步步高高考生物一轮总复习精品讲义 第7讲 细胞的物质输入和输出 新人教版.docx
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步步高高考生物一轮总复习精品讲义第7讲细胞的物质输入和输出新人教版
第7讲 细胞的物质输入和输出
[考纲要求] 1.物质出入细胞的方式(Ⅱ)。
2.实验:
观察植物细胞的质壁分离和复原。
考点一 细胞的吸水和失水[重要程度:
★★☆☆☆]
1.渗透作用原理
(1)发生渗透作用的条件:
①具有半透膜;②膜两侧溶液具有浓度差。
(2)渗透作用的实质:
单位时间内由清水进入蔗糖溶液中的水分子多于蔗糖溶液进入清水中的水分子,导致蔗糖溶液液面上升。
2.动物细胞的吸水和失水
(1)人成熟的红细胞中发生渗透作用的条件
①细胞膜相当于半透膜;②细胞质与外界溶液之间存在浓度差。
(2)引起细胞失水与吸水的条件:
外界溶液与细胞质之间存在浓度差。
3.植物细胞的吸水和失水
(1)成熟植物细胞的结构
(2)原理和现象
①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。
②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
①外因:
细胞液浓度<外界溶液浓度,细胞通过渗透作用失水;
②内因:
细胞壁的伸缩性小于原生质层的伸缩性。
1.渗透作用的发生
渗透系统的组成如图所示
(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。
2.渗透系统的应用
(1)比较不同溶液浓度大小
漏斗内
烧杯内
溶液浓度
M
N
现象及结论
①若漏斗内液面上升,则M>N;②若漏斗内液面不变,则M=N;③若漏斗内液面下降,则M (2)验证渗透作用发生的条件 ①具有半透膜 烧杯内盛清水,漏斗内盛蔗糖溶液 ②具有浓度差 (3)探究物质能否通过半透膜(以碘和淀粉为例) 烧杯内盛 淀粉溶液 漏斗内 盛碘液 结论 变蓝 不变蓝 碘能通过半透膜,而淀粉不能 不变蓝 变蓝 淀粉能通过半透膜,而碘不能 变蓝 变蓝 淀粉和碘都能通过半透膜 不变蓝 不变蓝 淀粉和碘都不能通过半透膜 易错警示 有关渗透作用发生的2个总结 (1)发生渗透平衡只意味着半透膜两侧水分子移动达到平衡状态,既不可看作没有水分子移动也不可看作两侧溶液浓度相等。 (2)溶液浓度指物质的量浓度而非质量浓度。 1.如图表示一中间隔以半透膜(只允许水分子通过)的水槽,两侧分别加入等物质的量浓度的葡萄糖溶液和麦芽糖溶液。 然后在半透膜两侧加入等质量的麦芽糖酶,在加入麦芽糖酶前后a、b两侧液面的变化是( ) A.加酶前a侧液面上升,加酶后b侧液面上升并高于a侧液面 B.加酶前a侧液面上升,加酶后b侧液面上升并等于a侧液面 C.加酶前后a、b两侧液面不变 D.加酶前a、b两侧液面不变,加酶后b侧液面上升并高于a侧液面 答案 D 解析 溶液渗透压的大小取决于单位体积溶液中溶质微粒的数目。 相同物质的量浓度的葡萄糖溶液和麦芽糖溶液渗透压相等,但加入麦芽糖酶后,麦芽糖分解,使得b侧溶液的渗透压增大,水分由a侧向b侧转移。 2.(2013·江苏卷,27)如图为研究渗透作用的实验装置,请回答下列问题: (1)漏斗内溶液(S1)和漏斗外溶液(S2)为两种不同浓度的蔗糖溶液,漏斗内外起始液面一致。 渗透平衡时的液面差为Δh,此时S1和S2浓度大小关系为________。 (2)图中半透膜模拟的是成熟植物细胞中的____________,两者在物质透过功能上的差异是___________________。 (3)为进一步探究两种膜的特性,某兴趣小组做了以下实验。 实验材料: 紫色洋葱。 实验器具: 如图所示的渗透装置(不含溶液),光学显微镜,载玻片,盖玻片,镊子,刀片,吸水纸,擦镜纸,滴管,记号笔等。 实验试剂: 蒸馏水,0.3g/mL的蔗糖溶液和与其等渗的KNO3溶液。 部分实验步骤和结果如下: ①选两套渗透装置,标上代号X和Y。 在两个烧杯里均加入一定量的蒸馏水,分别在装置X和Y的漏斗内加入适量的蔗糖溶液和KNO3溶液,均调节漏斗内外液面高度一致。 渗透平衡时出现液面差的装置有________(填代号)。 ②选两片洁净的载玻片,________,在载玻片中央分别滴加________,制作洋葱鳞片叶外表皮临时装片并分别观察装片中细胞的初始状态。 ③观察临时装片中浸润在所提供的蔗糖溶液和KNO3溶液中的洋葱鳞片叶外表皮细胞发生的变化,两者都能出现的现象是______________________。 (4)上述实验中最能体现两种膜功能差异的实验现象是____________________________。 答案 (1)S1>S2 (2)原生质层 原生质层能主动运输(转运)有关物质而半透膜不能 (3)①X ②标号 蒸馏水 ③质壁分离 (4)KNO3溶液中的细胞质壁分离后会自动复原 解析 (1)由于渗透平衡后漏斗内液面高,再结合液体压强原理,说明此时S1的浓度高; (2)成熟植物细胞的原生质层具有选择透过性,相当于一层半透膜;但原生质层具有选择透过性,可主动转运细胞需要吸收或排出的物质,而半透膜不具有生物活性;(3)①蔗糖不能透过半透膜,而KNO3可透过半透膜,故两者达到动态平衡时,装蔗糖溶液的实验组的漏斗内外出现液面差。 ②实验分组应注意编号并标注,制作植物细胞临时装片时在载玻片上先滴一滴蒸馏水,可保持细胞的活性,并有利于材料展开。 ③成熟的植物细胞处于不同种类的高浓度的外界溶液中时都会因渗透失水而发生质壁分离现象。 ④由于KNO3可被植物细胞吸收,而蔗糖不会被细胞吸收,因此一段时间后,KNO3实验组的细胞液因浓度升高而吸水,发生质壁分离自动复原现象。 “U”型管中水分子移动方向的分析 (1)膜两侧溶液中浓度高的一侧渗透压高,浓度低的一侧渗透压低,水分子由低浓度一侧向高浓度一侧扩散。 (2)两侧溶液中的溶质是否能通过半透膜,若不能,则只是高浓度一侧液面升高;若能,则先是高浓度一侧液面升高,随后另一侧液面升高,最后两侧液面持平。 (3)如果溶质分子不能透过半透膜,在达到渗透平衡时,一般两侧溶液的浓度并不相等,因为液面高的一侧形成的静水压,会阻止溶剂由低浓度一侧向高浓度一侧扩散。 考点二 物质跨膜运输的方式[重要程度: ★★★★☆] 物质跨膜运输的方式[连线] 1.根据图解确定物质跨膜运输方式 2.探究物质运输方式的异同点 物质 种类 运输 方式 方向 载体 蛋白 能量 实例 小分子物 质 被动 运输 自由 扩散 由高浓度 向低浓度 不需要 不需要 水、O2、CO2、甘油、乙醇、苯等 协助 扩散 由高浓度 向低浓度 需要 不需要 葡萄糖进入红 细胞 主动 运输 由低浓度 向高浓度 需要 需要 无机盐离子、氨基酸等 大分 子物 质 胞吐 胞吞 由膜内 到膜外 不需要 需要 分泌蛋白等 由膜外 到膜内 不需要 需要 变形虫吞食绿脓杆菌 3.根据影响跨膜运输因素的曲线确定运输方式 (1)物质浓度 (2)氧气浓度 4.探究物质跨膜运输的方式 (1)探究是主动运输还是被动运输 (2)探究是自由扩散还是协助扩散 易错警示 有关物质出入细胞的8个“不要漏掉”: (1)需要载体蛋白协助的运输方式除主动运输外不要漏掉协助扩散。 (2)消耗能量的运输方式除主动运输外不要漏掉胞吞和胞吐。 (3)从高浓度到低浓度的运输方式除自由扩散外不要漏掉协助扩散,有些主动运输也可以从高浓度到低浓度运输。 (4)影响协助扩散运输速率的因素除载体蛋白数量外不要漏掉浓度差。 (5)与主动运输有关的细胞器除供能的线粒体外不要漏掉载体蛋白的合成场所——核糖体。 (6)运输速率与O2浓度无关的运输方式除自由扩散外不要漏掉协助扩散。 (7)胞吞(吐)的大分子物质穿过细胞膜的层数为0,因为该过程是通过膜的融合将物质转入或转出细胞的。 (8)RNA和蛋白质等大分子物质进出细胞核,是通过核孔,而不是通过胞吞、胞吐。 1.如图表示物质跨膜运输的一种方式。 据图分析正确的是( ) A.这种运输方式可逆浓度梯度进行 B.乙醇分子是以这种方式进入细胞的 C.细胞产生的能量增加会提高这种物质的运输速率 D.载体蛋白在物质运输过程中形状会发生改变 答案 D 解析 图示的这种物质跨膜运输方式的特点是物质从浓度高的一侧运向浓度低的一侧,即顺浓度梯度运输,需要载体蛋白的协助,因此可判断这种运输方式为协助扩散,不需要消耗能量。 乙醇分子的运输方式是自由扩散。 由图可知,载体蛋白在物质运输过程中形状会发生改变。 2.据报道,一种称做“瘦素穿肠蛋白”的药物治疗肥胖,可口服使用,以减轻肥胖症患者肌肉注射的痛苦。 小肠上皮细胞吸收该药物最可能的方式为( ) A.渗透作用B.胞吞 C.协助扩散D.主动运输 答案 B 解析 “瘦素穿肠蛋白”是一种蛋白质,属于生物大分子,其吸收方式最可能是胞吞。 3.如图中曲线a、b表示物质跨膜运输(不包括胞吞和胞吐)的方式,下列表述错误的是(双选) ( ) A.只有在氧气存在时才会发生方式b所示的物质运输 B.质壁分离过程中,水分子通过方式a进出细胞 C.方式b的最大转运速率与载体蛋白数量有关 D.b运输方式能体现细胞膜的流动性 答案 AD 解析 由图可知,曲线a表示物质的运输速率与被转运分子的浓度成正比,因此曲线a表示的是自由扩散;曲线b表示在一定范围内物质的运输速率与被转运分子的浓度呈正相关,而超过一定的范围,物质的运输速率与被转运分子的浓度无关,因此曲线b表示的是主动运输或协助扩散。 A项错误,协助扩散不消耗能量,而主动运输亦可由无氧呼吸供能;B项正确,水分子通过自由扩散方式进出细胞;C项正确,方式b的最大运输速率与载体蛋白的种类和数量有关;D项错误,主动运输和协助扩散都需要载体蛋白,体现了细胞膜对物质进出细胞具有选择透过性。 “三步法”速判物质出入细胞的方式 实验五 观察植物细胞的质壁分离和复原[重要程度: ★★★☆☆] 1.实验原理 (1)成熟的植物细胞构成渗透系统可发生渗透作用。 (2)当细胞液浓度<外界溶液浓度时,细胞失水,发生质壁分离;当细胞液浓度>外界溶液浓度时,细胞吸水,发生质壁分离复原。 2.实验流程 1.用紫色洋葱鳞片叶外表皮作为实验材料的原因 紫色洋葱外表皮细胞的细胞液中有花青素,使液泡中的细胞液呈紫色,有利于观察。 2.本实验选用0.3g/mL的蔗糖溶液作试剂,若浓度过高或过低对实验造成的影响是: 选用0.3g/mL的蔗糖溶液作试剂,既明显出现质壁分离,又不会杀死细胞。 若浓度过高,质壁分离速度快,细胞会因失水过多而死亡,不能再进行质壁分离复原;若浓度过低,不能引起质壁分离或质壁分离速度太慢。 3.发生质壁分离的洋葱表皮细胞的原生质层与细胞壁之间的物质分析 因为细胞壁是全透性的,所以洋葱表皮细胞原生质层与细胞壁之间是蔗糖溶液。 4.从细胞角度分析能否发生质壁分离及复原 (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)不能发生质壁分离及复原现象。 (2)具有中央大液泡的成熟植物细胞可发生质壁分离及复原现象。 5.从溶液的角度分析: (1)在一定浓度(溶质不能透膜)的溶液中只会发生质壁分离现象,不能自动复原。 (2)在一定浓度(溶质可透膜)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
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