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2019-2020年高中生物 4.1 物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)膶?shí)例 新人教版 知識(shí)歸納 一、細(xì)胞的吸水和失水 1．原理：滲透作用。該作用必須具備兩個(gè)條件： 2．動(dòng)物細(xì)胞的吸水和失水 （1）條件： a．動(dòng)物細(xì)胞可以構(gòu)成一個(gè)滲透裝置，其中細(xì)胞膜是③___________。 b．細(xì)胞膜兩側(cè)存在④______________。 （2）吸水與失水 a．當(dāng)外界溶液濃度＜細(xì)胞質(zhì)濃度時(shí)，細(xì)胞⑤_____________。 b．當(dāng)外界溶液濃度＞細(xì)胞質(zhì)濃度時(shí)，細(xì)胞⑥__________。 c．當(dāng)外界溶液濃度＝細(xì)胞質(zhì)濃度時(shí)，水分⑦_(dá)__________。 3．植物細(xì)胞的吸水和失水 （1）成熟的植物細(xì)胞的結(jié)構(gòu) （2）原理：細(xì)胞液通過?_____________與外界溶液之間發(fā)生滲透。 （3）水分子擴(kuò)散的方向：?_____________濃度溶液→?_____________濃度溶液。 （4）質(zhì)壁分離與質(zhì)壁分離復(fù)原 當(dāng)外界溶液濃度＞細(xì)胞液濃度時(shí)，細(xì)胞?_____________→質(zhì)壁?_____________； 二、物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)钠渌麑?shí)例 1．物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn) （1）物質(zhì)跨膜運(yùn)輸并不都是①______________的。 （2）細(xì)胞對(duì)于物質(zhì)的輸入和輸出有②________________。 2．細(xì)胞膜的功能特點(diǎn) 細(xì)胞膜和其他生物膜都是③_______________膜，具體表現(xiàn)為④____________可自由通過，一些⑤_____________和小分子也可以通過，而其他的⑥_____________、小分子和大分子則不能通過。 【課前小測(cè)】判斷正誤： 1．紅細(xì)胞在低濃度溶液中會(huì)因吸水而漲破，在高濃度溶液中會(huì)因失水而皺縮。（ ） 2．“質(zhì)壁分離”中“質(zhì)”是指細(xì)胞質(zhì)，“壁”是指細(xì)胞壁。（ ） 3．小分子物質(zhì)都能通過細(xì)胞膜，大分子物質(zhì)則不能。（ ） 4．當(dāng)外界溶液濃度大于細(xì)胞液濃度時(shí)，植物細(xì)胞就會(huì)發(fā)生質(zhì)壁分離。（ ） 5．紫色洋蔥的外表皮細(xì)胞能在一定濃度的蔗糖溶液中發(fā)生質(zhì)壁分離的必要條件是細(xì)胞壁的伸縮性比原生質(zhì)層小。（ ） 6．當(dāng)外界溶液濃度大于細(xì)胞內(nèi)液體濃度時(shí)，顯微鏡下的細(xì)胞沒有發(fā)生質(zhì)壁分離，則該細(xì)胞一定是死細(xì)胞。（ ） 答案 一、①半透膜 ②濃度差 ③半透膜 ④濃度差 ⑤吸水 ⑥失水 ⑦進(jìn)出平衡 ⑧細(xì)胞膜 ⑨液泡膜 ⑩細(xì)胞液 ?原生質(zhì)層 ?低 ?高 ?失水 ?分離 二、①順相對(duì)含量梯度 ②選擇性 ③選擇透過性 ④水分子 ⑤離子 ⑥離子 【課前小測(cè)】 1．√ 2． 3． 4． 5．√ 6． 重點(diǎn) 一、滲透作用 1．概念 滲透作用是指水分子（或者其他溶劑分子）透過半透膜，從低濃度溶液向高濃度溶液的擴(kuò)散。 2．滲透系統(tǒng) 一個(gè)完整的滲透系統(tǒng)由兩種不同濃度的溶液體系（A和B）以及兩者間的半透膜組成 3．滲透作用發(fā)生的條件 （1）具有半透膜； （2）半透膜兩側(cè)的溶液存在濃度差。 4．動(dòng)、植物細(xì)胞均符合發(fā)生滲透作用的條件 動(dòng)物細(xì)胞與外界溶液形成滲透系統(tǒng) 滲透作用模型 植物細(xì)胞與外界溶液形成滲透系統(tǒng) 基本組成或條件 細(xì)胞膜——選擇透過性膜 濃度差——細(xì)胞質(zhì)與外界溶液之間 半透膜、濃度差 原生質(zhì)層——選擇透過性 濃度差——細(xì)胞液與外界溶液之間 原理 細(xì)胞質(zhì)通過細(xì)胞膜與外界溶液之間發(fā)生滲透 水分子（或其他溶劑分子）已擴(kuò)散作用通過半透膜 細(xì)胞液通過原生質(zhì)層與外界溶液之間發(fā)生滲透作用 水分子擴(kuò)散的方向 低濃度溶液→高濃度溶液 1．如圖所示，把體積與質(zhì)量濃度相同的葡萄糖溶液與蔗糖溶液用半透膜（允許溶劑和葡萄糖通過，不允許蔗糖通過）隔開，開始一段時(shí)間后液面情況是 A．甲高于乙 B．乙高于甲 C．先甲高于乙，后乙高于甲 D．先乙高于甲，后甲高于乙 【參考答案】C 流向乙，故C項(xiàng)正確。 二、觀察植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原 1．實(shí)驗(yàn)原理 （1）成熟的植物細(xì)胞與外界溶液接觸時(shí)，會(huì)通過原生質(zhì)層與外界溶液發(fā)生滲透作用而吸水或失水。 （2）原生質(zhì)層的伸縮性大于細(xì)胞壁的伸縮性。 （3）當(dāng)細(xì)胞液濃度小于外界溶液濃度時(shí)，植物細(xì)胞滲透失水，發(fā)生質(zhì)壁分離；當(dāng)外界溶液濃度小于細(xì)胞液濃度時(shí)，植物細(xì)胞滲透吸水，發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原。 2．質(zhì)壁分離及質(zhì)壁分離復(fù)原的原因 內(nèi)因 外因 宏觀表現(xiàn) 微觀表現(xiàn) 質(zhì)壁分離 原生質(zhì)層具有選擇透過性，細(xì)胞壁伸縮性小，原生質(zhì)層伸縮性大 外界溶液濃度大于細(xì)胞液濃度 植物由堅(jiān)挺變得萎蔫 液泡變小，細(xì)胞液顏色變深，原生質(zhì)層與細(xì)胞壁分離 質(zhì)壁分離復(fù)原 細(xì)胞液濃度大于外界溶液濃度 植物由萎蔫變得堅(jiān)挺 液泡變大，細(xì)胞液顏色變淺，原生質(zhì)層與細(xì)胞壁分離復(fù)原 典例在線 2．在“觀察植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離和質(zhì)壁分離復(fù)原”實(shí)驗(yàn)中，之所以用已經(jīng)成熟的洋蔥表皮細(xì)胞作實(shí)驗(yàn)材料，是因?yàn)檫@樣的細(xì)胞具有 A．伸縮性很小的細(xì)胞壁 B．功能完善的細(xì)胞膜 C．能夠流動(dòng)的細(xì)胞質(zhì) D．大而醒目的液泡 【參考答案】D 皮細(xì)胞具有這些條件。 【知識(shí)拓展】1．只有活的、成熟的植物細(xì)胞才能發(fā)生質(zhì)壁分離和復(fù)原。動(dòng)物細(xì)胞和沒有液泡的植物細(xì)胞不能發(fā)生質(zhì)壁分離。死的植物細(xì)胞中細(xì)胞膜由于失去了選擇透過性，所以也不能發(fā)生質(zhì)壁分離，已發(fā)生質(zhì)壁分離的細(xì)胞死亡后，也無法復(fù)原。 2．實(shí)驗(yàn)材料中的細(xì)胞要有較深的顏色，以便于觀察。 3．使用的溶液濃度不能過大（防止細(xì)胞失水過多而死亡）。 4．不要讓溶液流到顯微鏡上（防止污染顯微鏡）。 三、物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)钠渌麑?shí)例 1．番茄和水稻吸收礦質(zhì)離子的比較：科學(xué)家將番茄和水稻分別放在含有Ca2+、Mg2+和的培養(yǎng)液中培養(yǎng)，結(jié)果及分析如下： （1）不同植物細(xì)胞對(duì)同一無機(jī)鹽離子、同一植物細(xì)胞對(duì)不同無機(jī)鹽離子的吸收均有差異，說明植物細(xì)胞膜對(duì)無機(jī)鹽離子的吸收具有選擇性。 （2）番茄吸收Ca2+、Mg2+多，吸收少；水稻吸收多，而吸收Ca2+、Mg2+少，從營養(yǎng)學(xué)的角度講番茄的補(bǔ)鈣效果比水稻好。 （3）水稻吸收水的相對(duì)速度比吸收Ca2+、Mg2+大，造成培養(yǎng)液Ca2+、Mg2+濃度上升；番茄吸收水的相對(duì)速度比吸收大，造成培養(yǎng)液中濃度上升。 （4）植物細(xì)胞在同一時(shí)間內(nèi)吸收離子和吸收水的量不同，即吸收離子和吸收水是兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的過程。 2．人體甲狀腺濾泡上皮細(xì)胞吸收碘的特點(diǎn)：人體甲狀腺濾泡上皮細(xì)胞內(nèi)碘濃度比血液中高2025倍，說明碘進(jìn)入甲狀腺濾泡上皮細(xì)胞是從低濃度向高濃度運(yùn)輸，即逆濃度梯度進(jìn)行。 3．微生物吸收礦物質(zhì)的特點(diǎn)：不同微生物對(duì)同種礦物質(zhì)的吸收和同種微生物對(duì)不同礦物質(zhì)的吸收表現(xiàn)出較大的差異。 典例在線 3．關(guān)于植物根系吸收礦質(zhì)離子的敘述，正確的是 A．植物根系吸收各種礦質(zhì)離子的速率相同 B．土壤溫度不影響植物根系對(duì)礦質(zhì)離子的吸收 C．植物根細(xì)胞吸收礦質(zhì)元素離子主要依靠滲透作用 D．植物根細(xì)胞能逆濃度梯度吸收土壤中的礦質(zhì)元素離子 【參考答案】D 方式吸收土壤中的礦質(zhì)元素離子的，D正確。 好題 1．關(guān)于選擇透過性膜與半透膜的關(guān)系，正確的是 ①具有半透性必須具有選擇透過性 ②具有選擇透過性就必須具有半透性 ③活的生物膜才具有選擇透過性 ④只有活的生物膜才具有半透性 A．①③ B．①④ C．②③ D．②④ 2．下列現(xiàn)象不屬于滲透作用的是 A．水分子通過紅細(xì)胞 B．水分子或其他溶劑分子通過細(xì)胞膜 C．K+通過原生質(zhì)層 D．水分子通過原生質(zhì)層 3．下列四項(xiàng)中，不是一個(gè)植物細(xì)胞發(fā)生滲透作用理由的是 A．纖維素和果膠構(gòu)成的細(xì)胞壁是全透性的 B．由細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、液泡膜構(gòu)成的原生質(zhì)層是選擇透過性膜 C．液泡中具有一定濃度的細(xì)胞液 D．細(xì)胞液的濃度大于（或小于）外界溶液的濃度 4．紅細(xì)胞內(nèi)含有大量K+，將人紅細(xì)胞置于盛有下列液體的離心管中，10分鐘后離心，得到沉淀物和上清液，則上清液中K+含量最高的離心管內(nèi)盛有 A．10％氯化鈉溶液 B．0．9％氯化鈉溶液 C．20％蔗糖溶液 D．蒸餾水 5．當(dāng)你連續(xù)吃咸菜時(shí)，你的口腔黏膜會(huì)有干澀的感覺。其原因是 A．口腔黏膜細(xì)胞質(zhì)濃度大于外界溶液濃度，細(xì)胞失水 B．口腔黏膜細(xì)胞質(zhì)濃度小于外界溶液濃度，細(xì)胞失水 C．口腔黏膜細(xì)胞質(zhì)濃度大于外界溶液濃度，細(xì)胞吸水 D．口腔黏膜細(xì)胞質(zhì)濃度小于外界溶液濃度，細(xì)胞吸水 6．利用高濃度的鹽水殺菌的原理是 A．鹽水中的氯有殺菌作用 B．高濃度鹽水中水分不足，不利于細(xì)菌生長(zhǎng) C．由于滲透作用，細(xì)菌失水死亡 D．鈉有殺菌作用 7．某同學(xué)為了觀察滲透現(xiàn)象，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：用豬的膀胱膜將一漏斗封住，再在漏斗里裝上清水，然后把漏斗浸入盛有質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的NaCl溶液（Na＋和Cl－可自由通過半透膜）的燒杯中，并使漏斗管內(nèi)的液面與燒杯中的液面一樣高，但他始終沒有觀察到滲透現(xiàn)象。那么，他應(yīng)該怎樣改進(jìn)實(shí)驗(yàn)才能達(dá)到目的 A．把質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的NaCl溶液換成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的NaCl溶液 B．把質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的NaCl溶液改裝在漏斗里，清水裝在燒杯中 C．把豬的膀胱膜換成其他半透膜 D．把質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的NaCl溶液換成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的蔗糖溶液 8．如圖為顯微鏡下某植物細(xì)胞在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的蔗糖溶液中的示意圖。下列敘述中錯(cuò)誤的是 A．若將細(xì)胞置于清水中，A仍保持不變 B．若該細(xì)胞處于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%的蔗糖溶液中，B/A值將變小 C．B/A值能表示細(xì)胞失水的程度 D．A、B分別表示細(xì)胞和液泡的長(zhǎng)度 9．如圖為某學(xué)生進(jìn)行某實(shí)驗(yàn)的基本操作步驟，請(qǐng)回答下列問題。 （1）你認(rèn)為他做該實(shí)驗(yàn)的目的是______________________________________________。 （2）B步驟主要觀察洋蔥鱗片葉表皮細(xì)胞中紫色__________的大小以及________的位置。 （3）請(qǐng)描述C步驟的操作方法：________________________________________________。 （4）某學(xué)生在F步驟觀察時(shí)，發(fā)現(xiàn)質(zhì)壁分離不能復(fù)原，最可能的原因是________________________。 （5）通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，蔗糖溶液濃度不適宜會(huì)造成實(shí)驗(yàn)失敗。請(qǐng)據(jù)此擬定一個(gè)相關(guān)的研究課題：__________________________________________________________________________________________________________________________________。 真題 10．（xx?新課標(biāo)2）將某種植物的成熟細(xì)胞放入一定濃度的物質(zhì)A溶液中，發(fā)現(xiàn)其原生質(zhì)體（即植物細(xì)胞中細(xì)胞壁以內(nèi)的部分）的體積變化趨勢(shì)如圖所示。下列敘述正確的是 A．04 h內(nèi)物質(zhì)A沒有通過細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞內(nèi) B．01 h內(nèi)細(xì)胞體積與原生質(zhì)體體積的變化量相等 C．23 h內(nèi)物質(zhì)A溶液的滲透壓小于細(xì)胞液的滲透壓 D．01 h內(nèi)液泡中液體的滲透壓大于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的滲透壓 11．（xx?海南卷）為研究植物細(xì)胞質(zhì)壁分離現(xiàn)象，某同學(xué)將某植物的葉表皮放入一定濃度的甲物質(zhì)溶液中，一段時(shí)間后觀察到葉表皮細(xì)胞發(fā)生了質(zhì)壁分離現(xiàn)象。下列說法錯(cuò)誤的是 A．該植物的葉表皮細(xì)胞是具有液泡的活細(xì)胞 B．細(xì)胞內(nèi)甲物質(zhì)的濃度高于細(xì)胞外甲物質(zhì)的濃度 C．細(xì)胞液中的H2O可以經(jīng)擴(kuò)散進(jìn)入甲物質(zhì)溶液中 D．甲物質(zhì)和H2O能自由通過該葉表皮細(xì)胞的細(xì)胞壁 答案 1．【答案】C 【解析】物質(zhì)能否通過半透膜往往取決于物質(zhì)分子的大小，半透膜無選擇性。而選擇透過性膜只讓水分子和被細(xì)胞選擇吸收的離子和小分子物質(zhì)通過，因此具有選擇性就必須具有半透性。 2．【答案】C 【解析】滲透作用是指水分子或其他溶劑分子從低濃度的溶液通過半透膜進(jìn)入高濃度溶液中的現(xiàn)象。水分子通過紅細(xì)胞屬于滲透作用，A屬于；細(xì)胞膜是選擇透過性膜，水分子或其他溶劑分子通過細(xì)胞膜屬于滲透作用，B屬于；原生質(zhì)層是選擇透過性膜，但是K+在溶液中作為溶質(zhì)分子，不符合定義，C不屬于；水分子通過原生質(zhì)層，即植物細(xì)胞的滲透作用，D屬于。 3．【答案】A 【解析】滲透作用需要半透膜，而纖維素和果膠構(gòu)成的細(xì)胞壁是全透性的。 4．【答案】D 【解析】正常情況下，K+存在于細(xì)胞內(nèi)，上清液中含有K+是因?yàn)榧?xì)胞吸水導(dǎo)致破裂，故是在蒸餾水中。 5．【答案】B 6．【答案】C 【解析】高濃度的鹽水處理細(xì)菌時(shí)，由于外界溶液比細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)的濃度高，導(dǎo)致細(xì)菌大量失水而死亡，故C正確。 7．【答案】D 【解析】Na＋、Cl－能通過膀胱膜（半透膜），所以膀胱膜兩側(cè)最終不能形成濃度差，因而不能觀察到滲透現(xiàn)象。將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的NaCl溶液換成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的蔗糖溶液后，蔗糖分子不能透過半透膜，且膀胱膜兩側(cè)存在濃度差，因而會(huì)發(fā)生滲透作用。 8．【答案】D 【解析】圖示細(xì)胞處于質(zhì)壁分離狀態(tài)。A是細(xì)胞壁之間的距離，即細(xì)胞的長(zhǎng)度。B是原生質(zhì)的長(zhǎng)度，所以D項(xiàng)錯(cuò)誤。若將細(xì)胞置于清水中，細(xì)胞吸水，B將增大，A仍保持不變，A項(xiàng)正確。若該細(xì)胞處于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%的蔗糖溶液中，細(xì)胞失水，B/A值將變小，B項(xiàng)正確。B/A值大，細(xì)胞失水少，B/A值小，細(xì)胞失水多，所以B/A值能表示細(xì)胞失水的程度。 9．【答案】（1）觀察植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離與復(fù)原（或探究植物細(xì)胞在什么情況下會(huì)失水或吸水；或證明原生質(zhì)層相當(dāng)于一層半透膜等） （2）（中央）液泡 原生質(zhì)層 （3）從蓋玻片的一側(cè)滴入蔗糖溶液，在另一側(cè)用吸水紙吸引，重復(fù)幾次 （4）質(zhì)壁分離時(shí)間過長(zhǎng)，細(xì)胞失水過多而死亡 （5）探究蔗糖溶液濃度對(duì)洋蔥鱗片葉表皮細(xì)胞質(zhì)壁分離和復(fù)原的影響 10．【答案】C 【解析】由圖可知，原生質(zhì)體的相對(duì)體積先下降后上升，所以該植物細(xì)胞發(fā)生了質(zhì)壁分離后復(fù)原。04 h內(nèi)細(xì)胞發(fā)生自動(dòng)復(fù)原，說明物質(zhì)A能進(jìn)入細(xì)胞，A錯(cuò)誤；01 h內(nèi)細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離，細(xì)胞失水，原生質(zhì)體伸縮性比細(xì)胞壁的伸縮性大，所以細(xì)胞體積與原生質(zhì)體體積的變化量不等，B錯(cuò)誤；23 h內(nèi)為質(zhì)壁分離復(fù)原過程，細(xì)胞吸水，物質(zhì)A溶液的滲透壓小于細(xì)胞液的滲透壓，C正確；01h內(nèi)發(fā)生質(zhì)壁分離，細(xì)胞失水，液泡中液體的滲透壓小于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的滲透壓，D錯(cuò)誤。 【名師點(diǎn)睛】1．滲透作用：水分子或其他溶劑分子通過半透膜的擴(kuò)散。2．發(fā)生滲透作用的條件：具半透膜，兩側(cè)溶液具有濃度差。3．植物細(xì)胞的吸水與失水 （1）植物細(xì)胞就相當(dāng)于滲透裝置。 原生質(zhì)層：細(xì)胞膜和液泡膜以及兩層膜之間的細(xì)胞質(zhì)，相當(dāng)于半透膜。 （2）植物細(xì)胞通過滲透作用吸水和失水。 植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離：當(dāng)細(xì)胞液的濃度小于外界溶液的濃度時(shí)，細(xì)胞就會(huì)通過滲透作用而失水，細(xì)胞液中的水分就透過原生質(zhì)層進(jìn)入到溶液中，使細(xì)胞壁和原生質(zhì)層都出現(xiàn)一定程度的收縮。由于原生質(zhì)層比細(xì)胞壁的收縮性大，當(dāng)細(xì)胞不斷失水時(shí)，原生質(zhì)層就會(huì)與細(xì)胞壁分離。 質(zhì)壁分離復(fù)原的原理：當(dāng)細(xì)胞液的濃度大于外界溶液的濃度時(shí)，細(xì)胞就會(huì)通過滲透作用而吸水，外界溶液中的水分就通過原生質(zhì)層進(jìn)入到細(xì)胞液中，整個(gè)原生質(zhì)層就會(huì)慢慢地恢復(fù)成原來的狀態(tài)，緊貼細(xì)胞壁，使植物細(xì)胞逐漸發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原。 11．【答案】B