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1、第4章细胞的物质输入和输出第1节物质跨膜运输的实例第2节生物膜的流动镶嵌模型考考纲考情考情三年三年1515考高考指数：考高考指数：细胞膜系胞膜系统的的结构和功能构和功能实验：通：通过模模拟实验探究膜的透性探究膜的透性三年三年考考题20142014年年(9(9考考) )：新：新课标全国卷全国卷T4T4、T10T10、T11T11，新，新课标全国卷全国卷T4T4，江，江苏T15T15、T27T27，福建，福建T4T4，海南，海南T4T4，四川，四川T1T120132013年年(4(4考考) )：江：江苏T27T27，福建，福建T2T2，北京，北京T5T5，重，重庆T3T320122012年年(2(
2、2考考) )：广：广东T24T24，北京，北京T31T31考情考情播播报1.1.考考查内容：主要考内容：主要考查植物植物细胞的吸水和失水胞的吸水和失水实验的分析，的分析，以及植物以及植物细胞胞质壁分离和复原壁分离和复原实验结果的分析。果的分析。2.2.考考查方式：利用方式：利用实验设计和分析形式考和分析形式考查细胞的吸水和失胞的吸水和失水及膜的透性水及膜的透性问题，常常，常常结合合实例，借助例，借助图形或表格考形或表格考查细胞吸水原理及在胞吸水原理及在实际中的中的应用。用。3.3.考考查题型：型：选择题和非和非选择题都常都常见，多是中档，多是中档题。【知【知识梳理】梳理】一、一、细胞的吸水和失
3、水胞的吸水和失水1.1.原理：渗透作用。原理：渗透作用。(1)(1)发生此生此现象的物象的物质：水分子：水分子( (或其他或其他_分子分子) )。(2)(2)发生的条件生的条件具有半透膜具有半透膜半透膜两侧具有半透膜两侧具有_浓度差浓度差溶溶剂2.2.动植物植物细胞胞发生渗透作用的条件分析：生渗透作用的条件分析：(1)(1)动物物细胞胞(2)(2)植物植物细胞胞细胞膜：相当于细胞膜：相当于_细胞质：有一定浓度，和细胞外液发生渗透作用细胞质：有一定浓度，和细胞外液发生渗透作用半透膜半透膜细胞壁：全透性细胞壁：全透性原生质层原生质层 相当于相当于_：具有一定浓度，和外界溶液发生渗透作用：具有一定浓
4、度，和外界溶液发生渗透作用_细胞质细胞质_细胞膜细胞膜液泡膜液泡膜半透膜半透膜细胞液细胞液3.3.验证细胞吸水和失水的胞吸水和失水的实验：(1)(1)动物物细胞胞( (以哺乳以哺乳动物物红细胞胞为例例) )。当当_时，细胞失水，胞失水，发生生_现象。象。当当_ 。的水分进出平衡，说明的水分进出平衡，说明是与马铃薯是与马铃薯等渗透压的溶液，不是蒸馏水。等渗透压的溶液，不是蒸馏水。溶液溶液质量量变化率化率+8%+8%-6%-6%-4%-4%0 06.6.下面能下面能发生生质壁分离的一壁分离的一组细胞是胞是( () )食用的糖醋蒜食用的糖醋蒜细胞胞蚕豆叶的表皮蚕豆叶的表皮细胞胞植物的根毛植物的根毛细
5、胞胞人的口腔上皮人的口腔上皮细胞胞用用盐酸解离的洋葱根尖酸解离的洋葱根尖细胞胞根尖分生区根尖分生区细胞胞A.A.B.B.C.C.D.D.【解析】【解析】选选D D。能发生质壁分离的细胞为活的成熟的高等植物的体细。能发生质壁分离的细胞为活的成熟的高等植物的体细胞，胞，是死细胞，是死细胞，是动物细胞，没有细胞壁，是动物细胞，没有细胞壁，用盐酸解离会杀死用盐酸解离会杀死细胞，细胞，没有大的液泡，这些细胞都不能发生质壁分离。没有大的液泡，这些细胞都不能发生质壁分离。和和都是都是活的成熟的高等植物细胞，可以发生质壁分离。活的成熟的高等植物细胞，可以发生质壁分离。7.7.一般在光学一般在光学显微微镜下看不
6、到植物下看不到植物细胞的胞的细胞膜，而在下列的哪种情胞膜，而在下列的哪种情况下，可以看到况下，可以看到细胞膜胞膜( () )A.A.组织进行分裂行分裂时B.B.发生生质壁分离壁分离时C.C.显微微镜视野野调亮亮时D.D.细胞吸收水和离子胞吸收水和离子时【解析】【解析】选选B B。植物细胞发生质壁分离时，原生质层的最外层就是细。植物细胞发生质壁分离时，原生质层的最外层就是细胞膜。胞膜。8.8.如如图为细胞膜的胞膜的亚显微微结构，构，鉴别细胞膜的内外胞膜的内外侧的有效依据是的有效依据是( () )A.A.B.B.C.C.D.D.【解析】【解析】选选A A。为磷脂双分子层的疏水端，为磷脂双分子层的疏
7、水端，为磷脂分子的亲水端，为磷脂分子的亲水端，为蛋白质，为蛋白质，为细胞膜外侧糖类与蛋白质的结合物为细胞膜外侧糖类与蛋白质的结合物糖蛋白，该糖蛋白，该种物质在细胞膜内侧没有，所以是鉴别细胞膜内外侧的依据。种物质在细胞膜内侧没有，所以是鉴别细胞膜内外侧的依据。9.9.关于关于动物物细胞膜的叙述，胞膜的叙述，错误的是的是( () )A.A.细胞膜含有糖脂和糖蛋白胞膜含有糖脂和糖蛋白B.B.细胞融合与胞融合与细胞膜的流胞膜的流动性有关性有关C.C.膜的流膜的流动性与磷脂无关性与磷脂无关D.D.白白细胞吞噬胞吞噬细菌与膜的流菌与膜的流动性有关性有关【解析】【解析】选选C C。细胞膜上蛋白质和磷脂分子都
8、是可以运动的，从而使。细胞膜上蛋白质和磷脂分子都是可以运动的，从而使细胞膜具有一定的流动性。细胞膜具有一定的流动性。【速【速记卡片】卡片】1.1.一个原理：一个原理：细胞吸水和失水的原理是渗透作用。胞吸水和失水的原理是渗透作用。(1)(1)发生条件：半透膜、生条件：半透膜、浓度差。度差。(2)(2)发生生现象象外界溶液浓度细胞液外界溶液浓度细胞液( (质质) )浓度：细胞失水浓度：细胞失水外界溶液浓度细胞液外界溶液浓度细胞液( (质质) )浓度：细胞吸水浓度：细胞吸水外界溶液浓度细胞液外界溶液浓度细胞液( (质质) )浓度：水分进出平衡浓度：水分进出平衡2.2.一个一个实验：质壁分离壁分离实验
9、。(1)(1)材料：活的成熟的植物材料：活的成熟的植物细胞。胞。(2)(2)条件：外界溶液条件：外界溶液浓度度 细胞液胞液浓度。度。(3)(3)现象：象：细胞壁与原生胞壁与原生质层分离。分离。3.3.两个模型：两个模型：(1)(1)三三层结构模型：蛋白构模型：蛋白质脂脂质蛋白蛋白质。(2)(2)流流动镶嵌模型。嵌模型。基本支架：磷脂双分子基本支架：磷脂双分子层。蛋白蛋白质分布：分布：镶在磷脂双分子在磷脂双分子层表面；嵌入磷脂双分子表面；嵌入磷脂双分子层中；中；贯穿穿于整个磷脂双分子于整个磷脂双分子层。4.4.细胞膜的结构特点和功能特性：细胞膜的结构特点和功能特性：(1)(1)结构特点：流动性。
10、结构特点：流动性。(2)(2)功能特性：选择透过性。功能特性：选择透过性。考点一考点一渗透作用的原理和渗透作用的原理和应用用1.1.渗透作用：渗透作用：(1)(1)渗透装置渗透装置图解：解：(2)(2)当液面上升到一定程度当液面上升到一定程度时，液面不再升高的原因：，液面不再升高的原因：分析上分析上图可知：漏斗中的液面高于水槽中的液面，液面差可知：漏斗中的液面高于水槽中的液面，液面差为H H1 1，由于，由于水槽中与漏斗中的液体具有水槽中与漏斗中的液体具有浓度差，即具有渗透度差，即具有渗透压差，所以水分子有差，所以水分子有进入漏斗的入漏斗的趋势；但是当；但是当H H1 1产生的生的压强强与渗透
11、与渗透压的平衡使半透膜两的平衡使半透膜两侧水分子的水分子的进出相同出相同时，液面不再升高。，液面不再升高。2.2.成熟植物细胞符合渗透系统：成熟植物细胞符合渗透系统：渗透作用模型渗透作用模型成熟植物成熟植物细胞与外界溶液胞与外界溶液形成渗透系形成渗透系统图解解基本基本组成或成或条件条件半透膜、半透膜、浓度差度差原生原生质层选择透透过性膜性膜浓度差度差细胞液与外界溶液之胞液与外界溶液之间浓度的不同度的不同渗透作用模型渗透作用模型成熟植物成熟植物细胞与外界溶液胞与外界溶液形成渗透系形成渗透系统原理原理水分子通水分子通过半透膜半透膜的的扩散作用散作用细胞液通胞液通过原生原生质层与外界溶液之与外界溶液
12、之间发生渗透作用生渗透作用水水扩散散的方向的方向低低浓度溶液度溶液 高高浓度溶液度溶液3.3.扩散和渗透的比较：扩散和渗透的比较：扩散散渗透渗透不不同同点点概念概念扩散是一种物散是一种物质由高由高浓度区域移向低度区域移向低浓度区域度区域的物理运的物理运动水分子或其他溶水分子或其他溶剂分子透分子透过半半透膜向溶透膜向溶质浓度大的一度大的一侧运运动条件条件浓度差度差半透膜半透膜半透膜两半透膜两侧具有具有浓度差度差物物质溶溶质、溶、溶剂分子分子溶溶剂分子分子联系系渗透是扩散的一种特殊形式渗透是扩散的一种特殊形式【高考警示】【高考警示】细胞胞发生渗透作用的三点提醒生渗透作用的三点提醒(1)(1)吸水和
13、失水的特点。吸水和失水的特点。运运输方向：方向：细胞的吸水和失水是水分子胞的吸水和失水是水分子顺相相对含量的梯度跨膜运含量的梯度跨膜运输的的过程。程。运运输特点：特点：细胞吸水胞吸水时，水分子也有从，水分子也有从细胞出来的，胞出来的，细胞失水胞失水时，水分子也有水分子也有进入入细胞的，即无胞的，即无论细胞吸水胞吸水还是失水，水分子通是失水，水分子通过原生原生质层的的扩散都是双向散都是双向进行的。行的。(2)(2)溶液溶液浓度：指物度：指物质的量的量浓度而非度而非质量量浓度，如度，如10%10%葡萄糖溶液和葡萄糖溶液和10%10%蔗糖溶液的蔗糖溶液的质量量浓度相同，但物度相同，但物质的量的量浓度
14、是度是10%10%蔗糖溶液的蔗糖溶液的较小。小。(3)(3)选择透透过性和半透性的区性和半透性的区别。半透膜一般是指膜上面有均匀的孔道，只允半透膜一般是指膜上面有均匀的孔道，只允许分子直径小于孔径的分子直径小于孔径的分子通分子通过，分子直径大于孔径的分子，分子直径大于孔径的分子则不能通不能通过的的结构物构物质。选择透透过性膜不是以分子孔径定性膜不是以分子孔径定义，而是以，而是以细胞是否需要胞是否需要这种物种物质决定是否允决定是否允许通通过。【考【考题回回访】1.(20151.(2015福州模福州模拟) )有一道凉菜叫有一道凉菜叫“酸甜瓜酸甜瓜”，其做法是把黄瓜切成，其做法是把黄瓜切成条状或片状
15、，然后加糖和醋并条状或片状，然后加糖和醋并搅拌，放置一段拌，放置一段时间后，黄瓜除了有酸后，黄瓜除了有酸甜味外，甜味外，还变软了，口感特了，口感特别好。下列是好。下列是对黄瓜黄瓜变软原因的分析，正原因的分析，正确的是确的是( () )A.A.蔗糖分子蔗糖分子进入黄瓜入黄瓜细胞，使其胞，使其细胞液胞液浓度加大，度加大，细胞吸水胞吸水B.B.醋酸分子醋酸分子进入黄瓜入黄瓜细胞，使其胞，使其细胞液胞液浓度加大，度加大，细胞吸水胞吸水C.C.外界溶液的外界溶液的浓度小于黄瓜度小于黄瓜细胞的胞的细胞液胞液浓度，度，细胞失水胞失水D.D.外界溶液的外界溶液的浓度大于黄瓜度大于黄瓜细胞的胞的细胞液胞液浓度，
16、度，细胞失水胞失水【解析】【解析】选选D D。黄瓜变软是由于细胞失水而不再坚挺，失水的原因是。黄瓜变软是由于细胞失水而不再坚挺，失水的原因是糖和醋形成的外界溶液浓度高于细胞液的浓度。糖和醋形成的外界溶液浓度高于细胞液的浓度。2.(20152.(2015黄黄冈模模拟) )如如图为渗透作用渗透作用实验装置，此半透膜只允装置，此半透膜只允许水分水分子和子和单糖分子通糖分子通过，向，向a a侧加入加入质量分数量分数为5%5%的蔗糖溶液，向的蔗糖溶液，向b b侧加入加入质量分数量分数为5%5%的葡萄糖溶液，初始状的葡萄糖溶液，初始状态如如图，则刚开始开始时和最和最终时的的液面高低分液面高低分别为( ()
17、 )A.aA.a高于高于b b，a a高于高于b bB.aB.a高于高于b b，a a低于低于b bC.aC.a低于低于b b，a a高于高于b bD.aD.a低于低于b b，a a低于低于b b【解题指南】【解题指南】解答本题的思路：解答本题的思路：【解析】【解析】选选C C。渗透压的高低与溶质颗粒的多少有关，与溶质的质量。渗透压的高低与溶质颗粒的多少有关，与溶质的质量无关。开始时两液面一样高，但由于葡萄糖的相对分子质量小，因此无关。开始时两液面一样高，但由于葡萄糖的相对分子质量小，因此质量分数同样为质量分数同样为5%5%的蔗糖溶液和葡萄糖溶液相比较，单位体积的蔗糖的蔗糖溶液和葡萄糖溶液相比
18、较，单位体积的蔗糖溶液中水分子数多于葡萄糖溶液中的水分子数，因此，开始时溶液中水分子数多于葡萄糖溶液中的水分子数，因此，开始时a a侧侧bb侧的水分子数多于侧的水分子数多于b b侧侧aa侧的水分子数，侧的水分子数，b b侧液面升高。但随着葡萄侧液面升高。但随着葡萄糖分子通过半透膜进入糖分子通过半透膜进入a a侧，侧，a a侧溶液物质的量浓度大于侧溶液物质的量浓度大于b b侧，侧，a a侧液面侧液面又升高。又升高。【延伸探究】【延伸探究】若若a a侧换成成10%10%的葡萄糖溶液，一段的葡萄糖溶液，一段时间后液面会后液面会发生怎生怎样的的变化？此化？此时两两侧的溶液的溶液浓度相等度相等吗？提示：
19、提示：一段时间后，两侧液面相等。两侧溶液浓度相等。一段时间后，两侧液面相等。两侧溶液浓度相等。【方法技巧】【方法技巧】渗透装置渗透装置图的分析的分析(1)(1)图示：示：(2)(2)分析。分析。渗透渗透压比比较：图中两中两侧溶液物溶液物质的量的量浓度大的一度大的一侧渗透渗透压高，小的高，小的一一侧渗透渗透压低，水分子由低低，水分子由低浓度溶液向高度溶液向高浓度溶液运度溶液运动。液面液面变化情况分析：如化情况分析：如图，看两，看两侧溶液中的溶溶液中的溶质是否能通是否能通过半透膜。半透膜。a.a.若不能，若不能，则高高浓度溶液液面升高；在达到渗透平衡度溶液液面升高；在达到渗透平衡时，一般两，一般两
20、侧溶溶液的液的浓度并不相等，因度并不相等，因为液面高的一液面高的一侧形成的静水形成的静水压会阻止溶会阻止溶剂由低由低浓度溶液向高度溶液向高浓度溶液度溶液扩散。散。b.b.若能，若能，则是高是高浓度溶液液面先升高后降低，最后两度溶液液面先升高后降低，最后两侧液面相平。液面相平。3.(20153.(2015临汾模汾模拟) )将人体口腔上皮将人体口腔上皮细胞胞转移至不同移至不同浓度度(、)的三种的三种盐溶液中，溶液中，结果如果如图所示。所示。这三种溶液的三种溶液的浓度是度是( () )A.A.B.B.C.C.D.D. 细胞液胞液浓度。度。内因。内因。a.a.细胞壁的伸胞壁的伸缩性性 SS1 1”，则
21、不得分。不得分。(2)(2)溶溶质微粒跨膜运微粒跨膜运输的特点的特点应用：如本用：如本题回答回答时，若不能正确利，若不能正确利用用“蔗糖分子不能通蔗糖分子不能通过半透膜而半透膜而K K+ +、N NO O3 3能通能通过半透膜半透膜”原理，答成原理，答成“Y”“Y”，则不得分。不得分。(3)(3)实验试剂的的应用：在回答本用：在回答本题时，若不能准确提取，若不能准确提取题干信息干信息“初始状初始状态”，且不能正确理解，且不能正确理解试剂的作用，把的作用，把“蒸蒸馏水水”答成答成“蔗糖蔗糖溶液溶液”或或“KNO“KNO3 3溶液溶液”，则不得分。不得分。3.3.注意注意语言表述的完整性，保言表述
22、的完整性，保证答案完整才能得全分。答案完整才能得全分。如本如本题回答回答时，细胞胞质壁分离后自壁分离后自动复原是洋葱复原是洋葱鳞片叶外表皮片叶外表皮细胞胞主主动吸收吸收K K+ +、N NO O3 3的的结果，因此只答出果，因此只答出“细胞胞质壁分离后自壁分离后自动复原复原”，则不得分。不得分。【解析】【解析】本题综合考查渗透装置、植物细胞吸水和失水的条件、质壁本题综合考查渗透装置、植物细胞吸水和失水的条件、质壁分离及复原实验的操作以及生物实验设计的对照原则等知识。分离及复原实验的操作以及生物实验设计的对照原则等知识。(1)(1)由图中液面变化可知，开始时由图中液面变化可知，开始时S S1 1
23、浓度浓度SS2 2浓度，水分子通过渗透作浓度，水分子通过渗透作用由用由S S2 2进入进入S S1 1，此过程中，此过程中S S1 1浓度降低，浓度降低，S S2 2浓度升高，当达到渗透平衡浓度升高，当达到渗透平衡时，时，S S1 1渗透压渗透压=S=S2 2渗透压渗透压+h+h压强，因此两者浓度关系仍是压强，因此两者浓度关系仍是S S1 1SS2 2。(2)(2)成熟的植物细胞原生质层相当于半透膜，因此图中半透膜模拟成成熟的植物细胞原生质层相当于半透膜，因此图中半透膜模拟成熟植物细胞的原生质层。不同的是半透膜是物理性半透膜，没有选择熟植物细胞的原生质层。不同的是半透膜是物理性半透膜，没有选择
24、透过性，而原生质层具有选择透过性。透过性，而原生质层具有选择透过性。(3)(3)蔗糖分子不能透过半透膜，因此半透膜两侧浓度不同，当达到蔗糖分子不能透过半透膜，因此半透膜两侧浓度不同，当达到渗透平衡时渗透平衡时X X装置会存在液面差；装置会存在液面差；KNOKNO3 3溶液中的溶液中的K K+ +、NONO3 3均能够透过半均能够透过半透膜，最终会使半透膜两侧的浓度相等，因此渗透平衡时透膜，最终会使半透膜两侧的浓度相等，因此渗透平衡时Y Y装置不存装置不存在液面差。在液面差。对照实验需要标号，洋葱鳞片叶外表皮细胞为成熟植物细胞，观察对照实验需要标号，洋葱鳞片叶外表皮细胞为成熟植物细胞，观察其初始
25、状态时应滴加蒸馏水制作临时装片。其初始状态时应滴加蒸馏水制作临时装片。由于外界溶液浓度较大，短时间内植物细胞均出现渗透失水，即都由于外界溶液浓度较大，短时间内植物细胞均出现渗透失水，即都会发生质壁分离现象。会发生质壁分离现象。(4)(4)细胞发生质壁分离后，蔗糖分子不能透过原生质层，而细胞发生质壁分离后，蔗糖分子不能透过原生质层，而KNOKNO3 3溶液溶液中的中的K K+ +、NONO3 3能够透过原生质层，则放在蔗糖溶液中的细胞保持质壁能够透过原生质层，则放在蔗糖溶液中的细胞保持质壁分离状态，放在分离状态，放在KNOKNO3 3溶液中的细胞发生质壁分离后会自动复原。因此溶液中的细胞发生质壁分离后会自动复原。因此KNOKNO3 3溶液中的细胞发生质壁分离后会自动复原是最能体现两种膜功能溶液中的细胞发生质壁分离后会自动复原是最能体现两种膜功能差异的实验现象。差异的实验现象。
