2020高考生物总复习教学案：第6讲细胞器和生物膜系统

第6讲细胞的物质输入和输出

[考纲要求] 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。

考点一物质跨膜运输的实例

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)渗透作用产生的条件：一是具有半透膜，二是半透膜两侧的溶液具有浓度差。

2．动、植物细胞的吸水和失水

(1)动物细胞的吸水和失水

②现象

外界溶液浓度<细胞质浓度⇒细胞吸水膨胀；

外界溶液浓度>细胞质浓度⇒细胞失水皱缩；

外界溶液浓度＝细胞质浓度⇒水分进出平衡。

概念辨析半透膜与选择透过性膜的比较

a．区别：半透膜是无生命的物理性薄膜，物质能否通过取决于分子的大小；选择透过性膜是具有活性的生物膜，载体蛋白的存在决定了其对不同物质吸收的选择性。细胞死亡或膜载体蛋白失活后，其选择透过性丧失。

b．共性：都允许水分子自由通过，而不允许生物大分子通过。

(2)植物细胞的吸水和失水(以成熟植物细胞为例)

①原理

②现象

a．当外界溶液的浓度大于细胞液浓度时，细胞就通过渗透作用失水，植物细胞就发生质壁分离现象。

b．将已发生质壁分离的植物细胞放入清水中，此时细胞液的浓度大于外界清水，植物细胞吸水，发生质壁分离复原现象。

3．物质跨膜运输的其他实例

(1)植物对无机盐离子的吸收

①不同植物对同种无机盐离子的吸收有差异。

②同种植物对不同无机盐离子的吸收也有差异。

(2)人体甲状腺滤泡上皮细胞对碘的吸收是逆(填“逆”或“顺”)浓度梯度进行的。

(3)不同微生物对不同矿物质的吸收表现出较大的差异性。

(1)渗透作用中膜两侧溶液的浓度指的是质量百分比浓度(×)

(2)在渗透作用中，当半透膜两侧溶液浓度相等时，水分子不再通过半透膜(×)

(3)将动物细胞放入一定浓度的外界溶液中，不能发生渗透作用(×)

(4)植物细胞的原生质层包括细胞膜、细胞质和细胞核(×)

(5)无机盐离子都是逆浓度梯度跨膜运输的(×)

如图甲、乙、丙分别是细胞在不同浓度溶液中水分子的跨膜运输示意图(箭头大小代表水分子数的多少)。请回答下列问题：

(1)若将人的成熟红细胞放入清水中，会出现如图所示哪种现象？分析原因。

提示会出现如图甲所示现象。将人的成熟红细胞放入清水中，由于发生渗透作用，从细胞外进入细胞内的水分子多于从细胞内到细胞外的水分子，因此细胞吸水。

(2)若将洋葱表皮细胞放在质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液中，会出现如图所示哪种现象？达到平衡时，水分子进出细胞的状况是图中哪一种？

提示将洋葱表皮细胞放在质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液中，细胞外界溶液浓度较大，细胞失水，如图丙所示；达到平衡状态时，水分子进出细胞的速率相等，如图乙所示。

(3)若某叶肉细胞正处于图甲所示状态，一段时间内细胞体积增大，最终会不会涨破？为什么？

提示细胞不会涨破，因为植物细胞有细胞壁的保护。

1．渗透作用原理的应用

(1)验证渗透作用发生的条件

(2)比较不同溶液浓度的大小

(3)探究物质能否通过半透膜的方法(以碘和淀粉为例)

2.成熟植物细胞和外界溶液形成的渗透系统与渗透作用模型的比较

命题点一 渗透作用的原理及应用分析

1.某同学设计的渗透装置实验如图所示(开始时状态)，烧杯中盛放有蒸馏水。图中猪膀胱膜允许单糖透过。倒置的长颈漏斗中先装入蔗糖溶液一段时间后再加入蔗糖酶(微量)。有关该实验描述正确的是(

)

A ．漏斗中液面开始时先上升，加酶后即下降

B ．漏斗中液面先上升，加酶后继续上升，然后下降，最后保持内外液面基本相平

C ．漏斗中液面先上升，加酶后继续上升，然后保持一定的液面差不变

D ．加酶后在烧杯中可检测出的有机物仅有葡萄糖

答案 B

解析 长颈漏斗中开始有蔗糖溶液，渗透压较高，液面上升，加酶后蔗糖在蔗糖酶的作用下分解为葡萄糖和果糖，溶质分子数目增多，渗透压更高，液面继续上升，但是单糖分子可以通过半透膜进入烧杯中，使漏斗内液面下降，最终漏斗内外液面基本相平，B 项正确。

2．(2018·曲靖模拟)如图为一个渗透装置，假设溶质分子或离子不能通过半透膜，实验开始时，液面a 和b 平齐。下列判断不正确的是( )

A ．如果甲、乙都是蔗糖溶液，甲的浓度低于乙，则液面a 会下降，液面b 会上升

B ．如果甲、乙分别是葡萄糖溶液和蔗糖溶液，两者的质量分数相同，则液面a 会上升，液面b 会下降

C ．当半透膜两侧的渗透作用达到平衡时，甲、乙溶液的浓度不一定相等

D．当半透膜两侧的渗透作用达到平衡时，甲、乙溶液的渗透压一定相等

答案 D

解析如果甲、乙都是蔗糖溶液，甲的浓度低于乙，则水主要向乙一侧扩散，则液面a会下降，液面b会上升，A项正确；如果甲、乙分别是葡萄糖溶液和蔗糖溶液，两者的质量分数相同，由于蔗糖是二糖，葡萄糖是单糖，因此甲的物质的量浓度大于乙，则液面a会上升，液面b会下降，B项正确；当半透膜两侧的渗透作用达到平衡时，由于两侧的液面高度差可能不同，因此甲、乙溶液的浓度不一定相等，甲、乙溶液的渗透压也不一定相等，故C项正确、D项错误。

命题点二动植物细胞吸水与失水的分析

3．(2019·郑州质检)将a、b、c三组红细胞分别置于不同浓度的氯化钠溶液中进行实验，浸泡一段时间后其细胞形态如下图所示。下列叙述错误的是()

A．图中所示细胞内液的渗透压，a组的比b组的高

B．浸泡过程中a组细胞失水量小于c组细胞失水量

C．若向a组烧杯中加入少量葡萄糖，则其细胞可能会皱缩后恢复原状

D．上述实验中引起细胞形态的改变而消耗ATP的数量比较：c>b>a

答案 D

解析分析题图可知，a组细胞基本可以维持原状，b组细胞吸水膨胀，c组细胞失水皱缩；与a组相比，b组细胞吸水，细胞内液渗透压降低；向a组烧杯中加入少量葡萄糖后，首先会使外界溶液渗透压大于细胞内液渗透压，从而使细胞失水皱缩，后来葡萄糖通过协助扩散的方式进入细胞内，造成细胞内液渗透压大于外界溶液，细胞吸水恢复原状；细胞形态的改变是细胞通过渗透作用失水或吸水造成的，不消耗ATP。

4．(2018·博雅闻道第一次联合质检)将洋葱某部位细胞放入一定浓度的物质A 溶液中，发现其原生质体体积自行变化趋势如图所示，下列说法正确的是()