2020高考生物一轮复习 专题2-3 物质跨膜运输的实例与方式教学案

【2019最新】精选高考生物一轮复习专题2-3 物质跨膜运输的实例

与方式教学案

1.物质出入细胞的方式(Ⅱ)。

2.实验：(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。

一、细胞的吸水和失水

1．渗透作用

(1)概念：指水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散过程。

(2)发生渗透作用的条件：一是具有半透膜，二是半透膜两侧的溶液具有浓度差。

(3)常见渗透装置图分析

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。因为液面高的一侧形成的压强，会阻止溶剂由低浓度一侧向高浓度一侧扩散。

2．动物细胞的吸水和失水

(1)人成熟的红细胞中发生渗透作用的条件

①细胞膜相当于半透膜；②细胞质与外界溶液之间存在浓度差。

(2)引起细胞失水与吸水的条件：外界溶液与细胞质之间存在浓度差。

3．植物细胞的吸水和失水

(1)成熟植物细胞的结构

(2)原理和现象

①外界溶液浓度>细胞液浓度时，细胞失水，发生质壁分离现象。

②外界溶液浓度<细胞液浓度时，细胞吸水，发生质壁分离复原现象。

(3)质壁分离的原因

①外因：细胞液浓度<外界溶液浓度，细胞通过渗透作用失水。

②内因：细胞壁的伸缩性小于原生质层的伸缩性。

二、物质跨膜运输的方式

1．物质跨膜运输的其他实例

番茄和水稻吸收无机盐离子的比较：

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，结果及分析如下：

(1)实验结果

①不同植物对同一种无机盐离子的吸收有差异。

②同一种植物对不同种无机盐离子的吸收也有差异。

(2)实验结论：植物细胞对无机盐离子的吸收具有选择性。

(3)微生物吸收无机盐离子的特点

①不同微生物对无机盐离子的吸收有选择性。

②不同微生物对各种无机盐离子的需要量不同。

2．物质跨膜运输的方式

(1)物质跨膜运输的方式(连线)

(2)根据图示进一步确定物质跨膜运输的方式和影响因素

①填写以下有关跨膜运输方式及结构的名称：

甲：自由扩散；乙：协助扩散；丙：主动运输；a：载体蛋白。

②填写以下有关跨膜运输方式的影响因素：

甲图：浓度差；乙图：浓度差和载体蛋白；丙图：载体蛋白和能量。

三、观察植物细胞的质壁分离和复原

1．实验原理

(1)成熟的植物细胞的原生质层相当于一层半透膜。

(2)细胞液具有一定的浓度，能渗透吸水和失水。

(3)原生质层比细胞壁的伸缩性大得多。

2．实验步骤

高频考点一细胞的吸水和失水

例1．如图表示一种间隔以半透膜(只允许水分子通过)的水槽，两侧分别加入等物质的量浓度的葡萄糖溶液和麦芽糖溶液。然后在半透膜两侧加入等质量的麦芽糖酶，在加入麦芽糖酶前后a、b两侧液面的变化是( )

A．加酶前a侧液面上升，加酶后b侧液面上升并高于a侧液面

B．加酶前a侧液面上升，加酶后b侧液面上升并等于a侧液面

C．加酶前后a、b两侧液面不变

D．加酶前a、b两侧液面不变，加酶后b侧液面上升并高于a侧液面

【方法技巧】渗透方向及浓度大小的判断

1．判断溶剂渗透的总方向

(1)若半透膜两侧是同种溶液，根据质量浓度或物质的量浓度判定。

(2)若半透膜两侧是不同的溶液，物质的量浓度才能体现溶质或溶剂分子数的多少，如半透膜两侧为质量分数相同的葡萄糖溶液和蔗糖溶液，则葡萄糖溶液一侧单位体积中葡萄糖分子数多(水分子数少)，水分子由蔗糖溶液一侧通过半透膜向葡萄糖溶液一侧扩散。

2．判断半透膜两侧溶液浓度大小

若渗透平衡后，半透膜两侧液面仍存在液面差，则半透膜两侧溶液就存在浓度差，液面差越大，浓度差就越大，且液面高的一侧溶液浓度高。

【变式探究】某同学设计了如图所示的渗透作用实验装置，实验开始时长颈漏斗内外液面平齐，记为零液面。实验开始后，长颈漏斗内部液面的变化趋势为( )

解析：选B。仔细观察图示，长颈漏斗内为蔗糖溶液，实验开始后长颈漏斗内部液面

将上升，由于实验初始阶段半透膜内外溶液浓度差较大，所以液面上升速率较大。随着液面高度的增大，液柱抑制水分渗入的作用力逐渐增大，当与浓度差促进水分渗入的作用力达到平衡时，液面不再上升。此时，水分子通过半透膜的渗入与渗出达到平衡。

高频考点二通过模拟实验探究膜的透性

例2．某同学为探究膜的通透性而设计了如图所示的渗透装置，开始时烧杯内的液面和长颈漏斗内的液面相平。在长颈漏斗内液面上升的过程中( )

A．液面上升的速率先逐渐加快后逐渐减慢最终维持稳定

B．水分子通过半透膜从蔗糖溶液向清水扩散的速率逐渐减慢

C．当半透膜两侧液体浓度相等时，水分子不再通过半透膜扩散

D．当半透膜两侧水分子进出速率相等时，长颈漏斗内液面最高

能相等，C错误；长颈漏斗内液面的升高其实是半透膜两侧水分子进出速率不相等的结果，当漏斗内液面不再升高时，半透膜两侧的水分子的进出速率相等，D正确。【变式探究】为研究甲地某植物能不能移植到乙地生长，某生物学研究性学习小组设计了一个测定该植物细胞液浓度的实验方案，实验结果如下表：

浓度(mol/L) 0.15 0.2 0.25 0.3

质壁分离状况不分离刚分离显著显著

他们又测定了乙地土壤溶液浓度，发现乙地土壤溶液的浓度适合该植物生长，则乙地土壤溶液的浓度最可能是( )

A．≥0.2B．≤0.2

C．<0.2 D．0.15<土壤溶液<0.3