高考生物第一輪總復習（高頻考點+易錯易混警示+實驗探究）第8講 物質(zhì)跨膜運輸?shù)膶嵗头绞秸n件 新人教版必修1

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1、（對照原則自身對照） 一、滲透作用的原理 1滲透作用的概念：滲透作用是指水分子(或)其他溶劑分子通過半透膜的擴散。 2發(fā)生滲透作用的條件：一是具有半透膜；二是半透膜兩側(cè)的溶液具有濃度差。即一個完整的滲透系統(tǒng)由兩種溶液(A和B)，以及隔在兩者中間的半透膜這三者構成。3原理：對于被半透膜隔開的兩個溶液體系S1和S2：當S1濃度S2濃度時：單位時間內(nèi)由S2S1的水分子數(shù)多于單位時間內(nèi)由S1S2的水分子數(shù)。當S1濃度S2濃度時：單位時間內(nèi)由S1S2的水分子數(shù)多于單位時間內(nèi)由S2S1的水分子數(shù)。當S1濃度S2濃度時：單位時間內(nèi)由S1S2的水分子數(shù)等于單位時間內(nèi)由S2S1的水分子數(shù)。S1、S2進行雙向的水

2、分子移動，但我們只能從外觀上觀測雙向水分子移動的數(shù)量差。 4滲透作用的結(jié)果：從微觀水平分析，水分子可以通過半透膜進行雙向擴散；從宏觀水平觀察，水分卻是從低濃度溶液流向高濃度溶液，直至達到動態(tài)平衡。 【例1】如圖實驗裝置，玻璃槽中是蒸餾水，半透膜允許單糖透過。倒置的長頸漏斗中先裝入蔗糖溶液，一段時間后再加入蔗糖酶。最可能的實驗現(xiàn)象是() A漏斗中液面開始時先上升，加蔗糖酶后又下降 B在玻璃槽中會測到蔗糖和蔗糖酶 C漏斗中液面開始時先下降，加蔗糖酶后一直上升 D在玻璃槽中會測到葡萄糖、果糖和蔗糖酶A 【解析】實驗開始時，蔗糖不能透過半透膜，所以單位時間內(nèi)通過半透膜滲透進長頸漏斗中的水分子數(shù)比滲透出

3、來的多，漏斗內(nèi)液面上升。而加入蔗糖酶后，將蔗糖分解為單糖，單糖分子能透過半透膜進入玻璃槽中，使玻璃槽內(nèi)液體濃度升高，一段時間后，水分子從長頸漏斗內(nèi)滲出的較多，漏斗內(nèi)液面下降。 二、動植物細胞的吸水和失水 1植物細胞的原生質(zhì)層(由細胞膜、液泡膜以及兩層之間的細胞質(zhì)構成)相當于一層半透膜。 2動植物細胞吸失水比較 【例2】 下圖表示多種植物成熟細胞在不同濃度的蔗糖溶液內(nèi)質(zhì)壁分離的百分率，圖中曲線表明這些植物細胞() A細胞液濃度蔗糖溶液濃度 B細胞液濃度蔗糖溶液濃度 C有不同濃度的細胞液 D有不同的選擇透過性C 【解析】本題考查對質(zhì)壁分離實驗的理解。讀圖可知，在不同濃度的蔗糖溶液中質(zhì)壁分離的細胞數(shù)

4、量是不同的，說明這些植物細胞有不同濃度的細胞液。 三、植物細胞的吸水和失水的實驗探究 1實驗原理 (1)成熟植物細胞的原生質(zhì)層具有選擇透過性，細胞壁和原生質(zhì)層具有一定伸縮性，但原生質(zhì)層的伸縮性大于細胞壁。 (2)細胞液濃度外界溶液濃度細胞液中的水分經(jīng)原生質(zhì)層進入外界溶液質(zhì)壁分離。 (3)質(zhì)壁分離復原：細胞的細胞液濃度外界溶液濃度外界溶液中的水分經(jīng)原生質(zhì)層進入細胞液質(zhì)壁分離復原。 2實驗流程 3本實驗應注意的問題 (1)實驗成功的關鍵是實驗材料的選擇，必須選擇有大液泡的植物細胞(最好有顏色)，便于在顯微鏡下觀察現(xiàn)象。 (2)滴加蔗糖溶液和清水，要在載物臺的載玻片上進行，否則不容易對比觀察某個細胞

5、的失水和吸水情況。 (3)蔗糖溶液濃度不宜過高，否則會引起植物細胞過度失水而死亡。 (4)若用葡萄糖、NaCl、KNO3、尿素、乙二醇等做實驗，發(fā)生質(zhì)壁分離后，會自動復原，其原因是上述物質(zhì)都可轉(zhuǎn)運到細胞內(nèi)，致使細胞液濃度升高，外界溶液濃度降低，重新吸水而復原。 (5)質(zhì)壁分離時，在細胞壁和細胞膜之間充滿的是濃度降低了的外界溶液，因為細胞壁是全透性的。 4本實驗能驗證的問題及拓展應用 (1)實驗驗證問題 觀察質(zhì)壁分離和復原： 可以證明一個成熟的植物細胞構成一個滲透系統(tǒng)，質(zhì)壁分離和復原是細胞滲透失水或吸水的標志； 可以證明滲透作用發(fā)生的條件； 可以證明細胞是活的； 還可以大致測出細胞液的濃度； 證

6、明原生質(zhì)層的伸縮性大于細胞壁。 (2)實驗拓展應用 探究滲透作用的兩個條件半透膜和濃度差。若將教材中實驗裝置換成紗布(全透性)、薄膜(不透性)，半透膜兩側(cè)換成濃度相等的蔗糖溶液，滲透作用都不發(fā)生，即可證明滲透作用發(fā)生的兩個條件。 探究區(qū)分10%和20%蔗糖溶液 用教材中的實驗裝置，將兩種液體分別裝入燒杯和漏斗中，若漏斗液面上升，則燒杯中為10%蔗糖溶液，反之則為20%蔗糖溶液。 探究某種材料的細胞液濃度 配制一系列濃度的蔗糖溶液，制作成一系列裝片用顯微鏡觀察，視野中約有50%的細胞發(fā)生質(zhì)壁分離時的蔗糖溶液濃度即為細胞液濃度。 【例3】(2011天津卷)將紫色洋蔥鱗片葉表皮浸潤在0.3 g/mL

7、的蔗糖溶液中，1分鐘后進行顯微觀察，結(jié)果見下圖。下列敘述錯誤的是() 【例3】(2011天津卷)將紫色洋蔥鱗片葉表皮浸潤在0.3 g/mL的蔗糖溶液中，1分鐘后進行顯微觀察，結(jié)果見下圖。下列敘述錯誤的是()A圖中L是細胞壁，M是液泡，N是細胞質(zhì)B將視野中的細胞浸潤在清水中，原生質(zhì)體會逐漸復原C實驗說明細胞膜與細胞壁在物質(zhì)透過性上存在顯著差異D洋蔥根尖分生區(qū)細胞不宜作為該實驗的實驗材料A 【解析】洋蔥紫色的鱗片葉表皮細胞中有一個大而且呈紫色的液泡，當發(fā)生質(zhì)壁分離時，液泡體積縮小，原生質(zhì)層與細胞壁發(fā)生分離，M表示液泡，所以圖示中的N表示的應是原生質(zhì)層與細胞壁之間的部分，此處為外界溶液；發(fā)生質(zhì)壁分離

8、的細胞若處于清水中，外界水分將通過原生質(zhì)層向液泡中滲透，原生質(zhì)層(或原生質(zhì)體)逐漸恢復原來的狀態(tài)；成熟植物細胞的細胞壁是全透性的，而細胞膜是選擇透過性的；由于洋蔥根尖分生區(qū)細胞沒有形成大液泡，同時顏色較淺，故不適合作為質(zhì)壁分離及復原的實驗材料。 四、物質(zhì)跨膜運輸?shù)钠渌麑嵗?1不同植物細胞對同一無機鹽離子、同一植物細胞對不同無機鹽離子的吸收均有差異，說明植物細胞膜對無機鹽離子的吸收具有選擇性。 2植物細胞在同一時間吸收離子和吸收水的量不同，即吸收離子和吸收水是兩個不同的過程。 【例4】 用完全相同的培養(yǎng)液，在相同條件下分別培養(yǎng)水稻和番茄幼苗。在兩者吸水速率幾乎相同的情況下，72小時后培養(yǎng)液中部分

9、離子濃度發(fā)生了如下表的變化(表中數(shù)據(jù)為72小時后溶液中部分離子濃度占開始時的百分比)。分析下表能不得出的結(jié)論是() 【例4】 用完全相同的培養(yǎng)液，在相同條件下分別培養(yǎng)水稻和番茄幼苗。在兩者吸水速率幾乎相同的情況下，72小時后培養(yǎng)液中部分離子濃度發(fā)生了如下表的變化(表中數(shù)據(jù)為72小時后溶液中部分離子濃度占開始時的百分比)。分析下表能不得出的結(jié)論是()A不同植物對礦質(zhì)元素的吸收量是不同的B不同植物根尖細胞膜上載體的種類和數(shù)量是不同的C與番茄相比，水稻對SiO的吸收量大，對Ca2的吸收量小D植物對各種離子的吸收速率與溶液中離子的濃度呈正相關D 【解析】本題考查細胞對礦質(zhì)離子的吸收。由表可見，水稻、番

10、茄對各種離子的吸收量不同，其原因是根細胞表面的相應離子載體的數(shù)量不同，水稻對 吸收量比番茄大，而番茄對Ca2吸收量較水稻大。不能得到離子的吸收速率與溶液中離子的濃度的關系。23SiO 五、物質(zhì)出入細胞的方式物質(zhì)出入細胞的方式被動運輸主動運輸自由擴散協(xié)助擴散運輸方向高濃度低濃度高濃度低濃度一般為低濃度高濃度是否需要載體不需要需要需要是否消耗能量不消耗不消耗消耗 1自由擴散、協(xié)助擴散和主動運輸?shù)谋容^續(xù)表物質(zhì)出入細胞的方式被動運輸主動運輸自由擴散協(xié)助擴散圖例是否需要載體O2、CO2、H2O、甘油、乙醇、苯等出入細胞紅細胞吸收葡萄糖小腸絨毛上皮細胞吸收葡萄糖、氨基酸、無機鹽等 2.胞吞、胞吐：是大分子

11、和顆粒物質(zhì)進出細胞的方式，這兩種方式雖然最終通過了生物膜，但實質(zhì)上，這些物質(zhì)并沒有真正地穿過生物膜。例如，白細胞吞噬大腸桿菌、變形蟲吞噬有機物顆粒、胰腺細胞分泌胰島素等。 【友情提醒】葡萄糖進入其他細胞或紅細胞吸收其他離子的方式是主動運輸。由低濃度向高濃度運輸?shù)姆绞揭欢ㄊ侵鲃舆\輸，但主動運輸不一定只是由低濃度到高濃度，一種物質(zhì)進出細胞的方式取決于該物質(zhì)的性質(zhì)和細胞膜的特點。 【例5】(2012海南卷)在動物細胞的物質(zhì)運輸中，屬于自由擴散的是()A紅細胞中的Na進入血漿B細胞外液中的O2進入肌細胞C細胞外液中的K進入神經(jīng)細胞D血漿中的碘進入甲狀腺濾泡上皮細胞B 【解析】人紅細胞中的Na只有血漿中

12、的1/6，細胞內(nèi)K濃度比細胞外高許多，為了維持細胞外較高的Na濃度及細胞內(nèi)較高的K濃度，細胞通過主動運輸運出Na，運進K，故A、C項錯誤；O2的跨膜運輸是自由擴散，故B項正確；甲狀腺濾泡上皮細胞中碘濃度比血漿中的濃度高，血漿中的碘進入甲狀腺濾泡上皮細胞屬于主動運輸，故D錯誤。 六、影響物質(zhì)跨膜運輸?shù)囊蛩胤治?1影響自由擴散和協(xié)助擴散的因素分析 (1)自由擴散不需要能量和載體，是順濃度梯度的運輸方式，只與細胞內(nèi)外的物質(zhì)濃度差有關，濃度差越大，運輸速率越快。 (2)協(xié)助擴散需要載體，不需要能量，順濃度梯度運輸，因此載體的種類和數(shù)量、細胞內(nèi)外的物質(zhì)濃度差都會影響其運輸速率。需要注意的是，受載體數(shù)量的

13、限制，其運輸速率不會隨著濃度差的增大而一直增加。 2影響主動運輸?shù)囊蛩胤治?(1)載體：細胞膜上的一類蛋白質(zhì) 載體具有特異性 不同物質(zhì)的運輸所需載體蛋白不同。 不同細胞膜上的載體蛋白的種類和數(shù)目不同。 載體具有飽和性：當細胞膜上的載體已達飽和時，細胞吸收該載體運載的物質(zhì)的速度不再隨物質(zhì)濃度的增大而增大。 (2)能量：凡是能夠影響能量供應的因素都影響主動運輸?shù)乃俣?，如溫度、氧氣濃度等?【友情提醒】當橫軸表示細胞呼吸強度或ATP時，曲線應從原點開始。 【例6】科學家在研究細胞膜運輸物質(zhì)時發(fā)現(xiàn)有下列四種關系，分別用四種曲線表示：在研究具體的物質(zhì)X時，發(fā)現(xiàn)與曲線和相符，試問：細胞膜運輸物質(zhì)X的方式是

14、()A A主動運輸 B自由擴散 C胞吞和胞吐 D無法判斷【解析】解答本題時應先分析每一條曲線可表示哪種運輸方式，再判斷物質(zhì)X的運輸方式。曲線物質(zhì)運輸速度與物質(zhì)濃度呈正相關，不受其他因素的影響，應為自由擴散。曲線在一定濃度范圍內(nèi)，隨物質(zhì)濃度升高運輸速度加快，當達到一定濃度后，運輸速度不再增加，說明這種運輸需要載體，由于受載體數(shù)量的影響，運輸速度存在最大值，故可表示主動運輸或協(xié)助擴散。 曲線O2濃度的高低可影響細胞呼吸，進而影響能量的供應，該運輸速度與O2濃度無關，說明這種運輸方式不需要能量，應為被動運輸。 曲線運輸速度與O2濃度有關，說明這種運輸方式需要能量，應為主動運輸。結(jié)合對上述曲線的分析，

15、我們可以看出運輸物質(zhì)X的方式是主動運輸。判斷某種物質(zhì)的運輸方式，關鍵應抓住：(1)分析被運輸?shù)奈镔|(zhì)是否通過細胞膜；(2)明確被運輸物質(zhì)微粒的性質(zhì)(大分子、小分子、離子)；(3)分析物質(zhì)通過細胞膜的運輸方向，是否需要載體協(xié)助，是否需要消耗能量。 一、理論歸納 1概述自身對照指實驗與對照在同一對象上進行，不另設對照組。實驗操作前的對象為對照組，實驗操作后的對象則為實驗組。對比實驗操作前后現(xiàn)象變化的差異而得出實驗結(jié)論。 2典例分析植物細胞的質(zhì)壁分離與復原實驗：(1)實驗對象：同一個成熟的植物細胞。(2)在這一實驗中有兩次對照，具體分析如下：3注意事項(1)實驗材料在實驗過程中必須保持一定的生理活性。

16、(2)實驗操作要有一定的范圍，如處理活細胞時所用溶液濃度要適宜。(3)持續(xù)觀察記錄實驗操作前、后的實驗對象狀況，控制好觀察時間。二、演練二、演練下圖A為兩個滲透裝置，溶液a、b為不等濃度的同種溶液，液體c為清水；圖B為顯微鏡下觀察到的紫色洋蔥表皮細胞。請回答：(1)一個成熟的植物細胞可看作一個封閉的滲透系統(tǒng)，因為圖B中的 相當于圖A中的2，圖B細胞此時所處的生理狀態(tài)是 。(2)根據(jù)所學知識，在坐標圖中用曲線表示實驗過程中裝置1、裝置2的液面高度變化趨勢(兩個滲透裝置的起始液面高度為0，且a溶液濃度b溶液濃度)(如圖所示)原生質(zhì)層質(zhì)壁分離狀態(tài)【解析】2是半透膜，植物細胞的原生質(zhì)層相當于半透膜。兩

17、種溶液的濃度差越大，水分滲透的速率越快，最終形成的液面高度越高。1.(2011全國新課標)將人的紅細胞放入4 蒸餾水中，一段時間后紅細胞破裂，主要原因是( ) A紅細胞膜具有水溶性 B紅細胞的液泡體積增大 C蒸餾水大量進入紅細胞 D低溫時紅細胞膜流動性增大C【解析】細胞膜的基本支架是磷脂雙分子層，水分子可以通過自由擴散進出細胞。把細胞放到蒸餾水中，細胞液濃度高于外界溶液濃度，導致大量水分子進入細胞，細胞破裂，選項C正確。低溫下細胞膜的流動性減小，選項D錯誤。細胞破裂與細胞膜的水溶性無關，選項A錯誤。人的紅細胞不具備中央大液泡，其他細胞器已經(jīng)退化消失，選項B錯誤。 2.(2012安徽卷)蛙的神經(jīng)

18、元內(nèi)、外Na濃度分別是15 m mol/L和120 m mol/L。在膜電位由內(nèi)負外正轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)正外負過程中有Na流入細胞，膜電位恢復過程中有Na排出細胞。下列判斷正確的是( )ANa流入是被動運輸，排出是主動運輸BNa流入是主動運輸，排出是被動運輸CNa流入和排出都是被動運輸DNa流入和排出都是主動運輸A【解析】本題以神經(jīng)元內(nèi)外Na濃度、電位變化切入，通過動作電位和靜息電位產(chǎn)生機制，考查物質(zhì)跨膜運輸方式。Na流入細胞是由高濃度流向低濃度，故為被動運輸。Na排出細胞是由低濃度流向高濃度，故為主動運輸。 3.(2012浙江卷)人體肝細胞內(nèi)CO2分壓和K濃度高于細胞外，而O2分壓和Na濃度低于細胞外

19、，上述四種物質(zhì)中通過主動轉(zhuǎn)運進入該細胞的是( ) ACO2 BO2 CK DNaC 【解析】本題考查物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞?。可通過肝細胞內(nèi)外各物質(zhì)的濃度的關系來迅速作出判斷，K逆濃度梯度從細胞外進入到細胞內(nèi)部，其跨膜運輸?shù)姆绞綖橹鲃舆\輸。4.浸入1 mol/L KNO3溶液中的洋蔥表皮細胞，會發(fā)生質(zhì)壁分離和質(zhì)壁分離復原的現(xiàn)象。在此過程中，物質(zhì)出入細胞的方式先后有( ) A主動運輸和自由擴散 B自由擴散和主動運輸 C自由擴散、協(xié)助擴散、主動運輸 D自由擴散、主動運輸、自由擴散 D【解析】洋蔥表皮細胞浸入1 mol/L的KNO3溶液中，會先發(fā)生質(zhì)壁分離，此過程中水分子以滲出細胞為主自由擴散；后來K和

20、進入細胞主動運輸，質(zhì)壁分離復原，此過程水分子又以進入細胞為主自由擴散。 3NO5.以紫色洋蔥鱗莖表皮為材料觀察植物細胞質(zhì)壁分離現(xiàn)象，下列敘述錯誤的是( ) A在發(fā)生質(zhì)壁分離的細胞中能觀察到紫色中央液泡逐漸縮小 B滴加30%的蔗糖溶液比10%的蔗糖溶液引起細胞質(zhì)壁分離所需時間短 C發(fā)生質(zhì)壁分離的細胞放入清水中又復原，說明細胞保持活性 D用高濃度的NaCl溶液代替蔗糖溶液不能引起細胞質(zhì)壁分離D【解析】用高濃度的NaCl溶液代替蔗糖溶液，能引起質(zhì)壁分離，但質(zhì)壁分離不能復原。6.在培養(yǎng)玉米的溶液中加入某種負離子，結(jié)果發(fā)現(xiàn)玉米根細胞在吸收該種負離子的同時，對Cl的主動吸收減少，而對K的主動吸收并沒有影響

21、，原因是( )A該種負離子妨礙了能量的生成B該種負離子抑制了主動運輸C該種負離子抑制了細胞呼吸D該種負離子載體和Cl的相同D【解析】運輸K和Cl的載體是不同的，加入某種負離子后，細胞吸收Cl減少了，而對K無影響，說明運輸Cl和運輸該種負離子的載體是相同的。 7.(2012湖南師大附中月考卷)某學生做“植物細胞的吸水和失水”實驗，所用材料為紫色的洋蔥鱗片葉外表皮細胞，試劑是質(zhì)量濃度為0.3 g/mL的蔗糖溶液，請回答：(1)顯微鏡下觀察到圖B的洋蔥表皮細胞最可能處于質(zhì)壁分離狀態(tài)；“”處溶液叫細胞液；“”處溶液是蔗糖溶液。(2)圖A細胞中的原生質(zhì)層是標號。能發(fā)生由圖A圖B的過程，其原因是圖A細胞外蔗糖溶液的濃度比“”處溶液濃度大。(3)若把綠色的洋蔥葉肉細胞放在質(zhì)量濃度為0.3 g/mL的蔗糖溶液中，一段時間后結(jié)果如圖B所示，則“”處為無色，原生質(zhì)層為綠色。 【解析】本題考查植物細胞的滲透失水的有關內(nèi)容。原生質(zhì)層包括細胞膜、液泡膜和兩層膜之間的細胞質(zhì)。葉肉細胞的細胞質(zhì)中含有葉綠體，所以觀察到的原生質(zhì)層為綠色。