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第8讲物质跨膜运输的实例一、细胞的吸水和失水1．渗透作用发生的条件(1)具有。(2)半透膜两侧的溶液具有。2．动物细胞的吸水和失水(1)当外界溶液浓度＜细胞质浓度时，细胞。(2)当外界溶液浓度＞细胞质浓度时，细胞。(3)当时，水分进出平衡。主干知识整合半透膜浓度差吸水失水外界溶液浓度＝细胞质浓度3．植物细胞的吸水和失水(1)原生质层包括以及，相当于一层。(2)成熟植物细胞发生质壁分离的条件①细胞液浓度外界溶液浓度。②的伸缩性比的伸缩性大。细胞膜和液泡膜两层膜之间的细胞质半透膜小于原生质层细胞壁【特别提醒】①只有成熟植物细胞才发生质壁分离现象。②动物细胞无细胞壁，会发生吸水涨破现象，但植物细胞有细胞壁不会因吸水而涨破。③渗透作用是指水分子等溶剂分子透过半透膜，由低浓度溶液向高浓度溶液的扩散。二、物质跨膜运输的实例1．物质跨膜运输的特点(1)水分子是跨膜运输的。(2)无机盐的跨膜运输①水稻和番茄对离子的吸收具有。②人体甲状腺滤泡上皮细胞可以从血液中吸收碘。③不同微生物对不同矿物质的吸收表现出。顺相对含量梯度选择性逆浓度梯度较大的不同2．细胞膜和其他生物膜都是，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。选择透过性膜1．渗透系统具备的两个基本条件(1)有半透膜。(2)半透膜两侧的溶液有浓度差。2．成熟植物细胞具备发生渗透作用的两个条件(1)原生质层相当于半透膜。(2)一般情况下，膜两侧具有一定的浓度差，因为液泡内的细胞具有一定的浓度。3．植物细胞吸水或失水原理当细胞液浓度＞外界溶液浓度时，细胞吸水；当细胞液浓度＜外界溶液浓度时，细胞失水。考点一：植物细胞的失水和吸水高频考点突破4．植物细胞的失水和吸水渗透作用渗透模型植物细胞与外界溶液形成渗透系统图解图解①水④原生质层(选择透过性膜)②蔗糖溶液⑤外界溶液③半透膜⑥细胞液基本条件①具有半透膜②膜两侧有浓度差原生质层：选择透过性膜细胞液：有一定浓度，与外界溶液存在浓度差原理溶剂分子(如水分子)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作用水运动趋势低浓度溶液→高浓度溶液【对位训练】1．(2012·浙江金丽衢联考)如图实验装置，玻璃槽中是蒸馏水，半透膜允许单糖通过。漏斗中先装入蔗糖溶液，一定时间后再加入蔗糖酶。实验现象最可能的是A．在玻璃槽中会测出蔗糖和蔗糖酶B．在玻璃槽中会测出葡萄糖、果糖和蔗糖酶C．漏斗中液面开始时先下降，加酶后上升D．漏斗中液面开始时先上升，加酶后上升再下降解析一开始漏斗中的蔗糖溶液的浓度高于玻璃槽中蒸馏水的浓度，因此漏斗中渗透吸水，而后由于加入了蔗糖酶，将蔗糖水解为单糖，使漏斗中的物质的量增多即浓度提高，因此加强了渗透作用，而后由于半透膜允许单糖通过，导致漏斗中溶液浓度下降失水。解析D2．(2011·泰兴模拟)持续观察在0.3g/mL蔗糖溶液中的紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞，发现中央液泡逐渐变小，说明A．细胞壁是一层半透膜B．洋葱表皮细胞已经死亡C．蔗糖溶液浓度小于细胞液浓度D．细胞液的浓度逐渐增大解析由题干分析知，洋葱表皮细胞在发生质壁分离，即在失水，因此蔗糖溶液浓度大于细胞液浓度，细胞液的浓度逐渐增大。解析D考点二：探究植物细胞吸水和失水过程【对位训练】3．(2012·北京海淀区高三期末)下图为甲同学进行的一项实验的基本操作步骤，其中叙述错误的是A．B步骤是观察细胞质大小及细胞壁的位置B．E步骤滴加的是清水C．该实验是观察植物细胞的质壁分离与复原D．实验前后的处理形成了自身对照解析本题考查植物细胞的吸水与失水的实验探究。步骤B是在显微镜下观察液泡的大小和原生质层的位置。步骤C是进行质壁分离处理的实验操作，步骤E是进行质壁分离复原处理的实验操作。步骤D、F分别是观察质壁分离和质壁分离复原的现象，与步骤B观察的现象形成前后对照。解析A4．(2011·苏北四市联考)用一片新鲜的苔藓植物叶片制成临时装片，滴加有适量红墨水的0.3g/mL蔗糖溶液，用低倍镜观察装片中的苔藓细胞，如图所示状态，①、②处的颜色分别是A．绿色、红色B．绿色、无色C．红色、无色D．红色、红色解析由于细胞液浓度低于0.3g/mL蔗糖溶液，因此细胞发生质壁分离，又由于植物细胞壁是全透性的，生物膜具有选择透过性，红墨水不是生命活动所必需的，因此在①原生质层、②细胞壁和原生质层之间空隙处的颜色分别是绿色、红色。解析A考点三：生物膜选择透过性的分析1．实例2．结构基础细胞膜上载体蛋白的种类和数量不同。3．实验验证4．原因分析(1)内因——遗传因素【对位训练】5．如图表示培养液中K＋浓度及溶氧量对小麦根系细胞吸收K＋速率的影响。下列有关两曲线形成机理的解释正确的是A．曲线ab段的形成是由于细胞膜上K＋载体数量未达到饱和且能量充足B．曲线cd段的形成是由于细胞内K＋过多，细胞大量排出K＋C．e点表明植物根系可以通过自由扩散的方式吸收K＋D．曲线bc、fg段的形成是由于细胞膜上K＋载体数量有限解析曲线ab段表明在一定范围内随营养液中K＋浓度的增大，细胞吸收K＋的速率也增大，是因为细胞膜上K＋载体数量未达到饱和且能量充足；曲线cd段的形成是由于培养液中K＋浓度过高，细胞失水过多而影响正常的生理功能；e点表明在氧浓度低时根系吸收K＋速率低，但其吸收仍是主动运输的过程；曲线bc段的形成是由于细胞膜上K＋载体数量有限，fg段的形成是由于培养液中溶氧量达到一定数量后与呼吸作用有关的酶达到了饱和，产生的ATP数量不再增加。解析A1．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。答题技能培养方法体验一、在判断细胞是否发生质壁分离及复原规律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复原。【典例1】以紫色洋葱鳞片叶外表皮为实验材料观察植物细胞质壁分离现象，下列叙述正确的是A．细胞在发生质壁分离时能观察到紫色中央液泡逐渐增大B．滴加质量浓度为0.5g/mL的蔗糖溶液比0.3g/mL的蔗糖溶液引起细胞质壁分离所需时间长C．滴加清水后，质壁分离的细胞又复原，说明此细胞是活细胞D．用任何浓度的NaCl溶液代替蔗糖溶液都不能引起细胞质壁分离【解析】本题考查植物细胞的失水和吸水实验，着重考查的是一些实验现象与相关分析。A错误：细胞在发生质壁分离时能观察到紫色中央液泡逐渐变小；B错误：滴加质量浓度的0.5g/mL的蔗糖溶液比0.3g/mL的蔗糖溶液引起细胞质壁分离所需时间短；C正确：活细胞的原生质层才具有选择透过性，滴加清水后，质壁分离的活细胞才能复原；D错误：NaCl溶液若浓度太低则不能引起细胞质壁分离，浓度适宜则可以。【答案】C【体验感悟】(1)选用30%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)。①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；②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。(2)盐酸、酒精、醋酸等溶液能杀死细胞，不适于做质壁分离的溶液。1．判断细胞的死活二、质壁分离和复原实验及拓展应用【典例2】(2011·杭州七校期中联考)某同学在实验室中做“植物细胞的吸水和失水”实验时，在实验室老师的帮助下，进行了一系列的创新实验，实验步骤和现象如下表：实验组5分钟的现象再过5分钟滴加清水5分钟①0.3g·mL－1蔗糖溶液x无变化质壁分离复原②0.5g·mL－1蔗糖溶液质壁分离y无变化③1mol·L－1KNO3溶液质壁分离质壁分离复原z④1mol·L－1醋酸溶液无变化细胞大小无变化细胞大小无变化对上表的推断或解释不正确的是A．x为质壁分离，因为细胞壁伸缩性弱于原生质体B．z为细胞稍增大，细胞液颜色逐渐变浅C．y为质壁分离，可能导致细胞失水过多而死亡D．④组无变化是因为细胞吸水量等于失水量【解析】洋葱表皮细胞在质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液中会发生质壁分离现象，而在质量浓度为0.5g/mL的蔗糖溶液中会因质壁分离失水过多而死亡。在物质的量浓度为1mol/L的KNO3溶液中由于K＋和NO能穿膜，故洋葱表皮细胞发生先质壁分离后自动复原现象，由于K＋和NO进入细胞内，细胞液浓度增大，因此滴加清水后，细胞体积稍增大，而物质的量浓度为1mol/L的醋酸溶液会杀死细胞，故在醋酸溶液中细胞无变化。【答案】D【典例1】下列现象属于渗透作用的是①水分子通过植物细胞的细胞壁②水分子或其他溶剂分子通过细胞膜③蔗糖分子通过细胞壁④水分子或其他溶剂分子通过液泡膜⑤水分子或其他溶剂分子通过原生质层A．①②③B．③④⑤C．②④⑤D．①③⑤【尝试解答】______【解析】渗透作用指水分子透过半透膜的扩散。②中细胞膜相当于半透膜。④中液泡膜也具有选择透过性。⑤中原生质层相当于半透膜均具有选择透过性。易误警示一、对相近易混淆概念理解辨析模糊C【纠错笔记】①中细胞壁具有全透性，不能视为半透膜。③中错因有二，一是蔗糖不是小分子物质，二细胞壁是全透性物质。【典例2】关于选择透过性膜与半透膜的关系，正确的说法是①具有半透性必然具有选择透过性②具有选择透过性必然具有半透性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【尝试解答】_______C【纠错笔记】(1)扩散作用和渗透作用的关系物质从高浓度区域向低浓度区域的运动称为扩散作用。渗透作用是一种特殊方式的扩散，它是指水或其他溶剂分子通过半透膜(或选择透过性膜)进行的扩散。(2)半透膜、选择透过性膜①区别a．半透膜可以是生物性的选择透过性膜，也可以是无生命的物理性膜，即指某些物质可以透过而另一些物质不能透过的多孔性薄膜，物质能否通过取决于分子的大小。b．选择透过性膜是具有生命的生物膜，载体的存在决定了其对不同物质是否吸收的选择性。细胞死亡或膜载体蛋白失活后，其选择透过性丧失。②共性都允许水分于自由通过，而不允许大分子物质通过。【典例3】(2011·山东理综)只有在保持细胞活性的条件下，才能显示细胞中某物质或结构的实验是A．苏丹Ⅲ染色观察花生种子子叶细胞中的脂肪B．龙胆紫染色观察洋葱根尖分生区细胞的有丝分裂C．健那绿(詹纳斯绿B)染色观察动物细胞中的线粒体D．甲基绿、派洛宁(吡罗红)染色观察动物细胞中的DNA和RNA【尝试解答】________【解析】本题考查实验，意在考查考生对实验材料的选择。健那绿(詹纳斯绿B)染液是活细胞染料。二、实验中细胞的是否具有活性易于混淆C【纠错笔记】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生根的作用。点击此处进入知能达标训练