1、第4章 细胞的物质输入和输出 第1节 物质跨膜运输的实例 第2节 生物膜的流动镶嵌模型 考点一 细胞的吸水和失水【核心知识通关】1.渗透作用：(1)概念：水分子(或其他溶剂分子)通过_的扩散 过程。半透膜 浓度差 2.动植物细胞发生渗透作用的条件分析：半透膜(2)植物细胞的吸水和失水。成熟植物细胞的结构：细胞质 全透 小 半透膜 大 原理和现象。a.外界溶液浓度细胞液浓度时，细胞_水，发生_ _现象；b.外界溶液浓度细胞液浓度时，细胞_水，发生_ _现象。失 质壁 吸 质壁 分离 分离复原 质壁分离的原因。a.外因：细胞液浓度S2，渗透平衡时，压力平衡：S1的渗透压-h的压强=S2的渗透压，因
2、此最终还是S1S2。(2)成熟的植物细胞原生质层相当于半透膜。图中半透膜是物理性膜，没有选择透过性，原生质层具有选择透过性。(3)蔗糖分子不能透过半透膜，会存在液面差；KNO3 溶液中的K+、能够透过半透膜，不存在液面差。对照实验需要标号，制备植物细胞临时装片需要滴 加蒸馏水以保持细胞活性。由于外界溶液浓度较大，植物细胞失水，都发生质 壁分离。3NO(4)细胞发生质壁分离后，蔗糖分子不能透过原生质 层，而KNO3溶液中的K+、能够透过原生质层，则 放在蔗糖溶液中的细胞保持质壁分离状态，放在KNO3 溶液中的细胞发生质壁分离后会自动复原。3NO答案：(1)S1S2(2)原生质层 原生质层能主动转
3、运有关物质而半透膜不能(3)X 标号 蒸馏水 质壁分离(4)KNO3溶液中的细胞质壁分离后会自动复原 考点二 观察植物细胞的质壁分离和复原【核心知识通关】1.实验原理：(1)成熟的植物细胞的_相当于一层半透膜。(2)_具有一定的浓度，能渗透吸水和失水。(3)_比细胞壁的_大得多。原生质层 细胞液 原生质层 伸缩性 2.实验步骤：原生质层 低倍显微镜 小 深 原生质层 大 浅 原生质层 低倍显微镜 3.质壁分离的表现：(1)宏观：坚挺萎蔫。(2)微观。液泡：_。细胞液颜色：_。原生质层与细胞壁分离。大小 浅深【特别提醒】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的
4、溶液或蒸 馏水中，植物细胞会发生质壁分离复原，但如果所用 溶液为葡萄糖、KNO3、NaCl、尿素、乙二醇等，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。【创新探究】(1)实验选择紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的原因是_ _ _。若选用植物成熟的
5、 根细胞做该实验，则需要选用的外界溶液_ _。紫色 洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液中含有色素，使液泡 呈现一定的颜色，更有利于观察 带有一定的 颜色(2)外界溶液的浓度大于细胞液的浓度，细胞不一定会 发生质壁分离的原因是_ _。(3)本实验选用0.3 g/mL的蔗糖溶液作试剂，若浓度过 高则_ _；若浓度过低，则_。选用的细胞是未成熟的植物细 胞、死细胞或动物细胞等 细胞会因失水过多而死亡，不能再进行质壁分离 复原 不能引起质壁分离【高考模拟精练】1.(2014全国卷)下列关于植物细胞质壁分离实验的叙述，错误的是()A.与白色花瓣相比，采用红色花瓣有利于实验现象的观察 B.用黑藻叶片进行实验时，
6、叶绿体的存在会干扰实验现象的观察 C.用紫色洋葱鳞片叶外表皮不同部位观察到的质壁分离程度可能不同 D.紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的液泡中有色素，有利于实验现象的观察【解题指南】(1)关键知识：植物细胞质壁分离的原理、实验材料的颜色与植物细胞质壁分离的关系。(2)隐含信息：液泡内细胞液的颜色和细胞质中叶绿体的颜色有利于观察质壁分离现象。【解析】选B。本题主要考查不同生物材料对植物细胞 质壁分离实验现象的影响。A项中，红色花瓣细胞的液 泡呈红色，比白色花瓣更便于观察质壁分离现象，正 确。B项中，黑藻叶片的叶肉细胞中液泡呈无色，叶绿 体的存在使原生质层呈绿色，有利于实验现象的观 察，错误。C项中，紫色
7、洋葱鳞片叶外表皮不同部位细 胞的细胞液浓度不一定都相同，用相同浓度的外界溶 液进行质壁分离实验时，观察到的质壁分离程度可能不同，正确。D项中，紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的液泡含有色素，呈现紫色，有利于实验现象的观察，正确。2.(2016榆林模拟)下表为甲同学用某浓度KNO3溶液进行质壁分离实验时所测得的数据，右下图为乙同学用另一浓度的KNO3溶液进行质壁分离实验时所绘制的曲线图，下列分析正确的是()2 min4 min6 min8 min10 min原生质体 相对大小90%60%30%30%30%A.甲同学所用溶液浓度要大于 乙同学 B.甲同学的实验进行到8 min时 质壁分离达到平衡，滴加清水
8、 后发生质壁分离复原 C.乙同学在实验进行到T1时可观察到质壁分离现象，此时细胞液浓度一定小于外界溶液浓度 D.乙同学在实验进行到T2时观察不到质壁分离现象，此时细胞液浓度一定等于外界溶液浓度【解析】选A。甲同学的实验中未发生质壁分离复原，而乙同学的实验中发生质壁分离复原，说明甲同学所 做实验中细胞失水较多而死亡，所用溶液浓度大于乙 同学所用溶液浓度；甲同学实验中的原生质体相对大 小在6 min后不再发生变化，可能是细胞已经死亡，滴 加清水不会发生质壁分离复原；乙同学在T1时实际看 到的是质壁分离复原的现象，是细胞液浓度大于外界 溶液浓度的结果；在T2时看不到质壁分离现象，有可能是因为细胞液浓
9、度大于外界溶液浓度，但因为细胞壁的存在细胞体积不会发生较大变化。【加固训练】1.在观察植物细胞的质壁分离和复原的过程中，某同学在视野中看到生活着的洋葱表皮细胞正处于如图所示的状态。a、b表示该部位的溶液浓度，由此可推测()A.ab，细胞渗透吸水 B.a=b，渗透系统保持动态平衡 C.ab，细胞渗透失水 D.上述三种情况都有可能【解析】选D。该细胞可能正处于质壁分离过程中，也可能处于质壁分离后的动态平衡过程中，也可能正处在发生质壁分离复原的过程中，故答案D正确。2.将某植物细胞分为两组，分别浸于浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液()与尿素溶液()中，然后每5 min用显微镜观察一次，并测量原生质体
10、(即仅由细胞膜包住细胞质的细胞部分，不含细 胞壁)的相对表面积，其 结果如下图所示。则下列 叙述错误的是()A.实验开始后20 min，()和()两组的细胞均发生质壁分离 B.实验开始后30 min，()的细胞中必含蔗糖 C.实验开始后30 min，()的细胞中必含尿素 D.此图显示尿素可通过细胞膜，而蔗糖却不能通过细胞膜【解析】选B。蔗糖溶液和尿素溶液均使细胞发生了质壁分离，使细胞原生质体的相对表面积缩小；20 min后放入蔗糖溶液的细胞相对表面积不再发生变化，说明失水达到了最大程度，此时细胞不一定死亡，蔗糖溶液不一定能进入细胞；20 min后放入尿素溶液中的细胞开始吸水，处于复原过程，是由
11、于细胞能吸收尿素，使细胞液浓度增大。3.(2014江苏高考)在“观察植物细胞的质壁分离和复原”实验中，对紫色洋葱鳞片叶外表皮临时装片进行了三次观察(如下图所示)。下列有关叙述正确的是()A.第一次观察时容易看到紫色大液泡和较大的无色细胞质基质区域 B.第二次观察时可以发现细胞质壁分离首先发生在细胞的角隅处 C.吸水纸的主要作用是吸除滴管滴加的多余液体，以免污染镜头 D.为了节约实验时间，通常可以省略第一次显微观察步骤【解题指南】(1)图示信息：第一次滴加蔗糖溶液，为了观察质壁分离现象；第二次滴加清水，为了观察质壁分离复原现象。(2)关键知识：紫色洋葱鳞片叶外表皮的大液泡占了细胞体积的90%。【
12、解析】选B。本题考查“观察植物细胞的质壁分离和 复原”实验的操作步骤和注意事项。第一次观察时由 于未滴入蔗糖溶液，细胞还没有发生质壁分离，紫色 大液泡占整个细胞体积比例较大，容易看到紫色大液 泡和较小的无色细胞质基质区域，故A错误；第二次观 察时滴入少量的蔗糖溶液，细胞开始发生质壁分离，可以发现细胞质壁分离首先发生在细胞的角隅处，故B 正确；吸水纸的主要作用是吸引蔗糖溶液或清水从盖 玻片的一侧流到另一侧，使全部洋葱鳞片叶外表皮浸润在蔗糖溶液或清水中，故C错误；第一次显微镜观察是为了获得实验前的现象，以便于和实验中的现象变化作对比，因此不可省略，故D错误。考点三 生物膜的组成和结构【核心知识通关
13、】1.生物膜的流动镶嵌模型：(1)细胞膜中的脂质除磷脂外，有的还有一些_ _。(2)糖脂和糖蛋白都分布于细胞膜的_。糖蛋白与 细胞识别、细胞间的信息交流有密切联系。(3)脂质和蛋白质分子并不是_分布的，而是呈_ _分布。糖脂和胆 固醇 外表面 均匀 不对 称性 2.细胞膜的结构特点具有一定的流动性：(1)原因：膜结构中的_是可以运 动的。(2)影响因素：主要受温度影响，适当温度范围内，随 外界温度升高，膜的流动性_，但温度高出一定范 围，则导致膜的破坏。蛋白质分子和磷脂分子 增强【特别提醒】关于细胞膜结构和功能特性的三点提醒(1)只有活细胞才具有膜的流动性和选择透过性。(2)流动性和选择透过性
14、均是细胞膜的固有属性，无论细胞是否与外界发生物质交换，流动性总是存在的，但选择透过性只在完成物质交换功能时才能体现出来。(3)细胞膜中的蛋白质有部分起载体蛋白作用，其特异性和数量的多少，决定了其运输物质的种类和数量。【高考模拟精练】1.(2016唐山模拟)把一个细胞中的磷脂分子全部提取出来，在空气和水界面上将它们铺成单分子层(假定单分子间距离适当且相等)，推测在下列生物中，空气和水界面上磷脂分子层的表面积与原细胞的表面积之比最大的细胞是()A.洋葱根尖成熟区表皮细胞 B.蛙的红细胞 C.人体浆细胞 D.乳酸菌细胞【解析】选C。细胞中生物膜越多，则空气和水界面上磷脂分子层的表面积与原细胞的表面积
15、之比越大，反之越小。乳酸菌的生物膜只有细胞膜，所以比值最小；A、B、C都是真核细胞，具有各种细胞器膜和核膜，但由于浆细胞分泌能力强，细胞中相关细胞器膜面积大，故比值最大。2.(2016秦皇岛模拟)图1是生物膜的流动镶嵌模型示意图，其中离子通道是一种通道蛋白，通道蛋白是横跨生物膜的亲水性通道，允许适当大小的离子顺浓度梯度通过。图2表示磷脂在细胞膜内外两侧分布的百分比。请据图分析下列叙述不正确的是()A.图1所示生物膜最可能是细胞膜，因为有糖蛋白丁 B.物质通过离子通道不需要消耗ATP C.由图1和图2可知，膜脂和膜蛋白在细胞膜上的分布是不对称的 D.若丁是受体，则丁的化学本质为蛋白质【解题指南】
16、解答本题时需要复习流动镶嵌模型的理论，分清图1中的每个标号的名称及功能，理解图2的含义。【解析】选D。图中丁是糖蛋白，分布于细胞膜外表面，故图1最可能为细胞膜。由题干信息可知，物质顺浓度梯度通过离子通道，因此不消耗ATP。由图1和图2可知，膜脂和膜蛋白在细胞膜上的分布是不对称的。丁的化学本质应为糖蛋白。【延伸探究】(1)根据上题图1是否有丁结构可以判断细胞膜的内外侧的依据是什么？提示：有糖蛋白的一侧为细胞膜的外侧，无糖蛋白的一侧为内侧。(2)为什么脂溶性物质容易透过细胞膜？提示：因为组成细胞膜的主要成分中有磷脂，细胞膜以磷脂双分子层为基本支架。根据相似相溶原理，脂溶性物质容易通过细胞膜。【加固
17、训练】1.生物膜系统在结构和功能上是紧密联系的统一整体，在细胞的生命活动中极为重要。下列说法正确的是()A.胰岛素和神经递质的分泌过程体现了膜的流动性 B.用蛋白酶处理生物膜将改变其结构，但不影响选择透过性 C.糖被与细胞的保护、识别、免疫和主动运输等有关 D.细胞膜、核膜、细胞器膜的成分和结构相同，功能密切配合【解析】选A。胰岛素和神经递质的分泌过程是胞吐，体现了膜的流动性；细胞膜具有选择透过性的结构基础是细胞膜上具有载体蛋白，所以用蛋白酶处理生物膜会导致其失去选择透过性；糖被与主动运输无关；生物膜的化学组成相似但不完全相同，故A项正确。2.(2016淄博模拟)下列有关细胞膜功能的叙述，正确
18、的是()A.细胞膜中磷脂含量越高，功能越复杂 B.细胞膜作为系统的边界，严格控制物质进出细胞，细胞内的物质不能流失到细胞外面，细胞外物质也不能进入 C.相邻细胞的信息交流全靠细胞间接触 D.细胞间的信息交流使生物体作为一个整体完成生命活动【解析】选D。细胞膜功能的主要承担者是膜上的蛋白质，其复杂程度与蛋白质的种类与数目有关，A错误；细胞膜作为系统的边界，能控制物质进出细胞，但具有相对性，B错误；相邻细胞间直接接触只是细胞间进行信息交流的一种方式，植物相邻细胞之间还可以通过胞间连丝联系，C错误；细胞间的信息交流保证了生物体作为完整的生命系统进行生命活动，D正确。3.(2016郑州模拟)下列生理过
19、程与细胞膜的流动性无直接关系的是()A.噬菌体侵染细菌 B.动物细胞的有丝分裂 C.植物细胞的质壁分离和复原 D.胰岛素的合成和分泌【解析】选A。噬菌体侵染细菌是通过注射方式将DNA注入细菌中的，不存在膜的变形等问题，故与膜的流动性无关。阅卷案例2 渗透作用的原理与应用【找错纠错】请找出题目中的错误答案并纠正 错答1：序号_ 正答：_ 错答2：序号_ 正答：_ 错答3：序号_ 正答：_ 低 不会 可溶性还原糖【全国卷题型特训】简答式(1)随着蒸馏水处理时间延长，该马铃薯鲜重不再增 加，原因是_ _。(2)将高温杀死的马铃薯细胞放入一定浓度的NaCl溶液 中，不会发生质壁分离的原因是_ _ _。
20、植物细胞有细胞壁，对细胞具有支持和 保护作用，使植物细胞不能无限吸水 高温导致马铃薯细 胞原生质层失去选择透过性(高温导致马铃薯细胞原 生质层变为全透性)【满分答题规则】【解析】(1)将贮藏的马铃薯(块茎)放入蒸馏水中，水分通过自由扩散的方式进入马铃薯细胞，引起马铃薯鲜重增加。随着蒸馏水处理时间延长，该马铃薯鲜重不再增加，此时由于细胞吸水，马铃薯细胞的渗透压比处理前的低。(2)高温杀死的马铃薯细胞其原生质层的选择透过性功能丧失，放入高浓度的NaCl溶液中，不会发生质壁分离现象。(3)可溶性还原糖与斐林试剂在水浴加热的条件下生成砖红色沉淀；将发芽的马铃薯制成匀浆，使其与斐林试剂发生作用，生成砖红色沉淀，说明该马铃薯匀浆中含有可溶性还原糖。
