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第四章

细胞的物质输入和输出

四川省华蓥中学

杨婷

本章考纲要求:物质出入细胞的方式（II）；实验：通过模拟实验探究膜的透性；观察植物细胞的质壁分离和复原。

漏斗

蔗糖溶液

烧杯

等质量分数的葡萄糖溶液

漏斗液面变化

Δh

第一课时

物质的跨膜运输的实例

考点一

通过模拟实验探究膜的透性

一．渗透作用的概念

指

从低浓度的溶液通过半透膜进入高浓度的溶液中的现象。

二．发生渗透作用的条件：①

②

三．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数

由蔗糖溶液进入清水中的水分子数，导致蔗糖溶液液面上升。水分子运输方向:双向移动，但最终结果为——水分子数

的溶液流向水分子数

的溶液；

浓度溶液流向

浓度溶液;

渗透压溶液流向

渗透压溶液。

1．渗透作用概念以及发生条件

渗透作用：指水分子或其它溶剂分子从低浓度的溶液通过半透膜进入高浓度的溶液中的现象。

【练习】判断：Na＋、K＋通过半透膜属于渗透作用。(

)

能发生渗透作用的细胞是：

。（箭头方向表示水分子的进出，箭头粗细表示水分子出入的多少）

甲

乙

丙

2．漏斗液面变化问题

问题探讨中，漏斗液面变化情况：

。

例1、现有体积相同、质量分数相同的蔗糖溶液和葡萄糖溶液。图1表示这两种物质透过半透膜的情况，图2表示渗透作用装置图，下列叙述合理的是(

)

A．图1体现了半透膜的选择透过性

B．图甲中水柱a先上升后下降

C．图乙中水柱b先上升后不变

D．平衡后水柱a的高度高于水柱b 分析：

a、溶质分子不能通过：漏斗液面上升。

b、溶质分子能通过：漏斗液面先上升后下降，最后与烧杯液面持平。

请完成：

蔗糖溶液

（一段时间后加入清水

一定量的蔗糖酶）

注：在达到渗透平衡后，只要存在液面差Δh，则半透膜两侧溶液的浓度就不等。

3．渗透作用与自由扩散的区分

自由扩散：物质通过简单的扩散作用（物质从相对含量高的地方向相对含量低的地方运动）进出细胞。

渗透作用：指水分子或其它溶剂分子从低浓度的溶液通过半透膜进入高浓度的溶液中的现象。

细胞吸水（失水）：通过渗透作用吸水（失水）

水分子的跨膜运输（进出细胞的）方式：自由扩散

考点二

细胞的吸水和失水

细胞的吸水和失水是水分子顺相对含量的梯度跨膜运输的过程。

一、动物细胞的吸水、失水

1、

：相当于半透膜。

功能特点：

，它是

膜。

2、细胞质：有一定浓度，和外界溶液发生渗透作用。

当外界溶液浓度＜细胞质溶液浓度时，细胞

；

当外界溶液浓度＞细胞质溶液浓度时，细胞

；

当外界溶液浓度＝细胞质溶液浓度时，水分子进出平衡，细胞维持原来形态。

二、成熟植物细胞的吸水和失水

1、2、当外界溶液浓度＞细胞液浓度时,细胞

,发生

。

当外界溶液浓度＜细胞液浓度时,细胞

,质壁分离的细胞发生

。

当外界溶液浓度=细胞质溶液浓度时,水分子进出平衡,细胞维持原来形态。

1、容易混淆的概念

（1）相对含量高低与溶液浓度高低

细胞的吸水和失水是水分子顺相对含量的梯度跨膜运输的过程。

水分子运输方向：相对含量高→相对含量低

渗透作用：指水分子或其它溶剂分子从低浓度的溶液通过半透膜进入高浓度的溶液中的现象。

水分子运输方向：低浓度溶液→高浓度溶液

【思考】：是否矛盾？

（2）半透膜和选择透过性膜

半透膜：多孔性薄膜，小于孔隙直径的物质能通过。可以是无生命的物理性膜，也可以是生物性的选择透过性膜。

选择透过性膜：具有活性的生物膜，它对物质的通过既具有半透膜的物理性质，还具有主动的选择性，如细胞膜。这种膜只允许水分子自由通过，一些离子、小分子也可以通过，而其他的离子、小分子和大分子则不能通过。细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0．4～0．5mol•L﹣1之间

胞死亡或膜载体蛋白失活后，其选择透过性丧失。

例2：下列关于生物膜和半透膜关系的说法中，错误的是

（

）

A. 具有半透性不一定具有选择透过性

B. 具有选择透过性一定具有半透性

C. 活的生物膜具有选择透过性

D. 只有活的生物膜才具有半透性

（3）原生质层和原生质体

原生质层：细胞膜、液泡膜以及两膜之间的细胞质。仅存在于成熟的植物细胞中。

原生质体是除去植物细胞壁后所剩下的具有生物活性的植物细胞结构，包括细胞膜、细胞质、细胞核三部分。（4）细胞液和细胞内液

细胞液是植物细胞中液泡中的液体。

细胞内液这个概念一般出现在高等动物细胞中，主要是指细胞内的液体。

2、细胞吸水和失水的原理的应用

（1）判断细胞是否存活

（2）判断不同细胞细胞内的浓度

（3）判断不同溶液的浓度

（4）农业生产中的水肥管理

（5）生活中杀菌、防腐、腌制食品。

例3：将植物的同一组织细胞A、B、C分别放在a、b、c三种不同的的蔗糖溶液中一段时间后得到如下图所示状态。据图分析不正确的是（

）

A. 实验前蔗糖溶液浓度为：c＞b＞a

B. 实验后蔗糖溶液浓度为：c＝b≥a C. 实验后细胞的吸水能力：C＞B＞A

D. 实验后细胞液浓度：C＞B＞A 例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，结果如图所示。假如蔗糖溶液与花冠细胞之间只有水分交换，则

(

)

练习：1．（四川省成都七中2018届新高三零诊模拟生物试题）将a、b、c三组红细胞分别置于不同浓度的氯化钠溶液中进行实验，浸泡一段时间后其细胞形态如下图所示。下列叙述错误的是（ ）

A．图中所示细胞内液的渗透压，a组的比b组的高

B．浸泡过程中a组细胞失水量小于c组细胞失水量

C．若向a组烧杯中加入少量葡萄糖，则其细胞可能会皱缩后恢复原状

D．上述实验中引起细胞形态的改变而消耗ATP的数量比较：c>b>a 2．（2017届四川省成都市树德中学高考适应性考试生物卷）下图为研究渗透作用的实验装置，漏斗内溶液（S1）和漏斗外溶液（S2），漏斗内外起始液面一致。渗透平衡时的液面差为Δh。下列有关分析正确的是（ ）

A．若S1、S2分别是不同浓度的蔗糖溶液，渗透平衡时的液面差为Δh，S1浓度大于S2的浓度

B．若S1、S2分别是不同浓度的蔗糖溶液，渗透平衡时的液面差为Δh，S1浓度等于S2的浓度

C．若S1、S2分别是不同浓度的KNO3溶液，且S1浓度大于S2的浓度，渗透平衡时的液面差为Δh，大于0 D．若S1、S2分别是不同浓度的KNO3溶液，且S1浓度等于S2的浓度，渗透平衡时的液面差为Δh，小于0

3、五个大小相同的马铃薯幼根与物种A的幼根分别放入甲～戊五种不同浓度的蔗糖溶液中(细胞失水过多会导致死亡)，数小时后，取出称重，重量变化如图所示。以下关于该实验结果的说法正确的是

(

) A．物种A比马铃薯更耐干旱

B．在甲溶液中加入适量的蔗糖酶，在最初一段时间，其中的马铃薯幼根细胞液浓度将减小

C．物种A在与马铃薯根细胞液等渗的完全培养液中不能正常生长

D．当马铃薯根细胞在乙蔗糖溶液中重量不再发生变化时，渗透作用依然进行

4．如下图表示植物细胞渗透作用的图解，下列说法中错误的是(

) (1)设计出继续实验的简要步骤：

①________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________；

②________________________________________________________________________

A．植物细胞的原生质层相当于一层半透膜

B．在一定条件下，活的、成熟的植物细胞能发生渗透失水或吸水

C．当溶液甲的浓度＞细胞液乙的浓度时，细胞发生渗透失水，当细胞液乙的浓度＞溶液甲的浓度时，细胞发生渗透吸水

D．当溶液甲的浓度＝细胞液乙的浓度时，细胞处于动态平衡状态，不发生渗透作用

5．某同学为了观察渗透现象，设计了如下实验：用猪的膀胱膜将一漏斗口封住，再在漏斗里装上清水，然后把漏斗浸入盛有10%的NaCl溶液的烧杯中，并使漏斗管内的液面与烧杯中的液面一样高，但他始终没有观察到渗透现象。那么，他应该怎样改进实验才能达到实验目的 （

）

A．把10%的NaCl溶液换成30%的NaCl溶液

B．把10%的NaCl溶液改装在漏斗里，清水装在烧杯中

C．把猪的膀胱膜换为其他半透膜

D．把10%的NaCl溶液换成10%的蔗糖溶液

6.比较生物膜和人工膜（双层磷脂）对多种物质的通透性，结果如下图。据此不能得出的结论是（ ）

________________________________________________________________________。

(2)预测实验现象并作出结论：

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

A．生物膜上存在协助H2O通过的物质

B．生物膜对K+、Na+、Cl-的通透性具有选择性

C．离子以易化（协助）扩散发生通过人工膜

D．分子的大小影响其通过人工膜的扩散速率

7．某同学进行实验，图甲为实验开始状态，图乙为实验结束状态。请在图乙所示实验结果的基础上继续实验，探究蔗糖的水解产物能否通过半透膜。

增添的实验材料：蔗糖酶溶液、斐林试剂、试管、滴管、水浴锅等。