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2019-2020年高中生物 4.1 物質跨膜運輸的實例 新人教版 知識歸納 一、細胞的吸水和失水 1．原理：滲透作用。該作用必須具備兩個條件： 2．動物細胞的吸水和失水 （1）條件： a．動物細胞可以構成一個滲透裝置，其中細胞膜是③___________。 b．細胞膜兩側存在④______________。 （2）吸水與失水 a．當外界溶液濃度＜細胞質濃度時，細胞⑤_____________。 b．當外界溶液濃度＞細胞質濃度時，細胞⑥__________。 c．當外界溶液濃度＝細胞質濃度時，水分⑦___________。 3．植物細胞的吸水和失水 （1）成熟的植物細胞的結構 （2）原理：細胞液通過?_____________與外界溶液之間發(fā)生滲透。 （3）水分子擴散的方向：?_____________濃度溶液→?_____________濃度溶液。 （4）質壁分離與質壁分離復原 當外界溶液濃度＞細胞液濃度時，細胞?_____________→質壁?_____________； 二、物質跨膜運輸的其他實例 1．物質跨膜運輸的特點 （1）物質跨膜運輸并不都是①______________的。 （2）細胞對于物質的輸入和輸出有②________________。 2．細胞膜的功能特點 細胞膜和其他生物膜都是③_______________膜，具體表現為④____________可自由通過，一些⑤_____________和小分子也可以通過，而其他的⑥_____________、小分子和大分子則不能通過。 【課前小測】判斷正誤： 1．紅細胞在低濃度溶液中會因吸水而漲破，在高濃度溶液中會因失水而皺縮。（ ） 2．“質壁分離”中“質”是指細胞質，“壁”是指細胞壁。（ ） 3．小分子物質都能通過細胞膜，大分子物質則不能。（ ） 4．當外界溶液濃度大于細胞液濃度時，植物細胞就會發(fā)生質壁分離。（ ） 5．紫色洋蔥的外表皮細胞能在一定濃度的蔗糖溶液中發(fā)生質壁分離的必要條件是細胞壁的伸縮性比原生質層小。（ ） 6．當外界溶液濃度大于細胞內液體濃度時，顯微鏡下的細胞沒有發(fā)生質壁分離，則該細胞一定是死細胞。（ ） 答案 一、①半透膜 ②濃度差 ③半透膜 ④濃度差 ⑤吸水 ⑥失水 ⑦進出平衡 ⑧細胞膜 ⑨液泡膜 ⑩細胞液 ?原生質層 ?低 ?高 ?失水 ?分離 二、①順相對含量梯度 ②選擇性 ③選擇透過性 ④水分子 ⑤離子 ⑥離子 【課前小測】 1．√ 2． 3． 4． 5．√ 6． 重點 一、滲透作用 1．概念 滲透作用是指水分子（或者其他溶劑分子）透過半透膜，從低濃度溶液向高濃度溶液的擴散。 2．滲透系統(tǒng) 一個完整的滲透系統(tǒng)由兩種不同濃度的溶液體系（A和B）以及兩者間的半透膜組成 3．滲透作用發(fā)生的條件 （1）具有半透膜； （2）半透膜兩側的溶液存在濃度差。 4．動、植物細胞均符合發(fā)生滲透作用的條件 動物細胞與外界溶液形成滲透系統(tǒng) 滲透作用模型 植物細胞與外界溶液形成滲透系統(tǒng) 基本組成或條件 細胞膜——選擇透過性膜 濃度差——細胞質與外界溶液之間 半透膜、濃度差 原生質層——選擇透過性 濃度差——細胞液與外界溶液之間 原理 細胞質通過細胞膜與外界溶液之間發(fā)生滲透 水分子（或其他溶劑分子）已擴散作用通過半透膜 細胞液通過原生質層與外界溶液之間發(fā)生滲透作用 水分子擴散的方向 低濃度溶液→高濃度溶液 1．如圖所示，把體積與質量濃度相同的葡萄糖溶液與蔗糖溶液用半透膜（允許溶劑和葡萄糖通過，不允許蔗糖通過）隔開，開始一段時間后液面情況是 A．甲高于乙 B．乙高于甲 C．先甲高于乙，后乙高于甲 D．先乙高于甲，后甲高于乙 【參考答案】C 流向乙，故C項正確。 二、觀察植物細胞的質壁分離和復原 1．實驗原理 （1）成熟的植物細胞與外界溶液接觸時，會通過原生質層與外界溶液發(fā)生滲透作用而吸水或失水。 （2）原生質層的伸縮性大于細胞壁的伸縮性。 （3）當細胞液濃度小于外界溶液濃度時，植物細胞滲透失水，發(fā)生質壁分離；當外界溶液濃度小于細胞液濃度時，植物細胞滲透吸水，發(fā)生質壁分離復原。 2．質壁分離及質壁分離復原的原因 內因 外因 宏觀表現 微觀表現 質壁分離 原生質層具有選擇透過性，細胞壁伸縮性小，原生質層伸縮性大 外界溶液濃度大于細胞液濃度 植物由堅挺變得萎蔫 液泡變小，細胞液顏色變深，原生質層與細胞壁分離 質壁分離復原 細胞液濃度大于外界溶液濃度 植物由萎蔫變得堅挺 液泡變大，細胞液顏色變淺，原生質層與細胞壁分離復原 典例在線 2．在“觀察植物細胞的質壁分離和質壁分離復原”實驗中，之所以用已經成熟的洋蔥表皮細胞作實驗材料，是因為這樣的細胞具有 A．伸縮性很小的細胞壁 B．功能完善的細胞膜 C．能夠流動的細胞質 D．大而醒目的液泡 【參考答案】D 皮細胞具有這些條件。 【知識拓展】1．只有活的、成熟的植物細胞才能發(fā)生質壁分離和復原。動物細胞和沒有液泡的植物細胞不能發(fā)生質壁分離。死的植物細胞中細胞膜由于失去了選擇透過性，所以也不能發(fā)生質壁分離，已發(fā)生質壁分離的細胞死亡后，也無法復原。 2．實驗材料中的細胞要有較深的顏色，以便于觀察。 3．使用的溶液濃度不能過大（防止細胞失水過多而死亡）。 4．不要讓溶液流到顯微鏡上（防止污染顯微鏡）。 三、物質跨膜運輸的其他實例 1．番茄和水稻吸收礦質離子的比較：科學家將番茄和水稻分別放在含有Ca2+、Mg2+和的培養(yǎng)液中培養(yǎng)，結果及分析如下： （1）不同植物細胞對同一無機鹽離子、同一植物細胞對不同無機鹽離子的吸收均有差異，說明植物細胞膜對無機鹽離子的吸收具有選擇性。 （2）番茄吸收Ca2+、Mg2+多，吸收少；水稻吸收多，而吸收Ca2+、Mg2+少，從營養(yǎng)學的角度講番茄的補鈣效果比水稻好。 （3）水稻吸收水的相對速度比吸收Ca2+、Mg2+大，造成培養(yǎng)液Ca2+、Mg2+濃度上升；番茄吸收水的相對速度比吸收大，造成培養(yǎng)液中濃度上升。 （4）植物細胞在同一時間內吸收離子和吸收水的量不同，即吸收離子和吸收水是兩個相對獨立的過程。 2．人體甲狀腺濾泡上皮細胞吸收碘的特點：人體甲狀腺濾泡上皮細胞內碘濃度比血液中高2025倍，說明碘進入甲狀腺濾泡上皮細胞是從低濃度向高濃度運輸，即逆濃度梯度進行。 3．微生物吸收礦物質的特點：不同微生物對同種礦物質的吸收和同種微生物對不同礦物質的吸收表現出較大的差異。 典例在線 3．關于植物根系吸收礦質離子的敘述，正確的是 A．植物根系吸收各種礦質離子的速率相同 B．土壤溫度不影響植物根系對礦質離子的吸收 C．植物根細胞吸收礦質元素離子主要依靠滲透作用 D．植物根細胞能逆濃度梯度吸收土壤中的礦質元素離子 【參考答案】D 方式吸收土壤中的礦質元素離子的，D正確。 好題 1．關于選擇透過性膜與半透膜的關系，正確的是 ①具有半透性必須具有選擇透過性 ②具有選擇透過性就必須具有半透性 ③活的生物膜才具有選擇透過性 ④只有活的生物膜才具有半透性 A．①③ B．①④ C．②③ D．②④ 2．下列現象不屬于滲透作用的是 A．水分子通過紅細胞 B．水分子或其他溶劑分子通過細胞膜 C．K+通過原生質層 D．水分子通過原生質層 3．下列四項中，不是一個植物細胞發(fā)生滲透作用理由的是 A．纖維素和果膠構成的細胞壁是全透性的 B．由細胞膜、細胞質、液泡膜構成的原生質層是選擇透過性膜 C．液泡中具有一定濃度的細胞液 D．細胞液的濃度大于（或小于）外界溶液的濃度 4．紅細胞內含有大量K+，將人紅細胞置于盛有下列液體的離心管中，10分鐘后離心，得到沉淀物和上清液，則上清液中K+含量最高的離心管內盛有 A．10％氯化鈉溶液 B．0．9％氯化鈉溶液 C．20％蔗糖溶液 D．蒸餾水 5．當你連續(xù)吃咸菜時，你的口腔黏膜會有干澀的感覺。其原因是 A．口腔黏膜細胞質濃度大于外界溶液濃度，細胞失水 B．口腔黏膜細胞質濃度小于外界溶液濃度，細胞失水 C．口腔黏膜細胞質濃度大于外界溶液濃度，細胞吸水 D．口腔黏膜細胞質濃度小于外界溶液濃度，細胞吸水 6．利用高濃度的鹽水殺菌的原理是 A．鹽水中的氯有殺菌作用 B．高濃度鹽水中水分不足，不利于細菌生長 C．由于滲透作用，細菌失水死亡 D．鈉有殺菌作用 7．某同學為了觀察滲透現象，設計了如下實驗：用豬的膀胱膜將一漏斗封住，再在漏斗里裝上清水，然后把漏斗浸入盛有質量分數為10%的NaCl溶液（Na＋和Cl－可自由通過半透膜）的燒杯中，并使漏斗管內的液面與燒杯中的液面一樣高，但他始終沒有觀察到滲透現象。那么，他應該怎樣改進實驗才能達到目的 A．把質量分數為10%的NaCl溶液換成質量分數為30%的NaCl溶液 B．把質量分數為10%的NaCl溶液改裝在漏斗里，清水裝在燒杯中 C．把豬的膀胱膜換成其他半透膜 D．把質量分數為10%的NaCl溶液換成質量分數為10%的蔗糖溶液 8．如圖為顯微鏡下某植物細胞在質量分數為30%的蔗糖溶液中的示意圖。下列敘述中錯誤的是 A．若將細胞置于清水中，A仍保持不變 B．若該細胞處于質量分數為40%的蔗糖溶液中，B/A值將變小 C．B/A值能表示細胞失水的程度 D．A、B分別表示細胞和液泡的長度 9．如圖為某學生進行某實驗的基本操作步驟，請回答下列問題。 （1）你認為他做該實驗的目的是______________________________________________。 （2）B步驟主要觀察洋蔥鱗片葉表皮細胞中紫色__________的大小以及________的位置。 （3）請描述C步驟的操作方法：________________________________________________。 （4）某學生在F步驟觀察時，發(fā)現質壁分離不能復原，最可能的原因是________________________。 （5）通過實驗發(fā)現，蔗糖溶液濃度不適宜會造成實驗失敗。請據此擬定一個相關的研究課題：__________________________________________________________________________________________________________________________________。 真題 10．（xx?新課標2）將某種植物的成熟細胞放入一定濃度的物質A溶液中，發(fā)現其原生質體（即植物細胞中細胞壁以內的部分）的體積變化趨勢如圖所示。下列敘述正確的是 A．04 h內物質A沒有通過細胞膜進入細胞內 B．01 h內細胞體積與原生質體體積的變化量相等 C．23 h內物質A溶液的滲透壓小于細胞液的滲透壓 D．01 h內液泡中液體的滲透壓大于細胞質基質的滲透壓 11．（xx?海南卷）為研究植物細胞質壁分離現象，某同學將某植物的葉表皮放入一定濃度的甲物質溶液中，一段時間后觀察到葉表皮細胞發(fā)生了質壁分離現象。下列說法錯誤的是 A．該植物的葉表皮細胞是具有液泡的活細胞 B．細胞內甲物質的濃度高于細胞外甲物質的濃度 C．細胞液中的H2O可以經擴散進入甲物質溶液中 D．甲物質和H2O能自由通過該葉表皮細胞的細胞壁 答案 1．【答案】C 【解析】物質能否通過半透膜往往取決于物質分子的大小，半透膜無選擇性。而選擇透過性膜只讓水分子和被細胞選擇吸收的離子和小分子物質通過，因此具有選擇性就必須具有半透性。 2．【答案】C 【解析】滲透作用是指水分子或其他溶劑分子從低濃度的溶液通過半透膜進入高濃度溶液中的現象。水分子通過紅細胞屬于滲透作用，A屬于；細胞膜是選擇透過性膜，水分子或其他溶劑分子通過細胞膜屬于滲透作用，B屬于；原生質層是選擇透過性膜，但是K+在溶液中作為溶質分子，不符合定義，C不屬于；水分子通過原生質層，即植物細胞的滲透作用，D屬于。 3．【答案】A 【解析】滲透作用需要半透膜，而纖維素和果膠構成的細胞壁是全透性的。 4．【答案】D 【解析】正常情況下，K+存在于細胞內，上清液中含有K+是因為細胞吸水導致破裂，故是在蒸餾水中。 5．【答案】B 6．【答案】C 【解析】高濃度的鹽水處理細菌時，由于外界溶液比細菌細胞內的濃度高，導致細菌大量失水而死亡，故C正確。 7．【答案】D 【解析】Na＋、Cl－能通過膀胱膜（半透膜），所以膀胱膜兩側最終不能形成濃度差，因而不能觀察到滲透現象。將質量分數為10%的NaCl溶液換成質量分數為10%的蔗糖溶液后，蔗糖分子不能透過半透膜，且膀胱膜兩側存在濃度差，因而會發(fā)生滲透作用。 8．【答案】D 【解析】圖示細胞處于質壁分離狀態(tài)。A是細胞壁之間的距離，即細胞的長度。B是原生質的長度，所以D項錯誤。若將細胞置于清水中，細胞吸水，B將增大，A仍保持不變，A項正確。若該細胞處于質量分數為40%的蔗糖溶液中，細胞失水，B/A值將變小，B項正確。B/A值大，細胞失水少，B/A值小，細胞失水多，所以B/A值能表示細胞失水的程度。 9．【答案】（1）觀察植物細胞的質壁分離與復原（或探究植物細胞在什么情況下會失水或吸水；或證明原生質層相當于一層半透膜等） （2）（中央）液泡 原生質層 （3）從蓋玻片的一側滴入蔗糖溶液，在另一側用吸水紙吸引，重復幾次 （4）質壁分離時間過長，細胞失水過多而死亡 （5）探究蔗糖溶液濃度對洋蔥鱗片葉表皮細胞質壁分離和復原的影響 10．【答案】C 【解析】由圖可知，原生質體的相對體積先下降后上升，所以該植物細胞發(fā)生了質壁分離后復原。04 h內細胞發(fā)生自動復原，說明物質A能進入細胞，A錯誤；01 h內細胞發(fā)生質壁分離，細胞失水，原生質體伸縮性比細胞壁的伸縮性大，所以細胞體積與原生質體體積的變化量不等，B錯誤；23 h內為質壁分離復原過程，細胞吸水，物質A溶液的滲透壓小于細胞液的滲透壓，C正確；01h內發(fā)生質壁分離，細胞失水，液泡中液體的滲透壓小于細胞質基質的滲透壓，D錯誤。 【名師點睛】1．滲透作用：水分子或其他溶劑分子通過半透膜的擴散。2．發(fā)生滲透作用的條件：具半透膜，兩側溶液具有濃度差。3．植物細胞的吸水與失水 （1）植物細胞就相當于滲透裝置。 原生質層：細胞膜和液泡膜以及兩層膜之間的細胞質，相當于半透膜。 （2）植物細胞通過滲透作用吸水和失水。 植物細胞的質壁分離：當細胞液的濃度小于外界溶液的濃度時，細胞就會通過滲透作用而失水，細胞液中的水分就透過原生質層進入到溶液中，使細胞壁和原生質層都出現一定程度的收縮。由于原生質層比細胞壁的收縮性大，當細胞不斷失水時，原生質層就會與細胞壁分離。 質壁分離復原的原理：當細胞液的濃度大于外界溶液的濃度時，細胞就會通過滲透作用而吸水，外界溶液中的水分就通過原生質層進入到細胞液中，整個原生質層就會慢慢地恢復成原來的狀態(tài)，緊貼細胞壁，使植物細胞逐漸發(fā)生質壁分離復原。 11．【答案】B