2012高考生物总复习精品学案集必修1细胞的物质输入和输出第1讲物质跨膜运输的实例

第四章细胞的物质输入和输出第1讲物质跨膜运输的实例考纲要求考纲要求权威解读1.通过模拟实验探究膜的透性（Ⅰ）1.细胞膜选择透过性的实验验证与例析。2.观察植物细胞的质壁分离和复原（Ⅱ）2.细胞吸水和失水的原理应用及实验探究；能提出问题，作出假设。考点梳理一、细胞的吸水和失水1.细胞吸水的原理——渗透作用半透膜膜两侧溶液浓度差（1）动物细胞细胞膜：相当于①__________细胞质：有一定浓度和组织液发生渗透细胞液：具有一定浓度，和外界溶液发生渗透细胞壁：全透性原生质层②______细胞质③______相当于○4_____（2）植物细胞二、物质跨膜运输的其他实例1.物质跨膜运输的特点（1）水分子是①__________跨膜运输的。（2）无机盐的跨膜运输（i）水稻和番茄对离子的吸收具有②__________。（ii）人体甲状腺滤泡上皮细胞可以③__________从血液中吸收碘。（iii）不同微生物对不同矿物质的吸收表现出④_____。2.生物膜的功能特性（1）细胞膜和其他生物膜都是⑤__________，水分子、一些离子和小分子可以通过，而其他的离子、小分子和大分子则不能通过。（2）生物膜的选择透过性是⑥__________的一个重要特征。自我校对一、①半透膜②细胞膜③液泡膜④半透膜⑤吸水膨胀⑥失水皱缩⑦质壁分离⑧质壁分离复原⑨膨胀和破裂⑩质壁分离和质壁分离复原二、①顺相对含量的梯度②选择性③逆相对含量梯度④较大的差异⑤选择透过性膜⑥活细胞要点归纳探究一、渗透系统组成与细胞结构1.组成比较2.细胞吸水的外界条件——浓度差的存在（1）动物细胞（ⅰ）当外界溶液浓度细胞质浓度，细胞⑤__________（ⅱ）当外界溶液浓度细胞质浓度，细胞⑥__________（ⅰ）当细胞液浓度外界溶液浓度，细胞⑦__________（ⅱ）当细胞液浓度外界溶液浓度，细胞⑧__________（2）植物细胞动物细胞：红细胞的⑨__________实验植物细胞：⑩__________实验3.验证细胞吸水、失水的实验2.渗透系统的应用（1）比较不同溶液浓度的大小深化拓展对比辨析半透膜、选择性透过性膜低浓度溶液→高浓度溶液水扩散的方向细胞液通过原生质层与外界溶液之间发生渗透水分子通过半透膜的扩散作用原理原生质层——选择透过性膜浓度差——细胞液与外界溶液之间半透膜浓度差基本组成或条件图解植物细胞与外界溶液形成渗透系统渗透作用模型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＜N现象及结论NM溶液浓度烧杯内漏斗内区别：①半透膜是无生命的物理性膜，是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，物质能否通过取决于分子体积的大小。②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。共性：都允许水分子自由通过，而不允许大分子物质通过。走进高考1（2009·海南生物，5，2分）已知鱼鳔是一种半透膜。若向鱼鳔内注入适量的20％蔗糖溶液、排出鱼鳔内的空气，扎紧开口，将其浸没在盛有10％蔗糖溶液的烧杯中，下列能正确表示烧杯内蔗糖溶液浓度随时间变化趋势的示意图是（）【解析】鱼鳔内的蔗糖溶液浓度高于外边，所以会从烧杯中吸水使烧杯内液体浓度升高，吸水到一定程度后，鱼鳔内外浓度相等，水进出达到平衡，烧杯内液体浓度不再变化。【答案】B2.根对离子吸收的曲线模型（1）氧分压与根吸收离子速率的关系二、植物对离子的选择性吸收1.选择性吸收的原因分析（1）内因——遗传因素①植物吸收的离子的种类和数量与溶液中离子的种类和数量不成比例②植物对同一种盐的阴阳离子的吸收存在差异（2）外因——影响呼吸的生态因素→呼吸作用→ATP的生成→主动运输不同生物DNA不同→载体→选择性吸收种类差异性数目差异性表现土壤中的O2含量、温度→呼吸酶的活性①AB段表示在一定范围内，根吸收离子的速率随氧分压的升高而加快。②BC段表示当氧分压增大到一定值时，根吸收离子的速率不再随氧分压升高而加快，这是由于根吸收离子还与根细胞膜上载体的数量有关。（2）根吸收离子与溶液中离子浓度的关系①曲线AB段表示在一定离子浓度范围内，根吸收离子的速率随离子浓度的增大而加快。②曲线BC段表示当离子浓度增大到一定数值时，根的吸收速率不再增加，这是由根细胞膜上载体的数量决定的。③曲线CD段表示当离子浓度过高时，将会使根细胞失水，从而影响根细胞正常的代谢活动，使离子吸收速率下降。（2）联系①矿质元素必须溶解在水中呈离子状态，才能被细胞吸收。②吸收矿质元素离子的多少可以调节细胞液的浓度，影响对水分的吸收。③矿质元素离子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元素离子的运输。故它们的运输途径相同，都是从根毛→导管→胞间连丝→各细胞，并且吸收的主要部位都是根的成熟区。走进高考2（2009·广东高考，31）某实验小组为了探究细胞膜的通透性，将小鼠肝细胞在体外培养一段时间后，检测培养液中的氨基酸、葡萄糖和尿素含量，发现它们的含量发生了明显变化（如下图）。请回答问题。（1）由图可知，随培养时间延长，培养液中葡萄糖和氨基酸含量__________，尿素含量__________。由于在原培养液中没有尿素，推测其是__________的产物。（2）培养液中的氨基酸进入细胞后，其主要作用是__________；被吸收的葡萄糖主要通过__________作用，为细胞提供__________。（3）转氨酶是肝细胞内参与氨基酸分解与合成的一类酶，正常情况下这类酶不会排出胞外，若在细胞培养液中检测到该类酶，可能的原因是__________。3.植物对水分和离子吸收的相对独立性（1）区别有无选择性①土壤含氧量②土壤温度③细胞膜上载体的种类和数量①细胞液与外界溶液的浓度差②蒸腾作用的强度影响因素离子从土壤吸收进入植物体水分从溶液浓度低的一侧向高的一侧渗透方向①由根细胞提供运输的动力②具备载体①必须具有渗透系统（半透膜两侧溶液存在浓度差）②以蒸腾作用为动力条件根细胞呼吸产生的ATP浓度差，蒸腾作用，不消耗ATP动力通过主动运输完成主要通过渗透作用完成过程离子的吸收水分的吸收与运输比较项目（4）由（1）和（3）可初步判断，细胞膜对物质的转运具有__________的特性。【解析】（1）由图可知，随培养时间延长，葡萄糖和氨基酸含量下降，尿素含量上升，尿素是蛋白质在细胞代谢中的产物。（2）氨基酸进入细胞后，主要用来合成蛋白质，被选择吸收的葡萄糖主要通过呼吸作用，为细胞提供能量。（3）肝脏受损，细胞膜通透性增大会使转氨酶排到细胞外。（4）由（1）（3）判断，细胞膜对物质的转运具有选择透过性。【答案】（1）降低增加细胞代谢（代谢）（2）作为蛋白质合成的原料呼吸（分解）能量（ATP）（3）肝细胞膜受损（或细胞裂解）（4）选择透过（选择通透）实验强化在平时7.观察植物细胞的质壁分离和复原理论指导1.实验原理一个处于外界溶液中的成熟植物细胞和外界溶液构成一个渗透系统。因为成熟的植物细胞的原生质层相当于一层半透膜，细胞液具有一定的浓度，与外界溶液能够产生浓度差，所以成熟的植物细胞能与外界溶液发生渗透作用。2.实验操作流程命题设计例（2009·江苏高考）按下面步骤进行质壁分离实验。步骤一：在洁净的载玻片中央加一滴清水，取一片藓类小叶，盖上盖玻片。步骤二：从盖玻片一侧滴入0.3g／mL的蔗糖溶液，在盖玻片的另一侧用吸水纸吸引。这样重复几次，使盖玻片下面的藓类小叶浸润在0.3g／mL的蔗糖溶液中。步骤三：在显微镜下观察，结果如图所示。3.质壁分离实验的拓展应用及方法（1）判断细胞的死活（2）测定细胞液浓度范围不同植物细胞+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）。待测细胞+蔗糖溶液发生质壁分离和复原→活细胞不发生质壁分离→死细胞镜检待测细胞+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。（3）比较不同植物细胞的细胞液浓度分别镜检镜检（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）成熟相同植物细胞+不同种类溶液镜检镜检只发生质壁分离→溶质不能通过半透膜的溶液（如蔗糖）质壁分离后又自动复原→溶质能通过半透膜的溶液（如KNO3）（1）图中A、B处的颜色分别是。（2）如果上述实验步骤二中从盖玻片的一侧滴入的是含有伊红（植物细胞不吸收的红色染料）的0.3g／mL的蔗糖溶液，则在显微镜下观察到A、B处的颜色分别是________________。（3）如果将步骤二中浸润在0.3g／mL的蔗糖溶液中的藓类小叶的装片，放在80℃条件下处理一段时间（装片中的藓类小叶保持在0.3g／mL的蔗糖溶液中）。在显微镜下清晰地观察到细胞结构后，为更准确地判断A处颜色，对显微镜的操作方法是__________、__________。如果A处呈绿色，可能的原因是_______________________________________________________________________________________。【解析】（1）该题主要涉及实验结果的考查，从图中分析可知A处属于细胞膜外，主要溶液为蔗糖溶液，因此无色，而B处含叶绿体，因此绿色。（2）由题意可知对于植物细胞来说不吸收伊红，结合细胞壁的全透性，可知A为红色而B为绿色。（3）在高温80℃条件下处理，细胞许多结构与功能将丧失，而对于显微镜使用的考查涉及调节光源。【答案】（1）无色、绿色（2）红色、绿色（3）改变光圈大小调节反光镜（电光源亮度）高温下细胞膜、叶绿体膜失去选择透过性，叶绿素等色素进入A处热点分析突破类型一渗透作用例1（2010·南京模拟）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，加酶后最终下降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【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。【答案】A【思维点拨】读图析图根据图示可从以下几个方面读取信息：（1）两侧溶液的物质的量浓度，大的一侧渗透压高，小的一侧渗透压低，水分子由低浓度一侧（2）两侧溶液中的溶质是否能通过半透膜，若不能，则只是高浓度一侧液面处高；若能先是高浓度一侧液面升高，随后另一侧液面升高，最后两侧液面相平。（3）在达到渗透平衡时，一般两侧溶液的浓度并不相等，因为液面高的一侧形成的静水压，会阻止溶剂由低浓度一侧向高浓度一侧扩散。（4）B图中，由于透析袋内的溶质分子不能透过，吸收一定水分后，膨胀到一定程度，受到透析袋的束缚力，水分子进出达到动态平衡。此时透析袋内外的溶液浓度是不相等的，透析袋内溶液浓度仍高于烧杯中的溶液浓度。类型二质壁分离及复原实验的应用例2（2011·山东聊城模拟）在一定气候条件下，运用植物细胞质壁分离的实验原理测试田间作物的细胞液浓度，以此法获得作物代谢情况的必要数据。在此项测试中，实验变量（自变量）是（）A.制备的系列浓度检测液B.一定的温度或其他气候数据C.作物细胞质壁分离状态D.作物细胞液浓度【解析】测试田间作物的细胞液浓度,需制备系列浓度检测液，将相同的田间作物的组织细胞分别置于系列浓度检测液中，显微镜下观察细胞的质壁分离情况，根据质壁分离的初始浓度来确定作物细胞液的浓度。可见，本实验的对象是田间作物的细胞，实验变量是系列浓度检测液,因变量是质