高一生物细胞的物质输入和输出模板

3. 植物细胞的质壁分离
(1)结构原生 细胞质 质层
细胞壁：全透性
具有选择透过性，相当于半透膜
(2)条件：成熟植物细胞中央具有________，是一个渗透系统。 (3)实验验证 细胞液浓度＜外界溶液浓度― ― →________ 细胞液浓度＞外界溶液浓度― ― →________
3. 渗透作用是指水分子等溶剂分子透过半透膜，由低浓
度溶液向高浓度溶液的扩散。
【自我校对】 一、1. 半透膜半透膜 2. (1)＜(2)＞(3)= 3. (1)细胞膜液 泡膜(2)大液泡(3)质壁分离质壁分离复原 思考：水分子在细胞膜上总是双向运动的。只不过在细胞 吸水时，由外向内扩散的水分子总数多于由内向外扩散的 水分子总数。 二、 1. 不同不同相对独立 2. 逆浓度梯度 3. b.选择性 4. （2）a. 水分子 b. 离子和小分子 c. 离子、小分子和 大分子 思考：①相同点：某些物质可以通过，另一些物质不能通 过。 ②不同点：选择透过性膜一定是半透膜，半透膜不一定是 选择透过性膜。
镜检 镜检
层的溶液如蔗糖 质壁分离后自动复原→溶质能通过原生质层的 溶液如KNO 溶液
只发生质壁分离现象→溶质不能通过原生质
3
第2、3节 生物膜的流动镶嵌模型、 物质跨膜运输的方式
一、生物膜的流动镶嵌模型 1. 生物膜对物质进出细胞有________性。 2. 探究 (1)19世纪末，欧文顿植物细胞通透性实验→________。 (2)20世纪，从________中分离出细胞膜→膜的主要成分是 ________、________。 (3)1925年，荷兰科学家从红细胞中提取脂质，在空气—水界面铺 展成________层→细胞膜中脂质分子排列为________的两层。 (4)1959年，罗伯特森通过电镜观察，提出________→生物膜都 由________(暗层)→________(亮层)→________(暗层)三层结构 构成。 (5)1970年，科学家对膜蛋白进行________后使膜融合→细胞膜 具有________性。
二、植物对水分和离子吸收的关系相对独立 1. 区别
比较项 目 过程 动力 条件 方向 水分的吸收与运输 主要通过渗透作用完成 浓度差，蒸腾作用，不消耗 ATP 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 水分从溶液浓度低的一侧向 高的一侧渗透 ①细胞液与外界溶液的浓度 差 ②蒸腾作用的强度 离子的吸收 通过主动运输完成 根细胞呼吸产生的ATP ①由根细胞提供运输的动力 ②具备载体 离子从土壤吸收进入植物体 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）在实验中，当质壁分离现象出现后，观察时间不宜过长， 以免细胞因长期处于失水状态而死亡，影响质壁分离复原现象 的观察。 （2）不选动物细胞做实验材料是因为动物细胞无细胞壁，不 会在失水时发生质壁分离现象。 (3)本实验所用的方法为引流法，采用了自身对照(前测和后 测)。 (4)当以可吸收的物质做溶质时(如甘油、尿素、KNO3、乙二醇 等)，可出现质壁分离及自动复原现象。 (5)分离时，原生质层的外界面是细胞膜。
盛春环
考纲要求展示
知识内容 要求
1. 通过模拟实验探究膜的透性 2. 观察植物细胞的质壁分离和复原 3. 物质出入细胞的方式
4. 生物膜的结构
实验 实验 Ⅱ
Ⅱ
知识网络构建
脂质 蛋白质组成 多糖
模型 结构 特点
细胞质壁分离和复原 跨 细 膜 特性 — — —胞 运 主动运输 膜 自由扩散 方式 被动运输 输 协助扩散
4. 结论 (1)细胞膜和其他生物膜一样都是选择透过性膜 a. 可以自由通过 也可以通过 (2)它具有的特点b. 一些需要的 则不能通过 c. 其他的 半透膜与选择透过性膜有哪些差异？
1. 只有成熟植物细胞才发生质壁分离现象。
2. 动物细胞无细胞壁，会发生吸水涨破现象，但植物细
胞有细胞壁不会因吸水而涨破。
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 (1)AB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。 (2)BC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
吸水 失水
细胞吸水时，水分子跨膜运输的状态如何？
二、物质跨膜运输的其他实例 1. 植物 不同植物如番茄、水稻对同一离子 植物对无机盐 的吸收能力 离子的吸收 同种植物对不同离子的吸收能力 植物对水分和无机盐离子的吸收是两个________的过程 2. 人体甲状腺滤泡上皮细胞吸收碘的特点：________。 a. 不同微生物的细胞结构有一定的差异 微生物吸收 3. b.不同微生物对矿物质的吸收有 矿物质特点 c. 不同微生物对各矿物质的需要量不同
镜检 分别镜检
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) 相同成熟植物细胞＋不同种类溶液― ― →
观察植物细胞的质壁分离与复原
一、实验原理 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，能够渗透失水和吸水。 二、实验流程 (1)制作洋葱鳞片叶表皮临时装片。 (2)低倍显微镜下观察(①有一个紫色的中央大液泡② 原生质紧贴细胞壁)
三、质壁分离的原因分析
原生质层 细胞渗 细胞壁伸缩性小 内因： → → 原生质层伸缩性大 具有半透性 透失水 1. 原因
五、质壁分离实验的拓展应用及方法 1. 判断细胞的死活 发生质壁分离和复原→活细胞 镜检 待测细胞＋蔗糖溶液― ― → 不发生质壁分离→死细胞 2. 测定细胞液浓度范围 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大小 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→判断细胞液浓度大小(时间越短， 细胞液浓度越小)。
渗透系统与成熟植物细胞
一、组成比较
渗透作用模型 植物细胞与外界溶液 形成渗透系统
图解
基本 组成 或条件 原理 水分子 扩散的 方向
半透膜 浓度差 水分子(或其他溶剂分 子)以扩散作用通过半 透膜
原生质层——选择透 过性膜 浓度差——细胞液与 外界溶液之间 细胞液通过原生质层 与外界溶液之间发生 渗透
(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 速度不再增加，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. 某学生将3%的KNO3溶液滴加在载玻片上的洋葱表皮上， 观察到了植物细胞的质壁分离现象，2小时后企图再次观察时 却发现细胞质壁分离自动复原了。下列相关叙述错误的是 ( )
A. 发生质壁分离的细胞能自动复原说明了该细胞仍保持活性 B. 发生质壁分离的原因是KNO3溶液浓度大于细胞液浓度 C. 与细胞质壁分离自动复原相关的细胞器是线粒体和液泡
外因：外界溶液浓度大于细胞液浓度
宏观上：植物由坚挺→萎蔫
液泡大→小 2. 表现 微观上：质壁分离细胞液颜色浅→深 原生质层与细胞壁分离
四、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，当外界溶液浓度小于细 胞液浓度时，细胞吸水。
A. 可能a＞b，细胞渗透吸水 B. a＝b，渗透系统保持动态平衡 C. a＜b，细胞渗透失水 D. 上述三种情况都可能存在 【解析】本题关键是区分细胞生理状态正在质壁分离还是 质壁分离复原，所以A、B、C三种情况都可能发生。 【答案】D
植物对离子的选择性吸收
一、选择性吸收的原因分析 1. 内因——遗传因素
K＋
Mg2＋
Ca2＋
SiO
水稻 番茄
17.0 19.1
105 85
117 59.6
19.5 118
A. 不同植物对离子的需要量是不同的
B. 与番茄相比，水稻对SiO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 【解析】从吸收前后离子相对含量的变化可以直接得出 A、 B两项的结论，C是发生A、B的根本原因，离子吸收是主 动运输过程，与溶液中的离子浓度无关。 【答案】D
结论 碘能通过半透膜，而 淀粉不能 淀粉能透过半透膜， 而碘不能 淀粉和碘都能通过半 透膜 淀粉和碘都不能通过 半透膜
变蓝
不变蓝
变蓝
不变蓝
①渗透系统适用于比较溶质不能透过半透膜的溶液浓度的 大小。 ②两溶液中的水分子进行双向运动，我们只是观测出由水 分子双向运动的差异所导致的液面改变。 ③溶液浓度指物质的量浓度而非质量浓度，如10％葡萄糖 溶液和10％蔗糖溶液的质量浓度相同，但10％蔗糖溶液的 物质的量浓度小，故水由蔗糖溶液向葡萄糖溶液移动。 ④在渗透装置达到渗透平衡后，只要存在液面差Δh，则 原高浓度溶液的浓度仍大于原低浓度溶液的浓度。
D. 从质壁分离到自动复原的过程细胞的吸水能力逐渐增强
【解析】 已发生质壁分离的细胞又自动复原的原因是 K ＋ 、 NO经主动运输进入细胞内，细胞液浓度增大，细胞吸水，质 壁分离复原。主动运输需线粒体提供能量；细胞吸水能力与 细胞液浓度呈正相关，在质壁分离过程中，细胞液浓度逐渐 增大，细胞吸水能力逐渐增强；在质壁分离复原过程中，细 胞液浓度逐渐减小，细胞吸水能力逐渐减小。 【答案】D

实例—细胞吸水和失水ຫໍສະໝຸດ 物第1节 物质跨膜运输的实例
一、细胞的吸水和失水
具有 1. 渗透作用发生的条件
两侧的溶液具有浓度差
2. 动物细胞 (1)外界溶液浓度________细胞质浓度时，细胞吸水膨胀。 (2)外界溶液浓度________细胞质浓度时，细胞失水皱缩。 (3)外界溶液浓度________细胞质浓度时，细胞水分进出平衡， 形态不变。
影响因 素 选择性
无
有
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。
【例2】 用相同的完全培养液，在相同条件下分别培养水稻 和番茄幼苗。在二者的吸水率几乎相同的情况下，72小时后原 培养液中部分离子浓度发生了如下表的变化(表中数据为72小时 后溶液中部分离子浓度占实验开始时的百分比)。分析下表不能 得出的结论是( )
间后，达到平衡。
【答案】B
1. 2. 3. 4.
水分移动方向是从溶液低浓度流向高浓度。 半透膜两侧浓度变化分别为：高→低和低→高。 水分移动速度随浓度差减小而减慢。 渗透压大小与溶质微粒数目有关。
1. 在观察植物细胞的质壁分离和复原的过程中，某同学在 视野中看到生活着的洋葱表皮细胞正处于如图所示状态， a，b表示该部位溶液的浓度，由此可以推测( )
低浓度溶液→高浓度溶液
二、渗透作用原理的应用 1. 比较不同溶液浓度的大小
漏斗内 溶液浓度 M
烧杯内 N
现象及结 论
①若漏斗内液面上升，则M＞N ②若漏斗内液面不变，则M＝N ③若漏斗内液面下降，则M＜N
2. 探究物质能否通过半透膜(以碘和淀粉为例)
烧杯内盛 淀粉溶液
变蓝 不变蓝
漏斗内 盛碘液
不变蓝 变蓝
种类差异性 不同生物 DNA 不同→载体 → 数目差异性
①植物吸收的离子的种类和数量与溶液中离子 选择性 表现 ― ― → 的种类和数量不成比例 吸收 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 土壤中的O2含量 呼吸 → →ATP 的生成→主动运输 温度→呼吸酶的活性 作用
【例1】 (2009· 海南高考· T5)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】鱼鳔内盛有20%的蔗糖溶液，而鱼鳔外是10%的蔗糖 溶液，依据渗透作用原理，水分子总的渗透方向表现为从鳔外 低浓度溶液向鳔内高浓度溶液，故导致鳔外浓度升高，一段时