1、第7讲 细胞的物质输入和输出 植物细胞质壁分离及复原的应用(1)判断成熟植物细胞是否是活细胞。考点一 渗透作用原理及应用(2)测定细胞液浓度范围。(3)比较不同成熟植物细胞的细胞液浓度。(4)鉴别不同种类的溶液(如KNO3和蔗糖溶液)。清错破疑 有关渗透作用的“5”个易错点 (1)水分子的移动方向是双向移动，但最终结果是由低浓度溶液流向高浓度溶液的水分子数多。(2)实验中观察指标为漏斗内液面变化，但不能用烧杯液面变化作描述指标，因现象不明显。(3)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。(4)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
2、可看作两侧溶液浓度绝对相等。(5)只有活的、成熟的植物细胞才能发生质壁分离和复原。角度一 细胞吸水和失水情况的判断1(2015海南卷)取生理状态相同的某种植物新鲜叶片若干，去除主脉后剪成大小相同的小块，随机分成三等份，之后分别放入三种浓度的蔗糖溶液(甲、乙、丙)中，一定时间后测得甲的浓度变小，乙的浓度不变，丙的浓度变大。假设蔗糖分子不进出细胞，则关于这一实验结果，下列说法正确的是()A实验前，丙的浓度乙的浓度甲的浓度B乙的浓度不变是因为细胞内蔗糖浓度与乙的浓度相等C实验中，细胞与蔗糖溶液间的水分移动属于协助扩散D甲、丙的浓度变化是由水分在细胞与蔗糖溶液间移动引起的解析：成熟的植物细胞是一个渗透
3、系统，当外界溶液浓度大于细胞液浓度时细胞失水发生质壁分离现象，反之发生质壁分离复原现象，两者浓度相等时，吸水量与失水量相等，水分进出达到平衡状态；分析实验结果可知，实验过程中，甲吸水、乙水分进出平衡、丙失水，所以实验前甲的浓度乙的浓度丙的浓度，A错误；乙的浓度不变是因为细胞外蔗糖浓度与乙的浓度相等，水分进出平衡，B错误；实验中细胞与蔗糖溶液间的水分移动属于自由扩散，C错误；甲、丙的浓度变化是由水分在细胞与蔗糖溶液间移动引起的，D正确。答案：D2(2014课标全国卷)将某植物花冠切成大小和形状相同的细条，分为a、b、c、d、e和f组(每组的细条数相等)，取上述6组细条分别置于不同浓度的蔗糖溶液中
4、，浸泡相同时间后测量各组花冠细条的长度，结果如图所示。假如蔗糖溶液与花冠细胞之间只有水分交换，则()A实验后，a组液泡中的溶质浓度比b组的高B浸泡导致f组细胞中液泡的失水量小于b组的Ca组细胞放在蔗糖溶液中失水或吸水所耗ATP大于b组D使细条在浸泡前后长度不变的蔗糖浓度介于0.40.5 molL1之间解析：实验前长度/实验后长度的比值为1时，水分进出细胞达到平衡；比值小于1表明细胞吸水，且比值越小花冠吸水越多；比值大于1表明细胞失水，且比值越大，花冠失水越多。据图可推知a组吸水多于b组，因此实验后a组细胞液中溶质浓度低于b组；f组比值大于b组，因此失水量大于b组；水分子进出细胞的方式是自由扩散
5、，不消耗能量；由c组吸水，d组失水知细条细胞液浓度介于0.40.5 molL1之间。答案：D角度二 渗透作用的分析与判断3如下图甲、乙所示是渗透作用装置，其中半透膜为膀胱膜(蔗糖分子不能通过，水分子可以自由通过)。图中溶液A、B、a、b均为蔗糖溶液，实验开始前其浓度分别用MA、MB、Ma、Mb表示。一段时间达到平衡后，甲、乙装置中漏斗内的液面上升高度分别为h1、h2，a、b的浓度分别为M1、M2，则下列判断错误的是()A若h1h2，MAMB，则MaMbB若h1h2，MAMB，则MaMbC若MaMbMAMB，则h1h2，M1M2D一段时间后，Aa与aA、Bb与bB的水分子扩散速率均相等解析：若h
6、1h2，MAMB，说明a从A中吸收的水分子数比b从B中吸收的多，即a与A的浓度差比b与B的大，因此MaMb；若MaMbMAMB，说明a与A的浓度差比b与B的浓度差小，a比b吸收的水分子少，则h1h2，M1M2；一段时间后装置中的液面不再变化，说明半透膜两侧的水分子运动处于平衡状态。答案：B4下图所示的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 0.1molL1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
7、；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；蒸馏水解析：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，左侧液面升高，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。答案：B 不同因素对物质跨膜运输的影响的曲线模型 考点二 物质跨膜运输的方式及影响因素影响物质跨膜运输的因素有多种，最常见的有：内部因素载体的种类、数量；外部因素物质的浓度、影响呼吸作用强度的因素(如氧气浓度、温度等)(1)物质浓度(在一定的
8、范围内)(2)氧气浓度兴奋产生与传导过程中Na、K的运输方式判断(1)由于细胞外Na浓度高，细胞内K浓度高，因此静息时K外流和兴奋时Na内流的运输方式都是被动运输。(2)细胞维持膜外Na浓度高，膜内K浓度高，需要不断吸K排Na，这个过程的运输方式为主动运输。角度一 物质出入细胞方式的判断5(2015江苏卷)下图为白细胞与血管内皮细胞之间识别、黏着后，白细胞迁移并穿过血管壁进入炎症 组 织 的 示 意 图，下 列 叙 述 错 误 的 是()A内皮细胞识别结合白细胞膜上的糖蛋白使白细胞黏着B白细胞在血管内黏着、迁移需要消耗ATPC黏着、迁移过程中白细胞需要进行基因的选择性表达D白细胞利用细胞膜的选
9、择透过性穿过血管壁进入炎症组织解析：内皮细胞识别结合细胞膜的糖蛋白，结果使白细胞黏着，A正确；白细胞在血管内黏着、迁移均是耗能过程，消耗ATP，B正确；黏着、迁移过程中白细胞的形态发生变化，白细胞需进行基因的选择性表达，C正确；白细胞穿过血细胞穿过血管壁进入炎症组织依赖于细胞膜的流动性，D错误。答案：D6(2016黄冈联考)无机盐离子在细胞中起着非常重要的作用，影响植物细胞吸收离子的因素很多，某研究性学习小组研究营养液中O2含量变化对某植物吸收K速率的影响(其他条件都是适宜的)，实验结果如图，下列说法错误的是()A可分析得出该植物吸收K是要消耗能量的B从图中可以看出，没有氧气该植物就不能吸收K
10、CAB段限制吸收K速率的主要因素是O2浓度DBC段表示除了营养液中O2含量，还有其他因素影响K的吸收速率解析：K吸收速率随营养液中O2含量变化而变化可以推出该植物吸收K是要消耗能量的，由有氧呼吸供能，为主动运输，A正确；没有氧气该植物也能吸收K，由无氧呼吸供能，B错误；AB段随着氧气含量的增加，吸收速率增加，则AB段限制因素是氧气浓度，C正确；BC段O2含量达到一定程度后，K吸收速率不再增加，限制性因素除了载体的数量，还可能有其它因素影响K吸收速率，如温度，D正确。答案：B角度二 解读物质跨膜运输方式的模型7.(2016衡阳模拟)某种植物细胞在浓度分别为200 mmol/L和400 mmol/
11、L的小分子物质M溶液中，细胞吸收M的速率都是10 mmolmin/L，对此结果最合理的解释是()A细胞吸收M的方式为自由扩散B细胞吸收M的方式为主动运输C细胞吸收M需要载体蛋白的参与D细胞吸收M物质时所需能量供应不足解析：自由扩散的动力是浓度差，与外界溶液成正比，与题意中“在浓度分别为200 mmol/L和400 mmol/L的M物质溶液中，细胞吸收M的速率都是10 mmol/min”不符合，A错误；根据题意可知，物质运输的速率与细胞外浓度无关，这可能是由于受到载体蛋白的限制，可能是主动运输，也可能是协助扩散，B错误；“200 mmol/L和400 mmol/L的M物质溶液中，细胞吸收M的速率
12、都是10mmol/min”，说明物质M运输受到载体数量的限制，C正确；在协助扩散过程中，不需要消耗能量，D错误。答案：C8如图表示与自由扩散、协助扩散和主动运输有关的图例或曲线。下列选项中对应正确的是()A肺泡上皮细胞吸收氧气B红细胞吸收葡萄糖C根尖细胞吸收矿质离子D肌肉细胞吸收水解析：表示三种跨膜运输方式，分别是自由扩散、协助扩散和主动运输，表示三种影响因素曲线，分别对应自由扩散、协助扩散或主动运输、主动运输。肺泡上皮细胞吸收氧气和肌肉细胞吸收水的方式均是自由扩散，都对应；红细胞吸收葡萄糖属于协助扩散，对应；根尖细胞吸收矿质离子属于主动运输，对应或。答案：C1实验原理(1)成熟的植物细胞的原
13、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)原生质层比细胞壁的伸缩性大得多。考点三 实验：观察植物细胞的质壁分离和复原2实验步骤(1)实验时一定要选择紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞吗？提示：不一定。但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。(2)只要外界溶液的浓度大于细胞液的浓度，细胞就会发生质壁分离吗？请简述原因。提示：不一定。因为质壁分离是成熟的活的植物细胞具有的生理现象，未成熟的植物细胞、死细胞和动物细胞不会发生质壁分离现象。(3)本实验选用0.3 g/mL的蔗糖溶液作试剂，若浓度过高或过低对实验有何影响？提示：选用0.3
14、 g/mL的蔗糖溶液作试剂，既明显出现质壁分离，又不会杀死细胞。若浓度过高，质壁分离速度快，细胞会因失水过多而死亡，不能再进行质壁分离复原；若浓度过低，不能引起质壁分离或质壁分离速度太慢。(4)若用适宜浓度的KNO3溶液进行该实验，结果会发生质壁分离与复原吗？请简述原因。提示：会。开始外界溶液浓度较大，细胞发生质壁分离；细胞主动吸收K和NO后，随着细胞液浓度增大，质壁分离又会自动复原。角度 质壁分离实验的材料、原理与步骤9(2014江苏卷改编)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
15、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在蔗糖溶液中植物细胞的中央液泡会变大，细胞膨胀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析：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，只能看到紫色大液泡，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；在蔗糖溶液中植物细胞的中心液泡会变小，细胞皱缩，C错误；第一次显微镜观察是为了获得实验前的形象，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。答案：B10(2016常德模拟)下列关于植物细胞质壁分离的实验过
16、程的叙述，错误的是()A细胞壁的伸缩性较小，原生质层的伸缩性较大，是发生质壁分离的一个基础B所有的高等植物细胞在环境条件适宜时都可以发生质壁分离现象C发生质壁分离的原因之一是水分子的渗透作用D用低倍显微镜观察，可看到细胞的中央液泡逐渐变小解析：解析：细胞壁的伸缩性小于原生质层的伸缩性，是发生质壁分离的内因，A正确；成熟的植物细胞，在外界溶液浓度高时，细胞失水，才发生质壁分离，B错误；成熟的植物细胞能发生渗透失水，内因是原生质层相当于半透膜，外因是外界溶液浓度高，C正确；用低倍显微镜观察，可看到细胞的中央液泡逐渐变小，颜色加深，D正确。答案：B角度二 质壁分离与复原的应用11下列判断细胞死活的方
17、法中，正确的是()A将成熟植物细胞置于不同浓度的蔗糖溶液中，能发生质壁分离和复原的是活细胞B在高倍镜下观察，若发现细胞质流动缓慢，则表明细胞是死细胞C将某细菌与水绵一起制成临时装片，用极细的光束照射水绵，若发现细菌没有趋向水绵光照部位，则说明细菌细胞为死细胞D洋葱根尖经解离后，若发现细胞被龙胆紫溶液染上了色，则表明根尖细胞在解离前已死亡解析：成熟植物细胞质壁分离与复原实验能判断细胞的死活，能质壁分离后复原证明细胞是活的，能质壁分离但不能复原说明细胞开始是活细胞后来死亡，A正确。在高倍镜下观察，若发现细胞质围绕液泡流动，则说明是活细胞，B错误。C项，说明细菌细胞为死胞，也可能为厌氧型细菌或水绵为
18、死细胞，C错误。HCl是强酸，经HCl解离后的洋葱根尖细胞为死细胞，不能说明解离前已死亡，D错误。答案：A12为研究甲地某植物能不能移植到乙地生长，某生物学研究性学习小组设计了一个测定该植物细胞液浓度的实验方案，实验结果如下表：他们又测定了乙地土壤溶液浓度，发现乙地土壤溶液的浓度适合该植物生长，则乙地土壤溶液浓度最可能是()解析：由题信息知：该植物细胞液浓度接近0.2 mol/L，该植物要能在乙地生长，则必须保证能正常吸水，即土壤溶液浓度小于细胞液浓度，故选C。答案：CA0.2 mol/LB0.2 mol/LC0.2 mol/LD0.15 mol/L乙0.3 mol/L解读与物质跨膜运输有关的
19、图表、曲线信息解读(1)图1解读下。同一种植物对不同离子的吸收量不同，取决于膜上不同种类的离子载体的数量。不同植物对同一种离子的吸收量不同，取决于不同植物的细胞膜上该离子载体的数量。如果某植物吸收某种离子的量为0，则说明该植物细胞膜上没有与之相应的离子载体。吸收后某些离子浓度比初始浓度大，不是因为它们从植物细胞中排出，而是因为细胞吸水的速率大于其吸收离子的速率。(2)图2解读下。图2中表示主动运输，由于生物可通过无氧呼吸提供能量，故起点不能从原点开始；表示被动运输或哺乳动物成熟红细胞以主动运输方式转运某些物质。解题技法(1)分析此类曲线题时，要注意区分横坐标表示的意义，横坐标不同，表示的物质运
20、输方式可能不同。(2)解答此类问题时，要明确自由扩散、协助扩散和主动运输三种跨膜运输方式的区别和联系，主要从是否需要能量和载体蛋白两个方面考虑。1(2016信阳模拟)用呼吸抑制酶处理红细胞，下列物质吸收量的变化曲线正确的是()解析：O2、H2O、甘油等通过自由扩散进入红细胞，葡萄糖通过协助扩散进入红细胞，这些过程都不需要消耗能量。氨基酸、K通过主动运输进入红细胞，需要消耗能量，用呼吸抑制酶处理红细胞后，红细胞产生的ATP量减少，所以氨基酸、K的吸收量也显著减少。答案：B2(2016烟台模拟)如下图所示为植物根细胞在一定时间内吸收K与某些条件之间的关系。纵坐标表示吸收的速率，横坐标表示某个条件，
21、假定其他条件均为理想状态，则a、b、c三幅图的横坐标分别表示的条件正确的一组是()A载体蛋白数量、温度变化、氧气浓度B氧气浓度、温度变化、载体蛋白数量C载体蛋白数量、氧气浓度、温度变化D温度变化、载体蛋白数量、氧气浓度解析：氧气浓度在一定范围内是有氧呼吸产生能量的限制因素；酶作为能量产生中的催化剂不可缺少，而温度影响酶的活性；载体蛋白数量越多，运输速率越快。答案：B1渗透作用的发生必须依赖半透膜和膜两侧的浓度差。2动物细胞在任何情况下都不会发生质壁分离现象。3物质的跨膜运输并不都是顺相对含量梯度的，细胞对物质的输入和输出具有选择性。4被动运输包括自由扩散和协助扩散，它们都是顺浓度梯度运输的过程，不消耗能量，但是协助扩散需要载体蛋白。5主动运输是逆浓度梯度运输的过程，需要载体蛋白的协助和消耗能量。6胞吞和胞吐是借助于膜的融合完成的，与膜的流动性有关，它是大分子和颗粒性物质进出细胞的物质运输方式，靠ATP提供动力。