专题4 物质出入细胞的方式(教师版)修改版

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专题4物质出入细胞的方式
[考试标准]
知识内容
必考要求
加试要求
物质出入细胞的方式
(1)扩散和渗透的过程
(2)动、植物细胞吸水和失水的过程及原因
(3)被动转运和主动转运
(4)胞吞和胞吐
(5)活动：观察洋葱表皮细胞的质壁分离及质壁分离复原
b
b
b
a
b
b
b
b
a
b

一、扩散和渗透
1、扩散
（1）含义：分子或离子从 高浓度 处向 低浓度 处运动的现象。
（2）结果：物质分子分布 均匀 ，直到平衡。
2、 渗透
（1）含义：水分子通过 膜 的扩散。
（2）渗透方向（单向）：从水分子数 相对较多 的一侧进入水分子数 相对较少 的一侧。
（3）水分子运动方向：双向
渗透和扩散都是物理现象，渗透属于扩散，发生渗透的条件具有半透膜（生物膜）；溶液具有浓度差。
二、动植物细胞的渗透吸水和失水
1、 动物细胞
细胞膜：相当于 半透膜 ；
细胞质：有一定浓度，和组织液发生渗透作用，当 外界溶液浓度 ＜ 细胞液浓度 时，细胞吸水膨胀甚至破裂，反之细胞失水皱缩。
2、成熟植物细胞与渗透系统
项目
渗透作用模型
植物细胞与外界溶液构成渗透系统
图解

基本条件
①半透膜
②浓度差
①原生质层——选择透性膜
②浓度差——细胞液与外界溶液之间
原理
水分子通过半透膜的扩散作用
细胞液通过原生质层与外界溶液之间发生渗透
水扩散方向
低浓度溶液→高浓度溶液
细胞壁特性
伸缩性小，全透性(即水分子和溶解在水里的物质均能通过)
原生质层
伸缩性大，相当于半透膜
现象
①当 外界溶液浓度 ＞ 细胞液浓度 时，细胞失水，发生 质壁分离 现象。
②当 外界溶液浓度 ＜ 细胞液浓度 时，细胞吸水，失水的细胞发生 质壁分离复原 现象。
拓展：
①渗透平衡≠浓度相等 达到渗透平衡时，半透膜两侧水分子移动达到动态平衡，此时膜两侧的浓度未必相等。
②半透膜与选择透性膜

半透膜
选择透性膜
概念
小分子、离子能透过、大分子不能透过
水自由通过，被选择的离子和其他小分子可以通过，大分子和颗粒物质不能通过
性质
半透性(存在微孔，半透性取决于孔的大小)
选择透性
状态
活或死
活
物质运动方向
不由膜决定，取决于膜两侧该物质的浓度差
水和亲脂性小分子：不由膜决定，取决于膜两侧该物质的浓度差；
离子和其他小分子：由膜上的载体蛋白决定
共同点
水自由通过，大分子和颗粒物质都不能通过
3、细胞的吸水和吸水条件实例

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＜外界溶液浓度
红细胞失水皱缩；成熟植物细胞发生质壁分离。

[诊断与思考]
1．判断下列叙述的正误
(1)在质壁分离复原过程中，植物细胞的细胞膜和液泡膜，相当于半透膜(　×　)
(2)当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，植物细胞一定会发生质壁分离(　×　)
(3)质壁分离过程中水分子的扩散只能单向进行(　×　)
2．利用渗透装置图分析渗透现象。
(1)若S1溶液浓度大于S2，则单位时间内由S2→S1的水分子数 多 于S1→S2，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。
(2)在达到渗透平衡后，若存在如图所示的液面差Δh，则S1溶液浓度仍大于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。
3．如图甲是一个典型的渗透装置，作为成熟植物细胞也应符合渗透系统的全部条件。请指出图乙中与图甲a、b、c对应的结构分别是什么。
提示　与图甲中a相对应的为[①]细胞液，与b对应的为[⑥]质膜及其以内部分，与c对应的是“外界溶液”。



题组一　利用系统的观点分析渗透作用的发生
1．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，记为零液面。实验开始后，长颈漏斗内部液面的变化趋势为(　　)

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。答案　B
2．把体积与质量百分比浓度相同的葡萄糖和蔗糖溶液用半透膜(允许溶剂和葡萄糖通过，不允许蔗糖通过)隔开(如图)，一段时间后液面的情况是(　　)
A．甲高于乙 B．乙高于甲
C．先甲高于乙，后乙高于甲 D．先甲低于乙，后乙低于甲
解析　在体积与质量百分比浓度相同的情况下，因为葡萄糖分子是单糖，蔗糖分子是二糖，所以同样的体积内葡萄糖分子数目多于蔗糖分子，即单位体积内半透膜甲侧的水分子数少于乙侧，水分整体表现为由乙向甲流动，导致甲侧液面越来越高，后来甲侧的葡萄糖通过半透膜进入乙侧，导致乙侧溶液浓度越来越高，水分子又从甲侧流向乙侧，最终表现为乙液面高于甲液面。答案　C
题组二　细胞吸水与失水的实验结果分析
3．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
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0.4～0.5mol·L－1之间
A项，通过图示可以看出，a组和b组实验前长度/实验后长度的值都小于1，表明细胞吸水导致细条变长；由于a组实验前长度/实验后长度的值小于b组实验前长度/实验后长度的值，说明a组吸水较多，b组吸水较少，所以实验后a组液泡中的溶质浓度比b组的低。B项，分析柱状图可知，f组细胞失水，而b组细胞吸水，因此浸泡导致f组细胞中液泡的失水量大于b组。C项，水分进出细胞的方式是渗透，不消耗ATP。D项，根据柱状图可知，在浓度为0.4mol·L－1的蔗糖溶液中的c组细胞吸水，而在浓度为0.5mol·L－1的蔗糖溶液中的d组细胞失水，所以使细条在浸泡前后长度不变的蔗糖浓度介于0.4～0.5mol·L－1之间。答案D
4．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．若B溶液的浓度稍减小，则曲线中b点左移
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　该实验可选取绿色植物成熟的叶肉细胞来进行，有大液泡，故A正确；若B溶液的浓度稍减小，细胞失水变慢变少，a点下降，质壁分离越慢，复原就越快，所以b点应左移，故B正确；两条曲线的差异可能是由于两种溶液溶质的差异，A溶液溶质不能被细胞吸收，细胞一直处于失水状态，B溶液溶质可能为小分子溶质如KNO3，可被细胞吸收造成质壁分离复原，故C错误；6min时两个细胞都处于失水状态，均可看到质壁分离现象，故D正确。答案　C
题组三　探究膜的透性
5．某同学为探究膜的透性而设计了如图所示的渗透装置，开始时烧杯内的液面和长颈漏斗内的液面相平。在长颈漏斗内液面上升的过程中(　　)
A．液面上升的速率先加快后减慢最终维持稳定
B．水分子通过半透膜从蔗糖溶液向清水扩散的速率逐渐减慢
C．当半透膜两侧液体浓度相等时，水分子不再通过半透膜扩散
D．当半透膜两侧水分子进出速率相等时，长颈漏斗内液面最高
解析　漏斗内液面上升的过程中，烧杯内的水分子进入漏斗的速率大于漏斗内的水分子进入烧杯的速率，当水分子进出速率相等时，漏斗内的液面到达最大高度后静止。答案　D
6．成熟的植物细胞具有中央大液泡，可与外界溶液构成渗透系统进行渗透吸水或渗透失水。图甲表示渗透装置吸水示意图，图乙表示图甲中液面上升的高度与时间的关系，图丙表示成熟植物细胞在某外界溶液中的一种状态(此时细胞有活性)。请据图回答下列问题：
(1)由图甲漏斗液面上升可知，实验初始时c两侧溶液浓度大小是a________b。由图乙可知，漏斗中溶液吸水速率在__________，最终液面不再上升，当液面不再上升时，c两侧浓度大小是a______b。
(2)图丙中相当于图甲中c结构的是__________(填序号)，②处充满的液体是________________________。
(3)把一个已经发生质壁分离的细胞浸入清水中，发现细胞液泡体积增大，说明细胞在渗透吸水，细胞能否无限吸水？________，原因是________________________________________________________________。
(4)把一个已经发生质壁分离的细胞浸入低浓度的蔗糖溶液中，发现细胞液泡体积也在增大。当液泡体积不再增大时，细胞液浓度是否一定和外界溶液浓度相等？__________。
答案　(1)b，细胞渗透吸水
B．a＝b，渗透系统保持动态平衡
C．a