高考生物一轮复习课件：+细胞出入细胞的方式

第8讲│物质出入细胞的方式

考点整合小于失水动态平衡细胞膜液泡膜渗透作用高于质壁分离复原不同矿物质选择透过性

甘油载体载体能量(ATP)

要点探究

►探究点一细胞的吸水和失水

1.原理：渗透作用。发生渗透作用必须具备两个条件：(1)具有半透膜；(2)膜两侧溶液具有浓度差。这里的浓度是指物质的量浓度(摩尔浓度)，如果是其他浓度要换算成物质的量浓度后才能比较浓度的大小，从而判断细胞是吸水还是失水。2.动物细胞的吸水和失水红细胞的细胞膜相当于半透膜，允许水分子自由通过，而细胞内的血红蛋白等分子不能通过。水分进出哺乳动物

红细胞的状况可用图8－1表示：图8－13.成熟植物细胞的吸水和失水

(1)成熟植物细胞的结构特点注意比较选择透过性膜与半透膜的异同：①相同点：都可以让水分子自由通过，都不允许大分子物质通过。

②不同点：只要分子比半透膜的孔径小，就能通过；而对选择透过性膜来说，即便是小分子，只要不是细胞所要选择吸收的，就不能通过。

③特别提醒：选择透过性膜是生理学概念，选择透过性膜具有生物活性。半透膜是物理学概念，物质的透过与不透过，取决于半透膜孔隙的直径大小。(2)细胞液(特指液泡内的液体)具有一定的浓度①当外界溶液的浓度＜细胞液的浓度时→细胞吸水→细胞呈膨胀状态；②当外界溶液的浓度＞细胞液的浓度时→细胞失水→质壁分离；③当外界溶液的浓度＝细胞液的浓度时→水分进出细胞处于动态平衡。

4.渗透作用的结果：从微观水平分析，水分子可以通过半透膜进行双向扩散；从宏观水平观察，水分子是从低浓度溶液流向高浓度溶液，直至达到动态平衡。【说明】物质分子是否通过取决于物质分子与小孔的相对大小，但所有的半透膜的小孔都大于水分子的直径，即水分子都能通过。生物膜相当于半透膜，可以作为半透膜使用，但生物膜中的核膜不能作为半透膜，因为核膜上有核孔。

【答案】

D

【解析】在上述几种溶液中，我们容易分析出蒸馏水的浓度最低，远小于细胞液的浓度，细胞吸水有膨胀的趋势，所以A是蒸馏水。排除答案BD。在0.3mol/L的蔗糖溶液中，由于蔗糖是大分子，不会透过原生质层进入细胞中，又比细胞液的浓度大，细胞失水发生质壁分离。在0.4mol/L的KNO3溶液中开始发生质壁分离，后由于细胞吸收K离子和硝酸根离子，使细胞液的浓度增大，细胞再发生渗透吸水，发生质壁分离复原。所以对应的应该是B曲线。

【点评】鉴别不同种类的溶液(如KNO3溶液和蔗糖溶液)可发生下列现象：成熟植物细胞＋不同种类溶液只发生质壁分离→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→溶质能通过半透膜的溶液(KNO3溶液)

本题的外界溶液有KNO3溶液，跟其他的溶质溶液作为外界溶液有所不同。下列变式演练考查的是一定浓度的溶质是否会发生质壁分离和复原。

【答案】

D

【解析】此题很容易选C。分析图中曲线，a曲线原生质体积增大，说明是洋葱表皮细胞吸水膨胀引起。b曲线先质壁分离后复原，这是洋葱表皮细胞在0.3g/mL尿素溶液中会发生的现象。c曲线先发生质壁分离，在n点用清水处理洋葱表皮后，又发生质壁分离后复原现象，这是洋葱表皮细胞在0.3g/mL蔗糖溶液中会发生的现象。d曲线很快发生质壁分离，后因失水严重，即使在n点开始用清水处理也不能发生质壁分离复原了，这是洋葱表皮细胞在0.5g/mL蔗糖溶液中会发生的现象。

►探究点二探究植物细胞的吸水和失水1.实验原理：①成熟植物细胞的原生质层相当于一层半透膜。②细胞液具有一定的浓度，能够渗透失水和吸水。③原生质层比细胞壁的伸缩性大。

2.实验材料：紫色的洋葱鳞片叶，质量浓度为0.3g/L的蔗糖溶液。①注意材料的选择：选择材料必须是活细胞，因为只有活细胞的原生质层才具有选择透过性，否则将不会出现质壁分离及其复原现象。除此之外还要用含有大型液泡的植物细胞。其中洋葱鳞片叶表皮细胞的细胞液为紫色，易于观察，

是最佳的实验材料。②使用蔗糖溶液的浓度要适宜：浓度过小，质壁分离现象不明显，影响观察；浓度过大，会使细胞在短时间内因失水过多而死亡，无法观察质壁分离复原。

3.实验流程图示图8－4

4.质壁分离的原因分析

图8－5内因：原生质层细胞渗细胞壁伸缩性小原因具半透性透失水原生质层伸缩性大

外因：外界溶液浓度大于细胞液浓度

宏观上：植物由坚挺→萎蔫表现液泡(大→小)微观上：质壁分离

细胞液颜色(浅→深)

原生质层与细胞壁分离

5.实验结论成熟植物细胞能与外界溶液发生渗透作用，当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞失水；当外界溶液浓度小于细胞液浓度时，细胞吸水。6.植物细胞质壁分离与复原实验的应用①判断细胞的死活

发生质壁分离和复原→活细胞待测细胞＋蔗糖溶液

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介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。

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成熟植物细胞＋蔗糖溶液

发生质壁分离现象→

细胞壁伸缩性小于原生质层伸缩性

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)成熟植物细胞＋不同种类溶液只发生质壁分离→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→溶质能通过半透膜的溶液(如KNO3)

【说明】(1)观察植物细胞膜(光镜下)：由于植物细胞的细胞膜与细胞壁紧贴在一起，用普通的光学显微镜不能观察到细胞膜，但发生质壁分离的细胞，其细胞膜与细胞壁之间发生不同程度的分离，此时用光学显微镜依然观察不到细胞膜，因为细胞膜太薄。(2)动物细胞能发生渗透作用，但因无细胞壁，故动物细胞不会发生质壁分离现象。

【答案】

(1)红色、绿色(2)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【解析】本题考查考试说明要求的实验及相关知识。由于发生质壁分离，A处为蔗糖溶液故无色。B处为细胞质有叶绿体显绿色。要使视野在观察时更清晰，需要改变光圈及大小调节反光镜(电光源亮度)，高温下使细胞死亡，细胞膜失去选择透过性，叶绿素等色素进入A处。

【点评】本题考查质壁分离实验，特别是在外界环境影响下(如温度)，膜结构会发生变化，导致生物膜所具有的特性丧失，即选择透过性丧失。下列变式题是通过照片来解释植物细胞质壁分离和质壁分离复原实验。

【答案】

(1)具有紫色的大液泡，易观察浅→深

(2)加入蒸馏水2—3—1

(3)2

(4)KNO3溶液中的K离子和硝酸根离子被植物细胞吸收到细胞液中，使细胞液的浓度增大，发生渗透吸水，发生质壁分离复原。(5)把上述植物细胞的临时装片放到显微镜下，分别从一侧滴加蒸馏水，从另一侧用吸水纸吸去多余的液体，重复几次，注意观察装片中细胞的体积变化。如果能够复原，说明细胞还是活细胞，如果不能，则说明细胞已死亡。

【解析】从微观上看，质壁分离：液泡(大→小)；细胞液颜色(浅→深)；原生质层与细胞壁分离；当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞失水，发生质壁分离现象；当外界溶液浓度小于细胞液浓度时，细胞吸水，发生质壁分离复原现象，如加蒸馏水；细胞失水，发生质壁分离现象过程中，细胞液的浓度逐渐变大，颜色就越来越深；质壁分离后又自动复原→溶质能通过半透膜的溶液(KNO3溶液)；判断细胞死活，能发生质壁分离和复原的是活细胞。

要点探究

►探究点三物质跨膜运输的方式物质跨膜运输的方式有两种：被动运输与主动运输，被动运输包括自由扩散和协助扩散；另外不穿膜的运输方式有内吞和外排作用。1.几种运输的方式比较如下：

细胞膜在控制物质的被动运输与主动运输时，表现出选择透过性的功能特点：水分子可以自由通过，细胞要选择吸收的离子和小分子也可以通过，而其他的离子、小分子和大分子则不能通过。细胞的胞吞和胞吐作用则以细胞膜的流动性作为基础。2.表示曲线：

图8－8

其中，A为自由扩散，B为协助扩散，C为主动运输3.影响因素：①影响自由扩散的因素：细胞膜内外物质的浓度差②影响协助扩散的因素：a.细胞膜内外物质的浓度差；b.细胞膜上运载物质的载体的数量。③影响主动运输的因素：a.载体：载体具有特异性，不同物质的载体不同，不同生物细胞膜上载体的种类和数量也不同；载体具有饱和现象，当细胞膜上的载体已达到饱和，细胞吸收该载体运载的物质的速度不再随物质浓度的增大而增大。b.能量：凡能影响细胞内产生能量的因素，都能影响

主动运输，