（對照原則自身對照） 一、滲透作用的原理 1.滲透作用的概念：滲透作用是指水分子（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：一是具有半透膜；二是半透膜兩側(cè)的溶液具有濃度差。即一個完整的滲透系統(tǒng)由兩種溶液(A和B)，以及隔在兩者中間的半透膜這三者構(gòu)成。3原理：對于被半透膜隔開的兩個溶液體系S1和S2： 當S1濃度S2濃度時：單位時間內(nèi)由S2S1的水分子數(shù)多于單位時間內(nèi)由S1S2的水分子數(shù)。 當S1濃度S2濃度時：單位時間內(nèi)由S1S2的水分子數(shù)多于單位時間內(nèi)由S2S1的水分子數(shù)。 當S1濃度S2濃度時：單位時間內(nèi)由S1S2的水分子數(shù)等于單位時間內(nèi)由S2S1的水分子數(shù)。 S1、S2進行雙向的水分子移動，但我們只能從外觀上觀測雙向水分子移動的數(shù)量差。 4滲透作用的結(jié)果：從微觀水平分析，水分子可以通過半透膜進行雙向擴散；從宏觀水平觀察，水分卻是從低濃度溶液流向高濃度溶液，直至達到動態(tài)平衡。 【例1】如圖實驗裝置，玻璃槽中是蒸餾水，半透膜允許單糖透過。倒置的長頸漏斗中先裝入蔗糖溶液，一段時間后再加入蔗糖酶。最可能的實驗現(xiàn)象是() A漏斗中液面開始時先上升，加蔗糖酶后又下降 B在玻璃槽中會測到蔗糖和蔗糖酶 C漏斗中液面開始時先下降，加蔗糖酶后一直上升 D在玻璃槽中會測到葡萄糖、果糖和蔗糖酶A 【解析】實驗開始時，蔗糖不能透過半透膜，所以單位時間內(nèi)通過半透膜滲透進長頸漏斗中的水分子數(shù)比滲透出來的多，漏斗內(nèi)液面上升。而加入蔗糖酶后，將蔗糖分解為單糖，單糖分子能透過半透膜進入玻璃槽中，使玻璃槽內(nèi)液體濃度升高，一段時間后，水分子從長頸漏斗內(nèi)滲出的較多，漏斗內(nèi)液面下降。 二、動植物細胞的吸水和失水 1植物細胞的原生質(zhì)層(由細胞膜、液泡膜以及兩層之間的細胞質(zhì)構(gòu)成)相當于一層半透膜。 2動植物細胞吸失水比較 【例2】 (2010濟南一模)右圖表示多種植物成熟細胞在不同濃度的蔗糖溶液內(nèi)質(zhì)壁分離的百分率，圖中曲線表明這些植物細胞() A細胞液濃度蔗糖溶液濃度 B細胞液濃度蔗糖溶液濃度 C有不同濃度的細胞液 D有不同的選擇透過性C 【解析】本題考查對質(zhì)壁分離實驗的理解。讀圖可知，在不同濃度的蔗糖溶液中質(zhì)壁分離的細胞數(shù)量是不同的，說明這些植物細胞有不同濃度的細胞液。 三、植物細胞的吸水和失水的實驗探究 1實驗原理 (1)成熟植物細胞的原生質(zhì)層具有選擇透過性，細胞壁和原生質(zhì)層具有一定伸縮性，但原生質(zhì)層的伸縮性大于細胞壁。 (2)細胞液濃度外界溶液濃度細胞液中的水分經(jīng)原生質(zhì)層進入外界溶液質(zhì)壁分離。 (3)質(zhì)壁分離復原：細胞的細胞液濃度外界溶液濃度外界溶液中的水分經(jīng)原生質(zhì)層進入細胞液質(zhì)壁分離復原。 2實驗流程 3本實驗應注意的問題 (1)實驗成功的關鍵是實驗材料的選擇，必須選擇有大液泡的植物細胞(最好有顏色)，便于在顯微鏡下觀察現(xiàn)象。 (2)滴加蔗糖溶液和清水，要在載物臺的載玻片上進行，否則不容易對比觀察某個細胞的失水和吸水情況。 (3)蔗糖溶液濃度不宜過高，否則會引起植物細胞過度失水而死亡。 (4)若用葡萄糖、NaCl、KNO3、尿素、乙二醇等做實驗，發(fā)生質(zhì)壁分離后，會自動復原，其原因是上述物質(zhì)都可轉(zhuǎn)運到細胞內(nèi)，致使細胞液濃度升高，外界溶液濃度降低，重新吸水而復原。 (5)質(zhì)壁分離時，在細胞壁和細胞膜之間充滿的是濃度降低了的外界溶液，因為細胞壁是全透性的。 4本實驗能驗證的問題及拓展應用 (1)實驗驗證問題 觀察質(zhì)壁分離和復原： 可以證明一個成熟的植物細胞構(gòu)成一個滲透系統(tǒng)，質(zhì)壁分離和復原是細胞滲透失水或吸水的標志； 可以證明滲透作用發(fā)生的條件； 可以證明細胞是活的； 還可以大致測出細胞液的濃度； 證明原生質(zhì)層的伸縮性大于細胞壁。 (2)實驗拓展應用 探究滲透作用的兩個條件半透膜和濃度差。若將教材中實驗裝置換成紗布(全透性)、薄膜(不透性)，半透膜兩側(cè)換成濃度相等的蔗糖溶液，滲透作用都不發(fā)生，即可證明滲透作用發(fā)生的兩個條件。 探究區(qū)分10%和20%蔗糖溶液 用教材中的實驗裝置，將兩種液體分別裝入燒杯和漏斗中，若漏斗液面上升，則燒杯中為10%蔗糖溶液，反之則為20%蔗糖溶液。 探究某種材料的細胞液濃度 配制一系列濃度的蔗糖溶液，制作成一系列裝片用顯微鏡觀察，視野中約有50%的細胞發(fā)生質(zhì)壁分離時的蔗糖溶液濃度即為細胞液濃度。 【例3】用洋蔥鱗片葉表皮制備“觀察細胞質(zhì)壁分離實驗”的臨時裝片，觀察細胞的變化，下列有關實驗操作和結(jié)果的敘述，正確的是() A將裝片放在酒精燈上加熱后，再觀察細胞質(zhì)壁分離現(xiàn)象 B在蓋玻片一側(cè)滴入清水，細胞吸水膨脹但不會破裂 C用不同濃度的硝酸鉀溶液處理細胞后，均能觀察到質(zhì)壁分離復原現(xiàn)象 D當質(zhì)壁分離不能復原時，細胞仍具有正常的生理功能B 【解析】 A項觀察細胞質(zhì)壁分離實驗時，植物細胞應處于生活狀態(tài)，若將裝片放在酒精燈上加熱后，細胞會死亡，無法觀察到實驗現(xiàn)象；B項由于細胞壁的保護作用，植物細胞浸到清水中也不會由于吸水過多而漲破；C項要使細胞發(fā)生質(zhì)壁分離，外界溶液濃度應大于細胞液濃度，但也不可過高，否則會使細胞失水過多而死亡，在適宜濃度范圍下，KNO3可以通過主動運輸進入細胞而使細胞自動復原；D項細胞發(fā)生質(zhì)壁分離不能復原時，說明細胞已經(jīng)過度失水而死亡，細胞不再具有正常的生理功能。 四、物質(zhì)跨膜運輸?shù)钠渌麑嵗?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)液中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吸收離子和吸收水的量不同，即吸收離子和吸收水是兩個不同的過程。23SiO23SiO23SiO23SiO 【例4】 (2010南通一模)用完全相同的培養(yǎng)液，在相同條件下分別培養(yǎng)水稻和番茄幼苗。在兩者吸水速率幾乎相同的情況下，72小時后培養(yǎng)液中部分離子濃度發(fā)生了如下表的變化(表中數(shù)據(jù)為72小時后溶液中部分離子濃度占開始時的百分比)。分析下表能不得出的結(jié)論是()D A不同植物對礦質(zhì)元素的吸收量是不同的 B不同植物根尖細胞膜上載體的種類和數(shù)量是不同的 C與番茄相比，水稻對 吸收量大，對Ca2吸收量小 D植物對各種離子的吸收速率與溶液中離子的濃度呈正相關23SiO 【解析】本題考查細胞對礦質(zhì)離子的吸收。由表可見，水稻、番茄對各種離子的吸收量不同，其原因是根細胞表面的相應離子載體的數(shù)量不同，水稻對 吸收量比番茄大，而番茄對Ca2吸收量較水稻大。不能得到離子的吸收速率與溶液中離子的濃度的關系。23SiO 五、物質(zhì)出入細胞的方式物質(zhì)出入細胞的方式被動運輸主動運輸自由擴散協(xié)助擴散運輸方向高濃度低濃度高濃度低濃度一般為低濃度高濃度是否需要載體不需要需要需要是否消耗能量不消耗不消耗消耗 1自由擴散、協(xié)助擴散和主動運輸?shù)谋容^續(xù)表物質(zhì)出入細胞的方式被動運輸主動運輸自由擴散協(xié)助擴散圖例是否需要載體O2、CO2、H2O、甘油、乙醇、苯等出入細胞紅細胞吸收葡萄糖小腸絨毛上皮細胞吸收葡萄糖、氨基酸、無機鹽等 2.胞吞、胞吐：是大分子和顆粒物質(zhì)進出細胞的方式，這兩種方式雖然最終通過了生物膜，但實質(zhì)上，這些物質(zhì)并沒有真正地穿過生物膜。例如，白細胞吞噬大腸桿菌、變形蟲吞噬有機物顆粒、胰腺細胞分泌胰島素等。 3在細胞的生命活動過程中，主動運輸起到了重要作用，它使細胞能主動地從外界吸收被選擇的物質(zhì)，供生命活動利用。同樣，細胞也能利用主動運輸把新陳代謝產(chǎn)物排出細胞外。總之，細胞通過主動運輸，攝取、積累物質(zhì)以及不斷排出代謝廢物，從而維持細胞組成成分的動態(tài)穩(wěn)定，保證生命活動的正常進行?！居亚樘嵝选科咸烟沁M入其他細胞或紅細胞吸收其他離子的方式是主動運輸。由低濃度向高濃度運輸?shù)姆绞揭欢ㄊ侵鲃舆\輸，但主動運輸不一定只是由低濃度到高濃度，一種物質(zhì)進出細胞的方式取決于該物質(zhì)的性質(zhì)和細胞膜的特點。 【例5】(2010江蘇模擬)關于下面概念圖的分析， 正確的是() A和所示的過程都需要消耗細胞內(nèi)ATP水解釋放的能量 B只有所示的過程能逆濃度梯度運輸物質(zhì) C大分子只有通過所示的過程才能進入細胞 D果脯腌制時蔗糖進入細胞與過程和有關B 【解析】從概念圖上分析，為主動運輸，為協(xié)助擴散，為協(xié)助擴散的實例，為主動運輸?shù)膶嵗?A錯誤，主動運輸需要消耗細胞內(nèi)ATP水解釋放的能量，不需要； B正確，主動運輸可逆濃度梯度運輸物質(zhì)，被動運輸只能順濃度梯度運輸物質(zhì)； C錯誤，大分子物質(zhì)可通過胞吞進入細胞； D錯誤，果脯腌制時細胞已經(jīng)死亡，細胞膜的選擇透過性消失。 六、影響物質(zhì)跨膜運輸?shù)囊蛩胤治?1影響自由擴散和協(xié)助擴散的因素分析 (1)自由擴散不需要能量和載體，是順濃度梯度的運輸方式，只與細胞內(nèi)外的物質(zhì)濃度差有關，濃度差越大，運輸速率越快。 (2)協(xié)助擴散需要載體，不需要能量，順濃度梯度運輸，因此載體的種類和數(shù)量、細胞內(nèi)外的物質(zhì)濃度差都會影響其運輸速率。需要注意的是，受載體數(shù)量的限制，其運輸速率不會隨著濃度差的增大而一直增加 2影響主動運輸?shù)囊蛩胤治?(1)載體：細胞膜上的一類蛋白質(zhì) 載體具有特異性 不同物質(zhì)的運輸所需載體蛋白不同。 不同細胞膜上的載體蛋白的種類和數(shù)目不同。 載體具有飽和性：當細胞膜上的載體已達飽和時，細胞吸收該載體運載的物質(zhì)的速度不再隨物質(zhì)濃度的增大而增大。 (2)能量：凡是能夠影響能量供應的因素都影響主動運輸?shù)乃俣龋鐪囟?、氧氣濃度等。具體分析如下： 甲圖分析： A點無氧呼吸為礦質(zhì)離子吸收提供能量。 AB段表示在一定范圍內(nèi)，隨O2增多，有氧呼吸加強，主動運輸方式速率加快。 BC段限制離子吸收速率的主要因素是載體數(shù)量。 【友情提醒】當橫軸表示細胞呼吸強度或ATP時，曲線應從原點開始。 乙圖分析：溫度或pH主要通過影響細胞呼吸相關酶的活性從而影響礦質(zhì)離子吸收速率。 丙圖分析： AB段，載體未飽和，隨離子濃度增大，吸收速率加快。 BC段，載體已飽和，限制因素主要是載體的數(shù)量。 CD段，離子濃度過高，根細胞滲透失水，影響了根細胞的正常代謝活動，離子吸收速率下降。 【例6】科學家在研究細胞膜運輸物質(zhì)時發(fā)現(xiàn)有下列四種關系，分別用四種曲線表示：在研究具體的物質(zhì)X時，發(fā)現(xiàn)與曲線和相符，試問：細胞膜運輸物質(zhì)X的方式是()A A主動運輸 B自由擴散 C胞吞和胞吐 D無法判斷【解析】解答本題時應先分析每一條曲線可表示哪種運輸方式，再判斷物質(zhì)X的運輸方式。曲線物質(zhì)運輸速度與物質(zhì)濃度呈正相關，不受其他因素的影響，應為自由擴散。曲線在一定濃度范圍內(nèi)，隨物質(zhì)濃度升高運輸速度加快，當達到一定濃度后，運輸速度不再增加，說明這種運輸需要載體，由于受載體數(shù)量的影響，運輸速度存在最大值，故可表示主動運輸或協(xié)助擴散。 曲線O2濃度的高低可影響細胞呼吸，進而影響能量的供應，該運輸速度與O2濃度無關，說明這種運輸方式不需要能量，應為被動運輸。 曲線運輸速度與O2濃度有關，說明這種運輸方式需要能量，應為主動運輸。結(jié)合對上述曲線的分析，我們可以看出運輸物質(zhì)X的方式是主動運輸。1滲透作用是溶劑分子(如水、丙酮、酒精)通過半透膜的擴散。2細胞膜上的糖蛋白具有識別和免疫作用。有些糖蛋白的糖對于糖蛋白自身或機體起著保護作用或潤滑作用。糖蛋白在細胞間信號傳遞方面起著更為復雜的作用。細胞表面的糖蛋白形成細胞的糖萼(糖衣)，參與細胞的黏連，這在胚和組織的生長、發(fā)育以及分化中起著關鍵性作用。 一、理論歸納 1概述自身對照指實驗與對照在同一對象上進行，不另設對照組。實驗操作前的對象為對照組，實驗操作后的對象則為實驗組。對比實驗操作前后現(xiàn)象變化的差異而得出實驗結(jié)論。 2典例分析植物細胞的質(zhì)壁分離與復原實驗：(1)實驗對象：同一個成熟的植物細胞。(2)在這一實驗中有兩次對照，具體分析如下：3注意事項(1)實驗材料在實驗過程中必須保持一定的生理活性。(2)實驗操作要有一定的范圍，如處理活細胞時所用溶液濃度要適宜。(3)持續(xù)觀察記錄實驗操作前、后的實驗對象狀況，控制好觀察時間。二、演練二、演練下圖A為兩個滲透裝置，溶液a、b為不等濃度的同種溶液，液體c為清水；圖B為顯微鏡下觀察到的紫色洋蔥表皮細胞。請回答：(1)一個成熟的植物細胞可看作一個封閉的滲透系統(tǒng)，因為圖B中的 相當于圖A中的2，圖B細胞此時所處的生理狀態(tài)是 。(2)圖B細胞是高度分化的細胞，已喪失分裂能力，要使其恢復分裂能力，首先要進行 處理，再進行 處理。原生質(zhì)層質(zhì)壁分離狀態(tài)離體脫分化(或去分化)(3)根據(jù)所學知識，在坐標圖中用曲線表示實驗過程中裝置1、裝置2的液面高度變化趨勢(兩個滲透裝置的起始液面高度為0，且a溶液濃度b溶液濃度)(如圖所示)【解析】2是半透膜，植物細胞的原生質(zhì)層相當于半透膜。高度分化的細胞喪失分裂能力，要使其恢復分裂能力，可借助于植物組織培養(yǎng)的方法。1.(2011全國新課標)將人的紅細胞放入4 蒸餾水中，一段時間后紅細胞破裂，主要原因是( ) A紅細胞膜具有水溶性 B紅細胞的液泡體積增大 C蒸餾水大量進入紅細胞 D低溫時紅細胞膜流動性增大C【解析】細胞膜的基本支架是磷脂雙分子層，水分子可以通過自由擴散進出細胞。把細胞放到蒸餾水中，細胞液濃度高于外界溶液濃度，導致大量水分子進入細胞，細胞破裂，選項C正確。低溫下細胞膜的流動性減小，選項D錯誤。細胞破裂與細胞膜的水溶性無關，選項A錯誤。人的紅細胞不具備中央大液泡，其他細胞器已經(jīng)退化消失，選項B錯誤。 2.(2011天津)將紫色洋蔥鱗片葉表皮浸潤在0.3 g/mL的蔗糖溶液中，1分鐘后進行顯微觀察，結(jié)果見下圖。下列敘述錯誤的是( )AA圖中L是細胞壁，M是液泡，N是細胞質(zhì)B將視野中的細胞浸潤在清水中，原生質(zhì)體會逐漸復原C實驗說明細胞膜與細胞壁在物質(zhì)透過性上存在顯著差異D洋蔥根尖分生區(qū)細胞不宜作為該實驗的實驗材料【解析】洋蔥紫色的鱗片葉表皮細胞中有一個大而且呈紫色的液泡，當發(fā)生質(zhì)壁分離時，液泡體積縮小，原生質(zhì)層與細胞壁發(fā)生分離，M表示液泡，所以圖示中的N表示的應是原生質(zhì)層與細胞壁之間的部分，此處為外界溶液；發(fā)生質(zhì)壁分離的細胞若處于清水中，外界水分將通過原生質(zhì)層向液泡中滲透，原生質(zhì)層(或原生質(zhì)體)逐漸恢復原來的狀態(tài)；成熟植物細胞的細胞壁是全透性的，而細胞膜是選擇透過性的；由于洋蔥根尖分生區(qū)細胞沒有形成大液泡，同時顏色較淺，故不適合作為質(zhì)壁分離及復原的實驗材料。 3.(2010浙江)為研究兔紅細胞在不同濃度NaCl溶液中的形態(tài)變化，請根據(jù)以下提供的實驗材料與用具，寫出實驗思路，設計記錄實驗結(jié)果及原因分析的表格，并填入相應內(nèi)容。 材料與用具：兔紅細胞稀釋液、質(zhì)量分數(shù)為1.5%的NaCl溶液、蒸餾水、試管、顯微鏡等。 (要求：答題時對NaCl溶液的具體配制、待觀察裝片的具體制作不作要求) 實驗思路（1） 配制一系列質(zhì)量分數(shù)由0到1.5%的NaCl溶液，分別等量加入各支試管中 。 向上述各支試管中分別加入等量的兔紅細胞稀釋液，放置一定時間。 取兔紅細胞稀釋液和上述試管中的紅細胞稀釋液制作裝片，用顯微鏡觀察并比較紅細胞形態(tài)的變化。 (2)設計一張表格，并將預期實驗結(jié)果及原因分析填入該表中。 不同濃度NaCl溶液對兔紅細胞形態(tài)的影響 【解析】本題考查實驗設計能力。本實驗目的是研究兔紅細胞在不同濃度NaCl溶液中的形態(tài)，因此考生在寫實驗思路時應注意要觀察不同濃度NaCl溶液中細胞的形態(tài)，題中信息提示NaCl溶液的配制不作要求，那么就沒有必要再去做相關描述。4.浸入1 mol/L KNO3溶液中的洋蔥表皮細胞，會發(fā)生質(zhì)壁分離和質(zhì)壁分離復原的現(xiàn)象。在此過程中，物質(zhì)出入細胞的方式先后有( ) A主動運輸和自由擴散 B自由擴散和主動運輸 C自由擴散、協(xié)助擴散、主動運輸 D自由擴散、主動運輸、自由擴散 D【解析】洋蔥表皮細胞浸入1 mol/L的KNO3溶液中，會先發(fā)生質(zhì)壁分離，此過程中水分子以滲出細胞為主自由擴散；后來K和NO進入細胞主動運輸，質(zhì)壁分離復原，此過程水分子又以進入細胞為主自由擴散。 5.以紫色洋蔥鱗莖表皮為材料觀察植物細胞質(zhì)壁分離現(xiàn)象，下列敘述錯誤的是( ) A在發(fā)生質(zhì)壁分離的細胞中能觀察到紫色中央液泡逐漸縮小 B滴加30%的蔗糖溶液比10%的蔗糖溶液引起細胞質(zhì)壁分離所需時間短 C發(fā)生質(zhì)壁分離的細胞放入清水中又復原，說明細胞保持活性 D用高濃度的NaCl溶液代替蔗糖溶液不能引起細胞質(zhì)壁分離D【解析】用高濃度的NaCl溶液代替蔗糖溶液，能引起質(zhì)壁分離，但質(zhì)壁分離不能復原。6.在培養(yǎng)玉米的溶液中加入某種負離子，結(jié)果發(fā)現(xiàn)玉米根細胞在吸收該種負離子的同時，對Cl的主動吸收減少，而對K的主動吸收并沒有影響，原因是( )A該種負離子妨礙了能量的生成B該種負離子抑制了主動運輸C該種負離子抑制了細胞呼吸D該種負離子載體和Cl的相同D【解析】運輸K和Cl的載體是不同的，加入某種負離子后，細胞吸收Cl減少了，而對K無影響，說明運輸Cl和運輸該種負離子的載體是相同的。 7.下列物質(zhì)進出細胞的過程與線粒體密切相關的是( ) 酒精被胃黏膜吸收 氧氣進入細胞 腎小管管壁上皮細胞吸收原尿中的Na 小腸絨毛上皮細胞吸收氨基酸 A B C DB【解析】線粒體是細胞內(nèi)的“能量供應站”。酒精和氧氣進出細胞是自由擴散，不需要消耗能量。而無機鹽和氨基酸進出細胞是主動運輸?shù)倪^程，需要消耗能量，與線粒體有關。