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一、细胞的吸水和失水[判断正误]1．渗透作用的发生必须依赖半透膜和膜两侧的浓度差。(√)2．植物细胞的原生质层由细胞膜和液泡膜组成。(×)3．细胞液就是细胞内的液体。(×)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．动物细胞在任何情况下都不会发生质壁分离。(√)二、物质跨膜运输的其他实例1．物质跨膜运输的特点[判断正误](1)水分子是顺相对含量梯度跨膜运输的。(√)(2)水稻和番茄对无机盐离子的吸收具有选择性。(√)(3)无机盐离子都是逆浓度梯度跨膜运输的。(×)2．生物膜的功能特性[填空](1)细胞膜和其他生物膜都是膜，水分子、一些离子和小分子可以通过，而其他的离子、小分子和大分子则不能通过。(2)生物膜的是活细胞的一个重要特征。选择透过性选择透过性三、物质运输的方式[连线]渗透作用模型植物细胞与外界溶液形成渗透系统图解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①半透膜②浓度差①原生质层——选择透过性膜②浓度差——细胞液与外界溶液之间原理水分子(或其他溶剂分子)以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水分子扩散的方向低浓度溶液→高浓度溶液(水分子多)(水分子少)渗透作用原理的应用1．比较不同溶液浓度大小漏斗内烧杯内溶液浓度MN现象及结论①若漏斗内液面上升，则M＞N②若漏斗内液面不变，则M＝N③若漏斗内液面下降，则M＜N2．验证渗透作用发生的条件(1)具有半透膜：(2)具有浓度差：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[特别提醒]①发生渗透平衡只意味着半透膜两侧水分子移动达平衡状态，既不可看作没有水分子移动也不可看作两侧溶液浓度相等。②溶液浓度指物质的量浓度而非质量浓度，如10%葡萄糖溶液和10%蔗糖溶液的质量浓度相等，但10%蔗糖溶液的物质的量浓度小，故水可通过半透膜由蔗糖溶液向葡萄糖溶液移动。1.(2011·广州质检)若右图表示植物细胞渗透作用的图解，下列说法中错误的是()A．植物细胞的原生质层相当于一层半透膜B．一定条件下，活的、成熟的植物细胞能发生渗透失水或吸水C．当溶液甲的浓度＞细胞液乙的浓度时，细胞发生渗透失水，当细胞液乙的浓度＞溶液甲的浓度时，细胞发生渗透吸水D．当溶液甲的浓度＝细胞液乙的浓度时，细胞处于动态平衡状态，不发生水分子的移动解析：渗透作用是水分子通过半透膜的扩散，当溶液甲的浓度＝细胞液乙的浓度时，水分子仍进行扩散，只是水分处于进出平衡状态。答案：D2．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)设计出继续实验的简要步骤：①____________________________________________________________________；②_________________________________________________________________________________________________。(2)预测实验结果并作出结论__________________________________________________________________________。解析：(1)蔗糖的水解产物是还原糖，与斐林试剂在加热条件下生成砖红色沉淀。2若蔗糖的水解产物能通过半透膜⇒①加入斐林试剂，a管和b管都会生成砖红色沉淀②水解产物由b→a扩散，导致b管水位下降，a管水位上升，即a、b两管水位差减小3若蔗糖的水解产物不能通过半透膜⇒①加入斐林试剂，a管不会出现砖红色沉淀②b管浓度增大，导致b管液面上升，即a、b两管水位差增大答案：(1)①向a、b两管分别加入等量蔗糖酶溶液，水浴加热(或隔水加热)U型管至适宜温度，观察a、b两管内液面的变化②吸取a、b两管内适量液体，分别加入A、B两试管中，并加入斐林试剂，水浴加热(50℃～65℃)，观察A、B试管内有无砖红色沉淀(2)如果a、b两管液面高度差缩小且A、B试管内均有砖红色沉淀，则蔗糖的水解产物能通过半透膜；如果a、b两管液面高度差增大且A试管内无砖红色沉淀、B试管内有砖红色沉淀，则蔗糖的水解产物不能通过半透膜1．物质跨膜运输方式——膜的选择透过性物质跨膜运输的方式被动运输主动运输自由扩散协助扩散物质运输方向高浓度→低浓度高浓度→低浓度低浓度→高浓度是否需要载体不需要需要需要物质跨膜运输的方式被动运输主动运输自由扩散协助扩散是否消耗能量不消耗不消耗消耗ATP图例被动运输物质跨膜运输的方式自由扩散协助扩散主动运输模型举例O2、CO2、H2O、甘油、乙醇、苯等红细胞吸收葡萄糖小肠吸收葡萄糖、氨基酸、无机盐等2.物质非跨膜运输方式——膜的流动性胞吞(内吞)胞吐(外排)条件细胞摄取或排出大分子和颗粒物质的方式原理生物膜的流动性特点物质通过小泡转移，需要消耗能量，不需要载体方向细胞外→内细胞内→外实例变形虫吞食食物颗粒，白细胞吞噬病菌等胰岛B细胞分泌胰岛素1．影响物质跨膜运输的因素(1)物质浓度(在一定的浓度范围内)(2)氧气浓度(3)温度2．判断物质运输方式的方法(1)据分子大小判断(2)根据运输方向判断：逆浓度梯度的跨膜运输方式是主动运输。[特别提醒]①RNA和蛋白质等大分子物质进出细胞核，是通过核孔，而不是通过胞吞、胞吐。②Na＋、K＋等无机盐离子一般以主动运输进出细胞，但也可通过协助扩散或离子通道进出细胞。③植物吸收水分的方式是自由扩散，而对无机盐离子则以主动运输方式吸收，因此可以说植物对水分和无机盐的吸收是两个相对独立的过程。3．如图是番茄根细胞对K＋吸收速率和氧分压的关系曲线，下列说法错误的是()A．氧分压为15时，曲线A→B段将延伸为M2B．氧分压为0和10时，根细胞呼吸所需的酶有所不同C．A→B段，ATP是限制根细胞对K＋吸收速率的主要因素D．B点以后，通过中耕松土可进一步促进对K＋的吸收，曲线将延伸为M1解析：番茄根细胞吸收K＋的方式是主动运输，需要消耗细胞代谢产生的能量。氧分压由0增至10，细胞呼吸的方式由无氧呼吸变为两种呼吸方式兼有再变为有氧呼吸，所需要的酶是不完全相同的。曲线在氧分压较低时随着氧分压增大反而下降，是因为无氧呼吸速率减弱而有氧呼吸不强。A→B段对K＋的吸收速率总体上的趋势是上升，ATP是限制吸收速率的主要因素。B点以后，中耕松土虽然提高了氧分压，但由于载体蛋白数量的限制，K＋的吸收速率并不能继续提高，曲线将延伸为M2。答案：D4．(2011·温州模拟)某种植物细胞在浓度分别为200mmol·L－1和400mmol·L－1的小分子物质M溶液中，细胞吸收M的速率都是10mmol·min－1。对此结果最合理的解释是()A．细胞吸收M的方式为自由扩散B．细胞吸收M的方式为主动运输C．细胞吸收M需要载体蛋白的参与D．吸收M物质时所需能量供应不足解析：从题中信息可知，该植物对小分子物质M的吸收速率不随细胞外液的浓度变化而变化，也就是说细胞吸收M的速率受到某种条件的限制，这种条件应该是固定不变的，应是由遗传物质决定的载体蛋白，其数量和种类决定了吸收物质的种类和速率。答案：C命题角度——物质跨膜运输的方式(1)从近几年高考生物试题看，考查点主要集中在“物质跨膜运输的方式及影响因素”。如2010年天津卷T4,2010年山东卷T3,2009年广东卷T2。(2)结合生物膜的结构，利用图示、曲线等，考查物质跨膜运输的方式及影响因素是历年高考的热点。预测2012年的高考，该部分内容仍会有所涉及。图1是物质出入细胞的示意图，图2中曲线甲、乙分别代表物质进出细胞的两种方式。请据图回答：(1)曲线甲代表________，曲线乙中Q点对应时刻细胞不再吸收物质分子，此时，限制物质进入细胞的因素是____________。(2)已知某海洋生物的细胞中物质X、物质Y浓度分别为0.60和0.14，而海水中物质X、物质Y浓度分别为0.29和0.38(浓度单位均为mol/L)，由此可知该细胞能主动地______(吸收/排出)物质X，可用图1中的______(a、b、c…)表示。(3)细胞膜水通道、离子通道是普遍存在的。若肾集合管管壁细胞膜受刺激后发生兴奋时，水通道开放，大量水被肾集合管管壁细胞重吸收，则代表此过程中水的流动可用________(a、b、c…)表示。[解析]图2中的曲线甲表明吸收物质分子的数量与细胞内、外分子浓度差成正比，没有饱和现象，说明细胞吸收该物质分子的方式属于自由扩散。分析曲线乙，当细胞内部物质分子浓度高于外界物质分子的浓度之后，仍能吸收该物质分子，可见细胞能够逆浓度吸收该物质分子，并且在Q点出现饱和现象，此时细胞供能不足，说明细胞吸收该物质分子的方式属于主动运输。某海洋生物的细胞中物质X、物质Y浓度分别为0.60和0.14，而海水中物质X、物质Y的浓度分别为0.29和0.38(浓度单位均为mol/L)，由此可推出该细胞能主动地吸收物质X，可用a表示。水、部分离子通过通道进入细胞可用c表示。[答案](1)自由扩散能量供应(2)吸收a(3)c本讲实验——观察植物细胞的质壁分离和复原1．实验原理一个处于外界溶液中的成熟植物细胞和外界溶液构成一个渗透系统。因为成熟的植物细胞的原生质层相当于一层半透膜，细胞液具有一定的浓度，与外界溶液能够产生浓度差，所以成熟的植物细胞能与外界溶液发生渗透作用。2.实验操作流程3．质壁分离实验的拓展应用(1)判断成熟植物细胞是否有生物活性待测成熟植物细胞＋一定浓度的蔗糖溶液⇓镜检发生质壁分离―→有生物活性不发生质壁分离―→无生物活性(2)测定细胞液浓度范围待测细胞＋一系列浓度梯度的蔗糖溶液――→镜检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)比较不同植物细胞的细胞液浓度不同植物细胞＋同一浓度的蔗糖溶液⇓镜检发生质壁分离所需时间越短，细胞液浓度越小，反之则细胞液浓度越大(4)鉴别不同种类的溶液(如KNO3和蔗糖溶液)成熟植物细胞＋不同种类溶液⇓镜检只发生质壁分离→蔗糖溶液质壁分离后自动复原→KNO3溶液4．细胞是否发生质壁分离及复原的判断(1)从细胞角度分析①具有中央大液泡的成熟植物细胞才可发生质壁分离现象。②死细胞、动物细胞及未成熟的植物细胞(如根尖分生区细胞)不发生质壁分离现象。(2)从溶液角度分析①在溶质可穿膜的溶液中(如KNO3、甘油等)细胞会发生先质壁分离后自动复原现象。②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。③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。按下面步骤进行质壁分离实验。步骤一：在洁净的载玻片中央加一滴清水，取一片藓类小叶，盖上盖玻片。步骤二：从盖玻片一侧滴入0.3g/mL的蔗糖溶液，在盖玻片的另一侧用吸水纸吸引。这样重复几次，使盖玻片下面的藓类小叶浸润在0.3g/mL的蔗糖溶液中。步骤三：在显微镜下观察，结果如图所示。(1)图中A、B处的颜色分别是_______。(2)如果上述实验步骤二中从盖玻片的一侧滴入的是加有伊红(植物细胞不吸收的红色染料)的0.3g/mL的蔗糖溶液，则在显微镜下观察到A、B处颜色分别是_________________。(3)如果将步骤二中浸润在0.3g/mL的蔗糖溶液中的藓类小叶的装片，放在80℃条件下处理一段时间(装片中的藓类小叶保持在0.3g/mL的蔗糖溶液中)。如果A处呈绿色，可能的原因是_____________________________。[解析]由于发生质壁分离，A处为蔗糖溶液，为无色，B处为细胞质，有叶绿体显绿色。(3)正常情况下，A处应为无色，高温下细胞死亡，细胞膜失去选择透过性，叶绿素等色