全章复习与测试教学设计(第二课时)

第4章

细胞人物质输入和输出（教案）

[考纲考频]

1.实验：(1)通过模拟实验探究膜的透性(3年1考)

(2)观察植物细胞的质壁分离和复原(3年10考) 2．物质出入细胞的方式(Ⅱ)(3年19考)

【知识点一】常见渗透装置图形分析

(1)溶质不能通过半透膜的情况

①若S1溶液浓度大于S2溶液浓度，则单位时间内由S2→S1的水分子数多于由S1→S2的，外观上表现为S1溶液液面上升；

若S1溶液浓度小于S2溶液浓度，则情况相反，外观上表现为S1溶液液面下降。

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溶液浓度。因为液面高的一侧形成的压强，会阻止溶剂由低浓度一侧向高浓度一侧扩散。

(2)溶质能通过半透膜的情况

若S1溶液浓度大于S2溶液浓度，则最初单位时间内由S2→S1的水分子数多于由S1→S2的，随着溶质的扩散，最终S1和

S2溶液浓度相等，外观上表现为S1溶液液面先上升后下降，最终S1和S2溶液液面持平；若S1溶液浓度小于S2溶液浓度，则情况相反。

【例题】1．(2012·上海高考)相对细菌和植物细胞而言，动物细胞离体培养更需关注培养基的渗透压，这是因为动物细胞(

) A．没有细胞壁，对培养基的渗透压更敏感

B．渗透压远高于细菌或植物细胞的渗透压

C．没有成熟大液泡，渗透压调节能力差

D．生长缓慢，各生长阶段对环境的渗透压要求不同

解析：选A

动物细胞无细胞壁，培养液渗透压较低，动物细胞会吸水涨破，而植物和细菌的细胞含有细胞壁，则不会出现涨破的情况，所以动物细胞培养基要特别关注渗透压。

2．(2014·全国卷Ⅱ)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(

)

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·L1之间

解析：选D

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组实验前长度/实验后长度的值，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。分析图示可知，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。水分进出细胞的方式是自由扩散，不消耗ATP。根据图示可知，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。

【知识点二】物质跨膜运输的方式

1．据图确定物质跨膜运输的方式

a是协助扩散，b、d是自由扩散，c是主动运输。

2．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．探究物质跨膜运输的方式

(1)探究是主动运输还是被动运输

(2)探究是自由扩散还是协助扩散

4．不同因素对主动运输的影响不同

(1)抑制细胞呼吸，所有通过主动运输方式跨膜的物质都会受到影响。

(2)抑制某载体蛋白的活性，只会导致该载体蛋白转运的物质运输停止，对其他物质运输不影响。

【例题】1(2014·北京高考)比较生物膜和人工膜(双层磷脂)对多种物质的通透性，结果如图。据此不能得出的推论是(

)

A．生物膜上存在着协助H2O通过的物质

B．生物膜对K＋、Na＋、Cl－的通透具有选择性

C．离子以易化(协助)扩散方式通过人工膜

D．分子的大小影响其通过人工膜的扩散速率

解析：选C

观察图示，除了甘油、O2和CO2以外，其余物质在生物膜上的通透性均比在人工膜上的通透性大，说明生物膜上存在协助运输某些物质的物质；由于K＋、Na＋、Cl－在生物膜上的通透性有差异，所以能够体现选择性；图中不同物质的分子大小不同，膜对其通透性也不同，说明分子大小影响跨膜运输的速率；图中没有信息证明离子在跨膜运输过程中是否消耗ATP，因此不能判断离子的跨膜运输方式为协助扩散。

2．(2014·安徽高考)如图为氨基酸和Na＋进出肾小管上皮细胞的示意图。下表选项中正确的是(

)

管腔中氨基酸管腔中Na＋→

上皮细胞中氨

选项

→

上皮细胞

基酸→组织液

上皮细胞

A 主动运输

被动运输

主动运输

B 被动运输

被动运输

被动运输

C 被动运输

主动运输

被动运输

D 主动运输

被动运输

被动运输

解析：选D

依图示，管腔中的氨基酸逆浓度梯度进入上皮细胞，属于主动运输；管腔中的Na＋顺浓度梯度进入上皮细胞，属于协助扩散(被动运输)；上皮细胞中的氨基酸顺浓度梯度进入组织液，属于协助扩散(被动运输)。

【知识点三】观察植物细胞的质壁分离与复原

1．实验原理

(1)一个处于外界溶液中的成熟植物细胞和外界溶液构成一个渗透系统。原生质层相当于一层半透膜，细胞液具有一定的浓度，与外界溶液能够产生浓度差。

(2)原生质层的伸缩性比细胞壁的伸缩性大。

(3)当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞渗透失水，发生质壁分离。

(4)当细胞液浓度大于外界溶液浓度时，细胞渗透吸水，发生质壁分离复原。

2．实验步骤

操作一：观察新制取的洋葱表皮

①制作紫色洋葱鳞片叶外表皮的临时装片

有一个紫色的中央液泡②低倍显微镜观察

原生质层紧贴细胞壁操作二：将洋葱表皮置于较大浓度的溶液中观察

中央液泡逐渐变小紫色加深②低倍显微镜观察

原生质层与细胞壁逐渐分离操作三：将操作二中的洋葱表皮置于清水中观察

①

中央液泡逐渐变大②低倍显微镜观察

原生质层逐渐贴近细胞壁3．实验结论

成熟植物细胞能与外界溶液发生渗透作用，当外界溶液浓度大于细胞液浓度①

时，细胞失水，当外界溶液浓度小于细胞液浓度时，细胞吸水。

【例题】1．(2014·江苏高考)在“观察植物细胞的质壁分离和复原”实验中，对紫色洋葱鳞片叶外表皮临时装片进行了三次观察(如图所示)。下列有关叙述正确的是(

)

A．第一次观察时容易看到紫色大液泡和较大的无色细胞质基质区域

B．第二次观察时可以发现细胞质壁分离首先发生在细胞的角隅处

C．吸水纸的主要作用是吸除滴管滴加的多余液体，以免污染镜头

D．为了节约实验时间，通常可以省略第一次显微观察步骤

解析：选B

第一次观察时未滴入蔗糖溶液，细胞还没有发生质壁分离，较易观察到的是紫色大液泡；第二次观察时已经通过引流法使紫色洋葱鳞片叶的外表皮细胞浸润在蔗糖溶液中，可以发现在细胞的角隅处首先发生质壁分离；吸水纸的主要作用是吸引蔗糖溶液(或清水)；第一次显微观察是为了获得实验前的现象，以便和实验中发生的现象作对照。

2．将不同植物的三个未发生质壁分离的细胞置于同一蔗糖溶液中，形态不再变化后的细胞图像如图所示。下列有关各细胞液浓度的判断正确的是(

) ①实验前B

②实验前B>A>C ③实验后B≥A＝C

④实验后B>A>C A．①③

B．②③

C．①④

D．②④

解析：选C

植物细胞吸水和失水的方式是渗透作用；质壁分离是细胞失水的结果，其液泡体积会变小；该探究实验的因变量是成熟胡杨细胞是否发生质壁分离，组别①、②的自变量是是否添加茉莉酸，组别①、③的自变量是是否添加NaCl；①组在不添加茉莉酸时有部分细胞发生质壁分离，②组添加茉莉酸时无细胞发生质壁分离，通过对照说明茉莉酸对NaCl引起的胡杨细胞质壁分离有抑制作用。