两种细胞器是__________。(3)科学家想利用该结构运输抗癌药物到达患者的体内，且仅与癌细胞密切接触并释放4药物。请从细胞膜的功能角度分析，应该在该结构的膜外壳中加入能与癌细胞特异性结合的____________分子。(4)若将该模型置于一定浓度的K＋溶液中一段时间，检测发现，K＋不能进入其中。若你是科学家，将如何改造这个结构，使其能吸收K＋？___________________________。所依据的原理是_____________________________。解析：(1)物理模型是以实物或图画形式直观地表达认识对象的特征，可见，该生物模型属于物理模型。(2)细胞中能产生囊泡的细胞器有内质网和高尔基体。(3)科学家利用改造后的该结构运输抗癌药物，仅与癌细胞密切接触并释放药物而不伤害正常细胞，说明在该结构的膜外壳中应加入具有识别作用的并能与癌细胞特异性结合的糖蛋白分子。(4)K＋跨膜运输的方式是主动运输或协助扩散，需要相应的载体的协助，据此可知：若使该结构能从一定浓度的K＋溶液中吸收K＋，则应该在其膜外壳中加入K＋的载体(或通道蛋白)。答案：(1)物理(2)内质网和高尔基体(3)糖蛋白(4)在其膜外壳中加入K＋的载体(或通道蛋白)因为K＋的跨膜运输需要相应载体的协助二、膜的透性及物质跨膜方式的探究【考题范例】将生长状态一致的某种植物幼苗分成甲、乙两组，分别移入适宜的营养液中在光下培养，并给甲组的营养液适时通入空气，乙组不进行通气处理。一定时间后测得甲组的根对a离子的吸收速率远大于乙组的。关于这一实验现象，下列说法错误的是()A．给营养液通入空气有利于该植物的生长B．根细胞对a离子的吸收过程属于自由扩散C．根细胞对a离子的吸收过程有能量的消耗D．根细胞的有氧呼吸有利于根对a离子的吸收[审答提示](1)明确题目涉及问题的因果关系。(2)明确主动运输需要的条件。解析：选B。由题目给的信息“在光下给甲组通入空气，乙组不进行通气处理，甲组的根对a离子的吸收速率远大于乙组的”说明根对a离子的吸收为主动运输过程；主动运输需要载体与能量，B错误，C正确；给营养液通入的空气中含有氧气，根细胞获得氧气，有氧呼吸能正常进行，有利于根对a的吸收，有利于该植物的生长，A、D正确。【备考锦囊】1．利用图表比较不同“膜”的特点5膜的种类物质透过性特点半透膜较小物质通过，较大物质不能通过不具有选择性，无生物活性选择透过性膜要选择吸收的离子、小分子可以通过，而其他的离子、小分子和大分子不能通过具有选择性和生物活性，是生物膜，需依据细胞主动选择核膜其中的核孔是某些大分子物质进出的通道具有选择性，需要能量2.探究物质能否通过半透膜的方法(以碘和淀粉为例)烧杯内盛淀粉溶液漏斗内盛碘液结论变蓝不变蓝碘能通过半透膜，而淀粉不能不变蓝变蓝淀粉能通过半透膜，而碘不能变蓝变蓝淀粉和碘都能通过半透膜不变蓝不变蓝淀粉和碘都不能通过半透膜3.探究物质跨膜运输方式的实验设计(1)探究是主动运输还是被动运输(2)探究是自由扩散还是协助扩散【应考提升】1．比较生物膜和人工膜(双层磷脂)对多种物质的通透性，结果如下图，据图回答下列问题：6(1)K＋、Na＋、Cl－在通过人工膜时速率极低，而在通过生物膜时速率明显提高很多，这一事实发生的原因为生物膜中具有________，而人工膜没有，这也体现了生物膜具有________这一特性。(2)甘油、CO2、O2通过人工膜和通过生物膜的速率________，这些物质通过细胞膜的方式是________，图中甘油、CO2、O2通过速率的差异，也反映了________________会影响其通过人工膜的扩散速率。(3)根据图中的数据分析H2O在生物膜上的运输速率大约是人工膜上的10倍，请你做出合理的解释：______________________________。解析：(1)生物膜和人工膜的差异是生物膜有蛋白质，所以生物膜是选择透过性膜。(2)甘油、CO2、O2通过生物膜和人工膜的方式都是自由扩散，所以运输速率没有差异；三种物质通过自由扩散运输的速度有差异，说明物质的分子大小影响自由扩散的速率。(3)生物膜上有协助水运输的物质，所以H2O在生物膜上的运输速率大约是人工膜上的10倍。答案：(1)载体蛋白选择透过性(2)相同自由扩散物质的分子大小(3)生物膜上有协助水运输的物质(或生物膜上有水通道蛋白协助水运输)2．请利用观察植物细胞质壁分离的方法，设计实验探究紫色洋葱鳞片叶细胞是否会主动吸收物质M。简要写出：(1)实验思路：____________________________________________。(2)实验结果及结论：______________________________________。解析：(1)①将紫色洋葱鳞片叶细胞浸润在清水中，制成临时装片，放在低倍显微镜下观察液泡大小及原生质层位置；②在盖玻片一侧滴加一定浓度的物质M溶液，另一侧用吸水纸吸引，重复几次(或使用引流法)，使洋葱鳞片叶细胞浸润在物质M的溶液中；③低倍显微镜下观察紫色洋葱鳞片叶细胞是否发生质壁分离及自动复原。(2)该探究性实验有两种可能的结果及结论：①若浸润在清水的细胞原生质层紧贴细胞壁，浸润在物质M溶液的细胞发生质壁分离但不会自动复原，说明紫色洋葱鳞片叶细胞不会主动吸收物质M；7②若浸润在清水的细胞原生质层紧贴细胞壁，浸润在物质M溶液的细胞发生质壁分离且自动复原，说明紫色洋葱鳞片叶细胞会主动吸收物质M。答案：(1)①将紫色洋葱鳞片叶细胞浸润在清水中，制成临时装片，放在低倍显微镜下观察液泡大小及原生质层位置。②在盖玻片一侧滴加一定浓度的物质M溶液，另一侧用吸水纸吸引，重复几次(或使用引流法)，使洋葱鳞片叶细胞浸润在物质M的溶液中。③低倍显微镜下观察紫色洋葱鳞片叶细胞是否发生质壁分离及自动复原(2)①若浸润在清水的细胞原生质层紧贴细胞壁，浸润在物质M溶液的细胞发生质壁分离但不会自动复原，说明紫色洋葱鳞片叶细胞不会主动吸收物质M。②若浸润在清水的细胞原生质层紧贴细胞壁，浸润在物质M溶液的细胞发生质壁分离且自动复原，说明紫色洋葱鳞片叶细胞会主动吸收物质M3．Hg2＋能抑制ATP水解。科研人员为探究不同浓度的Hg2＋对洋葱根尖成熟区细胞和分生区细胞吸收K＋的影响进行了相关实验，结果如下表所示。请回答下列问题：实验材料组别Hg2＋浓度(mg·L－1)实验后细胞内K＋浓度(mg·L－1)成熟区细胞和适宜浓度的K＋溶液A1010A2107A3204分生区细胞和上述浓度的K＋溶液B105B2102B3201(1)洋葱根尖细胞中能产生ATP的部位有______________________。针对成熟区细胞设置A1组作为对照组的目的是__________________。(2)分析上表中数据可知，随着Hg2＋浓度的升高，细胞吸收K＋的量_____(填“增多”“不变”或“减少”)，可能的原因是____________。(3)对比A1组和B1组，可得出的结论是_______