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1、第二单元 细胞的代谢 专题3 物质出入细胞的方式,高考生物,考点一 渗透作用原理及应用,知识清单,一 细胞吸水和失水的原理渗透作用 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.发生条件:具有半透膜; 半透膜两侧具有浓度差 。 3.实例:动物细胞的渗透作用 (1)动物细胞的 细胞膜 相当于半透膜。 (2)当外界溶液的浓度 大于 细胞质浓度时动物细胞会失水皱缩; 反之动物细胞会吸水膨胀,甚至破裂。,二 探究植物细胞的吸水和失水实验 1.植物细胞可看作一个渗透系统,2.实验材料:常选用 紫色洋葱鳞片叶外表皮 作为观察质壁分离和 复原的实验材料。,3.引流法:从盖玻片一侧滴入蔗
2、糖溶液,在盖玻片的另一侧 用吸水 纸吸引 ,并反复几次。 4.实验现象:滴加蔗糖溶液后,用显微镜观察可看到细胞壁与 原生 质层 分离,液泡颜色 加深 。此时细胞壁与原生质层之间的空,隙中充满的是 蔗糖溶液 ;此过程中植物细胞液的浓度增大,细胞 的吸水能力 增强 。 5.植物细胞发生质壁分离的主要原因,6.细胞发生质壁分离需具备的条件:活的(前提条件)成熟的(具有 大 液泡 )植物细胞(具有细胞壁)。,一、渗透系统的组成分析,【思维点拨】 渗透作用的2个易错点 (1)液面静止后S1和S2仍存在浓度差,两者在半透膜两侧形成的渗透压用 于维持液面高度差,故漏斗内外液面差的大小取决于S1和S2的浓度差
3、。 植物细胞失水达到平衡时,S1=S2;植物细胞吸水达到平衡时,由于细胞壁 压力阻止吸水,则S1往往大于S2。 (2)渗透系统的溶液浓度指物质的量浓度而非质量浓度,实质是指渗透 压,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 的渗透压小,故水可通过半透膜由蔗糖溶液向葡萄糖溶液移动。,例1 (2017安徽六安一中第一次月考,8)如图所示,把体积与质量浓度相 同的葡萄糖与蔗糖溶液用半透膜(允许溶剂和葡萄糖通过,不允许蔗糖 通过)隔开,开始时和一段时间后液面情况是 ( ),A.甲高于乙 B.乙高于甲 C.甲先高于乙,乙后高于甲,D.乙先高于甲,甲后高于乙,解析 由于葡萄糖的分
4、子量比蔗糖小,所以质量浓度相同的葡萄糖与 蔗糖溶液相比较,葡萄糖溶液的物质的量浓度高于蔗糖溶液,所以开始 时甲侧液面高于乙侧。由于葡萄糖可通过半透膜,而蔗糖分子不能通 过,其结果会引起甲侧浓度下降、乙侧浓度上升,所以一段时间后乙侧 液面高于甲侧。 答案 C,知能拓展 半透膜与选择透过性膜 (1)共性:都允许水分子自由通过,而大分子物质不能通过。 (2)区别:半透膜是无生物活性的物理性薄膜,物质能否通过取决于分 子的大小,比膜孔径小的分子均可以通过。选择透过性膜是具有生物 活性的生物膜,如细胞膜和其他生物膜,可以让水分子自由通过,一些离,子和小分子也可以通过,而其他的离子、小分子和大分子则不能通
5、过; 对小分子物质的选择性主要与膜载体有关,细胞死亡时,生物膜的选择 透过性丧失。,二、植物细胞质壁分离及复原实验 1.实验原理:成熟的植物细胞构成渗透系统可发生渗透作用。,2.实验步骤及实验现象,3.质壁分离及复原实验的拓展应用 (1)判断成熟植物细胞是否有生物活性,(2)测定细胞液浓度范围,知能拓展 细胞吸水和失水原理的应用 (1)对农作物进行合理灌溉,既满足了作物对水分的需要,同时也降低了 土壤溶液的浓度,有利于水分的吸收。 (2)盐碱地中的植物不易存活或一次施肥过多易造成“烧苗”现象,都,是由土壤溶液浓度过高,甚至超过了根细胞液浓度,使根细胞不易吸水 甚至失水造成的。 (3)糖渍、盐渍
6、食品不易变质是因为在食品外部和内部形成高渗溶液, 微生物不能在其中生存和繁殖,所以能较长时间地保存。 (4)医用的生理盐水是浓度为0.9%的NaCl溶液,其渗透压与人体细胞外 液的渗透压相当,可以使人体细胞保持正常的形态和功能。,例2 (2017辽宁盘锦高中上学期期中,12)如图为某同学利用紫色洋葱 鳞片叶作为实验材料,观察植物细胞质壁分离与复原的基本操作步骤。 下列相关叙述中,错误的是 ( ) A.第二次观察(d)和第一次观察(b)形成对照,第三次观察(f)和第二次观 察(d)形成对照 B.该实验主要观察原生质层和细胞壁的位置、液泡的颜色和大小等,C.如果将蔗糖溶液换成浓度适宜的KNO3溶液
7、,则可以省略e过程 D.增大蔗糖溶液的浓度,实验效果会更明显且不影响细胞的活性,解析 第二次观察(d)和第一次观察(b)形成对照,观察细胞质壁分离现 象;第三次观察(f)与第二次观察(d)形成对照,观察细胞质壁分离复原现 象,A正确;在质壁分离过程中,原生质层与细胞壁逐渐分开,液泡的体积 逐渐变小,液泡的颜色逐渐变深;在质壁分离复原过程中,原生质层与细 胞壁逐渐接近,液泡的体积逐渐变大,液泡的颜色逐渐变浅,因此该实验 可以通过观察原生质层和细胞壁的位置、液泡的颜色和大小来判断是 否发生质壁分离及复原,B正确;适宜浓度的KNO3溶液能让细胞发生质 壁分离后自动复原,若将蔗糖溶液换成适宜浓度的KN
8、O3溶液,可省略人,为滴加清水的操作,C正确;适当提高蔗糖溶液的浓度,使蔗糖溶液与细 胞液的浓度差变大,质壁分离的速度加快,但如果蔗糖溶液浓度过高,会 导致细胞失水过多而死亡,不会发生质壁分离的复原现象,D错误。,答案 D,方法 “角度转换法”分析质壁分离及复原 1.从细胞角度分析 判断依据 活的且有大液泡和细胞壁的细胞 死细胞、动物细胞不发生质壁分离现象。 成熟植物细胞具有中央大液泡,易发生质壁分离现象,而未成熟的植 物细胞(如根尖分生区等细胞)不具有大液泡,则不易发生质壁分离现 象。 细菌细胞也能发生质壁分离现象,但不明显。,方法技巧,2.从溶液角度分析 判断依据 能保持细胞活性且能形成浓
9、度差的溶液,在一定浓度(溶质不能穿膜)的溶液中发生质壁分离现象。 在一定浓度(溶质可穿膜)的溶液中先发生质壁分离后可自动复原,如 甘油、尿素、乙二醇、KNO3溶液等。 在高浓度溶液中质壁分离现象明显,但不能复原,因为溶液浓度过高, 细胞过度失水而死亡。,知能拓展 对细胞质壁分离自动复原现象的分析 (1)发生机理:在较高浓度的溶液中成熟植物细胞可发生质壁分离。由 于细胞膜具有选择透过性,一般情况下溶质分子不能进入细胞,但细胞 选择性吸收的溶质如K+、尿素等则可通过原生质层进入细胞液,使细胞 液浓度升高,细胞吸水,故发生质壁分离后可自动复原。 (2)溶液举例:硝酸钾溶液、NaCl溶液、尿素溶液、甘
10、油、乙二醇等。,例3 (2017湖北襄阳四校上学期期中联考,30)下图曲线表示完全相同 的两个植物细胞分别放置在A、B溶液中,细胞失水量的变化情况。相 关叙述不正确的是 ( ) A.该实验可选取绿色植物成熟的叶肉细胞来进行 B.若B溶液的浓度稍增大,则曲线中b点右移,C.两条曲线的差异是由于A、B溶液浓度不同导致 D.6 min时取出两个细胞用显微镜观察,均可看到质壁分离现象,解析 由曲线可知相同植物细胞在A、B溶液中均出现质壁分离现象, 但在B溶液中植物发生了质壁分离自动复原现象,而在A溶液中则不能, 说明A、B溶液的种类不同,C错误、D正确;若B溶液的浓度稍增大,则质 壁分离复原所需时间增
11、多,b点右移,B正确。 答案 C,考点二 物质进出细胞的方式,一 小分子物质进出细胞的方式,二 大分子物质进出细胞的方式,物质跨膜运输影响因素分析 1.物质浓度(在一定的浓度范围内),3.温度,2.氧气浓度,例4 (2018安徽蚌埠二中月考,11)下列关于物质出入细胞的示意图的 描述,不正确的是 ( ),A.影响方式的主要环境因素是温度和氧气浓度 B.代表的方式不需要载体蛋白的协助 C.曲线不再上升的限制因素主要是膜上载体的数量 D.不需要消耗能量,因此一定是被动运输,解析 代表的方式是主动运输,温度和氧气浓度可影响能量的产生, 从而影响主动运输过程,A正确;代表的方式是自由扩散,代表的方 式
12、不需要消耗能量,一定是被动运输,可代表自由扩散或协助扩散,其中 协助扩散需要膜上载体蛋白的协助,D正确、B不正确。 答案 B,方法 “归纳法”判断物质进出细胞的方式 1.结合实例直接进行判断,方法技巧,2.根据分子大小与是否需要载体、能量进行判断 3.根据运输方式图解进行判断,结论:甲主动运输;乙自由扩散;丙、丁协助扩散,4.根据曲线进行判断 (1)有饱和点的曲线表示协助扩散或主动运输。 (2)受呼吸或氧浓度影响的曲线表示主动运输。 (3)能体现逆浓度梯度运输的表示主动运输(如下图)。,【思维点拨】 归纳物质进出细胞方式的特点和判断,(1)需要载体的方式:协助扩散、主动运输。 (2)需要消耗能
13、量的方式:主动运输、胞吞、胞吐。 (3)逆浓度梯度运输的方式:主动运输。 (4)大分子物质运输的方式:胞吞、胞吐。 (5)葡萄糖和无机盐离子跨膜运输的方式:一般为主动运输,但若为顺浓 度梯度运输(如葡萄糖进入红细胞、无机盐离子通过离子通道进出细 胞等),则为协助扩散。,例5 (2017青海师大附中第一学期月考,12)图为氨基酸和Na+进出肾小 管上皮细胞的示意图。正确的选项是 ( ),解析 分析示意图可知,管腔中氨基酸上皮细胞是从低浓度到高浓 度,为主动运输;管腔中Na+上皮细胞是从高浓度到低浓度,且通过载体 蛋白,为被动运输(协助扩散);上皮细胞中氨基酸组织液是从高浓度到 低浓度,且通过载体蛋白,为被动运输(协助扩散)。 答案 D,
