2011生物新课标复习课同步学案（必修一）：4-1 物质跨膜运输的实例

1．渗透系统的组成(如图)及特点
(1)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。
2．渗透作用的发生
(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。
3．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>N②若漏斗内液面不变，则M＝N③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：
②具有浓度差：
1．实验流程
2．实验结论
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度时，细胞失水，发生质壁分离；当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。21世纪教育网
3．质壁分离的原因分析
[来源:21世纪教育网]
4．实验中注意事项
(1)选择有大的液泡且最好液泡带有颜色的细胞作实验材料。
(2)滴加蔗糖溶液和清水时，必须在实验桌上进行，不能在显微镜的载物台上进行。
(3)本实验选用0.3 g/mL的蔗糖溶液(此浓度下既明显出现质壁分离，又不致杀死细胞)。浓度过高，质壁分离速度虽快，但不久细胞会因失水过多而死亡，不能再进行质壁分离复原；浓度过低不能引起质壁分离或质壁分离速度太慢。此外，8%的食盐溶液，5%的硝酸钾溶液等也可使用。盐酸、酒精、醋酸等溶液能杀死细胞，不适于做质壁分离的溶液。21世纪教育网
5．细胞吸水和失水原理的应用
(1)对农作物的合理灌溉，既满足了作物对水分的需求，同时也降低了土壤溶液的浓度，有利于水分的吸收。
(2)盐碱地中的植物不易存活或一次施肥过多造成“烧苗”现象，都是因为土壤溶液浓度过高，甚至超过了根细胞液浓度，导致根细胞不易吸水甚至失水造成的。
(3)糖渍、盐渍食品不易变质的原因，是在食品外面和内部形成很高浓度的溶液，使微生物不能在其中生存和繁殖，所以能较长时间的保存。
(4)医用的生理盐水浓度为0.9%，其渗透压与人体细胞外液的渗透压相当，可以使人体细胞保持正常的形态和功能。
1．判断细胞的死活
2．测定细胞液浓度范围[来源:21世纪教育网]
待测细胞＋一系列浓度梯度的蔗糖溶液 ,细胞液浓度介于未发生质壁分离和刚刚发生质壁分离的蔗糖溶液的浓度之间。21世纪教育网
3．比较不同植物细胞的细胞液浓度
不同植物细胞＋同一浓度的蔗糖溶液刚刚发生质壁分离时所需时间的比较→判断细胞液浓度(即时间越短，细胞液浓度越小)。21世纪教育网
4．比较一系列溶液的浓度的大小
同一植物的相同成熟细胞＋未知浓度的溶液 记录刚刚发生质壁分离所需时间→比较所用时间长短→判断溶液浓度的大小(时间越短，未知溶液的浓度越大)
5．鉴别不同种类的溶液(如KNO3和蔗糖溶液)
例一 将成熟的植物细胞放在溶液中能构成一个渗透系统，主要原因是 (　　)
A．液泡膜内外溶液有浓度差 B．细胞的原生质层可看做一层半透膜
C．细胞壁具全透性 D．水分子可以自由出入细胞
解析：成熟的植物细胞，也就是具有大液泡的植物细胞，主要靠渗透作用来吸收水分。从成熟植物细胞的结构特点来分析，一个成熟的植物细胞放在溶液中能构成一个渗透系统是因为细胞的原生质层可看做一层半透膜。
答案：B[来源:21世纪教育网]
(2010·潍坊模拟)如图实验装置，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，加酶后又下降
B．在玻璃槽中会测到蔗糖和蔗糖酶
C．漏斗中液面开始时先下降，加酶后一直上升
D．在玻璃槽中会测到葡萄糖、果糖和蔗糖酶
答案：A
解析：实验开始时，蔗糖不能透过半透膜，所以单位时间内通过半透膜渗透进长颈漏斗中的水分子数比渗透出来的多，漏斗内液面上升。而加入酶后，将蔗糖分解为单糖，单糖分子能透过半透膜进入玻璃槽中，使玻璃槽内液体浓度升高，一段时间后，水分子从长颈漏斗内渗出的较多，漏斗内液面下降。
例二 观察植物细胞的质壁分离和复原，选用紫色洋葱作为实验材料效果较好，这是因为 (　　)
A．只有紫色洋葱的表皮细胞才会发生质壁分离
B．其细胞液呈紫色，质壁分离以后容易与外界溶液区分
C．其细胞膜呈紫色，质壁分离以后容易与细胞壁区分
D．紫色洋葱表皮细胞的液泡特别大，易于观察
解析：质壁分离后原生质层与细胞壁之间充满了外界溶液，如果细胞液与外界溶液以及它们之间的原生质层都是无色的，则不便于观察判断。紫色洋葱表皮细胞的细胞液呈紫色，质壁分离以后容易与外界溶液区分。
答案：B
在浓蔗糖溶液中，能够发生质壁分离的细胞是 (　　)
A．人的口腔上皮细胞　　　
B．蛙的红细胞[来源:21世纪教育网]
C．皮肤的角质层细胞
D．洋葱的表皮细胞
答案：D[来源:21世纪教育网]
解析：质壁分离中的“质”是指原生质层，而不是细胞质，“壁”是指细胞壁。细胞能否发生质壁分离，除必须具备渗透系统(由液泡内的细胞液和细胞外的溶液两个溶液体系以及位于二者之间的相当于半透膜的原生质层组成)外，还必须具有细胞壁，在此基础上才能谈质壁分离与否，由于A、B、C答案均为动物细胞，既无液泡，又无细胞壁，故不能发生质壁分离，而答案D具备以上两个条件，故能发生质壁分离。
例三 甜菜块根细胞的液泡中有花青素，使块根表现为红色。将块根切成小块放在蒸馏水中，水无明显的颜色变化，但用盐酸处理这些块根后，则能使水变红。这是因为 (　　)
A．细胞壁被盐酸解离
B．盐酸破坏了细胞膜的选择透过性
C．盐酸破坏了原生质层的选择透过性21世纪教育网
D．花青素不溶于水而溶于盐酸
解析：花青素位于液泡内，细胞经盐酸处理后，原生质层失去选择透过性，花青素进入外界溶液中。
答案：C
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实验开始时各种离子浓度之比如图所示，该实验的结果不能说明 (　　)
A．水稻吸收水的相对速率比吸收Ca2＋、Mg2＋的大
B．与番茄相比，水稻对Si4＋需要量大，对Ca2＋需要量小
C．不同植物根尖细胞膜上载体的种类和数量是不同的
D．植物对各种离子的吸收速率与溶液中离子的浓度有关
答案：D
解析：培养水稻的溶液中，实验后Ca2＋、Mg2＋与实验前的比值大于1，说明Ca2＋、Mg2＋浓度增大，即吸收水多于吸收Ca2＋、Mg2＋的量。水稻吸收的Si4＋多，对Ca2＋、Mg2＋吸收量少，而番茄吸收的Ca2＋和Mg2＋较多，对Si4＋吸收量少。这体现了植物对无机盐离子的吸收具有选择性，其原因在于不同植物根尖细胞膜上载体的种类和数量是不同的。图中并不能看出植物体对各种离子的吸收速率与溶液中的离子浓度有关。