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1、高考生物大一轮复习第8讲物质跨膜运输的实例及物质出入细胞的方式优选学案考纲要求考情分析命题趋势1.物质出入细胞的方式()2实验：(1)通过模拟实验探究膜的透性(2)观察植物细胞的质壁分离和复原xx，天津卷，5Txx，全国卷，2Txx，全国卷，31T(3)xx，全国卷，1T,3T主要结合图表考查：物质出入细胞的各种运输方式的特点和影响因素；渗透作用原理的相关实验设计及实践应用分值：26分 考点一细胞的吸水、失水及物质跨膜运输的实例(见学生用书P40)一、细胞的吸水和失水1原理：渗透作用。(1)发生此现象的物质：水分子(或其他_溶剂_分子)。(2)发生的条件2动植物细胞发生渗透作用的条件分析(1)
2、动物细胞(2)植物细胞3验证细胞吸水和失水的实验(1)动物细胞(以哺乳动物红细胞为例)当_外界溶液浓度_细胞内液浓度_时，细胞吸水膨胀，反之细胞失水皱缩。(2)植物细胞(洋葱细胞的质壁分离实验)当_外界溶液浓度_细胞液浓度_时，细胞失水，发生_质壁分离_现象。当_外界溶液浓度_细胞液浓度_时，细胞吸水，失水的细胞发生_质壁分离复原_现象。二、观察植物细胞的质壁分离与复原1实验原理(1)成熟的植物细胞的原生质层相当于一层_半透膜_。(2)_细胞液_具有一定的浓度，能渗透吸水和失水。(3)原生质层比细胞壁的伸缩性_大得多_。2实验步骤答案 紧贴细胞壁0.3 g/mL的蔗糖溶液逐渐变小变深清水逐渐变
3、大变浅三、物质跨膜运输的其他实例番茄和水稻吸收无机盐离子的比较：科学家将番茄和水稻分别放在含有Ca2、Mg2和SiO的培养液中培养，结果及分析如下：1实验结果(1)不同植物对_同种无机盐离子_的吸收有差异。(2)同种植物对_不同无机盐离子_的吸收也有差异。2实验结论：植物细胞对无机盐离子的吸收具有_选择性_。1判断正误，正确的画“”，错误的画“”。(1)将人的红细胞放入4 蒸馏水中，一段时间后红细胞破裂，其主要原因是蒸馏水大量进入红细胞。()(2)质壁分离的过程中水分子的扩散只能单向进行。()(3)植物细胞的原生质层由细胞膜和液泡膜组成。()(4)成熟植物细胞在高渗溶液中发生质壁分离是因为细胞
4、壁具有选择透过性。()(5)用紫色洋葱鳞片叶外表皮作实验材料可观察质壁分离及复原。()(6)不同种类的植物细胞，细胞膜上运载同种无机盐的载体数量是相同的。()(7)同种细胞吸收不同矿质元素离子的速率相同。()(8)番茄和水稻根系吸收Si元素的量相等。()2如图为渗透作用实验，此半透膜只允许水分子和单糖分子通过，向a侧加入质量分数为5%的蔗糖溶液，向b侧加入质量分数为5%的葡萄糖溶液，初始状态如图，则刚开始时和最终时的液面高低分别为(C)Aa高于b，a高于bBa高于b，a低于bCa低于b，a高于b Da低于b，a低于b解析刚开始时，由于两侧的浓度和体积相同，所以两侧溶质的质量相同，而蔗糖的分子量
5、大于葡萄糖，因而b侧的葡萄糖分子数大于a侧的蔗糖分子数，a侧水分子数大于b侧，水分子由a侧向b侧扩散，直至a、b两侧水分子数相等。当两侧水分子数相等时，此半透膜只允许水分子和单糖通过，所以b侧的葡萄糖可以进入a侧，而a侧的蔗糖不能进入b侧，最终a侧液面高于b侧。3(xx江苏卷)在“观察植物细胞的质壁分离和复原”实验中，对紫色洋葱鳞片叶外表皮临时装片进行了三次观察(如下图所示)。下列有关叙述正确的是(B)A第一次观察时容易看到紫色大液泡和较大的无色细胞质基质区域B第二次观察时可以发现细胞质壁分离首先发生在细胞的角隅处C吸水纸的主要作用是吸除滴管滴加的多余液体，以免污染镜头D为了节约实验时间，通常
6、可以省略第一次显微观察步骤解析第一次观察时由于未滴入蔗糖溶液，细胞还没有发生质壁分离，较易观察到的是紫色大液泡，由于此时液泡占整个细胞体积的比例较大，因此观察到的无色的细胞质基质区域应较小，故A项错误；吸水纸的主要作用是吸引蔗糖溶液或清水从盖玻片的一侧流到另一侧，使全部洋葱鳞片叶外表皮浸润在蔗糖溶液或清水中，故C项错误；第一次显微镜观察是为了获得实验前的现象，以便于和实验中的现象变化作对比，因此不可省略，故D项错误。 一渗透系统的组成分析渗透作用模型植物细胞与外界溶液形成的渗透系统图解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
7、液通过原生质层与外界溶液之间发生渗透作用水扩散的方向低浓度溶液高浓度溶液例1 某同学设计了如图所示的渗透作用实验装置，实验开始时长颈漏斗内外液面平齐，记为零液面。实验开始后，长颈漏斗内部液面的变化趋势为(B)解析仔细观察图示，长颈漏斗内为蔗糖溶液，实验开始后长颈漏斗内部液面将上升，由于实验初始阶段半透膜内外溶液浓度差较大，所以液面上升速度快。随着液面高度的增大，液柱抑制水分渗入的作用力逐渐增大，当与浓度差促进水分渗入的作用力达到平衡时，液面不再上升。此时，水分子通过半透膜的渗入与渗出达到平衡。渗透方向及浓度大小的判断(1)判断溶剂渗透的总方向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
8、定。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。(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。 二细胞吸水与失水的实验分析1运输方向：细胞的吸水和失水是水分子顺相对含量梯度的跨膜运输过程。2运输特点：细胞吸水时，水分子也有从细胞出来的，细胞失水时，水分子也有进入细胞的，即无论细胞吸水还是失水，水分子通过原
9、生质层的扩散都是双向进行的。例2 (xx全国卷)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，结果如图所示。假如蔗糖溶液与花冠细胞之间只有水分交换，则(D)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Ca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0.40.5 molL1之间解析通过图示可以看出，a组和b组实验前长度/实验后长度的值都小于1，表明细胞吸水导致细条变长；由于a组实验前长度/实验后长
10、度的值小于b组，说明a组吸水较多，b组吸水较少，所以实验后a组液泡中溶质的浓度比b组的低。f组细胞失水，而b组细胞吸水，因此浸泡导致f组细胞中液泡的失水量大于b组。水分进出细胞的方式是自由扩散，不消耗ATP。在浓度为0.4 molL1的蔗糖溶液中的c组细胞吸水，而在浓度为0.5 molL1的蔗糖溶液中的d组细胞失水，所以使细条在浸泡前后长度不变的蔗糖浓度介于0.40.5 molL1之间。 三探究膜的透性1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
11、碘都不能通过半透膜例3如图所示，容器A中含0.02 molL1蔗糖，0.03 molL1尿素；容器B中含0.01 molL1蔗糖，0.05 molL1尿素。A、B间隔一层半透膜。第一种情况：半透膜只允许水分子通过；第二种情况：半透膜允许水分子和尿素通过。当达到动态平衡时，这两种情况下的液面高度情况是(C)A一样高，A高于B BB高于A，不能确定CB高于A，A高于B D一样高，不能确定解析第一种情况：半透膜只允许水分子通过，则容器A中溶液总的物质的量浓度为0.05 molL1，容器B中溶液总的物质的量浓度为0.06 molL1，容器B中溶液的渗透压高于容器A中溶液的渗透压，故最终B中的液面高于A
12、中的。第二种情况：半透膜允许水分子和尿素分子通过，那么最终半透膜两侧的尿素浓度相等，但是容器A中的蔗糖浓度大于B中的，故最终A中的液面高于B中的。 四质壁分离实验的选材、原理、操作及应用1巧判细胞能否发生质壁分离与复原(1)从细胞角度分析死细胞、动物细胞及未成熟的植物细胞(如根尖分生区细胞)不发生质壁分离及复原现象。具有中央大液泡的成熟植物细胞可发生质壁分离及复原现象。(2)从溶液角度分析在一定浓度(溶质不能透膜)的溶液中只会发生质壁分离现象，不能自动复原(只有用清水或低渗溶液处理，方可复原)。在一定浓度(溶质可透膜)的溶液(如KNO3、甘油等)中可发生质壁分离后自动复原现象。在高浓度溶液中可
13、发生质壁分离现象，但不会发生质壁分离复原现象。2不同试剂对质壁分离和复原的影响分析(1)若使用浓度过高的蔗糖溶液，则质壁分离现象明显，但不能复原，因为溶液浓度过高，使细胞过度失水而死亡。(2)若使用质量浓度为1 molL1的KNO3溶液，因为K和NO均可被细胞吸收，使细胞液浓度增大，所以细胞先发生质壁分离后又自动复原。(3)若使用质量浓度为1 molL1的醋酸溶液，则不发生质壁分离及复原现象。因为醋酸能杀死细胞，使原生质层失去选择透过性。例4 成熟的植物细胞在较高浓度的外界溶液中，会发生质壁分离现象。下图1是发生质壁分离的植物细胞，图2是显微镜下观察到的某一时刻的图像。请据图回答下列问题：(1
14、)图1中细胞的质壁分离指的是细胞壁和_原生质层_的分离，后者的结构包括2和4以及二者之间的细胞质。(2)植物细胞发生质壁分离所需的外界条件是_外界溶液浓度高于细胞液浓度_，植物细胞自身应具备的结构特点是_原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性_。(3)图2是某同学观察植物细胞质壁分离与复原实验时拍下的显微照片，此时细胞液浓度与外界溶液浓度的关系是_细胞液的浓度大于、等于或小于外界溶液的浓度_。(4)将形状、大小相同的红心萝卜A和红心萝卜B的幼根各5段，分别放在不同浓度的蔗糖溶液(甲戊)中，一段时间后，取出红心萝卜的幼根称重，结果如图3所示，据图分析：图3红心萝卜A比红心萝卜B的细胞液浓度_高_。在甲蔗糖溶液中加入适量的清水，一段时间后红心萝卜A的细胞液浓度会_降低_。例1 (经典高考题)下图为研究渗透作用的实验装置，请回答下列问题：(1)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，漏斗内外起始液面一致，渗透平衡时的液面差为h，此时S1和S2浓度大小关系为_。(2)图中半透膜模拟的是成熟植物细胞中的_，两者在物质透过功能上的差异是_。(3)为进一步探究两种膜的特性，某兴趣小组做了以下实验。实验材料：紫色洋葱。实验器具：如图所示
