专题4.1物质跨膜运输的实例2018年高三生物一轮总复习名师伴学含解析.doc

【学案导航】-明方向！【课程学习目标】1.尝试探究实验中的“提出问题,作出假设”。2.进行关于植物细胞吸水和失水的实验设计。3.初步学会植物细胞质壁分离与复原的方法。4.举例说出细胞膜是选择透过性膜。第一层级：预学区.不看不讲【知识体系梳理】一、动物细胞的吸水和失水1.渗透作用产生的条件(1)有一层。(2)半透膜两侧的溶液具有。2.动物细胞吸水和失水的条件(1)外界溶液浓度细胞质浓度时,细胞吸水膨胀。(2)外界溶液浓度大于细胞质浓度时,细胞。(3)外界溶液浓度等于细胞质浓度时,水分进出细胞处于。二、植物细胞的吸水和失水1.结构(1)细胞壁:,即水分子和溶解在水里的物质都能自由通过。(2)原生质层:、以及两层膜之间的组成原生质层,相当于一层。(3)细胞内的液体环境:主要指液泡内的。2.条件:成熟植物细胞中具有中央大液泡。3.验证(1)质壁分离:当细胞液的浓度外界溶液的浓度时,细胞液中的水分就透过原生质层进入外界溶液中,使细胞壁和原生质层都出现一定程度的收缩。由于原生质层比细胞壁的,当细胞不断失水时,就会与逐渐分离开。(2)质壁分离复原:将已发生质壁分离的细胞放在外界溶液浓度比较低的环境中时,外界溶液中的水分就透过进入细胞液中,整个原生质层就会慢慢恢复成原来的状态。三、物质跨膜运输的其他实例1.对无机盐的吸收实例(1)水稻和番茄对同一离子的吸收量。(2)水稻和番茄对的吸收量不同。2.细胞膜和其他生物膜都是膜,可以让自由通过,细胞选择吸收的一些也可以通过,而其他的离子、小分子和大分子则不能通过。【基础学习交流】1.什么是渗透作用?细胞对无机盐离子的吸收是否通过渗透作用完成?2.细胞对水分的吸收方式一定是渗透作用吗?3.当我们吃比较咸的食物时,像吃腌制的咸菜,连续嗑带盐的瓜子等,你的口腔会有什么感觉?为什么? 有什么办法解决? 4.能发生质壁分离及质壁分离复原现象的细胞应具备怎样的条件?农业生产上的“烧苗”现象指的是什么?第二层级：导学区.不议不讲【重点难点探究】知识点一:认识渗透作用1.什么是半透膜?渗透作用的实质是什么?2.请叙述动植物细胞发生渗透作用的条件。3.请完成原生质层的构成图解。4.请利用长颈漏斗、半透膜、铁架台、具有浓度梯度的蔗糖溶液、清水等材料用具,绘制一个渗透作用装置图。若按照设计的装置进行实验,预计漏斗中的液面是上升了还是下降了?此时漏斗内溶液的渗透压变大了还是变小了?知识点二:植物细胞质壁分离与复原实验解读1.请叙述实验原理。2.以下是简单的实验流程: 制作洋葱鳞片叶临时装片高倍镜下观察滴0.3 g/mL 的蔗糖溶液高倍镜下观察滴清水高倍镜下观察结论其中过程中可观察到细胞有两方面的变化,它们是什么?请绘出一个处于过程中洋葱鳞片叶结构示意图。3.应选择怎样的实验材料?请举一例。若用0.5 g/mL的蔗糖溶液为外界溶液,还能进行质壁分离复原实验吗?为什么?【思维拓展应用】例1若将人类的红细胞置于不同浓度的蔗糖溶液中,浸泡半小时之后的结果如下图,依照细胞外形的变化判断蔗糖溶液的浓度,由高到低排列,正确的是()。A.abcd B.dabc C.cdab D.cbda例2下表是几组用新鲜洋葱表皮进行的实验处理和结果,请分析回答:实验分析处理方法实验结果第1组将材料置于0.3 g/mL蔗糖溶液中发生质壁分离然后将材料移至蒸馏水中发生质壁分离复原第2组将材料置于0.6 g/mL蔗糖溶液中迅速发生质壁分离然后将材料移至蒸馏水中质壁分离不能复原第3组将材料置于0.07 g/mL的尿素溶液中开始发生质壁分离,然后逐渐自动复原第4组将材料放入100 热水中3 min后取出,重复第1组实验不发生质壁分离(1)洋葱表皮细胞在第1、2、3组实验中均发生了质壁分离现象,其内部结构基础和外在条件分别是。(2)比较第1和第2组实验结果的差异,说明。(3)比较第1和第3组实验结果,出现实验结果差异性的原因是。(4)比较第1和第4组实验结果,出现实验结果差异性的原因是。第三层级：固学区.不练不讲【基础智能检测】1.右图为某学生在做一定浓度的蔗糖溶液对细胞影响的实验中所观察到的细胞图,下列有关叙述中正确的是()。A.图中1、2、6组成了细胞的原生质层 B.图中细胞处于质壁分离状态,此时6处的浓度一定大于7处的浓度C.图中1是细胞壁,6中充满了蔗糖溶液 D.图中7是细胞液,在细胞发生质壁分离过程中,其颜色逐渐变浅2.将水稻培养在有各种营养元素的培养液中,发现水稻吸收硅多,吸收钙少。这说明()。A.水稻培养液中硅和钙的浓度不同B.水稻根细胞对不同矿质元素离子吸收的量有差异C.水稻根的细胞膜吸附硅的能力强,吸附钙的能力弱D.硅是小分子,钙是大分子3.半透膜类似于细胞膜等选择透过性膜。为了了解细胞膜内、外溶液浓度的差异对水分扩散的影响,设计了如下实验:在一长方体密封箱内(如图所示),正中的P为一个可以左右无摩擦滑动的半透膜,A室与B室空间相同,A室内充满2 mol/L蔗糖溶液,B室内充满1 mol/L的蔗糖溶液。实验开始后,P将移动的方向是()。A.向上B.向下C.向左D.向右4.如右图所示,在U型管中部c处装有半透膜,在a侧加入细胞色素d分子(分子量为1.3万道尔顿的蛋白质)水溶液(红色),b侧加入蒸馏水,并使a、b两侧液面高度一致,经一段时间后,实验结果将是()。A.a、b液面一致,b侧无色B.a、b液面一致,b侧红色C.a液面低于b,b侧红色D.a液面高于b,b侧无色【全新视角拓展】5.下图表示同一个洋葱鳞茎处于不同生理状态的三个洋葱鳞片叶表皮细胞,请回答:(1)如图所示,A、B、C三细胞处于不同浓度的溶液中,则A图与B图细胞所处的外界溶液的浓度是 。(2)图中细胞的细胞液浓度依次是 。(3)C图中标号指的物质是。第四层级：思学区.不思不复【思维导图构建】【答案】【知识体系梳理】半透膜浓度差小于失水皱缩动态平衡全透性细胞膜液泡膜细胞质半透膜细胞液小于伸缩性大原生质层细胞壁原生质层不同不同离子选择透过性水分子离子和小分子【基础学习交流】1.渗透作用是水分子或其他溶剂分子通过半透膜的现象。无机盐离子不是溶剂分子,细胞对无机盐离子的吸收不是通过渗透作用完成的。2.不一定,如干种子通过吸胀作用吸收水分,水分子还有可能通过“水通道”进入细胞。3.会有干燥难受的感觉,因为口腔细胞发生了渗透作用失水。若及时喝水,可以缓解口渴。4.活的具有中央大液泡的成熟植物细胞能发生质壁分离及质壁分离复原现象。“烧苗”指的是因施肥过多等原因使土壤溶液浓度高于细胞液浓度,细胞发生渗透作用失水导致植物体内缺水萎蔫甚至死亡的现象。【重点难点探究】知识点一:认识渗透作用1.半透膜是指只允许某些分子或离子透过而不允许其他分子或离子透过的膜;渗透作用的实质是水分子顺浓度梯度的扩散(类比:从斜面顶端下滑的小球)。2.动物细胞发生渗透作用的条件:细胞膜相当于半透膜;细胞膜两侧溶液具有浓度差。植物细胞发生渗透作用的条件:原生质层相当于半透膜;原生质层两侧溶液具有浓度差。3.细胞壁细胞膜细胞质液泡膜细胞液(具有一定浓度)4.如下图所示。液面上升。渗透压变小。知识点二:植物细胞质壁分离与复原实验解读1.成熟的植物细胞与外界溶液接触时,就会通过原生质层与外界溶液发生渗透作用,从而吸水或失水。当细胞液浓度小于外界溶液浓度时,植物细胞渗透失水,发生质壁分离;反之,渗透吸水,发生质壁分离复原。2.细胞有两方面的变化:(1)中央大液泡逐渐变小,颜色变深;(2)原生质层与细胞壁逐渐分离。如下图:3.应选择活的、成熟的植物细胞如洋葱鳞片叶表皮细胞为实验材料。用0.5 g/mL的蔗糖溶液为外界溶液,不能进行质壁分离复原实验,因为外界溶液浓度相对太高,细胞在短时间内失水过多而死亡。【思维拓展应用】例1D【解析】成熟的植物细胞置于高浓度的外界溶液中,会因渗透失水过度而失去活性,动物细胞过度吸水会因无细胞壁的支持作用而涨破。根据细胞形态的变化情况可判断外界溶液浓度的高低。例2(1)内部结构基础是有原生质层和原生质层内外两种溶液体系的存在;外在条件是原生质层内外两种溶液体系存在浓度差(2)高浓度的溶液加快质壁分离现象的出现,但由于引起细胞过度失水,导致细胞死亡,使质壁分离复原不能发生(3)尿素是可以被细胞主动吸收的小分子物质,随着尿素分子不断进入细胞内部,当细胞内外溶液浓度趋于一致时,质壁分离就自动复原(4)高温使细胞死亡,死亡的细胞原生质层失去选择透过性,不能发生质壁分离【解析】成熟的洋葱鳞片叶表皮细胞有大液泡,在适宜的高浓度外界溶液中易发生质壁分离现象。尿素分子是细胞选择吸收的物质,所以第3组细胞发生质壁分离后会逐渐发生质壁分离复原。基础智能检测1.C2.B3.D4.D【全新视角拓展】5.(1)AB(2) CAB(3)外界溶液【典例指津】-授技法！热点题型一 渗透作用的原理及应用例1、如图所示，在U型管中部c处装有半透膜，在a侧加入细胞色素C（相对分子质量为1.3万道尔顿的蛋白质）水溶液（红色），b侧加入清水，并使a、b两侧液面高度一致，经过一段时间后，实验结果将是 （ ）Aa、b两液面高度一致，b侧为无色Ba、b两液面高度一致，b侧为红色Ca液面低于b液面，b侧为红色Da液面高于b液面，b侧为无色【答案】D【解析】由题意可知，a侧加入细胞色素C分子，该物质不能透过半透膜，b侧加入清水，因此a侧渗透压高于b侧，水分子由b向a运动的数目较多，a侧液面升高，b侧无细胞色素C，为无色。【提分秘籍】 (1)半透膜、选择透过性膜的比较区别：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)生物膜的结构特点具有一定的流动性，原因是构成生物膜的磷脂分子和蛋白质分子大多都是可运动的。(3)生物膜的功能特性具有选择透过性，原因是膜上载体的种类和数量不同。【举一反三】 下图所示的渗透装置中，漏斗内外的起始液面一致，一段时间后出现高度差，下列相关叙述中，正确的是 （ ）A漏斗中的液面可以一直地升高B水分子和蔗糖分子都能通过半透膜C半透膜模拟的是成熟植物细胞中的细胞壁D若烧杯中装入10%的蔗糖溶液，液面高度差将变小【答案】D【方法技巧】渗透方向及浓度大小的判断(1)判断溶剂渗透的总方向若半透膜两侧是同种溶液，根据质量浓度或物质的量浓度判定。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，则葡萄糖溶液一侧单位体积中葡萄糖分子数多(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。(2)判断半透膜两侧溶液浓度大小若渗透平衡后，半透膜两侧液面仍存在液面差，则半透膜两侧溶液就存在浓度差，液面差越大，浓度差就越大，且液面高的一侧溶液浓度高。热点题型二 实验：观察植物细胞的质壁分离及复原 例2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现察(如下图所示)。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【答案】B【提分秘籍】关于质壁分离和复原实验的4个注意点 (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，不会在失水时发生质壁分离现象。(3)本实验所用的方法为引流法，用显微镜观察了三次，第一次与第二次形成对照，第三次与第二次形成对照，该对照方法为自身对照。(4)本实验是教材中涉及“显微观察”实验中唯一的一个“只在低倍镜下”观察(不曾换“高倍镜”)的实验。【举一反三】 将相同的洋葱鳞片叶放在A、B、C三种不同浓度的蔗糖溶液中，一定时间后取出制成临时装片，分别在显微镜下观察，结果如图，则三种蔗糖溶液的浓度大小依次是 （ ）AABC BABC CBAC DBAC【答案】B【方法技巧】巧判细胞能否发生质壁分离与复原 (1)从细胞角度分析死细胞、动物细胞及未成熟的植物细胞(如根尖分生区细胞)不发生质壁分离及复原现象。具有中央大液泡的成熟植物细胞可发生质壁分离及复原现象。(2)从溶液角度分析 在一定浓度(溶质不能透膜)的溶液中只会发生质壁分离现象，不能自动复原(只有用清水或低渗溶液处理，方可复原) 在一定浓度(溶质可透膜)的溶液(如KNO3、甘油等)中可发生质壁分离后自动复原现象。 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。【真题回眸】-知难易！1（2017课标全国卷，4）将某种植物的成熟细胞放入一定浓度的物质A溶液中，发现其原生质体（即植物细胞中细胞壁以内的部分）的体积变化趋势如图所示。下列叙述正确的是A04h内物质A没有通过细胞膜进入细胞内B01h内细胞体积与原生质体体积的变化量相等C23h内物质A溶液的渗透压小于细胞液的渗透压D01h内液泡中液体的渗透压大于细胞质基质的渗透压【答案】C2.（2017海南卷，9）为研究植物细胞质壁分离现象，某同学将某植物的叶表皮放入一定浓度的甲物质溶液中，一段时间后观察到叶表皮细胞发生了质壁分离现象.下列说法错误的是（）A.该植物的叶表皮细胞是具有液泡的活细胞B.细胞内甲物质的浓度高于细胞外甲物质的浓度C.细胞液中的H2O可以经扩散进入甲物质溶液中D.甲物质和H2O能自由通过该叶表皮细胞的细胞壁【答案】B【解析由于能发生质壁分离，说明该植物的叶表皮细胞是具有大的液泡的活细胞，A正确；由于一段时间后观察到叶表皮细胞发生了质壁分离现象，只能说明细胞外甲物质的浓度大于细胞液浓度，但不能确定细胞内甲物质的浓度与细胞外甲物质的浓度的大小关系，B错误；由于能发生质壁分离，说明细胞失水，细胞液中的H2O可以经扩散进入甲物质溶液中，C正确；由于细胞壁是全透性的，所以甲物质和H2O能自由通过该叶表皮细胞的细胞壁，D正确。3.（2017天津卷，5）叶绿体中的色素为脂溶性，液泡中紫红色的花青苷为水溶性。以月季成熟的紫红色叶片为材料，下列实验无法达到目的的是A用无水乙醇提取叶绿体中的色素 B 用水做层析液观察花青苷的色素带 C用质壁分离和复原实验探究细胞的失水与吸水 D用光学显微镜观察表皮细胞染色体的形态和数目【答案】D4.（2016天津卷，1）在紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的失水和吸水实验中，显微镜下可依次观察到甲、乙、丙三种细胞状态。下列叙述正确的是（）A.由观察甲到观察乙须将5倍目镜更换为10倍目镜B.甲、乙、丙可在同一个细胞内依次发生C.与甲相比，乙所示细胞的细胞液浓度较低D.由乙转变为丙的过程中，没有水分子从胞内扩散到胞外【答案】B【解析】该图表示紫色洋葱鳞片叶表皮细胞发生质壁分离复原的过程图。观察质壁分离时只需用低倍镜，不必换高倍镜观察，A错误；在实验中细胞一直保持活性，可以观察到甲、乙、丙的连续状态，B正确；由甲到乙，细胞失水，细胞液浓度升高，C错误；由乙转为丙，水是双向扩散的，只不过进入细胞的水多于扩散到细胞外的水。5.（2015海南卷，10）取生理状态相同的某种植物新鲜叶片若干，去除主脉后剪成大小相同的小块，随机分成三等份，之后分别放入三种浓度的蔗糖溶液（甲、乙、丙）中，一定时间后测得甲的浓度变小，乙的浓度不变，丙的浓度变大。假设蔗糖分子不进出细胞，则关于这一实验结果，下列说法正确的是（）A.实验前，丙的浓度乙的浓度甲的浓度B.乙的浓度不变是因为细胞内蔗糖浓度与乙的浓度相等C.实验中，细胞与蔗糖溶液间的水分移动属于协助扩散D.甲、丙的浓度变化是由水分在细胞与蔗糖溶液间移动引起的【答案】D【解析】由题意可知，取生理状态相同的某种植物叶片，细胞内的细胞液浓度考虑相同，分别放入甲、乙、丙三种不同浓度的溶液中，一定的时间后，甲的浓度变小，说明植物细胞失水，甲的浓度植物细胞；乙的浓度不变，说明植物细胞既不失水也不吸水，乙的浓度植物细胞；丙的浓度变大，说明植物细胞吸水，丙的浓度乙的浓度丙的浓度，A错误；乙的浓度不变是因为细胞内细胞液的浓度而非细胞内蔗糖浓度，与乙的浓度相等，B错误；水分进出细胞属于自由扩散，C错误。6.（2014课标全国卷，4）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【答案】B7.（2014课标全国卷，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（）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0.40.5 （molL1）之间【答案】D【能力提升】-长士气！ 一、选择题（8小题）1如下图实验装置所示，一段时间后，含液体的半透膜袋萎缩，而含液体的半透膜袋坚挺变硬，请推测三种溶液的浓度关系为 （ ）A B C D b c Bc b aCb a c Dc a b【答案】D【解析】从图像和曲线分析可知，装置1和2的液面高度都呈现下降，则c的浓度大于a、b的浓度，又因最后装置1的液面高度a大于装置2的液面高度b，则a的浓度大于b的浓度。6植物细胞在质壁分离复原过程中，能正确表示细胞吸水速率的是 （ ）A.【答案】C7下图为三种不同状态的植物细胞，下列说法正确的是 （ ）A若三个图为同一细胞在不同浓度的外界溶液中的最终状态，则a处的溶液浓度最大B同一细胞在经历abc的变化过程中，细胞液的浓度越来越高，吸水能力越来越强C若三个图为不同细胞在同一外界溶液下的最终状态，则c细胞液的初始浓度最大D图中的植物细胞具有分裂能力，可以作为观察细胞分裂的实验材料【答案】B【解析】若为同一个细胞在不同浓度的外界溶液中的最终状态，因c失水最多，则c处的溶液浓度最大，A错误；同一细胞在经历abc的变化过程中，细胞失水越多，细胞液的浓度越大，细胞吸水能力越强，B正确；若三个图为不同细胞在同一外界溶液下的最终状态，因a失水最少，则a细胞液的初始浓度最大，C错误；图中的植物细胞具有大液