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1、第1节物质跨膜运输的实例生物人教版必修一第4章细胞的物质输入和输出考点一、细胞的吸水和失水考点一、细胞的吸水和失水2. 动物细胞的吸水与失水动物细胞的吸水与失水(1)动物细胞的动物细胞的_相当于半透膜，两侧具有浓度差，构相当于半透膜，两侧具有浓度差，构成渗透系统，故可发生成渗透系统，故可发生_，但不能发生质壁分离。，但不能发生质壁分离。(1)外界溶液浓度外界溶液浓度_细胞质细胞质浓度时，细胞吸水膨胀。浓度时，细胞吸水膨胀。(2)外界溶液浓度外界溶液浓度_细胞质细胞质浓度时，细胞失水皱缩。浓度时，细胞失水皱缩。(3)外界溶液浓度外界溶液浓度_细胞质细胞质浓度时，细胞水分进出平衡，浓度时，细胞水分
2、进出平衡，形态不变。形态不变。 1渗透作用渗透作用(1)概念：水分子概念：水分子(或其他溶剂分子或其他溶剂分子)通过通过_，从低，从低浓度溶液向高浓度溶液的扩散。浓度溶液向高浓度溶液的扩散。(2)发生条件：发生条件：有一层有一层_；半透膜两侧的溶半透膜两侧的溶液具有液具有_。半透膜半透膜半透膜半透膜浓度差浓度差半透膜可以是生物性的选择透过性膜，如细胞膜，也可以是物理性的过滤膜，如玻璃纸。浓度差的实质是单位体积溶液中溶质分子数的差，即物质的量浓度之差，即摩尔浓度而不是质量浓度。= 细胞膜细胞膜渗透作用渗透作用生物人教版必修一第4章细胞的物质输入和输出3植物细胞的吸水和失水全透全透细胞膜细胞膜液泡
3、膜液泡膜选择透过选择透过半透膜半透膜大液泡大液泡细胞液细胞液渗透作用渗透作用质壁分离质壁分离大于大于吸水吸水质壁分离复原质壁分离复原生物人教版必修一第4章细胞的物质输入和输出例 下列关于原生质层和原生质体的叙述，错误的是()A原生质层包括细胞膜、液泡膜和两膜之间的细胞质B一个植物细胞就是一团原生质体C原生质层具有选择透过性D原生质体包括原生质层、细胞液和细胞核错因分析对原生质层和原生质体分辨不清。解析植物细胞去掉细胞壁剩余部分叫原生质（体）。答案B生物人教版必修一第4章细胞的物质输入和输出4.渗透系统与成熟植物细胞的比较 常见渗透装置图形分析常见渗透装置图形分析P27生物人教版必修一第4章细胞
4、的物质输入和输出5.渗透作用原理的应用渗透作用原理的应用（1）. 比较不同溶液浓度的大小比较不同溶液浓度的大小漏斗内漏斗内烧杯内杯内溶液溶液浓度度MN现象及象及结论若漏斗内液面上升，若漏斗内液面上升，则MN若漏斗内液面不若漏斗内液面不变，则MN若漏斗内液面下降，若漏斗内液面下降，则MN生物人教版必修一第4章细胞的物质输入和输出（2）. 探究物质能否通过半透膜探究物质能否通过半透膜(以碘和淀粉为例以碘和淀粉为例)烧杯内盛杯内盛淀粉溶液淀粉溶液漏斗内漏斗内盛碘液盛碘液结论变蓝不不变蓝碘能通碘能通过半透膜，而半透膜，而淀粉不能淀粉不能不不变蓝变蓝淀粉能透淀粉能透过半透膜，半透膜，而碘不能而碘不能变蓝
5、变蓝淀粉和碘都能通淀粉和碘都能通过半半透膜透膜不不变蓝不不变蓝淀粉和碘都不能通淀粉和碘都不能通过半透膜半透膜生物人教版必修一第4章细胞的物质输入和输出渗透系统适用于比较溶液浓度的大小。前提是溶质不能渗透系统适用于比较溶液浓度的大小。前提是溶质不能透过半透膜透过半透膜两溶液中的水分子进行两溶液中的水分子进行双向运动双向运动，我们只是观测出由水，我们只是观测出由水分子双向运动的差异所导致的液面改变。分子双向运动的差异所导致的液面改变。溶液浓度指物质的量浓度而非质量浓度，如溶液浓度指物质的量浓度而非质量浓度，如1010葡萄糖葡萄糖溶液和溶液和1010蔗糖溶液的质量浓度相同，但蔗糖溶液的质量浓度相同，
6、但1010蔗糖溶液的蔗糖溶液的物质的量浓度小，物质的量浓度小，故水由蔗糖溶液向葡萄糖溶液移动。故水由蔗糖溶液向葡萄糖溶液移动。在渗透装置达到渗透平衡后，只要存在液面差在渗透装置达到渗透平衡后，只要存在液面差hh，则，则原高浓度溶液的浓度仍大于原低浓度溶液的浓度。原高浓度溶液的浓度仍大于原低浓度溶液的浓度。生物人教版必修一第4章细胞的物质输入和输出例1下图为显微镜下某植物细胞在30%蔗糖溶液中的示意图。下列叙述中错误的是()A若将细胞置于清水中，A仍保持不变B若该细胞处于40%蔗糖溶液中，B/A值将变小CB/A值能表示细胞失水的程度DA、B分别表示细胞和液泡的长度处于质壁分离状态的细胞放在清水中
7、，将会出现质壁分离复原的现象，复原后的细胞体积基本不变；提高外界溶液浓度，细胞继续失水，体积继续减小，B/A值将变小；B/A值越小失水越严重，所以该值能代表细胞失水的程度；A表示细胞壁径长，B代表原生质体的径长，并非代表液泡径长。D生物人教版必修一第4章细胞的物质输入和输出不同不同不同不同相对独立相对独立 逆浓度梯度逆浓度梯度选择性选择性生物人教版必修一第4章细胞的物质输入和输出水分子水分子离子和小分子离子和小分子 离子、小分子和大分子离子、小分子和大分子思考：相同点：某些物质可以通过，另一些物质不能通过。 不同点：选择透过性膜一定是半透膜，半透膜不一定是选择透过性膜。生物人教版必修一第4章细
8、胞的物质输入和输出例1关于选择透过性膜与半透膜的关系，正确的说法是()具有半透性必然具有选择透过性具有选择透过性必然具有半透性活的生物膜才具有选择透过性只有活的生物膜才具有半透性A BC D错因分析对选择透过性膜与半透膜分辨不清。解析半透膜是指小分子物质能通过，而大分子物质不能通过的膜。半透膜不一定是活的生物膜。如玻璃纸即为没有活性的半透膜。活的生物膜不仅具有半透性，还具有选择性，只有被细胞选择吸收的小分子物质才能通过。因此，具有选择透过性就必然具有半透性，而且只有活的生物膜才具有选择透过性。C生物人教版必修一第4章细胞的物质输入和输出5如图表示番茄随环境中氧浓度的变化，从培养液中吸收Ca2和
9、Si4的曲线。影响A、B两点与B、C两点吸收量的主要因素分别是()A离子浓度、载体数量B离子浓度、呼吸作用强度C载体数量、离子浓度D载体数量、呼吸作用强度解析：根对无机盐离子的吸收是一个主动运输过程，需要载体和ATP。A、B点是在同等氧浓度下得到的，ATP相同，其差异只能是因为相应载体数量的不同。B、C点的差别则是由于氧浓度不同造成的，因而影响因素是呼吸作用强度。 D生物人教版必修一第4章细胞的物质输入和输出【例【例2】用相同的完全培养液，在相同条件下分别培养水稻】用相同的完全培养液，在相同条件下分别培养水稻和番茄幼苗。在二者的和番茄幼苗。在二者的吸水率几乎相同吸水率几乎相同的情况下，的情况下
10、，72小时后原小时后原培养液中部分离子浓度发生了如下表的变化培养液中部分离子浓度发生了如下表的变化(表中数据为表中数据为72小小时后时后溶液中部分离子浓度占实验开始时的百分比溶液中部分离子浓度占实验开始时的百分比)。分析下表。分析下表不能得出的结论是不能得出的结论是()KMg2Ca2SiO水稻水稻17.010511719.5番茄番茄19.18559.6118A. 不同植物不同植物对离子的需要量是不同的离子的需要量是不同的B. 与番茄相比，水稻与番茄相比，水稻对SiO需要量大，需要量大，对Ca2需要量小需要量小C. 不同植物根尖不同植物根尖细胞膜上胞膜上载体的种体的种类和数量是不同的和数量是不同
11、的D. 植物植物对各种离子的吸收速率与溶液中离子的各种离子的吸收速率与溶液中离子的浓度有关度有关【解解析析】从从吸吸收收前前后后离离子子相相对对含含量量的的变变化化可可以以直直接接得得出出A、B两两项项的的结结论论，C是是发发生生A、B的的根根本本原原因因，离离子子吸吸收收是是主主动运输过程，与溶液中的离子浓度无关。动运输过程，与溶液中的离子浓度无关。D生物人教版必修一第4章细胞的物质输入和输出考点考点3.观察植物细胞的质壁分离与复原观察植物细胞的质壁分离与复原一、实验原理一、实验原理成熟的植物细胞的原生质层相当于一层半透膜，细胞成熟的植物细胞的原生质层相当于一层半透膜，细胞液具有一定的浓度，
12、能够渗透失水和吸水。形成质壁液具有一定的浓度，能够渗透失水和吸水。形成质壁分离和质壁分离与复原。分离和质壁分离与复原。二、实验流程二、实验流程(1)制作洋葱鳞片叶表皮临时装片。制作洋葱鳞片叶表皮临时装片。(2)低倍显微镜下观察低倍显微镜下观察(有一个紫色的中央大液泡有一个紫色的中央大液泡原生质层紧贴细胞壁原生质层紧贴细胞壁)外界溶液外界溶液生物人教版必修一第4章细胞的物质输入和输出生物人教版必修一第4章细胞的物质输入和输出三、质壁分离的原因分析三、质壁分离的原因分析生物人教版必修一第4章细胞的物质输入和输出四实验中注意事项(1)选材最常用的实验材料是紫色洋葱鳞片叶，它的外表皮细胞的液泡较大，细
13、胞液中有紫色的花青素，在显微镜下，紫色大液泡十分明显，能方便地观察到质壁分离及其复原的过程。若无紫色洋葱，可用葫芦藓或其他藓类植物的叶片代替。藓类植物的叶片仅一层细胞且每个叶细胞内含多个叶绿体。选择材料必须都是活细胞，否则将不会出现质壁分离及其复原现象，因为只有活细胞的原生质层才具有选择透过性。生物人教版必修一第4章细胞的物质输入和输出(2)试剂选择使细胞发生质壁分离的试剂不只一种，只要不伤害细胞即可。常用的试剂有质量分数为5%的食盐溶液和质量分数为0.3g/mL（或30%）的蔗糖溶液。用质量分数为5%的食盐溶液做分离试剂，细胞质壁分离和复原的速度较快，用质量分数为0.3 g/mL的蔗糖溶液做
14、分离试剂，细胞发生质壁分离和复原的速度较缓慢，但便于观察变化过程。使用质量分数为7%的尿素溶液或甘油或质量浓度为0.1 g/mL的硝酸钾溶液可使细胞发生质壁分离，但之后会自动复原。原因是这些溶液中的溶质也能通过细胞膜，只是比水的速度慢试剂浓度影响细胞发生质壁分离的速度，试剂浓度越高，发生质壁分离的速度越快。但试剂浓度过高，细胞会因过度失水而死亡，无法复原。(3)本实验所用的方法为引流法，采用了自身对照本实验所用的方法为引流法，采用了自身对照(前测和后测前测和后测)。生物人教版必修一第4章细胞的物质输入和输出1. 在观察植物细胞的质壁分离和复原的过程中，某同学在在观察植物细胞的质壁分离和复原的过
15、程中，某同学在视野中看到生活着的洋葱表皮细胞正处于如图所示状态，视野中看到生活着的洋葱表皮细胞正处于如图所示状态，a，b表示该部位溶液的浓度，由此可以推测表示该部位溶液的浓度，由此可以推测()A. 可能可能ab，细胞渗透吸水，细胞渗透吸水B. ab，渗透系统保持动态平衡，渗透系统保持动态平衡C. ab，细胞渗透失水，细胞渗透失水D. 上述三种情况都可能存在上述三种情况都可能存在【解析】本题关键是区分细胞生理状态正在质壁分离还是【解析】本题关键是区分细胞生理状态正在质壁分离还是质壁分离复原，所以质壁分离复原，所以A、B、C三种情况都可能发生。三种情况都可能发生。【答案】【答案】D生物人教版必修一
16、第4章细胞的物质输入和输出2. 某某学学生生将将3%的的KNO3溶溶液液滴滴加加在在载玻玻片片上上的的洋洋葱葱表表皮皮上上，观察察到到了了植植物物细胞胞的的质壁壁分分离离现象象，2小小时后后企企图再再次次观察察时却却发现细胞胞质壁壁分分离离自自动复复原原了了。下下列列相相关关叙叙述述错误的的是是()A. 发生生质壁分离的壁分离的细胞能自胞能自动复原复原说明了明了该细胞仍保持活性胞仍保持活性B. 发生生质壁分离的原因是壁分离的原因是KNO3溶液溶液浓度大于度大于细胞液胞液浓度度C. 与与细胞胞质壁分离自壁分离自动复原相关的复原相关的细胞器是胞器是线粒体和液泡粒体和液泡 D. 从从质壁分离到自壁分
17、离到自动复原的复原的过程程细胞的吸水能力逐胞的吸水能力逐渐增增强强 【解解析析】已已发发生生质质壁壁分分离离的的细细胞胞又又自自动动复复原原的的原原因因是是K、NO经经主主动动运运输输进进入入细细胞胞内内，细细胞胞液液浓浓度度增增大大，细细胞胞吸吸水水，质质壁壁分分离离复复原原。主主动动运运输输需需线线粒粒体体提提供供能能量量；细细胞胞吸吸水水能能力力与与细细胞胞液液浓浓度度呈呈正正相相关关，在在质质壁壁分分离离过过程程中中，细细胞胞液液浓浓度度逐逐渐渐增增大大，细细胞胞吸吸水水能能力力逐逐渐渐增增强强；在在质质壁壁分分离离复复原原过过程程中中，细细胞液浓度逐渐减小，细胞吸水能力逐渐减小。胞液
18、浓度逐渐减小，细胞吸水能力逐渐减小。【答案】【答案】D生物人教版必修一第4章细胞的物质输入和输出五、实验结论五、实验结论成熟植物细胞能与外界溶液发生渗透作用，当外界溶液浓成熟植物细胞能与外界溶液发生渗透作用，当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞失水，当外界溶液浓度小于细度大于细胞液浓度时，细胞失水，当外界溶液浓度小于细胞液浓度时，细胞吸水。胞液浓度时，细胞吸水。生物人教版必修一第4章细胞的物质输入和输出实验单一变量：实验单一变量：待测细胞的生待测细胞的生活状态。活状态。实验单一变实验单一变量：不同浓量：不同浓度的蔗糖溶度的蔗糖溶液。液。实验单实验单一变量：一变量：不同植不同植物细胞。物细胞。生
19、物人教版必修一第4章细胞的物质输入和输出生物人教版必修一第4章细胞的物质输入和输出对点训练2下图中正确表示水稻呼吸强度与K吸收量关系的是()解析：水稻吸收K的方式为主动运输，在此过程中，要消耗能量(由呼吸作用提供)，还需要水稻根细胞膜上载体的协助。因此在一定范围内K吸收量随呼吸强度的增加而增加，但K吸收量达到一定值后就不再随呼吸强度的增加而变化了，这时的限制因素是膜上的载体的数量，当运载K的载体饱和时，K的吸收量便不再增加了。C生物人教版必修一第4章细胞的物质输入和输出【例【例1】(2009海南高考海南高考T5)已知鱼鳔是一种半透膜。若已知鱼鳔是一种半透膜。若向鱼鳔内注入适量的向鱼鳔内注入适量
20、的20%蔗糖溶液、排出鱼鳔内的空气，扎紧蔗糖溶液、排出鱼鳔内的空气，扎紧开口，将其浸没在盛有开口，将其浸没在盛有10%蔗糖溶液的烧杯中，下列能正确表蔗糖溶液的烧杯中，下列能正确表示烧杯内蔗糖溶液浓度随时间变化趋势的示意图是示烧杯内蔗糖溶液浓度随时间变化趋势的示意图是()【解析】鱼鳔内盛有【解析】鱼鳔内盛有20%的蔗的蔗糖溶液，而鱼鳔外是糖溶液，而鱼鳔外是10%的蔗的蔗糖溶液，依据渗透作用原理，糖溶液，依据渗透作用原理，水分子总的渗透方向表现为从水分子总的渗透方向表现为从鳔外低浓度溶液向鳔内高浓度鳔外低浓度溶液向鳔内高浓度溶液，故导致鳔外浓度升高，溶液，故导致鳔外浓度升高，一段时间后，达到平衡。
21、一段时间后，达到平衡。 B生物人教版必修一第4章细胞的物质输入和输出对点训练1将新鲜的苔藓植物叶片放入有少量红墨水、含量为30%的蔗糖溶液中，在显微镜下观察，你会看到细胞的状态如图所示，此时部位的颜色分别是()A无色绿色B红色绿色C红色无色 D红色红色答案：B生物人教版必修一第4章细胞的物质输入和输出1如图实验装置，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装入蔗糖溶液，一定时间后再加入蔗糖酶。最可能的实验现象是()A漏斗中液面开始时先上升，加酶后再上升后又下降漏斗中液面开始时先上升，加酶后再上升后又下降B在玻璃槽中会测到蔗糖和蔗糖酶在玻璃槽中会测到蔗糖和蔗糖酶C漏斗中液面开始时
22、先下降，加酶后一直上升漏斗中液面开始时先下降，加酶后一直上升D在玻璃槽中会测到葡萄糖、果糖和蔗糖酶在玻璃槽中会测到葡萄糖、果糖和蔗糖酶生物人教版必修一第4章细胞的物质输入和输出解析：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：A生物人教版必修一第4章细胞的物质输入和输出知识网络构建知识网络构建生物人教版必修一第4章细胞的物质输
23、入和输出【自我校对】【自我校对】一、一、1. 半透膜半透膜半透膜半透膜 2. (1)(2)(3)= 3. (1)细胞膜液细胞膜液泡膜泡膜(2)大液泡大液泡(3)质壁分离质壁分离复原质壁分离质壁分离复原思考：水分子在细胞膜上总是双向运动的。只不过在细胞思考：水分子在细胞膜上总是双向运动的。只不过在细胞吸水时，由外向内扩散的水分子总数多于由内向外扩散的吸水时，由外向内扩散的水分子总数多于由内向外扩散的水分子总数。水分子总数。二、二、 1. 不同不同相对独立不同不同相对独立 2. 逆浓度梯度逆浓度梯度 3. b.选择性选择性 4. （2）a. 水分子水分子 b. 离子和小分子离子和小分子 c. 离子
24、、小分子和离子、小分子和大分子大分子思考：思考：相同点：某些物质可以通过，另一些物质不能通相同点：某些物质可以通过，另一些物质不能通过。过。不同点：选择透过性膜一定是半透膜，半透膜不一定是不同点：选择透过性膜一定是半透膜，半透膜不一定是选择透过性膜。选择透过性膜。生物人教版必修一第4章细胞的物质输入和输出植物对离子的选择性吸收生物人教版必修一第4章细胞的物质输入和输出根对离子吸收的曲线模型根对离子吸收的曲线模型1. 氧分压与根吸收离子速率的关系氧分压与根吸收离子速率的关系(1)AB段表示在一定范围内，根吸收离子的速率随氧分压段表示在一定范围内，根吸收离子的速率随氧分压的升高而加快。的升高而加快
25、。(2)BC段表示当氧分压增大到一定值时，根吸收离子的速段表示当氧分压增大到一定值时，根吸收离子的速率不再随氧分压升高而加快，这是由于根吸收离子还与根细率不再随氧分压升高而加快，这是由于根吸收离子还与根细胞膜上载体的数量有关。胞膜上载体的数量有关。生物人教版必修一第4章细胞的物质输入和输出2. 根吸收离子与溶液中离子浓度的关系(1)曲线AB段表示在一定离子浓度范围内，根吸收离子的速率随离子浓度的增大而加快。(2)曲线BC段表示当离子浓度增大到一定数值时，根的吸收速度不再增加，这是由根细胞膜上载体的数量决定的。(3)曲线CD段表示当离子浓度过高时，将会使根细胞失水，从而影响根细胞正常的代谢活动，
26、使离子吸收速率下降。生物人教版必修一第4章细胞的物质输入和输出 提升：植物对水分和离子吸收的关系相对独立提升：植物对水分和离子吸收的关系相对独立1. 区别区别比比较项目目水分的吸收与运水分的吸收与运输离子的吸收离子的吸收过程程主要通主要通过渗透作用完成渗透作用完成通通过主主动运运输完成完成动力力浓度差，蒸度差，蒸腾作用，不消耗作用，不消耗ATP根根细胞呼吸胞呼吸产生的生的ATP条件条件必必须具有渗透系具有渗透系统(半透膜半透膜两两侧溶液存在溶液存在浓度差度差)以蒸以蒸腾作用作用为动力力由根由根细胞提供运胞提供运输的的动力力具具备载体体方向方向水分从溶液水分从溶液浓度低的一度低的一侧向高向高的一
27、的一侧渗透渗透离子从土壤吸收离子从土壤吸收进入植物体入植物体影响因影响因素素细胞液与外界溶液的胞液与外界溶液的浓度差度差蒸蒸腾作用的作用的强强度度土壤含氧量土壤含氧量土壤温度土壤温度细胞膜上胞膜上载体的种体的种类和数量和数量选择性性无无有有生物人教版必修一第4章细胞的物质输入和输出2. 联系联系(1)矿质元素必须溶解在水中呈离子状态，才能被细胞吸矿质元素必须溶解在水中呈离子状态，才能被细胞吸收。收。(2)吸收矿质元素离子的多少可以调节细胞液的浓度，影吸收矿质元素离子的多少可以调节细胞液的浓度，影响对水分的吸收。响对水分的吸收。矿矿质质元元素素离离子子被被吸吸收收后后随随水水分分在在导导管管中中运运输输，蒸蒸腾腾作作用用在在促促进进水水分分运运输输的的同同时时也也促促进进矿矿质质元元素素离离子子的的运运输输。故故它它们们的的运运输输途途径径相相同同，都都是是从从根根毛毛导导管管胞胞间间连连丝丝各细胞，并且吸收的主要部位都是根的成熟区。各细胞，并且吸收的主要部位都是根的成熟区。生物人教版必修一第4章细胞的物质输入和输出
