第四章第一节 物质的跨莫运输的实例

生物体的结构总是与功能相适应，这是一个生物学的基本原理；细胞膜位于基本生命系统的边缘，细胞新陈代谢过程中所需物质的输入和代谢废物的输出，都必须经过细胞膜；细胞膜之所以能严格控制物质进出细胞，与它的组成部分、结构、特性和功能有密切关系。以上这些内容是本章重点研究的知识。本章知识与社会热点、生产生活、科技前沿的联系非常密切。(1)从近几年新课标地区生物试题看，考查点主要集中在“物质出入细胞的方式及影响因素”和“影响物质的运输因素及实验探究”等两个方面，如2010天津理综4考查跨膜运输实例；2010浙江理综29Ⅱ通过兔红细胞在不同浓度NaCl溶液中形态不同，来考查学生实验设计能力；2009广东生物2考查影响主动运输的因素；2009宁夏理综3、2009海南生物5和2009浙江理综5都考查影响物质跨膜运输的因素、2009广东生物31考查影响物质运输的探究实验。(2)“物质出入细胞的方式”考点的考查注重新情景材料的分析与判断，如2010山东理综3考查载体与运输关系；2010广东理综1考查主动运输的特点；2010上海生物10考查协助扩散；2010上海生物20考查质壁分离的相关知识；2008广东生物2考查失去载体蛋白的磷脂分子层对物质的运输情况。因此“物质出入细胞的方式及影响因素”和“影响物质的运输因素及实验探究”是历年高考的热点，值得考生关注。1．细胞吸水和失水的原理及应用通过分析植物细胞质壁分离与复原的实验，掌握细胞失水和吸水的条件及设计探究实验的一般过程、方法和应用。2．物质跨膜运输的方式通过列表法及图文结合方式比较三种物质跨膜运输方式的区别和联系，并能设计实验探究或据图分析某种物质的运输方式。3．生物膜的流动镶嵌模型结合生物膜的化学组成，理解生物膜的结构及其功能，能通过设计实验验证生物膜的组成成分、结构特点和功能特性。项目内容要求考点细胞吸水和失水原理Ⅱ重难点细胞吸水和失水的原理及应用题型年份及考卷考点选择题2010年天津、2009上海卷细胞吸水和失水的原理非选择题2010年浙江2008年广东卷细胞吸水和失水原理及应用1．(2010·上海高考，20)下图为显微镜下某植物细胞在30%蔗糖溶液中的示意图。下列叙述中错误的是()A．若将细胞置于清水中，A仍保持不变B．若该细胞处于40%蔗糖溶液中，B/A值将变小C．B/A值能表示细胞失水的程度D．A、B分别表示细胞和液泡的长度答案D解析植物细胞在30%的蔗糖溶液中已经发生质壁分离，用B表示原生质体的长度，A表示细胞(壁)长度，质壁分离过程中，原生质体逐渐变小，细胞壁伸缩有限，A长度基本不变，B/A值体现质壁分离程度；将其放入清水中将发生质壁分离复原，但细胞壁长度A基本不变；若放入40%的蔗糖溶液中，质壁分离更加明显，B/A值变小。2．(2009·海南，5)已知鱼鳔是一种半透膜。若向鱼鳔内注入适量的20%蔗糖溶液、排出鱼鳔内的空气，扎紧开口，将其浸没在盛有10%蔗糖溶液中，下列能正确表示烧杯内蔗糖溶液浓度随时间变化趋势的示意图是()答案B解析本题主要考查水分子的跨膜运输。鱼鳔内蔗糖溶液浓度为20%，烧杯内蔗糖溶液浓度为10%，而蔗糖无法通过半透膜，但水分子可以自由出入，因此烧杯内的水分子进入半透膜的量会增加，这样蔗糖溶液的浓度会增加。一段时间后，水分子进入鱼鳔内使得鱼鳔两侧的浓度相等，这时水分子进出鱼鳔达到平衡，浓度不再变化。3．(2008·江苏)下列对有关实验的描述中，错误的是()A．分离叶绿体中的色素时，不同色素随层析液在滤纸上的扩散速度不同B．用低倍镜观察不到紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的质壁分离和复原过程C．观察叶片细胞的叶绿体时，先在低倍镜下找到叶片细胞再换高倍镜观察D．甲基绿染色可使人口腔上皮细胞的细胞核呈绿色答案B解析本题考查教材实验的相关知识。调整外界溶液的浓度，在低倍镜下可以观察到紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的质壁分离和复原的过程。自主梳理一、细胞的吸水和失水1．原理：发生

，必须具备两个条件。(1)具有

：水分子可以通过，而蔗糖等大分子不能通过的膜，如

(又叫赛璐玢)。(2)膜两侧溶液具有

。渗透作用半透膜玻璃纸浓度差2．动物细胞的吸水和失水(以红细胞为例：红细胞膜相当于一层半透膜)(1)当外界溶液浓度

细胞质浓度时，细胞吸水膨胀。(2)当外界溶液浓度

细胞质浓度时，细胞失水皱缩。(3)当外界溶液浓度

细胞质浓度时，水分进出平衡。<>＝3．植物细胞的吸水和失水(1)在成熟的植物细胞中的液体环境主要指的是

里的细胞液，

膜和

膜以及两层膜之间的

称为原生质层，它相当于一层

。(2)成熟植物细胞，当细胞液浓度小于外界溶液浓度，则发生

现象；当细胞液浓度大于外界溶液浓度时，则发生

。液泡细胞液泡细胞质半透膜质壁分离质壁分离复原二、实验探究植物细胞吸水和失水1．探究实验的一般过程提出问题→ →设计实验→ →分析结果，得出结论→ →进一步探究。2．实验原理成熟的植物细胞的

相当于一层半透膜，

具有一定的浓度，能够渗透失水和吸水。作出假设进行实验表达和交流原生质层细胞液3．实验过程 →显微镜观察→实验现象(细胞发生质壁分离和复原)→得出结论。[互动探究]在实验中为什么选择紫色洋葱磷片叶作实验材料？[提示]紫色洋葱鳞片叶中有紫色的液泡，便于实验观察。制作装片要点归纳一、渗透系统的组成分析及应用1．渗透系统的组成(如图)及特点(1)半透膜，可以是生物性的选择透过性膜，如细胞膜，也可以是物理性的过滤膜，如玻璃纸。(2)半透膜两侧的溶液具有浓度差。2．渗透作用的发生(1)若S1溶液浓度大于S2，则单位时间内由S2→S1的水分子数多于S1→S2，外观上表现为S1液面上升；若S1溶液浓度小于S2，则情况相反，外观上表现为S1液面下降。(2)在达到渗透平衡后，若存在如图所示的液面差Δh，则S1溶液浓度仍大于S2。3．渗透系统的应用(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①若漏斗内液面上升，则M>N②若漏斗内液面不变，则M＝N③若漏斗内液面下降，则M<N(2)验证渗透作用发生的条件①具有半透膜②具有浓度差二、细胞的吸水和失水1．动物细胞的吸水和失水(1)当外界溶液的浓度比细胞质的浓度低时，细胞吸水膨胀。(2)当外界溶液的浓度比细胞质的浓度高时，细胞失水皱缩。(3)当外界溶液的浓度与细胞质的浓度相同时，水分子进出细胞处于动态平衡。2．成熟的植物细胞的吸水和失水(1)植物细胞的结构特点①细胞壁：全透性。②细胞膜：具有选择透过性。③细胞质：内有大液泡。④大液泡：里面的液体称细胞液，具有一定的浓度。⑤原生质层：细胞膜和液泡膜以及这两层膜之间的细胞质称为原生质层。(2)植物细胞吸水方式①未形成液泡的细胞，靠吸胀作用吸水：这样的细胞主要靠细胞内的蛋白质、淀粉和纤维素等亲水性物质吸收水分，叫做吸胀作用。干燥的种子和根尖分生区的细胞，主要靠吸胀作用吸收水分。注意：蛋白质、淀粉和纤维素的亲水性依次减弱。②液泡形成以后，细胞主要靠渗透作用吸水：细胞液浓度>外界溶液浓度—细胞吸水；细胞液浓度<外界溶液浓度—细胞失水。(3)成熟的植物细胞是一个渗透系统：植物细胞的最外面是细胞壁，主要由纤维素分子组成，分子间空隙较大，一切溶剂和溶质都能够透过，细胞壁是全透性的。细胞膜和液泡膜是选择透过性膜。我们可以把细胞膜、液泡膜以及两膜之间的其他原生质当作一层选择透过性膜，“膜”内的细胞液有一定的浓度，与细胞外的溶液存在浓度差。这样，细胞也就通过这层选择透过性膜与外界环境中的溶液发生渗透作用。感悟拓展1．渗透系统组成的条件①渗透系统适用于比较溶质不能透过半透膜的溶液浓度的大小。②两溶液间的水分子进行双向运动，我们只是观测出由水分子双向运动的差所导致的液面改变。③溶液浓度指摩尔浓度而非质量浓度，如10%葡萄糖溶液和10%蔗糖溶液的质量浓度相同，但摩尔浓度是10%蔗糖溶液的小，故水由蔗糖向葡萄糖溶液移动。2．细胞吸水和失水原理在生产生活中的应用(1)对农作物的合理灌溉，既满足了作物对水分的需要，同时也降低了土壤溶液的浓度，有利于水分的吸收。(2)盐碱地中的植物不易存活或一次施肥过多造成“烧苗”现象，都是因为土壤溶液浓度过高，甚至超过了根细胞液浓度，导致根细胞不易吸水甚至失水造成的。(3)糖渍、盐渍食品不易变质的原因是在食品外面和内部形成很高浓度的溶液，使微生物不能在其中生存和繁殖，所以能较长时间的保存。(4)医用的生理盐水浓度为0.9%，其渗透压与人体细胞外液的渗透压相当，可以使人体细胞保持正常的形态和功能。3．植物细胞吸水和失水的实验探究实验中注意事项(1)选择有大的液泡且最好液泡带有颜色的细胞作实验材料。(2)滴加蔗糖溶液和清水时，必须在实验桌上进行，不能在显微镜的载物台上进行。(3)本实验选用0.3g/mL的蔗糖溶液(此浓度下既明显出现质壁分离，又不致杀死细胞)。浓度过高，质壁分离速度虽快，但不久细胞会因失水过多而死亡，不能再进行质壁分离复原；浓度过低不能引起质壁分离或质壁分离速度太慢，此外，8%的食盐溶液，5%的硝酸钾溶液等也可使用。盐酸、酒精、醋酸等溶液能杀死细胞，不适于做质壁分离的溶液。典例导悟1利用紫色的洋葱外表皮细胞和不同浓度的蔗糖溶液，可以探究细胞质壁分离复原。下列有关该实验的叙述正确的是 ()A．该实验只是观察了质壁分离和复原现象，没有设计对照实验B．在逐渐发生质壁分离的过程中，细胞的吸水能力逐渐增强C．将装片在酒精灯上加热后，再观察质壁分离现象D．不同浓度蔗糖溶液下发生质壁分离的细胞，滴加清水后都能复原。解析该实验中多组实验(不同浓度的蔗糖溶液)之间已进行了相互对照，且每组实验前、后又进行了对照，故有对照实验；在发生质壁分离过程中，细胞液的浓度逐渐增大，故细胞的吸水能力逐渐增强；该实验不需加热，否则细胞会受热死亡，观察不到质壁分离及复原现象；若蔗糖溶液的浓度过大，细胞会因失水过多而死亡，将不会再复原。答案B下列能发生质壁分离现象的细胞是 ()A．胚乳细胞 B．人的口腔上皮细胞C．分生区细胞 D．根成熟区细胞答案D解析发生质壁分离的条件有三个