2020版一轮复习生物新课改省份专用学案：第二单元第四讲物质跨膜运输的实例和方式

第四讲物质跨膜运输的实例和方式

知识体系——定内容
核心素养——定能力

生命观念
通过归纳记忆常见物质运输方式的实例和判断方法，建立起生命结构与功能相统一的观点
理性思维
通过分析影响渗透作用和物质跨膜运输的因素，培养利用逻辑思维分析问题的能力
科学探究
通过观察植物细胞质壁分离与复原和探究物质跨膜运输的方式的实验，掌握探究性实验设计的一般程序
社会责任
通过对渗透作用和质壁分离应用等有关问题分析，养成学以致用，关注生产生活实际的习惯

考点一　渗透作用与质壁分离[重难深化类]

1．渗透作用原理

2．动物细胞的吸水和失水

(2)现象
3．成熟植物细胞的吸水和失水(据图填空)

(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。
[基础自测]
1．判断下列叙述的正误
(1)植物细胞的原生质层包括细胞膜、细胞质和细胞核(×)
(2)质壁分离过程中水分子扩散只能单向进行(×)
(3)将动物细胞放入一定浓度的外界溶液中，不能发生渗透作用(×)
(4)在成熟的植物细胞发生质壁分离过程中，细胞的吸水能力逐渐减小(×)
2．下图中A、B分别表示渗透作用装置，据图回答下列问题

(1)水分子的流动方向：
①当溶液浓度S1＞S2时，水分子通过半透膜由S2流向S1数目多于由S1流向S2的数目，液面上升；
②当溶液浓度S1＜S2时，水分子通过半透膜由S1流向S2数目多于由S2流向S1的数目，液面下降。当渗透平衡时，通过半透膜的水分子达到平衡，液面不再发生变化。
(2)Δh不变时，S1、S2的大小关系为S1＞S2(填“＞”“＜”或“＝”，S1、S2中溶质不能通过半透膜)。
(3)在图B所示的U形玻璃管内，左右管内分别装入质量分数相等的葡萄糖、麦芽糖溶液。初始时两管中液面相平，假设溶质分子不能透过半透膜。
①一段时间后，两管中液面的变化为：左管液面升高，右管液面降低。(均填“升高”“降低”或“不变”)
②如同时向两管内加入等量的麦芽糖酶，两管中液面的变化分别为：左管液面先升高，后下降，右管液面先下降，再升高，最后稳定在一定高度。


1．影响渗透作用中液面变化的因素分析
半透膜表面积的大小
半透膜两侧的浓度差


在浓度NB＝NC>NA，其他条件相同的情况下，半透膜的表面积越大，单位时间内进出半透膜的水量越多，液面变化越明显
结果：vB>vC，ΔhB＝ΔhC
在其他条件相同的情况下，半透膜两侧的浓度差越大，单位时间内进出半透膜的水量越多，液面变化越明显
结果：vB>vC，ΔhB>ΔhC

2．渗透装置中溶液渗透方向与浓度的判断

[对点落实]
1．(2019·临沂模拟)如图1所示的甲、乙、丙三个渗透装置中，三个漏斗颈的内径相等，漏斗内盛有浓度相同的蔗糖溶液，且漏斗内液面高度相同，漏斗底部均封以半透膜，置于同一个水槽的清水中。三个渗透装置半透膜的面积和所盛蔗糖溶液的体积如下表所示。图2中曲线①②③表示漏斗液面高度随时间的变化情况。则曲线①②③与甲、乙、丙三个装置的对应关系应是(　　)

装置编号
甲
乙
丙
半透膜面积
S
S/2
S
蔗糖溶液体积
T
T
2T

A．①－丙；②－甲；③－乙　 B．①－乙；②－甲；③－丙
C．①－甲；②－乙；③－丙 D．①－丙；②－乙；③－甲
解析：选A　丙的体积最大，吸水的量最大，漏斗液面高度最高，相对应的是图2中曲线①；甲、乙的体积相等，但是甲漏斗口的半透膜面积比乙的大，吸水的速度快，故甲漏斗液面高度变化要比乙的快些，对应图2中曲线②。
2．如图为渗透作用实验，开始时如图1，a代表清水，b、c代表蔗糖溶液(蔗糖不能透过半透膜)，过一段时间后结果如图2，漏斗管内的液面不再发生变化，H1、H2表示漏斗管内液面与清水的高度差。下列说法错误的是(　　)

A．图1中b的浓度大于c的浓度
B．图2中b的浓度等于c的浓度
C．图1 a中水分子扩散到b的速率大于a中水分子扩散到c的速率
D．图2 a中水分子扩散到b的速率等于b中水分子扩散到a的速率
解析：选B　图2漏斗中的液面不再变化，处于平衡状态，H1高于H2，所以图2中b的浓度大于c的浓度。

观察植物细胞的质壁分离与复原
1．实验的操作过程及观察指标

2．质壁分离发生的条件
(1)从细胞角度分析
①死细胞、动物细胞及未成熟的植物细胞(如根尖分生区细胞)不发生质壁分离及复原现象。
②具有中央大液泡的成熟植物活细胞可发生质壁分离及复原现象。
(2)从溶液角度分析
①在一定浓度(溶质不能透过膜)的溶液中只会发生质壁分离现象，不能发生自动复原现象(只有用清水或低渗溶液处理，方可复原)。
②在一定浓度(溶质可透过膜)的溶液(如KNO3、甘油等)中可发生质壁分离后自动复原现象。
③在高浓度溶液中可发生质壁分离现象，但不会发生质壁分离复原现象。
[对点落实]
3．(2016·浙江10月选考单科卷)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．从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
解析：选D　制作洋葱表皮细胞装片时，是撕取洋葱外表皮薄层，可以直接观察，不需要解离、压片等操作；从低倍镜换成高倍镜，需在低倍镜下找到清晰图像，然后直接转动转换器换上高倍物镜；质壁分离过程中，水分子运动是双向的，只是从胞内运动到胞外相对多，从而导致液泡变小；质壁分离复原过程中，细胞处在清水中，细胞通过渗透作用从外界吸收水分，随着复原过程的进行，细胞内外的浓度差变小，吸水速度下降。
4．(2018·浙江4月选考单科卷)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，其中①、②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①的伸缩性比②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
解析：选C　甲细胞维持正常形态，进入细胞的水分子和从细胞出去的水分子一样多，处于动态平衡状态；甲→乙发生了渗透失水，细胞发生质壁分离，原因之一是结构①(细胞壁)的伸缩性比结构②(或原生质层)的伸缩性要小；乙→丙发生了渗透吸水，此时外界溶液浓度比细胞液浓度小；植物细胞由于有细胞壁，渗透吸水其体积变大，但不会破裂。
5．某同学进行“观察洋葱表皮细胞的质壁分离及质壁分离复原”实验时，将观察到的某个细胞大小变化情况绘制成了曲线(如图)。下列叙述正确的是(注：细胞的初始大小相对值记为1)(　　)

A．b～c段，由于失水过多，细胞可能已经死亡
B．c～d段，水分子的运动方向是从细胞外进入细胞内
C．d～e段，细胞液浓度等于外界溶液浓度
D．e时液泡的颜色比a时浅
解析：选D　结合题意分析曲线可知，c点后细胞大小相对值变大，说明细胞吸水发生质壁分离复原现象，因此b～c段细胞是活细胞；图中c～d段水分子的运动方向既有从细胞外进入细胞内，也有从细胞内进入细胞外，但进入细胞内的水分子数多于离开细胞的水分子数；d～e段，细胞大小相对值大于1，说明细胞吸水，故细胞液浓度大于外界溶液浓度；由于e时细胞大小相对值大于1，细胞吸水，故e时液泡内细胞液浓度降低，液泡的颜色比a时浅。
[归纳拓展]
质壁分离实验中的两组对照

实验组
对照组
第一组
经质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液处理后发生质壁分离的洋葱鳞片叶外表皮细胞
自然状态下的洋葱鳞片叶外表皮细胞
第二组
用清水处理后发生了质壁分离复原的细胞
发生了质壁分离的洋葱鳞片叶外表皮细胞


渗透作用对保持细胞正常渗透平衡有重要作用，利用渗透原理可以用于防腐，改良盐碱地等。利用质壁分离及复原实验可以判断细胞活性，确定细胞液的浓度范围以及溶液浓度大小的判断等。
1．判断成熟植物细胞是活细胞还是死细胞

2．测定细胞液浓度范围

3．比较不同植物成熟细胞的细胞液浓度

4．鉴别不同种类的溶液(如KNO3溶液和蔗糖溶液)

[对点落实]
6．(2017·海南高考)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
解析：选B　具有大液泡的活细胞才能发生质壁分离；质壁分离过程中，细胞失水，此时，细胞外甲物质的浓度高于细胞内细胞液的浓度；水分子跨膜的方式是自由扩散；细胞壁是全透的，甲物质和H2O能自由通过。
7．(2015·海南高考)取生理状态相同的某种植物新鲜叶片若干，去除主脉后剪成大小相同的小块，随机分成三等份，之后分别放入三种浓度的蔗糖溶液(甲、乙、丙)中，一定时间后测得甲的浓度变小，乙的浓度不变，丙的浓度变大。假设蔗糖分子不进出细胞，则关于这一实验结果，下列说法正确的是(　　)
A．实验前，丙的浓度＞乙的浓度＞甲的浓度
B．乙的浓度不变是因为细胞内蔗糖溶液浓度与乙的浓度相等
C．实验中，细胞与蔗糖溶液间的水分移动属于协助扩散
D．甲、丙的浓度变化是由水分在细胞与蔗糖溶液间移动引起的
解析：选D　成熟的植物细胞是一个渗透系统，当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，反之发生质壁分离复原现象，两者浓度相等时，吸水量与失水量相等，水分进出达到平衡状态；分析实验结果可知，实验过程中，甲吸水、乙水分进出平衡、丙失水，所以实验前甲的浓度＞乙的浓度＞丙的浓度；乙的浓度不变是因为细胞外蔗糖溶液浓度与乙的细胞液浓度相等，水分进出平衡；实验中细胞与蔗糖溶液间的水分移动属于自由扩散；甲、丙的浓度变化是由水分在细胞与蔗糖溶液间移动引起的。
8．(2018·潍坊模拟)用不同浓度的NaCl溶液处理洋葱鳞片叶外表皮细胞，研究其发生质壁分离与复原的快慢，结果如下表所示，下列说法正确的是(　　)

不同浓度NaCl溶液处理细胞质壁分离与复原的时间(s)
NaCl溶液浓度(%)
开始质壁分离时间
完全质壁分离时间
质壁分离最大程度
完全质壁分离复原时间
质壁分离复原程度
0.8
不发生

不发生

0.9～1
219
497
＋
＞600
＋
2
46
151
＋＋
205
＋＋
4
27
125
＋＋＋
97
＋＋＋
6
17
76
＋＋＋＋
81
＋＋＋＋
7
浓度≥7%都发生质壁分离，且所需时间＜13
54
＋＋＋＋
浓度≥7%不发生质壁分离复原
9
38
＋＋＋＋
11以上
甲>丙
C．实验后甲、乙、丙三个细胞的细胞液浓度关系是乙