高考第一轮复习——物质出入细胞的方式

专题三物质进出细胞的方式

考点一细胞的吸水和失水

1、渗透作用：专指水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散，是自由扩散的一种

条件：①有一层半透膜

②半透膜两侧溶液具有浓度差

2、渗透系统：

（1）组成：一个完整的渗透系统，由两个溶液体系（A和B）以及两者中间的半透膜组成。

（2）条件：①有一层半透膜

②半透膜两侧溶液具有浓度差

（3）水分的流动判断：逆浓度梯度或顺相对含量梯度，当半透膜两侧溶液浓度相等时，达到动态平衡。

（4）常见的渗透系统

①

分析：水分的流动判断：当溶液浓度S1＞S2时，水分就通过半透膜由S2流向S1；当溶液浓度S1＜S2时，水分就通过半透膜由S1流向S2；当溶液S1＝S2时，则处于动态平衡状态。

②

分析：U型管中由于蔗糖分子不能通过半透膜，水顺相对含量度由a管到b管，b管液面上升，当上升到一定程度后，由于重力作用不再上升，此时达到动态平衡。

（5）组成的实验探究

烧杯和漏斗组成的渗透系统：

甲：烧杯中盛清水+漏斗口密封半透膜并注入一定浓度的蔗糖溶液→（一段时间后）漏斗内液面上升

乙：烧杯中盛清水+漏斗口密封全透膜（如纱布）并注入一定浓度的蔗糖溶液→（一段时间后）漏斗内液面不上升

丙：烧杯中盛一定浓度的蔗糖溶液+漏斗口密封半透膜并注入相同浓度的蔗糖溶液→（一段时间后）漏斗内液面不上升

从上述试验中可知：甲乙对比可说明渗透作用发生必须具有半透膜

甲丙对比可说明渗透作用发生必须有浓度差的存在

【特别提醒】

渗透作用的发生特点

（1）水分子总是由溶液浓度低的部位向浓度高的部位渗透。

（2）半透膜两侧溶液浓度差是渗透作用发生的动力，既决定着渗透的方向，又决定着渗透的速度，即浓度差越大，渗透越快。

3、 动植物细胞的吸水和失水

【典例精练】

例1：（2009年南京模拟）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，加酶后又下降

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

例2：如图表示一中间隔以半透膜（只允许水分子

通过）的水槽，两侧分别加入等质量分数的葡萄

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

液血的变化是（）

A．加酶前A侧上升，加酶后B侧上升并等于A侧高度

B．加酶前A侧上升，加酶后B侧上升并高于A侧高度

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侧上升并高于A侧高度

例3：半透膜对淀粉和葡萄糖的通透性不同(如图1)，图2是设计的证明图1物质扩散成立的实验装置(开始液面相平）

下列有关叙述正确的是()

A．图甲中水柱a将持续上升

B．图甲中水柱a将保持不变

C．图乙中水柱b将保持不变

D．图乙中水柱b将先上升后下降

例4：为探究膜的透性，设计了如图所示的实验装置，其中E、F、G为用猪膀胱制成的小袋，内盛有溶液甲或溶液乙，上端分别接上口径相同的小玻璃管，起初3支小玻璃管内的液面高度相同，已知体积VG＞VE＝VF，甲、乙，丙三种溶液分别为质量浓度为0.2 g/mL、0.1 g/mL、0.3 g/mL的蔗糖溶液。

（1）几分钟后，3支小玻璃管中的液面将（上升、下降），其液面高度变化的大小排序是。

（2）对比分析e、f小玻璃管中的现象可知，引起实验差异的原因是。（3）若将两组这样的装置，一组放于37℃的恒温箱中，一组放于0℃的恒温箱中，几分钟后观察，可见两装置中e玻璃管中的现象是两装置中e玻璃管的液面都下降，且放于37℃恒温箱中的较放于0℃恒温箱中的下降速度大，说明。

4、 质壁分离及复原

（1） 植物细胞质壁分离及质壁分离复原

（2） 实验流程

【特别提醒】

①实验对象：同一个成熟的植物细胞。

②在这一实验中有两次对照，具体分析如下：

（3） 质壁分离的原因分析

（4）细胞是否发生质壁分离及其复原的判断方法

从细胞角度分析

①死细胞、动物细胞及未成熟的植物细胞不发生质壁分离现象。

②具有中央大液泡的成熟植物细胞可发生质壁分离现象。

③盐酸、酒精、醋酸等溶液能杀死细胞，不适于作质壁分离的外界溶液。

从溶液角度分析

①在一定浓度（溶质不能透膜）的溶液中可发生质壁分离现象。

②在一定浓度（溶质可透膜）的溶液中可发生质壁分离后自动复原。如甘油、尿素、乙二醇、KNO3等。

③在高浓度溶液中可发生质壁分离现象，但不会发生质壁分离复原现象。

（5）植物细胞质壁分离实验的应用

①证明细胞的死活：此实验中，细胞始终是活的，死细胞不能发生质壁分离和复原。

②测定细胞液的浓度：梯度浓度法。即撕取数片紫色洋葱鳞片叶表皮，分别放入不同浓度的蔗糖溶液中，则细胞液浓度介于细胞尚未发生质壁分离和最初发生质壁分离的两种相邻的溶液之间。

③验证原生质层和细胞壁伸缩性大小

设计思路：成熟植物细胞＋一定浓度的蔗糖溶液→镜检。

发生质壁分离现象：细胞壁伸缩性小于原生质层伸缩性。

不发生质壁分离现象：细胞壁伸缩性大于或等于原生质层伸缩性。

④鉴定不同种类的溶液（如一定浓度的KNO3和蔗糖溶液）

设计思路：成熟的植物细胞＋不同种类溶液。

只发生质壁分离现象→溶质不能通过半透膜的溶液（如蔗糖溶液）；

质壁分离后自动复原→溶质能通过半透膜的溶液（如KNO3溶液）。

⑤比较不同植物细胞的细胞液浓度

不同植物细胞＋放在同一浓度的蔗糖溶液，镜检刚发生质壁分离时所需时间，比较判断质壁分离速度，速度越大植物细胞细胞液浓度越小。

⑥比较未知浓度溶液的浓度大小

把同一植物的成熟细胞放在未知浓度的溶液中，镜检刚刚发生质壁分离所需时间，比较所用时间。

【典例精练】

例1：（2013年琼海模拟）某同学在实验室中做“观察洋葱表皮细胞的质壁分离和复原”实验时，在老师的帮助下，进行了一系列的创新实验，实验步骤和现象如下表：

对上表的推断或解释不正确的是（）

A.x为质壁分离，因为细胞壁伸缩性弱于原生质层

B.y为质壁分离，可能导致细胞失水过多而死亡

C.z为细胞稍增大，细胞液颜色逐渐变浅

D.④组细胞大小无变化是因为细胞吸水量等于失水量

例2：回答下列与细胞有关的实验问题。

（1）下列4项实验中，需保持细胞生理活性的有（填序号）。

①观察叶绿体和原生质的流动

②观察洋葱鳞片叶内表皮细胞中DNA的分布

③探究酵母菌的呼吸方式

④红细胞中血红蛋白的提取和分离

（2）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0.3 g/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0.3 g/mL的蔗糖溶液中。

步骤三：在显微镜下观察，结果如图所示。

①图中A、B处的颜色分别_______________________________

。

②如果上述实验步骤二中从盖玻片的一侧滴入的是加有伊红

（植物细胞不吸收的红色染料）的0.3 g/mL的蔗糖溶液，则在显微

镜下观察到A、B处颜色分别是______________________________。

③如果将步骤二中浸润在0.3 g/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0.3 g/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。

考点二物质进出细胞的方式

1、小分子和离子的跨膜运输

2、 大分子和颗粒性物质进出细胞的方式

细胞摄取或排除大分子和颗粒物质的方式

生物膜的流动性

物质通过小泡转移，不需要载体，需要能量 细胞外→内 细胞内→外

【重难点】

1、 影响物质跨膜运输的因素

（1） 物质浓度（在一定的范围内）

（2） 氧气浓度

（3） 温度

【特别提醒】

（1）在一定浓度范围内，协助扩散或主动运输速率不再随物质浓度的增大而加快时，主要是因为细胞膜上运输该物质的载体蛋白的数量有限。主动运输还可能受细胞内能量供应的限制。

（2）O 2浓度是通过影响细胞呼吸产生能量的多少来影响主动运输速率的。

（3）同一种物质进出不同细胞时，运输方式可能不同，如红细胞吸收葡萄糖为协助扩散，小肠细胞吸收葡萄糖则是主动运输。

（4）RNA 和蛋白质等大分子物质进出细胞核，是通过核孔，而不是胞吞、胞吐。

（5）Na ＋、K ＋

等无机盐离子一般以主动运输进出细胞，但也可以通过协助扩散或离子通道进出细胞。

2、 物质跨膜运输透过膜层数的相关计算方法

（1） 叶绿体中的O 2到达相邻细胞的线粒体中被利用通过膜的层数： （2） 线粒体产生的CO 2到达相邻细胞的叶绿体中被利用通过膜的层数：

（3） 动物消化道吸收的葡萄糖到达体内出消化道细胞外的其他组织细胞中被利用最少需

要穿过膜的层数：

（4） 肺泡内的O 2到达肺泡以外的其他组织细胞被利用穿过的膜层数： （5） 分泌蛋白的排出或大分子物质欲颗粒物质进入细胞通过膜层数：

（6） 细胞核内的RNA 进入细胞质、细胞质中的蛋白质进入细胞核都通过核孔，通过膜的

层数：

3、 生物膜的选择透过性 （1）

→有差异→植物细胞膜对无机盐离子的吸收具有选择性

（2）选择性吸收的原因分析

（3）根对离子吸收的曲线模型

◆氧分压与根吸收离子速率的关系（见下图）

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。

◆根吸收离子与溶液中离子浓度的关系（见下图）

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。

【典例精练】

例1：（2010年高考山东卷）如图中曲线a、b表示物质跨（穿）膜运输的两种方式，下列表述正确的是（）

A.脂溶性小分子物质不能通过方式a运输

B.与方式a有关的载体蛋白覆盖于细胞膜表面

C.方式b的最大转运速率与载体蛋白数量有关

D.抑制细胞呼吸对方式a和b的转运速率均有影响

例2：（2010年高考广东卷）如图是植物根从土壤中吸收某矿质离子示意图。据图判断，该离子跨膜进入根毛细胞的方式为（）

A.自由扩散

B.协助扩散

C.主动运输

D.被动运输

例3：（2010年高考天津卷）下列关于物质跨膜运输的叙述，错误的是（）

A.主动运输过程中，需要载体蛋白协助和ATP提供能量

B.在静息状态下，神经细胞不再进行葡萄糖的跨膜运输

C.质壁分离过程中，水分子外流导致细胞内渗透压升高

D.抗体分泌过程中，囊泡膜经融合成为细胞膜的一部分

例4：用完全培养液在两个相同的容器内分别培养水稻和番茄苗，假设两植物的吸水速率相同，一段时间后，测定培养液中各种离子与实验开始时各种离子浓度之比如图所示：

该实验的结果不能说明（）

A.水稻吸收水的相对速率比吸收Ca2＋、Mg2＋的大

B.与番茄相比，水稻对Si4＋需要量大，对Ca2＋需要量小

C.不同植物根尖细胞膜上载体蛋白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的离子浓度有关

例5：（2013年肇庆模拟）生物膜系统在细胞的生命活动中起着重要的作用。请回答：

（1）通过有关方法，测得多种膜的化学成分，如下表：

依据上表数据，请分析构成细胞膜与细胞器膜的化学物质组成上的异同点是：____________________________________。

（2）下列各图表示在一定范围内细胞膜外物质进入细胞膜内的三种不同情况。

依据上图指出A、B、C中表示被动的物质运输方式是。上述三种运输方式中，哪一种加入呼吸抑制剂后曲线会发生变化。

原因是。