四川成都高考生物第四章物质跨膜运输的实例（必修1）

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1、第4章细胞的物质输入和输出 复复习习向向导导 要点探究要点探究 栏目导 航 课课前前导导学学 走近高考走近高考 实验实验 平台平台 复 习 向 导 考纲展示高频考点考纲解读 1.物质出入细胞的方 式() 列举物质跨膜运输的实例;理解 物质出入细胞的各种方式及影响 因素;掌握生物膜的流动镶嵌模型 2.通过模拟实验探究 膜的透性 掌握生物膜的选择透过性,并对膜的选择 透过性进行实验验证及分析 3.观察植物细胞的质 壁分离和复原 理解植物细胞质壁分离与复原实验的原理 、 过程及拓展应用 第1节 物质跨膜运输的实例 基础梳理 一、细胞的吸水和失水 1.渗透作用产生的条件 2.动物细胞吸水和失水 (1)

2、动物细胞的细胞膜相当于一层半透膜,膜两侧具浓度差。 (2)原理 3.植物细胞的吸水和失水 (1)原生质层包括细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质,在植物细胞中,可把 原生质层视为一层半透膜。 (2)原理和现象 外界溶液浓度大于细胞液浓度时,细胞失水,发生质壁分离现象。 外界溶液浓度小于细胞液浓度时,细胞吸水,发生质壁分离复原现象。 【思维激活1】 所有的植物细胞均能发生质壁分离现象吗? 提示:不是,质壁分离指原生质层与细胞壁分离,因此不具有原生质层的细胞(即无 大液泡)不能发生质壁分离。 二、物质跨膜运输的其他实例 1.实例 (1)植物 (2)人体甲状腺滤泡上皮细胞吸收碘的特点:逆(逆、顺)浓

3、度梯度。 2.结论 【思维激活2】 膜的选择透过性主要取决于膜上哪种组成成分? 提示:膜的选择透过性主要取决于膜组成成分中的载体蛋白。 知识导图 要 点 探 究 探究点 一渗透作用分析 问题引领:发生渗透作用的前提条件是什么? 1.渗透作用模型与植物细胞的比较 渗透作用模型 植物细胞与外界溶液形成 渗透系统 图 解 基本条件半透膜、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 间的浓度差值 原理 水分子通过半透膜的扩 散作用 水分子通过原生质层在细胞液与 外界溶液之间发生扩散 水扩散方向低浓度溶液高浓度溶液 2.常见渗透装置图形分析 (1)若S1溶液浓度大于S2,则单位时间内由S2S

4、1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 。 (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 。 3.验证渗透作用发生的条件 (1)实验设计 (2)结论 A组和B组对比说明渗透作用要有半透膜。 A组和C组对比说明渗透作用必须是半透膜两侧的溶液具有浓度差。 【例1】 (2012厦门一中期中)如图装置玻璃槽中是蒸馏水,半透膜允许单糖透过 。倒置的长颈漏斗中先加入蔗糖溶液,一定时间后再加入蔗糖酶。最可能的实 验现象是( ) A.在

5、玻璃槽中会测出葡萄糖、果糖和蔗糖酶 B.漏斗中液面开始时上升,加酶后继续上升 C.漏斗中液面开始时上升,加酶后,再上升后又下降 D.漏斗中液面开始时先上升,加酶后不上升直接下降 思维导引: 解析:实验开始时,蔗糖不能透过半透膜,所以单位时间内通过半透膜渗透进入长颈 漏斗中的水分子数比渗透出来的多,漏斗内液面上升。而加入酶后,将蔗糖分解为 单糖,进一步提高了漏斗内的浓度,所以液面再上升,但由于单糖分子能透过半透膜 进入玻璃槽中,使玻璃槽内液体浓度升高,一段时间后,水分子从长颈漏斗内渗出的 较多,漏斗内液面下降。 答案:C。 探究点 二 装置的应用 问题引领:(1)怎样设计实验来比较溶液浓度大小?

6、 (2)怎样来探究物质能否通过半透膜? 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 若漏斗内液面上升,则MN 若漏斗内液面不变,则M=N 若漏斗内液面下降,则MN 2.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)渗透装置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,我们只是观测出水分子双向运动的差所导致的液面改变。 ( 3)溶液浓度指物质的量浓度而非质量

7、浓度,如质量浓度均为10%的葡萄糖溶液和 蔗糖溶液,10%的蔗糖溶液的物质的量浓度小,故水由蔗糖溶液向葡萄糖溶液渗透 。 【例2】 (2012吉林省长春外国语学校月考)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: (2)预测实验现象并作出结论。 预测或分析结果,得出结论 解析: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。若蔗 糖的水解产物能通过半透膜,加入斐林试剂,乙图中的a管和b管都会生成砖红

8、色沉 淀;水解产物由ba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。 答案:(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形管 至适宜温度观察a、b两管内液面的变化。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,(60 65)水浴加热,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。 若蔗糖的水解产物不能通过半透膜,加入斐林试剂,a管不会出现砖红

9、色沉淀;b管浓 度增大,导致b管液面上升,即a、b两管水位差增大。 实验:观察植物细胞的质壁分离和复原 实验基础 1.实验原理 (1)原生质层的伸缩性比细胞壁的伸缩性大。 (2)当外界溶液浓度大于细胞液浓度时,细胞渗透失水 ,进而发生质壁分离。 (3)当细胞液浓度大于外界溶液浓度时,细胞渗透 吸水 ,发生质壁分离复原。 2.方法步骤 方法透析 1.质壁分离的原因分析 2.实验中注意事项 (1)选择有大的液泡且液泡带有颜色的细胞作为实验材料。 (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

10、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,但它们引起质壁分离后可自动复原。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。 (4)本实验是对照实验,无对照组,滴加溶液前的镜检与滴加溶液后的镜检形成自身 对照。 3.实验的拓展应用 (1)鉴定细胞死活 待测成熟植物细胞+适宜浓度的蔗糖溶液 (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 细胞液浓度介于未发生质壁分离和刚刚发生质壁分离的蔗糖溶液的浓度之间。 (3)比较不同

11、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 刚刚发生质壁分离时所需时间的比较判断细胞液浓度大小(即时间越短,细胞液浓 度越小)。 (4)鉴别不同种类的溶液(如KNO3溶液和蔗糖溶液) 成熟相同植物细胞+不同种类溶液 命题设计 (1)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0.3 g/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0.3 g/mL的蔗糖溶液中。 步骤三:在显微镜下观察,结果如图所示。 请据图回答:图中A、B处的颜色分别是 。 如果上述实验步骤二中

12、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0.3 g/mL的蔗糖溶液,则在显微镜下观察到A、B处颜色分别是 。 如果将上述实验步骤二中浸润在0.3 g/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0.3 g/mL的蔗糖溶液中)。在显 微镜下清晰地观察到细胞结构后,为更准确地判断A处颜色,对显微镜的操作方法是 、 。如果A处呈绿色,可能的原因是 。 (2)下面是一组用新鲜洋葱表皮进行的实验处理和结果,请分析回答: 实验分组处理方法实验结果 第1组 将材料置于0.3 g/mL蔗糖溶液中发生质壁分离 然后将材料移至蒸馏水中发生质壁分离复

13、原 第2组 将材料置于0.6 g/mL蔗糖溶液中迅速发生质壁分离 然后将材料移至蒸馏水中质壁分离不能复原 第3组将材料置于7%的尿素溶液中 开始发生质壁分离,然 后逐渐自动复原 第4组 将材料放入100 热水中3 min后 取出,重复第1组实验 不发生质壁分离 洋葱表皮细胞在第1、2、3组实验中均发生了质壁分离现象,其内部结构 基础和外在条件分别是 比较第1和第2组实验结果的差异,说明 比较第1和第3组实验结 果,出现实验结 果差异性的原因是 。 比较第1和第4组实验结 果,出现实验结 果差异性的原因是 。 解析:(1)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。由

14、于细胞壁是全透性的,当加入有伊红的0.3 g/mL的蔗糖溶液时,A处为 红色。要在显微镜下看得更清晰需要改变光圈大小调节反光镜(电光源亮度) 。高温下使细胞死亡,细胞膜失去选择透过性,叶绿素等色素进入A处,A处呈绿色 。(2)质壁分离现象内部结构基础是原生质层和原生质层内外两个溶液体系的 存在,外在条件是原生质层内外两个溶液体系存在浓度差。过度失水死亡的 细胞不能发生质壁分离的复原现象。 尿素被细胞吸收后,细胞液的浓度增加, 细胞吸水出现质壁分离的自动复原。高温导致细胞死亡,原生质层失去选择 透过性,不发生质壁分离现象。 答案:(1)无色、绿色 红色、绿色 改变光圈大小 调节反光镜( 电光源亮

15、度) 高温下细胞膜、叶绿体膜失去选择透过性,叶绿素等色素进 入A处 (2)内部结构基础是原生质层和原生质层内外两个溶液体系的存在;外 在条件是原生质层内外两个溶液体系存在浓度差 高浓度溶液加快质壁分离现象的出现,细胞过度失水而死亡后,不能发 生质壁分离的复原现象 尿素可以被细胞主动吸收使细胞液浓度增加,细胞吸水时,质壁分离就 会自动复原 高温致使细胞死亡,细胞的原生质层失去选择透过性,不能发生质壁分 离 1.(2011年新课标全国高考)将人的红细胞放入4 蒸馏水中,一段时间后红细胞破裂, 主要原因是( C ) A.红细胞膜具有水溶性 B.红细胞的液泡体积增大 C.蒸馏水大量进入红细胞 D.低温时红细胞膜流动性增大 解析:A项错,红细胞膜主要由蛋白质和磷脂组成,不溶于水,可将细胞与外界环境分隔 开;B项错,人的红细胞没有液泡;C项正确,由于细胞内外存在浓度差,进行渗透吸水,红 细胞大量吸水涨破;D项错,低温时膜流动性减小。 2.(2011年天津高考)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,结果如图,下列叙述错误的是( A ) A.图中L是细胞壁,M是液泡