第1节 物质跨膜运输的实例
?达标练习
1．将人的红细胞置于不同浓度的食盐溶液中，浸泡半小时之后的结果如下图所示，依照红细胞外形的变化判断食盐溶液的浓度由高到低的顺序，下列正确的是( )
A．甲>乙>丙>丁 B．丁>甲>乙>丙
C．丙>丁>甲>乙 D．丙>乙>丁>甲
答案：D
2．用紫色洋葱鳞片叶表皮细胞做质壁分离的实验，若发生质壁分离前观察的细胞如下图甲，则发生质壁分离时所观察到的细胞是乙图中的( )
答案：A
3．如右实验装置，玻璃槽中是蒸馏水，半透膜允许单糖透过，倒置的长颈漏斗中先装入蔗糖溶液，一定时间后再加入蔗糖酶。最可能的实验现象是( )
A．漏斗中液面开始时先上升，加酶后，再上升又下降
B．在玻璃槽中会测出蔗糖和蔗糖酶
C．漏斗中液面开始时先下降，加酶后一直上升
D．在玻璃槽中会测出葡萄糖、果糖和蔗糖酶
答案：A
4．下列能够表示洋葱表皮细胞在质壁分离和复原实验中，液泡体积变化的图形是( )
答案：B
5．(2014·江门高一检测)若如图表示植物细胞渗透作用的图解，下列说法中错误的是( )
A．植物细胞的原生质层相当于一层半透膜
B．一定条件下，活的、成熟的植物细胞能发生渗透失水或吸水
C．当溶液甲的浓度＞细胞液乙的浓度时，细胞发生渗透失水，当细胞液乙的浓度＞溶液甲的浓度时，细胞发生渗透吸水
D．当溶液甲的浓度＝细胞液乙的浓度时，细胞处于平衡状态，水分子不再通过原生质层
解析：渗透作用是水分子通过半透膜的扩散，当溶液甲的浓度＝细胞液乙的浓度时，水分子仍进行扩散，只是水分进出平衡。
答案：D
6．某同学用30%的蔗糖溶液来处理某生物细胞，在操作步骤完全正确的情况下，细胞没有出现质壁分离现象。试分析该同学所使用的实验材料可能是( )
①根尖分生区细胞 ②动物细胞 ③死细胞 ④去除了细胞壁的植物细胞
A．②④ B．①②④
C．②③④ D．①②③④
解析：浸泡在30%的蔗糖溶液中，存在着浓度差，在操作步骤完全正确的情况下，细胞没有出现质壁分离现象，可能的原因有：一是死细胞；二是动物细胞或去除了细胞壁的植物细胞；三是没有大液泡的非成熟区的细胞，如根尖分生区的细胞。
答案：D
?提升练习
7. (多选)家庭养花，一次施肥过浓，引起花卉萎蔫，可采取的措施是( )
A．加强光照 B．改善空气流通
C．适当浇灌清水 D．更换盆中泥土
答案：CD
8．(多选)下列关于物质跨膜运输实例的叙述中，错误的是( )
A．细胞吸水和失水是水分子顺相对含量梯度跨膜运输的过程
B．水分子跨膜运输的方向是由高浓度溶液向低浓度溶液运输
C．无机盐离子可以逆相对含量梯度进行跨膜运输
D．生物膜是选择透过性膜，小分子物质能通过，而大分子物质则不能通过
解析：生物膜是选择透过性膜，细胞需要的离子、小分子物质都可以通过，而细胞不需要的物质则不能通过。
答案：BD
9．(易错题)将新鲜萝卜切削成酒杯形，放在两个烧杯中，如图所示。萝卜的内外有两种液体，只知道其中一种是清水，另一种是30%的蔗糖溶液，开始时两个液面等高。一段时间以后，液面变化如图所示。请回答：
(1)液体A是________，液体B是________。
解析：由于A、B开始时液面等高，一段时间后A的液面升高，说明液体A浓度高于细胞液，从细胞液中吸取水分，所以液体A应为蔗糖溶液，液体B为清水。
答案：蔗糖溶液 清水
(2)乙图中C处的细胞正处于________状态，此时它的细胞液浓度应该比B溶液的浓度________。
解析：乙图中C处的细胞处于清水中，所以会吸水，细胞液浓度高于清水。
答案：吸水 高
(3)乙图中D处的细胞正处于________状态，此时它的细胞液浓度应该比A溶液的浓度________。
解析：乙图中D处的细胞处于30%的蔗糖溶液中，细胞液浓度低于蔗糖溶液浓度，所以表现为失水。
答案：失水(或质壁分离) 低
(4)萝卜细胞的原生质层包括________________________________________________________________________
______________________。通过上述现象说明萝卜细胞的原生质层相当于________。
解析：萝卜细胞的原生质层从细胞膜到液泡膜，也就是水分子从细胞外运输到细胞液要经过的结构，它相当于半透膜。
答案：细胞膜、液泡膜以及二者之间的细胞质 半透膜
课件48张PPT。第4章 细胞的物质输入和输出
第1节 物质跨膜运输的实例 栏目链接1.说出渗透作用发生的条件。
2.描述质壁分离与复原的过程。(重点)
3.说出植物细胞失水和吸水在实践中的应用。(难点)
4.举例说明细胞膜是选择透过性膜。
栏目链接 栏目链接(1)具有________。
(2)半透膜两侧具有溶液________。
二、细胞的吸水和失水
1．动物细胞的吸水和失水
(1)动物细胞的________相当于半透膜。
(2)________与外界溶液之间有浓度差。
自主
学习一、渗透作用具备的条件
半透膜浓度差细胞膜细胞质 栏目链接2．动物细胞吸水失水的条件
(1)细胞质浓度______外界溶液浓度时，细胞吸水膨胀。
(2)细胞质浓度______外界溶液浓度时，细胞失水皱缩。
(3)细胞质浓度______外界溶液浓度时，水分进出细胞处于__________，细胞形态不变。
3．植物细胞的吸水和失水
大于小于等于动态平衡 栏目链接(1)成熟植物细胞的结构：
①图中a是________，其特点是具________：即水分子和溶解在水里的物质都能通过；伸缩性______。
②图中b是________，c是________，d为________，三者构成的结构是__________，相当于一层________，其伸缩性______。
③图中e是________，具有一定的浓度。
(2)质壁分离及复原的原理和现象：
①外界溶液浓度______细胞液浓度时，细胞失水，发生__________现象。
②外界溶液浓度______细胞液浓度时，细胞吸水，发生____________现象。
细胞壁全透性小细胞膜 液泡膜细胞质原生质层半透膜大细胞液大于质壁分离小于质壁分离复原 栏目链接(3)质壁分离与复原实验探究过程：
紫色原生质层0.3 g/mL 栏目链接细胞壁变浅 变大 清水分离加深变小 栏目链接三、物质跨膜运输的其他实例
1．细胞对无机盐离子的吸收实例
(1)水稻吸收________多，吸收______________较少，番茄吸收__________较多，吸收__________较少。说明不同植物对不同离子的吸收表现出较大差异。
(2)人体甲状腺滤泡上皮细胞中碘的含量明显______血液中碘的含量。
(3)不同微生物对__________的吸收表现出较大的差异。
2．物质跨膜运输的特点
(1)物质跨膜运输并不都是____________进行的。
(2)细胞对于物质的输入和输出有________。
高于不同矿物质顺相对含量梯度选择性 栏目链接3．结论
细胞膜和其他生物膜都是__________膜，可以让________自由通过，一些______和________也可以通过，而其他的______、________和大分子则不能通过。
选择透过性 水分子离子小分子离子 小分子 栏目链接1．渗透作用
(1)概念：水分子(或者其他溶剂分子)通过半透膜，从相对含量高的地方向相对含量低的地方扩散。
(2)发生的条件：
①具有半透膜。可以是生物性的选择透过性膜，如细胞膜；也可以是物理性的过滤膜，如玻璃纸。
②半透膜两侧的溶液具有浓度差。
要点
探究一、渗透作用及现象解析
栏目链接2．渗透现象的解释
栏目链接(1)液面上升的原因：蔗糖溶液中单位体积内的水分子数比清水中单位体积内的水分子数少，在单位时间内由清水进入蔗糖溶液的水分子数比由蔗糖溶液进入清水的水分子数多，因此，一段时间后，漏斗管内的液面会上升。
(2)液面停止升高的原因：随着液面的不断上升，漏斗管内液体的压力越来越大，从而使水分子从漏斗内移向烧杯的速度加快，使水分子的进出速度越来越近，直到完全相等，液面不再升高，此时水分子的运动达到动态平衡。
栏目链接1．渗透系统适用于比较溶质不能透过半透膜的溶液的浓度大小。
2．半透膜两侧的水分子进行的是双向运动，而不是单向运动，观测到的现象是由双向水分子运动的差别所导致的液面改变。
3．当半透膜两侧的溶液达到平衡时，是指两侧的水分子运动达到平衡，而两侧溶液的浓度并不一定相同，两侧的液面高度也不一定相同。
特别
提醒 栏目链接
二、对质壁分离现象的分析
1．能够发生质壁分离的细胞需同时具备三个条件
(1)必须是植物细胞，植物细胞才具有细胞壁；(2)必须具备中央液泡，细胞液与外界溶液形成浓度差；(3)必须是活细胞，原生质层才具有选择透过性。
2．质壁分离现象的分析
栏目链接细胞壁伸缩性小原生质层伸缩性 大 栏目链接3．质壁分离和复原证明的问题
(1)水分子是可以自由出入的物质。
(2)水分子进出细胞的方向取决于原生质层两边溶液的浓度，细胞吸水和失水是水分子顺相对浓度梯度进行跨膜运输的过程。
(3)由于蔗糖分子并未如水分子那样进出细胞，也证明了原生质层具有选择透过性，而细胞壁是全透性的。
(4)细胞壁的伸缩性小于原生质层的伸缩性。
栏目链接特别
提醒1．质壁分离：“质”为原生质层，“壁”为细胞壁，即原生质层与细胞壁的分离。
2．细胞发生质壁分离后，细胞壁与细胞膜之间的空隙充满的是外界溶液。
3．在质壁分离过程中，由于细胞失水，细胞液渗透压升高，细胞对水的吸引力增强。
栏目链接三、物质跨膜运输的其他实例解读
1．番茄和水稻吸收矿质离子的比较
科学家将番茄和水稻分别放在含有Ca2＋、Mg2＋和SiO的培养液中培养，一段时间后其结果如下图所示，分析如下：
栏目链接(1)不同植物细胞对同一无机盐离子与同一植物细胞对不同无机盐离子的吸收均有差异，说明植物细胞对无机盐离子的吸收具有选择性。
(2)水稻吸收水的相对速度比吸收Ca2＋、Mg2＋的大，造成培养液中Ca2＋、Mg2＋浓度上升；番茄吸收水的相对速度比吸收SiO大，造成培养液中SiO浓度上升。
(3)植物细胞在同一时间内吸收离子和吸收水的量不同，即吸收离子和吸收水是两个相对独立的过程。
2．人体甲状腺滤泡上皮细胞吸收碘的特点
人体甲状腺滤泡上皮细胞内的碘浓度比血液中的高20～25倍，说明碘进入甲状腺滤泡上皮细胞是从低浓度向高浓度运输，即逆浓度梯度进行。
栏目链接3．微生物吸收矿物质的特点
不同微生物对同种矿物质的吸收和同种微生物对不同矿物质的吸收表现出较大的差异。
4．实例分析结论
(1)细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜。
(2)物质通过生物膜的跨膜运输，有的是顺浓度梯度的，有的是逆浓度梯度的。
(3)细胞对于物质输入和输出的选择性是通过细胞膜的选择透过性实现的。
栏目链接半透膜和选择透过性膜的比较，见下表：
特别
提醒 栏目链接 栏目链接题型1 细胞的吸水和失水
例1 a、b、c是三个相邻的成熟的植物细胞，已知a细胞液浓度>b细胞液浓度>c细胞液浓度，下图中能正确表示三者关系的是( )
栏目链接名师点睛：原生质和原生质层的区别：
①从存在位置比较：原生质是动植物细胞都具有的，一个动物细胞就是一团原生质，植物细胞由原生质和细胞壁组成；而原生质层则仅存在于成熟的植物细胞中。
②从组成结构上比较：原生质包括细胞膜、细胞质和细胞核三部分；而在成熟的植物细胞内相当于半透膜的原生质层是由细胞膜、液泡膜以及两膜之间的细胞质所组成的。 栏目链接解析：当细胞液的浓度大于外界溶液浓度时，细胞吸水。由于a细胞液浓度>b细胞液浓度>c细胞液浓度，所以a细胞可以从b细胞和c细胞中吸水，b细胞可以从c细胞中吸水。
答案：C 栏目链接变式
训练1.如上图，在U形管中部c处装有半透膜，在a侧加入红色的细胞色素(相对分子质量为13000的蛋白质)的水溶液，b侧加入清水，并使a、b 两侧液面高度一致。经过一段时间后，实验结果将是( ) 栏目链接A．a、b 两液面高度一致，b侧为无色
B．a、b两液面高度一致，b侧为红色
C．a液面低于b液面，b侧为红色
D．a液面高于b液面，b侧为无色
答案：D 栏目链接题型2 质壁分离与质壁分离复原实验 例2 将紫色洋葱鳞片叶表皮浸润在0.3 g/mL的蔗糖溶液中，1分钟后进行显微观察，结果如图。下列叙述错误的是( ) 栏目链接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上存在显著差异
D．洋葱根尖分生区细胞不宜作为该实验的实验材料
栏目链接名师点睛：(1)用具大液泡且带有一定颜色的植物组织进行实验，便于观察实验现象。
(2)使用的溶液浓度不能过大(防止细胞失水过多而死亡。)。
(3)8%的食盐溶液、4%的硝酸钾溶液、一定浓度的尿素、甘油等也可使用。但后面三者在引起质壁分离后细胞可自动复原，因为K＋、NO、尿素分子、甘油分子进入了细胞，增加了细胞液浓度。
(4)不要让溶液流到显微镜上(防止污染显微镜)。
栏目链接解析：成熟的紫色洋葱鳞片叶表皮细胞在质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液中发生了质壁分离，据图可知，L是细胞壁，M是液泡，N是细胞壁与原生质体之间的部分；将视野中的细胞浸润在清水中，液泡会渗透吸水，原生质体逐渐复原；细胞膜具有选择透过性，蔗糖不能透过，而细胞壁允许蔗糖通过，具有全透性；洋葱根尖分生区细胞不具有大液泡，渗透吸水与失水不明显，因此不宜作为该实验的实验材料。
答案：A 栏目链接变式
训练2．植物细胞发生质壁分离时，水分子依次通过的结构是( )
A．细胞壁、细胞膜、细胞质、液泡膜
B．细胞膜、细胞质、液泡膜
C．液泡膜、细胞质、细胞膜、细胞壁
D．细胞膜、液泡膜、细胞质
答案：C 栏目链接题型3 物质跨膜运输的特点
例3 现有一种由人工膜制成的袋，为检测淀粉和碘能否透过该膜，现提供试剂和用品如下：铁架台、烧杯和人工膜袋各一个，1%的淀粉溶液、稀碘溶液和细棉线。
(1)请用上述试剂和用品，设计一个实验装置，探究淀粉溶液中的淀粉和碘溶液中的碘能否通过该膜。请用示意图表示(加图注)。
栏目链接(2)实验结果预测及分析：
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________；
③________________________________________________________________________；
④________________________________________________________________________。
栏目链接名师点睛：渗透作用实验题解题方法：①尽可能利用题干中提供的实验材料、用具；②把握半透膜的特点；③探究性实验，实验结果预测要多方面考虑。
栏目链接解析：本实验的设计应根据渗透作用的原理，半透膜透析袋内外分别为淀粉溶液和碘液，观察淀粉溶液和碘液是否变蓝及变蓝的情况，判断淀粉和碘是否能通过半透膜。
栏目链接答案：(1)见右图。
(2)①袋内外液体均不变蓝，表明淀粉和碘均不能通过 ②袋内外液体均变蓝，表明淀粉和碘均能通过 ③袋内液体变蓝，袋外液体不变蓝，表明碘能通过，淀粉不能通过 ④袋外液体变蓝，袋内液体不变蓝，表明碘不能通过，淀粉能通过(注：结果预测应与实验设计一致)
栏目链接变式
训练3．海带细胞中碘的浓度比海水中碘的浓度高很多倍，但仍能吸收碘，原因是( )
A．海带细胞能够随吸水而吸收碘
B．海带细胞膜上运载碘的载体蛋白少
C．海带细胞膜上运载碘的载体蛋白多
D．海带细胞不断消耗碘，细胞内碘浓度不断降低
答案：C 栏目链接题型4 生物膜的选择透过性
例4 用完全培养液在两个相同的容器内分别培养水稻和番茄苗，假设两植物的吸水速率相同，一段时间后，测定培养液中各种离子，与试验开始时各种离子浓度之比如下图所示，该试验的结果不能说明( )
栏目链接A．植物根对水分子的吸收和对矿质元素的吸收是两个相对独立的过程
B．植物对离子的吸收有选择性
C．植物对离子的吸收与溶液中离子的浓度有关
D．水稻吸收Si的载体多
栏目链接名师点睛：物质跨膜运输的特点
①无机盐必须溶解在水中呈离子状态如Ca2＋、Mg2＋、Fe2＋、Fe3＋等，才能被细胞吸收。
②吸收矿质离子的多少可以调节细胞液的浓度，影响对水分的吸收。
③矿质离子被吸收后随水分在导管中运输，蒸腾作用在促进水分运输的同时也促进矿质离子的运输。
④植物对离子的选择性吸收
栏目链接解析：题目中说两植物的吸水速率相等而吸收矿质元素的量有了变化，说明植物吸收水分和吸收矿质元素是两个相对独立的过程；从柱状图中可以看出不同离子的吸收速率有差异，说明植物对离子的吸收具有选择性，而离子的吸收多少与载体数量有关，所以硅离子明显降低，说明水稻吸收Si的载体多。因为离子的吸收是主动运输的过程，所以与溶液离子的浓度没有什么直接的关系。
答案：C 栏目链接变式
训练4．细胞膜既能保证细胞选择吸收所需的物质，又能排出细胞内的有害物质，这是因为细胞膜( )
A．是层半透膜 B．具有保护作用
C．具有选择透过性 D．具有透过性
答案：C
栏目链接本课总结
一、知识归纳 栏目链接二、要点回顾
1．渗透作用的原理和应用。
2．探究植物细胞质壁分离及复原的实验。 栏目链接
