学年高中生物第四章细胞的物质输入和输出专题41物质跨膜运输的实例提升版讲人教版必修1.docx
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学年高中生物第四章细胞的物质输入和输出专题41物质跨膜运输的实例提升版讲人教版必修1
专题4.1物质跨膜运输的实例
一、渗透作用
【知识点讲解】
1.渗透作用的概念
渗透作用：
指水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散。
2.渗透系统的组成分析
⑴渗透系统的组成（如图）及特点：
①半透膜，可以是生物性的选择透过性膜，如细胞膜，也可以是物理性的过滤膜，如玻璃纸。
②半透膜两侧的溶液具有浓度差。
3.渗透作用的发生
⑴若S1溶液浓度大于S2，则单位时间内由S2→S1的水分子数多于S1→S2，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。
⑵在达到渗透平衡后，若存在如图所示的液面差Δh，则S1溶液浓度仍大于S2。
4.渗透作用的应用源:
⑴比较不同溶液浓度大小
漏斗内
烧杯内
溶液浓度
M
N
现象及结论
①若漏斗内液面上升，则M＞N
②若漏斗内液面不变，则M＝N
③若漏斗内液面下降，则M＜N
⑵验证渗透作用发生的条件
①具半透膜。
②具有浓度差。
【典型例题】
如图是达到平衡的渗透装置，半透膜不允许蔗糖分子通过，此时漏斗内（S1）和漏斗外（S2）为两种不同浓度的蔗糖溶液，液面的高度差为
h，初始时漏斗内、外液面相平。
下列说法正确的是（）
A．初始时水分子从S1到S2的速率小于S2到S1的速率
B．此时漏斗内外液体浓度大小关系为S1小于S2
C．若向漏斗内加入蔗糖酶，则
h逐渐变大直至重新达到平衡
D．若漏斗内外是不同浓度的硝酸钾溶液，平衡时S1的浓度大于S2的浓度
【答案】A
【变式训练】
某渗透装置如图所示，烧杯中盛有蒸馏水，已知图中猪膀胱膜允许单糖透过。
在倒置的长颈漏斗中先装入蔗糖溶液，一段时间后再加入蔗糖酶。
从理论上分析，该实验过程中最可能出现的实验现象是（ ）
A.漏斗中液面开始时先上升，加酶后即下降
B.漏斗中液面先上升，加酶后继续上升，然后开始下降
C.加酶前后，在烧杯中都可以检测出蔗糖
D.加酶后，可以在烧杯中检测出葡萄糖、果糖和蔗糖酶
【答案】B
二、动植物细胞的吸水和失水
【知识点讲解】
1.动物细胞的吸水和失水
外界溶液浓度<细胞质浓度时,细胞吸水膨胀
外界溶液浓度>细胞质浓度时,细胞失水皱缩
外界溶液浓度=细胞质浓度时,水分进出细胞处于动态平衡
2.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
①外界溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞失水，发生质壁分离现象。
②外界溶液浓度小于细胞液浓度时，细胞吸水，发生质壁分离复原现象。
（3）质壁分离的原因
①外因：
细胞液浓度<外界溶液浓度，细胞通过渗透作用失水；
②内因：
细胞壁的伸缩性小于原生质层的伸缩性。
【典型例题】
如图曲线表示完全相同的两个植物细胞分别放置在A，B溶液中，细胞失水量的变化情况。
相关叙述不正确的是（）
A．该实验可选取绿色植物成熟的叶肉细胞来进行
B．两条曲线的差异是由于A，B溶液浓度不同导致
C．若B溶液的浓度稍减小，则曲线中b点左移
D．6min时取出两个细胞用显微镜观察，均可看到质壁分离现象
【答案】B
【变式训练】
某同学用紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞、滴加了红墨水的蔗糖溶液（质量浓度为0.3g/mL）、蒸馏水等材料，制成观察植物细胞质壁分离和复原实验的临时装片。
下图是该同学根据所观察到的图像绘制而成。
下列分析中，不正确的是（）
A.结构①②③构成原生质层
B.①内液体为红色，②内液体为紫色
C.该图所示细胞可能正在发生质壁分离，也可能正在发生质壁分离复原
D.若将该图所示细胞放于清水中，可能会发生质壁分离复原
【答案】A
三、实验：
观察植物细胞的质壁分离和复原
【知识点讲解】
1.实验原理
2.实验流程
3.质壁分离实验的拓展应用及方法
（1）判断细胞的死活
待测细胞＋蔗糖溶液
（2）测定细胞液浓度范围
待测细胞＋一系列浓度梯度的蔗糖溶液
细胞液浓度介于未发生质壁分离和刚刚发生质壁分离的蔗糖溶液的浓度之间。
（3）比较不同植物细胞的细胞液浓度大小
不同植物细胞＋同一浓度的蔗糖溶液
刚刚发生质壁分离时所需时间的比较―→判断细胞液浓度大小（时间越短，细胞液浓度越小）。
（4）比较一系列溶液的浓度的大小
同一植物的相同成熟细胞＋未知浓度的溶液
记录刚刚发生质壁分离所需时间―→比较所用时间长短―→判断溶液浓度的大小（时间越短，未知溶液的浓度越大）。
（5）鉴别不同种类的溶液（如KNO3溶液和蔗糖溶液）
相同成熟植物细胞＋不同种类溶液
【典型例题】
某同学探究“不同浓度蔗糖溶液对紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞形态的影响”，得到如图所示结果。
相关叙述正确的是（ ）
A.实验的主要原理是活的植物细胞能够发生渗透作用
B.实验中需要使用显微镜、载玻片等仪器以及苏丹Ⅲ、重铬酸钾溶液等药品
C.紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞浸润在蒸馏水中时，细胞会略微膨胀
D.结果表明大多数细胞的细胞液浓度介于0.25～0.3mmol/L之间
【答案】C
【解析】实验的主要原理为活的成熟（具大液泡）的植物细胞能够发生渗透作用，A错误；苏丹Ⅲ检测脂肪，重铬酸钾检测酒精，B错误；细胞浸润在蒸馏水中，会进行渗透吸水，由于细胞壁的伸缩性差，所以会略微膨胀，C正确；由题图可以看出大多数细胞的细胞液浓度介于0.2～0.25mmol/L之间，D错误。
【变式训练】
（2017•新课标Ⅱ卷.4）将某植物的成熟细胞放入一定浓度的物质A溶液中，发现其原生质体（即植物细胞中细胞壁以内的部分）的体积变化趋势如图所示。
下列叙述正确的是（）
A．0~4h内物质A没有通过细胞膜进入细胞内
B．0~1h内细胞体积与原生质体体积的变化量相等
C．2~3h内物质A溶液的渗透压小于细胞液的渗透
压
D．0~1h内液泡中液体的渗透压大于细胞质基质的渗透压
【答案】C
【点拨】2~3h内为质壁分离复原过程，细胞吸水，物质A溶液的渗透压小于细胞液的渗透
压。
四、物质跨膜运输的其他实例
【知识点讲解】
实例一：
结论：
1.同种植物对不同离子的吸收不一样
2.不同植物对同种离子的吸收不一样
3.植物吸收离子和吸收水是两个相对独立过程
实例二：
人体甲状腺滤泡上皮细胞具有很强的摄取碘的能力，能够逆浓度梯度吸收碘。
结论：
有些物质（如碘）的跨膜运输是逆相对含量梯度（逆浓度梯度）运输的。
实例三：
不同微生物对不同矿物质吸收表现出较大差异
结论：
生物对于不同离子吸收经验选择性。
小结：
细胞膜不仅是半透膜，还是选择透过性膜，水分子自由通过，一些离子和小分子可以通过，其他的离子、小分子、大分子不能通过，是活细胞的重要特征。
【典型例题】
将水稻和番茄分别放在含Ca2+、Mg2+、SiO44-的培养液中培养，一段时间后，水稻和番茄培养液中离子浓度变化如图所示，据此分析错误的是（）
A．番茄培养液中Ca2+、Mg2+减少，SiO44-增多，说明番茄吸收Ca2+、Mg2+较多，SiO44-较少
B．植物细胞对无机盐离子的吸收具有选择性
C．水稻吸收水的相对速度比吸收Ca2+、Mg2+小
D．植物吸收水和吸收无机盐离子是两个相对独立的过程
【答案】C
【变式训练】
科学家将水稻和番茄分别放在相同的含Ca2+、Mg2+和SiO44-的培养液中培养，相同条件下培养一段时间后，培养液中的离子浓度变化情况如下图所示。
下列分析正确的是（）
A.水稻吸收Ca2+、Mg2+的速度与吸水的速度相同
B.番茄从培养液中吸收Ca2+，而从体内排出SiO44-
C.最可能水稻根细胞膜上运输SiO44-的载体数量明显多于番茄的，Ca2+和Mg2+的跨膜运输可以是逆相对含量梯度的
D.水稻和番茄对Mg2+离子的吸收没有体现细胞膜的选择透过性
【答案】C
【课堂小结】
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