第6講細胞的物質(zhì)輸入和輸出,考點一細胞的吸水和失水,考點二物質(zhì)進出細胞的方式,總綱目錄,考點三觀察植物細胞的質(zhì)壁分離和復原（實驗）,真題再現(xiàn)模擬預測,考點一細胞的吸水和失水,1.滲透作用原理(1)概念:指水分子(或其他溶劑分子)通過半透膜的擴散過程。(2)發(fā)生滲透作用的條件:一是具有半透膜,二是半透膜兩側的溶液具有濃度差。,2.動物細胞的吸水和失水(2)現(xiàn)象,3.成熟植物細胞的吸水和失水(1)當外界溶液的濃度大于細胞液濃度時,細胞就通過滲透作用失水,植物細胞就發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象。,(2)將已發(fā)生質(zhì)壁分離的植物細胞放入清水中,此時細胞液的濃度高于外界清水,植物細胞就吸水,發(fā)生質(zhì)壁分離復原現(xiàn)象。,4.物質(zhì)跨膜運輸?shù)钠渌麑嵗茖W家將番茄和水稻分別放在含有Ca2+、Mg2+和Si的培養(yǎng)液中培養(yǎng),結果及分析如下:,(1)實驗結果不同植物對同種無機鹽離子的吸收有差異。同種植物對不同無機鹽離子的吸收也有差異。(2)實驗結論:植物細胞對無機鹽離子的吸收具有選擇性。,1.滲透作用發(fā)生時,水分子由低濃度一側擴散到高濃度一側,進行單向擴散(),2.當外界溶液濃度大于細胞液濃度時,植物細胞一定會發(fā)生質(zhì)壁分離(),3.質(zhì)壁分離過程中,細胞液濃度增大,細胞吸水能力減弱(),4.質(zhì)壁分離過程中,質(zhì)膜與細胞壁之間、質(zhì)膜與液泡膜之間的液體均為外界溶液(),圖1、圖2均為滲透裝置圖,據(jù)圖分析下列問題:,(1)圖1中,若S1溶液濃度大于S2,則單位時間內(nèi)由S2S1的水分子數(shù)多于S1S2,外觀上表現(xiàn)為S1液面上升;若S1溶液濃度小于S2,則情況相反,外觀上表現(xiàn)為S1液面下降。(2)在達到滲透平衡后,若存在如圖2所示的液面差h,則S1溶液濃度仍大于S2。因為液面高的一側形成的壓強,會抑制溶劑由低濃度一側向高濃度一側擴散。,1.探究物質(zhì)能否通過半透膜的方法(以碘和淀粉為例),2.滲透作用模型和植物細胞與外界溶液形成滲透系統(tǒng)分析,考向一滲透系統(tǒng)與滲透作用的分析,1.如圖所示,在漏斗中加入的蔗糖溶液與蒸餾水液面齊平,一段時間后,待漏斗內(nèi)液面不再變化時,再向漏斗中加入一定量的蔗糖酶。下列坐標曲線中能正確反映整個實驗過程中漏斗內(nèi)外溶液的液面高度差變化的是(C),解析實驗開始時,漏斗中蔗糖溶液濃度大于燒杯中的蒸餾水,燒杯中的水分向漏斗中滲透,漏斗液面升高。一段時間后,加入的蔗糖酶使蔗糖水解成葡萄糖和果糖,引起漏斗中溶液濃度進一步升高,漏斗液面繼續(xù)升高。由于半透膜允許單糖分子透過,漏斗中的葡萄糖和果糖進入燒杯中,漏斗中的溶液濃度下降,漏斗液面隨之下降,最終維持著一定的液面高度差。,2.某同學設計的實驗如圖所示,實驗開始時,U形管兩側液面相等,圖中半透膜允許單糖通過。據(jù)圖分析,下列說法錯誤的是(A)A.若U形管中加入兩種濃度不等的蔗糖溶液,當液面停止上升時,半透膜兩側溶液濃度一定是相等的,B.若U形管中加入兩種濃度不等的蔗糖溶液,則實驗現(xiàn)象為高濃度一側的液面上升C.若U形管中加入兩種濃度不等的葡萄糖溶液,則實驗現(xiàn)象為高濃度一側液面先上升,隨后另一側液面上升,最后兩側液面持平D.若U形管中加入兩種濃度不等的蔗糖溶液,當液面停止上升時,半透膜兩側水分子移動達到平衡狀態(tài),解析由題干可知,實驗開始時,U形管兩側液面等高,當U形管中加入兩種濃度不等的蔗糖溶液時,水分子從低濃度一側流向高濃度一側的較多,即高濃度一側的液面上升,低濃度一側的液面下降,直至液面不再變化,此時半透膜兩側濃度差產(chǎn)生的滲透壓力與液面差產(chǎn)生的壓力達到平衡,所以半透膜兩側溶液濃度不會相等,A錯誤、B正確;當液面停止上升時,半透膜兩側水分子移動達到平衡狀態(tài),D正確;若U形管中加入兩種濃度不等的葡萄糖溶液,開始時水分子總體表現(xiàn)為由低濃度一側向高濃度一側擴散,因此高濃度一側液面先上升,但隨著葡萄糖分子通過半透膜進入低濃度一側,最后兩側液面會持平,C正確。,類題通法滲透方向及濃度大小的判斷(1)判斷溶劑滲透的總方向若半透膜兩側是同種溶液,根據(jù)質(zhì)量濃度或物質(zhì)的量濃度判定。若半透膜兩側是不同的溶液,物質(zhì)的量濃度才能體現(xiàn)溶質(zhì)或溶劑分子數(shù)的多少,如半透膜兩側為質(zhì)量分數(shù)相同的葡萄糖溶液和蔗糖溶液,則葡萄糖溶液一側單位體積中葡萄糖分子數(shù)多(水分子數(shù)少),水分子由蔗,糖溶液一側通過半透膜向葡萄糖溶液一側擴散。(2)判斷半透膜兩側溶液濃度大小若滲透平衡后,半透膜兩側液面仍存在液面差,則半透膜兩側溶液就存在濃度差,液面差越大,濃度差就越大,且液面高的一側溶液濃度高。,考向二細胞吸水與失水情況的分析3.將某種植物的成熟細胞放入一定濃度的物質(zhì)甲溶液中,發(fā)現(xiàn)其原生質(zhì)體(即植物細胞中細胞壁以內(nèi)的部分)的體積變化趨勢如下圖所示。下列有關敘述中,不正確的是(A),A.01h內(nèi),細胞體積與原生質(zhì)體體積的變化量相等B.23h內(nèi),物質(zhì)甲溶液的滲透壓小于細胞液的滲透壓C.物質(zhì)甲可能是KNO3D.04h內(nèi),該細胞先后進行質(zhì)壁分離和質(zhì)壁分離復原,解析題圖顯示:原生質(zhì)體的相對體積先減小后上升,說明該植物細胞發(fā)生了質(zhì)壁分離后又自動復原。01h內(nèi),原生質(zhì)體體積變小,說明細胞因失水而發(fā)生了質(zhì)壁分離,原生質(zhì)體的伸縮性比細胞壁的伸縮性大,所以細胞體積與原生質(zhì)體體積的變化量不等,A錯誤;23h內(nèi)為質(zhì)壁分離復原過程中,細胞吸水,物質(zhì)甲溶液的滲透壓小于細胞液的滲透壓,B正確;將某種植物的成熟細胞放在KNO3溶液中,若KNO3溶液的濃度高于細胞液濃度,細胞失水導致原生質(zhì)體體積變小,隨著硝酸根離子和鉀離子不斷通過主動運輸?shù)姆绞奖患毎?使細胞液的濃度增大到一定,程度后會導致細胞滲透吸水,原生質(zhì)體體積變大,與曲線相符,C正確;綜上分析04h內(nèi),該細胞先后進行質(zhì)壁分離和質(zhì)離分離復原,D正確。,4.某同學探究“不同濃度蔗糖溶液對葉表皮細胞形態(tài)的影響”,得到如圖所示結果,相關敘述不正確的是(B),A.實驗主要原理是成熟的植物細胞能夠發(fā)生滲透作用B.實驗中需要使用血細胞計數(shù)板、蓋玻片、顯微鏡等儀器C.葉表皮細胞浸潤在蒸餾水中時,細胞會發(fā)生膨脹D.結果表明大多數(shù)細胞的細胞液濃度介于0.20.25mmol/L之間,解析成熟的植物細胞放在外界溶液中能夠發(fā)生滲透作用,A正確;實驗中需要制備臨時裝片,用蓋玻片、顯微鏡等儀器進行觀察,但不需要血細胞計數(shù)板,B錯誤;葉表皮細胞浸潤在蒸餾水中時,細胞會吸水膨脹,但是不能漲破,因為細胞外面存在細胞壁,C正確;外界溶液為0.2mmol/L時,質(zhì)壁分離的細胞為20%,外界溶液為0.25mmol/L時,質(zhì)壁分離的細胞為80%,即在0.20.25mmol/L之間,質(zhì)壁分離的細胞百分比增加幅度為60%,則說明大多數(shù)細胞的細胞液濃度介于0.20.25mmol/L之間,D正確。,題后悟道細胞吸水、失水的判斷(1)通過比較細胞外溶液和細胞液的濃度大小來判斷。當細胞外溶液濃度大于細胞液濃度時,細胞失水;當細胞外溶液濃度小于細胞液濃度時,細胞吸水。當細胞外溶液與細胞液的濃度相等時,細胞失水量和吸水量相等,處于動態(tài)平衡。(2)根據(jù)重量或長度變化(如蘿卜條)來判定。若重量增加或長度變長,則吸水;反之則失水。,1.物質(zhì)出入細胞的方式(連線),考點二物質(zhì)進出細胞的方式,2.根據(jù)下圖進一步確定物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞胶陀绊懸蛩?1)填寫以下有關跨膜運輸方式及結構的名稱:甲:自由擴散;乙:協(xié)助擴散;丙:主動運輸;a:載體蛋白。,(2)填寫以下有關跨膜運輸方式的影響因素:甲圖:濃度差;乙圖:濃度差和載體蛋白;丙圖:載體蛋白和能量。,1.甘油不能以自由擴散的方式通過質(zhì)膜(),2.需要載體的運輸方式可能是協(xié)助擴散或主動運輸(),3.小腸黏膜中的一些細胞可通過被動運輸將某種蛋白分泌到腸腔(),4.相對分子質(zhì)量小的物質(zhì)或離子都可以通過自由擴散進入細胞(),5.主動運輸使膜內(nèi)外物質(zhì)濃度趨于一致,維持了細胞的正常代謝(),6.同一種物質(zhì)進入不同細胞的跨膜運輸方式相同(),7.在神經(jīng)細胞上動作電位產(chǎn)生與膜電位恢復過程中,Na+流入和排出都是主動運輸(),8.被細胞胞吞的一定是固體物質(zhì)(),依據(jù)模式圖確認物質(zhì)出入細胞的方式及影響因素:,(1)圖2、4、5中物質(zhì)運輸方式依次為自由擴散、主動運輸、胞吞、胞吐。(2)寫出圖1圖5中影響物質(zhì)出入細胞的因素:圖中僅受“濃度差”制約的為圖1、圖2;加入蛋白酶處理會受影響的是圖3、圖4、圖5;加入呼吸酶抑制劑處理,會受影響的是圖4、圖5。(3)神經(jīng)遞質(zhì)的釋放應符合上圖中哪種模式?圖5,該運輸方式具有哪些特點?需要消耗能量,不需要載體等。,1.物質(zhì)跨膜運輸方式圖解,2.影響跨膜運輸?shù)囊蛩?1)物質(zhì)濃度由于自由擴散不需要載體蛋白和能量,所以物質(zhì)運輸速率與物質(zhì)濃度成正比。,由于協(xié)助擴散和主動運輸需要載體蛋白,所以當所有的載體蛋白都被利用了之后,物質(zhì)的運輸速率將達到最大(P點),此時限制物質(zhì)運輸速率的因素主要是載體蛋白的數(shù)量。(2)氧氣濃度(紅細胞的主動運輸與O2無關),Q點時:無氧呼吸為物質(zhì)的吸收提供能量。QP段:隨著氧氣含量的增加,有氧呼吸產(chǎn)生的能量越多,主動運輸?shù)乃俾试酱?。Q點以后:當氧氣含量達到一定程度后,受載體蛋白數(shù)量以及其他限制因素的影響,運輸速率不再增加。(3)溫度,3.探究物質(zhì)跨膜運輸方式的實驗設計(1)探究是主動運輸還是被動運輸,(2)探究是自由擴散還是協(xié)助擴散,考向一物質(zhì)出入細胞方式的判斷,1.下列關于物質(zhì)跨膜運輸?shù)臄⑹?錯誤的是(B)A.協(xié)助擴散比自由擴散轉(zhuǎn)運速率大B.溫度降低不影響甘油和脂肪酸進出細胞的速率C.主動運輸通常使被轉(zhuǎn)運物質(zhì)在細胞內(nèi)外的濃度差加大D.某些小分子物質(zhì)也可以通過胞吐的方式通過質(zhì)膜,解析協(xié)助擴散需要膜蛋白的幫助,比自由擴散的速率要快幾個數(shù)量級,A正確;甘油和脂肪酸以自由擴散方式進出細胞,溫度降低會影響質(zhì)膜的流動性,從而影響甘油和脂肪酸進出細胞的速率,B錯誤;主動運輸為逆濃度梯度進行,所以可使被轉(zhuǎn)運物質(zhì)在細胞內(nèi)外的濃度差加大,C正確;某些小分子物質(zhì)也可以通過胞吐的方式通過質(zhì)膜,例如神經(jīng)遞質(zhì),D正確。,2.(2018湖南長沙二模)某細胞對氨基酸、鈉離子、葡萄糖和氧氣的吸收方式的比較結果,如下圖所示,其中質(zhì)膜內(nèi)外濃度情況未標出。已知質(zhì)膜上的“、”為載體蛋白,氨基酸以主動運輸?shù)姆绞竭M入該細胞。下列相關描述,不正確的是(D),A.同一載體蛋白運輸?shù)奈镔|(zhì)可能不止一種B.葡萄糖進入該細胞的方式為主動運輸C.氧氣進入該細胞不需要載體,也不消耗能量D.氨基酸可逆濃度進入該細胞且不消耗能量,解析圖中氨基酸和鈉離子共用同一載體進入細胞,A正確;葡萄糖進入該細胞需要消耗能量和載體,所以葡萄糖進入該細胞的方式為主動運輸,B正確;氧氣跨膜運輸?shù)姆绞綖樽杂蓴U散,所以氧氣進入該細胞不需要載體,也不消耗能量,C正確;由題干信息知氨基酸進入該細胞的方式為主動運輸,主動運輸逆濃度進行,且需要消耗能量,D錯誤。,類題通法“三看法”判斷物質(zhì)出入細胞的方式注:有些小分子物質(zhì)也是通過胞吞胞吐方式運輸?shù)?如神經(jīng)遞質(zhì)。,考向二物質(zhì)跨膜運輸?shù)挠绊懸蛩丶皩嶒灧治?.(2018湖北荊州模擬)下圖是幾種物質(zhì)進出細胞方式中,運輸速率與影響因素間的關系曲線圖,下列與此圖相關的敘述中,正確的是(A),A.與氧氣進出細胞相符的圖有B.與葡萄糖進入紅細胞相符的圖有C.與K+進入神經(jīng)細胞相符的圖有D.與蛋白質(zhì)類物質(zhì)進出細胞相符的圖有,解析圖中分別表示自由擴散、協(xié)助擴散、被動運輸、主動運輸、自由擴散,為協(xié)助擴散與主動運輸。氧氣通過自由擴散進出細胞,與此相符的是,A正確;葡萄糖通過協(xié)助擴散方式進入紅細胞,與此相符的是,B錯誤;K+進入神經(jīng)細胞是主動運輸,與圖中相符,C錯誤;蛋白質(zhì)通過胞吞或胞吐進出細胞,D錯誤。,4.氰化物是一種劇毒物質(zhì),其通過抑制H與O2的結合,使得組織細胞不能利用氧氣而陷入窒息。如圖為研究植物根尖吸收鉀離子的相關實驗。下列分析不正確的是(D),A.通過實驗甲可以判斷植物根尖細胞吸收K+屬于主動運輸B.實驗甲中,4h后氧氣消耗速率下降是因為細胞外K+濃度降低C.實驗乙中,4h后吸收K+的能量可能來自無氧呼吸D.實驗乙加入氰化物后,細胞對氧氣的吸收速率不變,解析由題中實驗甲可知,加入KCl后,氧氣的消耗速率增加,說明植物根尖細胞吸收K+需要消耗能量,屬于主動運輸,A正確;實驗甲中,4h后氧氣消耗速率下降是因為細胞外K+濃度降低,細胞吸收K+的量減少,B正確;實驗乙中,4h后組織細胞吸收K+的速率不再降低,說明此時細胞已經(jīng)不能利用氧氣,其吸收K+的能量可能來自無氧呼吸,C正確;氰化物能抑制H與O2的結合,因此實驗乙加入氰化物后,細胞對氧氣的吸收速率下降,D錯誤。,題后悟道運輸曲線中的運輸方式判斷(1)有飽和點的曲線表示協(xié)助擴散或主動運輸。(2)運輸速率與細胞外濃度成正比關系的曲線表示自由擴散。(3)運輸速率與呼吸作用或氧濃度有關系的曲線表示主動運輸。,考點三觀察植物細胞的質(zhì)壁分離和復原(實驗),1.實驗原理成熟的植物細胞構成滲透系統(tǒng)可發(fā)生滲透作用。(1)成熟的植物細胞的原生質(zhì)層相當于一層半透膜。(2)細胞液具有一定的濃度,細胞能滲透吸水和失水。(3)原生質(zhì)層比細胞壁的伸縮性大。,2.實驗步驟,3.現(xiàn)象與結論,1.實驗分析(1)用紫色洋蔥鱗片葉外表皮作實驗材料的原因:紫色洋蔥鱗片葉外表皮細胞的細胞液中有花青素,使液泡中的細胞液呈紫色,有利于觀察。(2)發(fā)生質(zhì)壁分離的洋蔥表皮細胞的原生質(zhì)層與細胞壁之間的物質(zhì)分析:因為細胞壁是全透性的,所以洋蔥表皮細胞的原生質(zhì)層與細胞壁之間是蔗糖溶液。,(3)本實驗存在兩組對照實驗,(5)在一定濃度的蔗糖溶液中發(fā)生質(zhì)壁分離后,在清水中卻不能觀察到質(zhì)壁分離復原的原因是細胞失水過多或失水時間過長導致細胞死亡。(6)本實驗是教材中涉及“顯微觀察”的實驗中唯一的一個“只在低倍鏡下”觀察(不曾換“高倍鏡”)的實驗。,(4)引發(fā)質(zhì)壁分離的兩種原因,2.質(zhì)壁分離和復原實驗的拓展應用(1)判斷成熟植物細胞的死活(2)測定細胞液濃度范圍,(3)比較不同成熟植物細胞的細胞液濃度,(4)鑒別不同種類的溶液(如KNO3溶液和蔗糖溶液),1.(2018湖南長沙調(diào)研)下列有關“觀察植物細胞的質(zhì)壁分離和復原”的實驗操作,敘述正確的是(B),A.在步驟C中只需滴加1滴的蔗糖溶液B.整個實驗現(xiàn)象的觀察應維持在低倍鏡下C.步驟A具體操作過程為“解離染色漂洗制片”D.步驟F觀察實驗結果和步驟D相比,液泡顏色變深,解析在步驟C引流操作中需滴加多滴蔗糖溶液,用吸水紙在對側吸引,A錯誤;步驟A制片時不需要進行解離,C錯誤;質(zhì)壁分離復原的細胞液泡吸水,顏色變淺,D錯誤。,2.將若干生理狀況基本相同,長度為4cm的鮮蘿卜條分為四組,分別置于清水(對照組)和濃度相同的三種溶液中(實驗組),尿素溶液、KNO3溶液和蔗糖溶液分別編號為1、2、3組。測量每組蘿卜條的平均長度,結果如圖所示。據(jù)圖分析,下列敘述正確的是(C),A.實驗組中都發(fā)生了質(zhì)壁分離和復原現(xiàn)象B.對照組中水分子在前15min進入了細胞,15min之后不再進入C.1組中的尿素分子和2組中的K+、N都進入了細胞,但進入的方式不,同D.3組中,如果一直增大蔗糖溶液濃度,蘿卜條就會一直縮短,解析蔗糖溶液中,細胞只能發(fā)生質(zhì)壁分離,A錯誤;對照組中在前15min水分子進入細胞的數(shù)多于出細胞的數(shù),15min之后水分子進出細胞處于動態(tài)平衡,B錯誤;1組中的尿素分子和2組中的K+、N都進入了細胞,尿素的運輸方式是自由擴散,而K+、N進入細胞的方式是主動運輸,C正確;3組中,如果一直增大蔗糖溶液濃度,蘿卜條就會縮短,但由于細胞壁的支持作用,蘿卜條不可能無限縮短,D錯誤。,1.(2018課標,3,6分)下列有關植物根系吸收利用營養(yǎng)元素的敘述,錯誤的是(A)A.在酸性土壤中,小麥可吸收利用土壤中的N2和NB.農(nóng)田適時松土有利于農(nóng)作物根細胞對礦質(zhì)元素的吸收C.土壤微生物降解植物秸稈產(chǎn)生的無機離子可被根系吸收D.給玉米施肥過多時,會因根系水分外流引起“燒苗”現(xiàn)象,真題再現(xiàn)模擬預測,解析小麥無固氮能力,不能吸收和利用N2,A錯誤;農(nóng)田適時松土,可增加土壤氧含量,促進根細胞有氧呼吸,進而促進根細胞通過主動運輸吸收礦質(zhì)元素,B正確;土壤微生物降解植物秸稈產(chǎn)生的無機離子,可以被植物根系吸收利用,C正確;施肥過多可造成土壤溶液濃度高于玉米根細胞的細胞液濃度,導致根細胞水分外流而引起“燒苗”現(xiàn)象,D正確。,2.(2018課標全國,2,6分)下列有關物質(zhì)跨膜運輸?shù)臄⑹?正確的是(C)A.巨噬細胞攝入病原體的過程屬于協(xié)助擴散B.固醇類激素進入靶細胞的過程屬于主動運輸C.神經(jīng)細胞受到刺激時產(chǎn)生的Na+內(nèi)流屬于被動運輸D.護膚品中的甘油進入皮膚細胞的過程屬于主動運輸,解析本題主要考查物質(zhì)跨膜運輸?shù)南嚓P知識。巨噬細