1、第6讲 物质出入细胞的方式,-2-,-3-,教材梳理,题型探究,真题演练,细胞吸水和失水的原理 1.扩散和渗透 (1)扩散 概念:分子或离子从 向 运动的现象。 结果:使物质分子分布 ,直到平衡。 (2)渗透 概念:水分子通过 的扩散。 方向:从水分子数 的一侧进入水分子数的一侧。,高浓度处,低浓度处,均匀,膜,相对较多,相对较少,-4-,教材梳理,题型探究,真题演练,2.红细胞的吸水和失水 (1)原因:细胞膜相当于 ;细胞质有一定的浓度,和外界溶液因 而吸水或失水。 (2)条件:当外界溶液浓度 细胞质溶液浓度时,细胞吸水,反之细胞失水。,半透膜,渗透作用,小于,-5-,教材梳理,题型探究,真
2、题演练,3.植物细胞的吸水和失水(以成熟植物细胞为例),小于,等于,大于,基本不变,发生质壁分离后,质壁分离,-6-,教材梳理,题型探究,真题演练,考向一 扩散与渗透 【典例1-1】 右图所示的渗透装置中,开始时的液面高度为a,停止上升时的高度为b,若每次实验停止上升后都将玻璃管中高出烧杯液面的部分吸出,则ab液面间的高度差与吸出蔗糖溶液的次数之间的关系是( ),答案,解析,-7-,教材梳理,题型探究,真题演练,拓展提升渗透系统与成熟植物细胞,-8-,教材梳理,题型探究,真题演练,-9-,教材梳理,题型探究,真题演练,考向二 植物细胞吸水与失水 【典例1-2】 某种植物细胞的正常形态和在浓度为
3、m的淡盐水中的形态如图。以下能够正确反映细胞由正常形态转变为淡盐水中形态的过程中水分子进出细胞的图示是(说明:图中箭头表示水分子的运动方向,箭头的多少表示进出细胞水分子的数目)( ),答案,解析,-10-,教材梳理,题型探究,真题演练,A.实验中水分子进出细胞需要消耗ATP B.浓度为c的蔗糖溶液中无水分子进出细胞 C.在浓度为d的蔗糖溶液中细胞发生渗透吸水 D.在浓度为g、h的蔗糖溶液中细胞含水量达到最大所需的时间相同,【典例1-3】 将若干相同的萝卜条放在不同浓度的蔗糖溶液中进行实验,在保持细胞存活的条件下,在相同实验时间后,测得各组萝卜条细胞内含水量的情况如图。其中N点代表实验前萝卜条细
4、胞内含水量。下列叙述正确的是 ( ),答案,解析,-11-,教材梳理,题型探究,真题演练,易错提醒渗透渗透作用渗透现象 (1)概念:水分子通过膜的扩散称为渗透;渗透作用是指水分子从水分子数相对较多的一侧通过膜进入水分子数相对较少的一侧。由于渗透作用,通过一定的装置可以观察到渗透现象。 (2)渗透作用发生的条件:具有半透膜;半透膜两侧溶液具有浓度差;表现出水分子的移动方向:浓度低浓度高(顺着水分子的相对含量的梯度)。 (3)膜两侧有浓度差时的渗透为渗透作用;分子的运动是绝对的,半透膜两侧的水分子对等运动时,达到平衡状态,不称为渗透作用。,-12-,教材梳理,题型探究,真题演练,1.(2017浙江
5、4月选考,14)将家兔红细胞置于不同浓度的溶液中,水分子的跨膜运输示意图如下(箭头方向表示水分子的进出,箭头粗细表示水分子出入的多少)。下列叙述正确的是( )A.一段时间后,甲细胞会发生质壁分离 B.能发生渗透作用的是甲细胞和丙细胞 C.光学显微镜下可观察到乙细胞有水分子的进出 D.若将甲、乙和丙细胞同时分别置于蒸馏水中,甲细胞先破裂,答案,解析,-13-,教材梳理,题型探究,真题演练,2.(2015浙江10月选考,33)欲进行小鼠肝细胞在不同浓度NaCl溶液中发生体积和数量变化的实验,请根据以下提供的实验材料与用具,提出实验思路,预测实验结果并进行分析。 材料与用具:小鼠肝细胞悬液(用质量分
6、数为0.9%NaCl溶液配制)、质量分数为1.3% NaCl溶液、蒸馏水、试管若干支、血细胞计数板、显微镜(具有测距功能)等。 (要求与说明:对NaCl溶液的具体稀释过程、细胞计数的具体操作过程不作要求。不考虑细胞体积变化对计数的影响。绘制曲线时的细胞体积指细胞的平均体积。),-14-,教材梳理,题型探究,真题演练,请回答下列问题。 (1)实验思路: (2)预测实验结果(在以下坐标系中,绘制细胞体积和细胞数量变化示意曲线):不同浓度NaCl溶液对小鼠肝细胞体积和数量的影响 (3)分析与讨论: 当NaCl溶液浓度大于0.9%时,细胞体积与数量发生的变化及其原因是什么? 基于上述实验,怎样才能用肝
7、细胞分离得到纯度较高的细胞膜?,-15-,教材梳理,题型探究,真题演练,答案:(1)取试管若干支,将质量分数为1.3% NaCl溶液由高到低进行浓度梯度稀释。 向各支试管中分别加入肝细胞悬液,放置一定时间。 取各试管中的肝细胞悬液,分别滴加到血细胞计数板上,在显微镜下计数并测量细胞直径,记录实验结果。 对实验数据进行统计分析。 (2)(3)NaCl溶液浓度大于0.9%时,细胞体积变小,原因是细胞失水皱缩。细胞数量不变,原因是细胞仍完整。 将肝细胞置于蒸馏水中,细胞吸水胀破,然后进行离心等处理,从而得到纯度较高的细胞膜。,-16-,教材梳理,题型探究,真题演练,解析:(1)分析题意可知,本实验的
8、自变量是NaCl的浓度,因变量是小鼠肝细胞体积和数量的变化,因此,本实验的思路应为:先利用质量分数为1.3% NaCl溶液配制系列浓度的NaCl溶液,然后将肝细胞悬液加入各NaCl浓度梯度溶液中,通过镜检观察细胞的体积和数量变化情况。(2)当NaCl溶液浓度过低于0.9%时,细胞吸水胀破,无法观察到细胞,大于0.9%时,细胞体积发生皱缩,可观察到细胞体积发生变化。(3)NaC1溶液浓度大于0.9%时,细胞体积变小,原因是细胞失水皱缩。细胞数量不变,原因是细胞仍完整。将肝细胞置于蒸馏水中,细胞吸水胀破,然后进行离心等处理,从而得到纯度较高的细胞膜。,-17-,教材梳理,题型探究,真题演练,物质出
9、入细胞的方式 1.被动转运和主动转运,高浓度低浓度,低浓度高浓度,不需要,不消耗,需要,不消耗,需要,消耗,-18-,教材梳理,题型探究,真题演练,膜载体蛋白的种类和数量,-19-,教材梳理,题型探究,真题演练,2.胞吞和胞吐,不需要,消耗,-20-,教材梳理,题型探究,真题演练,考向一 物质出入细胞方式比较 【典例2-1】 (2018浙江温州高三第二次模拟考试)三种离子在丽藻细胞液和丽藻生活的池水中的浓度关系如下表所示。,下列分析中,错误的是( ) A.表中三种离子都以主动转运方式进入丽藻细胞 B.离子相应比值的不同体现了细胞膜的选择透性 C.离子进入细胞时均有相应蛋白质发生形状改变 D.离
10、子的吸收不会影响丽藻细胞对水的渗透吸收,答案,解析,-21-,教材梳理,题型探究,真题演练,技巧总结 “三步法”判断物质出入细胞的方式,-22-,教材梳理,题型探究,真题演练,考向二 影响物质跨膜运输的因素 【典例2-2】 将三组生理状态相同的某植物幼根分别培养在含有相同培养液的密闭培养瓶中,经过一段时间处理后,测定根对某种无机盐离子的相对吸收量。培养条件及实验结果如表。,-23-,教材梳理,题型探究,真题演练,下列相关叙述,不正确的是( ) A.有氧条件有利于该植物幼根对该离子的吸收 B.有氧条件下温度升高,幼根对该离子相对吸收量增加 C.在第2 组条件下,幼根细胞吸收该离子所需能量来自厌氧
11、呼吸 D.1、2组幼根吸收该无机盐离子的方式分别是主动转运和易化扩散,答案,解析,-24-,教材梳理,题型探究,真题演练,归纳提升影响物质跨膜运输的因素 (1)物质浓度(在一定浓度范围内),(2)氧气浓度,-25-,教材梳理,题型探究,真题演练,考向三 物质出入细胞方式的综合应用 【典例2-3】 下图为一种溶质分子跨膜运输的示意图。下列相关叙述错误的是( ),A.载体逆浓度运输溶质分子 B.载体具有ATP酶活性 C.载体和转运方式不同 D.载体转运溶质分子的速率比扩散快,答案,解析,-26-,教材梳理,题型探究,真题演练,考向四 物质出入细胞方式实验设计 【典例2-4】 某实验小组要对“低温是
12、否会影响物质的跨膜运输”进行实验探究,设计了如下实验。 实验步骤: 组装渗透装置两套,分别编号为1和2。 两组烧杯中分别加入等量的水,在长颈漏斗中分别加入等量的同一浓度蔗糖溶液,保持管内外液面高度相等。 对两组装置进行不同处理:1组用水浴锅加热至37 ,2组的烧杯外加冰块降温。 两组装置同时开始实验,几分钟后观察、记录漏斗液面变化。,-27-,教材梳理,题型探究,真题演练,请分析回答下列问题。 (1)本实验是通过测定水分子通过膜的扩散即 作用速率来进行探究的。 (2)本实验的自变量是 ;为了直观地表示相对速率,用 作为检测指标。 (3)该实验可能的结果与结论是: 。 。 。,(4)如果上述实验
13、结果证明了“低温能影响物质跨膜运输的速率”,那么对于生物活细胞来讲,产生这种情况的原因可能是: 。 。,-28-,教材梳理,题型探究,真题演练,答案:(1)渗透 (2)温度 漏斗液面高度的变化 (3)若1组漏斗管内液面比2组高,则说明低温会影响物质的跨膜运输且运输速率减慢 若2组漏斗管内液面比1组高,则说明低温会影响物质的跨膜运输且运输速率加快 若1、2组漏斗管内的液面高度相同,则说明温度高低并不影响物质的跨膜运输 (4)低温会影响细胞膜的流动性,从而影响其功能 低温会影响酶的活性,从而影响细胞呼吸释放能量的过程,-29-,教材梳理,题型探究,真题演练,解析:本实验通过渗透装置所处温度变化,比
14、较管内外液面高度变化,判断物质进出细胞的速率。由此知,该实验自变量是渗透系统所处的环境温度,因变量是物质的跨膜运输情况,通过漏斗液面高度的变化作为指标。若1组漏斗液面高度比2组高,则说明低温会影响物质的跨膜运输且运输速率减慢;若2组漏斗的液面高度比1组高,则说明低温会影响物质的跨膜运输且运输速率加快;若1、2组漏斗的液面高度相同,则说明温度高低并不影响物质跨膜运输。如果上述实验结果证明了“低温能影响物质跨膜运输的速率”,那么对于生物活细胞来讲,产生这种情况的原因可能一是低温会影响质膜的流动性,从而影响其功能;二是低温会影响能量的供应,进而影响物质跨膜运输。,-30-,教材梳理,题型探究,真题演
15、练,1.(2018浙江11月选考,12)下列关于物质出入细胞方式的叙述,错误的是( ) A.O2和酒精以扩散方式进入细胞 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,答案,解析,-31-,教材梳理,题型探究,真题演练,2.(2018浙江6月学考,4)下列物质中通过质膜进出细胞需要转运蛋白的是( ) A.K+ B.CO2 C.O2 D.甘油,答案,解析,-32-,教材梳理,题型探究,真题演练,3.(2017浙江11月选考,7)下列物质出入细胞过程中,需要消耗ATP的是( ) A.甘油进入人体皮肤细胞 B.葡萄糖通过易化
16、扩散进入红细胞 C.矿物质离子逆浓度梯度转运至根细胞内 D.质壁分离过程中水分子进出洋葱表皮细胞,答案,解析,-33-,教材梳理,题型探究,真题演练,活动:观察洋葱表皮细胞的质壁分离及质壁分离复原 1.实验原理:成熟的植物细胞构成渗透系统可发生 。,渗透作用,大于,小于,-34-,教材梳理,题型探究,真题演练,紧贴细胞壁,质量浓度为0.3 g /mL的蔗糖溶液,逐渐变小,变深,细胞壁逐渐分离,清水,变浅,逐渐贴近细胞壁,逐渐胀大,2.实验步骤,-35-,教材梳理,题型探究,真题演练,3.实验现象及结论 实验现象:实验结论: 外界溶液浓度大于细胞液浓度,植物细胞渗透失水,发生质壁分离。 外界溶液
17、浓度小于细胞液浓度,植物细胞渗透吸水,发生质壁分离复原。,-36-,教材梳理,题型探究,真题演练,考向一 实验原理、过程与分析 【典例3-1】 (2018浙江选考十校联盟3月适应性考试)用洋葱鳞片叶表皮制备“观察细胞质壁分离和复原实验”的临时装片,观察细胞的变化。下列有关实验操作和结果的叙述,错误的是( ) A.可以用低倍镜观察细胞质壁分离和质壁分离复原现象 B.黑藻叶片不能作为“观察细胞质壁分离和复原实验”的材料 C.该实验所使用蔗糖溶液的质量浓度为0.3 g/mL D.在光学显微镜下可以看到洋葱鳞片叶表皮细胞的细胞核,答案,解析,-37-,教材梳理,题型探究,真题演练,导师点睛实验应注意的
18、问题 (1)选材:选择活的紫色洋葱鳞片叶外表皮。 选择的材料必须是活细胞,因为只有活细胞的原生质层才具有选择透性,否则将不会出现质壁分离及其复原现象。 要用含有大液泡的植物细胞。 细胞液应有颜色,紫色的洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液为紫色,易于观察。,-38-,教材梳理,题型探究,真题演练,(2)试剂: 若蔗糖溶液浓度过低,可能不足以引起质壁分离现象的发生。若使用浓度过高的蔗糖溶液,则质壁分离现象明显,但不能复原,因为溶液浓度过高,使细胞过度失水而死亡。 使用质量浓度为1 mol/L的KNO3溶液,因为K+和 二者均可被细胞吸收,使细胞液浓度增大,所以细胞先发生质壁分离后又自动复原。 若使用质量
19、浓度为1 mol/L的醋酸溶液,则不发生质壁分离及复原现象。因为醋酸能杀死细胞,使原生质层失去选择透性。 (3)操作注意事项:观察细胞质壁分离状态时,时间不要过长,以免细胞因长期处于失水状态而死亡,影响复原现象的观察。,-39-,教材梳理,题型探究,真题演练,【典例3-2】 (2018浙江温州高三第二次模拟考试)利用无色洋葱内表皮、均加入适量红墨水的蔗糖溶液和清水,开展“观察质壁分离及质壁分离复原”活动。下列关于该过程的叙述,正确的是( ) A.制片过程:取载玻片撕表皮滴清水盖盖玻片 B.细胞中液泡颜色变化:浅深浅 C.细胞吸水能力变化:大小大 D.视野中红色区域变化:小大小,答案,解析,-4
20、0-,教材梳理,题型探究,真题演练,导师点睛 (1)当外界溶液是蔗糖溶液时,需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,植物细胞才会发生质壁分离复原。但如果所用溶液为葡萄糖、KNO3、NaCl、尿素、乙二醇等溶液时,发生质壁分离后,因细胞主动或被动吸收溶质,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)质壁分离过程中,外界溶液浓度大于细胞液浓度,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。 (3)质壁分离与复原过程中水分子的移动是双向的,总结果是单向的。 (4)本实验用显微镜观察了三次,第一次与第二次形成对照,第三次与第二
21、次形成对照,该对照方式为自身对照。,-41-,教材梳理,题型探究,真题演练,考向二 实验设计 【典例3-3】 农作物遭受洪水长时间浸泡会出现烂根而死亡,原因是根细胞无氧呼吸产生的酒精对细胞有毒害作用。为研究酒精对细胞的毒害,某生物兴趣小组进行了下面的实验: (1)实验原理:通过观察细胞是否发生质壁分离,来判断植物细胞的 ,进而了解酒精对细胞的毒害作用。 (2)渗透作用的发生必须具备两个条件:一是具有半透膜;二是半透膜两侧的溶液具有 。 (3)实验步骤: 步骤一:配制不同浓度的酒精溶液,分别浸泡生长状况相同的洋葱紫色鳞片叶表皮细胞1个单位时间、2个单位时间、3个单位时间。 步骤二:取出材料置于蒸
22、馏水中漂洗10 min,然后制作临时装片。 步骤三:显微镜观察,计数细胞总数和发生质壁分离细胞总数。,-42-,教材梳理,题型探究,真题演练,(4)结果如图:(5)上述步骤二中,将材料置于蒸馏水漂洗10 min的目的是 。 (6)酒精浸泡3个单位时间导致洋葱表皮细胞全部死亡的最低酒精浓度为 。体积分数25%的酒精浸泡洋葱表皮细胞1个单位时间的实验结果表明 。 (7)实验结果预测:在上图中绘出不同浓度酒精溶液作用细胞2.5个单位时间质壁分离细胞所占百分率。,-43-,教材梳理,题型探究,真题演练,答案:(1)死活 (2)浓度差 (5)洗去酒精,避免对实验的干扰 (6)15% 生长状况相同的洋葱表
23、皮细胞对酒精毒害的耐受能力不同 (7),-44-,教材梳理,题型探究,真题演练,解析:(1)能发生质壁分离的细胞是活细胞,所以可以通过观察细胞是否发生质壁分离,来判断植物细胞的死活进而了解酒精对细胞的毒害作用。(2)渗透作用的发生必须具备的两个条件是半透膜和浓度差,酒精对根的毒害作用使原生质层失去选择透性,细胞死亡导致质壁分离不能发生。(5)制作临时装片时,将材料置于蒸馏水中漂洗10 min,洗去酒精,消除酒精对实验结果的干扰。(6)分析题图可知,浸泡3个单位时间导致洋葱表皮细胞全部死亡的最低酒精浓度为15%,体积分数25%的酒精浸泡洋葱表皮细胞1个单位时间的实验结果是只有部分细胞死亡,由此可
24、得出生长状况相同的洋葱表皮细胞对酒精毒害的耐受力不同。(7)下斜线起点和终点介于2个和3个时间单位之间,横线与100%相重合。,-45-,教材梳理,题型探究,真题演练,(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刚发生质壁分离的蔗糖溶液浓度之间 (3)比较不同成熟植物细胞的细胞液浓度 不同成熟植物细胞+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,知识拓展(1)判断成熟植物细胞是否是活细胞:,-46-,教材梳理,题型探究,真题演练,(4)鉴别不同种类的溶液(如KNO3和蔗糖溶液),-47-,教材梳理,题
25、型探究,真题演练,1.(2016浙江10月选考,16)下列关于“观察洋葱表皮细胞的质壁分离及质壁分离复原”活动的叙述,正确的是 ( ) A.制作洋葱表皮细胞装片需经解离、压片等操作才能将细胞分散 B.由低倍镜换成高倍镜时,需转动光圈才能换上高倍物镜 C.质壁分离过程中,水分子从胞内单向运动到胞外导致液泡变小 D.质壁分离复原过程中,细胞吸水速度逐步减慢,答案,解析,-48-,教材梳理,题型探究,真题演练,2.(2015浙江10月选考,19)用质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液浸润紫色洋葱鳞片叶外表皮,在显微镜下观察到如图所示的结果。下列叙述错误的是 ( ) A.表示细胞壁 B.的体积比实验初期大 C.处充满着蔗糖溶液 D.的颜色比实验初期深,答案,解析,-49-,教材梳理,题型探究,真题演练,3.(2015浙江9月选考调研,23)将质壁分离的洋葱紫色外表皮细胞放入清水中,液泡体积的变化如图所示。下列叙述正确的是( )A.与a点相比,b点时细胞的液泡颜色变深 B.与b点相比,c点时细胞的吸水速率大 C.c点时细胞膨胀,液泡内没有水分子进出 D.b点到c点过程中,细胞的吸水速率受细胞壁的影响,答案,解析,
