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。4.渗透作用的应用源:比较不同溶液浓
2、度大小验证渗透作用发生的条件具半透膜。漏斗内 烧杯内溶液浓度 M N现象及结论若漏斗内液面上升，则 MN若漏斗内液面不变，则 MN若漏斗内液面下降，则 MN2具有浓度差。【典型例题】如图是达到平衡的渗透装置，半透膜不允许蔗糖分子通过，此时漏斗内（S 1）和漏斗外（S 2）为两种不同浓度的蔗糖溶液，液面的高度差为 h，初始时漏斗内、外液面相平。下列说法正确的是（ ）A 初始时水分子从 S1到 S2的速率小于 S2到 S1的速率B 此时漏斗内外液体浓度大小关系为 S1小于 S2C 若向漏斗内加入蔗糖酶，则 h 逐渐变大直至重新达到平衡D 若漏斗内外是不同浓度的硝酸钾溶液，平衡时 S1的浓度大于 S
3、2的浓度【答案】A【变式训练】某渗透装置如图所示，烧杯中盛有蒸馏水，已知图中猪膀胱膜允许单糖透过。在倒置的长颈漏斗中先装入蔗糖溶液，一段时间后再加入蔗糖酶。从理论上分析，该实验过程中最可能出现的实验现象是( )3A.漏斗中液面开始时先上升，加酶后即下降B.漏斗中液面先上升，加酶后继续上升，然后开始下降C.加酶前后，在烧杯中都可以检测出蔗糖D.加酶后，可以在烧杯中检测出葡萄糖、果糖和蔗糖酶【答案】B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
4、构(2)原理和现象外界溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞失水，发生质壁分离现象。4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】如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( )A 该实验可选取绿色植物成熟的叶肉细胞来进行B 两条曲线的差异是由于 A，B 溶液浓度不同导致C 若 B 溶液的浓度稍减小，则曲线中 b 点左移D 6 min 时取出两个细胞用显微镜观察，均可看到质壁分离现象【答案】B【变式训
5、练】某同学用紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞、滴加了红墨水的蔗糖溶液（质量浓度为 0.3g/mL)、蒸馏水等材料，制成观察植物细胞质壁分离和复原实验的临时装片。下图是该同学根据所观察到的图像绘制而成。下列分析中，不正确的是（ ）5A. 结构构成原生质层B. 内液体为红色，内液体为紫色C. 该图所示细胞可能正在发生质壁分离，也可能正在发生质壁分离复原D. 若将该图所示细胞放于清水中，可能会发生质壁分离复原【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63.质壁分离实验的拓展应用及方法（1）判断细胞的死活待测细胞蔗糖溶液 镜 检 发 生 质 壁 分 离 和 复 原
6、活 细 胞不 发 生 质 壁 分 离 死 细 胞 )（2）测定细胞液浓度范围待测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刚刚发生质壁分离的蔗 分 别 镜 检 糖溶液的浓度之间。（3）比较不同植物细胞的细胞液浓度大小不同植物细胞同一浓度的蔗糖溶液 刚刚发生质壁分离时所需时间的比较 判断细胞液浓度大小 镜 检 (时间越短，细胞液浓度越小)。（4）比较一系列溶液的浓度的大小同一植物的相同成熟细胞未知浓度的溶液 记录刚刚发生质壁分离所需时间 比较所用时间长 镜 检 短 判断溶液浓度的大小(时间越短，未知溶液的浓度越大)。（5）鉴别不同种类的溶液(如 KNO3溶液和蔗糖溶液)相同成熟
7、植物细胞不同种类溶液 镜 检 只 发 生 质 壁 分 离 现 象 溶 质 不 能 通 过 原 生 质 层 的溶 液 （ 如 蔗 糖 溶 液 ）质 壁 分 离 后 自 动 复 原 溶 质 能 通 过 原 生 质 层 的 溶 液（ 如 KNO3溶 液 ） )【典型例题】某同学探究“不同浓度蔗糖溶液对紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞形态的影响” ，得到如图所示结果。相关叙述正确的是( )7A.实验的主要原理是活的植物细胞能够发生渗透作用B.实验中需要使用显微镜、载玻片等仪器以及苏丹、重铬酸钾溶液等药品C.紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞浸润在蒸馏水中时，细胞会略微膨胀D.结果表明大多数细胞的细胞液浓度介于 0.25
8、0.3 mmol/L 之间【答案】C【解析】实验的主要原理为活的成熟(具大液泡)的植物细胞能够发生渗透作用，A 错误；苏丹检测脂肪，重铬酸钾检测酒精，B 错误；细胞浸润在蒸馏水中，会进行渗透吸水，由于细胞壁的伸缩性差，所以会略微膨胀，C 正确；由题图可以看出大多数细胞的细胞液浓度介于 0.20.25 mmol/L 之间，D 错误。【变式训练】（2017新课标卷.4）将某植物的成熟细胞放入一定浓度的物质 A 溶液中，发现其原生质体（即植物细胞中细胞壁以内的部分）的体积变化趋势如图所示。下列叙述正确的是（ ）A04 h 内物质 A 没有通过细胞膜进入细胞内B01 h 内细胞体积与原生质体体积的变化
9、量相等C23 h 内物质 A 溶液的渗透压小于细胞液的渗透 压D01 h 内液泡中液体的渗透压大于细胞质基质的渗透压【答案】C【点拨】23 h 内为质壁分离复原过程，细胞吸水，物质 A 溶液的渗透压小于细胞液的渗透 压。四、物质跨膜运输的其他实例【知识点讲解】实例一：8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
10、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，是活细胞的重要特征。【典型例题】将水稻和番茄分别放在含 Ca2+、Mg 2+、SiO 44-的培养液中培养，一段时间后，水稻和番茄培养液中离子浓度变化如图所示，据此分析错误的是（ ）A 番茄培养液中 Ca2+、Mg 2+减少，SiO 44-增多，说明番茄吸收 Ca2+、Mg 2+较多，SiO 44-较少B 植物细胞对无机盐离子的吸收具有选择性C 水稻吸收水的相对速度比吸收 Ca2+、Mg 2+小D 植物吸收水和吸收无机盐离子是两个相对独立的过程【答案】C9【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，Ca 2+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】10
