2019-2020年高中生物总复习第4章细胞的物质输入和输出第1讲物质跨膜运输的实例讲义新人教版必修.doc

2019-2020年高中生物总复习第4章细胞的物质输入和输出第1讲物质跨膜运输的实例讲义新人教版必修引言：细胞与环境进行物质交换必须经过细胞膜。怎样研究细胞膜对不同物质的透性呢？一、模拟细胞吸水的渗透实验思考 1：上述模拟实验对研究细胞膜对物质的透性有什么指导意义？ 二、细胞的吸水和失水水分进出哺乳动物红细胞的状况表明：动物细胞膜相当于一种半透膜 思考 2：制作口腔上皮细胞临时装片，为什么要滴加生理盐水？植物细胞的质壁分离和复原实验证明：原生质层也相当于一种半透膜思考 3：该实验选择什么作为观察指标？思考 4：如果观察到细胞质壁分离和复原现象，则能得出什么结论？ 思考 5：如果观察不到细胞的质壁分离现象，则可能的原因有哪些？ 思考 6：细胞质壁分离后，为什么有时无法复原？有时却自动复原？ 思考 7：细胞质壁分离实验能否用来测定细胞液的渗透压（浓度）？实验证明细胞的吸水和失水是水分子顺相对含量的梯度跨膜运输的过程思考 8：其他物质的跨膜运输也是顺相对含量梯度进行的吗？例 1在紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的失水和吸水实验中，显微镜下可依次 观察到甲、乙、丙三种细胞状态。下列叙述正确的是（）A由观察甲到观察乙须将 5 倍目镜更换为 10 倍目镜 B甲、乙、丙可在同一个细胞内依次发生 C与甲相比，乙所示细胞的细胞液浓度较低 D由乙转变为丙的过程中，没有水分子从胞内扩散到胞外例 2.右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h，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，0.3 g/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：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）。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。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 。例 3.紫色洋葱的外表皮细胞能在一定浓度的蔗糖溶液中发生质壁分离，下 列条件中属于发生该现象必要条件的是（）A. 细胞壁的伸缩性小于原生质层B. 细胞膜外侧有识别水分子的受体C. 液泡中有紫色的水溶性色素D. 水分子不能穿过原生质层进入液泡 例 4将紫色洋葱鳞片叶表皮浸润在 0.3g/ml的蔗糖溶液中，1分钟后进行显微观察，结果见右图。下列 叙述错误的是（）A图中 L 是细胞壁，M 是液泡，N 是细胞质 B将视野中的细胞浸润在清水中，原生质体会逐渐复原 C实验说明细胞膜与细胞壁在物质透过性存在显著差异 D洋葱根尖分生区细胞不宜作为该实验的实验材料例 5. 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。假如蔗糖溶液和花冠细胞之间 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组的C. a 组细胞在蔗糖溶液中失水或吸水所耗 ATP 大于大于 b 组D. 使细条在浸泡前后长度不变的蔗糖浓度介 于 0.40.5molL-1 之间三、其他物质的跨膜运输思考 9：如何解读这类双因子甚至多因子生物学图表？ 提示：一概转换为单因子分析分析同种植物对不同离子的吸收情况：存在差异分析同种离子被不同植物吸收的情况：存在差异细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜例 6.关于植物根系吸收矿质元素离子的叙述，正确的是（） A. 植物根系吸收各种矿质元素离子的速率相同B. 土壤温度不影响植物根系对矿质元素离子的吸收 C. 植物根细胞吸收矿质元素离子主要依靠渗透作用D. 植物根细胞能逆浓度梯度吸收土壤中的矿质元素离子思考 10：细胞壁是全透性的，水分子和溶解在水中的物质都能自由通过，而细胞膜为 什么是选择透过性的呢？第 1 讲 物质跨膜运输的实例思考 1：上述模拟实验对研究细胞膜对物质的透性有什么指导意义？ 答：渗透作用的模拟实验提示我们研究细胞膜的透性可以从研究细胞的吸水和失水（渗透作用）入手，人为设置细胞外液体的浓度，造成细胞内外的溶液浓度差，将不可见的水分 进出细胞过程以某种可见的细胞变化表现出来。思考 2：制作口腔上皮细胞临时装片，为什么要滴加生理盐水？ 答：维持细胞渗透平衡，保持细胞正常状态。思考 3：该实验选择什么作为观察指标？ 答：该实验选择中央液泡大小、原生质层的位置和细胞大小作为观察指标。 思考 4：如果观察到细胞质壁分离和复原现象，则能得出什么结论？答：如果观察到细胞质壁分离和复原现象，则能得出“原生质层相当于半透膜，或原生 质层具有选择透过性”等结论。思考 5：如果观察不到细胞的质壁分离现象，则可能的原因有哪些？ 答：如果观察不到细胞的质壁分离现象，则可能的原因是外界溶液浓度偏低，或者细胞死亡，原生质层丧失选择透过性等。思考 6：细胞质壁分离后，为什么有时无法复原？有时却自动复原？ 答：若细胞质壁分离时脱水过度而死亡，则细胞质壁分离后可能无法复原。而细胞质壁分离后，若缓慢吸收了外界溶液中的溶质导致细胞液浓度提高，这就有可能吸水，从而出现 自动复原。思考 7：细胞质壁分离实验能否用来测定细胞液的渗透压（浓度）？ 答：能。根据渗透平衡的原理，令细胞刚刚发生质壁分离时的外界溶液浓度等于细胞液浓度。考虑到植物组织中不同细胞的细胞液浓度可能不等，有人用显微镜下约半数细胞发生 质壁分离时的外界溶液浓度作为各细胞液的平均浓度。思考 8：其他物质的跨膜运输也是顺相对含量梯度进行的吗？ 答：不一定。例 1 B。甲图为质壁分离前，乙图为质壁分离状态，丙图为质壁分离后的 复原状态。例 2. (1)S1S2【解析】只有 S1S2，S1 才能从 S2 中吸水导致漏斗内液 面升高。渗透平衡时，漏斗内高度为h 的液柱造成的静水压需要 S1 与 S2 之间的渗透 压来平衡。3(2)原生质层原生质层能主动转运有关物质而半透膜不能 (3)X【解析】蔗糖分子不能透过半透膜，而 K+和 NO -能透过，所以渗透平衡时出现液面差的装置只有 X。标号蒸馏水质壁分离3(4)KNO3 溶液中的细胞质壁分离后会自动复原 【解析】两种膜功能差异是原生质层能主 动转运有关物质而半透膜不能。原生质层能主动转运 K+和 NO -，导致细胞液浓度提高，从而 出现 KNO3 溶液中的细胞质壁分离后会因吸水而自动复原的情况。而蔗糖溶液中的细胞质壁 分离后不会自动复原。例 3. A。细胞壁的伸缩性如果不小于原生质层，细胞壁和原生质层就不会 分离。液泡中有紫色的水溶性色素只是有利于对质壁分离现象的观察，是否发生质壁分 离与颜色无关。例 4A。 N 是细胞壁和细胞膜之间的空隙。洋葱根尖分生区细胞无明显大液泡，所以不宜作为该实验的实验材料。例 5. D。纵坐标为实验前长度/实验后长度。纵坐标等于 1.0，即细 条在浸泡前后长度不变（蔗糖浓度介于 0.40.5molL-1 之间），细胞吸水和失水保持 平衡，细胞液浓度与蔗糖溶液浓度相等。纵坐标大于 1.0，实验前长度大于实验后长度， 细胞失水收缩，纵坐标小于 1.0，实验前长度小于实验后长度，细胞吸水膨胀。a 组蔗 糖溶液浓度低于 b 组，故 a 组细胞在蔗糖溶液中吸水多于 b 组，实验后，a 组液泡中的 溶质浓度应比 b 组的低。f 组细条实验前长度大于实验后长度，细胞中的液泡失水，而b 组是吸水的。水分进出细胞是不消耗 ATP 的。思考 9：如何解读这类双因子甚至多因子生物学图表？ 答：略。例 6. D。温度影响根部细胞的呼吸速率，从而可能影响根系对矿质离子 吸收。植物根细胞吸收矿质元素离子主要依靠主动运输。而渗透作用是指溶剂分子的扩 散过程。思考 10：细胞壁是全透性的，水分子和溶解在水中的物质都能自由通过，而细胞膜为 什么是选择透过性的呢？答：细胞膜是选择透过性，这跟细胞膜的结构特点有关。