二轮复习第五讲：物质出入细胞的方式

二轮复习第五讲物质出入细胞的方式 一 渗透装置的组成及应用1 渗透系统的组成及分析 1 若S1溶液浓度大于S2 则单位时间内由S2 S1的水分子数多于由S1 S2的水分子数 外观上表现为S1溶液液面上升 2 在达到渗透平衡后 若存在液面差 h 则S1溶液浓度仍大于S2 渗透装置图中 液柱不再上升的原因 一个是溶液浓度差的作用 另一个是液体压强 液柱造成的压强 的作用 两个方面的作用正好相反 当二者达到平衡状态时 液面停止上升 2 渗透作用模型和成熟植物细胞比较 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物活性的膜 物质通过选择透过性膜不仅与被运输物质的颗粒大小和膜两侧的浓度差有关 还与该物质的极性和膜上的载体及提供的能量有关 细胞死亡 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 3 植物细胞在不同溶质 不同浓度的溶液中的变化 4 细胞是否发生质壁分离及其复原的判断方法 1 从细胞角度分析 死细胞 动物细胞及未成熟的植物细胞不发生质壁分离现象 具有中央大液泡的成熟植物细胞可发生质壁分离现象 盐酸 酒精 醋酸等溶液能杀死细胞 不适于用做质壁分离的外界溶液 2 从溶液角度分析 在一定浓度 溶质不能透膜 的溶液中可发生质壁分离现象 在一定浓度 溶质可透膜 的溶液中可发生质壁分离后自动复原 如甘油 尿素 乙二醇 KNO3等 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 5 渗透系统的应用 1 验证渗透作用发生的条件 a 具有半透膜 b 具有浓度差 2 比较不同溶液浓度大小 6 渗透作用的实质 1 从微观水平上分析 水分子可以通过半透膜 双向扩散 2 从宏观水平上分析 水从低浓度的溶液流向高浓度的溶液 直到达到动态平衡 7 溶剂渗透方向的判断方法 1 若半透膜两侧是同种溶液 根据质量分数或物质的量浓度判定 2 若半透膜两侧是不同的溶液 物质的量浓度才能体现溶质或溶剂分子数的多少 如半透膜两侧为质量分数相同的葡萄糖溶液和蔗糖溶液 葡萄糖溶液一侧单位体积葡萄糖分子数多 水分子数少 水分子由蔗糖溶液一侧通过半透膜向葡萄糖溶液一侧扩散 特别强调 这里的溶液浓度指物质的量浓度而非质量浓度 例1 2014 新课标 卷 下列关于植物细胞质壁分离实验的叙述 错误的是 A 与白色花瓣相比 采用红色花瓣有利于实验现象的观察B 用黑藻叶片进行实验时 叶绿体的存在会干扰实验现象的观察C 用紫色洋葱鳞片叶外表皮不同部位观察到的质壁分离程度可能不同 B D 紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的液泡中有色素 有利于实验现象的观察 红色花瓣细胞的液泡呈红色 比白色花瓣更便于观察质壁分离现象 A正确 黑藻叶片的叶肉细胞中液泡呈无色 叶绿体的存在使原生质层呈绿色 有利于实验现象的观察 B错误 紫色洋葱鳞片叶外表皮不同部位细胞的细胞液浓度不一定都相同 用相同浓度的外界溶液进行质壁分离实验时观察到的质壁分离程度可能不同 C正确 紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的液泡含有色素 呈紫色 有利于实验现象的观察 D正确 2 2011 天津高考 将紫色洋葱鳞片叶表皮浸润在0 3g mL的蔗糖溶液中 1分钟后进行显微观察 结果如图 下列叙述错误的是 A 图中L是细胞壁 M是液泡 N是细胞质B 将视野中的细胞浸润在清水中 原生质体会逐渐复原C 实验说明细胞膜与细胞壁在物质透过性上存在显著差异D 洋葱根尖分生区细胞不宜作为该实验的实验材料 解析 选A A项 细胞发生质壁分离后 L是细胞壁 M是液泡 N是细胞壁与原生质体之间的空间 内部充满蔗糖溶液 B项 将发生质壁分离的植物细胞放入清水中 细胞液浓度大于清水 细胞吸水 质壁分离会逐渐复原 C项 根据图示细胞壁与细胞膜的位置关系及它们之间空隙里填充的蔗糖溶液可知 细胞壁与细胞膜在物质透过性上存在显著差异 D项 洋葱根尖分生区细胞没有大液泡 细胞质壁分离现象不明显 3 2011 新课标全国卷 将人的红细胞放入4 蒸馏水中 一段时间后红细胞破裂 主要原因是 A 红细胞膜具有水溶性B 红细胞的液泡体积增大C 蒸馏水大量进入红细胞D 低温时红细胞膜流动性增大 解析 选C A项 红细胞膜主要以磷脂为基本骨架 因此不具有水溶性 而是脂溶性 B项 红细胞是动物细胞没有液泡 C项 红细胞从外界吸水膨胀 使红细胞破裂 D项 低温时细胞膜的流动性减小 不是增大 4 2010 新课标全国卷 若要在普通显微镜下观察到质壁分离 RNA和脂肪 下列四组材料中应选择的一组是 A 水稻胚乳和花生子叶B 天竺葵叶和水稻胚乳C 紫色洋葱和花生子叶D 天竺葵叶和紫色洋葱 观察质壁分离应选用具有大液泡的成熟植物细胞 观察细胞中的RNA和脂肪需要进行染色处理 因此应选浅色或近白色的组织或细胞 选项所列材料分析如下 从表中分析观察质壁分离所用的材料应是紫色洋葱 观察脂肪所用的材料应是花生子叶 只有C项符合 二 物质运输的方式及影响因素1 物质运输的方式比较 2 巧辨物质运输方式 3 判定主动运输的依据 1 从运输方向 只要从低浓度到高浓度运输 则一定为主动运输 2 从达到平衡时的浓度 若达到平衡时细胞内外仍存在浓度差则一定是主动运输 因为自由扩散和协助扩散达到平衡时内外浓度一定相等 3 消耗能量 ATP 的一定是主动运输 大分子或颗粒物质的运输除外 且该过程因与呼吸作用有关 故温度可通过影响呼吸作用中酶的活性而影响主动运输 4 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 5 影响跨 穿 膜运输的因素 1 内因 载体 蛋白 的种类和数量 2 外因 物质浓度 在一定的浓度范围内 氧气浓度 温度 影响生物膜的流动性和酶的活性 因而会影响物质跨 穿 膜运输的速率 强调 1 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 2 离子运输 主动运输Na K 等无机盐离子一般以主动运输进出细胞 但也可通过协助扩散进出细胞 3 植物吸收水分的方式是自由扩散 而对无机盐离子则以主动运输方式吸收 因此可以说植物对水分和无机盐的吸收是两个相对独立的过程 例1 2011 新课标全国卷 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 3g 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 C 2 2010 山东高考 由图中曲线a b表示物质跨 穿 膜运输的两种方式 下列表述正确的是 A 脂溶性小分子物质不能通过方式a运输B 与方式a有关的载体蛋白覆盖于细胞膜表面C 方式b的最大转运速率与载体蛋白数量有关D 抑制细胞呼吸对方式a和b的转运速率均有影响 C 3 2010 上海高考 如图表示一种物质的跨 穿 膜运输方式 下列叙述中正确的是 A 该膜中载体蛋白也能运输蔗糖B 碘以该方式进入海带细胞C 该方式不会出现饱和现象D 该方式发生在被运输物质从高浓度到低浓度时 D 具体分析如下 A项错误 跨 穿 膜运输中的载体蛋白具有专一性 运输葡萄糖的载体蛋白不能运输蔗糖 B项错误 碘进入细胞的方式为主动运输 主动转运 而不是协助扩散 易化扩散 C项错误 由于膜上运输相应物质的载体蛋白数量是有限的 所以协助扩散 易化扩散 和主动运输 主动转运 过程均存在一个最大运输速率 D项正确 据图可知 葡萄糖进入细胞需要载体蛋白 而不需要能量 故该跨膜运输方式为协助扩散 易化扩散 只能从高浓度区运输到低浓度区 解题指南 解答本题可按以下思路分析 1 明确物质出入细胞的各种方式及影响因素 2 根据模式图给予的信息判断物质出入细胞的方式 3 明确葡萄糖 蔗糖和碘进入细胞的方式 例4 如图1为物质出入细胞的示意图 图2中曲线甲 乙分别代表物质进入细胞的两种方式 请据图回答 1 曲线甲代表 曲线乙中Q点对应时刻细胞不再吸收该物质分子 此时 限制物质进入细胞的因素可能是 自由扩散 能量供应不足或者细胞膜上运输该物质的载体蛋白数量有限 已知某海洋生物的细胞中物质X和物质Y的浓度分别为0 60和0 14 而海水中物质X和物质Y浓度分别为0 29和0 38 单位均为mol L 由此可知该细胞能主动地 吸收 排出 物质X 可用图1中的 a b c d e 表示 这体现了细胞膜的功能特性是 吸收 a 选择透过性 大量水被肾集合管管壁细胞重吸收 则代表此过程中水的流动可用 a b c d e 表示 2 若图1代表甲型H1N1流感病毒感染者的B细胞的细胞膜 则该细胞能够分泌 该过程被称为 其依赖于细胞膜具有 的结构特点 c 抗体 胞吐作用 一定的流动性 细胞膜水通道 离子通道是普遍存在的 若肾集合管管壁细胞膜受刺激后发生兴奋时 水通道开放 1 图2中的曲线甲表明细胞所吸收物质的数量与细胞内 外溶液的浓度差成正比 没有饱和现象 说明细胞吸收该物质的方式属于自由扩散 1 联想细胞膜的成分 结构 确定图1中A B C的名称 联系载体蛋白 a d e 与通道蛋白 图中c 如Na 内流 K 外流等知识 2 联想自由扩散 协助扩散 主动运输三种方式的特点 确定图1中a b c d e及图2中甲 乙曲线的运输方式 当细胞内部物质浓度高于外界物质浓度之后 仍能吸收该物质 可见细胞能够逆浓度梯度吸收该物质 说明该物质的跨膜运输方式属于主动运输 并且在Q点不再吸收 此时限制该物质进入细胞的因素可能是细胞供能不足或者细胞膜上运输该物质的载体蛋白数量有限 某海洋生物细胞中物质X和物质Y的浓度分别为0 60和0 14 而海水中物质X和物质Y的浓度分别为0 29和0 38 单位均为mol L 分析曲线乙 由此可推出该细胞能主动吸收物质X 可用图1中a表示 2 浆细胞能够合成并分泌抗体 抗体为大分子 只能通过胞吐作用分泌到细胞外 该过程依赖于细胞膜的结构特点 一定的流动性 1 若图1表示神经细胞膜 当受刺激产生兴奋时 与此有关的离子流动可用 a b c d e 表示 提示 c 2 请根据图2的左图中绘出协助扩散方式 思维延伸 解题模板 如何快速确定物质运输方式 植物细胞吸水和失水的实验探究1 实验流程 2 植物细胞发生质壁分离的原因分析 1 原因 外因 外界溶液浓度 细胞液浓度内因原生质层相当于一层半透膜细胞渗透失水细胞壁的伸缩性小于原生质层 宏观 坚挺 萎蔫液泡 大 小微观细胞液颜色 浅 深原生质层 与细胞壁分离 2 表现 3 植物细胞质壁分离与复原实验的拓展及应用 1 判断细胞的死活 发生质壁分离和复原 活细胞不发生质壁分离 死细胞实验单一变量 待测细胞的生活状态 2 测定细胞液浓度范围 待测细胞 一系列浓度梯度的蔗糖溶液细胞液浓度范围等于未发生质壁分离和刚刚发生质壁分离的外界溶液的浓度范围 实验单一变量 不同浓度的蔗糖溶液 待测细胞 蔗糖溶液 3 比较不同植物细胞的细胞液浓度 不同植物细胞 同一浓度的蔗糖溶液刚发生质壁分离时所需时间比较 判断质壁分离速度 或细胞液浓度 实验单一变量 不同植物细胞 4 比较未知浓度溶液的浓度大小 同一植物的成熟细胞 未知浓度的溶液刚刚发生质壁分离所需时间 比较所用时间长短 判断溶液浓度的大小 时间越短 未知溶液的浓度越大 实验单一变量 未知浓度的溶液 5 验证原生质层和细胞壁伸缩性大小 发生质壁分离现象 细胞壁伸缩性小于原生质层伸缩性成熟植物细胞 蔗糖溶液不发生质壁分离 细胞壁伸缩性大于或等于原生质层的伸缩性实验单一变量 植物细胞结构特性 6 鉴别不同种类的溶液 如KNO3和蔗糖溶液 只发生质壁分离 溶质不能通过细胞膜 如蔗糖 质壁分离后又自动复原 溶质能通过细胞膜 如KNO3 实验单一变量 不同种类的溶液 成熟植物细胞 不同种类溶液 名师点睛 质壁分离与复原实验应注意的问题 1 选择有大液泡且液泡带有颜色的细胞作为实验材料 2 滴加蔗糖溶液和清水时 必须在实验桌上进行 不能在显微镜的载物台上进行 3 使用的蔗糖溶液的浓度要适宜 浓度过高 质壁分离速度虽快 但不久细胞会因失水过多而死亡 不能再进行质壁分离复原实验 浓度过低 不能引起质壁分离或质壁分离速度太慢 4 植物分生区细胞和干种子细胞因无大液泡 不能发生渗透作用 也不能发生质壁分离和复原现象 5 质壁分离与复原过程中水分移动是双向的 总结果是单向的 6 在质壁分离和复原实验中植物细胞一定是成熟的活细胞 状元心得 1 判定细胞死活的三种方法 1 染色排除法 如用台盼蓝染色 死的动物细胞会被染成蓝色 而活的动物细胞不着色 从而判断出细胞的死活 2 细胞质流动法 活的细胞由于不断进行代谢 细胞质是流动的 而死细胞的细胞质是不会流动的 3 质壁分离与复原法 活的成熟的植物细胞由于细胞膜具有选择透过性 会在高浓度溶液中发生质壁分离并在低浓度溶液中自动复原 而死的植物细胞不会发生这种现象 2 质壁分离及复原的判断 1 从细胞角度分析 具有中央大液泡的成熟植物细胞才可发生质壁分离现象 死细胞 动物细胞及未成熟的植物细胞 如根尖分生区细胞 不发生质壁分离现象 2 从溶液角度分析 在溶质可穿膜的溶液中 如KNO3等 细胞