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1、第第1 1讲讲无机物、糖类及脂质知识1 渗透作用原理及应用知识2 物质出入细胞的方式知知识识梳梳理理知识3 观察洋葱表皮细胞的质壁分离及质壁分离 复原（实验）考点一 渗透作用原理及应用考点二 物质进出细胞的方式考考点点突突破破考点三 观察洋葱表皮细胞的质壁分离及质壁 分离复原（实验）知识知识1 1渗透作用原理及应用渗透作用原理及应用一、扩散和渗透一、扩散和渗透教材研读1.扩散扩散2.渗透渗透条件实例吸水 细胞液(或细胞质)浓度外界溶液浓度红细胞在水中吸水破裂;成熟植物细胞在水中吸水膨胀,但不破裂失水 细胞液(或细胞质)浓度N若漏斗管内液面不变,则M=N若漏斗管内液面下降,则MN2.验证渗透作用
2、发生的条件验证渗透作用发生的条件(1)具有半透膜:(2)具有浓度差:知能拓展知能拓展(1)半透膜两侧溶液间的水分子是进行双向运动的,我们只能观测到由双向水分子运动快慢的差异所导致的液面改变。(2)若溶质分子能通过半透膜,则先是浓度高的一侧液面升高,随后另一侧液面上升,最后达到渗透平衡。动态平衡是相对的而非绝对的。(3)上述原理可用于比较溶质不能透过半透膜的溶液浓度的大小。3.探究物质能否通过半透膜探究物质能否通过半透膜(以碘和淀粉为例以碘和淀粉为例)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通过半透膜不变蓝不变蓝
3、淀粉和碘都不能通过半透膜1.两种不同浓度的溶液在渗透时水移动的方向及渗透平衡后两溶液浓两种不同浓度的溶液在渗透时水移动的方向及渗透平衡后两溶液浓度大小的判断度大小的判断(1)若S1溶液的浓度大于S2溶液的浓度,则单位时间内S2S1的水分子数多于S1S2的,外观上表现为S1溶液的液面上升;若S1溶液的浓度小于S2溶液的浓度,则情况相反,外观上表现为S1溶液的液面下降。(2)在达到渗透平衡后,若存在如图所示的液面差h,则S1溶液的浓度仍大于S2。因为液面高的一侧形成的压强会阻止溶剂由低浓度一侧向高浓度一侧扩散。2.结合渗透作用装置图结合渗透作用装置图,联系渗透作用的条件联系渗透作用的条件,解读相关
4、信息解读相关信息(1)A图中,两侧溶液中浓度高的一侧渗透压高,浓度低的一侧渗透压低,水分子由低浓度一侧高浓度一侧。(2)两侧溶液中的溶质是否能通过半透膜,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,最后两侧液面相平。(3)在达到渗透平衡时,一般两侧溶液的浓度并不相等,因为液面高的一侧液面差形成的静水压,会阻止溶剂由低浓度一侧向高浓度一侧扩散。(4)B图中若浸在烧杯低浓度溶液中的是透析袋,由于透析袋内的溶质分子不能透过,吸收一定水分后,膨胀到一定程度,受到透析袋的束缚力的影响,水分子进出达到动态平衡。此时透析袋内外的溶液浓度是不相等的,透析袋内溶液浓度仍
5、高于烧杯中的液体浓度。典例典例1将某植物花冠切成大小和形状相同的细条,分为a、b、c、d、e和f组(每组的细条数相等),取上述6组细条分别置于不同浓度的蔗糖溶液中,浸泡相同时间后测量各组花冠细条的长度,结果如图所示。假如蔗糖溶液与花冠细胞之间只有水分交换,则()A.实验后,a组液泡中的溶质浓度比b组的高B.浸泡导致f组细胞中液泡的失水量小于b组的C.a组细胞在蔗糖溶液中失水或吸水所耗ATP大于b组D.使细条在浸泡前后长度不变的蔗糖浓度介于0.40.5molL-1之间解题关键解题关键理解渗透发生的两个条件,一是半透膜,二是渗透压(浓度差)。半透膜两侧的渗透压(浓度差)差值越大,水通过半透膜的量就
6、越多。答案答案D解析解析分析实验结果可知,a、b、c三组花冠切条在实验后长度变大,表明细胞吸水,其中a组细条浸泡后较b组细条浸泡后长,说明a组吸水较多,其液泡中细胞液浓度应比b组低,A错误;d、e、f三组花冠切条在实验后长度变小,表明细胞失水,所以浸泡导致f组液泡的失水量大于b组的,B错误;水分进出细胞的方式是扩散,不消耗能量,C错误;当实验前长度/实验后长度=1时,花冠切条长度不变,根据实验结果可判断其对应的蔗糖浓度应介于0.40.5molL-1之间,D正确。名师点拨名师点拨无大液泡的植物细胞不能发生渗透作用。动物细胞也是一个渗透系统,细胞膜相当于半透膜,细胞质有一定浓度;当细胞质与外界溶液
7、存在浓度差时,细胞通过渗透作用吸水或失水。但无细胞壁不能发生质壁分离及质壁分离复原。1-1下列有关质壁分离和质壁分离复原的叙述,正确的是(A)A.在质壁分离和质壁分离复原过程中,主要观察细胞中液泡体积的变化B.在质壁分离现象中,与细胞壁发生分离的“质”是指细胞质C.将洋葱根尖分生区细胞放在0.3g/mL的蔗糖溶液中,观察到质壁分离现象D.能否发生质壁分离和质壁分离复原也可作为判断动物细胞是否为活细胞的依据解析解析在质壁分离和质壁分离复原过程中,主要观察细胞中液泡体积的变化和原生质层与细胞壁的距离,A正确;质壁分离是指原生质层与细胞壁分离,与细胞壁发生分离的“质”是指原生质层,B错误;洋葱根尖分
8、生区细胞没有大液泡,不能用于质壁分离的观察,C错误;动物细胞没有液泡和细胞壁,不能发生质壁分离及复原,D错误。1-2洋葱表皮细胞质壁分离和复原实验过程中,液泡的体积会随外界溶液浓度的变化而改变,如图所示。图中两处滴加的溶液分别是(C)A.清水、KNO3B.清水、0.3g/mL蔗糖溶液C.0.3g/mL蔗糖溶液、清水D.0.3g/mL蔗糖溶液、0.3g/mL蔗糖溶液解析解析滴加高浓度溶液时,细胞发生渗透失水,此时液泡体积逐渐变小,细胞液颜色由浅变深,故处滴加的是0.3g/mL蔗糖溶液。滴加低浓度溶液时,细胞发生渗透吸水,此时液泡体积逐渐变大,故处滴加的是清水,C正确。考点二物质进出细胞的方式考点
9、二物质进出细胞的方式 1.影响物质跨膜运输的因素影响物质跨膜运输的因素(1)物质浓度(在一定的范围内)A.扩散B.易化扩散或主动转运(2)氧气浓度A.扩散或易化扩散B.主动转运(3)温度2.探究物质跨膜运输的方式探究物质跨膜运输的方式(1)探究是主动转运还是被动转运(2)探究是扩散还是易化扩散易混易错易混易错(1)胞吞和胞吐是借助于膜的融合完成的,与膜的流动性有关,是大分子和颗粒性物质进出细胞的物质运输方式,消耗能量。(2)物质进出细胞核并非都通过核孔复合体。核孔复合体是RNA和蛋白质等大分子进出细胞核的通道;小分子物质进出细胞核是通过核被膜或核孔复合体。(3)Na+、K+等无机盐离子一般以主
10、动转运方式进出细胞,但也可通过易化扩散(离子通道)进出细胞,如神经细胞维持静息电位时的K+外流和形成动作电位时的Na+内流。(4)载体蛋白具有特异性,协助运输不同物质的载体蛋白不同,不同生物细胞膜上的载体蛋白的种类和数量也不同。(5)当细胞膜上的载体蛋白全部参与物质的运输时,细胞吸收该载体蛋白转运的物质的速率不再增大。1.结合实例直接进行判断结合实例直接进行判断运输方式实例扩散水、气体(O2、CO2等)、脂溶性物质(甘油、脂肪酸、性激素、乙醇、乙二醇、苯等)的跨膜运输易化扩散葡萄糖进入(哺乳动物)红细胞等主动转运无机盐离子、氨基酸、核苷酸、葡萄糖等逆浓度梯度进出细胞胞吞、胞吐巨噬细胞吞噬抗原及
11、细胞碎片等、分泌蛋白的分泌2.根据分子大小及是否需要载体蛋白、能量进行判断根据分子大小及是否需要载体蛋白、能量进行判断(一般情况下一般情况下)3.根据运输方向判断根据运输方向判断:逆浓度梯度的跨膜运输方式是主动转运。知能拓展知能拓展(1)如果进行跨膜转运的物质是大分子物质如蛋白质,只能通过胞吞或胞吐方式进行,一般不能通过扩散、易化扩散或主动转运方式进行。胞吞、胞吐过程均不需要载体蛋白,但消耗ATP。(2)如果进行跨膜转运的物质是小分子物质或离子,则通过扩散、易化扩散或主动转运方式进行。(3)小分子物质,如果是脂溶性强的物质如乙醇和许多气体分子,则通过扩散方式进出细胞。水分子虽然极性较强,但分子
12、很小,也主要通过扩散方式进出细胞。扩散不需要载体蛋白协助。顺浓度梯度进行,也不消耗ATP。(4)各种离子和脂溶性差的小分子物质如葡萄糖、氨基酸等,在通过细胞膜时需要载体蛋白协助。这些物质进出细胞时,如果顺浓度梯度发生则为易化扩散,如果逆浓度梯度发生则为主动转运。例如K+由组织液进入神经细胞是以主动转运的方式进行的。典例典例2图1为葡萄糖和Na+进出肾小管上皮细胞的示意图,图2和图3是O2浓度对不同的跨膜运输方式运输速率的影响。下列相关叙述错误的是()图1A.图1中葡萄糖和Na+的运输都有两种方式B.图1中钠钾泵具有运输和催化作用C.图2所示的运输方式不一定不需要载体D.图3中所示的运输方式需要
13、消耗ATP,都是由需氧呼吸提供的解题关键解题关键答案答案D解析解析图1中葡萄糖逆浓度梯度进入肾小管上皮细胞,跨膜运输方式为主动转运,但运出肾小管上皮细胞时的方式是顺浓度梯度的易化扩散,Na+进入肾小管上皮细胞的方式是易化扩散,运出肾小管上皮细胞的方式是主动转运,所以葡萄糖和Na+的运输都有两种方式,A正确;图1中钠钾泵既起到运输Na+和K+的载体的作用,还能催化ATP水解,因此具有运输和催化作用,B正确;图2物质的运输速率不随O2浓度的增加而增大,说明不需要能量,可判断为扩散或易化扩散,扩散不需要载体,而易化扩散需要载体的协助,C正确;图3表示的物质运输方式为主动转运,消耗的ATP可由需氧呼吸
14、或厌氧呼吸提供,D错误。2-1如图为物质进出细胞的两种方式,对该图的正确理解是(D)A.和分别表示易化扩散和主动转运B.和分别表示胞吞和胞吐C.葡萄糖、性激素是以方式进入细胞的D.水、二氧化碳、氧气是以方式进入细胞的解析解析据图信息可知,方式进入细胞不需要载体蛋白协助,也不消耗能量,属于扩散;方式进入细胞需要载体蛋白协助,也需要消耗能量,属于主动转运。水、二氧化碳、氧气进出细胞的方式是扩散,葡萄糖进出细胞的方式是主动转运(进入红细胞除外),性激素是脂溶性物质,进出细胞的方式是扩散。2-2(2018浙江11月选考,12,2分)下列关于物质出入细胞方式的叙述,错误的是(C)A.O2和酒精以扩散方式
15、进入细胞B.胰蛋白酶以胞吐方式分泌到细胞外C.细菌和病毒被巨噬细胞吞噬时须穿过质膜D.红细胞在蒸馏水中会因渗透作用吸水而破裂解析解析细菌和病毒被巨噬细胞吞噬的过程是胞吞,依靠细胞膜的流动性,没有穿过质膜,C错误;O2和酒精在顺浓度梯度时以扩散方式进入细胞,A正确;胰蛋白酶的化学本质是蛋白质,属于大分子物质,以胞吐方式分泌到细胞外,B正确;红细胞的细胞内液的浓度高于外界蒸馏水的浓度,通过渗透作用吸收水分,且红细胞为动物细胞,无细胞壁支撑和保护,会吸水涨破,D正确。考点三观察洋葱表皮细胞的质壁分离及质壁分离复原考点三观察洋葱表皮细胞的质壁分离及质壁分离复原(实验实验)1.植物细胞质壁分离及复原的原
16、理植物细胞质壁分离及复原的原理中央液泡大小原生质层的位置0.3g/mL蔗糖溶液 变小(细胞失水)原生质层与细胞壁逐渐分离清水逐渐恢复原来大小(细胞吸水)原生质层恢复到原来位置2.植物细胞质壁分离及复原实验材料选择植物细胞质壁分离及复原实验材料选择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。它既容易被剥离而制成临时装片,又很容易在显微镜下观察。实践证明:质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液很容易使洋葱鳞片叶外表皮细胞发生质壁分离,短时间内对细胞的伤害很小;而清水又可使质壁分离得到复原。3.实验步骤实验步骤名师点拨名师点拨(1)细胞发生质壁分离现象的条件活细胞;具有原生质层;外界溶液浓度大于
17、细胞液浓度。(2)质壁分离复原条件活细胞;外界溶液浓度小于细胞液浓度。注意事项说明制片时应选用紫色洋葱鳞片叶的外表皮 紫色洋葱鳞片叶的外表皮细胞的液泡是深色的,实验过程中便于观察液泡的变化蔗糖溶液浓度不能过高细胞会因失水过多而死亡,不能发生质壁分离复原现象滴加蔗糖溶液时,一次滴液不要太多避免糖液溢至盖玻片上,污染物镜镜头质壁分离现象出现后,观察时间不宜过长质壁分离时间过长,细胞会因失水时间过长而死亡(3)实验中应注意的问题及分析1.细胞能否发生质壁分离及复原的判断方法细胞能否发生质壁分离及复原的判断方法(1)从细胞角度分析死细胞、动物细胞及未成熟的植物细胞(如根尖分生区细胞)不发生质壁分离及复
18、原现象。具有中央大液泡的成熟植物细胞可发生质壁分离及复原现象。(2)从溶液角度分析在一定浓度(溶质不能透膜)的溶液中只会发生质壁分离现象,不能自动复原。在一定浓度(溶质可透膜)的溶液(如KNO3、甘油等)中可发生质壁分离后自动复原现象。在高浓度溶液中可发生质壁分离现象,但不会发生质壁分离复原现象。盐酸、酒精、醋酸等溶液能杀死细胞,不适于做质壁分离实验的外界溶液。2.植物细胞质壁分离及复原的拓展应用植物细胞质壁分离及复原的拓展应用(1)判断成熟植物细胞是否是活细胞待测成熟植物细胞+一定浓度的蔗糖溶液(2)测定细胞液浓度范围:待测成熟植物细胞+一系列浓度梯度的蔗糖溶液细胞液浓度介于未发生质壁分离和
19、刚发生质壁分离的蔗糖溶液浓度之间(3)比较不同的成熟植物细胞的细胞液浓度:不同的成熟植物细胞+同一浓度的蔗糖溶液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(4)鉴别不同种类的溶液(如KNO3和蔗糖溶液):知能拓展知能拓展(1)将发生质壁分离的植物细胞置于低浓度的溶液或蒸馏水中,植物细胞会发生质壁分离复原,但如果所用溶液为葡萄糖、KNO3、NaCl、尿素、乙二醇等,发生质壁分离后因细胞主动或被动吸收溶质而使细胞液浓度增大,植物细胞会吸水引起质壁分离后的自动复原。(2)质壁分离后,在原生质层和细胞壁之间,充斥的液体为外界溶液(如蔗糖溶液)。(3)质壁分离过程中,外界溶液浓度大于细
20、胞液浓度,质壁分离程度越大,植物细胞吸水能力越强;质壁分离复原过程中,外界溶液浓度小于细胞液浓度。典例典例3在“观察植物细胞的质壁分离和复原”实验中,对紫色洋葱鳞片叶外表皮临时装片进行了三次观察(如图所示)。下列有关叙述正确的是()A.第一次观察时容易看到紫色大液泡和较大的无色细胞溶胶区域B.第二次观察时可以发现细胞质壁分离首先发生在细胞的角隅处C.吸水纸的主要作用是吸除滴管滴加的多余液体,以免污染镜头D.为了节约实验时间,通常可以省略第一次显微观察步骤解题关键解题关键“质壁分离和复原实验”是通过对同一实验材料的三次观察才得出相关结论,且每次观察都不能省略。答案答案B解析解析“观察植物细胞的质
21、壁分离和复原”实验中,第一次是对正常细胞的液泡体积、颜色等进行观察,以此作为滴加蔗糖溶液后,判断细胞是否发生质壁分离的标准,因此不能省略。第一次观察时容易看到较大的紫色液泡和较小的无色细胞溶胶区域;吸水纸的主要作用是引流,加速滴加的液体向对侧扩散;第二次观察的是植物细胞的质壁分离过程,在显微镜下可以看到质壁分离最先出现在细胞的角隅处。3-1将已经发生质壁分离的紫色洋葱表皮细胞置于清水中,细胞发生质壁分离复原。下列叙述正确的是(C)A.质壁分离复原过程中,液泡体积增大、颜色变深B.质壁分离复原的原因是水分子主动转运到细胞内C.待细胞体积增大到与质壁分离前相等时,可能会继续增大D.若细胞质壁分离时
22、因失水过多而死亡,置于清水后会立即发生质壁分离复原解析解析质壁分离复原过程中,液泡体积增大、颜色变浅,A错误;质壁分离复原的原因是水分子被动转运到细胞内,B错误;待细胞体积增大到与质壁分离前相等时,可能会继续增大,因为细胞壁具有一定的伸缩性,C正确;若细胞质壁分离时因失水过多而死亡,置于清水后不会发生质壁分离复原,D错误。3-2将完全相同的两个植物细胞分别放置在甲、乙溶液中,对细胞失水量进行统计后绘制出如下曲线。下列叙述错误的是(D)A.甲溶液比乙溶液浓度高导致植物细胞失水较多B.植物细胞在乙溶液中发生质壁分离和自动复原C.图中放入甲、乙溶液的细胞质壁分离后放入清水中有可能都复原D.若乙溶液的浓度稍增大,则曲线的变化可能为a点上升,b点左移解析解析分析图示可知,植物细胞在甲溶液中一直处于失水状态,且失水较快,在乙溶液中先失水后吸水,即发生了质壁分离与自动复原,A、B正确;乙溶液的浓度稍增大,则细胞发生质壁分离时失水量增大,即a点上升,质壁分离后复原所需时间延长,即b点右移,D错误。