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细胞的物质输入和输出一轮复习教学设计

[考纲要求]

1.物质出入细胞的方式(Ⅱ)。

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。

考点一

物质跨膜运输的实例

1．渗透作用

(1)概念：指水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散过程。

(2)渗透作用产生的条件：一是具有半透膜，二是半透膜两侧的溶液具有浓度差。

2．动、植物细胞的吸水和失水

(1)动物细胞的吸水和失水

②现象

a．外界溶液浓度<细胞质浓度⇒细胞吸水膨胀。

b．外界溶液浓度>细胞质浓度⇒细胞失水皱缩。

c．外界溶液浓度＝细胞质浓度⇒水分进出平衡。

知识延伸

半透膜与选择透过性膜的比较

①区别：半透膜是无生命的物理性薄膜，物质能否通过取决于分子的大小；选择透过性膜是具有生命的生物膜，载体蛋白的存在决定了其对不同物质吸收的选择性。细胞死亡或膜载体蛋白失活后，其选择透过性丧失。

②共性：都允许水分子自由通过，而不允许生物大分子物质通过。

(2)植物细胞的吸水和失水(以成熟植物细胞为例) ①原理

②现象

a．当外界溶液的浓度大于细胞液浓度时，细胞就通过渗透作用失水，植物细胞就发生质壁分离现象。

b．将已发生质壁分离的植物细胞放入清水中，此时细胞液的浓度高于外界清水，植物细胞就吸水，发生质壁分离复原现象。

3．物质跨膜运输的其他实例

(1)植物对无机盐离子的吸收

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)人体甲状腺滤泡上皮细胞对碘的吸收是逆(填“逆”或“顺”)浓度梯度进行的。

(3)不同微生物对不同矿物质的吸收表现出较大的差异性。

例1.某同学设计的渗透装置实验如图所示(开始时状态)，烧杯中盛放有蒸馏水。图中猪膀胱

膜允许单糖透过。倒置的长颈漏斗中先装入蔗糖溶液一段时间后再加入蔗糖酶(微量)。有关该实验描述正确的是(

)

A．漏斗中液面开始时先上升，加酶后即下降

B．漏斗中液面先上升，加酶后继续上升，然后下降，最后保持内外液面基本相平

C．漏斗中液面先上升，加酶后继续上升，然后保持一定的液面差不变

D．加酶后在烧杯中可检测出的有机物仅有葡萄糖

答案

B 解析

长颈漏斗中开始有蔗糖溶液，渗透压较高，液面上升，加酶后蔗糖在蔗糖酶的作用下分解为葡萄糖和果糖，溶质分子数目增多，渗透压更高，液面继续上升，但是单糖分子可以通过半透膜进入烧杯中，漏斗内液面下降，最终漏斗内外液面基本相平，B项正确。

例2．(2014·新课标Ⅱ，4)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，结果如下图所示。假如蔗糖溶液与花冠细胞之间只有水分交换，则(

)

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组的

C．a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0.4～0.5 mol·L－1之间

答案

D 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组液泡中的溶质浓度比b组的低，A项错误；分析柱状图可知，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组的，B项错误；水分进出细胞的方式是自由扩散，不消耗ATP，C项错误；根据柱状图可知，在浓度为0.4 mol·L－1的蔗糖溶液中的c组细胞吸水，而在浓度为0.5 mol·L－1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0.4～0.5 mol·L－1之间，D项正确。

考点二

物质出入细胞的方式及影响因素

1．物质出入细胞的方式(连线)

2．影响物质跨膜运输因素的分析

(1)浓度差对物质跨膜运输的影响

浓度差主要影响自由扩散和协助扩散。自由扩散中，浓度差越大，运输速率越大；协助扩散中，浓度差达到一定程度后运输速率不再继续增加，原因是受载体数量的限制。

(2)载体蛋白数量对跨膜运输的影响

载体蛋白主要影响协助扩散和主动运输。其他条件适宜的情况下，载体蛋白数量越多，运输速率越大。自由扩散不受载体蛋白数量的影响。

(3)氧气含量对跨膜运输的影响

通过影响细胞的呼吸进而影响主动运输的速率。

①P点时：无氧呼吸为物质的吸收提供能量。

②PQ段：随着氧气含量的增加，有氧呼吸产生的能量越多，主动运输的速率越大。

③Q点以后：当氧气含量达到一定程度后，受载体蛋白数量以及其他限制因素的影响，运输速率不再增加。

(4)温度

＋例1．(2017·合肥检测)主动运输消耗的能量可来自ATP或离子电化学梯度等。如图为Na、葡萄糖进出小肠上皮细胞的示意图。下列关于图中物质跨膜运输过程的分析错误的是(

)

A．葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞是不需耗能的主动运输

＋B．Na从小肠上皮细胞进入组织液是需要消耗ATP的主动运输

＋C．葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞与Na从肠腔进入小肠上皮细胞相伴随

＋D．Na从肠腔到小肠上皮细胞以及葡萄糖从小肠上皮细胞到组织液均为被动运输

答案

A 解析

由图可知，葡萄糖从肠腔逆浓度梯度进入小肠上皮细胞，属于主动运输，需消耗能量，＋A项错误；Na从小肠上皮细胞进入组织液是逆浓度梯度进行的，且需要载体蛋白协助并需要消耗ATP，属于主动运输，B项正确；从图示可看出，葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞与Na＋＋从肠腔进入小肠上皮细胞共用一个载体，C项正确；Na从肠腔进入小肠上皮细胞的方式是协助扩散，葡萄糖从小肠上皮细胞进入组织液的方式也是协助扩散，均为被动运输，D项正确。

例2．(2017·海南，6)将生长状态一致的某种植物幼苗分成甲、乙两组，分别移入适宜的营养液中在光下培养，并给甲组的营养液适时通入空气，乙组不进行通气处理。一定时间后测得甲组的根对a离子的吸收速率远大于乙组的。关于这一实验现象，下列说法错误的是(

) A．给营养液通入空气有利于该植物的生长

B．根细胞对a离子的吸收过程属于自由扩散

C．根细胞对a离子的吸收过程有能量的消耗

D．根细胞的有氧呼吸有利于根对a离子的吸收

答案

B 解析

由题目给出的信息“甲组的根对a离子的吸收速率远大于乙组的”，说明根对a离子的吸收过程属于主动运输，主动运输需要能量和载体，B项错误、C项正确；给营养液通入的空气中含有氧气，根细胞获得氧气，有氧呼吸能正常进行，有利于根对a离子的吸收，有利于该植物的生长，A、D项正确。

考点三

观察植物细胞的质壁分离和复原

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，细胞能渗透吸水和失水。

(3)原生质层比细胞壁的伸缩性大。

2．实验步骤

3．现象与结论

特别提醒

(1)本实验存在两组对照实验

(2)质壁分离后在细胞壁和细胞膜之间的是浓度降低的外界溶液。这是由于细胞壁是全透性的且有水分子通过原生质层渗出来。

例1．(2017·长沙长郡中学第二次周测)探究植物细胞的吸水和失水选择紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞而不选择内表皮细胞进行实验，其主要原因是(

) A．外表皮细胞中有中央大液泡，而内表皮细胞中没有

B．外表皮细胞能发生渗透作用，而内表皮细胞不能

C．外表皮细胞的细胞液中含有紫色的色素，而内表皮细胞中没有

D．外表皮细胞比内表皮细胞更容易发生质壁分离

答案

C 解析

紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的液泡中有色素，呈紫色，有利于实验现象的观察，而内表皮细胞中没有，C项正确。

例2．(2014·新课标Ⅰ，4)下列关于植物细胞质壁分离实验的叙述，错误的是(

) A．与白色花瓣相比，采用红色花瓣有利于实验现象的观察

B．用黑藻叶片进行实验时，叶绿体的存在会干扰实验现象的观察

C．用紫色洋葱鳞片叶外表皮不同部位观察到的质壁分离程度可能不同

D．紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的液泡中有色素，有利于实验现象的观察

答案

B 解析

红色花瓣与白色花瓣相比，其细胞液中因含花青素而呈现红色，有利于实验现象的观察，A项正确；用黑藻叶片进行实验时，叶绿体的存在使原生质层呈现绿色，有利于实验现象的观察，B项错误；紫色洋葱鳞片叶外表皮不同细胞的细胞液浓度可能不同，因此，放在同一浓度蔗糖溶液中发生质壁分离的程度可能不同，C项正确；紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的液泡中含有色素，有利于实验现象的观察，D项正确。