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第3讲

细胞的物质输入和输出

[考纲要求] 1.物质出入细胞的方式(Ⅱ)。2.实验：观察植物细胞的质壁分离和复原。

考点一

细胞的吸水和失水[重要程度：★★☆☆☆] 一、知识梳理

1．

渗透作用原理

(1)发生渗透作用的条件：①具有半透膜；②膜两侧溶液具有浓度差。

(2)渗透作用的实质：单位时间内由清水进入蔗糖溶液中的水分子多于蔗糖溶液进入清水中的水分子，导致蔗糖溶液液面上升。

2．

动物细胞的吸水和失水

(1)人成熟的红细胞中发生渗透作用的条件

①

细胞膜

相当于半透膜；②细胞质与外界溶液之间存在浓度差。

(2)引起细胞失水与吸水的条件：外界溶液与细胞质之间存在浓度差。

3．

植物细胞的吸水和失水

(1)成熟植物细胞的结构

(2)原理和现象

①外界溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞失水，发生质壁分离现象。

②外界溶液浓度小于细胞液浓度时，细胞吸水，发生质壁分离复原现象。

(3)质壁分离的原因

①外因：细胞液浓度<外界溶液浓度，细胞通过渗透作用失水；

②内因：细胞壁的伸缩性小于原生质层的伸缩性。

二、要点探究

1．

渗透作用的发生

渗透系统的组成如图所示

(1)若S1溶液浓度大于S2，则单位时间内由S2→S1的水分子数多于S1→S2，外观上表现为S1液面上升；若S1溶液浓度小于S2，则情况相反，外观上表现为S1液面下降。

(2)在达到渗透平衡后，若存在如图所示的液面差Δh，则S1溶液浓度仍大于S2。

2．

渗透系统的应用

(1)比较不同溶液浓度大小

1

溶液浓度

漏斗内

烧杯内

M

①若漏斗内液面上升，则M>N；②若漏N

现象及结论

斗内液面不变，则M＝N；③若漏斗内液面下降，则M

易错警示

有关渗透作用发生的2个总结

(1)发生渗透平衡只意味着半透膜两侧水分子移动达到平衡状态，既不可看作没有水分子移动也不可看作两侧溶液浓度相等。

(2)溶液浓度指物质的量浓度而非质量浓度。

三、题组演练

1．

如图表示一中间隔以半透膜(只允许水分子通过)的水槽，两侧分别加入等物质的量浓度的葡萄糖溶液和麦芽糖溶液。然后在半透膜两侧加入等质量的麦芽糖酶，在加入麦芽糖酶前后a、b两侧液面的变化是

(

)

A．加酶前a侧液面上升，加酶后b侧液面上升并高于a侧液面

B．加酶前a侧液面上升，加酶后b侧液面上升并等于a侧液面

C．加酶前后a、b两侧液面不变

D．加酶前a、b两侧液面不变，加酶后b侧液面上升并高于a侧液面

2、“U”型管中水分子移动方向的分析

(1)膜两侧溶液中浓度高的一侧渗透压高，浓度低的一侧渗透压低，水分子由低浓度一侧向高浓度一侧扩散。

(2)两侧溶液中的溶质是否能通过半透膜，若不能，则只是高浓度一侧液面升高；若能，则先是高浓度一侧液面升高，随后另一侧液面升高，最后两侧液面持平。

(3)如果溶质分子不能透过半透膜，在达到渗透平衡时，一般两侧溶液的浓度并不相等，因为液面高的一侧形成的静水压，会阻止溶剂由低浓度一侧向高浓度一侧扩散。

考点二

物质跨膜运输的方式[重要程度：★★★★☆]

一、知识梳理

2

二、要点探究

1．

根据图解确定物质跨膜运输方式

2．

探究物质运输方式的异同点

物质

运输

载体

种类

方式

方向

蛋白

能量

实例

自由

由

浓度

水、O2、CO2、甘小分被动

扩散

向

浓度

油、乙醇、苯等

子物

运输

协助

由

浓度

葡萄糖进入红

质

扩散

向

浓度

细胞

主动

由

浓度

无机盐离子、氨运输

向

浓度

基酸等

大分

由膜内

子物

胞吐

到膜外

分泌蛋白等

质

胞吞

由膜外

变形虫吞食绿脓到膜内

杆菌

3．

根据影响跨膜运输因素的曲线确定运输方式

(1)物质浓度

(2)氧气浓度

3

(3)胞吞(吐)的大分子物质穿过细胞膜的层数为0，因为该过程是通过膜的融合将物质转入或转出细胞的。

(4)RNA和蛋白质等大分子物质进出细胞核，是通过核孔，而不是通过胞吞、胞吐。

三、题组演练

1．

如图表示物质跨膜运输的一种方式。据图分析正确的是

(

)

A．这种运输方式可逆浓度梯度进行

B．乙醇分子是以这种方式进入细胞的

C．细胞产生的能量增加会提高这种物质的运输速率

D．载体蛋白在物质运输过程中形状会发生改变

2．

据报道，一种称做“瘦素穿肠蛋白”的药物治疗肥胖，可口服使用，以减轻肥胖症患者肌肉注射的痛苦。小肠上皮细胞吸收该药物最可能的方式为

A．渗透作用

C．协助扩散

B．胞吞

D．主动运输

(

) 实验五

观察植物细胞的质壁分离和复原

一、知识梳理

1．

实验原理

(1)成熟的植物细胞构成渗透系统可发生渗透作用。

(2)当细胞液浓度<外界溶液浓度时，细胞失水，发生质壁分离；当细胞液浓度>外界溶液浓度时，细胞吸水，发生质壁分离复原。

2．

实验流程

二、要点探究

1．

用紫色洋葱鳞片叶外表皮作为实验材料的原因

4

紫色洋葱外表皮细胞的细胞液中有花青素，使液泡中的细胞液呈紫色，有利于观察。

2．

本实验选用0.3 g/mL的蔗糖溶液作试剂，若浓度过高或过低对实验造成的影响是：选用0.3 g/mL的蔗糖溶液作试剂，既明显出现质壁分离，又不会杀死细胞。若浓度过高，质壁分离速度快，细胞会因失水过多而死亡，不能再进行质壁分离复原；若浓度过低，不能引起质壁分离或质壁分离速度太慢。

3．

发生质壁分离的洋葱表皮细胞的原生质层与细胞壁之间的物质分析

因为细胞壁是全透性的，所以洋葱表皮细胞原生质层与细胞壁之间是蔗糖溶液。

4．

从细胞角度分析能否发生质壁分离及复原

(1)死细胞、动物细胞及未成熟的植物细胞(如根尖分生区细胞)不能发生质壁分离及复原现象。

(2)具有中央大液泡的成熟植物细胞可发生质壁分离及复原现象。

5．

从溶液的角度分析：(1)在一定浓度(溶质不能透膜)的溶液中只会发生质壁分离现象，不能自动复原。

(2)在一定浓度(溶质可透膜)的溶液(如KNO3、甘油等)中可发生质壁分离后自动复原

现象。

(3)在高浓度溶液中可发生质壁分离现象，但不会发生质壁分离复原现象。

易错警示

关于质壁分离和复原的4个注意点：(1)将发生质壁分离的植物细胞置于低浓度的溶液或蒸馏水中植物细胞会发生质壁分离复原，但如果所用溶液为葡萄糖、KNO3、NaCl、尿素、乙二醇等，发生质壁分离后因细胞主动或被动吸收溶质而使细胞液浓度增大，植物细胞会吸水引起质壁分离后的自动复原。(2)质壁分离过程中，外界溶液浓度大于细胞液浓度，质壁分离程度越大，植物细胞吸水能力越强；质壁分离复原过程中，外界溶液浓度小于细胞液浓度。(3)质壁分离与复原过程中水分子的移动是双向的，总结果是单向的。(4)本实验用显微镜观察了三次，第一次与第二次形成对照，第三次与第二次形成对照，该对照方法为自身对照。

三、题组演练

1．

某同学在实验室中做“植物细胞的吸水和失水”实验时，在老师的帮助下，进行了一系列的创新实验，实验步骤和现象如下表所示：

实验组

①

0.3 g/mL的蔗糖溶液

②

0.5 g/mL的蔗糖溶液

③

1 mol/L的KNO3溶液

④

1 mol/L的醋酸溶液

对上表的推断或解释不正确的是

5分钟后的现象

x 质壁分离

质壁分离

细胞大小无变化

再过5分钟

无变化

y 质壁分离复原

细胞大小无

变化

滴加清水5分钟后

质壁分离复原

无变化

z 细胞大小无

变化

(

) A．x为质壁分离，因为细胞壁的伸缩性小于原生质层

B．y为质壁分离，可能导致细胞失水过多而死亡

C．z为细胞稍增大，细胞液颜色逐渐变浅

5

D．④组无变化是因为细胞吸水量等于失水量

高考模拟

提能训练

1．

(2013·北京卷，2)在细胞生命活动中，不可能发生的过程是

A．神经递质由突触小泡分泌到胞外

B．mRNA从细胞核进入细胞质

C．老化受损的细胞器融入溶酶体中

D．O2通过主动运输进入线粒体

2．

(2013·浙江卷，2)某哺乳动物神经细胞内外的K＋和Na＋浓度见下表。下列属于主动转运的是

(

)

K

Na

＋＋＋＋

细胞内浓度(mmol·L) 140.0 18.0 －1细胞外浓度(mmol·L) 3.0 145.0 －1A．K经钾离子通道排出细胞

B．K与有关载体蛋白结合排出细胞

C．Na经钠离子通道排出细胞

D．Na与有关载体蛋白结合排出细胞

3．

(2011·新课标全国卷，4)撕取紫色洋葱外表皮，分为两份，假定两份外表皮细胞的大小、数目和生理状态一致，一份在完全营养液中浸泡一段时间，浸泡后的外表皮称为甲组；另一份在蒸馏水中浸泡相同的时间，浸泡后的外表皮称为乙组。然后，两组外表皮都用浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液处理，一段时间后表皮细胞中的水分不再减少。此时甲、乙两组细胞水分渗出量的大小，以及水分运出细胞的方式是

A．甲组细胞的水分渗出量与乙组细胞的相等，主动运输

B．甲组细胞的水分渗出量比乙组细胞的高，主动运输

C．甲组细胞的水分渗出量比乙组细胞的低，被动运输

D．甲组细胞的水分渗出量与乙组细胞的相等，被动运输

D．肠腺细胞分泌小肠液

8．

饭后，小肠上皮细胞中的葡萄糖浓度比血液中的高，此时对葡萄糖由小肠上皮细胞进入血液的叙述，正确的是

(

)

(

) ＋＋A．葡萄糖的跨膜运输不需要载体，但消耗ATP分解释放的能量

B．葡萄糖的跨膜运输需要载体，但不消耗ATP分解释放的能量

C．葡萄糖的跨膜运输需要载体，也消耗ATP分解释放的能量

D．葡萄糖的跨膜运输不需要载体，也不消耗ATP分解释放的能量

9．

下列四项加水的处理所应用的主要原理与其他项不同的是 A．红细胞培养液加入水制备细胞膜

6

(

)

B．蔬菜用水浸泡保持硬挺度

C．配制动物培养液时控制溶液浓度

D．低活性干酵母粉加水制备高活性酵母菌液

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