第八讲物质跨膜运输的实例和方式.docx

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第八讲物质跨膜运输的实例和方式

知识体系——定内容

核心素养——定能力

生命观念

通过归纳记忆常见物质运输方式的实例和判断方法，建立起生命结构与功能相统一的观点

理性思维

通过分析影响渗透作用和物质跨膜运输的因素，培养利用逻辑思维分析问题的能力

科学探究

通过“观察质壁分离与复原”和“探究物质跨膜运输的方式”的实验，掌握探究性实验设计的一般程序

社会责任

通过对渗透作用和质壁分离应用等有关问题分析，养成学以致用，关注生产生活实际的习惯

[基础知识·系统化]

知识点一　细胞的吸水和失水

1．渗透作用

2．物质跨膜运输的实例

知识点二　物质进出细胞的方式

[基本技能·问题化]

1．A、B分别表示渗透作用装置，据图回答下列问题

（1）水分子的流动方向：

①当溶液浓度S1＞S2时，水分子通过半透膜由S2流向S1多于由S1流向S2的，液面上升；

②当溶液浓度S1＜S2时，水分子通过半透膜由S1流向S2多于由S2流向S1的，液面下降。

当渗透平衡时，通过半透膜的水分子达到平衡，液面不再发生变化。

（2）Δh不变时，S1、S2的大小关系为S1＞S2（填“＞”“＜”或“＝”，S1、S2中溶质不能通过半透膜）。

（3）在图B所示的U形玻璃管内，左右管内分别装入质量分数相等的葡萄糖、麦芽糖溶液。

初始时两管中液面相平，假设溶质分子不能透过半透膜。

①一段时间后，两管中液面的变化为：

左管液面升高，右管液面降低。

（均填“升高”“降低”或“不变”）

②如同时向两管内加入等量的麦芽糖酶，两管中液面的变化分别为：

左管液面先升高，后下降，右管液面先下降，再升高，最后稳定在一定高度。

2．填写成熟植物细胞结构示意图，并回答下列问题

质壁分离的原因：

（1）外因：

细胞液浓度小于外界溶液浓度，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。

3．判断物质进出细胞的方式

（1）结合实例判断下列物质的运输方式：

（均填序号）

A．水B．O2、CO2C．红细胞吸收葡萄糖

D．甘油、脂肪酸、性激素、乙醇等脂溶性物质

E．小肠绒毛上皮细胞吸收葡萄糖F．无机盐、葡萄糖等逆浓度进出细胞

G．神经细胞静息状态下K＋外流和兴奋时Na＋内流H．人红细胞吸收K＋排出Na＋

I．胰岛B细胞分泌胰岛素J．神经细胞分泌神经递质K．吞噬细胞吞噬抗原

①以上属于自由扩散的是A、B、D。

②以上属于协助扩散的是C、G。

③以上属于主动运输的是E、F、H。

④以上属于胞吞的是K，属于胞吐的是I、J。

考点一渗透作用与质壁分离

1．影响渗透作用中液面变化的因素分析

半透膜表面积的大小

半透膜两侧的浓度差

在浓度B＝C>A，其他条件相同的情况下，半透膜的表面积越大，单位时间内进出半透膜的水量越多，液面变化越明显

在其他条件相同的情况下，半透膜两侧的浓度差越大，单位时间内进出半透膜的水量越多，液面变化越明显

2．渗透装置中溶液渗透方向与浓度的判断

[对点落实]

1．（2018·临沂模拟）如图1所示的甲、乙、丙三个渗透装置中，三个漏斗颈的内径相等，漏斗内盛有浓度相同的蔗糖溶液，且漏斗内液面高度相同，漏斗口均封以半透膜，置于同一个水槽的清水中。

三个渗透装置半透膜的面积和所盛蔗糖溶液的体积如下表所示。

图2中曲线1、2、3表示漏斗液面高度随时间的变化情况。

则曲线1、2、3与甲、乙、丙三个装置的对应关系应是（　　）

装置编号

甲

乙

丙

半透膜面积

S/2

蔗糖溶液体积

A．1—丙；2—甲；3—乙　　　B．1—乙；2—甲；3—丙

C．1—甲；2—乙；3—丙D．1—丙；2—乙；3—甲

2．下图为研究渗透作用的实验装置，漏斗内溶液（S1）和漏斗外溶液（S2）起始液面一致。

渗透平衡时的液面差为Δh。

下列有关分析正确的是（　　）

A．若S1、S2分别是不同浓度的蔗糖溶液，渗透平衡时的液面差为Δh，S1浓度大于S2的浓度

B．若S1、S2分别是不同浓度的蔗糖溶液，渗透平衡时的液面差为Δh，S1浓度等于S2的浓度

C．若S1、S2分别是不同浓度的KNO3溶液，且S1浓度大于S2的浓度，渗透平衡时的液面差为Δh，大于0

D．若S1、S2分别是不同浓度的KNO3溶液，且S1浓度等于S2的浓度，渗透平衡时的液面差为Δh，小于0

观察植物细胞的质壁分离与复原

1．实验的操作过程及观察指标

2．质壁分离发生的条件

（1）从细胞角度分析：

①死细胞、动物细胞及未成熟的植物细胞（如根尖分生区细胞）不发生质壁分离及复原现象。

②具有中央大液泡的成熟植物细胞可发生质壁分离及复原现象。

（2）从溶液角度分析：

①在一定浓度（溶质不能透过膜）的溶液中只会发生质壁分离现象，不能发生自动复原现象（只有用清水或低渗溶液处理，方可复原）。

②在一定浓度（溶质可透过膜）的溶液（如KNO3、甘油等）中可发生质壁分离后自动复原现象。

③在高浓度溶液中可发生质壁分离现象，但不会发生质壁分离复原现象。

[对点落实]

3．（2017·盘锦期中）如图为某同学利用紫色洋葱鳞片叶作为实验材料，观察植物细胞质壁分离与复原的基本操作步骤。

下列相关叙述错误的是（　　）

A．第二次观察（d）和第一次观察（b）形成对照，第三次观察（f）和第二次观察（d）形成对照

B．该实验用显微镜主要观察原生质层和细胞壁的位置、液泡的颜色和大小等

C．如果将蔗糖溶液换成浓度适宜的KNO3溶液，则可以省略e过程

D．增大蔗糖溶液的浓度实验效果会更明显且不影响细胞的活性

4.下表为甲同学用某浓度KNO3溶液进行质壁分离实验时所测得的数据，如图为乙同学用另一浓度的KNO3溶液进行质壁分离实验时所绘制的曲线图，下列分析正确的是（　　）

时间（min）

原生质体相对大小

90%

60%

30%

A．乙同学的实验进行到T2时观察不到质壁分离现象，此时细胞液浓度一定等于外界溶液浓度

B．乙同学在实验进行到T1时可观察到质壁分离现象，此时细胞液浓度一定小于外界溶液浓度

C．甲同学实验进行到8min时质壁分离达到平衡，滴加清水后发生质壁分离复原

D．甲同学所用溶液浓度要大于乙同学

[归纳拓展]　质壁分离实验中的两组对照

实验组

对照组

第一组

经质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液处理后发生质壁分离的洋葱鳞片叶外表皮细胞

自然状态下的洋葱鳞片叶外表皮细胞

第二组

用清水处理后发生了质壁分离复原的细胞

发生了质壁分离的洋葱鳞片叶外表皮细胞

渗透作用对保持细胞正常渗透平衡有重要作用，利用渗透原理可以用于防腐，改良盐碱地等。

利用质壁分离及复原实验可以判断细胞活性，确定细胞液的浓度范围以及溶液浓度大小的判断等。

[对点落实]

5．为探究植物A能否移植到甲地生长，某生物学研究性学习小组通过实验测定了植物A细胞液的浓度，实验结果如下表。

为保证植物A移植后能正常生存，则甲地土壤溶液的浓度应（　　）

浓度（mol/L）

0.15

0.2

0.25

0.3

质壁分离状态

不分离

刚分离

显著分离

A．≤0.15mol/L　　　　B．≤0.2mol/L

C．≥0.2mol/LD．≥0.3mol/L

6．五个大小相同的马铃薯幼根与物种A的幼根分别放入甲～戊五种不同浓度的蔗糖溶液中，数小时后，取出称重，重量变化如图所示。

以下关于该实验结果的说法错误的是（　　）

A．与马铃薯幼根细胞液等渗的溶液是甲溶液

B．马铃薯比物种A更耐旱

C．物种A幼根的细胞在甲浓度溶液中一定会发生明显的质壁分离

D．在这五种蔗糖溶液中，浓度最大的是乙溶液

[归纳拓展]　植物细胞质壁分离及复原的拓展应用

（1）判断成熟植物细胞是活细胞还是死细胞：

（2）测定细胞液浓度范围：

（3）比较不同植物成熟细胞的细胞液浓度：

（4）鉴别不同种类的溶液（如KNO3溶液和蔗糖溶液）：

考点二物质出入细胞的方式

1．归纳法记忆同一物质的不同运输方式

物质

相应过程

运输方式

葡萄糖

进入红细胞

协助扩散

进入小肠绒毛上皮细胞肾小管重吸收葡萄糖

主动运输

Na＋

进入神经细胞

协助扩散（靠离子通道）

运出神经细胞

主动运输（Na＋K＋泵）

K＋

进入神经细胞

主动运输（Na＋K＋泵）

运出神经细胞

协助扩散（靠离子通道）

2．“三看法”快速判定物质出入细胞的方式

[对点落实]

1．（2018·荆州摸底）下列关于物质出入细胞方式的叙述，正确的是（　　）

A．被细胞胞吐的一定是像胰岛素一样的大分子物质

B．血浆中的氧进入红细胞需穿过两层生物膜

C．胞吐过程一定会有分泌泡与细胞膜的融合过程

D．mRNA从细胞核到细胞质的过程属于胞吐作用

2.（2016·江苏高考）如图为一种溶质分子跨膜运输的示意图。

下列相关叙述错误的是（　　）

A．载体①逆浓度运输溶质分子

B．载体②具有ATP酶活性

C．载体①和②转运方式不同

D．载体②转运溶质分子的速率比自由扩散快

[易错提醒]　明辨物质运输的三个“不一定”

（1）小分子物质的运输方式不一定都是跨膜运输，如神经递质的释放是胞吐作用。

（2）生物大分子不一定都是以胞吞、胞吐方式运输的，如RNA和蛋白质可通过核孔出入细胞核。

（3）消耗能量的运输方式并不一定就是主动运输，胞吞和胞吐也消耗能量。

探究物质跨膜运输的方式

[对点落实]

3．科学家在研究钠通过细胞膜的运输方式时，做了下述实验：

先向枪乌贼神经纤维里注入微量的放射性同位素24Na，不久可测得神经纤维周围溶液中存在24Na，如果在神经纤维膜外溶液中先后加入某药物和ATP，测得周围溶液中24Na的量如图所示。

据图做出的下列推断，错误的是（　　）

A．加入某药物后，溶液中24Na的量不再增加

B．加入ATP后，细胞中24Na的量减少

C．“某药物”的作用机理是抑制ATP水解

D．“某药物”的作用机理是抑制细胞呼吸

4．红树林分布于热带亚热带海岸潮间带，通常受到盐胁迫。

红树林植物为抵抗盐胁迫，通过叶子和嫩枝可以将吸收到植物体内的盐分排出，是强耐盐植物。

那么红树林从海水及土壤中吸收无机盐的方式是主动运输还是被动运输，设计以下实验进行探究。

（1）实验步骤：

①取生长发育相同的红树林植物，分成A、B两组，放入适宜浓度的含有K＋、Ca2＋的溶液中；

②A组给予正常的呼吸条件，B组_________________________________________

③_____________________________________________________________________。

（2）实验结论：

①若两组植株对K＋、Ca2＋的吸收速率相同，说明____________________________

______________________；

②____________________________________，说明红树林从海水及土壤中吸收无机盐的方式是主动运输。

[归纳拓展]　探究物质运输方式的方法

（1）探究是主动运输还是被动运输的方法：

（2）探究是自由扩散还是协助扩散的方法：

[典型图示]不同物质出入细胞方式的曲线分析及判断

[问题设计]

（1）图1、2表示物质浓度对跨膜运输速率的影响，其中图1表示的运输方式为自由扩散，图2表示的运输方式是协助扩散或主动运输。

图2中P点之后运输速率不变的原因是膜上载体蛋白的数量有限。

（2）图3、4表示O2浓度对跨膜运输速率的影响，其中图3表示的运输方式为自由扩散或协助扩散，图4表示的运输方式为主动运输。

图4中P点之后运输速率不变的限制因素是载体蛋白的数量。

（3）若图3表示哺乳动物成熟红细胞的物质运输，还可表示主动运输。

[对点落实]

5．（2018·衡阳模拟）如图1、2分别是洋葱根尖在不同含氧量及不同底物浓度情况下（其他条件适宜），从含硝酸钾的全营养液中吸收NO

的速率曲线图。