物质跨膜运输的实例.docx

1、物质跨膜运输的实例物质跨膜运输的实例（第1课时）考纲要求考情回顾命题趋势细胞吸水和失水原理及应用2010天津、上海、浙江、2011天津、广东1.从考查内容上：重要考点有渗透装置的分析，渗透现象的解释和分析；发生渗透作用的条件；动、植物细胞吸水和失水的条件、现象及原理；质壁分离的条件、现象、应用及质壁分离细胞图像的识别。本专题可考查实验设计或实验分析，如半透膜、质壁分离、细胞吸水和失水。2.从考查形式上：以选择题为主，另外还可以通过装置图、折线图等形式或通过实验的形式考查物质运输的方式、原理等。3.从命题趋势上看：渗透作用的原理、应用是考查学生实验设计分析能力的良好题材，是重要考点，常结合生产生

2、活实际综合出题。实验：通过模拟实验研究膜的透性2011新课标全国卷观察植物细胞的质壁分离和复原2012广东、北京、2011江苏、福建、2010新课标全国卷、天津、江苏物质进出细胞的方式2012海南、浙江、2011北京、全国卷、海南、2010天津、山东、广东第1节 物质跨膜运输的实例一、细胞的吸水和失水1原理：发生 ，必须具备两个条件。(1)具有 ：水分子可以通过，而蔗糖等大分子不能通过的膜，如 (又叫赛璐玢)。(2)膜两侧溶液具有 。2动物细胞的吸水和失水(以红细胞为例：红细胞膜相当于一层半透膜)(1)当外界溶液浓度 细胞质浓度时，细胞吸水膨胀。(2)当外界溶液浓度 细胞质浓度时，细胞失水皱缩

3、。(3)当外界溶液浓度 细胞质浓度时，水分进出平衡。3植物细胞的吸水和失水(1)植物细胞的吸水方式：渗透吸水（活的成熟的植物细胞）和吸涨吸水（没有大液泡的） 细胞壁：全透性 细胞膜(2) 成熟植物细胞的结构 原生质层 细胞质 具有选择透过性， 液泡膜 相当于半透膜(3) 植物细胞渗透吸水条件：成熟植物细胞中央具有 。(3)验证当外界溶液的浓度大于细胞液浓度时，细胞就通过渗透作用失水，植物细胞就发生 现象。将已发生质壁分离的植物细胞放入清水中，此时细胞液的浓度高于外界清水，植物细胞就吸水，发生 现象。二、实验探究植物细胞吸水和失水1探究实验的一般过程提出问题 设计实验 分析结果，得出结论 进一步

4、探究。2实验原理成熟的植物细胞的 相当于一层半透膜，_具有一定的浓度，能够渗透失水和吸水。3实验过程_显微镜观察实验现象(细胞发生质壁 分离和复原)得出结论。三、物质跨膜运输的实例1对无机盐的吸收实例(1)水稻和番茄对 的吸收量不同。(2)水稻和番茄对 的吸收量不同。(3)人体甲状腺滤泡上皮细胞可以逆 从血液中吸收碘。(4)不同微生物对不同矿物质的吸收表现出较大的 。2生物膜的特性物质跨膜运输并不都是_的，而且细胞对物质的输入和输出有_。即细胞膜和其他生物膜都是_膜。这种膜可以让_自由通过，一些_也可以通过，而其他的离子、小分子和_则不能通过。1.半透膜和选择透过性膜有哪些异同点？提示相同点：

5、某些物质可以通过，另一些物质不能通过。不同点：选择透过性膜一定是半透膜，半透膜不一定是选择透过性膜。2在实验中为什么选择紫色洋葱磷片叶作实验材料？提示紫色洋葱鳞片叶中有紫色的液泡，便于实验观察。 渗透系统的组成与成熟植物细胞的渗透吸水和失水 渗透系统模型成熟植物细胞与外界溶液形成渗透系统渗透系统的组成渗透作用的条件半透膜半透膜两侧的溶液具有浓度差细胞壁：主要由纤维素组成，分子间空隙较大，一切溶剂和溶质都能够透过，是全透性的。细胞膜和液泡膜是选择透过性膜。细胞膜、液泡膜以及两膜之间的细胞质构成原生质层相当与一层半透膜。“膜（原生质层）”内的细胞液有一定的浓度，与细胞外的溶液存在浓度差，这样细胞可

6、以通过这层选择透过性膜与外界的溶液发生渗透作用。原理水分子通过半透膜，从低浓度一侧向高浓度一侧扩散的现象渗透作用的发生若S1溶液浓度大于S2，则单位时间内由S2S1的水分子数多于S1S2，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。在达到渗透平衡后，若存在如图所示的液面差h，则S1溶液浓度仍大于S2。当外界溶液的浓度大于细胞液浓度时，细胞就通过渗透作用失水，植物细胞就发生质壁分离现象。将已发生质壁分离的植物细胞放入清水中，此时细胞液的浓度高于外界清水，植物细胞就吸水，发生质壁分离的复原现象。应用(1)比较不同溶液浓度大小漏斗内烧杯内溶液浓度MN若漏斗

7、内液面上升，则MN若漏斗内液面不变，则MN若漏斗内液面下降，则M外界溶液浓度细胞吸水；细胞液浓度外界溶液浓度细胞失水。3.判断细胞是否发生质壁分离及复原(1)从细胞角度分析具有中央大液泡的成熟植物细胞才可发生质壁分离现象。死细胞、动物细胞及未成熟的植物细胞不发生质壁分离现象。(2)从溶液角度分析在溶质可穿膜的溶液中细胞会发生先质壁分离后自动复原现象。在溶质不能穿膜的溶液中细胞只会发生质壁分离现象，不能自动复原。在高浓度溶液中细胞可发生质壁分离现象，但会因过度失水而死亡不再复原。【典例1】(2011天津卷)将紫色洋葱鳞片叶表皮浸润在0.3 g/mL的蔗糖溶液中，1分钟后进行显微观察，结果见右图。

8、下列叙述错误的是()A图中L是细胞壁，M是液泡，N是细胞质B将视野中的细胞浸润在清水中，原生质会逐渐复原C实验说明细胞膜与细胞壁在物质透过性存在显著差异D洋葱根尖分生区细胞不宜作为该实验的实验材料选项正误判断理由A图中M代表的是原生质层，N是蔗糖溶液B将发生质壁分离的细胞置于清水中，细胞会发生质壁分离复原C细胞膜是选择透过性膜，而细胞壁是全透性的。二者存在很大差异D洋葱根尖细胞无液泡，不能发生质壁分离和复原答案：A1.渗透系统适用于比较溶质不能透过半透膜的溶液浓度的大小。2.两溶液间的水分子进行双向运动，我们只是观测出由水分子双向运动的差所导致的液面改变。3.溶液浓度指摩尔浓度而非质量浓度，如

9、10%葡萄糖溶液和10%蔗糖溶液的质量浓度相同，但摩尔浓度是10%蔗糖溶液的小，故水由蔗糖向葡萄糖溶液移动。【典例2】(2012济宁市第一中学第一次检测)如右实验装置，玻璃槽中是蒸馏水，半透膜不允许大于单糖的分子透过。倒置的长颈漏斗中先装入蔗糖溶液，一定时间后再加入蔗糖酶。最可能的实验现象是()A漏斗中液面开始时先上升，加酶后，再上升后又下降B在玻璃槽中会测出蔗糖和蔗糖酶C漏斗中液面开始时先下降，加酶后一直上升D在玻璃槽中会测出葡萄糖、果糖和蔗糖酶解析：加酶后，漏斗内溶液的浓度会增大，液面上升，随后单糖由漏斗进入烧杯，浓度降低，液面又下降。答案：A1新鲜的叶类蔬菜表面常残留水溶性有机农药。现取

10、同一新鲜蔬菜若干浸入一定量的纯水中，每隔一定时间测定细胞液浓度，结果如图所示。以下叙述正确的是()AAB段细胞吸水，细胞体积明显增大BB点细胞液浓度与外界溶液浓度相等CBC段细胞质壁分离复原，原生质层恢复到原来位置D此曲线说明有机农药溶于水中容易被植物细胞吸收解析：由于有细胞壁的存在，即使植物细胞吸水，体积也不会明显增大；B点说明在单位时间内，进出植物细胞的水分子相等，而不是细胞液浓度与外界溶液浓度相等；AB段细胞吸水，不发生质壁分离，故BC段也就不发生质壁分离复原。答案：D 2.(2012南京二模)在一个新鲜萝卜中挖一凹槽，在凹槽中放入浓盐水。一段时间后，萝卜变软，凹槽中水分增多。下列图示的

11、实验与此实验原理差异最大的是()解析：题干所述是发生了渗透失水，A、C、D三项都发生了渗透失水。B项用来测定酵母菌的呼吸方式。答案：B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Si4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Si4少；水稻吸收Si4多，而吸收Ca2、Mg2少，从营养学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的大，造成培养液中Ca2、Mg2

12、浓度上升；番茄吸收水的相对速度比吸收Si4的大，造成培养液中Si4浓度上升。(4)植物细胞在同一时间吸收离子和吸水的量不同，即吸收离子和吸收水是两个不同的过程。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的浓度比血液高2025倍，说明碘进入甲状腺滤泡上皮细胞是从低浓度高浓度，即逆浓度梯度。3微生物吸收矿物质的特点：不同微生物对不同矿物质的吸收表现出较大的差异。(1)不同微生物的细胞膜结构有一定的差异。(2)不同微生物对矿物质的吸收有选择性。(3)不同微生物对各种矿物质的需要量不同。4实例分析结论(1)细胞膜和其他生物膜一样都是选择透过性膜。它具有的特点是：水分子可以自由通过。

13、一些需要的离子和小分子也可以通过。其他的离子、小分子和大分子则不能通过。(2)物质通过生物膜的跨膜运输，有的是顺相对含量梯度的，有的是逆相对含量梯度的。(3)细胞对于物质输入和输出及选择性是通过细胞膜实现的。1.生物膜的结构特点：具有一定的流动性，因为构成生物膜的磷脂分子和蛋白质分子都是可移动的。2生物膜的功能特性：具有选择透过性，原因是膜上载体的种类和数量不同。【典例3】将等量的、微量的NH、PO、K、Ca2共同置于100 mL蒸馏水中，再放入一些新鲜的水稻根尖，一段时间后，测定溶液中上述四种离子和水的含量变化(见下表)。实验结果可以说明()根对水的吸收和对矿质离子的吸收是两个相对独立的过程

14、根对矿质离子的吸收不是等比例进行的根细胞吸收矿质离子的方式是主动运输根吸收矿质离子的过程不受温度的影响A只有B只有 C只有 D都正确解析：本题考查植物细胞吸收水分和无机盐的关系，以及理解应用能力、数据分析与判断能力等。从表中可以看出：水没有减少，而矿质离子不同程度的减少，所以吸收水和吸收矿质离子是两个相对独立的过程，且不同矿质离子的吸收不成比例。表中不能看出根尖对矿质离子的吸收是主动运输方式，以及是否受温度的影响。答案A3.水溶性染色剂(PI)能与核酸结合而使细胞核着色，可将其应用于细胞死活的鉴别。细胞浸泡于一定浓度的PI中，仅有死亡细胞的核会被染色，活细胞则不着色，但将PI注射到活细胞中，则

15、细胞核会着色。利用PI鉴别细胞死活的基本原理是()A死细胞与活细胞的核酸结构不同 B死细胞与活细胞的核酸含量不同C活细胞能分解染色剂PI D活细胞的细胞膜阻止PI的进入解析本题旨在考查细胞膜的功能特点选择透过性以及阅读能力、知识迁移能力、理解分析能力。活细胞的细胞膜具有选择透过性以保证物质选择性地出入细胞，维持正常的生命活动。水溶性染色剂(PI)不是细胞所需物质，因而不能通过活细胞的细胞膜。细胞死亡后，细胞膜及其他生物膜的选择透过性丧失，溶于水中的物质(如PI)都可以通过，而使细胞核着色。答案D观察植物细胞的质壁分离及复原 1.探究性实验的一般过程：根据观察到的现象，提出问题作出假设预测结果进

16、行实验分析结果得出结论表达交流进一步探究。2假设：原生质层相当于一层半透膜。3预期结果：由于原生质层相当于一层半透膜，水分子可以自由透过，而蔗糖分子不能透过，因此，在清水中植物细胞的中央液泡会变大，细胞膨胀。4实验流程：5实验结论：成熟植物细胞能与外界溶液发生渗透作用，当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞失水，发生质壁分离；当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。6质壁分离的原因分析质壁分离和复原实验及拓展应用1在实验中始终保持细胞活性的有(1)观察植物细胞的质壁分离和复原。(2)用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体。(3)探究酵母菌的呼吸方式。(4)探究植物生长调节剂对扦插枝条

17、生根的作用。2植物细胞质壁分离与复原实验的拓展(1)判断细胞的死活待测细胞分离剂实验单一变量：待测细胞的生活状态。(2)测定细胞液浓度范围待测细胞一系列浓度梯度的分离剂细胞液浓度范围介于未发生质壁分离和刚刚发生质壁分离的外界溶液的浓度范围之间。实验单一变量：不同浓度的分离剂。(3)比较不同植物细胞的细胞液浓度不同植物细胞同一浓度的分离剂刚发生质壁分离所需时间比较判断质壁分离速度(或细胞液浓度)实验单一变量：不同植物细胞。(4)比较未知浓度溶液的浓度大小同一植物的成熟细胞未知浓度的溶液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)验证原生质层和细

18、胞壁伸缩性大小成熟植物细胞分离剂实验单一变量：植物细胞原生质层和细胞壁的伸缩性差异。(6)鉴别不同种类的溶液(如KNO3溶液和蔗糖溶液)成熟植物细胞不同种类溶液实验单一变量：不同种类的溶液。(1)选择有大的液泡且最好液泡带有颜色的细胞作实验材料。(2)滴加蔗糖溶液和清水时，必须在实验桌上进行，不能在显微镜的载物台上进行。(3)本实验选用0.3 g/mL的蔗糖溶液(此浓度下既明显出现质壁分离，又不致杀死细胞)。浓度过高，质壁分离速度虽快，但不久细胞会因失水过多而死亡，不能再进行质壁分离复原；浓度过低不能引起质壁分离或质壁分离速度太慢。此外，8%的食盐溶液，5%的硝酸钾溶液等也可使用。盐酸、酒精、

19、醋酸等溶液能杀死细胞，不适于做质壁分离的溶液。【典例3 】利用紫色的洋葱外表皮细胞和不同浓度的蔗糖溶液，可以探究细胞质壁分离复原。下列有关该实验的叙述正确的是()A该实验只是观察了质壁分离和复原现象，没有设计对照实验B在逐渐发生质壁分离的过程中，细胞的吸水能力逐渐增强C将装片在酒精灯上加热后，再观察质壁分离现象D不同浓度蔗糖溶液下发生质壁分离的细胞，滴加清水后都能复原解析该实验中多组实验(不同浓度的蔗糖溶液)之间已进行了相互对照，且每组实验前、后又进行了对照，故有对照实验；在发生质壁分离过程中，细胞液的浓度逐渐增大，故细胞的吸水能力逐渐增强；该实验不需加热，否则细胞会受热死亡，观察不到质壁分离

20、及复原现象；若蔗糖溶液的浓度过大，细胞会因失水过多而死亡，将不会再复原。答案B1如图所示U形管中间被一种允许水分子通过而单糖、二糖不能透过的半透膜隔开，现在两侧分别加入0.1 mol/L的蔗糖溶液和麦芽糖溶液，一段时间后左右两侧液面高度变化是怎样的？若向U形管右侧加入某种微量物质(不影响溶液浓度)，右侧液面高度上升，那么加入的这种微量物质最可能是()A右侧液面高度下降；麦芽糖酶B右侧液面高度下降；蔗糖酶C两侧液面高度不变；麦芽糖酶D两侧液面高度不变；蔗糖酶2.某同学在实验室中做“植物细胞的吸水和失水”实验时，在老师的帮助下，进行了一系列的创新实验，实验步骤和现象如下表所示：实验组5 min的现

21、象再过5 min滴加清水5 min0.3/(gmL1)蔗糖溶液x无变化质壁分离复原0.5/(gmL1)蔗糖溶液质壁分离y无变化1/(molL1)KNO3溶液质壁分离质壁分离复原z1/(molL1)醋酸溶液无变化无变化无变化对上表的推断或解释不正确的是()Ax为质壁分离，因为细胞壁的伸缩性小于原生质层 Bz为细胞稍增大，细胞液颜色逐渐变浅Cy为质壁分离，可能导致细胞失水过多而死亡 D组无变化是因为细胞吸水量等于失水量3.下图为一个渗透装置，半透膜小袋内充满0.3 g/mL的蔗糖溶液，用不同表面积的半透膜小袋做实验，开始一段时间内玻璃管内液面高度变化速率的相关曲线最可能是(横坐标表示表面积) ()

22、4将马铃薯块切成两半，各在其上挖个凹穴，穴内外分别放两种溶液，一种是清水，另一种是0.3g/mL的蔗糖溶液，液面一样高。一段时间后液面变化如图所示，下列说法正确的是()Aa是蔗糖溶液，b是清水 Ba是清水，b是蔗糖溶液C甲中c处细胞吸水 D乙中c处细胞失水5.将高浓度的蔗糖溶液装入一个人工半透膜制成的小袋中，就制成了一个“人造细胞”，如图所示把它沉在装有低浓度蔗糖溶液的容器底部，其上放一适当重量(W)的砝码，细胞高度为H。如果砝码重量W不变，当逐步增大容器中蔗糖溶液的浓度(保持呈梯度变化)时，细胞高度H与容器中蔗糖溶液浓度之间的关系可能是(注：横坐标为容器中蔗糖溶液浓度)()6.(2011温州

23、)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浓液，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。三个渗透装置的半透膜的面积和所盛蔗糖溶液的体积不同，如下表所示。装置编号甲乙丙半透膜面积SS/2S蔗糖溶液体积TT2T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是()A1丙；2甲；3乙 B1乙；2甲；3丙C1甲；2乙；3丙 D1丙；2乙；3甲8如图所示为处于不同生理状态的三个洋葱鳞片叶表皮细胞，请回答下列问题：(1)图A所处的生理状态是_。(2)如果A、B、C三个细胞处于同一浓度的

24、溶液中，图中各细胞的细胞液浓度依次是_。(3)如果图中A、B、C三个细胞(开始时三个细胞的细胞液浓度相同)处于不同浓度的溶液中，A细胞和B细胞所处的外界溶液浓度是_。(4)图中各细胞抵抗失水能力大小依次是_。(5)三个细胞中最有可能先死亡的是_。(6)将洋葱鳞片叶表皮细胞制成装片并使之处于高渗溶液中而发生质壁分离，用显微镜观察一个细胞的质壁分离发生过程，发现该细胞形态的变化顺序是图中的_。9某同学进行实验，甲图为实验开始状态，乙图为实验结束状态。请在乙图所示实验结果的基础上继续实验，探究蔗糖的水解产物能否通过半透膜。增添的实验材料：蔗糖酶溶液、斐林试剂、试管、滴管、水浴锅等。(1)设计出继续实

25、验的简要步骤：_；_。(2)预测实验现象并作出结论。_。1. C解析：蔗糖和麦芽糖都是二糖，两种溶液加入U形管后，由于浓度无差别，故两侧液面高度不变。当加入某种物质后，右侧液面高度升高，说明右侧溶液浓度升高，很可能是右侧麦芽糖被水解成单糖导致的，故C项正确。2. D解析放在0.3 g/mL蔗糖溶液中的植物细胞5 min后发生质壁分离，因为细胞壁的伸缩性小于原生质层；植物细胞放在0.5 g/mL蔗糖溶液中，由于外界溶液浓度过大，可能导致细胞失水过多而死亡；放在KNO3溶液中的植物细胞发生质壁分离后可自动复原，滴加清水后细胞因吸水体积增大、细胞液颜色变浅；组无变化可能是因为细胞已死亡。3. B解析

26、：随半透膜表面积的增大，单位时间内进入到玻璃管内的水量增多，所以玻璃管内液面的升高也越快。4.A5.A解析：刚放入时，由于袋中溶液浓度大于袋外溶液浓度，水由于渗透作用进入袋中，H增大，随着袋外溶液浓度不断增加，透析小袋吸水能力逐渐减弱，到袋内外浓度相同时，水分进出达到动态平衡，H不再增加；以后随袋外溶液浓度的增加，袋外溶液浓度大于袋内溶液浓度，袋内水分外流增多，H减小。6.A解析：根据表格信息，乙的半透膜的面积比甲小，单位时间水渗透的分子数相对少，漏斗液面高度升高的相对较慢，但最终到达的平衡点甲、乙应该相同，故图2中曲线3代表乙，曲线2代表甲。甲和丙比较，半透膜的面积相同，蔗糖溶液体积丙多于甲，漏斗液面高度丙应该比甲高，曲线1应代表丙。7.(2011常