(金版方案)2019高考生物二轮练习“学案”资料：第7讲物质跨膜运输的实例

返回学案7物质跨膜运输的实例1.渗透作用发生的条件（1）

；（2）

。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数

蔗糖溶液进入清水中的水分子数，导致蔗糖溶液液面

。3.动物细胞的吸水和失水（1）人成熟红细胞中发生渗透作用的条件①

相当于半透膜；②

之间存在浓度差。（2）引起细胞失水和吸水的条件：外界溶液与细胞质之间存在浓度差。具有半透膜膜两侧溶液具有浓度差多于上升细胞膜外界溶液与细胞质4.植物细胞的吸水和失水失水：当外界溶液的浓度大于细胞液的浓度时，细胞通过

失水，植物细胞发生

现象吸水：将已发生质壁分离的植物细胞放入清水中，此时细胞液的浓度

外界清水，植物细胞

，发生

现象植物细胞结构细胞壁：

性原生质层细胞质具有

性，相当于

条件：成熟的植物细胞中央具有

，其内的液体叫

验证质壁分离复原全透细胞膜液泡膜选择透过半透膜大液泡细胞液渗透作用质壁分离大于吸水5.植物细胞质壁分离的现象与原因（1）现象：

与

分离；（2）外因：

浓度大于

浓度，导致细胞

；（3）内因：

。6.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（）（2）植物细胞的原生质层由细胞膜和液泡膜组成（）（3）动物细胞在任何情况下都不会发生质壁分离（）（4）无机盐离子都是逆浓度梯度跨膜运输的（）细胞壁原生质层外界溶液细胞液失水细胞壁的收缩性小于原生质层的收缩性√×√×考点1渗透作用的条件及原理分析＊考点精讲＊1.渗透作用模型和成熟植物细胞与外界溶液形成的渗透系统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渗透作用模型植物细胞与外界溶液形成的渗透系统基本组成或条件半透膜、浓度差原生质层——选择透过性膜浓度差——细胞液与外界溶液之间原理水分子通过半透膜的扩散作用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扩散方向低浓度溶液→高浓度溶液2.“U”型管中水分子移动方向的判断（如图）（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）两侧溶液中的溶质分子是否通过半透膜，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。（3）如果溶质分子不能通过半透膜，在达到渗透平衡时，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.渗透作用原理的应用分析（1）验证渗透作用发生的条件①具有半透膜②膜两侧具有浓度差（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碘能通过半透膜，而淀粉不能不变蓝变蓝淀粉能通过半透膜，而碘不能变蓝变蓝淀粉和碘都能透过半透膜不变蓝不变蓝淀粉和碘都不能透过半透膜说明：（1）渗透作用模型中特别强调溶质分子不能通过半透膜，达到渗透平衡时只意味着半透膜两侧水分子移动达到平衡，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。＊典例剖析＊【例1】［2010年新课标全国卷］将人的红细胞放入4℃的蒸馏水中，一段时间后红细胞破裂，主要原因是（）A.红细胞膜具有水溶性B.红细胞的液泡体积增大C.蒸馏水大量进入红细胞D.低温时红细胞膜的流动性增大解析：本题考查生物膜的结构特点以及渗透作用的相关知识，意在考查学生的分析理解能力。红细胞细胞膜的基本骨架为磷脂双分子层，故细胞膜不具有水溶性；与成熟的植物细胞不同，红细胞没有大的液泡；由于外界溶液的浓度小于细胞质溶液的浓度，红细胞在4℃的蒸馏水中吸水涨破；低温时红细胞膜的流动性减小。C【技巧点拨】渗透作用的条件和实质（1）渗透作用发生的条件一是具有半透膜，二是半透膜两侧的溶液存在浓度差。这里的浓度差实质上是指膜两侧水分子的相对数目。浓度差越大，水分子进出的速率越快，数量也越多。（2）渗透作用的实质①从微观水平上分析：水分子可以通过半透膜，双向扩散。②从宏观水平上分析：水从低浓度的溶液流向高浓度的溶液，直到达到动态平衡。＊对应训练＊1.如图所示实验装置，玻璃槽中是蒸馏水，半透膜允许单糖透过。倒置的长颈漏斗中装入蔗糖溶液，一定时间后再加入蔗糖酶。最可能的实验现象是（）A.漏斗中液面开始时先上升，加酶后，再上升后又下降B.在玻璃槽中会测出蔗糖和蔗糖酶C.漏斗中液面开始时先下降，加酶后一直上升D.在玻璃槽中会测出葡萄糖、果糖和蔗糖酶解析：在实验装置中，由于玻璃槽中是蒸馏水，倒置的长颈漏斗中装入蔗糖溶液，根据渗透作用，漏斗中液面开始时先上升，当在长颈漏斗中加入蔗糖酶后，蔗糖酶将蔗糖水解为葡萄糖和果糖，使长颈漏斗中单位体积内的水分子数减少，使长颈漏斗的液面再上升，但由于葡萄糖和果糖能通过半透膜，一段时间后长颈漏斗的液面又下降；由于蔗糖酶是大分子物质不能通过半透膜，因此水槽中无蔗糖酶。A2.市场上流行的直饮机的核心部位部件是逆渗透膜，它利用逆渗透原理通过水压使水由较高浓度的一侧渗透至较低浓度的一侧，理论上较高浓度的一侧的所有细菌及不纯杂物、可溶性固体物质和对人体有害的有机物和无机物均不能渗入高密度的逆渗透膜，示意图如图所示。根据上述信息判断，下列叙述正确的是（）A.逆渗透过程与渗透作用的差异是前者需要消耗能量B.逆渗透膜也具有细胞膜的识别功能C.逆渗透膜上有载体蛋白，可以选择控制有害物质D.逆渗透膜祛除有害物质的能力胜过生物膜，可以放心使用解析：由于逆渗透膜是利用逆渗透原理通过水压使水由较高浓度的一侧渗透至较低浓度的一侧，故需要消耗能量。A考点2植物细胞质壁分离与复原实验分析及应用＊考点精讲＊细胞渗透失水1.质壁分离的原因分析外因：外界溶液浓度>细胞液浓度内因原生质层相当于一层半透膜细胞壁的伸缩性小于原生质层2.质壁分离与复原实验流程（如图所示）3.质壁分离实验的拓展应用（1）判断成熟植物细胞是否有生物活性待测成熟植物细胞发生质壁分离→有生物活性不发生质壁分离→无生物活性+一定浓度的蔗糖溶液镜检（2）测定细胞液浓度范围浓度介于未发生质壁分离和刚刚发生质壁分离的蔗糖溶液浓度之间待测细胞+一系列浓度梯度的蔗糖溶液镜检细胞液（3）比较不同植物细胞的细胞液浓度发生质壁分离所需时间越短，细胞液浓度越小；反之，细胞液浓度越大不同植物细胞+同一浓度的蔗糖溶液镜检只发生质壁分离→蔗糖溶液质壁分离自动复原→KNO3溶液（4）鉴别不同种类的溶液（如KNO3和蔗糖溶液）成熟植物细胞+不同种类溶液镜检说明：（1）该实验要正确选择实验材料①选择有紫色大液泡的洋葱鳞片叶外表皮细胞。②若选择洋葱鳞片叶内表皮细胞（无紫色大液泡）进行实验，采用的外界溶液是一定浓度的大分子有色溶液，如胭脂红（水溶性大分子食用色素，呈红色）。③一般不选择细菌细胞，它能发生质壁分离，但现象不明显。④不能选择动物细胞，它无细胞壁，不能发生质壁分离现象。（2）该实验要正确选择实验试剂①使用浓度过高的蔗糖溶液（0.5g/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。②使用质量浓度为1mol／L的KNO3溶液，因为K+和NO3-可被细胞吸收，使细胞液浓度增大，所以细胞先质壁分离后又自动复原。（尿素、甘油、乙二醇同上）③使用质量浓度为1mol／L的醋酸溶液，则不发生质壁分离现象。因为醋酸能杀死细胞，使原生质层失去选择透过性。＊典例剖析＊【例2】将紫色洋葱在完全营养液中浸泡一段时间，撕取外表皮，先用浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液处理，细胞发生质壁分离后，立即将外表皮放入蒸馏水中，直到细胞中的水分不再增加。若在该实验过程中，蔗糖溶液处理前外表皮细胞液的浓度为甲，细胞中的水分不再增加时外表皮细胞液的浓度为乙，则甲、乙的关系以及实验过程中水分进出细胞的方式为（）A.甲＜乙，被动运输B.甲＞乙，被动运输C.甲＞乙，主动运输D.甲=乙，主动运输解析：将用蔗糖溶液处理后的细胞放在蒸馏水中，细胞能吸收水分，则细胞中的水分不再增加时，细胞液的浓度降低了。水分进出细胞的方式是自由扩散，属于被动运输。B【知识链接】（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。＊对应训练＊3.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解析：观察紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的质壁分离和复原过程实际上使用的就是低倍镜。B1.在洋葱表皮细胞质壁分离实验中，滴加蔗糖溶液后，观察到部分细胞未发生质壁分离，分析其原因，不可能是（）A.细胞死亡，原生质层失去选择透过性B.操作不当，细胞的外界溶液浓度过低C.代谢旺盛，细胞大量吸收蔗糖分子D.时间过短，细胞失水较少，现象不明显解析：蔗糖是大分子物质，洋葱表皮细胞不会吸收，故C错误。C2.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细胞液浓度，实验结果如下表。为保证植物A移植后能正常生存，甲地土壤溶液的浓度应（）A.≤0.15mol/LB.≤0.2mol/LC.≥0.2mol/LD.≥0.3mol/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：由于植物A在0.2mol/L的溶液中刚质壁分离，在0.15mol/L的溶液中不发生质壁分离，因此，植物A的细胞液浓度介于0.15mol/L～0.2mol/L之间，因此，为保证植物A移植后能正常生存，甲地土壤溶液的浓度应≤0.15mol/L。A3.用完全培养液在两个相同容器内分别培养水稻和番茄幼苗，假设两植物的吸水速率相同，一段时间后，测定培养液中各种离子与实验开始时各种离子浓度之比如图所示。该实验的结果不能说明（）A.不同植物对各种离子的需要量是不同的B.与番茄相比，水稻对Si4＋需要量大，对Ca2＋需要量小C.不同植物根尖细胞膜上载体的种类和数量是不同的D.植物对各种离子的吸收速率与溶液中离子的浓度有关解析：由图可以看出，植物对各种离子的吸收具有选择性，这是由植物根尖细胞膜上载体的种类和数量不同造成的，故A、B、C正确；植物对各种离子的吸收是主动运输，主动运输从低浓度到高浓度，需要载体和能量，与溶液中离子的浓度无关，故D错误。D4.胭脂红是一种水溶性的大分子食用色素，呈红色。用无色洋葱鳞片叶表皮制备“观察细胞质壁分离及复原实验”的临时装片时，可用高浓度(质量浓度为0.075g/mL)的胭脂红溶液作为外界溶液，观察细胞的变化。下列有关实验操作和结果的叙述，正确的是（）A.发生细胞质壁分离现象时，水分渗出细胞的方式是主动运输B.发生细胞质壁分离复原现象时，表皮细胞内的无色区域变大C.用不同浓度的胭脂红溶液处理细胞后，均能观察到质壁分离和复原现象D.当质壁分离不能复原时，是由于水分不能以主动运输的方式进入细胞解析：当细胞发生质壁分离现象时，水分以自由扩散的方式渗出细胞，故A错误；当细胞发生质壁分离复原现象时，原生质层体积变大，使表皮细胞内的无色区域变大，故B正确；用不同浓度的胭脂红溶液处理细胞，若外界溶液的浓度过高，会使细胞失水过多死亡，这时细胞发生质壁分离后不能复原，故C错误；当质壁分离不能复原时，水分仍以自由扩散的方式进入细胞，故D错误。答案：B5.为探究渗透实验中影响蔗糖溶液液面上升高度的因素，某同学设计了以下实验：实验一：取五组渗透装置（所用半透膜为相同面积的同种半透膜），漏斗内注入不同浓度的蔗糖溶液，分别插入盛有清水的烧杯中，每隔5分钟记录蔗糖溶液液面上升高度。实验二：取五组渗透装置，漏斗分别用不同面积的半透膜封好，将盛有相同浓度蔗糖溶液的漏斗分别插入盛有清水的烧杯中，每隔5分钟记录蔗糖溶液液面上升高度。两组实验中