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1、版高考生物浙江版总复习文档物质出入细胞的方式含答案第6讲物质出入细胞的方式考点知识内容要求命题趋势9.物质出入细胞的方式(1)扩散和渗透的过程b以选择题考查为主,关注渗透作用和主动转运的机理,重视教材实验考查。(2)动、植物细胞吸水和失水的过程及原因b(3)被动转运和主动转运b(4)胞吞和胞吐a(5)活动:观察洋葱表皮细胞的质壁分离及质壁分离复原b知识1渗透作用原理及实例1.扩散和渗透(1)扩散(2)渗透2.细胞的吸水和失水条件实例吸水细胞液(或细胞质)浓度外界溶液浓度红细胞在水中吸水破裂;成熟植物细胞在水中吸水膨胀,但不破裂失水细胞液(或细胞质)浓度N若漏斗管内液面不变,则M=N若漏斗管内液

2、面下降,则MN2.验证渗透作用发生的条件(1)具有半透膜:(2)具有浓度差:知能拓展(1)半透膜两侧溶液间的水分子是进行双向运动的,我们只能观测到由双向水分子运动快慢的差异所导致的液面改变。(2)若溶质分子能通过半透膜,则先是浓度高的一侧液面升高,随后另一侧液面上升,最后达到渗透平衡。动态平衡是相对的而非绝对的。3.探究物质能否通过半透膜(以碘和淀粉为例)烧杯内盛淀粉溶液漏斗内盛碘液结论变蓝不变蓝碘能通过半透膜,而淀粉不能不变蓝变蓝淀粉能通过半透膜,而碘不能变蓝变蓝淀粉和碘都能通过半透膜不变蓝不变蓝淀粉和碘都不能通过半透膜1.两种不同浓度的溶液在渗透时水移动的方向及渗透平衡后两溶液浓度大小的判

3、断(1)若S1溶液的浓度大于S2溶液的浓度,则单位时间内S2S1的水分子数多于S1S2的,外观上表现为S1溶液的液面上升;若S1溶液的浓度小于S2溶液的浓度,则情况相反,外观上表现为S1溶液的液面下降。(2)在达到渗透平衡后,若存在如图所示的液面差h,则S1溶液的浓度仍大于S2。因为液面高的一侧形成的压强会阻止溶剂由低浓度一侧向高浓度一侧扩散。2.结合渗透作用装置图,联系渗透作用的条件,解读相关信息(1)A图中,两侧溶液中浓度高的一侧渗透压高,浓度低的一侧渗透压低,水分子由低浓度一侧向高浓度一侧扩散。(2)两侧溶液中的溶质是否能通过半透膜,若不能,则只是高浓度一侧液面升高;若能,则先是高浓度一

4、侧液面升高,随后另一侧液面升高,最后两侧液面相平。(3)B图中若浸在烧杯低浓度溶液中的是透析袋,由于透析袋内的溶质分子不能透过,吸收一定水分后,膨胀到一定程度,受到透析袋的束缚力的影响,水分子进出达到动态平衡。此时透析袋内外的溶液浓度是不相等的,透析袋内溶液浓度仍高于烧杯中的液体浓度。典例1将某植物花冠切成大小和形状相同的细条,分为a、b、c、d、e和f组(每组的细条数相等),取上述6组细条分别置于不同浓度的蔗糖溶液中,浸泡相同时间后测量各组花冠细条的长度,结果如图所示。假如蔗糖溶液与花冠细胞之间只有水分交换,则 ()A.实验后,a组液泡中的溶质浓度比b组的高B.浸泡导致f组细胞中液泡的失水量

5、小于b组的C.a组细胞在蔗糖溶液中失水或吸水所耗ATP大于b组D.使细条在浸泡前后长度不变的蔗糖浓度介于0.40.5 molL-1之间答案D分析实验结果可知,a、b、c三组花冠切条在实验后长度变大,表明细胞吸水,其中a组细条浸泡后较b组细条浸泡后长,说明a组吸水较多,其液泡中溶质浓度应比b组低,A错误;d、e、f三组花冠切条在实验后长度变小,表明细胞失水,f组失水量为正,b组失水量为负,所以浸泡导致f组液泡的失水量大于b组的,B错误;水分子进出细胞的方式是扩散,不消耗能量,C错误;当实验前长度/实验后长度=1时,花冠切条长度不变,根据实验结果可判断其对应的蔗糖浓度应介于0.40.5 molL-

6、1之间,D正确。知识拓展(1)无大液泡的植物细胞不能发生渗透作用。(2)动物细胞也是一个渗透系统,质膜相当于半透膜,细胞质有一定浓度;当细胞质与外界溶液存在浓度差时,细胞通过渗透作用吸水或失水。但动物细胞无细胞壁,不能发生质壁分离及质壁分离复原。1-1(2020浙江稽阳5月联考)取某一红色花冠的2个大小相同、生理状态相似的花瓣细胞,将它们分别放置在甲、乙两种溶液中,测得液泡直径的变化如图所示。下列叙述正确的是()A.第2分钟前甲溶液中细胞的失水速率大于乙溶液B.第4分钟后乙溶液中细胞失水过多而死亡C.第6分钟时甲溶液中细胞细胞液浓度大于外界溶液浓度D.甲、乙两种溶液的浓度不同,溶质种类也一定不

7、同答案C分析题图可知:甲溶液中的细胞的液泡直径先变小后恢复到原样,发生质壁分离自动复原,说明甲物质可以通过原生质层进入细胞液,乙溶液中的细胞的液泡先变小后维持不变,只发生质壁分离,说明乙物质不能进入细胞液。第2分钟前乙溶液中细胞的液泡直径降得更快,细胞失水速率大于甲溶液,A错误;第4分钟后乙溶液中的细胞是否已经死亡无法确定,B错误;第6分钟时甲溶液中细胞发生质壁分离复原,细胞吸水,细胞液浓度大于外界溶液浓度,C正确;甲、乙两种溶液溶质种类不同,溶液浓度可能相同,D错误。考点二物质出入细胞的方式1.影响物质跨膜运输的因素(1)物质浓度(在一定的范围内)A.扩散B.易化扩散或主动转运(2)氧气浓度

8、A.扩散或易化扩散B.主动转运(3)温度2.探究物质跨膜运输的方式(以植物为例)(1)探究是主动转运还是被动转运(2)探究是扩散还是易化扩散知能拓展(1)胞吞和胞吐是借助膜的融合完成的,与膜的流动性有关,是大分子和颗粒性物质进出细胞的物质运输方式,消耗能量。(2)物质进出细胞核并非都通过核孔复合体。核孔复合体是RNA和蛋白质等大分子物质进出细胞核的通道;小分子物质进出细胞核是通过核被膜或核孔复合体。(3)Na+、K+等无机盐离子一般以主动转运方式进出细胞,但也可通过易化扩散(离子通道)进出细胞,如神经细胞维持静息电位时的K+外流和形成动作电位时的Na+内流。(4)载体蛋白具有特异性,协助运输不

9、同物质的载体蛋白不同,不同生物质膜上的载体蛋白的种类和数量也不同。(5)当质膜上的载体蛋白全部参与物质的运输时,该载体蛋白转运的物质的运输速率不再增大。1.结合实例直接进行判断运输方式实例扩散水、气体(O2、CO2等)、脂溶性物质(甘油、脂肪酸、性激素、乙醇、乙二醇、苯等)的跨膜运输易化扩散葡萄糖进入(哺乳动物)红细胞等主动转运无机盐离子、氨基酸、核苷酸、葡萄糖等逆浓度梯度进出细胞胞吞、胞吐巨噬细胞吞噬抗原及细胞碎片等、分泌蛋白的分泌2.根据分子大小及是否需要载体蛋白、能量进行判断(一般情况下)3.根据运输方向判断:逆浓度梯度的跨膜运输方式是主动转运。知能拓展(1)如果进行转运的物质是大分子物

10、质如蛋白质,一般只能通过胞吞或胞吐方式进行运输,不能通过扩散、易化扩散或主动转运方式进行运输。胞吞、胞吐过程均不需要载体蛋白,但消耗ATP。(2)如果进行转运的物质是小分子物质或离子,则一般通过扩散、易化扩散或主动转运方式进行。(3)小分子物质,如果是脂溶性强的物质如乙醇或气体分子,则通过扩散方式进出细胞。水分子虽然极性较强,但分子很小,也主要通过扩散方式进出细胞。扩散不需要载体蛋白协助,顺浓度梯度进行,也不消耗ATP。(4)各种离子和脂溶性差的小分子物质如葡萄糖、氨基酸等,在通过质膜时需要载体蛋白协助。这些物质进出细胞时,如果顺浓度梯度则一般为易化扩散,如果逆浓度梯度则为主动转运。例如K+由

11、组织液进入神经细胞是以主动转运的方式进行的。典例2(2020浙江义乌高三适应考)某研究小组将相同生理状况的洋葱表皮细胞分别用甲、乙、丙、丁、戊五种浓度依次改变的尿素溶液制成临时装片,然后在显微镜下进行首次观察,5分钟后进行二次观察,部分实验结果如表所示,下列相关叙述正确的是 ()尿素溶液浓度甲乙丙丁戊首次观察结果无变化无变化无变化无变化无变化二次观察结果质壁分离显著质壁分离显著初始分离明显?细胞膨胀A.丁处实验结果一定是细胞体积无变化B.甲、乙、丙、丁、戊五种尿素溶液浓度依次增大C.过一段时间观察,乙组可能会质壁分离复原D.过一段时间观察,甲组不可能质壁分离复原,因细胞失水过多而死亡解题关键本

12、题是细胞质壁分离和质壁分离复原原理的应用,植物细胞吸收尿素是植物质壁分离后自动复原的原因,也是解题的突破。答案C丁处尿素浓度介于丙、戊之间,细胞介于质壁分离与吸水膨胀之间,细胞体积变大、变小或无变化都有可能,A错误;戊中细胞吸水膨胀,说明尿素溶液浓度小于细胞液的浓度;甲中质壁分离现象明显,细胞失水,尿素浓度大于细胞液的浓度,甲、乙、丙、丁、戊五种尿素溶液浓度依次减小,B错误;尿素分子可以通过原生质层进入细胞液,使原生质层两边的浓度差逐渐减小,过一段时间观察,乙组可能发生质壁分离复原现象,C正确;如果尿素溶液的浓度没有远远大于细胞液的浓度,细胞不会因过度失水而死亡,尿素分子可以进入细胞液导致质壁

13、分离自动复原,D错误。2-1(2021浙江1月选考,12,2分)如图为植物细胞质膜中H+-ATP酶将细胞质中的H+转运到膜外的示意图。下列叙述正确的是 ()A.H+转运过程中H+-ATP酶不发生形变B.该转运可使膜两侧H+维持一定的浓度差C.抑制细胞呼吸不影响H+的转运速率D.线粒体内膜上的电子传递链也会发生图示过程答案B由图示可知,植物细胞质中的H+转运到膜外是由低浓度一侧转运到高浓度一侧,需要H+-ATP酶参与和ATP供能,属于主动转运,该转运可使膜两侧H+维持一定的浓度差,转运过程中转运蛋白要发生形变,A错误,B正确;抑制细胞呼吸将减少能量供应,影响H+的转运速率,C错误;线粒体内膜上的

14、电子传递链上没有H+-ATP酶,不会发生上述过程,D错误。考点三观察洋葱表皮细胞的质壁分离及质壁分离复原(实验)1.植物细胞质壁分离及复原的原理中央液泡大小原生质层的位置0.3 g/mL蔗糖溶液变小(细胞失水)原生质层与细胞壁逐渐分离清水逐渐恢复原来大小(细胞吸水)原生质层恢复到原来位置2.植物细胞质壁分离及复原实验材料选择新鲜紫色洋葱鳞片叶外表皮是进行此项实验的较理想材料。它既容易被剥离而制成临时装片,又很容易在显微镜下观察实验现象。实验证明:质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液很容易使洋葱鳞片叶外表皮细胞发生质壁分离,短时间内对细胞的伤害很小;而清水又可使质壁分离得到复原。3.实验步骤知能

15、拓展(1)植物细胞发生质壁分离现象的条件活细胞;具有原生质层;外界溶液浓度大于细胞液浓度;具有一个中央大液泡。(2)植物细胞质壁分离复原条件活细胞;外界溶液浓度小于细胞液浓度。(3)实验中应注意的问题及分析注意事项分析制片时应选用紫色洋葱鳞片叶的外表皮紫色洋葱鳞片叶的外表皮细胞的液泡是深色的,实验过程中便于观察液泡的变化蔗糖溶液浓度不能过高过高浓度的蔗糖溶液会使细胞因失水过多而死亡,不能发生质壁分离复原现象滴加蔗糖溶液时,一次滴液不要太多避免糖液溢至盖玻片上,污染物镜镜头质壁分离现象出现后,观察时间不宜过长质壁分离时间过长,细胞会因失水时间过长而死亡1.细胞能否发生质壁分离及复原的判断方法(1

16、)从细胞角度分析死细胞、动物细胞及未成熟的植物细胞(如根尖分生区细胞)不能发生质壁分离及复原现象。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)从溶液角度分析在溶质不能透膜的一定浓度溶液中只会发生质壁分离现象,不能自动复原。在溶质可透膜的一定浓度溶液(如KNO3、甘油等)中可发生质壁分离后自动复原现象。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。盐酸、酒精、醋酸等溶液能杀死细胞,不适于做质壁分离实验的外界溶液。2.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否是活细胞待测成熟植物细胞+一定浓度的蔗糖溶液(2)测定细胞液浓度范围待测成熟植物细胞+一系列

17、浓度梯度的蔗糖溶液细胞液浓度介于未发生质壁分离和刚发生质壁分离的蔗糖溶液浓度之间(3)比较不同的成熟植物细胞的细胞液浓度不同的成熟植物细胞+同一适宜浓度的蔗糖溶液发生质壁分离所需时间越短,细胞液浓度越小,反之细胞液浓度越大(4)鉴别不同种类的溶液(如KNO3溶液和蔗糖溶液)知能拓展(1)将发生质壁分离的植物细胞置于低浓度的溶液或蒸馏水中,植物细胞会发生质壁分离复原,但如果所用溶液为葡萄糖、KNO3、尿素、乙二醇等,发生质壁分离后因细胞主动或被动吸收溶质而使细胞液浓度增大,植物细胞会吸水引起质壁分离自动复原现象。(2)质壁分离后,在原生质层和细胞壁之间,充斥的液体为外界溶液(如蔗糖溶液)。(3)质壁分离过程中,外界溶液浓度大于细胞液浓度,质壁分离程度越大,植物细胞吸水能力越强;质壁分离复原过程中,外界溶液浓度小于细胞液浓度。典例3在“观察植物细胞的质壁分离和复原”实验中,对紫色洋葱鳞片叶外表皮临时装片进行了三次观