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1、第二单元细胞的基本结构及物质输入和输出第7讲物质跨膜运输的实例基基 础础 回回 顾顾一、细胞的吸水和失水1形成渗透系统的条件(判断正误)。(1)渗透作用发生的条件是具有半透膜和膜两侧的浓度差。()(2)细胞膜和液泡膜都是选择透过性膜。()(3)植物细胞的原生质层由细胞膜和液泡膜组成。()(4)细胞液就是细胞内的液体。()想一想：教材60页“问题探讨”中漏斗中蔗糖溶液的液面会一直上升吗？提示：不会。因为随着漏斗内液面的上升，其压强逐渐增大，漏斗内的水分向外运动的速率加强。当内外水分子扩散的速率相等时，漏斗内的液面不再上升，维持一定的高度。2细胞吸水和失水的外界条件浓度差的存在(填表)。动物细胞动
2、物细胞当外界溶液浓度细胞质浓度当外界溶液浓度细胞质浓度细胞细胞_当外界溶液浓度细胞质浓度当外界溶液浓度细胞质浓度细胞细胞_植物细胞植物细胞当细胞液浓度外界溶液浓度当细胞液浓度外界溶液浓度细胞细胞_当细胞液浓度外界溶液浓度当细胞液浓度外界溶液浓度细胞细胞_吸水膨胀失水皱缩质壁分离质壁分离复原3.验证细胞吸水和失水的实验(填表)。动物细胞动物细胞红细胞膨胀和皱缩实验红细胞膨胀和皱缩实验植物细胞植物细胞_实验实验质壁分离和质壁分离复原二、物质跨膜运输的其他实例1物质跨膜运输的特点(判断正误)。(1)水分子是顺相对含量梯度跨膜运输的。()(2)水稻和番茄对无机盐离子的吸收具有选择性。()(3)无机盐离
3、子都是逆浓度梯度跨膜运输的。()想一想：从教材63页的坐标图中可以读取哪些信息？提示：由63页坐标图可读取的信息有：水稻和番茄对不同离子的吸收量不同；水稻和番茄对同一种离子的吸收量不同；植物对矿质离子的吸收具有选择性；植物吸收水分的速度与吸收矿质离子的速度不成比例。2生物膜的功能特性(填空)。(1)细胞膜和其他生物膜都是_，水分子、一些离子和小分子可以通过，而其他的离子、小分子和大分子则不能通过。(2)生物膜的_是_的一个重要特征。选择透过性膜选择透过性活细胞考考 点点 透透 析析考点一考点一渗透系统的组成分析及应用1成熟的植物细胞可看成渗透系统。渗透作用模型渗透作用模型植物细胞与外界溶液形成
4、渗透系统植物细胞与外界溶液形成渗透系统图解图解基本组基本组成或条件成或条件具有半透膜具有半透膜半透膜两侧的溶液具有半透膜两侧的溶液具有浓度差浓度差原生质层原生质层选择透过性膜选择透过性膜浓度差浓度差细胞液与外界溶细胞液与外界溶液之间液之间原理原理水分子通过半透膜的扩散水分子通过半透膜的扩散作用作用细胞液通过原生质层与外细胞液通过原生质层与外界溶液之间发生渗透界溶液之间发生渗透水扩散水扩散的方向的方向低浓度溶液低浓度溶液 高浓度溶液高浓度溶液续上表：2.渗透作用的发生。(1)若S1浓度S2浓度，单位时间内由S2S1的水分子数多于S1S2，外观上表现为S1液面上升。(2)若S1浓度S2浓度，则情况
5、相反，外观上表现为S1液面下降。(3)h达到一定高度时，由半透膜进出漏斗的水分子数相等，渗透系统达到平衡状态，液面不再变化。3细胞吸水与失水。(1)哺乳动物成熟的红细胞。(2)成熟的植物细胞。特别提醒：在达到平衡后，只要存在液面差h，则S1溶液浓度仍大于S2溶液浓度，且h的高低决定于起始S1与S2的浓度差。4验证渗透作用发生的条件。(1)具有半透膜：(2)具有浓度差：5渗透系统的应用。(1)比较不同溶液浓度大小：漏斗内漏斗内烧杯内烧杯内溶液浓度溶液浓度MN现象及结论现象及结论若漏斗内液面上升，则若漏斗内液面上升，则MN若漏斗内液面不变，则若漏斗内液面不变，则MN若漏斗内液面下降，则若漏斗内液面
6、下降，则MN(2)探究物质能否通过半透膜(以碘和淀粉为例)。烧杯内盛淀粉溶液烧杯内盛淀粉溶液漏斗内盛碘液漏斗内盛碘液结论结论变蓝变蓝不变蓝不变蓝碘能通过半透膜，而淀粉不能碘能通过半透膜，而淀粉不能不变蓝不变蓝变蓝变蓝淀粉能通过半透膜，而碘不能淀粉能通过半透膜，而碘不能变蓝变蓝变蓝变蓝淀粉和碘都能通过半透膜淀粉和碘都能通过半透膜不变蓝不变蓝不变蓝不变蓝淀粉和碘都不能通过半透膜淀粉和碘都不能通过半透膜考点二考点二生物膜的选择透过性的吸收具有选择性2结构基础。细胞膜上载体蛋白的种类和数量不同。特别提醒：(1)植物吸收水分的方式是自由扩散，而对无机盐离子则以主动运输方式吸收，因此可以说植物对水分和无机
7、盐的吸收是两个相对独立的过程。(2)作物栽培时，不同作物及同一作物的不同生长发育期对无机盐离子的需求不同，因此要合理施肥。2(2012广东汕头联考)用完全培养液在两个相同容器内分别培养水稻和番茄幼苗，假设两种植物的吸水速率相同，一段时间后，培养液中各种离子与实验开始时各种离子浓度之比如下图所示。该实验的结果不能说明()A番茄和水稻对N、P、K的吸收速率均大于对水的吸收速率B与番茄相比，水稻对Si4需要量大，对Ca2需要量小C水稻和番茄根细胞膜上Mg2载体的数量是不同的D番茄对各种离子的吸收速率与氧气的浓度有关解析：从N、P、K离子浓度变化可知，番茄和水稻对N、P、K的吸收速率均大于对水的吸收速
8、率，A正确。与实验前相比，水稻培养液中Ca2浓度增加，说明该离子的吸收比水的吸收速率小，而培养液中Si4浓度比实验前低，B正确。根对矿质离子的吸收与根细胞膜的载体的种类和数量有关，C正确。从柱形图中不能分析出番茄对各种离子的吸收与氧气浓度有关。答案：D实实 验验 导导 航航实验6：植物细胞质壁分离与复原实验分析及应用2质壁分离与复原实验流程。特别提醒：在本实验中，质壁分离后的复原是人工复原，而在一定浓度的KNO3溶液、尿素、甘油、乙二醇等溶液中会发生先质壁分离后自动复原现象。1利用渗透作用实验原理可以测定细胞液浓度的大概范围。将细胞液浓度相同的某种植物细胞(如下图所示)，置于不同浓度的蔗糖溶液
9、中，出现ad四种细胞状态，则细胞液浓度最精确的范围在下列哪两个细胞所处的蔗糖溶液浓度之间()Acb BacCad Ddc解析：做此题的关键是一定要注意参照图像，看a、b、c、d与参照图像相比液泡大小有何改变，若液泡增大，则说明细胞吸水，若液泡变小则说明细胞失水。根据液泡变小的程度，可判断出细胞失水的程度，从而可判断出细胞液浓度最精确的范围是ad。答案：C2(2013深圳三中月考)(双选)某同学在观察植物细胞质壁分离和复原的实验中，绘制的图如右图所示，针对图示的叙述正确的是( )A该图所示细胞处于质壁分离状态B原生质层是指2与3之间的细胞质C此时4内液体浓度大于细胞外界溶液的浓度解析：图中所示细
10、胞为质壁分离状态，但不能确定是正在分离还是正在分离复原，所以A正确；原生质层包括细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质，所以B错误；如果该细胞正在进行质壁分离复原，则外界溶液浓度小于细胞液浓度，如果正在进行质壁分离，则细胞液浓度小于外界溶液浓度，所以C错误。答案：AD课题7：研究性课题1研究性课题的内容。(1)课题研究的内容：确定课题名称；制订研究计划，包括时间安排、成员分工等；收集并整理有关资料；设计并实施研究方案；分析数据，得出结论；撰写研究报告。(2)课题研究方法：是指在科学研究中采用的方法，如观察法、实验法、类比法、案例分析法、社会调查法、数据统计法、归纳法等。课题研究方法通常不是单一的
11、，而是多种方法联合使用。2课题名称的确定。课题名称通常表述的是对所研究的问题及其影响因素之间的关系的一种探究，并以陈述句的形式表达。课题名称要体现自变量和因变量之间的关系，要体现实验研究的目的。课题名称的格式有“的研究”、“探究的影响”、“探究的关系”、“关于的实验”等。3在观察洋葱鳞片叶表皮细胞质壁分离和复原现象时发现，蔗糖溶液浓度不适宜会造成实验失败。请据此拟定一个相关研究的课题，要求写出课题名称及相关研究中的自变量和因变量。课题名称：探究蔗糖溶液浓度对洋葱鳞片叶表皮细胞质壁分离和复原的影响。自变量：蔗糖溶液浓度。因变量：是否发生细胞质壁分离和复原。解析：依题意“蔗糖溶液浓度不适宜会造成细
12、胞质壁分离和复原实验失败”，故本实验的自变量是蔗糖溶液浓度，因变量是细胞质壁分离和复原。确立了实验的因变量和自变量后，在探究它们关系的基础上即可确定实验课题。走走 近近 高高 考考题组题组1物质跨膜运输的实例考查物质跨膜运输的实例考查1将紫色洋葱在完全营养液中浸泡一段时间，撕取外表皮，先用质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液处理，细胞发生质壁分离后，立即将外表皮放入蒸馏水中，直到细胞中的水分不再增加。在该实验中，蔗糖溶液处理前外表皮细胞液的浓度为甲，细胞中的水分不再增加时外表皮细胞液的浓度为乙，则甲、乙的关系，以及实验过程中水分进出细胞的方式为()A甲乙，被动运输C甲乙，主动运输 D甲乙，主动运
13、输解析：考查渗透作用的相关知识。水分子通过膜的方式是自由扩散，属于被动运输。洋葱表皮细胞在质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液处理，细胞发生质壁分离后，说明细胞失水了。把发生质壁分离的细胞立即将外表皮放入蒸馏水中，直到细胞中的水分不再增加，此时细胞吸水且细胞液应该小于蔗糖溶液处理前外表皮细胞液的浓度。答案：B2下图为某种植物幼苗(大小、长势相同)均分为甲、乙两组后，在两种不同浓度的KNO3溶液中培养时鲜重的变化情况(其他条件相同且不变)。下列有关叙述，错误的是()A3 h时，两组幼苗均已出现萎蔫现象，直接原因是蒸腾作用和根细胞失水B6 h时，甲组幼苗因根系开始吸收K、NO，吸水能力增强，使鲜重
14、逐渐提高C12 h后，若继续培养，甲组幼苗的鲜重可能超过处理前，乙组幼苗将死亡D实验表明，该植物幼苗对水分和矿质元素的吸收是两个相对独立的过程 解析：3 h后，两组幼苗重量均已低于开始幼苗鲜重，即发生了萎蔫，一方面是因为蒸腾作用散失的水分，另一方面是因为放在比根细胞浓度大的KNO3溶液中，根细胞通过渗透作用失水。根系从一开始就通过主动运输吸收K、NO ，6 h后甲组幼苗鲜重增加说明根细胞吸收的水分比蒸腾作用散失的水分多，根细胞内离子浓度高于外界溶液浓度应在6 h前就开始了，只不过根细胞吸收的水分比蒸腾作用散失的水分少，所以鲜重还是在减少。根细胞内通过主动运输吸收的离子数量在增多，而吸水量也在增
15、加，根细胞内离子浓度在变化，而根外溶液离子被吸收和水分的吸收也在变化，根细胞内外离子浓度差的变化不好确定，所以根的吸水能缓门卸12 h后，由于甲组根系不断通过主动运输吸收K、NO ，从而保持根细胞内外浓度差，使其吸水量大于蒸腾量而有可能超过处理前的鲜重量，而乙组放在比根细胞浓度大很多的KNO3溶液中，根细胞通过渗透作用和蒸腾作用不断大量失水造成严重萎蔫最后死亡。通过以上分析可知吸收离子与吸收水分是两个相对独立的过程。 答案：B题组题组2综合实验探究综合实验探究3科学家为了研究蛋白A的功能，选用细胞膜中缺乏此蛋白的非洲爪蟾卵母细胞进行实验，处理及结果见下表。实验实验组组 号号在等渗溶液中进行的处
16、理在等渗溶液中进行的处理在低渗溶液中测定卵细胞的水在低渗溶液中测定卵细胞的水通透速率通透速率(104cm/s-1)向卵母细胞注入微量水向卵母细胞注入微量水(对照对照)27.9向卵母细胞注入蛋白向卵母细胞注入蛋白A的的mRNA210.0将部分将部分细胞放入含细胞放入含HgCl2的的等渗溶液中等渗溶液中80.7将部分将部分组细胞放入含试剂组细胞放入含试剂M的等渗溶液中的等渗溶液中188.0(1)将组卵母细胞放入低渗溶液后，水分子经自由扩散(渗透)穿过膜的_进入卵母细胞。(2)将蛋白A的mRNA注入卵母细胞一定时间后，该mRNA_的蛋白质进入细胞膜，使细胞在低渗溶液中体积_。(3)与组细胞相比，组细
17、胞对水的通透性_，说明HgC12对蛋白A的功能有_作用。比较、组的结果，表明试剂M能够使蛋白A的功能_。推测HgC12没有改变蛋白A的氨基酸序列，而是破坏了蛋白A的_。(4)已知抗利尿激素通过与细胞膜上的_结合，可促进蛋白A插入肾小管上皮细胞膜中，从而加快肾小管上皮细胞对原尿中水分子的_。(5)综合上述结果，可以得出_的推论。解析：(1)自由扩散不需要载体蛋白的协助，所以水穿过膜，就是穿越了磷脂双分子层。(2)mRNA是翻译的模板。根据实验可知，蛋白A可以提高水的通透速率，因此细胞在低渗溶液中会吸水而膨胀。(3)与组细胞相比，组细胞对水的通透性降低，说明HgC12对蛋白A的功能有抑制作用；与组
18、细胞相比，组细胞对水的通透性升高，但是没有恢复到组的水平，说明试剂M能够使蛋白A的功能部分恢复，最终可以推测HgC12没有改变蛋白A的氨基酸序列，而是破坏了蛋白A的空间结构。(4)抗利尿激素通过与细胞膜上的受体结合，可促进蛋白A插入肾小管上皮细胞膜中，从而加快肾小管上皮细胞对原尿中水分子的重吸收。(5)蛋白A可以提高水通透速率，意味着蛋白A是水通道蛋白。答案：(1)磷脂双分子层(2)翻译迅速增大(3)明显降低抑制部分恢复空间结构(4)受体重吸收(5)蛋白A是水通道蛋白4为研究兔红细胞在不同浓度NaCl溶液中的形态变化，请根据以下提供的实验材料与用具，写出实验思路，设计记录实验结果及原因分析的表
19、格，并填入相应内容。材料与用具：兔红细胞稀释液、质量分数为1.5%的NaCl溶液、蒸馏水、试管、显微镜等。(要求：答题时对NaCl溶液的具体配制、待观察装片的具体制作不作要求)(1)实验思路：_；_；_。(2)设计一张表格，并将预期实验结果及原因分析填入该表中。解析：实验目的为研究兔红细胞在不同浓度NaCl溶液中的形态变化，所以需要设置不同梯度浓度的NaCl溶液，实验原理是动物细胞的细胞溶液浓度为0.9%，在浓度低于0.9%的NaCl溶液中动物细胞会吸水膨胀甚至涨破，在浓度高于0.9%的NaCl溶液中动物细胞会失水皱缩，且浓度差越大，现象越明显。答案：(1)配制质量分数由低到1.5%的NaCl
20、溶液，分别等量加入各支试管中向上述各支试管中分别加入等量的兔红细胞稀释液，放置一定时间取兔红细胞稀释液和上述试管中的红细胞稀释液制作装片，用显微镜观察并比较红细胞形态的变化NaCl溶液的浓度溶液的浓度红细胞形态的变化红细胞形态的变化原因分析原因分析低于一定浓度的低于一定浓度的NaCl溶液溶液体积变大甚至涨破体积变大甚至涨破红细胞吸水红细胞吸水一定浓度的一定浓度的NaCl溶溶液液形态未变形态未变进出红细胞的水分子数相等进出红细胞的水分子数相等高于一定浓度的高于一定浓度的NaCl溶液溶液皱缩，体积变小皱缩，体积变小红细胞失水红细胞失水(2)不同浓度的NaCl溶液对兔红细胞形态变化记录表考向借鉴考向
21、借鉴他山之石他山之石5分析有关科学探究的资料，回答问题。为了探究植物矿质吸收是否与水分吸收同步(即植物根系是否等比例吸收矿质和水分)，特设计如下实验(下图)：通过光照控制大麦叶片的蒸腾作用(水分蒸发忽略不计)，然后测定大麦根系所处溶液中矿质元素含量的变化。【探究假设】植物根系等比例吸收矿质和水分。【实验设计】依据上述研究目的设计的实验记录表。实验条件实验条件检测参数检测参数Y1Y2Y3YnX1Z1Z2X2Z3Z4(1)表中，如果实验条件X1代表光照，检测变量Y2代表大麦培养液中的Ca2浓度，那么X2应为_，而作为Y1的大麦根系水分吸收(或蒸腾量)可借助于_测得。(2)表中的实验数据应按_方式处
22、理方可初步证实探究假设的成立与否。A比较Z1Z3和Z2Z4两个比值B比较Z1Z2和Z3Z4两个加和C比较Z1Z3和Z2Z4两个差值D比较Z1Z2和Z3Z4两个乘积(3)为了进一步调查上述假设的普遍适用性，表中的Y3至Yn应为_。(4)实验条件X1的光照既有光能因素又有热能因素，为区分两者，增设一实验条件X3_。A将号杯置于晨光或夕照之下B在号杯中加装散热搅拌装置C在光源与号杯之间加装滤色玻片D将号杯置于不同温度的恒温水浴中(5)在本探究中，检测变量Y2的初始浓度(大麦插入前)不宜过高，否则_。【探究结论】植物根系以不等比例的方式吸收矿质和水分。解析：(1)实验设计要遵循对照原则，X1表示光照，
23、则X2应表示黑暗或者不同强度的光照，以形成对照；大麦根系吸收水分(或蒸腾)会导致容器中液面的下降，可通过容器上的刻度来表示大麦根系水分吸收(或蒸腾量)的量。(2)不同条件下Z1和Z3、Z2和Z4表示对应的水分吸收量和矿质元素吸收量，若Z1Z3和Z2Z4两个比值相同，则说明水分的吸收和矿质元素的吸收是同步的，否则说明二者是不同步的，选A。(3)为了使得到的结论更有说服力，需要对不同矿质元素的吸收进行测定，则Y3至Yn应为其他不同的矿质元素(如NPK等)(4)为了将光能因素和热能因素分开，保持遵循实验的单一变量原则，可通过使光能因素相同或者热能因素相同来实现。通过D选项的途径，使得两组实验装置的温度相同，排除了温度对实验结果的干扰。(5)在探究实验中Y2的初始浓度不宜过高，当外界溶液浓度过高，大于细胞液浓度时，会导致植物根系细胞失水，不能正常的吸收水分，影响植株的生长和实验结果。答案：(1)黑暗(或不同光照强度)容器上的刻度(2)A(3)其他矿质元素(或至少三种以上的矿质元素名称)(4)D(5)会导致植株失水
