第1节 物质跨膜运输的实例

1、第1节 物质跨膜运输的实例 蜀光中学 李银聪2013届高考一轮生物复习课件（人教版）一、细胞的吸水和失水 (1)发生渗透作用的条件 _； _。(2)渗透作用的实质：单位时间由清水进入蔗糖溶液中的水分子_蔗糖溶液进入清水中的水分子，导致蔗糖溶液液面_。具有半透膜膜两侧溶液具有浓度差多于上升1.渗透作用原理(1)人成熟红细胞中发生渗透作用的条件： _ _ 相当于半透膜； _ _ 之间存在浓度差。(2)引起细胞失水与吸水的条件：外界溶液与细胞质之间存在浓度差。细胞膜细胞质与外界溶液2.动物细胞的吸水和失水3.植物细胞的吸水和失水细胞壁 原生质层 细胞膜 液泡膜 细胞质 大液泡 大于 失水 小于 吸水

2、 等于 不吸水也不失水 (2)植物细胞质壁分离的现象与原因 现象：_与_分离； 外因：_浓度_浓度，导致细胞_； 内因：_。【点拨】植物根尖分生区细胞，刚分裂形成，无液泡，不能进行渗透作用，吸水方式为吸胀作用；与外界溶液接触时，不会出现质壁分离现象。 细胞壁原生质层外界溶液细胞液失水细胞壁的伸缩性小于原生质层(1)同种植物对不同离子吸收存在 。(2)不同植物对 吸收存在差异。(3)人体甲状腺滤泡上皮细胞可以 从血液中吸收碘。(4)不同微生物对不同矿物质的吸收表现出较大的差异。差异同种离子逆浓度梯度二、物质跨膜运输的其他实例1.无机盐的跨膜运输(1) 可以自由通过，一些需要的 、 也可以通过，其

3、他的 、小分子和 则不能通过。(2)对物质的吸收具有选择性，原因在于细胞膜和其他生物膜都是 。水分子离子小分子离子大分子选择透过性膜2.物质跨膜运输的特点3.植物对无机盐例子的选择性吸收（1）植物选择性吸收的实例同一植物吸收不同离子不同植物吸收同种离子有差异植物细胞膜对无机盐离子的吸收具有选择性不同生物DNA不同细胞膜上载体蛋白的种类和数量不同2.选择性吸收的原因分析 (1)内因遗传因素(2)外因主要影响呼吸作用土壤中O2含量温度呼吸酶活性影响细胞呼吸ATP的生成 影响主动运输【思维判断】1.渗透作用的发生必须依赖半透膜和膜两侧的浓度差。( )【分析】发生渗透作用的两个条件是：半透膜；膜两侧具

4、有浓度差。2.植物细胞的原生质层由细胞膜和液泡膜组成。( )【分析】原生质层由细胞膜、液泡膜和两层膜之间的细胞质组成。3.动物细胞在任何情况下都不会发生质壁分离。( )【分析】动物细胞无细胞壁，任何情况下都不会发生质壁分离现象。4.无机盐离子都是逆浓度梯度跨膜运输的。( )【分析】生命活动所必需的无机盐离子既可顺浓度梯度，也可逆浓度梯度进行跨膜运输。 渗透作用条件及原理分析 1.渗透作用模型与植物细胞的比较渗透作用模型 植物细胞与外界溶液形成的渗透系统图解基本组成或条件原生质层-选择透过性膜浓度差-细胞液与外界溶液之间的浓度差值细胞核细胞核原生质层原生质层蔗糖蔗糖溶液溶液细胞液细胞液半透膜半透

5、膜清水清水外界溶液外界溶液细胞膜细胞膜细胞质细胞质液泡膜液泡膜细胞壁细胞壁半透膜、浓度差低浓度溶液 高浓度溶液渗透作用模型 植物细胞与外界溶液形成的渗透系统原理水扩散的方向细胞液通过原生质层与外界溶液之间发生渗透作用水分子通过半透膜的扩散作用2.“U”型管中水分子移动方向的分析(1)膜两侧溶液中浓度高的一侧渗透压高，低的一侧渗透压低，水分子由低浓度一侧向高浓度一侧扩散。(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，最后两侧液面持平。2.“U”型管中水分子移动方向的分析(3)如果溶质分子不能透过半透膜，在达到渗透平衡

6、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)图中溶质可以是同一种物质，也可以是不同物质。要特别强调的是溶液浓度是指物质的量浓度(摩尔浓度)而不是质量浓度。 3.验证渗透作用发生的条件：4.渗透装置的应用(1)比较不同溶液浓度大小 漏斗内烧杯内 溶液浓度 MN现象及结论 a.若漏斗内液面上升，则：b.若漏斗内液面不变，则：c.若漏斗内液面下降，则：MNMNM=N(2)探究物质能否通过半透膜(以碘和淀粉为例)：烧杯内盛淀粉溶液 漏斗内盛碘液 结论 变蓝 不变蓝 不变蓝 变蓝 变蓝 变蓝 不变蓝 不变蓝 碘能通过半透膜，而淀粉不能 淀粉

7、能通过半透膜，而碘不能 淀粉和碘都能通过半透膜淀粉和碘都不能通过半透膜【高考警示钟】1.渗透作用模型中特别强调溶质分子不能通过半透膜，达到渗透平衡只意味着半透膜两侧水分子移动达到动态平衡，既不可看作没有水分子移动，也不可看作两侧溶液浓度相等。2.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。【典例训练1】如图所示的渗透装置中，开始时的液面高度为a，停止上升时的高度为b，若每次停止上升后都将玻璃管中高出烧杯液面的部分吸出，则a、b液面间的高度差与吸出蔗糖溶液的次数之间的关系是( )B B【解题指南】1.考查实质：本题通过改变渗透装置中溶液浓度，考查渗透作用

8、的原理，并借助曲线图正确表达。2.题眼：“每次停止上升后都将玻璃管中高出烧杯液面的部分吸出”，由此推出长颈漏斗中蔗糖浓度不断变小。【解析】选B。由于每次停止上升后都将玻璃管中高出烧杯液面的部分吸出，这样导致长颈漏斗中蔗糖浓度不断变小，对水分子的束缚力不断降低，使液面升高的高度差不断下降。【互动探究】(1)当液面上升且停止于b处时，水分子进出情况是如何的？提示：水分子进出达到动态平衡。分析：当液面上升至b处时，升高的液柱会产生一定压强，使水分子进入长颈漏斗中的速率降低，最终达到动态平衡。(2)经过无数次如题中所列的操作后，液面升高的高度差接近0，此时半透膜两侧的浓度相等吗？提示：基本相等。分析：

9、当题中进行每一次操作时，蔗糖溶液浓度在不断下降(溶质在不断地被移走)。当液面升高的高度差接近0，水分子进出达到平衡，此时可以得出半透膜两侧的浓度基本相等。【变式备选】如图1所示的甲、乙、丙三个渗透装置中，三个漏斗颈的内径相等，漏斗内盛有浓度相同的蔗糖溶液，且漏斗内液面高度相同，漏斗口均封以半透膜，置于同一个水槽的清水中。三个渗透装置的半透膜的面积和所盛蔗糖溶液的体积不同，如表所示。装置编号甲乙丙半透膜面积SS/2S蔗糖溶液体积TT2T图2中曲线1、2、3表示漏斗液面高度随时间的变化情况。则曲线1、2、3与甲、乙、丙三个装置的对应关系是( )A.1丙；2甲；3乙B.1乙；2甲；3丙C.1甲；2乙

10、；3丙D.1丙；2乙；3甲A【解析】选A。根据表格信息，乙的半透膜的面积比甲小，单位时间内渗透的水分子数相对少，漏斗液面高度升高的相对较慢，但最终到达的平衡点甲、乙应该相同，故图2中曲线3代表乙，曲线2代表甲。甲和丙比较，半透膜的面积相同，蔗糖溶液体积丙多于甲，漏斗液面高度丙应该比甲高，曲线1应代表丙。 观察植物细胞的质壁分离和复原(1)正确选择实验材料：选择有紫色大液泡的洋葱鳞片叶外表皮细胞。一般不选择细菌细胞，它能发生质壁分离，但现象不明显。不能选择动物细胞，它无细胞壁，不能发生质壁分离现象。新鲜的水绵、黑藻叶、紫鸭跖草等也是经常使用的材料。1.1.实验分析(2)实验试剂使用：使用浓度过高

11、的蔗糖溶液(0.5 g/mL)，质壁分离现象明显，但不能复原，因为溶液浓度过高，细胞过度失水而死亡。使用质量浓度为1 molL-1的KNO3溶液，因为K+和NO3-可被细胞吸收，使细胞液浓度增大，所以细胞先发生质壁分离后又自动复原。(尿素、甘油、乙二醇等现象同上)使用质量浓度为1 molL-1的醋酸溶液，则不发生质壁分离及复原现象。因为醋酸能杀死细胞，使原生质层失去选择透过性(盐酸、酒精等现象同上)(1)判断成熟植物细胞的死活： 待测成熟植物细胞+一定浓度的蔗糖溶液 发生质壁分离现象活细胞 不发生质壁分离现象死细胞(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 细胞液浓度范围介于

12、使细胞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之间。镜检分别镜检2.2.实验的拓展应用(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 刚发生质壁分离所需时间比较 判断质壁分离速度(或细胞液浓度)(4)验证原生质层具有选择透过性(如细胞在蔗糖溶液中，蔗糖不能进入细胞)。(5)证明细胞壁的伸缩性小于原生质层的伸缩性。镜检镜检【高考警示钟】1.发生质壁分离时在细胞壁和细胞膜之间充满的是外界溶液，原因是细胞壁具有全透性。2.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。3.本实验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

13、自身对照。【典例训练2】（2012安庆模拟）将从同一新鲜马铃薯块茎上取得的形状质量相同的薯条分为数量相等的四组，分别浸入四种不同浓度的蔗糖溶液中，1 h后，溶液的质量变化百分率如下表一。从四个不同的新鲜马铃薯块茎上，取得形状质量相同、数量相等的薯条组，分别浸入相同浓度的蔗糖溶液中，1 h后，薯条的质量变化百分率如下表二。则表一所列的四种不同浓度的蔗糖溶液中开始时浓度最低的，以及表二所列的四组不同薯条中细胞液开始时浓度最低的分别是（ ）表一表二溶液 薯条 质量变化（%）+4 0-2-3质量变化（%）+40-2-3A、 B、 C、 D、D【解题指南】1.知识储备：（1）渗透作用的原理；（2）质壁分

14、离的原理；（3）图表数据的分析与判断能力。2.解题关键：解答本题首先看清表一是表示“溶液的质量变化”，表二是表示“薯条的质量变化”；明确“正值”都表示质量增加，“负值”都表示质量减少，“0”表示质量前后没有变化。【解析】选D。表一中数据的含义，正值为溶液量增加、薯条失水；负值为溶液量减少、薯条吸水，故的溶液浓度最低。表二中数据的含义，正值为薯条吸水，质量增加；负值为薯条失水，质量减少，故的细胞液浓度最低。【互动探究】（1）实验中所用蔗糖溶液的浓度是否可配制成任意浓度？ 提示：不可以。 分析：实验用蔗糖溶液浓度要有一定的范围，浓度太高，会将细胞杀死，从而使细胞膜失去选择透过性，影响实验结果；浓度

15、过低，则薯条只吸水不失水，而影响实验效果。（2）能否将实验中的蔗糖溶液换为KNO3溶液？ 提示：不能。 分析：K+和NO3-是植物细胞所需的离子，即使外界溶液浓度很低，这两种离子最终也会通过主动运输方式被大量吸收进入细胞，也会影响实验结果。【变式备选】某同学在实验室中做“植物细胞的吸水和失水”实验时，在实验室老师的帮助下，进行了一系列的创新实验，实验步骤和现象如下表： 实验组 5分钟的现象 再过5分钟 滴加清水5分钟 0.3 gmL-1蔗糖溶液 x 无变化 质壁分离复原 0.5 gmL-1蔗糖溶液质壁分离y无变化1 molL-1KNO3溶液质壁分离质壁分离复原z1 molL-1醋酸溶液无变化细

16、胞大小无变化细胞大小无变化对上表的推断或解释不正确的是( )A.x为质壁分离，因为细胞壁伸缩性弱于原生质层B.z为细胞稍增大，细胞液颜色逐渐变浅C.y为质壁分离，可能导致细胞失水过多而死亡D.组无变化是因为细胞吸水量等于失水量D【解析】选D。洋葱表皮细胞在质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液中会发生质壁分离，而在质量浓度为0.5 g/mL的蔗糖溶液中会因质壁分离失水过多而死亡。在物质的量浓度为1 mol/L的KNO3溶液中，由于K+和NO3-能穿膜，故洋葱表皮细胞先质壁分离后自动复原，由于K+和NO3-进入细胞内，细胞液浓度增大，因此滴加清水后，细胞体积稍增大，而物质的量浓度为1 mol/L的

17、醋酸溶液会杀死细胞，故在醋酸溶液中细胞无变化。 1.（2012黄山模拟）用酶解法除去新鲜紫色洋葱鳞片叶的外表皮细胞的细胞壁得到原生质体，将其置于0.3 g/mL的蔗糖溶液中，一段时间后，原生质体一定不发生（ ） A.质壁分离 B.渗透失水 C.颜色加深 D.吸水力增大【解析】选A。用酶解法除去新鲜紫色洋葱鳞片叶的外表皮细胞的细胞壁得到原生质体，将其置于0.3 g/mL的蔗糖溶液中，原生质体会发生渗透失水，细胞液浓度增大，因而颜色加深，吸水力增大。由于不存在细胞壁，因而不会发生质壁分离。A2.如图为渗透作用实验，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

18、面不再变化，h1、h2表示漏斗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A中的水分子扩散到B的速度大于A中水分子扩散到C的速度D.图乙A中水分子扩散到B的速度等于B中水分子扩散到A的速度B【解析】选B。半透膜两侧溶液有浓度差，浓度差越大，水分子扩散越快，漏斗管内的液面越高。据最终实验结果可断定图甲中B的浓度大于C的浓度。当管中液面上升到一定程度时，h1、h2段液柱产生的静水压与渗透压相等，此时水分子进出半透膜达到动态平衡，管中的液面停止上升，A、C、D项正确。渗透压越大，表明溶液的浓度越大，又因h1h2，说明乙图

19、中B的渗透压大于C的渗透压，也就是说B的浓度一定大于C的浓度，B项叙述错误。3.为探究植物A能不能移植到甲地生长，某生物学研究性学习小组通过实验测定了植物A细胞液的浓度，实验结果如表。为保证植物A移植后能正常生存，则甲地土壤溶液的浓度应（ ） A.0.15 mol/L B.0.2 mol/L C.0.2 mol/L D.0.3 mol/L浓度（mol/L）0.150.20.250.3质壁分离状态不分离刚分离显著分离显著分离 【解析】选A。当植物细胞液浓度小于周围土壤溶液浓度时，细胞会失水发生质壁分离，植物不能正常生存。由表中信息可知，该植物细胞液的浓度介于0.15 mol/L和0.2 mol/

20、L之间。因此，为保证植物移植后能正常生存，甲地土壤溶液的浓度应0.2 mol/L，决不能等于0.2 mol/L，因此只有A项是正确的。A4.浸泡在一定浓度KNO3溶液中的洋葱表皮细胞，发生质壁分离后又出现质壁分离复原，与此过程直接相关的细胞器有（ ） A.液泡 B.线粒体、液泡 C.线粒体 D.线粒体、高尔基体【解析】选B。质壁分离与水分的流失有关，水分的流失与液泡有关。质壁分离的自动复原与细胞吸收K+和NO3-有关，细胞吸收K+是主动运输过程，需要消耗能量，故该过程与线粒体有关。B5.（2012天津模拟）在保持细胞存活的条件下，蔗糖溶液浓度与萝卜条质量变化的关系如图。若将处于b浓度溶液中的萝

21、卜条移入a浓度溶液中，则该萝卜条的质量将（ ） A.不变 B.增大 C.减小 D.先增后减【解析】选B。处于b浓度溶液中的萝卜条移入a浓度溶液中，相当于质壁分离复原的过程，细胞渗透吸水，质量将增大。B6.成熟的植物细胞具有中央大液泡，可与外界溶液构成渗透系统进行渗透吸水或渗透失水。图甲表示渗透装置吸水示意图，图乙表示图甲中液面上升的高度与时间的关系，图丙表示成熟植物细胞在某外界溶液中的一种状态(此时细胞有活性)。请回答下列问题：(1)由图甲漏斗液面上升可知，实验初始时c两侧浓度大小是a _ b。由图乙可知漏斗中溶液吸水速率在_，最终液面不再上升。当液面不再上升时，c两侧浓度大小是a_b。小于下

22、降小于6.成熟的植物细胞具有中央大液泡，可与外界溶液构成渗透系统进行渗透吸水或渗透失水。图甲表示渗透装置吸水示意图，图乙表示图甲中液面上升的高度与时间的关系，图丙表示成熟植物细胞在某外界溶液中的一种状态(此时细胞有活性)。请回答下列问题：(2)图丙中相当于图甲中c结构的是 _ (填序号)，处充满的液体是_。此时细胞液的浓度与外界溶液的浓度大小关系是_。 A.细胞液外界溶液 B.细胞液外界溶液 C.细胞液=外界溶液 D.都有可能 外界溶液D D6.成熟的植物细胞具有中央大液泡，可与外界溶液构成渗透系统进行渗透吸水或渗透失水。图甲表示渗透装置吸水示意图，图乙表示图甲中液面上升的高度与时间的关系，图

23、丙表示成熟植物细胞在某外界溶液中的一种状态(此时细胞有活性)。请回答下列问题：(3)把一个已经发生质壁分离的细胞浸入清水中，发现液泡体积增大，说明细胞在渗透吸水，细胞能否无限吸水？_，原因是_。不能细胞壁对原生质层有支持和保护的作用6.成熟的植物细胞具有中央大液泡，可与外界溶液构成渗透系统进行渗透吸水或渗透失水。图甲表示渗透装置吸水示意图，图乙表示图甲中液面上升的高度与时间的关系，图丙表示成熟植物细胞在某外界溶液中的一种状态(此时细胞有活性)。请回答下列问题：(4)把一个已经发生质壁分离的细胞浸入低浓度的蔗糖溶液中，发现细胞液泡体积也在增大。当液泡体积不再增大时，细胞液浓度是否一定和外界溶液浓度相等？_。不一定【解析】(1)漏斗内液面的上升是由水从浓度低的一侧向浓度高的一侧移动引起的，因此，由图甲中漏斗内液面上升可知，b液体的浓度大于a；图乙反映的是随着吸水时间的延长，漏斗内液面升高的速度逐渐下降，这是由浓度差缩小造成的。考虑到漏斗内液柱压力的作用，当液面不再上升时，a侧的浓度小于b侧。(2)图甲中c为半透膜，在图丙中可将细胞膜、液泡膜和两层膜之间的