（苏教版生物）2012届高三一轮《创新设计》课件《物质跨膜运输的实例》

第4讲 物质跨膜运输的实例,Step 1 基础导学,细胞的吸水和失水,半透膜,半透膜,细胞膜,液泡膜,大液泡,质壁分离,质壁分离复原,名师点拨,想一想：细胞吸水时，水分子跨膜运输的状态如何？,只有成熟植物细胞才发生质壁分离现象。 动物细胞无细胞壁，会发生吸水涨破现象，但植物细胞 有细胞壁不会因吸水而涨破。 渗透作用是指水分子等溶剂分子透过半透膜，由低浓度 溶液向高浓度溶液的扩散。,不同,不同,相对独立,答案：水分子在细胞膜上总是双向运动的。只不过在细胞吸水时，由外向内扩散 的水分子总数多于由内向外扩散的水分子总数。,小贴士,议一议：半透膜与选择透过性膜有哪些异同点？,水分子,离子和小分子,离子、小分子 和大分子,答案：相同点：某些物质可以通过，另一些物质不能通过。 不同点：选择透过性膜一定是半透膜，半透膜不一定是选择透过性膜。,Step 2 核心突破,渗透系统的组成分析及应用,1对比分析,(1)渗透系统适用于比较溶质不能透过半透膜的溶液浓度的大小。 (2)两溶液间的水分子进行双向运动，我们只是观测出水分子双向运动的差异所导 致的液面改变。 (3)溶液浓度指摩尔浓度而非质量浓度，如10%葡萄糖溶液和10%蔗糖溶液的质量 浓度相同，但摩尔浓度是10%蔗糖溶液的小，故水分子由蔗糖溶液向葡萄糖溶液 移动。 2两组相近概念比较 (1)半透膜、选择透过性膜 区别：半透膜是无生命的物理性薄膜，是指某些物质可以透过而另一些物质不 能透过的多孔性薄膜，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，载体的存在决定了其对不同物质是否吸收 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。 共性：都允许水分子自由通过，而不允许大分子物质通过。,(2)原生质层、原生质体 原生质层在成熟的植物细胞内相当于半透膜的结构，由细胞膜、液泡膜以及两 层膜之间的细胞质组成，不包括细胞核和液泡内的细胞液。此结构仅存在于成熟 植物细胞中。 原生质体是去除了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，常用作植物细胞融合的材料。 3渗透系统的应用 (1)比较不同溶液浓度大小,(2)验证渗透作用发生的条件 具有半透膜：,具有浓度差：,(3)探究物质能否通过半透膜(以碘和淀粉为例),如下图为渗透作用实验，开始时如图(甲)所示，A代表清水，B、C代表蔗糖溶液 ，过一段时间后结果如图(乙)，漏斗管内液面不再变化，h1、h2表示漏斗管内液 面与清水的液面差。下列说法错误的是 ( ),A图(甲)中B的浓度一定大于C的浓度 B图(乙)中B的浓度一定等于C的浓度 C图(甲)中A的水分子扩散到B的速度大于A中水分子扩散到C的速度 D图(乙)中A的水分子扩散到B的速度等于B中水分子扩散到A的速度 解析：高渗溶液的浓度高，渗透压高，其吸水力强，低渗溶液刚好相反。渗透平 衡时，半透膜两侧的溶液浓度是不相等的，而水分子进出半透膜的速率是相等的 。选项B错误。 答案：B,生物膜选择透过性的分析,(2010江苏南通一模)用完全相同的培养液，在相同条件下分别培养水稻和番茄 幼苗。在二者吸水速率几乎相同的情况下，72小时后培养液中部分离子浓度发 生了如下表的变化(表中数据为72小时后溶液中部分离子浓度占开始时的百分比) 。分析下表得出的结论是(多选) ( ),A.不同植物对矿质元素的吸收量是不同的 B不同植物根尖细胞膜上载体的种类和数量是不同的 C与番茄相比，水稻对SiO吸收量大，对Ca2吸收量小 D植物对各种离子的吸收速率与溶液中离子的浓度呈正相关 解析：首先，表格的数据没有提供初始溶液中离子的浓度，无法说明植物对各种 离子的吸收速率与溶液中离子的浓度的关系；其次，依据教材我们知道，植物对 各种离子的吸收速率主要与载体的数量和种类以及呼吸作用的强度有关，而不会 与溶液中离子的浓度呈正相关。 答案：ABC,选择题抢分技巧读、审、抓,渗透作用原理的考查,读图析图,根据图示可从以下几个方面读取信息： (1)两侧溶液的物质的量浓度，大的一侧渗透压高，小的一侧渗透压低，水分子 由低浓度一侧高浓度一侧。 (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，最后两侧液面相平 。,(3)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。 (4)B图中若浸在烧杯低浓度溶液中的是透析袋，由于透析袋内的溶质分子不能透 过，吸收一定水分后，膨胀到一定程度，受到透析袋的束缚力，水分子进出达到 动态平衡。此时透析袋内外的溶液浓度是不相等的，透析袋内溶液浓度仍高于烧 杯中的液体浓度。,如图为一渗透作用装置，半透膜小袋内充满30%的蔗糖溶液。用不同表面积的 半透膜小袋实验，开始一段时间，玻璃管内液面高度变化的相关曲线最可能是( 横坐标表示表面积) ( ),解析：本题以渗透作用装置为载体，考查半透膜表面积与玻璃管内液面高度的关 系。读懂横坐标的含义是解题的关键。横坐标表示半透膜的面积，即用一组不同 表面积的透析袋做相同的实验，相同时间后，观察并记录玻璃管内液面高度变化 情况。当半透膜内、外因浓度差产生的渗透压玻璃管内、外因液面高度差产生 的压力时，液面不再上升，即达到平衡。半透膜的表面积越大，说明两点：透 析袋的体积越大，内容物(30%的蔗糖溶液)越多，则吸收的水分越多；单位时 间内进出的水分子数目越多。可见，无论从吸水量上还是吸水速率上，半透膜表 面积与其吸水多少呈正相关。 答案：B,如果将质量分数为10%的蔗糖溶液和质量分数为10%的葡萄糖溶液分别置于“U” 形管的左右两侧，中间用半透膜隔开(允许水分子和葡萄糖分子通过半透膜，不允 许蔗糖通过)，使两者的液面相平，如图所示。开始和一段时间后液面情况是 ( ) 左侧高于右侧 右侧高于左侧 左右两侧一样 无法确定 A B C D 思路点拨：渗透压的高低与溶质颗粒的多少有关，与溶质分子的质量无关。在比 较不同溶液的渗透压的大小时，不能用质量分数的大小来比较，而应用物质的量 浓度来比较。,思维导图：,答案：A,非选择题保分策略找思路、抓要点、求规范,植物对无机盐离子的选择性吸收,植物对水分的吸收和无机盐离子的吸收是两个相对独立的过程。高考常以此为背 景命题，既考查植物对无机盐离子的吸收具有选择性的表现、原因及应用，又考 查学生分析图像的能力，有助于培养学生科学的思维方法。,将水稻和番茄分别培养在相同的培养液中一段时间，实验结束后测定培养液中各 离子的浓度，下图表示实验结束后培养液中各种离子浓度占开始时的浓度的百分 比。分析此图，回答问题：,(1)图中的结果能说明的问题有植物对矿质离子的吸收具有_；植 物对水分和矿质元素的吸收_(填“是”或“不是”)同一过程。 (2)从图中可以看出培养液中有些离子的浓度比培养前还高，原因是_。 (3)上述实验及结果对农业生产有什么指导意义？_ _。 解析：从图中可见，同一种植物(如水稻)对不同离子的吸收量不同；同一离子(如 Ca2)，不同的植物对其的吸收量也不同，说明了植物对离子的吸收具有选择性。 从实验结束后，培养液中各种养分浓度占开始时浓度的百分比不同(特别是有些大 于100%，有些小于100%)，隐含了植物对不同离子和水分的吸收相对速率不同， 体现了植物对无机盐离子和水分的吸收是相对独立的。 答案：(1)选择性 不是 (2)植物吸收水分的相对速率比吸收该离子的相对速率快 ，使培养液中该离子的浓度升高 (3)合理施肥,(1)栽培农作物时，应如何做到合理施肥？ (2)有人说番茄的补钙效果比水稻的好，对吗？试从营养学角度分析原因。 提示：(1)不同的农作物对各种无机盐离子的吸收量、需求量不同，根据具体作 物的具体特点适时、适量施肥。 (2)对。因为番茄中Ca2的含量要多于水稻中的。,高考题组专训,1(2010上海生物，20)下图为显微镜下某植物细胞在30%蔗糖溶液中的示意图 。下列叙述中错误的是 ( ),获取信息的能力考查,A若将细胞置于清水中，A仍保持不变 B若该细胞处于40%蔗糖溶液中，B/A值将变小 CB/A值能表示细胞失水的程度 DA、B分别表示细胞和液泡的长度 解析：处于质壁分离状态的细胞放在清水中，将会出现质壁分离复原的现象，复 原后的细胞体积基本不变；提高外界溶液的浓度，细胞继续失水，体积继续减小 ，B/A值将变小；B/A值越小失水越严重，所以该值能代表细胞失水的程度；A、B 分别表示的是细胞和原生质体的直径(径长)。 答案：D,(2009海南)已知鱼鳔是一种半透膜。若向鱼鳔内注入适量的20%蔗糖溶液、排 出鱼鳔内的空气，扎紧开口，将其浸没在盛有10%蔗糖溶液的烧杯中，下列能正 确表示烧杯内蔗糖溶液浓度随时间变化趋势的示意图是 ( ),解析：本题考查生物膜半透性的模拟实验，意在考查考生对实验结果的分析能力 。在题中的条件下，水分由烧杯中进入鱼鳔内，故烧杯内蔗糖溶液的浓度逐渐升 高，直至水分的进出达到动态平衡。 答案：B,实验与探究能力的考查,2(2010浙江)为研究兔红细胞在不同浓度NaCl溶液中的形态变化，请根据以下 提供的实验材料与用具，写出实验思路，设计记录实验结果及原因分析的表格， 并填入相应内容。 材料与用具：兔红细胞稀释液、质量分数为1.5%的NaCl溶液、蒸馏水、试管、显 微镜等。 (要求：答题时对NaCl溶液的具体配制、待观察装片的具体制作不作要求) (1)实验思路： _ _ _ (2)设计一张表格，并将预期实验结果及原因分析填入该表中。 解析：本题考查物质出入细胞的方式，意在考查实验与探究能力。实验目的为研 究兔红细胞在不同浓度NaCl溶液中的形态变化，所以自变量是不同浓度的NaCl 溶液，因变量是红细胞的形态变化。 答案：(1)配制质量分数由低到高的NaCl溶液，分别等量加入各支试管中。 向上述各支试管中分别加入等量的兔红细胞稀释液，放置一定时间。取兔红细 胞稀释液和上述试管中的红细胞稀释液制作装片，用显微镜观察并比较红细胞形 态的变化。,(2)不同浓度NaCl溶液对兔红细胞形态的影响,模拟题组专训,渗透作用相关知识的考查,1(2010南京模拟)如图实验装置，玻璃槽中是蒸馏水，半透膜允许单糖透过。 倒置的长颈漏斗中先装入蔗糖溶液，一定时间后再加入蔗糖酶。最可能的实验现 象是 ( ) A漏斗中液面开始时先上升，加酶后再上升后又下降 B在玻璃槽中会测到蔗糖和蔗糖酶 C漏斗中液面开始时先下降，加酶后一直上升 D在玻璃槽中会测到葡萄糖、果糖和蔗糖酶 解析：实验开始时，蔗糖不能透过半透膜，所以单位时间内通过半透膜渗透进入 长颈漏斗中的水分子数比渗透出来的多，漏斗内液面上升。而加入酶后，将蔗糖 分解为单糖，进一步提高了漏斗内的浓度，所以液面再上升，但由于单糖分子能 透过半透膜进入玻璃槽中，使玻璃槽内液体浓度升高，一段时间后，水分子从长 颈漏斗内渗出的较多，漏斗内液面下降。 答案：A,2(原创题)将新鲜紫色洋葱绿色叶片的叶肉细胞，放入其中加有少量红墨水的质 量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液中，一定时间后在显微镜下观察到其细胞状态如右 图所示。有关此时生理过程的叙述正确的是 ( ) A细胞也可能再吸水，自动恢复原状 B水分子可以自由出入生物膜，单位时间内进出的水分子数目一定相同 C此时为红色，为绿色 D此时无色，为紫色 解析：因为是把叶肉细胞放入0.3 g/mL的蔗糖溶液中，所以细胞应该失水，只有 再放入清水或低浓度溶液中才能复原；水分子进入生物膜的速率与浓度有关；紫 色洋葱的绿色叶片的叶肉细胞，液泡的颜色是紫色的，叶绿体存在于原生质层中 ，红墨水中的色素分子不会通过生物膜，所以随着质壁分离的进行，细胞壁是全 透性的，原生质层外应该为红色，原生质层中应该为绿色，液泡内应该为紫色。 答案：C,物质跨膜运输实例的考查,下列关于物质跨膜运输实例的叙述中，不正确的是 ( ) A细胞吸水和失水是水分子顺相对含量的梯度跨膜运输的过程 B水分子跨膜运输的方向是由低浓度溶液向高浓度溶液 C无机盐离子可以逆相对含量的梯度进行跨膜运输 D生物膜是选择透过性膜，小分子物质都能通过，而大分子物质则不能通过 解析：生物膜是选择透过性膜，水分子可自由通过，一些离子和小分子可以通过 ，而其他的离子、小分子和大分子则不能通过；水分子的跨膜运输方向是顺相对 含量梯度，即由低浓度溶液向高浓度溶液扩散；细胞对于物质的输入和输出具有 选择性，对于所需要的无机盐离子可以逆相对含量梯度运输。 答案：D,3(2010中山纪念中学质检)如图表示培养液中K浓度及溶氧量对小麦根系细胞 吸收K速率的影响。下列有关两曲线形成机理的解释正确的是 ( ),A曲线ab段的形成是由于细胞膜上K载体数量未达到饱和且能量充足 B曲线cd段的形成是由于细胞内K过多，细胞大量排出K Ce点表明植物根系可以通过自由扩散的方式吸收K D曲线bc、fg段的形成都是由于细胞膜上K载体数量有限 解析：曲线ab段表明在一定范围内随营养液中K浓度的增大，细胞吸收K的速 率也增大，是因为细胞膜上K载体数量未达到饱和且能量充足；曲线cd段的形 成是由于培养液中K浓度过高，细胞失水过多而影响正常的生理功能；e点表明 在氧浓度低时根系吸收K速率低，但其吸收仍是主动运输的过程；曲线bc段的 形成是由于载体数量和能量的限制，而曲线fg段的形成是由于载体数量的限制。 答案：A,右图表示番茄随环境中氧浓度的变化，从培养液中吸收Ca2和Si4的曲线。造 成A、B两点与B、C两点吸收量不同的主要因素分别是 ( ) A离子浓度、载体数量 B离子浓度、呼吸作用强度 C载体数量、离子浓度 D载体数量、呼吸作用强度 解析：根对无机盐离子的吸收是一个主动运输过程，需要载体和ATP。A、B点是 在同等氧浓度下得到的，ATP相同，其差异只能是因为相应载体数量的不同。B 、C点的差别则是由于氧浓度不同造成的，因而影响因素是呼吸作用强度。 答案：D,4某校生物实验小组要对动物细胞是否也能通过渗透作用吸水和失水进行实验探 究，假如你是其中的一员，请分析回答下列问题： (1)若作出的实验假设是动物细胞能通过渗透作用吸水或失水，请你说出做出该假 设的理论依据：_。 (2)把下面的实验方案补充完整。 实验仪器、试剂：显微镜、带刻度的载玻片、取材工具、食盐等。 实验材料：为了便于取材和观察，最好选用人的_作为实验材料。实验步 骤： A配制并选用生理盐水、蒸馏水、9%的食盐溶液。 B在载玻片的中央滴加一滴_，放入所选细胞，盖上盖玻片，制成临时 装片。制备同样装片若干个，分别放在显微镜下观察。 C取一张临时装片，在载玻片的一侧滴加蒸馏水，另一侧_。 另取一张临时装片，在载玻片的一侧滴加9%的食盐溶液，另一侧操作同上。 D用显微镜观察。观察指标是_。 (3)预期及结论：如果你的假设成立，则实验的预期结果是在滴加蒸馏水的实验中 _；在9%的食盐溶液的实验中_。,解析：(1)动物细胞的细胞膜是一种选择透过性膜，相当于一层半透膜，当细胞 与外界溶液接触时，膜两侧溶液具有浓度差，所以能利用动物细胞来探究其能 否通过渗透作用吸水或失水。(2)在制备人的红细胞装片时，需在载玻片的中央 滴一滴生理盐水，以便观察红细胞正常的形态。取一张临时装片，在载玻片的 一侧滴加蒸馏水，另一侧用吸水纸吸引，并重复几次，目的是使载玻片下的细 胞能浸在蒸馏水中，观察红细胞的渗透吸水。动物细胞在吸水时，细胞体积会 增大甚至破裂，失水时，细胞体积会缩小，所以可将观察到的细胞的体积(或形 态)变化作为细胞吸水和失水的指标。(3)在滴加蒸馏水的实验中，由于外界溶液 的浓度小于细胞液的浓度时，细胞吸水，导致细胞体积变大甚至破裂；在9%的 食盐溶液的实验中，由于外界溶液的浓度大于细胞液的浓度，细胞失水，细胞 体积变小。 答案：(1)动物细胞具有渗透作用的条件(或细胞膜有选择透过性，当细胞与外界 溶液接触时，膜两侧溶液具有浓度差) (2)红细胞(口腔上皮细胞) B生理盐水 C用吸水纸吸引，并重复几次 D 细胞的体积(或形态)变化 (3)细胞体积变大甚至破裂 细胞体积变小,基本技能,1实验原理：成熟的植物细胞构成渗透系统可发生渗透作用。,2质壁分离与复原实验流程,(1)在实验中，当质壁分离现象出现后，观察时间不宜过长，以免细胞因长期处 于失水状态而死亡，影响质壁分离复原现象的观察。 (2)不选动物细胞做实验材料是因为动物细胞无细胞壁，不会因失水而发生质壁 分离现象。 (3)本实验所用的方法为引流法，采用了自身对照(前测和后测)。 (4)当以可吸收的物质做溶质时(如甘油、尿素、KNO3、乙二醇等)，可出现质壁 分离和自动复原现象。 (5)质壁分离时，原生质层的外界面是细胞膜。,技能提升,质壁分离实验的拓展应用及方法,案例导析,引起50%左右细胞发生初始质壁分离的浓度，我们称之为细胞液的等渗浓度。为 了测定洋葱表皮细胞的细胞液的等渗浓度，有人把剪成小块的洋葱表皮细胞分别( 等量)依次放入下面各组溶液中，并记录结果如下表：,(1)该洋葱表皮细胞的细胞液的等渗浓度为_。 (2)如果再给你4组实验材料，请设计可以更精确地测定出细胞液的等渗浓度的方 法。 _ _。,思路点拨：这类试题并不以实验能力为直接的考查目的，而是以实验作为问题情 境，将实验的思想方法渗透于试题之中。根据题设条件可知洋葱表皮细胞的细胞 液的等渗浓度在0.50.6 mol/L之间。如何设计一个更精确的测定方法，从题中设 计思路推知，可通过缩小各组蔗糖溶液的浓度梯度，来加以测定。 答案：(1)0.50.6 mol/L之间 (2)可分别配制浓度为0.52 mol/L、0.54 mol/L、0.56 mol/L、0.58 mol/L的4组蔗糖溶 液进行类似的实验,(2010山东烟台学段测试)在一定气候条件下，运用植物细胞质壁分离的实验原 理测试田间作物的细胞液浓度，以此法获得作物代谢情况的必要数据。在此项测 试中，实验变量(自变量)是 ( ) A制备的系列浓度检测液 B一定的温度或其他数据 C作物细胞质壁分离状态 D作物细胞液浓度 解析：测试田间作物的细胞液浓度，需制备系列浓度检测液，将相同的田间作物 的组织细胞分别置于系列浓度检测液中，显微镜下观察细胞的质壁分离情况，根 据质壁分离的初始浓度来确定作物细胞液的浓度。可见，本实验的对象是田间作 物的细胞，实验变量是系列浓度检测液，因变量是质壁分离状况。 答案：A,(常考易错题)在观察植物细胞的质壁分离和复原的过程中，某同学在视野中看到 生活着的洋葱表皮细胞正处于如图所示状态，a、b表示该部位溶液的浓度，由 此可以推测 ( ) A可能ab，细胞渗透吸水 Bab，渗透系统保持动态平衡 Cab，细胞渗透失水 D上述三种情况都可能存在 解析：从图中及题干中可推知此细胞可能吸水、失水或二者保持动态平衡，故 选D。 答案：D,(2010临沂模拟)将洋葱细胞放入大于细胞液浓度的KNO3溶液中，一段时间后用 显微镜观察发现该细胞未发生质壁分离，其原因可能是该细胞 ( ) 是死细胞 大量吸水 是根尖分生区细胞 大量失水 质壁分离后又 自动复原 A B C D 答案：B,(2010湖南十校高三联考)将紫色洋葱表皮细胞放入一定浓度硝酸钾溶液中，在显 微镜下观察，发现开始液泡颜色逐渐变深，后来又逐渐变浅，能够反映细胞液含 水量随时间变化的图是 ( ),解析：在一定浓度硝酸钾溶液中紫色洋葱表皮细胞会渗透失水，细胞的含水量 逐渐减少；NO和K主动运输进入细胞，细胞通过渗透吸水，使细胞的含水量 逐渐增多。 答