第6讲物质跨膜运输的实例与方式备战2022年高考生物复

第6讲物质跨膜运输的实例与方式考点一渗透作用与细胞的吸水和失水1．渗透作用1概念：指水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散过程。半透膜——某些物质可以通过，而另一些物质不能通过的多孔性薄膜。物质能否通过取决于分子的大小，如常见的半透膜有动物的膀胱膜、肠衣、鸡蛋的蛋壳膜等。2发生渗透作用的条件：一是具有半透膜；二是半透膜两侧的溶液具有浓度差。溶液浓度指物质的量浓度。3常见渗透装置图①若S1浓度﹥S2浓度，则单位时间内由S2→S1的水分子数多于S1→S2，表现为S1液面上升；若S1溶液浓度＜S2，则情况相反，外观上表现为S1液面下降。（一）溶质分子不能通过半透膜②当液面不再变动时，若A、B存在的液面图示差Δh，则S1浓度﹥S2浓度。因为达到渗透平衡后，Δh溶液产生的静水压S2渗透压=S1渗透压，此时仍有水的流动，只是单位时间内进入的水=出来的水（二）溶质分子能通过半透膜（如、NO3-）当S1浓度〉S2浓度时，S1液面先，然后，最终半透膜两侧液面。上升下降齐平【高考警示】1渗透系统的溶液浓度指而非质量浓度，实质是指渗透压，如10%葡萄糖溶液和10%蔗糖溶液的质量浓度相等，但10%蔗糖溶液的渗透压，故水可通过半透膜由向溶液移动。2渗透平衡只意味着半透膜两侧水分子移动达到平衡状态，既不可看作没有水分子移动，也不可看作两侧溶液浓度绝对相等。3只有活的、成熟的植物细胞才能发生渗透失水和吸水，从而发生质壁分离和复原。物质的量浓度小蔗糖葡萄糖4①水分子的移动方向：移动，但最终结果是单位体积内水分子数的溶液流向单位体积内水分子数的溶液。②在达到渗透平衡后，只要存在液面差Δh，则S1溶液的浓度仍S2溶液的浓度。③液柱不能持续上升，一方面是溶液浓度差的作用，另一方面是液体压强的作用。两方面的作用相反，二者达到平衡状态时，液面停止上升。双向多（低浓度）少（高浓度）大于【例】现有体积相同、质量分数相同的蔗糖溶液和葡萄糖溶液。图1表示这两种物质透过半透膜的情况，图2表示渗透作用装置图，下列叙述合理的是DA．图1体现了半透膜的选择透过性B．图甲中水柱a先上升后下降C．图乙中水柱b先上升后不变D．平衡后水柱a的高度高于水柱b为先上升，后保持不变人工制成的半透膜，如玻璃纸没有生物活性，不具有选择透过性水柱b先上升后下降1成熟植物细胞的结构全透性小细胞质原生质层半透膜大2．植物细胞的吸水和失水2植物细胞吸水和失水的原理和现象失分离吸分离复原水扩散的方向：低浓度溶液水多→高浓度溶液水少质壁分离发生的原因：①外因：②内因：外界溶液浓度大于细胞液浓度细胞壁的伸缩性小于原生质层的伸缩性2植物细胞吸水和失水的原理和现象注意：质壁分离：质指，壁指。只有成熟的植物细胞才发生质壁分离，根尖分生区细胞及动物细胞不会发生质壁分离。原生质层细胞壁3．动物细胞的吸水和失水1________相当于半透膜；浓度差由外界溶液浓度与______的浓度来体现。2细胞吸水或失水的多少取决于细胞膜两侧溶液中水的相对含量的________。细胞膜细胞质差值思考：动物细胞和未成熟的植物细胞是否能发生渗透作用吸水或失水？能，此时细胞膜相当于半透膜半透膜:是一些物质可以透过，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，如玻璃纸，鸡卵的卵壳膜，膀胱膜等。根据半透膜是否具有生命现象可分为生物膜和非生物膜。选择透过性膜:是具有生命的生物膜，它对物质的通过既有半透膜的物理性质，还有主动的选择性，如细胞膜。活性的生物膜才具有选择透过性，细胞死亡或膜载体蛋白失活后，其选择透过性丧失。选择透过性膜相当于半透膜，反之则不然几组相近概念的比较1半透膜、选择透过性膜的比较：由细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质组成，不包括细胞核和液泡内的细胞液。此结构仅存在于成熟的植物细胞中。是一种特殊方式的扩散，是指水或其他溶剂分子通过半透膜或选择透过性膜进行的扩散。2扩散作用和渗透作用3原生质层、原生质体的比较：根尖分生区细胞有原生质层吗？是细胞膜以内所有生命物质的总称，包括细胞膜、细胞质、细胞核三部分。一个动物细胞就是一个原生质体。植物细胞去除细胞壁后剩下的就是原生质体。扩散作用：渗透作用：指物质从高浓度区域向低浓度区域的运动。①原生质层：②原生质体：热图分析1——如图表示正在进行质壁分离的紫色洋葱细胞，请分析：（1）b的颜色和大小如何发生变化？（2）c处的浓度与细胞外的浓度（3）当停止质壁分离时，b与c的浓度？颜色逐渐加深；b逐渐变小。相等相等热图分析2——如图甲、乙、丙分别是细胞在不同浓度溶液中水分子的跨膜运输示意图箭头大小代表水分子数的多少。请回答下列问题：1若将人的成熟红细胞放入清水中，会出现如图所示哪种现象？分析原因。2的蔗糖溶液中，会出现如图所示哪种现象？达到平衡时，水分子进出细胞的状况是图中哪一种？3若某叶肉细胞正处于图甲所示状态，一段时间内细胞体积增大，最终会不会涨破？为什么？会出现如图甲所示现象。将人的成熟红细胞放入清水中，由于发生渗透作用，从细胞外进入细胞内的水分子多于从细胞内到细胞外的水分子，因此细胞吸水。的蔗糖溶液中，细胞外界溶液浓度较大，细胞失水，如图丙所示；达到平衡状态时，水分子进出细胞的速率相等，如图乙所示。细胞不会涨破，因为植物细胞有细胞壁的保护。【例】2017·全国Ⅱ卷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A0～4h内物质A没有通过细胞膜进入细胞内B0～1h内细胞体积与原生质体体积的变化量相等C2～3h内物质A溶液的渗透压小于细胞液的渗透压D0～1h内液泡中液体的渗透压大于细胞质基质的渗透压C【例】如图表示一中间隔以半透膜只允许水分子通过的水槽，两侧分别加入等物质的量浓度的葡萄糖溶液和麦芽糖溶液。然后在半透膜两侧加入等质量的麦芽糖酶，在加入麦芽糖酶前后M、N两侧液面的变化是侧液面上升，加酶后N侧液面上升并高于M侧液面侧液面上升，加酶后N侧液面上升并等于M侧液面、N两侧液面不变、N两侧液面不变，加酶后N侧液面上升并高于M侧液面D考点二实验：观察植物细胞的质壁分离和复原1实验原理(1)成熟的植物细胞的原生质层相当于一层

。(2)_________具有一定的浓度，能渗透吸水和失水。(3)原生质层比细胞壁的伸缩性

。半透膜细胞液大2实验材料考点二实验：观察植物细胞的质壁分离和复原①一般不选择细菌，它能发生质壁分离，但现象不明显。②不能选择动物细胞，它无细胞壁，不能发生质壁分离现象。③必须选择有大液泡的植物细胞最好有颜色，便于在显微镜下观察现象。新鲜紫色洋葱鳞片叶外表皮是进行此项实验的较理想材料。紫色紧贴分离变大质壁分离的观测指标质壁分离复原的观测指标细胞大小:基本不变3．实验步骤1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。2本实验所用的方法为引流法，实验用低倍显微镜观察了三次，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。4质壁分离时，在细胞壁和细胞膜之间充满的是，因为细胞壁是全透性的。自身对照

浓度降低了的外界溶液此时细胞的吸水能力是增强还是降低？增强本实验选用03g/mL的蔗糖溶液作试剂，若浓度过高或过低对实验有何影响？的蔗糖溶液作试剂，既明显出现质壁分离，又不会杀死细胞。若浓度过高，质壁分离速度快，细胞会因失水过多而死亡，不能再进行质壁分离复原；若浓度过低，不能引起质壁分离或质壁分离速度太慢。能否将蔗糖溶液换为NO3溶液？使用适宜质量浓度的NO3溶液（溶质可穿膜），因为＋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、乙二醇等现象同上换为醋酸溶液呢？使用质量浓度为1mol·L－1的醋酸溶液，则不发生质壁分离及复原现象。因为醋酸能，使原生质层失去选择透过性。杀死细胞重难点分析1——细胞能否发生质壁分离和复原现象的判定1从细胞角度分析①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和复原现象。②具有中央大液泡的成熟植物细胞可发生质壁分离和复原现象。重难点分析1——细胞能否发生质壁分离和复原现象的判定2从溶液角度分析①在一定浓度溶质不能透过膜的溶液中只会发生质壁分离现象，不能发生质壁分离后自动复原现象只有用清水或低渗溶液处理，方可复原。②在一定浓度溶质可透过膜的溶液如NO3、甘油等中可发生质壁分离后自动复原现象。③在过高浓度溶液中可发生质壁分离现象，因过度失水而不会发生质壁分离复原现象。重难点分析2——质壁分离和复原实验的拓展应用1判断成熟植物细胞的死活2测定细胞液浓度范围重难点分析2——质壁分离和复原实验的拓展应用3比较不同成熟植物细胞的细胞液浓度重难点分析2——质壁分离和复原实验的拓展应用重难点分析2——质壁分离和复原实验的拓展应用4鉴别不同种类的溶液如NO3溶液和蔗糖溶液【例】2014·全国Ⅰ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B【例】引起50%左右细胞发生初始质壁分离的浓度,称为细胞液的等渗浓度。某生物兴趣小组将剪成均等小块的洋葱表皮分别放入等量下面各组溶液中,并记录实验结果如下表。下列相关叙述错误的是A蔗糖溶液浓度小于03mol/L时,洋葱表皮细胞不发生渗透作用B该实验结果说明洋葱表皮细胞存在不同浓度的细胞液C该洋葱表皮细胞细胞液的等渗浓度范围为05～06mol/LD为了更精确地测定洋葱表皮细胞细胞液的等渗浓度,可以设置更小蔗糖溶液的浓度梯度进行实验AD【变式题】洋葱内表皮细胞的细胞液浓度很高，但却不是紫色的。取洋葱内表皮细胞制成临时装片，从盖玻片一边滴入添加了红墨水的质量浓度为03g/mL的蔗糖溶液，另一侧用吸水纸吸引，重复几次后进行观察。观察到的实验结果及分析正确的是A．细胞发生质壁分离，红色部分为液泡的细胞液B．细胞发生质壁分离，白色部分为原生质层与细胞壁之间的外界溶液C．视野中红色部分逐渐缩小，颜色逐渐加深D．视野中白色部分逐渐缩小，浓度逐渐升高考点三物质跨膜运输的方式及影响因素1．物质跨膜方式图解物质出入细胞的方式运输方向是否需要载体是否消耗能量2．物质跨膜运输方式——膜的选择透过性顺逆运输动力来源于浓度差不需要消耗在细胞的生命活动过程中，主动运输使细胞能主动地从外界吸收被选择的物质，供生命活动利用。同样，细胞也能利用主动运输把新陈代谢产物排出细胞外。被动运输主动运输自由扩散协助扩散高浓度→低浓度一般为低浓度→高浓度需要需要不消耗不消耗物质出入细胞的方式被动运输主动运输自由扩散协助扩散图例实例O2、CO2、H2O、甘油、乙醇、苯等出入细胞红细胞吸收葡萄糖小肠绒毛上皮细胞吸收葡萄糖、氨基酸、无机盐等葡萄糖进入其他细胞或红细胞吸收其他离子的方式是主动运输3跨膜运输——膜的流动性胞吞、胞吐大分子流动性小泡消耗能量属于跨膜运输，但没有真正地穿过生物膜。结构基础：。神经递质一般为小分子物质细胞膜的流动性【例】右图为一种溶质分子跨膜运输的示意图。下列相关叙述错误的是（）A载体①逆浓度运输溶质分子B载体②具有ATP酶活性C载体①和②转运方式不同D载体②转运溶质分子的速率比自由扩散快B协助扩散有载体协助，自由扩散没有，前者快，D正确。【例题】下图表示细胞膜的结构和物质进出细胞的方式，下列说法不正确的是A．在图①a～e过程中，可代表细胞分泌Na＋过程的是eB．在图①所示的结构中，主要由A物质决定着不同生物膜的功能差异C．与图②中曲线Ⅰ相符的过程是图①中的过程a或eD．在图①所示的结构中，A和B物质大都不是静止的C4影响物质跨膜运输的因素1物质浓度在一定的浓度范围内2氧气浓度3温度：可影响 和 ，因而会影响物质跨膜运输的速率。生物膜的流动性酶的活性改为ATP哺乳动物成熟的红细胞易错提醒——物质出入细胞方式6个“不要漏掉”1需要载体蛋白协助的运输方式除主动运输外，不要漏掉协助扩散。2消耗能量的运输方式除主动运输外，不要漏掉胞吞和胞吐。3从高浓度到低浓度的运输方式除自由扩散外，不要漏掉协助扩散。4影响协助扩散运输速率的因素除载体蛋白数量外，不要漏掉浓度差。5与主动运输有关的细胞器除供能的线粒体外，不要漏掉载体蛋白的合成场所——核糖体