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第四章第四章细胞的物质输入和输出细胞的物质输入和输出必修必修1第四章细胞的物质输入和输出第四章细胞的物质输入和输出第第1节节物质跨膜运输的实例物质跨膜运输的实例必修必修1第四章细胞的物质输入和输出第四章细胞的物质输入和输出一、动物细胞的吸水和失水一、动物细胞的吸水和失水1外界溶液浓度外界溶液浓度_细胞质浓度时，细胞质浓度时，细胞吸水膨胀。细胞吸水膨胀。2外界溶液浓度外界溶液浓度_细胞质浓度时，细胞质浓度时，细胞失水皱缩。细胞失水皱缩。3外界溶液浓度等于细胞质浓度时，水外界溶液浓度等于细胞质浓度时，水分进出细胞处于分进出细胞处于_。回归教材夯实双基回归教材夯实双基小于小于大于大于动态平衡动态平衡二、植物细胞的吸水和失水二、植物细胞的吸水和失水1结构结构(1)细胞壁：全透性。细胞壁：全透性。(2)原生质层：原生质层：_、细胞质、细胞质、_，具有选择透过性、相当于，具有选择透过性、相当于半透膜。半透膜。2条件：条件：成熟植物细胞中央具有成熟植物细胞中央具有_。细胞膜细胞膜液泡膜液泡膜大液泡大液泡3验证验证(1)当外界溶液的浓度大于细胞液浓度当外界溶液的浓度大于细胞液浓度时，细胞就通过时，细胞就通过_作用失水，作用失水，植物细胞就发生植物细胞就发生_现象。现象。(2)将已发生质壁分离的植物细胞放入将已发生质壁分离的植物细胞放入清水中，此时细胞液的浓度清水中，此时细胞液的浓度_外外界清水，植物细胞就吸水，发生界清水，植物细胞就吸水，发生_现象。现象。渗透渗透质壁分离质壁分离高于高于质壁分离复原质壁分离复原思考感悟思考感悟1只要是活细胞就一定会发生质壁分只要是活细胞就一定会发生质壁分离吗？离吗？【提示提示】不一定。只有成熟的植物不一定。只有成熟的植物细胞，才会发生。细胞，才会发生。三、物质跨膜运输的其他实例三、物质跨膜运输的其他实例1水稻吸收水稻吸收_多，吸收多，吸收Ca2、Mg2较少，而番茄吸收较少，而番茄吸收_较较多多,吸收吸收_较少。较少。2不同生物对不同不同生物对不同_的吸收表的吸收表现出很大的差异。现出很大的差异。3人体甲状腺滤泡上皮细胞中碘的含人体甲状腺滤泡上皮细胞中碘的含量明显量明显_血液。血液。Ca2、Mg2矿物质矿物质高于高于思考感悟思考感悟2水稻细胞膜上运输水稻细胞膜上运输SiO的载体数量的载体数量与番茄细胞相比是多还是少呢？与番茄细胞相比是多还是少呢？【提示提示】多。多。考点一渗透系统考点一渗透系统1渗透系统的组成渗透系统的组成(如图如图)及特点及特点高频考点深度剖析高频考点深度剖析(1)半透膜，可以是生物性的选择透过半透膜，可以是生物性的选择透过性膜，也可以是物理性的过滤膜，如性膜，也可以是物理性的过滤膜，如玻璃纸。玻璃纸。(2)半透膜两侧的溶液具有浓度差。半透膜两侧的溶液具有浓度差。2渗透作用的发生渗透作用的发生(1)若若S1溶液浓度大于溶液浓度大于S2，则单位时间，则单位时间内由内由S2S1的水分子数多于的水分子数多于S1S2，外，外观上表现为观上表现为S1液面液面_；若；若S1溶液溶液浓度小于浓度小于S2，则情况相反，外观上表，则情况相反，外观上表现为现为S1液面液面_。上升上升下降下降(2)在达到渗透平衡后，若存在如图所在达到渗透平衡后，若存在如图所示的液面差示的液面差_，则，则S1溶液浓度仍溶液浓度仍_S2。h大于大于3渗透作用的应用渗透作用的应用(1)比较不同溶液浓度大小比较不同溶液浓度大小漏斗内漏斗内烧杯内烧杯内溶液浓度溶液浓度MN现象及结现象及结论论若漏斗内液面上升，则若漏斗内液面上升，则MN若漏斗内液面不变，则若漏斗内液面不变，则MN若漏斗内液面下降，则若漏斗内液面下降，则MN(2)验证渗透作用发生的条件验证渗透作用发生的条件具有半透膜：具有半透膜：具有浓度差：具有浓度差：(3)探究物质能否通过半透膜探究物质能否通过半透膜(以碘和以碘和淀粉为例淀粉为例)烧杯内盛烧杯内盛淀粉溶液淀粉溶液漏斗内盛漏斗内盛碘液碘液结论结论变蓝变蓝不变蓝不变蓝碘能通过半透膜，碘能通过半透膜，而淀粉不能而淀粉不能不变蓝不变蓝变蓝变蓝淀粉能通过半透膜，淀粉能通过半透膜，而碘不能而碘不能烧杯内盛烧杯内盛淀粉溶液淀粉溶液漏斗内盛漏斗内盛碘液碘液结论结论变蓝变蓝变蓝变蓝淀粉和碘都能通过淀粉和碘都能通过半透膜半透膜不变蓝不变蓝不变蓝不变蓝淀粉和碘都不能通淀粉和碘都不能通过半透膜过半透膜即时应用即时应用1某同学为了观察渗透现象，设计了某同学为了观察渗透现象，设计了如下实验：用猪的膀胱膜将一漏斗口如下实验：用猪的膀胱膜将一漏斗口封住，再在漏斗里装上清水，然后把封住，再在漏斗里装上清水，然后把漏斗浸入盛有漏斗浸入盛有10%的的NaCl溶液的烧杯溶液的烧杯中，中，并使漏斗管内的液面与烧杯中的液面并使漏斗管内的液面与烧杯中的液面一样高，但他始终没有观察到渗透现一样高，但他始终没有观察到渗透现象。那么，他应该怎样改进实验才能象。那么，他应该怎样改进实验才能达到实验目的达到实验目的 ()A把把10%的的NaCl溶液换成溶液换成30%的的NaCl溶液溶液B把把10%的的NaCl溶液改装在漏斗里溶液改装在漏斗里,清水装在烧杯中清水装在烧杯中C把猪的膀胱膜换为其他半透膜把猪的膀胱膜换为其他半透膜D把把10%的的NaCl溶液换成溶液换成10%的蔗的蔗糖溶液糖溶液解析：选解析：选D。Na、Cl能通过膀胱膜能通过膀胱膜(半透膜半透膜)，所以半透膜两侧最终不能形，所以半透膜两侧最终不能形成浓度差，因而不能观察到渗透现象。成浓度差，因而不能观察到渗透现象。将将10%的的NaCl溶液换成溶液换成10%的蔗糖溶的蔗糖溶液后，由于蔗糖分子不能通过半透膜，液后，由于蔗糖分子不能通过半透膜，且膀胱膜两侧存在浓度差，因而发生渗且膀胱膜两侧存在浓度差，因而发生渗透现象。透现象。考点二考点二物质跨膜运输的选择性物质跨膜运输的选择性实例及其机制实例及其机制1物质跨膜运输的选择性实例物质跨膜运输的选择性实例2物质跨膜运输具选择性的机制物质跨膜运输具选择性的机制(1)直接原因：不同细胞的细胞膜上载直接原因：不同细胞的细胞膜上载体蛋白的种类与数量不同。体蛋白的种类与数量不同。(2)根本原因：控制膜载体蛋白形成的根本原因：控制膜载体蛋白形成的基因基因(DNA分子分子)特异性所决定。特异性所决定。【名师点睛名师点睛】在植株培养过程中，在植株培养过程中，若水分和其他物质吸收相对较多，而若水分和其他物质吸收相对较多，而某些离子吸收量相对较少，则会导致某些离子吸收量相对较少，则会导致培养液中该离子浓度高于初始浓度。培养液中该离子浓度高于初始浓度。即时应用即时应用2(2012厦门高三质量检查厦门高三质量检查)将番茄将番茄和水稻分别培养在含和水稻分别培养在含Ca2、Mg2、Si4的培养液中。一段时间后，测定的培养液中。一段时间后，测定培养液中培养液中3种离子的浓度，结果如下种离子的浓度，结果如下图所示。该实验的结果不能说明图所示。该实验的结果不能说明()A不同植物对同种离子的吸收量是不同植物对同种离子的吸收量是不同的不同的B同一种植物对不同离子的吸收量是同一种植物对不同离子的吸收量是不同的不同的C与番茄相比，水稻对与番茄相比，水稻对Si4需要量大需要量大,对对Ca2需要量小需要量小D植物对各种离子的吸收速率与溶液植物对各种离子的吸收速率与溶液中离子的浓度呈正相关中离子的浓度呈正相关解析：选解析：选D。图中的关键信息是初始。图中的关键信息是初始浓度，一定要看清楚，纵坐标的浓度浓度，一定要看清楚，纵坐标的浓度是与初始浓度比较获得的，各种离子是与初始浓度比较获得的，各种离子的吸收靠的都是主动运输，其吸收速的吸收靠的都是主动运输，其吸收速率与溶液中离子的浓度不成正相关。率与溶液中离子的浓度不成正相关。观察植物细胞的质壁分离及复原观察植物细胞的质壁分离及复原1原理：原理：成熟的植物细胞构成渗透系统成熟的植物细胞构成渗透系统可发生渗透作用。可发生渗透作用。实验探究专项突破实验探究专项突破2流程流程3质壁分离的原因分析质壁分离的原因分析4实验结论实验结论成熟植物细胞能与外界溶液发生渗透成熟植物细胞能与外界溶液发生渗透作用，当外界溶液浓度大于细胞液浓作用，当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞失水，当外界溶液浓度小度时，细胞失水，当外界溶液浓度小于细胞液浓度时，细胞吸水。于细胞液浓度时，细胞吸水。案例分析案例分析(专项提能，小试牛刀专项提能，小试牛刀)植物叶片表皮上分布有大量的气孔，植物叶片表皮上分布有大量的气孔，气孔结构如图所示。当组成气孔的细气孔结构如图所示。当组成气孔的细胞胞(保卫细胞保卫细胞)吸水后，会膨胀变形，吸水后，会膨胀变形，气孔开启；反之细胞气孔开启；反之细胞失水收缩，气孔关闭。失水收缩，气孔关闭。请以放置一小段时间的菠菜为材料设计请以放置一小段时间的菠菜为材料设计一个实验，证明气孔具有开启和关闭的一个实验，证明气孔具有开启和关闭的功能。要求写出实验材料与主要用具、功能。要求写出实验材料与主要用具、实验步骤、预测实验结果并作出解释。实验步骤、预测实验结果并作出解释。(1)实验材料与主要用具：实验材料与主要用具：菠菜、清水、浓盐水、盖玻片、载玻片、菠菜、清水、浓盐水、盖玻片、载玻片、显微镜、吸水纸、滴管、镊子等。显微镜、吸水纸、滴管、镊子等。(2)实验步骤：实验步骤：取菠菜叶，用镊子撕取表皮。取菠菜叶，用镊子撕取表皮。在载玻片上滴一滴清水，将表皮放在载玻片上滴一滴清水，将表皮放入清水中，盖上盖玻片，制成临时装入清水中，盖上盖玻片，制成临时装片。片。用低倍镜找到气孔，然后用高倍镜用低倍镜找到气孔，然后用高倍镜观察观察_状态。状态。在盖玻片一侧滴在盖玻片一侧滴_，在另一，在另一侧用侧用_吸引，重复几次。吸引，重复几次。继续观察继续观察_变化并记录观察变化并记录观察结果。结果。(3)预测实验结果并作出解释：预测实验结果并作出解释：在在_中气孔应开启，因为保卫中气孔应开启，因为保卫细胞的细胞的_，保卫，保卫细胞通过细胞通过_吸水而膨胀吸水而膨胀变形，气孔开启。变形，气孔开启。在浓盐水中，气孔在浓盐水中，气孔_。因为。因为保卫细胞的保卫细胞的_，保卫细胞通过保卫细胞通过_失水而失水而_，气孔关闭。，气孔关闭。【答卷投影答卷投影】【失分分析失分分析】1.对因变量把握不准确对因变量把握不准确,将将“气孔气孔”错答时为错答时为“保卫细胞保卫细胞”。2对对“渗透作用渗透作用”的概念理解不透彻的概念理解不透彻,掌握不熟练。掌握不熟练。【解析解析】根据题意，该气孔结构示根据题意，该气孔结构示意图为显微镜下所见，所以本实验应意图为显微镜下所见，所以本实验应用到显微镜，应根据要求制作临时装用到显微镜，应根据要求制作临时装片后进行观察。保卫细胞与周围的溶片后进行观察。保卫细胞与周围的溶液形成一个渗透系统，根据渗透作用液形成一个渗透系统，根据渗透作用的原理，当细胞液浓度大于细胞外溶的原理，当细胞液浓度大于细胞外溶液浓度时，保卫细胞吸水膨胀变形，液浓度时，保卫细胞吸水膨胀变形，气孔开启。当细胞液浓度小于细胞外气孔开启。当细胞液浓度小于细胞外溶液浓度时，保卫细胞失水皱缩，气溶液浓度时，保卫细胞失水皱缩，气孔关闭。所以，在清水中气孔应开启孔关闭。所以，在清水中气孔应开启,在浓盐水中气孔应关闭。在浓盐水中气孔应关闭。【答案答案】(2)气孔气孔浓盐水浓盐水吸吸水纸水纸气孔气孔(3)清水清水细胞液浓细胞液浓度大于清水的浓度度大于清水的浓度渗透作用渗透作用关关闭闭细胞液浓度小于浓盐水的浓度细胞液浓度小于浓盐水的浓度渗透作用渗透作用皱缩皱缩命题视角把脉高考命题视角把脉高考洞察高考热点洞察高考热点从近几年高考涉及的试题来看，本节从近几年高考涉及的试题来看，本节命题主要考查植物细胞质壁分离与复命题主要考查植物细胞质壁分离与复原。根据现象提出问题、分析原理、原。根据现象提出问题、分析原理、归纳概括，综合分析得出相应结论。归纳概括，综合分析得出相应结论。判断细胞是否发生质壁分离及复原判断细胞是否发生质壁分离及复原(1)从细胞角度分析从细胞角度分析具有中央大液泡的成熟植物细胞才具有中央大液泡的成熟植物细胞才可发生质壁分离现象。可发生质壁分离现象。死细胞、动物细胞及未成熟的植物死细胞、动物细胞及未成熟的植物细胞不发生质壁分离现象。细胞不发生质壁分离现象。(2)从溶液角度分析从溶液角度分析在溶质可穿膜的溶液中细胞会发生在溶质可穿膜的溶液中细胞会发生先质壁分离后自动复原现象。先质壁分离后自动复原现象。在溶质不能穿膜的溶液中细胞只会在溶质不能穿膜的溶液中细胞只会发生质壁分离现象，不能自动复原。发生质壁分离现象，不能自动复原。在高浓度溶液中细胞可发生质壁分在高浓度溶液中细胞可发生质壁分离现象，但会因过度失水而死亡不再离现象，但会因过度失水而死亡不再复原。复原。(2011天津理综天津理综)将紫色洋葱鳞将紫色洋葱鳞片叶表皮浸润在片叶表皮浸润在0.3 g/mL的蔗糖溶液的蔗糖溶液中中,1分钟后进行显微观察，结果见右分钟后进行显微观察，结果见右图。下列叙述错误图。下列叙述错误的是的是()A图中图中L是细胞壁，是细胞壁，M是液泡，是液泡，N是是细胞质细胞质B将视野中的细胞浸润在清水中，原将视野中的细胞浸润在清水中，原生质体会逐渐复原生质体会逐渐复原C实验说明细胞膜与细胞壁在物质实验说明细胞膜与细胞壁在物质透过性上存在显著差异透过性上存在显著差异D洋葱根尖分生区细胞不宜作为该洋葱根尖分生区细胞不宜作为该实验的实验材料实验的实验材料【标准解答标准解答】经逐项分析如下：经逐项分析如下：选项选项分析分析A项项错误错误题干所示图像为洋葱鳞片叶表皮细胞题干所示图像为洋葱鳞片叶表皮细胞发生质壁分离后的图像，发生质壁分离后的图像，L为细胞壁，为细胞壁，M为液泡，为液泡，N为细胞壁和细胞膜之间的为细胞壁和细胞膜之间的物质，不是细胞质物质，不是细胞质B项项正确正确将该细胞浸润在清水中，清水浓度小将该细胞浸润在清水中，清水浓度小于细胞液浓度，则细胞吸水，发生质于细胞液浓度，则细胞吸水，发生质壁分离复原现象壁分离复原现象选项选项分析分析C项项正确正确质量浓度为质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液可的蔗糖溶液可透过细胞壁进入细胞，但不能透过透过细胞壁进入细胞，但不能透过细胞膜，说明二者在物质透过性上细胞膜，说明二者在物质透过性上存在显著差异存在显著差异D项项正确正确洋葱根尖分生区细胞无大液泡，不洋葱根尖分生区细胞无大液泡，不能发生质壁分离现象，故不能作为能发生质壁分离现象，故不能作为该实验的实验材料该实验的实验材料变式训练变式训练如图为某学生在做一定浓度的蔗糖溶如图为某学生在做一定浓度的蔗糖溶液对细胞影响的实验中所观察到的细液对细胞影响的实验中所观察到的细胞图，请判断下列叙述中正确的是胞图，请判断下列叙述中正确的是()A图中图中1、2、6组成了细胞的原生质组成了细胞的原生质层层B图中细胞处于质壁分离状态，此时图中细胞处于质壁分离状态，此时6处的浓度一定大于处的浓度一定大于7处的浓度处的浓度C图中图中1是细胞壁，是细胞壁，6中充满了蔗糖中充满了蔗糖溶液溶液D图中图中7是细胞液，在细胞发生质壁是细胞液，在细胞发生质壁分离过程中，其颜色逐渐变浅分离过程中，其颜色逐渐变浅解析：选解析：选C。图中结构。图中结构1为细胞壁，为细胞壁，2为为细胞膜，细胞膜，3为细胞核，为细胞核，4为液泡膜，为液泡膜，5为为细胞质，细胞质，6为蔗糖溶液，为蔗糖溶液，7为细胞液。其为细胞液。其中中2、4和和5组成原生质层；细胞在质壁组成原生质层；细胞在质壁分离的过程中细胞液颜色由浅变深；此分离的过程中细胞液颜色由浅变深；此时的细胞可能正在发生质壁分离。时的细胞可能正在发生质壁分离。(1)判断成熟植物细胞是否有生物活性判断成熟植物细胞是否有生物活性体验方法要点体验方法要点(2)测定细胞液浓度范围测定细胞液浓度范围方法：将待测的细胞置于一系列浓方法：将待测的细胞置于一系列浓度梯度的蔗糖溶液中。度梯度的蔗糖溶液中。分析：对待测的成熟植物细胞进行分析：对待测的成熟植物细胞进行镜检，则介于未发生质壁分离和刚发镜检，则介于未发生质壁分离和刚发生质壁分离的蔗糖溶液之间的浓度就生质壁分离的蔗糖溶液之间的浓度就是细胞液浓度。是细胞液浓度。举例：举例：操作操作组组一系列浓度梯度的蔗糖溶液浓一系列浓度梯度的蔗糖溶液浓度度a组组0.1、0.2、0.3、0.4、0.5b组组0.10、0.15、0.20、0.25、0.30、0.35a组与组与b组相比，由于组相比，由于b组中变量的梯组中变量的梯度更小，故能更准确地测出待测细胞度更小，故能更准确地测出待测细胞的细胞液浓度范围。的细胞液浓度范围。(3)比较不同植物细胞的细胞液浓度比较不同植物细胞的细胞液浓度方法：将不同的植物细胞置于同一方法：将不同的植物细胞置于同一浓度的蔗糖溶液中。浓度的蔗糖溶液中。分析：发生质壁分离所需要的时间分析：发生质壁分离所需要的时间越短，细胞液浓度越小，反之则细胞越短，细胞液浓度越小，反之则细胞液浓度越大。液浓度越大。为探究植物为探究植物A能不能移植到甲地能不能移植到甲地生长，某生物学研究性学习小组通过生长，某生物学研究性学习小组通过实验测定了植物实验测定了植物A细胞液的浓度，实细胞液的浓度，实验结果如表。为保证植物验结果如表。为保证植物A移植后能移植后能正常生存，则甲地土壤溶液的浓度应正常生存，则甲地土壤溶液的浓度应()浓度浓度(mol/L)0.150.20.250.3质壁分质壁分离状态离状态不分离不分离 刚分离刚分离 显著分离显著分离 显著分离显著分离A.0.15mol/LB0.2 mol/LC0.2 mol/L D0.3 mol/L【解析解析】本题考查质壁分离与复原本题考查质壁分离与复原实验在实践中的应用实验在实践中的应用测定土壤溶测定土壤溶液的浓度。当植物细胞液浓度小于土液的浓度。当植物细胞液浓度小于土壤溶液浓度时，细胞会失水发生质壁壤溶液浓度时，细胞会失水发生质壁分离，植物不能正常生存。由表中信分离，植物不能正常生存。由表中信息可知，该植物细胞液的浓度介于息可知，该植物细胞液的浓度介于0.15 mol/L和和0.2 mol/L之间。之间。因此，为保证植物移植后能正常生存因此，为保证植物移植后能正常生存,甲地土壤溶液的浓度应甲地土壤溶液的浓度应0.15 mol/L。【答案答案】A对相近易混淆概念理解辨析模糊对相近易混淆概念理解辨析模糊(1)扩散作用和渗透作用的关系扩散作用和渗透作用的关系物质从高浓度区域向低浓度区域的运物质从高浓度区域向低浓度区域的运动称为扩散作用。动称为扩散作用。突破易错疑点突破易错疑点渗透作用是一种特殊方式的扩散，它渗透作用是一种特殊方式的扩散，它是指水或其他溶剂分子通过半透膜是指水或其他溶剂分子通过半透膜(或或选择透过性膜选择透过性膜)进行的扩散。进行的扩散。(2)半透膜、选择透过性膜半透膜、选择透过性膜区别区别a半透膜可以是生物性的选择透过半透膜可以是生物性的选择透过性膜，也可以是无生命的物理性膜，性膜，也可以是无生命的物理性膜，即指某些物质可以透过而另一些物质即指某些物质可以透过而另一些物质不能透过的多孔性薄膜，物质能否通不能透过的多孔性薄膜，物质能否通过取决于分子的大小。过取决于分子的大小。b选择透过性膜是具有生命的生物膜选择透过性膜是具有生命的生物膜,载体的存在决定了其对不同物质是否吸载体的存在决定了其对不同物质是否吸收的选择性。细胞死亡或膜载体蛋白失收的选择性。细胞死亡或膜载体蛋白失活后，其选择透过性丧失。活后，其选择透过性丧失。共性共性都允许水分子自由通过，而不允许大分都允许水分子自由通过，而不允许大分子物质通过。子物质通过。自我挑战自我挑战1.(2012福州联考福州联考)将同一植物细胞依将同一植物细胞依次浸入清水、次浸入清水、0.3 g/mL的蔗糖溶液和的蔗糖溶液和0.4 mol/L的的KNO3溶液中，测得细胞溶液中，测得细胞的体积随时间的变化曲线如图所示，的体积随时间的变化曲线如图所示，则曲线则曲线A、B、C分别代表细胞所处的分别代表细胞所处的溶液是溶液是()A清水、蔗糖溶液、清水、蔗糖溶液、KNO3BKNO3、清水、蔗糖溶液、清水、蔗糖溶液C清水、清水、KNO3、蔗糖溶液、蔗糖溶液D蔗糖溶液、蔗糖溶液、KNO3、清水、清水【答案】【答案】C2关于选择透过性膜与半透膜的关系关于选择透过性膜与半透膜的关系,正确的说法是正确的说法是()具有半透性必然具有选择透过性具有半透性必然具有选择透过性具有选择透过性必然具有半透性具有选择透过性必然具有半透性活活的生物膜才具有选择透过性的生物膜才具有选择透过性只有活只有活的生物膜才具有半透性的生物膜才具有半透性ABC D【答案答案】C
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