学年高中生物41物质跨膜运输的实例.docx

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学年高中生物41物质跨膜运输的实例

第1节物质跨膜运输的实例

知识归纳

一、细胞的吸水和失水

1．原理：

渗透作用。

该作用必须具备两个条件：

2．动物细胞的吸水和失水

（1）条件：

a．动物细胞可以构成一个渗透装置，其中细胞膜是③___________。

b．细胞膜两侧存在④______________。

（2）吸水与失水

a．当外界溶液浓度＜细胞质浓度时，细胞⑤_____________。

b．当外界溶液浓度＞细胞质浓度时，细胞⑥__________。

c．当外界溶液浓度＝细胞质浓度时，水分⑦___________。

3．植物细胞的吸水和失水

（1）成熟的植物细胞的结构

（2）原理：

细胞液通过⑪_____________与外界溶液之间发生渗透。

（3）水分子扩散的方向：

⑫_____________浓度溶液→⑬_____________浓度溶液。

（4）质壁分离与质壁分离复原

当外界溶液浓度＞细胞液浓度时，细胞⑭_____________→质壁⑮_____________；

二、物质跨膜运输的其他实例

1．物质跨膜运输的特点

（1）物质跨膜运输并不都是①______________的。

（2）细胞对于物质的输入和输出有②________________。

2．细胞膜的功能特点

细胞膜和其他生物膜都是③_______________膜，具体表现为④____________可自由通过，一些⑤_____________和小分子也可以通过，而其他的⑥_____________、小分子和大分子则不能通过。

【课前小测】判断正误：

1．红细胞在低浓度溶液中会因吸水而涨破，在高浓度溶液中会因失水而皱缩。

（）

2．“质壁分离”中“质”是指细胞质，“壁”是指细胞壁。

（）

3．小分子物质都能通过细胞膜，大分子物质则不能。

（）

4．当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，植物细胞就会发生质壁分离。

（）

5．紫色洋葱的外表皮细胞能在一定浓度的蔗糖溶液中发生质壁分离的必要条件是细胞壁的伸缩性比原生质层小。

（）

6．当外界溶液浓度大于细胞内液体浓度时，显微镜下的细胞没有发生质壁分离，则该细胞一定是死细胞。

（）

答案

一、①半透膜②浓度差③半透膜④浓度差⑤吸水

⑥失水⑦进出平衡⑧细胞膜⑨液泡膜⑩细胞液

⑪原生质层⑫低⑬高⑭失水⑮分离

二、①顺相对含量梯度②选择性③选择透过性

④水分子⑤离子⑥离子

【课前小测】

1．√2．×3．×4．×5．√6．×

重点

一、渗透作用

1．概念

渗透作用是指水分子（或者其他溶剂分子）透过半透膜，从低浓度溶液向高浓度溶液的扩散。

2．渗透系统

一个完整的渗透系统由两种不同浓度的溶液体系（A和B）以及两者间的半透膜组成

3．渗透作用发生的条件

（1）具有半透膜；

（2）半透膜两侧的溶液存在浓度差。

4．动、植物细胞均符合发生渗透作用的条件

动物细胞与外界溶液形成渗透系统

渗透作用模型

植物细胞与外界溶液形成渗透系统

基本组成或条件

细胞膜——选择透过性膜

浓度差——细胞质与外界溶液之间

半透膜、浓度差

原生质层——选择透过性

浓度差——细胞液与外界溶液之间

原理

细胞质通过细胞膜与外界溶液之间发生渗透

水分子（或其他溶剂分子）已扩散作用通过半透膜

细胞液通过原生质层与外界溶液之间发生渗透作用

水分子扩散的方向

低浓度溶液→高浓度溶液

1．如图所示，把体积与质量浓度相同的葡萄糖溶液与蔗糖溶液用半透膜（允许溶剂和葡萄糖通过，不允许蔗糖通过）隔开，开始一段时间后液面情况是

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

【参考答案】C

流向乙，故C项正确。

二、观察植物细胞的质壁分离和复原

1．实验原理

（1）成熟的植物细胞与外界溶液接触时，会通过原生质层与外界溶液发生渗透作用而吸水或失水。

（2）原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性。

（3）当细胞液浓度小于外界溶液浓度时，植物细胞渗透失水，发生质壁分离；当外界溶液浓度小于细胞液浓度时，植物细胞渗透吸水，发生质壁分离复原。

2．质壁分离及质壁分离复原的原因

内因

外因

宏观表现

微观表现

质壁分离

原生质层具有选择透过性，细胞壁伸缩性小，原生质层伸缩性大

外界溶液浓度大于细胞液浓度

植物由坚挺变得萎蔫

液泡变小，细胞液颜色变深，原生质层与细胞壁分离

质壁分离复原

细胞液浓度大于外界溶液浓度

植物由萎蔫变得坚挺

液泡变大，细胞液颜色变浅，原生质层与细胞壁分离复原

典例在线

2．在“观察植物细胞的质壁分离和质壁分离复原”实验中，之所以用已经成熟的洋葱表皮细胞作实验材料，是因为这样的细胞具有

A．伸缩性很小的细胞壁B．功能完善的细胞膜

C．能够流动的细胞质D．大而醒目的液泡

【参考答案】D

皮细胞具有这些条件。

【知识拓展】1．只有活的、成熟的植物细胞才能发生质壁分离和复原。

动物细胞和没有液泡的植物细胞不能发生质壁分离。

死的植物细胞中细胞膜由于失去了选择透过性，所以也不能发生质壁分离，已发生质壁分离的细胞死亡后，也无法复原。

2．实验材料中的细胞要有较深的颜色，以便于观察。

3．使用的溶液浓度不能过大（防止细胞失水过多而死亡）。

4．不要让溶液流到显微镜上（防止污染显微镜）。

三、物质跨膜运输的其他实例

1．番茄和水稻吸收矿质离子的比较：

科学家将番茄和水稻分别放在含有Ca2+、Mg2+和

的培养液中培养，结果及分析如下：

（1）不同植物细胞对同一无机盐离子、同一植物细胞对不同无机盐离子的吸收均有差异，说明植物细胞膜对无机盐离子的吸收具有选择性。

（2）番茄吸收Ca2+、Mg2+多，吸收

少；水稻吸收

多，而吸收Ca2+、Mg2+少，从营养学的角度讲番茄的补钙效果比水稻好。

（3）水稻吸收水的相对速度比吸收Ca2+、Mg2+大，造成培养液Ca2+、Mg2+浓度上升；番茄吸收水的相对速度比吸收

大，造成培养液中

浓度上升。

（4）植物细胞在同一时间内吸收离子和吸收水的量不同，即吸收离子和吸收水是两个相对独立的过程。

2．人体甲状腺滤泡上皮细胞吸收碘的特点：

人体甲状腺滤泡上皮细胞内碘浓度比血液中高2025倍，说明碘进入甲状腺滤泡上皮细胞是从低浓度向高浓度运输，即逆浓度梯度进行。

3．微生物吸收矿物质的特点：

不同微生物对同种矿物质的吸收和同种微生物对不同矿物质的吸收表现出较大的差异。

典例在线

3．关于植物根系吸收矿质离子的叙述，正确的是

A．植物根系吸收各种矿质离子的速率相同

B．土壤温度不影响植物根系对矿质离子的吸收

C．植物根细胞吸收矿质元素离子主要依靠渗透作用

D．植物根细胞能逆浓度梯度吸收土壤中的矿质元素离子

【参考答案】D

方式吸收土壤中的矿质元素离子的，D正确。

好题

1．关于选择透过性膜与半透膜的关系，正确的是

①具有半透性必须具有选择透过性

②具有选择透过性就必须具有半透性

③活的生物膜才具有选择透过性

④只有活的生物膜才具有半透性

A．①③B．①④C．②③D．②④

2．下列现象不属于渗透作用的是

A．水分子通过红细胞

B．水分子或其他溶剂分子通过细胞膜

C．K+通过原生质层

D．水分子通过原生质层

3．下列四项中，不是一个植物细胞发生渗透作用理由的是

A．纤维素和果胶构成的细胞壁是全透性的

B．由细胞膜、细胞质、液泡膜构成的原生质层是选择透过性膜

C．液泡中具有一定浓度的细胞液

D．细胞液的浓度大于（或小于）外界溶液的浓度

4．红细胞内含有大量K+，将人红细胞置于盛有下列液体的离心管中，10分钟后离心，得到沉淀物和上清液，则上清液中K+含量最高的离心管内盛有

A．10％氯化钠溶液B．0．9％氯化钠溶液

C．20％蔗糖溶液D．蒸馏水

5．当你连续吃咸菜时，你的口腔黏膜会有干涩的感觉。

其原因是

A．口腔黏膜细胞质浓度大于外界溶液浓度，细胞失水

B．口腔黏膜细胞质浓度小于外界溶液浓度，细胞失水

C．口腔黏膜细胞质浓度大于外界溶液浓度，细胞吸水

D．口腔黏膜细胞质浓度小于外界溶液浓度，细胞吸水

6．利用高浓度的盐水杀菌的原理是

A．盐水中的氯有杀菌作用

B．高浓度盐水中水分不足，不利于细菌生长

C．由于渗透作用，细菌失水死亡

D．钠有杀菌作用

7．某同学为了观察渗透现象，设计了如下实验：

用猪的膀胱膜将一漏斗封住，再在漏斗里装上清水，然后把漏斗浸入盛有质量分数为10%的NaCl溶液（Na＋和Cl－可自由通过半透膜）的烧杯中，并使漏斗管内的液面与烧杯中的液面一样高，但他始终没有观察到渗透现象。

那么，他应该怎样改进实验才能达到目的

A．把质量分数为10%的NaCl溶液换成质量分数为30%的NaCl溶液

B．把质量分数为10%的NaCl溶液改装在漏斗里，清水装在烧杯中

C．把猪的膀胱膜换成其他半透膜

D．把质量分数为10%的NaCl溶液换成质量分数为10%的蔗糖溶液

8．如图为显微镜下某植物细胞在质量分数为30%的蔗糖溶液中的示意图。

下列叙述中错误的是

A．若将细胞置于清水中，A仍保持不变

B．若该细胞处于质量分数为40%的蔗糖溶液中，B/A值将变小

C．B/A值能表示细胞失水的程度

D．A、B分别表示细胞和液泡的长度

9．如图为某学生进行某实验的基本操作步骤，请回答下列问题。

（1）你认为他做该实验的目的是______________________________________________。

（2）B步骤主要观察洋葱鳞片叶表皮细胞中紫色__________的大小以及________的位置。

（3）请描述C步骤的操作方法：

________________________________________________。

（4）某学生在F步骤观察时，发现质壁分离不能复原，最可能的原因是________________________。

（5）通过实验发现，蔗糖溶液浓度不适宜会造成实验失败。

请据此拟定一个相关的研究课题：

__________________________________________________________________________________________________________________________________。

真题

10．（2017•新课标2）将某种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．04h内物质A没有通过细胞膜进入细胞内

B．01h内细胞体积与原生质体体积的变化量相等

C．23h内物质A溶液的渗透压小于细胞液的渗透压

D．01h内液泡中液体的渗透压大于细胞质基质的渗透压

11．（2017•海南卷）为研究植物细胞质壁分离现象，某同学将某植物的叶表皮放入一定浓度的甲物质溶液中，一段时间后观察到叶表皮细胞发生了质壁分离现象。

下列说法错误的是

A．该植物的叶表皮细胞是具有液泡的活细胞

B．细胞内甲物质的浓度高于细胞外甲物质的浓度

C．细胞液中的H2O可以经扩散进入甲物质溶液中

D．甲物质和H2O能自由通过该叶表皮细胞的细胞壁

答案

1．【答案】C

【解析】物质能否通过半透膜往往取决于物质分子的大小，半透膜无选择性。

而选择透过性膜只让水分子和被细胞选择吸收的离子和小分子物质通过，因此具有选择性就必须具有半透性。

2．【答案】C

【解析】渗透作用是指水分子或其他溶剂分子从低浓度的溶液通过半透膜进入高浓度溶液中的现象。

水分子通过红细胞属于渗透作用，A属于；细胞膜是选择透过性膜，水分子或其他溶剂分子通过细胞膜属于渗透作用，B属于；原生质层是选择透过性膜，但是K+在溶液中作为溶质分子，不符合定义，C不属于；水分子通过原生质层，即植物细胞的渗透作用，D属于。

3．【答案】A

【解析】渗透作用需要半透膜，而纤维素和果胶构成的细胞壁是全透性的。

4．【答案】D

【解析】正常情况下，K+存在于细胞内，上清液中含有K+是因为细胞吸水导致破裂，故是在蒸馏水中。

5．【答案】B

6．【答案】C

【解析】高浓度的盐水处理细菌时，由于外界溶液比细菌细胞内的浓度高，导致细菌大量失水而死亡，故C正确。

7．【答案】D

【解析】Na＋、Cl－能通过膀胱膜（半透膜），所以膀胱膜两侧最终不能形成浓度差，因而不能观察到渗透现象。

将质量分数为10%的NaCl溶液换成质量分数为10%的蔗糖溶液后，蔗糖分子不能透过半透膜，且膀胱膜两侧存在浓度差，因而会发生渗透作用。

8．【答案】D

【解析】图示细胞处于质壁分离状态。

A是细胞壁之间的距离，即细胞的长度。

B是原生质的长度，所以D项错误。

若将细胞置于清水中，细胞吸水，B将增大，A仍保持不变，A项正确。

若该细胞处于质量分数为40%的蔗糖溶液中，细胞失水，B/A值将变小，B项正确。

B/A值大，细胞失水少，B/A值小，细胞失水多，所以B/A值能表示细胞失水的程度。

9．【答案】

（1）观察植物细胞的质壁分离与复原（或探究植物细胞在什么情况下会失水或吸水；或证明原生质层相当于一层半透膜等）

（2）（中央）液泡原生质层

（3）从盖玻片的一侧滴入蔗糖溶液，在另一侧用吸水纸吸引，重复几次

（4）质壁分离时间过长，细胞失水过多而死亡

（5）探究蔗糖溶液浓度对洋葱鳞片叶表皮细胞质壁分离和复原的影响

10．【答案】C

【解析】由图可知，原生质体的相对体积先下降后上升，所以该植物细胞发生了质壁分离后复原。

04h内细胞发生自动复原，说明物质A能进入细胞，A错误；01h内细胞发生质壁分离，细胞失水，原生质体伸缩性比细胞壁的伸缩性大，所以细胞体积与原生质体体积的变化量不等，B错误；23h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，C正确；01h内发生质壁分离，细胞失水，液泡中液体的渗透压小于细胞质基质的渗透压，D错误。

【名师点睛】1．渗透作用：

水分子或其他溶剂分子通过半透膜的扩散。

2．发生渗透作用的条件：

具半透膜，两侧溶液具有浓度差。

3．植物细胞的吸水与失水 

（1）植物细胞就相当于渗透装置。

原生质层：

细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质，相当于半透膜。

（2）植物细胞通过渗透作用吸水和失水。

植物细胞的质壁分离：

当细胞液的浓度小于外界溶液的浓度时，细胞就会通过渗透作用而失水，细胞液中的水分就透过原生质层进入到溶液中，使细胞壁和原生质层都出现一定程度的收缩。

由于原生质层比细胞壁的收缩性大，当细胞不断失水时，原生质层就会与细胞壁分离。

质壁分离复原的原理：

当细胞液的浓度大于外界溶液的浓度时，细胞就会通过渗透作用而吸水，外界溶液中的水分就通过原生质层进入到细胞液中，整个原生质层就会慢慢地恢复成原来的状态，紧贴细胞壁，使植物细胞逐渐发生质壁分离复原。

11．【答案】B