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第7讲PART07细胞的物质输入和输出考点互动探究│教师备用习题考试说明1.物质出入细胞的方式(Ⅱ)。2.实验:观察植物细胞的质壁分离和复原。考点互动探究知识梳理考点一细胞的吸水和失水1.渗透作用原理(1)概念:指水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散过程。(2)发生渗透作用的条件:一是具有,二是半透膜两侧的溶液具有。半透膜浓度差考点互动探究2.动物细胞的吸水和失水(1)(2)现象①外界溶液浓度细胞质浓度⇒细胞吸水膨胀②外界溶液浓度细胞质浓度⇒细胞③外界溶液浓度=细胞质浓度⇒水分进出平衡细胞膜细胞质失水皱缩3.成熟植物细胞的吸水和失水考点互动探究图2-7-1全透性小细胞质(1)当时,细胞失水,发生现象。(2)当时,细胞吸水,失水的细胞发生现象。考点互动探究外界溶液浓度细胞液浓度质壁分离外界溶液浓度细胞液浓度质壁分离复原(2)植物细胞吸收上述离子的方式是,该方式与水分子运输方式的主要区别是。(3)解释水稻培养液中Mg2+、Ca2+的浓度升高的原因:。(4)根据实验结果可知,不同植物对同一种无机盐离子的吸收,同一种植物对不同种无机盐离子的吸收,说明植物细胞对无机盐离子的吸收具有(特点),这一特性与细胞膜上直接相关。考点互动探究[答案](1)SiO44-Mg2+、Ca2+(2)主动运输需要载体,消耗能量(3)水稻吸收水分的量多于吸收Mg2+、Ca2+的量(4)不同也有差异选择性载体蛋白科学探究通过实验发现,细胞质壁分离程度越大,气孔张开程度越小甚至关闭。请据此拟定一个相关的研究课题:。考点互动探究[答案]探究气孔开闭与细胞吸水、失水的关系1.渗透作用的原理分析(1)若S1溶液浓度大于S2,则单位时间内S2→S1的水分子数大于S1→S2的,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。(2)在达到渗透平衡后,若存在液面差Δh,则S1溶液浓度仍大于S2。因为液面高的一侧形成的压强,会抑制水分子由低浓度一侧向高浓度一侧的扩散。考点互动探究核心讲解(注:溶质分子不能通过半透膜)图2-7-32.渗透作用模型和植物细胞与外界溶液形成渗透系统分析考点互动探究渗透作用模型植物细胞与外界溶液形成渗透系统图解考点互动探究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半透膜、浓度差原生质层——选择透过性膜、浓度差——细胞液与外界溶液之间原理水分子通过半透膜的扩散作用细胞液通过原生质层与外界溶液之间发生渗透水扩散的方向低浓度溶液→高浓度溶液特别提醒(1)渗透系统的溶液浓度指物质的量浓度而非质量浓度,如质量分数为10%的葡萄糖溶液和质量分数为10%的蔗糖溶液的质量浓度相等,但质量分数为10%的蔗糖溶液的物质的量浓度小。(2)水分子的移动方向是双向移动,但最终结果是由低浓度溶液流向高浓度溶液的水分子数较多。(3)渗透平衡只意味着半透膜两侧水分子移动达到平衡状态,既不可看作没有水分子移动,也不可看作两侧溶液浓度绝对相等。考点互动探究角度1渗透系统与渗透作用的分析1.[2018·江淮十校联考]如图2-7-4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)为两种不同浓度的蔗糖溶液,水分子可以透过半透膜,蔗糖分子则不能。当渗透达到平衡时,液面差为m。下列有关叙述错误的是()A.渗透平衡时,烧杯中的水分子仍然能够进入漏斗B.渗透平衡吋,溶液S1的浓度大于溶液S2的浓度C.若吸出漏斗中高出烧杯液面的溶液,再次平衡时m将增大D.若向烧杯中加入适量同现S2浓度相等的蔗糖溶液,再次平衡时m将减小考点互动探究命题角度图2-7-4[答案]C考点互动探究[解析]渗透平衡时,水分子进出漏斗的速率相等,A项正确;渗透平衡吋,漏斗内液面高于烧杯内液面,溶液S1的浓度应大于溶液S2的浓度,B项正确;吸出漏斗中高出烧杯液面的溶液,再次平衡时m将减小,C项错误;现S2浓度比原S2浓度大,加入适量同现S2浓度相等的蔗糖溶液,再次平衡时m将减小,D项正确。2.如图2-7-5为渗透作用实验,开始时如图甲所示,A代表清水,B、C代表蔗糖溶液,过一段时间后结果如图乙所示,漏斗管内液面不再变化,h1、h2表示漏斗内液面与清水的液面差。下列说法错误的是()A.图甲中B的浓度一定大于C的浓度B.图乙中B的浓度一定等于C的浓度C.图甲A中的水分子扩散到B的速度大于A中水分子扩散到C的速度D.图乙A中水分子扩散到B的速度等于B中水分子扩散到A的速度考点互动探究图2-7-5[答案]B考点互动探究[解析]由题图乙可知,B中吸水比C多,所以图甲中B的浓度高,A正确。图乙中达到平衡时,由于h1比h2高,所以B中的浓度大,B错误。图甲中由于B浓度大于C浓度,所以水分子从A到B的速度比从A到C快,C正确。图乙中达到动态平衡时,水分子由A到B和由B到A的速度相等,D正确。技法提炼渗透方向及浓度大小的判断(1)判断溶剂渗透的总方向①若半透膜两侧是同种溶液,根据质量浓度或物质的量浓度判定。②若半透膜两侧是不同的溶液,物质的量浓度才能体现溶质或溶剂分子数的多少,如半透膜两侧为质量分数相同的葡萄糖溶液和蔗糖溶液,则葡萄糖溶液一侧单位体积中葡萄糖分子数多(水分子数少),水分子由蔗糖溶液一侧通过半透膜向葡萄糖溶液一侧扩散。考点互动探究(2)判断半透膜两侧溶液浓度大小若渗透平衡后,半透膜两侧液面仍存在液面差,则半透膜两侧溶液就存在浓度差,液面差越大,浓度差就越大,且液面高的一侧溶液浓度高。考点互动探究角度2细胞吸水与失水情况的分析3.[2014·全国卷Ⅱ]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2-7-6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0.4~0.5mol·L-1之间考点互动探究图2-7-6[答案]D考点互动探究[解析]实验前长度/实验后长度的值为1时,水分进出细胞达到平衡;比值小于1时,表明细胞吸水,且比值越小花冠吸水越多;比值大于1时,表明细胞失水,且比值越大,花冠失水越多。据图可推知,a组吸水多于b组,因此实验后a组细胞液中溶质浓度低于b组,A项错误。f组比值大于b组,因此失水量大于b组,B项错误。水分子进出细胞的方式是自由扩散,不消耗能量,C项错误。由c组吸水,d组失水,细胞液浓度与外界溶液浓度相等时实验前长度/实验后长度=1,判断出细条的细胞液浓度介于0.4~0.5mol·L-1之间,D项正确。4.如图2-7-7所示,图甲是人的红细胞长时间处在不同浓度的NaCl溶液中,红细胞的体积(V)与初始体积(V0)之比的变化曲线;图乙是某植物细胞在一定浓度的NaCl溶液中细胞失水量的变化情况。下列分析正确的是()A.从图甲可见250mmol·L-1NaCl溶液不影响人红细胞的代谢B.图乙中植物细胞体积会发生明显的变化,先减小后增大考点互动探究图2-7-7C.图乙中a点细胞失水量最大,此时细胞吸水能力最小D.人的红细胞长时间处在300mmol·L-1NaCl溶液中可能死亡,图乙中的处理时间内细胞一直有生物活性考点互动探究[答案]D[解析]由题图甲可知,250mmol·L-1NaCl溶液中红细胞体积与初始体积之比小于1.0,说明红细胞失水皱缩,会影响红细胞的代谢,A错误;考点互动探究图乙中植物细胞失水量先变大后变小,之后表现为吸水,故植物细胞原生质体体积先变小后变大,植物细胞由于有细胞壁的保护作用,细胞体积几乎不变,B错误;图乙中,a点植物细胞失水量最大,此时细胞吸水能力最大,C错误;人的红细胞长时间处在300mmol·L-1NaCl溶液中可能会因失水过多而死亡,而图乙细胞在处理时间内细胞先失水后吸水,说明细胞原生质层具有选择透过性,细胞一直具有生物活性,D正确。考点互动探究知识梳理考点二物质进出细胞的方式1.物质运输的方式、特点和实例(连线)[答案]①—b—Ⅰ②—c—Ⅱ③—a—Ⅲ④—d—Ⅳ2.根据图2-7-8进一步确定物质跨膜运输的方式和影响因素(1)填写以下有关跨膜运输方式及结构的名称:甲:;乙:;丙:;a:。(2)填写以下有关跨膜运输方式的影响因素:甲图:;乙图:;丙图:。考点互动探究自由扩散协助扩散主动运输载体蛋白图2-7-8浓度差浓度差和载体蛋白载体蛋白和能量考点互动探究理性思维1.[归纳与概括](1)同一种物质进入不同细胞的方式相同吗?举例说明。(2)同一种物质出入同一细胞的方式相同吗?举例说明。[答案](1)不一定相同,人的红细胞吸收葡萄糖的方式是协助扩散,肾小管细胞重吸收葡萄糖的方式是主动运输。(2)不一定相同,神经元吸收钾离子的方式是主动运输,而静息时钾离子外流的方式是协助扩散。考点互动探究2.[归纳与概括]免疫细胞行使免疫功能时,会涉及胞吞和胞吐这两种物质跨膜运输方式,这两种方式的共同点有哪些?[答案]能运输生物大分子等;运输过程中形成囊泡;需要消耗能量。考点互动探究科学探究有人认为小肠上皮细胞吸收葡萄糖的方式是协助扩散或ATP驱动的主动运输。为了证实这一假设,进行了以下实验探究:取甲、乙两组生长状况相同的小肠上皮细胞,分别置于适宜浓度的葡萄糖培养液中,甲组进行正常呼吸,乙组用细胞处理。若小肠上皮细胞是以ATP驱动的主动运输方式吸收葡萄糖的,则一段时间后两组溶液中葡萄糖浓度降低的是组。[答案]呼吸抑制剂甲1.各种物质出入细胞方式的比较考点互动探究核心讲解物质出入细胞的方式被动运输主动运输胞吞胞吐自由扩散协助扩散图例考点互动探究运输方向高浓度→低浓度一般为低浓度→高浓度胞外→胞内胞内→胞外特点不需要载体,不消耗能量需要载体,不消耗能量需要载体,消耗能量不需要载体,消耗能量举例O2、CO2、H2O、甘油、乙醇、苯的跨膜运输人的红细胞吸收葡萄糖小肠上皮细胞吸收葡萄糖、氨基酸、无机盐等吞噬细胞吞噬抗原胰岛素、消化酶、抗体的分泌影响因素细胞膜内外物质的浓度差细胞膜内外物质的浓度差;膜载体的种类和数量膜载体的种类和数量;能量(温度、氧浓度)温度、能量等特别提醒(1)从低浓度向高浓度方向运输一定是主动运输。因为逆浓度梯度运输需要消耗能量。(2)同一种物质进出不同细胞时,运输方式可能不同,如红细胞吸收葡萄糖的方式为协助扩散,小肠上皮细胞吸收葡萄糖的方式则是主动运输。(3)Na+、K+等无机盐离子一般以主动运输的方式进出细胞,但也可通过协助扩散进出细胞。(4)RNA和蛋白质等大分子物质进出细胞核通过的结构是核孔,而非胞吞、胞吐。考点互动探究2.物质跨膜运输方式图解考点互动探究图2-7-93.影响细胞物质运输的因素(1)物质浓度考点互动探究图2-7-10①由于自由扩散不需要载体蛋白和能量,所以物质运输速率与物质浓度成正比。②由于协助扩散和主动运输需要载体蛋白,所以当所有的载体蛋白都被利用了之后,物质的运输速率将达到最大(P点),此时限制物质运输速率的因素主要是载体蛋白的数量。③由于主动运输可以逆浓度梯度运输物质,所以当细胞内浓度大于细胞外浓度时,物质仍可以被吸收进入细胞。考点互动探究(2)O2浓度①由于自由扩散和协助扩散的动力来自物质的浓度差造成的势能,不需要细胞产生的ATP,所以O2浓度不影响它们的运输速率。②由于主动运输需要消耗ATP,而ATP主要来自有氧呼吸,所以O2浓度可以影响主动运输的运输速率。(3)温度考点互动探究图2-7-11图2-7-12角度1物质出入细胞方式的判断1.[2018·山西五校联考]下列关于细胞的物质跨膜运输的叙述,错误的是()A.某些小分子物质可以通过胞吐的方式从细胞中运出B.抑制细胞膜上载体的作用不会阻碍性激素进入细胞C.葡萄糖进入人体细胞的方式有主动运输和协助扩散两种D.细胞主动运输物质的结果是使该物质在细胞膜内外的浓度趋于平衡考点互动探究命题角度考点互动探究[答案]D[解析]某些小