第7讲 物质跨膜运输的实例 物质跨膜运输的方式

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科学思维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。
液,15%NaCl溶液的物质的量浓度大于壳膜内15%的蔗糖溶液的物质
的NAa量.+卵和浓壳C度l膜-都,壳相可膜当以内通于的过渗水半透就透装透膜过置,因壳中此膜的半进半透入透膜到膜两壳侧膜N外a,+导和致Cl蛋-的壳浓上度浮差;由很于快 消B失.半,壳小膜时外后溶吃液水浓线度低小于于烧壳膜杯内的,水壳膜面外是的由水于就清透水过渗壳入膜蛋进壳入到所壳致膜
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正误判断 (1)渗透作用中膜两侧溶液的浓度指的是质量分数。 ( ×) (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)无机盐离子都是逆浓度梯度跨膜运输的。( × ) (4)植物细胞的原生质层包括细胞膜、细胞质和细胞核。 ( × ) (5)质壁分离过程中水分子扩散只能单向进行。( × ) (6)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。 (×) (7)在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。( × )
细胞的吸水和失水
1.渗透作用原理 (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 。 2.动物细胞的吸水和失水
细胞膜
(1)
细胞质
Baidu Nhomakorabea
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(2)现象 ①外界溶液浓度 < 细胞质浓度⇒细胞吸水膨胀 ②外界溶液浓度 > 细胞质浓度⇒细胞 失水皱缩 ③外界溶液浓度 = 细胞质浓度⇒水分进出平衡
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探究3 物质跨膜运输的其他实例(科学思维) 把番茄和水稻分别放在完全培养液中培养。各种离子的初始浓 度设定为1个单位,一段时间后,培养液中离子的相对浓度(实验结束 后培养液中各种离子浓度占开始时的浓度的百分比)如下图所示。 分析回答下列问题。
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(5)由实验结果可知:不同植物对同种离子的吸收量是不同的;同 一种植物对不同离子的吸收量是不同的。由该实验的结果能得到 什么结论?
提示:根细胞对离子的吸收具有选择性。
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考向1 渗透作用的原理及应用分析
1.(2019山东临沂质检)将生鸡蛋的大头保持壳膜完好去掉蛋壳,
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探究2 动植物细胞吸水与失水的分析(科学思维) 将若干生理状况基本相同,长度为4 cm的鲜萝卜条分为四组,分别 置于清水(对照组)和浓度相同的三种溶液中(实验组),尿素溶液、 KNO3溶液和蔗糖溶液分别编号为1、2、3组。测量每组萝卜条的 平均长度,结果如下图。据图分析回答下列问题。
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考向2 动植物细胞吸水与失水的分析 2.(2019山东济宁期末)右图曲线表示完全相同的两个植物细胞分 别放置在甲、乙溶液中,细胞失水量的变化情况。下列相关叙述不 正确的是( ) A.AB段曲线表明细胞液浓度在逐渐增大 B.若乙溶液的浓度稍减小,则曲线中B点左移 C.该细胞可以是根尖成熟区的细胞 D.用一定浓度的KNO3溶液代替乙溶液,可得到类似的结果
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(3)在图B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。
①一段时间后,两管中液面的变化为:左管液面 升高 ,右管液
面 降低 。(均填“升高”“降低”或“不变”)
②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
内C,.导若致将蛋清壳水下换沉为。1若5%将的正N常a线Cl粒溶体液放,则在蛋清壳水先中上,由浮于后内下膜向沉内折叠增 大DD了.若膜将面正积常,故的会线发粒生体外放膜先入破清裂水,内中膜,则后线破粒裂体。内膜先涨破
关闭
解析 答案
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审题指导(1)生鸡蛋壳膜具有半透膜的特性,蔗糖分子不能通过。 (2)当生鸡蛋壳膜内的浓度大于外界溶液的浓度时,壳膜外的水分就 透过壳膜进入到卵壳膜内的蔗糖溶液中;若壳膜内的浓度小于外界 溶液的浓度,卵壳内的水就透过壳膜进入到壳膜外的溶液中。(3)本 实验中相当于渗透装置中的半透膜的是壳膜。(4)鸡蛋壳上浮的原 因是壳膜是一层半透膜,鸡蛋内蔗糖溶液与外界NaCl溶液发生渗透 作用,水进入NaCl溶液较多。
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2.物质跨膜运输方式图解
关键能力
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3.影响跨膜运输的因素 (1)物质浓度
方式: 自由扩散
协助扩散
关键能力
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提示:水稻根细胞膜运输SiO32- 的速率大于运输Ca2+和Mg2+的速率。
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(4)请解释在培养水稻的完全培养液中,实验结束时Mg2+浓度为 什么会升高?由此可得到什么结论?
提示:水稻吸收水的相对速度大于吸收Mg2+的相对速度。由此 说明植物根细胞对水和离子的吸收过程是不同的。
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探究1 渗透作用的分析(科学思维) A、B分别表示渗透作用装置,据图分析回答下列问题。
(1)水分子的流动方向
①当溶液浓度 S1>S2 时,水分子通过半透膜由S2流向S1数 目多于由S1流向S2的数目,S1溶液的液面上升。
②当溶液浓度 S1<S2 时,水分子通过半透膜由S1流向S2数 目多于由S2流向S1的数目,S1溶液的液面下降。当渗透平衡时,通过 半透膜的水分子达到平衡,液面不再发生变化。
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(2)1 组中的尿素分子和 2 组中的 K+、NO3- 都进入了细胞,进入的 方式一样吗?
提示:不一样。尿素的运输方式是自由扩散,而 K+、NO3进入细胞的方式是主动运输。
(3)3组中,如果一直增大蔗糖溶液浓度,萝卜条会不会一直缩短?
提示:如果一直增大蔗糖溶液浓度,萝卜条就会缩短,但由于细胞 壁的支持和保护作用,不可能无限缩短。
3.成熟植物细胞的吸水和失水
全透性
小
细胞质
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4.渗透作用模型和植物细胞与外界溶液形成渗透系统分析
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
半透膜、浓度差
原生质层—— 选择透过性 膜; 浓度差——细胞液与外界溶液之间
原理
水分子通过半透膜 细胞液通过 原生质层
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审题指导分析题意和图示:在甲溶液中,细胞失水量增加,细胞发 生质壁分离;在乙溶液中,细胞失水量先增加后减少,说明细胞先发 生质壁分离后自动复原。
科学思维细胞吸水、失水的判断 (1)通过比较细胞外溶液和细胞液的浓度大小来判断。当细胞外溶 液浓度大于细胞液浓度时,细胞失水;当细胞外溶液浓度小于细胞 液浓度时,细胞吸水。当细胞外溶液与细胞液的浓度相等时,细胞失 水量和吸水量相等,处于动态平衡。 (2)根据重量或长度变化(如萝卜条)来判定。若重量增加或长度变 长,则吸水;反之则失水。
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答案:A
解析:AB段曲线正在发生质壁复原现象,此时细胞液浓度在逐渐减 小,A项错误;若乙溶液的浓度稍减小,则浓度差变小,相同时间内失 水的程度变小,复原时所需要的时间变短,即A点下移,B点左移,B项 正确;质壁分离和复原实验中要选择含有大液泡的植物细胞,如成 熟的叶肉细胞、根尖成熟区的细胞等,C项正确;由于K+ 和 NO3-
可以通过主动运输进入细胞液,所以用一定浓度的KNO3溶液代替 乙溶液,也可得到先发生质壁分离后自动复原的结果,D项正确。
关键能力
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物质跨膜运输的方式及影响因素 1.物质出入细胞的方式(连线)
答案:①—b—Ⅰ ②—c—Ⅱ ③—a—Ⅲ ④—d—Ⅳ
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小头开个小孔让蛋清和蛋黄流出。将蛋壳内灌入15%的蔗糖溶液,
然后放在烧杯的清水中并用铅笔标上吃水线。下列分析错误的是
关闭
( 本实)验中相当于渗透装置中的半透膜的是壳膜。由于壳膜内的浓度
大于外界溶液的浓度,外界清水就透过壳膜进入到壳膜内的蔗糖溶液
中,导致吃水线低于烧杯的水面。若将清水换为15%的NaCl溶
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(1)该实验初始浓度设定有何巧妙之处? 提示:便于实验结束时的数据与初始值相比较,也便于不同离子 间的浓度数据进行比较,如此进行数据处理,便于得出结论。
(2)图示中的水和离子进入细胞的方式一样吗?
提示:不一样。 (3)与 Ca2+和 Mg2+相比,水稻根细胞膜运输 SiO32-的速率有何不同?
的扩散作用
溶液之间发生吸水或失水
与外界
水扩散 的方向
低浓度溶液→高浓度溶液
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5.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。
为:左管液面 先升高,后下降
,右管液
面 先下降,再升高,最后稳定在一定高度
。
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【解疑释惑】有关半透膜认识的3个误区 (1)渗透系统的溶液浓度指物质的量浓度而非质量浓度,实质是指 渗透压,如质量分数为10%的葡萄糖溶液和质量分数为10%的蔗糖 溶液的质量浓度相等,但质量分数为10%的蔗糖溶液的渗透压小,故 水可通过半透膜由蔗糖溶液向葡萄糖溶液移动。 (2)水分子的运输特点:半透膜两侧的水分子进行的是双向运动, 而不是单向运动,观测到的现象是由双向水分子运动的差别所导致 的液面改变。 (3)渗透平衡不等于浓度相等。渗透平衡只意味着半透膜两侧水 分子移动达到平衡状态,而两侧溶液的浓度并不一定相同,两侧的 液面高度也不一定相同。
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(2)溶液的浓度大小判断:Δh不变时,S1、S2的大小关系为S1 > S2 (填“>”“<”或“=”,S1、S2中溶质不能通过半透膜)。据此分析,对于植 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。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。
第7讲 物质跨膜运输的实例 物质跨膜运输的方式
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考纲考情概览
1.物质出入细胞 的方式(Ⅱ) 2.实验:通过模拟 考纲 实验探究膜的透 要求 性 3.实验:观察植物 细胞的质壁分离 和复原
核心素养解读
近三 2018 全国 年考 Ⅱ,2;2017 全国 情 Ⅱ,4
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(1)实验组中是否都发生了质壁分离和复原现象?说出判断依据。
提示:3组只发生质壁分离。据图分析可知,在尿素溶液中,萝卜条 长度先变短,再变长,最后保持原来的长度不变,说明细胞先失水,后 来由于尿素以自由扩散的方式进入细胞内,细胞吸水复原;在KNO3 溶液中,萝卜条长度先变短,再变长,最后保持原来的长度不变,说明 细胞先失水,后来由于K+、NO3- 以主动运输的方式进入细胞内,细 胞吸水复原;在蔗糖溶液中,萝卜条长度失水变短,细胞只能发生质 壁分离。