2020版必修1第2单元第3讲细胞的物质输入与输出.pdf
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1、第 3 讲细胞的物质输入与输出考纲要求全国卷五年考情1.物质出入细胞的方式()2016 卷T2,2016 卷T1,2016 卷T29,2015 卷T1 2015 卷T3,2014 大纲卷 T32,2014 卷T4,2013 卷T32.实验:通过模拟实验探究膜的透性2014 卷T4,2014 大纲卷 T323.实验:观察植物细胞的质壁分离和复原2017 卷T4,2014 卷T4,2014 卷T4考点一|细胞的吸水和失水(对应学生用书第 32 页)识记基础梳理 1渗透作用原理(1)发生渗透作用的条件具有半透膜;膜两侧溶液具有浓度差。(2)渗透作用的实质:单位时间由清水进入蔗糖溶液中的水分子多于由蔗
2、糖溶液进入清水中的水分子,导致蔗糖溶液液面上升。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细胞膜相当于半透膜;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)原理和现象外界溶液浓度细胞液浓度时,细胞失水,发生质壁分离现象。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。辨析与识图 1判断正误(1)在 U 形管两侧装入等量不同浓度的蔗糖溶液,渗透达到平衡时,两侧溶液浓度是相等的。()【提示】达到渗透平衡时,液面高的一侧溶液浓度大于液面低的一侧溶液浓度。(2)植物细胞的
3、原生质层包括细胞膜、细胞质和细胞核。()【提示】原生质层包括细胞膜、液泡膜及两膜之间的细胞质。(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。()【提示】动物细胞的细胞膜相当于半透膜,将动物细胞放入一定浓度的外界溶液中,能发生渗透作用。(4)质壁分离过程中水分子扩散只能单向进行。()【提示】水分子扩散是双向进行的。(5)成熟的植物细胞发生质壁分离过程中,细胞的吸水能力逐渐减小。()【提示】发生质壁分离过程中,细胞的吸水能力逐渐变大。2据图思考下图甲是一个典型的渗透装置,作为成熟植物细胞也应符合渗透系统的全部条件。请指出图乙中与图甲a、b、c 对应的结构分别是什么?【提示】细胞液对应
4、 a,原生质层对应b,外界溶液对应 c。理解深化探究 1渗透作用中,膜两侧溶液的浓度指的是质量浓度吗?【提示】不是,溶液浓度指物质的量浓度。2原生质体与原生质层有什么区别?【提示】原生质层由细胞膜、液泡膜以及两膜间的细胞质组成,原生质体是指去除植物细胞壁以后所剩下的植物细胞结构。3对于动植物细胞来说,单位时间内,水分子进出细胞的数量相等时,细胞内外液体的浓度一定相等吗?【提示】不一定。对动物细胞来说,水分子进出细胞的数量相等时,细胞内外溶液的浓度相等。但植物细胞有细胞壁的支持、保护作用,当单位时间内水分子进出植物细胞数量相等时,有可能细胞液浓度大于细胞外溶液浓度。4A、B 分别表示渗透作用装置
5、,据图探究下列问题:(1)渗透达到平衡,半透膜两侧的水分子不是(填“是”或“不是”)静止不动的。(2)h 不变时,S1、S2浓度的大小关系为:S1S2(填“”“”或“”)(S1、S2中溶质不能通过半透膜)。(3)在 B 图所示的 U 形玻璃管内,左右管内分别装入质量分数相等的葡萄糖、麦芽糖溶液。初始时两管中液面相平,假设溶质分子不能透过半透膜。一段时间后,两管中液面的变化为:左管液面升高,右管液面降低。(填“升高”“降低”或“不变”)如同时向两管内加入等量的麦芽糖酶,两管中液面的变化分别为:左管液面下降,右管液面上升,最后稳定在一定高度。运用考向对练 考向 1考查渗透作用模型实验分析1如图为平
6、衡时的渗透装置,烧杯的液面高度为a,漏斗的液面高度为b,液面差 mba。在此基础上继续实验,以渗透平衡时的液面差为观测指标,下列有关叙述正确的是()A若吸出漏斗中高出烧杯液面的溶液,则平衡时m 增大B若向漏斗中滴入清水,平衡时m 将减小C若向漏斗中滴入适量等浓度的蔗糖溶液,则平衡时m 不变D向烧杯中加入适量清水,平衡时m 将增大B吸出漏斗中高出烧杯液面的溶液,由于渗透作用液面会继续上升,上升的时候将漏斗内的溶液稀释,渗透压下降,因此m 减小,A 错误;向漏斗中滴入清水,漏斗内的浓度降低,渗透压下降,m 将减小,B 正确;注入了和开始等浓度的蔗糖溶液,实际上此时漏斗中的蔗糖溶液浓度增大了,因此通
7、过渗透作用进入漏斗中的水分子增加,m 升高,C 错误;向烧杯中加入适量清水,a增大,b 也增大但小于 a的增加值,m 减小,D 错误。2(2018 福州模拟)右图所示的 U 形管中间被半透膜(体积小于或等于单糖的物质才能通过)隔开,两侧分别加入等量的0.1 mol L1的蔗糖溶液和麦芽糖溶液。一段时间后左右两侧液面高度变化是怎样的?若向U 形管两侧加入等量某种微量物质,最终右侧液面上升,那么加入的这种微量物质最可能是什么()A右侧液面高度下降;葡萄糖B两侧液面高度不变;蔗糖酶C两侧液面高度不变;麦芽糖酶D右侧液面高度下降;蒸馏水B半透膜两侧的溶液物质的量浓度相等,因此两侧液面高度不变;若向U形
8、管两侧加入的物质是等量的蔗糖酶,则左侧的每个蔗糖分子会被分解成1分子果糖和 1 分子葡萄糖,溶液浓度增加,左侧液面上升,但随着果糖、葡萄糖不断透过半透膜进入右侧,而麦芽糖不能透过半透膜,这样右侧溶液浓度不断增加,最终右侧液面上升。考向 2考查动植物细胞的吸水与失水3(2018 石家庄检测)将哺乳动物红细胞置于一定浓度的某溶液中,显微镜下观察发现细胞逐渐涨大但未破裂。下列有关叙述错误的是()A该过程中细胞的吸水能力逐渐降低B该溶液浓度比细胞内液浓度低C水分进出该细胞的方式属于被动运输D将涨大细胞置于清水中可使细胞复原D该过程中细胞不断吸水导致细胞内液浓度下降,细胞的吸水能力逐渐降低,A 正确。该
9、溶液浓度比细胞内液浓度低,细胞吸水,B 正确。水分进出该细胞的方式属于被动运输中的自由扩散,C 正确。将涨大细胞置于清水中可使细胞继续吸水膨胀破裂,D 错误。4(2018 山西四校联考)把数条 5 cm 长的马铃薯条分别浸在蒸馏水和不同浓度的蔗糖溶液中,每隔一段时间测量薯条的长度。如图显示薯条在不同溶液中长度改变的百分率。下列相关叙述错误的是()A马铃薯条通过渗透吸(失)水改变其长度B在 0.10 M 蔗糖溶液中马铃薯细胞发生质壁分离C马铃薯细胞液浓度相当于0.30 M 的蔗糖溶液D在 0.40 M 蔗糖溶液中马铃薯细胞失水B从实验结果看出0.30 M 蔗糖溶液的浓度是马铃薯细胞细胞液的等渗浓
10、度,低于 0.30 M 马铃薯细胞吸水,高于0.30 M 马铃薯细胞失水。在0.10 M蔗糖溶液中马铃薯细胞吸水,不发生质壁分离。误区警示 有关渗透作用的两个易错点1水的运输特点:无论细胞吸水还是失水,水分子通过原生质层的扩散都是双向进行的。2渗透平衡的实质:渗透平衡只意味着半透膜两侧水分子移动达到平衡状态,既不可看作没有水分子移动,也不可看作两侧溶液浓度绝对相等。备选习题(2018石景山区期末)某同学探究“不同浓度蔗糖溶液对叶表皮细胞形态的影响”,得到如图所示结果,相关叙述不正确的是()A实验主要原理是成熟的植物细胞能够发生渗透作用B实验中需要使用血细胞计数板、盖玻片、显微镜等仪器C叶表皮细
11、胞浸润在蒸馏水中时,细胞会发生膨胀D结果表明大多数细胞的细胞液浓度介于0.20.25 mmol/L 之间B成熟的植物细胞放在外界溶液中能够发生渗透作用,故A 正确;实验中需要制备临时装片,用盖玻片、显微镜等仪器进行观察,但不需要血细胞计数板,故 B 错误;叶表皮细胞浸润在蒸馏水中时,细胞会吸水膨胀,但是不能涨破,因为细胞外面存在细胞壁,故C 正确;外界溶液为0.2 mmol/L 时,质壁分离的细胞为 20%,外界溶液为 0.25 mmol/L 时,质壁分离的细胞为80%,则说明大多数细胞的细胞液浓度介于0.20.25 mmol/L 之间,故 D 正确。考点二|观察植物细胞的质壁分离和复原(实验
12、)(对应学生用书第33页)原理流程 1实验原理(1)成熟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)原生质层的伸缩性比细胞壁的伸缩性大。2实验步骤操作一:观察新制取的洋葱表皮制作紫色洋葱鳞片叶外表皮的临时装片低倍显微镜观察有一个紫色的中央大液泡原生质层紧贴细胞壁操作二:将洋葱表皮置于较大浓度的溶液中观察低倍显微镜观察中央液泡逐渐变小紫色加深原生质层与细胞壁逐渐分离操作三:将操作二中的洋葱表皮置于清水中观察低倍显微镜观察中央液泡逐渐变大原生质层逐渐贴近细胞壁3实验结论实验关键 1关于质壁分离和复原实验的四个注意点(1)将发生质壁分离的植物细胞置于低浓度
13、的溶液或蒸馏水中,植物细胞会发生质壁分离的复原,但如果所用溶液为葡萄糖、KNO3、尿素、乙二醇等能被细胞吸收的物质,发生质壁分离后因细胞主动或被动吸收溶质而使细胞液浓度增大,植物细胞会吸水引起质壁分离后的自动复原。(2)质壁分离过程中,外界溶液浓度大于细胞液浓度,质壁分离程度越大,植物细胞吸水能力越强;质壁分离复原过程中,外界溶液浓度小于细胞液浓度。(3)质壁分离与复原过程中水分子的移动是双向的,但结果是单向的。(4)本实验用显微镜观察了三次,第一次与第二次形成对照,第三次与第二次形成对照,该对照方法为自身对照。2质壁分离实验的拓展应用(1)判断成熟植物细胞是否有生物活性待测成熟植物细胞一定浓
14、度的蔗糖溶液?镜检发生质壁分离活细胞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镜检细胞液浓度介于未发生质壁分离和刚发生质壁分离的蔗糖溶液浓度之间。(3)比较不同植物细胞的细胞液浓度不同植物细胞同一浓度的蔗糖溶液镜检发生质壁分离所需时间越短,细胞液浓度越小,反之细胞液浓度越大。(4)比较未知浓度溶液的浓度大小同一植物的成熟细胞未知浓度的溶液镜检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)成熟植物细胞不同种类溶液?镜检只发生质壁分离蔗糖溶液质壁分离后自动复原 KN
15、O3溶液对点练习 1(2018 山东潍坊统考)下列关于质壁分离和复原实验的叙述,正确的是()【导学号:67110025】A水以主动运输的方式渗出细胞使细胞发生质壁分离B细胞质壁分离复原时原生质层变薄C用不同浓度的蔗糖溶液处理细胞均能观察到质壁分离和复原现象D质壁分离过程中细胞的吸水能力逐渐减弱B水分的运输方式是自由扩散,A 错误;细胞质壁分离复原时,液泡不断吸水,液泡体积逐渐变大,原生质层变薄,B 正确;高浓度的蔗糖溶液处理会使植物细胞过度失水而死亡,不会观察到质壁分离复原现象,C 错误;质壁分离过程中,细胞液浓度逐渐增大,导致细胞的吸水能力逐渐增强,D 错误。2(2016 天津高考)在紫色洋
16、葱鳞片叶外表皮细胞的失水和吸水实验中,显微镜下可依次观察到甲、乙、丙三种细胞状态。下列叙述正确的是()A由观察甲到观察乙须将5 倍目镜更换为 10 倍目镜B甲、乙、丙可在同一个细胞内依次发生C与甲相比,乙所示细胞的细胞液浓度较低D由乙转变为丙的过程中,没有水分子从胞内扩散到胞外B观察甲、乙、丙三种细胞状态所用显微镜倍数没有发生变化,A 选项错误;甲 乙丙表示质壁分离和质壁分离复原的过程,只要细胞不死亡,此过程可在一个细胞内依次发生,B 选项正确;与甲相比,乙细胞发生质壁分离,细胞液浓度升高,渗透压升高,C 选项错误;细胞膜是选择透过性膜,水分子可以自由通过,在由乙转变为丙的过程中,既有水分子扩
17、散到细胞外,又有水分子扩散到细胞内,只是扩散到细胞内的多于扩散到细胞外的,D 选项错误。3(2018 青州质检)如图细胞吸水力随质壁分离程度变化曲线,下列相关叙述中,正确的是()A细胞吸水力与质壁分离程度呈负相关B细胞不发生质壁分离就没有吸水力C如果增大外界溶液的浓度,则细胞的质壁分离程度更高D在质壁分离复原的过程中,细胞吸水力应逐渐升高C细胞吸水力与质壁分离程度呈正相关,即质壁分离程度越大,细胞吸水力越大,A 错误;细胞不发生质壁分离说明细胞液的浓度等于或大于外界溶液的浓度,说明细胞仍有吸水力,B 错误;如果增大外界溶液的浓度,则浓度差越大,导致细胞失水越多,细胞的质壁分离程度更高,C 正确
18、;在质壁分离复原的过程中,细胞液的浓度逐渐减小,细胞吸水力应逐渐降低,D 错误。4(2018 荆州中学检测)现有两个取自同一个紫色洋葱鳞片叶外表皮的大小相同、生理状态相似的成熟细胞,将它们分别浸没在甲、乙两种溶液中,发现其原生质体(即植物细胞中细胞壁以内的部分)的体积变化趋势如图所示。下列有关叙述中,正确的是()A乙溶液的浓度一定比甲溶液的大B02 min 内细胞体积与原生质体体积的变化量相等C46 min 内甲溶液的渗透压小于细胞液的渗透压D10 min 时,取出两个细胞并置于清水中,都能观察到质壁分离复原的现象C从图看出甲溶液中原生质体的体积减小快,因此甲溶液的浓度比乙溶液大,A 项错误;
19、02 min 原生质体的体积变化大,细胞体积变化小,B 项错误;46 min 甲溶液中细胞自动质壁分离复原,因此甲溶液的渗透压小于细胞液的渗透压,C 项正确;10 min 时甲细胞已经自动质壁分离复原,置于清水中也不能观察到质壁分离复原,D 项错误。考点三|物质出入细胞的方式(对应学生用书第 35 页)识记基础梳理 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 SiO44的培养液中培养,结果及分析如下:(1)实验结果不同植物对同一种无机盐离子的吸收有差异。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
20、吸收具有选择性。(3)微生物吸收无机盐离子的特点不同微生物对无机盐离子的吸收有选择性。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)连线物质运输的方式、特点和实例特点方式实例不需载体和能量a主动运输.水、O2、CO2、甘油、乙醇需载体,不需能量b自由扩散.红细胞吸收葡萄糖需载体和能量c协助扩散.小肠上皮细胞吸收葡萄糖需能量,不需载体d胞吞和胞吐.大分子、颗粒物质【提示】bcad(2)根据图示进一步确定物质跨膜运输的方式和影响因素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。填写以下有关跨膜运输方式的影响因素:甲图:浓度差;乙图
21、:浓度差和载体蛋白;丙图:载体蛋白和能量。教材边角知识 必修 1P73“与社会的联系”,囊性纤维病是细胞中某种蛋白质结构异常,影响了Na和 Cl的跨膜运输,这一事例说明这种结构蛋白属于细胞膜上的,也反映了细胞膜对离子的吸收具有选择性是通过细胞膜上来实现的。【提示】载体蛋白载体蛋白的种类和数量辨析与识图 1判断正误(1)CO2进出肺泡上皮细胞不依赖于膜蛋白。()(2)被细胞胞吞的一定是固体物质。()【提示】胞吞的可能是液体物质。(3)甘油是极性分子,所以不能以自由扩散的方式通过细胞膜。()【提示】甘油是脂溶性小分子,其通过细胞膜的方式为自由扩散。(4)通过载体蛋白的物质转运属于主动运输。()【提
22、示】协助扩散也通过载体蛋白转运物质。(5)在神经细胞上动作电位产生与膜电位恢复过程中,Na流入和排出都是主动运输。()【提示】Na流入为被动运输。(6)细胞外液中的 K进入神经细胞属于自由扩散。()【提示】K进入神经细胞属于主动运输。(7)主动运输使膜内外物质浓度趋于一致,维持了细胞的正常代谢。()【提示】主动运输是把物质从低浓度一侧运输到高浓度一侧。(8)同一种物质进出不同细胞时,运输方式可能不同。()2据图思考图甲、乙分别为物质进出细胞的坐标图和模式图。甲乙(1)甲、乙的物质进出细胞方式一样吗?为什么?_ _(2)图乙的物质运输方式也可以逆浓度梯度进行吗?_(3)只要是消耗能量的运输方式就
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