2012高考生物总复习 细胞的物质输入和输出第1讲 物质跨膜运输的实例（3）精品学案集 必修1

用心 爱心 专心 1 第四章第四章 细胞的物质输入和输出第细胞的物质输入和输出第 1 1 讲讲 物质跨膜运输的实例物质跨膜运输的实例 考纲要求考纲要求 考纲要求权威解读 1 通过模拟实验探究膜的透性 1 细胞膜选择透过性的实验验证与例析 2 观察植物细胞的质壁分离和复原 2 细胞吸水和失水的原理应用及实验探究 能提出问题 作出假设 考点梳理考点梳理 一 细胞的吸水和失水一 细胞的吸水和失水 1 1 细胞吸水的原理细胞吸水的原理 渗透作用渗透作用 半透膜半透膜 膜两侧溶液浓度差膜两侧溶液浓度差 1 1 动物细胞 动物细胞 细胞膜 相当于细胞膜 相当于 细胞质 有一定浓度和组织液发生渗透细胞质 有一定浓度和组织液发生渗透 细胞液 具有一定浓度 和外界溶液发生渗透细胞液 具有一定浓度 和外界溶液发生渗透 细胞壁 全透性细胞壁 全透性 原生质层原生质层 细胞质细胞质 相当于相当于 4 2 2 植物植物 细胞细胞 用心 爱心 专心 2 2 2 细胞吸水的外界条件细胞吸水的外界条件 浓度差的存在浓度差的存在 1 1 动物细胞 动物细胞 当外界溶液浓度 当外界溶液浓度 细胞质浓度 细胞细胞质浓度 细胞 当细胞液浓度 当细胞液浓度 外界溶液浓度 细胞外界溶液浓度 细胞 2 2 植物细胞 植物细胞 动物细胞 红细胞的动物细胞 红细胞的 实验实验 植物细胞 植物细胞 实验实验 3 3 验证细胞吸水 验证细胞吸水 失水的实验失水的实验 二 物质跨膜运输的其他实例二 物质跨膜运输的其他实例 1 物质跨膜运输的特点 1 水分子是 跨膜运输的 2 无机盐的跨膜运输 i 水稻和番茄对离子的吸收具有 ii 人体甲状腺滤泡上皮细胞可以 从血液中吸收碘 iii 不同微生物对不同矿物质的吸收表现出 2 生物膜的功能特性 1 细胞膜和其他生物膜都是 水分子 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 2 生物膜的选择透过性是 的一个重要特征 自我校对 一 半透膜 细胞膜 液泡膜 半透膜 吸水膨胀 失水皱缩 质壁分离 质壁分离复原 膨胀和破裂 质壁分离和质壁分离复原 二 顺相对含量的梯度 选择性 逆相对含量梯度 较大的差异 选择 透过性膜 活细胞 要点归纳探究要点归纳探究 一 渗透系统组成与细胞结构一 渗透系统组成与细胞结构 1 组成比较 用心 爱心 专心 3 低浓度溶液低浓度溶液 高浓度溶液高浓度溶液水扩散水扩散 的方向的方向 细胞液通过原生质层与外界溶液之间细胞液通过原生质层与外界溶液之间 发生渗透发生渗透 水分子通过半透水分子通过半透 膜的扩散作用膜的扩散作用 原理原理 原生质层原生质层 选择透过性膜选择透过性膜 浓度差浓度差 细胞液与外界溶液之间细胞液与外界溶液之间 半透膜半透膜 浓度差浓度差 基本组成基本组成 或条件或条件 图解图解 植物细胞与外界溶液形成渗透系统植物细胞与外界溶液形成渗透系统渗透作用模型渗透作用模型 2 2 渗透系统的应用渗透系统的应用 1 比较不同溶液浓度的大小 若漏斗内液面上升 则若漏斗内液面上升 则M N 若漏斗内液面不变 则若漏斗内液面不变 则M N 若漏斗内液面下降 则若漏斗内液面下降 则M N 现象及结论现象及结论 NM溶液浓度溶液浓度 烧杯内烧杯内漏斗内漏斗内 深化拓展 对比辨析 半透膜 选择性透过性膜 用心 爱心 专心 4 区别 半透膜是无生命的物理性膜 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体积的大小 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 走进高考走进高考 1 2009 海南生物 5 2 分 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 鱼鳔内的蔗糖溶液浓度高于外边 所以会从烧杯中吸水使烧杯内液体浓度升高 吸水到一定程度后 鱼鳔内外浓度相等 水进出达到平衡 烧杯内液体浓度不再变化 答案 B 二 植物对离子的选择性吸收二 植物对离子的选择性吸收 1 1 选择性吸收的原因分析选择性吸收的原因分析 1 1 内因 内因 遗传因素遗传因素 植物吸收的离子的种类和数量与植物吸收的离子的种类和数量与 溶液中离子的种类和数量不成比溶液中离子的种类和数量不成比 例例 植物对同一种盐的阴阳离子的吸植物对同一种盐的阴阳离子的吸 收存在差异收存在差异 2 2 外因 外因 影响呼吸的生态因素影响呼吸的生态因素 呼吸作用呼吸作用 ATPATP的生成的生成 主动运输主动运输 不同生物不同生物DNADNA不同不同 载体载体 选择性选择性 吸收吸收 种类差异性种类差异性 数目差异性数目差异性 表现表现 土壤中的土壤中的O O2 2含量 含量 温度温度 呼吸酶的活性呼吸酶的活性 2 2 根对离子吸收的曲线模型根对离子吸收的曲线模型 1 氧分压与根吸收离子速率的关系 用心 爱心 专心 5 AB 段表示在一定范围内 根吸收离子的速率随氧分压的升高而加快 BC 段表示当氧分压增大到一定值时 根吸收离子的速率不再随氧分压升高而加快 这是由 于根吸收离子还与根细胞膜上载体的数量有关 2 根吸收离子与溶液中离子浓度的关系 曲线 AB 段表示在一定离子浓度范围内 根吸收离子的速率随离子浓度的增大而加快 曲线 BC 段表示当离子浓度增大到一定数值时 根的吸收速率不再增加 这是由根细胞膜 上载体的数量决定的 曲线 CD 段表示当离子浓度过高时 将会使根细胞失水 从而影响根细胞正常的代谢活动 使离子吸收速率下降 用心 爱心 专心 6 3 3 植物对水分和离子吸收的相对独立性植物对水分和离子吸收的相对独立性 1 1 区别 区别 有有无无选择性选择性 土壤含氧量土壤含氧量 土壤温度土壤温度 细胞膜上载体的种类细胞膜上载体的种类 和数量和数量 细胞液与外界溶液的浓度差细胞液与外界溶液的浓度差 蒸腾作用的强度蒸腾作用的强度 影响因素影响因素 离子从土壤吸收进入植离子从土壤吸收进入植 物体物体 水分从溶液浓度低的一侧向高的水分从溶液浓度低的一侧向高的 一侧渗透一侧渗透 方向方向 由根细胞提供运输的动由根细胞提供运输的动 力力 具备载体具备载体 必须具有渗透系统 半透膜两侧溶必须具有渗透系统 半透膜两侧溶 液存在浓度差 液存在浓度差 以蒸腾作用为动力以蒸腾作用为动力 条件条件 根细胞呼吸产生的根细胞呼吸产生的ATP浓度差 蒸腾作用 不消耗浓度差 蒸腾作用 不消耗ATP 动力动力 通过主动运输完成通过主动运输完成主要通过渗透作用完成主要通过渗透作用完成 过程过程 离子的吸收离子的吸收水分的吸收与运输水分的吸收与运输比较项目比较项目 2 联系 矿质元素必须溶解在水中呈离子状态 才能被细胞吸收 吸收矿质元素离子的多少可以调节细胞液的浓度 影响对水分的吸收 矿质元素离子吸收后随水分在导管中运输 蒸腾作用在促进水分运输的同时也促进矿质元 素离子的运输 故它们的运输途径相同 都是从根毛 导管 胞间连丝 各细胞 并且吸收 的主要部位都是根的成熟区 走进高考走进高考 2 2 2009 广东高考 31 某实验小组为了探究细胞膜的通透性 将小鼠肝细 胞在体外培养一段时间后 检测培养液中的氨基酸 葡萄糖和尿素含量 发现它们的含量发 生了明显变化 如下图 请回答问题 1 由图可知 随培养时间延长 培养液中葡萄糖和氨基酸含量 尿素含量 由于在原培养液中没有尿素 推测其是 的产物 2 培养液中的氨基酸进入细胞后 其主要作用是 被吸收的葡萄糖主要通过 作用 为细胞提供 3 转氨酶是肝细胞内参与氨基酸分解与合成的一类酶 正常情况下这类酶不会排出胞外 若在细胞培养液中检测到该类酶 可能的原因是 用心 爱心 专心 7 4 由 1 和 3 可初步判断 细胞膜对物质的转运具有 的特性 解析 1 由图可知 随培养时间延长 葡萄糖和氨基酸含量下降 尿素含量上升 尿素是蛋白质在细胞代谢中的产物 2 氨基酸进入细胞后 主要用来合成蛋白质 被选择吸收的葡萄糖主要通过呼吸作用 为细胞提供能量 3 肝脏受损 细胞膜通透性增大会使转氨酶排到细胞外 4 由 1 3 判断 细胞膜对物质的转运具有选择透过性 答案 1 降低 增加 细胞代谢 代谢 2 作为蛋白质合成的原料 呼吸 分解 能量 ATP 3 肝细胞膜受损 或细胞裂解 4 选择透过 选择通透 实验强化在平时实验强化在平时 7 观察植物细胞的质壁分离和复原 理论指导 1 实验原理 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 因为成熟的植物细胞的 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 所以成 熟的植物细胞能与外界溶液发生渗透作用 2 实验操作流程 用心 爱心 专心 8 3 3 质壁分离实验的拓展应用及方法质壁分离实验的拓展应用及方法 1 1 判断细胞的死活 判断细胞的死活 2 2 测定细胞液浓度范围 测定细胞液浓度范围 不同植物细胞不同植物细胞 同一浓度的蔗糖溶液同一浓度的蔗糖溶液 刚刚发生质壁分离刚刚发生质壁分离 时所需时间的比较时所需时间的比较 判断细胞液浓度 即时间越短 细胞判断细胞液浓度 即时间越短 细胞 液浓度越小 液浓度越小 待测细胞待测细胞 蔗糖溶液蔗糖溶液 发生质壁分离和复原发生质壁分离和复原 活活 细胞细胞 不发生质壁分离不发生质壁分离 死细胞死细胞 镜检镜检 待测细胞待测细胞 一系列浓度梯度的蔗糖溶液一系列浓度梯度的蔗糖溶液 细胞液浓度介于未发生质壁分离和刚刚发生质壁分离的蔗细胞液浓度介于未发生质壁分离和刚刚发生质壁分离的蔗 糖溶液的浓度之间 糖溶液的浓度之间 3 3 比较不同植物细胞的细胞液浓度 比较不同植物细胞的细胞液浓度 分别镜检分别镜检 镜检镜检 4 4 比较一系列溶液的浓度的大小 比较一系列溶液的浓度的大小 同一植物的相同成熟细胞同一植物的相同成熟细胞 未知浓度的溶液未知浓度的溶液 记录刚刚发生质壁分离所需时间记录刚刚发生质壁分离所需时间 比较所用时间长短比较所用时间长短 判判 断溶液浓度的大小 时间越短 未知溶液的浓度越大 断溶液浓度的大小 时间越短 未知溶液的浓度越大 5 5 鉴别不同种类的溶液 如 鉴别不同种类的溶液 如KNOKNO3 3和蔗糖溶液 和蔗糖溶液 成熟相同植物细胞成熟相同植物细胞 不同种类溶液不同种类溶液 镜检镜检 镜检镜检 只发生质壁分离只发生质壁分离 溶质不能通过半透膜的溶液 如蔗糖 溶质不能通过半透膜的溶液 如蔗糖 质壁分离后又自动复原质壁分离后又自动复原 溶质能通过半透膜的溶液 如溶质能通过半透膜的溶液 如 KNOKNO3 3 命题设计命题设计 例 2009 江苏高考 按下面步骤进行质壁分离实验 步骤一 在洁净的载玻片中央加一滴清水 取一片藓类小叶 盖上盖玻片 步骤二 从盖玻片一侧滴入 0 3g mL 的蔗糖溶液 在盖玻片的另一侧用吸水纸吸引 这样 重复几次 使盖玻片下面的藓类小叶浸润在 0 3g mL 的蔗糖溶液中 步骤三 在显微镜下观察 结果如图所示 用心 爱心 专心 9 1 图中 A B 处的颜色分别是 2 如果上述实验步骤二中从盖玻片的一侧滴入的是含有伊红 植物细胞不吸收的红色染 料 的 0 3g mL 的蔗糖溶液 则在显微镜下观察到 A B 处的颜色分别是 3 如果将步骤二中浸润在 0 3g mL 的蔗糖溶液中的藓类小叶的装片 放在 80 条件下处 理一段时间 装片中的藓类小叶保持在 0 3g mL 的蔗糖溶液中 在显微镜下清晰地观察到 细胞结构后 为更准确地判断 A 处颜色 对显微镜的操作方法是 如果 A 处呈绿色 可能的原因是 解析 1 该题主要涉及实验结果的考查 从图中分析可知 A 处属于细胞膜外 主 要溶液为蔗糖溶液 因此无色 而 B 处含叶绿体 因此绿色 2 由题意可知对于植物细胞 来说不吸收伊红 结合细胞壁的全透性 可知 A 为红色而 B 为绿色 3 在高温 80 条件下 处理 细胞许多结构与功能将丧失 而对于显微镜使用的考查涉及调节光源 答案 1 无色 绿色 2 红色 绿色 3 改变光圈大小 调节反光镜 电光源亮度 高温下细胞膜 叶绿体膜失去选择透过 性 叶绿素等色素进入 A 处 热点分析突破热点分析突破 类型一 渗透作用 例 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 加酶后最终下降 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长颈漏 用心 爱心 专心 10 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 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 思维点拨 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处高 若能先 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 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溶液浓度 类型二类型二 质壁分离及复原实验的应用质壁分离及复原实验的应用 例 2 2011 山东聊城模拟 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 一定的温度或其他气候数据 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 类型三类型三 植物对矿质元素离子吸收的实例分析植物对矿质元素离子吸收的实例分析 例 3 2009 宁夏理综 辽宁理综 下列关于物质跨膜运输的叙述 错误的是 A 植物细胞积累 K 需消耗能量 B 细胞对离子的吸收具有选择性 用心 爱心 专心 11 C 海水中的海藻细胞可通过积累溶质防止质壁分离 D 液泡中积累有大量离子 故液泡膜不具有选择透过性 解析 本题考查了物质跨膜运输的方式和生物膜的功能特性等知识 意在考查考生运 用所学知识解决实际问题的能力 液泡膜也是一种生物膜 具有选择性 答案 D 基础达标基础达标 1 2011 四川德阳一诊 将一植物细胞放入 KNO3溶液中 一段时间后发生了质壁分离 下 列说法不正确的是 A 此细胞是活细胞 B 原生质层具有选择透过性 C 发生质壁分离的细胞一段时间后可自动质壁分离复原 D 原生质层两侧溶液存在浓度差 KNO3溶液浓度低于细胞液浓度 答案 D 解析 成熟植物细胞的原生质层可以看作一层选择透过性膜 当细胞液浓度大于外界溶液 的浓度时 细胞吸水 相反则失水 一植物细胞放入 KNO3溶液中一段时间后 先出现质壁分 离后出现质壁分离自动复原 这是因为细胞膜上有吸收 K 和 NO 3的载体将这两种离子运入细 胞的缘故 2 2010 江西师大三校联考 关于选择透过性膜与半透膜的关系 正确的说法是 具有半透性一定具有选择透过性 具有选择透过性一定具有半透性 活的生物膜才具有选择透过性 只有活的生物膜才具有半透性 A B C D 答案 C 解析 半透膜是指一些物质 一般是小分子物质 能透过 而另一些物质不能透过的多孔 性薄膜 如水分子可以透过玻璃纸 而蔗糖分子则不能 选择透过性膜是指水分子可以自由 通过 细胞要选择吸收的离子 小分子可以通过 而其他的离子 小分子和大分子则不能通 过的膜 并且只有活的生物膜才是选择透过性膜 物质能否透过半透膜取决于物质分子与膜 孔大小的关系 而能否透过选择透过性膜则一般取决于膜上载体蛋白的种类 因此 可以说 选择透过性膜相当于半透膜 反之则不然 3 2011 西南师大附中质检 U 形管中装有两种不同的溶液 R 及 S 两者被一半透膜 X 隔开 如图 a 所示 与 S 相比 R 为低渗溶液 即浓度较低 图中黑色的深浅即代表浓度 的高低 当 U 形管内达到平衡时 U 形管两侧溶液高度及浓度分别是怎样的 参看图 b 用心 爱心 专心 12 A 右侧较高 两溶液浓度相等 B 右侧较高 且右侧浓度较高 C 左侧较高 且左侧浓度较低 D 两侧高度相等 且浓度相同 答案 B 解析 由于半透膜的两侧有浓度差 所以高浓度的 S 液面会升高 但是由于液体压强的存 在 两侧的浓度不会最终达到平衡 S 侧的浓度依然会高于 R 侧 4 2011 广东六校联考 若图示表示植物细胞渗透作用的图解 下列说法中错误的是 A 植物细胞的原生质层相当于一层半透膜 B 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