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1、第二单元细胞的代谢专题3物质出入细胞的方式高考生物高考生物考点一考点一渗透作用原理及应用渗透作用原理及应用知识清单知识清单 一一细胞吸水和失水的原理细胞吸水和失水的原理渗透作用渗透作用1.概念概念:指水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散过程。2.发生条件发生条件:具有半透膜;半透膜两侧具有浓度差。3.实例实例:动物细胞的渗透作用(1)动物细胞的细胞膜相当于半透膜。(2)当外界溶液的浓度大于大于细胞质浓度时动物细胞会失水皱缩;反之动物细胞会吸水膨胀,甚至破裂。二二探究植物细胞的吸水和失水实验探究植物细胞的吸水和失水实验1.植物细胞可看作一个渗透系统植物细胞可看作一个渗透系统2.实验材料实验材
2、料:常选用紫色洋葱鳞片叶外表皮作为观察质壁分离和复原的实验材料。3.引流法引流法:从盖玻片一侧滴入蔗糖溶液,在盖玻片的另一侧用吸水纸吸引,并反复几次。4.实验现象实验现象:滴加蔗糖溶液后,用显微镜观察可看到细胞壁与原生质层分离,液泡颜色加深。此时细胞壁与原生质层之间的空隙中充满的是蔗糖溶液;此过程中植物细胞液的浓度增大,细胞的吸水能力增强。5.植物细胞发生质壁分离的主要原因植物细胞发生质壁分离的主要原因6.细胞发生质壁分离需具备的条件细胞发生质壁分离需具备的条件:活的(前提条件)成熟的(具有大液泡)植物细胞(具有细胞壁)。一、渗透系统的组成分析一、渗透系统的组成分析渗透作用模型植物细胞渗透系统
3、图解组成条件半透膜物理性过滤膜(如玻璃纸)原生质层相当于半透膜浓度差半透膜两侧的溶液体系(S1,S2)之间细胞液(S1)与外界溶液(S2)之间渗透作用发生S1S2水分S2S1;漏斗内液面上升细胞吸水;可发生质壁分离复原S1=S2水分进出平衡;液面不变水分进出细胞处于动态平衡【思维点拨】渗透作用的2个易错点(1)液面静止后S1和S2仍存在浓度差,两者在半透膜两侧形成的渗透压用于维持液面高度差,故漏斗内外液面差的大小取决于S1和S2的浓度差。植物细胞失水达到平衡时,S1=S2;植物细胞吸水达到平衡时,由于细胞壁压力阻止吸水,则S1往往大于S2。(2)渗透系统的溶液浓度指物质的量浓度而非质量浓度,实
4、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%蔗糖溶液的渗透压小,故水可通过半透膜由蔗糖溶液向葡萄糖溶液移动。例例1(2017安徽六安一中第一次月考,8)如图所示,把体积与质量浓度相同的葡萄糖与蔗糖溶液用半透膜(允许溶剂和葡萄糖通过,不允许蔗糖通过)隔开,开始时和一段时间后液面情况是()A.甲高于乙B.乙高于甲C.甲先高于乙,乙后高于甲D.乙先高于甲,甲后高于乙解析解析由于葡萄糖的分子量比蔗糖小,所以质量浓度相同的葡萄糖与蔗糖溶液相比较,葡萄糖溶液的物质的量浓度高于蔗糖溶液,所以开始时甲侧液面高于乙侧。由于葡萄糖可通过半透膜,而蔗糖分子不能通过,其结果会引起甲侧浓度下
5、降、乙侧浓度上升,所以一段时间后乙侧液面高于甲侧。答案答案C知能拓展知能拓展半透膜与选择透过性膜(1)共性:都允许水分子自由通过,而大分子物质不能通过。(2)区别:半透膜是无生物活性的物理性薄膜,物质能否通过取决于分子的大小,比膜孔径小的分子均可以通过。选择透过性膜是具有生物活性的生物膜,如细胞膜和其他生物膜,可以让水分子自由通过,一些离子和小分子也可以通过,而其他的离子、小分子和大分子则不能通过;对小分子物质的选择性主要与膜载体有关,细胞死亡时,生物膜的选择透过性丧失。二、植物细胞质壁分离及复原实验二、植物细胞质壁分离及复原实验1.实验原理实验原理:成熟的植物细胞构成渗透系统可发生渗透作用。
6、2.实验步骤及实验现象实验步骤及实验现象3.质壁分离及复原实验的拓展应用质壁分离及复原实验的拓展应用(1)判断成熟植物细胞是否有生物活性(2)测定细胞液浓度范围知能拓展知能拓展细胞吸水和失水原理的应用(1)对农作物进行合理灌溉,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易造成“烧苗”现象,都是由土壤溶液浓度过高,甚至超过了根细胞液浓度,使根细胞不易吸水甚至失水造成的。(3)糖渍、盐渍食品不易变质是因为在食品外部和内部形成高渗溶液,微生物不能在其中生存和繁殖,所以能较长时间地保存。(4)医用的生理盐水是浓度为0.9%的NaC
7、l溶液,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。例例2(2017辽宁盘锦高中上学期期中,12)如图为某同学利用紫色洋葱鳞片叶作为实验材料,观察植物细胞质壁分离与复原的基本操作步骤。下列相关叙述中,错误的是()A.第二次观察(d)和第一次观察(b)形成对照,第三次观察(f)和第二次观察(d)形成对照B.该实验主要观察原生质层和细胞壁的位置、液泡的颜色和大小等C.如果将蔗糖溶液换成浓度适宜的KNO3溶液,则可以省略e过程D.增大蔗糖溶液的浓度,实验效果会更明显且不影响细胞的活性解析解析第二次观察(d)和第一次观察(b)形成对照,观察细胞质壁分离现象;第三次观察(f)
8、与第二次观察(d)形成对照,观察细胞质壁分离复原现象,A正确;在质壁分离过程中,原生质层与细胞壁逐渐分开,液泡的体积逐渐变小,液泡的颜色逐渐变深;在质壁分离复原过程中,原生质层与细胞壁逐渐接近,液泡的体积逐渐变大,液泡的颜色逐渐变浅,因此该实验可以通过观察原生质层和细胞壁的位置、液泡的颜色和大小来判断是否发生质壁分离及复原,B正确;适宜浓度的KNO3溶液能让细胞发生质壁分离后自动复原,若将蔗糖溶液换成适宜浓度的KNO3溶液,可省略人为滴加清水的操作,C正确;适当提高蔗糖溶液的浓度,使蔗糖溶液与细胞液的浓度差变大,质壁分离的速度加快,但如果蔗糖溶液浓度过高,会导致细胞失水过多而死亡,不会发生质壁
9、分离的复原现象,D错误。答案答案D方法方法“角度转换法角度转换法”分析质壁分离及复原分析质壁分离及复原1.从细胞角度分析从细胞角度分析判断依据活的且有大液泡和细胞壁的细胞死细胞、动物细胞不发生质壁分离现象。成熟植物细胞具有中央大液泡,易发生质壁分离现象,而未成熟的植物细胞(如根尖分生区等细胞)不具有大液泡,则不易发生质壁分离现象。细菌细胞也能发生质壁分离现象,但不明显。方法技巧方法技巧2.从溶液角度分析从溶液角度分析判断依据能保持细胞活性且能形成浓度差的溶液在一定浓度(溶质不能穿膜)的溶液中发生质壁分离现象。在一定浓度(溶质可穿膜)的溶液中先发生质壁分离后可自动复原,如甘油、尿素、乙二醇、KN
10、O3溶液等。在高浓度溶液中质壁分离现象明显,但不能复原,因为溶液浓度过高,细胞过度失水而死亡。知能拓展知能拓展对细胞质壁分离自动复原现象的分析(1)发生机理:在较高浓度的溶液中成熟植物细胞可发生质壁分离。由于细胞膜具有选择透过性,一般情况下溶质分子不能进入细胞,但细胞选择性吸收的溶质如K+、尿素等则可通过原生质层进入细胞液,使细胞液浓度升高,细胞吸水,故发生质壁分离后可自动复原。(2)溶液举例:硝酸钾溶液、NaCl溶液、尿素溶液、甘油、乙二醇等。例例3(2017湖北襄阳四校上学期期中联考,30)下图曲线表示完全相同的两个植物细胞分别放置在A、B溶液中,细胞失水量的变化情况。相关叙述不正确的是(
11、)A.该实验可选取绿色植物成熟的叶肉细胞来进行B.若B溶液的浓度稍增大,则曲线中b点右移C.两条曲线的差异是由于A、B溶液浓度不同导致D.6min时取出两个细胞用显微镜观察,均可看到质壁分离现象解析解析由曲线可知相同植物细胞在A、B溶液中均出现质壁分离现象,但在B溶液中植物发生了质壁分离自动复原现象,而在A溶液中则不能,说明A、B溶液的种类不同,C错误、D正确;若B溶液的浓度稍增大,则质壁分离复原所需时间增多,b点右移,B正确。答案答案C考点二考点二物质进出细胞的方式物质进出细胞的方式 一一小分子物质进出细胞的方式小分子物质进出细胞的方式二二大分子物质进出细胞的方式大分子物质进出细胞的方式物质
12、跨膜运输影响因素分析物质跨膜运输影响因素分析1.物质浓度物质浓度(在一定的浓度范围内在一定的浓度范围内)3.温度温度2.氧气浓度氧气浓度例例4(2018安徽蚌埠二中月考,11)下列关于物质出入细胞的示意图的描 述,不 正 确 的 是()A.影响方式的主要环境因素是温度和氧气浓度B.代表的方式不需要载体蛋白的协助C.曲线不再上升的限制因素主要是膜上载体的数量D.不需要消耗能量,因此一定是被动运输解析解析代表的方式是主动运输,温度和氧气浓度可影响能量的产生,从而影响主动运输过程,A正确;代表的方式是自由扩散,代表的方式不需要消耗能量,一定是被动运输,可代表自由扩散或协助扩散,其中协助扩散需要膜上载
13、体蛋白的协助,D正确、B不正确。答案答案B方法方法“归纳法归纳法”判断物质进出细胞的方式判断物质进出细胞的方式1.结合实例直接进行判断结合实例直接进行判断方法技巧方法技巧运输方式实例自由扩散水、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)协助扩散葡萄糖进入哺乳动物成熟的红细胞;无机盐离子通过离子通道进出细胞主动运输无机盐离子、氨基酸、核苷酸、葡萄糖(进入哺乳动物成熟的红细胞除外)胞吞、胞吐蛋白质的分泌,吞噬细胞吞噬抗原等2.根据分子大小与是否需要载体、能量进行判断根据分子大小与是否需要载体、能量进行判断3.根据运输方式图解进行判断根据运输方式图解进行判断结论:
14、甲主动运输;乙自由扩散;丙、丁协助扩散4.根据曲线进行判断根据曲线进行判断(1)有饱和点的曲线表示协助扩散或主动运输。(2)受呼吸或氧浓度影响的曲线表示主动运输。(3)能体现逆浓度梯度运输的表示主动运输(如下图)。【思维点拨】【思维点拨】归纳物质进出细胞方式的特点和判断(1)需要载体的方式:协助扩散、主动运输。(2)需要消耗能量的方式:主动运输、胞吞、胞吐。(3)逆浓度梯度运输的方式:主动运输。(4)大分子物质运输的方式:胞吞、胞吐。(5)葡萄糖和无机盐离子跨膜运输的方式:一般为主动运输,但若为顺浓度梯度运输(如葡萄糖进入红细胞、无机盐离子通过离子通道进出细胞等),则为协助扩散。例例5(2017青海师大附中第一学期月考,12)图为氨基酸和Na+进出肾小管 上 皮 细 胞 的 示 意 图。正 确 的 选 项 是()选项管腔中氨基酸上皮细胞管腔中Na+上皮细胞上皮细胞中氨基酸组织液A主动运输被动运输主动运输B被动运输被动运输被动运输C被动运输主动运输被动运输D主动运输被动运输被动运输解析解析分析示意图可知,管腔中氨基酸上皮细胞是从低浓度到高浓度,为主动运输;管腔中Na+上皮细胞是从高浓度到低浓度,且通过载体蛋白,为被动运输(协助扩散);上皮细胞中氨基酸组织液是从高浓度到低浓度,且通过载体蛋白,为被动运输(协助扩散)。答案答案D