高考生物一轮(回扣基础 核心突破 命题探究)2.8物质跨膜运输的实

第8讲物质跨膜运输的实例

[考纲要求] 1.实验：通过模拟实验探究膜的透性。2.实验：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(或者其他溶剂分子)透过半透膜，从低浓度溶液向高浓度溶液的

扩散。

(2)渗透作用发生的条件

①具有半透膜；②半透膜两侧的溶液存在浓度差。

2．细胞的吸水和失水

(1)动物细胞的吸水和失水

①细胞膜相当于半透膜；浓度差由外界溶液浓度与细胞质的浓度来体现。

②细胞吸水或失水的多少取决于细胞膜两侧溶液中水的相对含量的差值。

(2)植物细胞的吸水和失水

①原生质层相当于半透膜；细胞液与外界溶液之间存在浓度差。

②植物细胞吸水和失水的原理如下：

[判一判]

1．K＋通过细胞膜属于渗透作用( ×) 2．植物细胞的原生质层由细胞膜和液泡膜组成，相当于半透膜( ×) 3．细胞液就是细胞内的液体( ×) 4．当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，植物细胞就会发生质壁分离( ×) 提示有大液泡的活的植物细胞才能发生质壁分离。

5．动物细胞在任何情况下都不会发生质壁分离( √) 二、物质跨膜运输的其他实例

1

1．不同物质的跨膜运输特点

(1)水分子：顺相对含量梯度(高→低)。

(2)离子和小分子：依据细胞生命活动需要进行选择吸收。

2．水稻和番茄吸收不同离子的特点

(1)同种生物细胞对不同物质的吸收具有选择性，与其含有离子载体蛋白的种类和数

量有关。

(2)不同种生物细胞对同种物质吸收具有差异性。

3．生物膜的功能特性

(1)细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜，水分子、一些离子和小分子可以通过，

而其他的离子、小分子和大分子则不能通过。

(2)生物膜的选择透过性是活细胞的一个重要特征。

2

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考点 聚焦渗透系统及其应用

1．对比分析成熟植物细胞是一个渗透系统

渗透作用模型 植物细胞与外界溶 液形成的渗透系统

图解

原理 水分子通过半透膜的扩散作用 细胞液通过原生质层与外界溶液之间发生渗透作用 水扩散 的方向

低浓度溶液→高浓度溶液 2.(1)比较不同溶液浓度大小

漏斗内 烧杯内 溶液浓度 M N

现象及 结论 ①若漏斗内液面上升，则M>N ②若漏斗内液面不变，则M ＝N ③若漏斗内液面下降，则M<N

(2)

(3)探究物质能否通过半透膜(以碘和淀粉为例)

烧杯内盛 淀粉溶液 漏斗内 盛碘液

结论

变蓝不变蓝碘能通过半透膜，而淀粉不能

不变蓝变蓝淀粉能通过半透膜，而碘不能

变蓝变蓝淀粉和碘都能通过半透膜

不变蓝不变蓝淀粉和碘都不能通过半透膜

(1)渗透平衡与溶液浓度的内涵

发生渗透平衡只意味着半透膜两侧水分子移动达平衡状态，既不可看作没有水分子移动也不可看作两侧溶液浓度相等。溶液浓度指物质的量浓度而非质量浓度。

(2)半透膜与选择透过性膜的比较

区别：①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。

②选择透过性膜是具有生命的生物膜，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。

共性：都允许水分子自由通过，而不允许生物大分子物质通过。

(3)原生质层与原生质体的比较

①原生质层在成熟的植物细胞内相当于半透膜的结构，由细胞膜、液泡膜以及两层

膜之间的细胞质组成，不包括细胞核和液泡内的细胞液。此结构仅存在于成熟的植物细胞中。

②原生质体是去除了植物细胞壁后所剩下的具有生物活性的植物细胞结构，包括细

胞膜、细胞质、细胞核三部分。

1.如图所示的渗透装置中，开始时的液面高度为a，停止上升时

的

高度为b，若每次停止上升后都将玻璃管中高出烧杯液面的部

分吸出，则a、b液面间的高度差与吸出蔗糖溶液的次数之间的

关系是( )

答案 B

解析每吸出一次，蔗糖溶液浓度就减小一次，而a、b液面的高度差是由半透膜内外溶液浓度差决定的，随着吸出次数的增加内外浓度差越来越小，所以a、b液面高度差也越来越小。

[互动探究] (1)当液面上升且停止于b处时，水分子进出情况如何？(2)经过无数次

4

如题中所列的操作后，液面升高的高度差接近0，此时半透膜两侧的浓度相等吗？

提示(1)水分子出入量相等(2)相等

2.某同学设计渗透装置如右图所示(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，一定时间后再加入蔗糖酶。该实验过程中最可能

出现的是( )

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

C．加酶前后，在烧杯中都可以检测出蔗糖

D．加酶后可以在烧杯中检测出葡萄糖、果糖和蔗糖酶

答案 B

解析加酶前，漏斗内溶液浓度高于漏斗外，水分子向漏斗内部扩散的较多，漏斗液面上升；加酶后，蔗糖水解为单糖，摩尔浓度增大，使液面继续上升，后随着单糖逐渐进入烧杯，而使漏斗内溶液浓度下降，液面下降。

“U”型管中水分子移动方向的分析

1．膜两侧溶液中浓度高的一侧渗透压高，低的一侧渗透压低，水分子由低浓度一侧向高浓度一侧扩散。

2．两侧溶液中的溶质是否能通过半透膜，若不能，则只是高浓度一侧液面升高；若能，则先是高浓度一侧液面升高，随后另一侧液面升

高，最后两侧液面持平。

3．如果溶质分子不能透过半透膜，在达到渗透平衡时，一般两侧溶液的浓度并不相等，因为液面高的一侧形成的静水压，会阻止溶剂由低浓度一侧向高浓度一侧扩散。

实验六观察植物细胞的质壁分离及复原

1．实验原理

(1)成熟的植物细胞构成渗透系统可发生渗透作用。

(2)当细胞液浓度<外界溶液浓度时，失水，质壁分离；当细胞液浓度>外界溶液浓

度时，吸水，质壁分离复原。

2．实验流程

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易错警示 与细胞质壁分离及复原有关的5个总结

(1)实验材料的选择

①一般不选择细菌细胞，它能发生质壁分离，但现象不明显。

②不能选择动物细胞，它无细胞壁，不能发生质壁分离现象。

(2)实验试剂使用

①使用浓度过高的蔗糖溶液(0.5 g/mL)，质壁分离现象明显，但不能复原，因为溶液浓度过高，细胞过度失水而死亡。

②使用质量浓度为1 mol·L －1的KNO 3溶液，因为K ＋和NO －

3可被细胞吸收，使细胞液浓度增大，所以细胞先发生质壁分离后又自动复原。(尿素、甘油、乙二醇等现象同上)

(3)发生质壁分离时在细胞壁和细胞膜之间充满的是外界溶液，原因是细胞壁具有全透性。

(4)质壁分离与复原过程中水分移动是双向的，总结果是单向的。

(5)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。

3．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，每隔一段时间测量马铃薯条的长度。如图显示马铃薯条在不同浓度溶液中长度改变的百分率。下列相关叙述错误的是 (

)

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