1、1专题 4.1 物质跨膜运输的实例一、渗透作用【知识点讲解】1.渗透作用的概念渗透作用：指水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散。2. 渗透系统的组成分析渗透系统的组成（如图）及特点：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。半透膜两侧的溶液具有浓度差。3.渗透作用的发生若 S1溶液浓度大于 S2，则单位时间内由 S2S 1的水分子数多于 S1S 2，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。在达到渗透平衡后，若存在如图所示的液面差 h，则 S1溶液浓度仍大于 S2。【典型例题】如图表示渗透作用装置图，
2、其中半透膜为膀胱膜（允许单糖透过不允许二糖及多糖透过） ，装置溶液A、B、a、b 浓度分别用 MA、M B、M a、M b表示，图 2、图 4 分别表示达到平衡后，图 1、图 3 液面上升的高度 h1、h 2如果 A、B、a、b 均为蔗糖溶液，且 MAM B，M a=MbM A，下列分析正确的是（ ）A 平衡后，漏斗内溶液浓度 Ma大于 MbB 平衡后，漏斗内液面上升高度 h1h 2C 平衡后，膜两侧水分子进出速度相等，膜两侧溶液浓度相等D 若再向 a、b 中加入等量的蔗糖酶，漏斗内外液面最终会齐平2【答案】A【变式训练】某同学设计了如图所示的渗透作用实验装置，实验开始时长颈漏斗内外液面平齐，
3、记为零液面。实验开始后，长颈漏斗内部液面的变化趋势为( )【答案】B【解析】仔细观察图示，长颈漏斗内为蔗糖溶液，实验开始后长颈漏斗内部液面将上升，由于实验初始阶段半透膜内外溶液浓度差较大，所以液面上升速率较大。随着液面高度的增大，液柱抑制水分渗入的作用力逐渐增大，当与浓度差促进水分渗入的作用力达到平衡时，液面不再上升。此时，水分子通过半透膜的渗入与渗出达到平衡。二、动植物细胞的吸水和失水【知识点讲解】1.动物细胞的吸水和失水外界溶液浓度细胞质浓度时,细胞失水皱缩外界溶液浓度=细胞质浓度时,水分进出细胞处于动态平衡2.植物细胞的吸水和失水(1)成熟植物细胞的结构3(2)原理和现象外界溶液浓度大于
4、细胞液浓度时，细胞失水，发生质壁分离现象。外界溶液浓度小于细胞液浓度时，细胞吸水，发生质壁分离复原现象。(3)质壁分离的原因外因：细胞液浓度外界溶液浓度，细胞通过渗透作用失水；内因：细胞壁的伸缩性小于原生质层的伸缩性。【典型例题】将甲、乙两种植物的块茎切成形状、大小相同的细条，分别置于质量浓度为 0.3gmL 蔗糖溶液中，绘制的失水量曲线如下。下列叙述错误的是（ ）A 与图相关细胞的原生质层会有一定程度的收缩B 由图推知甲植物细胞液浓度小于乙植物细胞液浓度C 4min 时细胞液的渗透压大于外界溶液的渗透压D 8min 时水分子跨膜运输进出细胞达到平衡【答案】C【变式训练】4如图为显微镜下某植物
5、细胞在 10%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 明显变长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 分别表示细胞和原生质体的长度【答案】A三、实验：观察植物细胞的质壁分离和复原【知识点讲解】1.实验原理2.实验流程【典型例题】（2018 浙江卷，17）在观察某植物细胞的质壁分离及质壁分离复原实验中，依次观察到的结果示意图如下，5其中、指细胞结构。下列叙述正确的是（ ）A甲状态时不存在水分子跨膜运输进出细胞的现象B甲乙变化的原因之一是结构的伸缩性比的要大C乙丙的变化是由于外界溶液浓度小于细胞液浓度
6、所致D细胞发生渗透作用至丙状态，一段时间后该细胞会破裂【答案】C【变式训练】（2017海南卷.9）为研究植物细胞质壁分离现象，某同学将某植物的叶表皮放入一定浓度的甲物质溶液中，一段时间后观察到叶表皮细胞发生了质壁分离现象。下列说法错误的是（ ）A该植物的叶表皮细胞是具有液泡的活细胞B细胞内甲物质的浓度高于细胞外甲物质的浓度C细胞液中的 H2O 可以经扩散进入甲物质溶液中D甲物质和 H2O 能自由通过该叶表皮细胞的细胞壁【答案】B【解析】具有大的液泡的活细胞才能发生质壁分离，A 正确。质壁分离过程中，细胞在失水，此时，细胞外甲物质的浓度高于细胞内甲物质的浓度，B 错误。水分子跨膜的方式是自由扩散
7、，C 正确。细胞壁是全透的，甲物质和 H2O 能自由通过，D 正确。四、物质跨膜运输的其他实例【知识点讲解】实例一：6结论：1.同种植物对不同离子的吸收不一样2.不同植物对同种离子的吸收不一样3.植物吸收离子和吸收水是两个相对独立过程实例二：人体甲状腺滤泡上皮细胞具有很强的摄取碘的能力，能够逆浓度梯度吸收碘。结论：有些物质（如碘）的跨膜运输是逆相对含量梯度（逆浓度梯度）运输的。实例三：不同微生物对不同矿物质吸收表现出较大差异结论：生物对于不同离子吸收经验选择性。小结：细胞膜不仅是半透膜，还是选择透过性膜，水分子自由通过，一些离子和小分子可以通过，其他的离子、小分子、大分子不能通过，是活细胞的重
8、要特征。【典型例题】某海藻细胞液与生活的海水中各种离子浓度分析如图，图中阴影部分代表该海藻细胞液的离子浓度。据图判断，下列叙述错误的是（ ）A 海水中的 Cl可以逆浓度梯度进入海藻细胞液B 温度不影响海藻细胞吸收 Mg2+C 海藻细胞富集 K+和 Cl有利于在海水中的生存D 海藻细胞的生物膜具有选择透过性【答案】B【解析】由图像可以看出细胞内 Cl浓度大于细胞外，所以海水中的 Cl可以逆浓度梯度进入海藻细胞，所以 A 正确；题目中没有出现温度对试验的影响，所以不能看出温度是否影响海藻细胞吸收 Mg2+，所以 B7错误；由图像可以看出海藻细胞中还有较多的 K+和 Cl，所以海藻能够吸收有关离子，
9、使细胞液的浓度增加，有利于生活在海水环境中，所以 C 正确；细胞内所含的不同离子的浓度不同，这与海藻细胞膜上载体的种类和数目有关，所以海藻细胞的生物膜具有选择透过性，D 正确。【变式训练】科学家将水稻和番茄分别放在相同的含 Ca2+、Mg 2+和 SiO44-的培养液中培养，相同条件下培养一段时间后，培养液中的离子浓度变化情况如下图所示。下列分析正确的是（ ）A. 水稻吸收 Ca2+、Mg 2+的速度与吸水的速度相同B. 番茄从培养液中吸收 Ca2+，而从体内排出 SiO44-C. 最可能水稻根细胞膜上运输 SiO44-的载体数量明显多于番茄的 Ca2+和 Mg2+的跨膜运输可以是逆相对含量梯度的D. 水稻和番茄对 Mg2+离子的吸收没有体现细胞膜的选择透过性【答案】C【课堂小结】8
