资源简介

(共32张PPT)
第4节：蛋白质
细胞的物质基础
第4讲：物质跨膜运输的实例
专题三 细胞的基本结构和物质的运输
近三年（2021-2023）考情分析
专题 考点 命题热度 关联考点
专题三 细胞的基本结构和物质的运输 渗透作用 （3年4次全国卷3年1次） ★★ 常结合物质出入细胞的其他知识、光合作用和呼吸作用综合考查
水分子进出细胞的实例分析 （3年12次，全国卷3年4次） ★★★★ 常结合质壁分离实验、细胞代谢、动物生命活动的调节综合考查
实验：观察植物细胞的质壁分离和复原 （3年9次，全国卷3年3次） ★★★ 主要考查质壁分离与复原实验的应用、或结合课本其他基础实验考查课本内结本实验知识
01.
渗透作用
02.
目录
水分子进出细胞的实例分析
03.
实验：观察植物细胞的质壁分离和复原
01.什么是渗透作用？渗透与扩散有何区别？
02.浓度差指的是什么？
03.半透膜和选择透过性膜一样吗？
04.渗透作用水分子的运动方向是怎样的？渗透作用中液面变化的影响因素有哪些？
05.植物细胞吸水和动物细胞吸水结果有何不同？
06.质壁分离发生的条件有哪些？
07.质壁分离实验可做哪些变式分析？
重读课本、深度思考
一、渗透装置图分析
渗透装置分析：
单位时间由清水进入蔗糖溶液中的水分子 由蔗糖溶液进入清水中的水分子,导致蔗糖溶液液面上升。在达到渗透平衡后，存在如图所示的液面差Δh，则蔗糖溶液浓度 清水。因为液面高的一侧形成的压强，会阻止溶剂（水分子）由低浓度一侧向高浓度一侧扩散。
仍大于
>
重难点分析1——物质出入细胞方式的判断
(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。
溶液浓度指物质的量浓度。
1.渗透作用
(1)概念：
指水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散过程。
半透膜——某些物质可以通过，而另一些物质不能通过的多孔性薄膜。物质能否通过取决于分子的大小，如常见的半透膜有动物的膀胱膜、肠衣、鸡蛋的蛋壳膜等。
重难点分析1——不同渗透装置中水分子运动情况及液面变化
（1）溶质不能通过半透膜的情况
①若S1溶液浓度大于S2溶液浓度，则单位
时间内由S2→S1的水分子数多于由S1→S2的，
外观上表现为S1溶液液面上升；若S1溶液浓
度小于S2溶液浓度，则情况相反，外观上表现为S1溶液液面下降。
②在达到渗透平衡后，若存在如图所示的液面差Δh，则S1溶液浓度仍大于S2溶液浓度。因为液面高的一侧形成的压强，会阻止溶剂由低浓度一侧向高浓度一侧扩散。
重难点分析1——不同渗透装置中水分子运动情况及液面变化
（2）溶质能通过半透膜的情况
若S1溶液浓度大于S2溶液浓度，则最初单位时间内由S2→S1的水分子数多于由S1→S2的，随着溶质的扩散，最终S1和S2溶液浓度相等。外观上表现为S1溶液液面先上升后下降，最终S1和S2溶液液面持平；若S1溶液浓度小于S2溶液浓度，则情况相反。
重难点分析2——影响渗透作用中液面变化的因素分析
(1)半透膜表面积的大小：
结果分析：
在浓度NB＝NC>NA，其他条件相同的情况下，半透膜的表面积越大，单位时间内进出半透膜的水量越多，液面变化越明显。结果：vB>vC，ΔhB＝ΔhC
重难点分析2——影响渗透作用中液面变化的因素分析
(2)半透膜两侧的浓度差：
结果分析：
在其他条件相同的情况下，半透膜两侧的浓度差越大，单位时间内进出半透膜的水量越多，液面变化越明显。结果：vB>vC，ΔhB>ΔhC
二、物质的跨膜运输实例
动物细胞的吸水和失水
植物细胞的吸水和失水(以成熟植物细胞为例)
热图分析
如图表示正在进行质壁分离的紫色洋葱细胞，请分析：
（1）b的颜色和大小如何发生变化？
（2）c处的浓度与细胞外的浓度
（3）当停止质壁分离时，b与c的浓度？
颜色逐渐加深；b逐渐变小。
相等
相等
1.对动植物细胞来说，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？并说明理由。
拓展 提升科学思维
提示　不一定。对动物细胞来说，水分子进出细胞的数量相等时，细胞内外溶液的浓度相等；但植物细胞的细胞壁有支持、保护作用，当单位时间内水分子进出植物细胞数量相等时，有可能细胞内溶液浓度大于细胞外溶液浓度。
2.如图甲、乙、丙分别表示细胞在不同浓度溶液中水分子的跨膜运输示意图(箭头大小代表水分子数的多少)。请回答下列问题：
(1)若将人的成熟红细胞放入清水中，会出现哪幅图中的现象？并分析原因。
提示　会出现图甲所示的现象。将人的成熟红细胞放入清水中，由于发生渗透作用，从细胞外进入细胞内的水分子多于从细胞内到细胞外的水分子，因此细胞吸水。
(2)若将洋葱表皮细胞放在质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液中，会出现哪幅图中的现象？达到平衡时，水分子进出细胞的状况又与哪幅相同？
提示　将洋葱表皮细胞放在质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液中，细胞外界溶液浓度较大，细胞失水，如图丙所示；达到平衡状态时，水分子进出细胞的速率相等，与图乙所示相同。
(3)若某叶肉细胞正处于图甲所示状态，一段时间内细胞体积增大，最终会不会涨破？
提示　细胞不会涨破，因为植物细胞有细胞壁的保护。
(1)源于必修1 P60“问题探讨”：渗透与扩散有何区别？
提示　渗透作用必须有选择透过性膜(半透膜)，扩散则不一定需要；扩散适用于各种物质，渗透仅指溶剂分子；因此，渗透是一种特殊的扩散。
(2)源于必修1 P61“与生活的联系”：为什么吃比较咸的食物时，口腔和唇感觉比较干？
提示　这是因为与细胞内液相比，外界溶液浓度高，口腔上皮细胞失水导致的。
教材中的隐性知识　
(2017·全国Ⅱ卷)将某种植物的成熟细胞放入一定浓度的物质A溶液中,发现其原生质体(即植物细胞中细胞壁以内的部分)的体积变化趋势如图所示。下列叙述正确的是
A.0～4h内物质A没有通过细胞膜进入细胞内
B.0～1h内细胞体积与原生质体体积的变化量相等
C.2～3h内物质A溶液的渗透压小于细胞液的渗透压
D.0～1h内液泡中液体的渗透压大于细胞质基质的渗透压
A
典例分析——
2.如图所示，容器A中含0.02(mol·L－1)蔗糖，0.03(mol·L－1)尿素；容器B中含0.01(mol·L－1)蔗糖，0.05(mol·L－1)尿素。A、B间隔一层半透膜。第一种情况：半透膜只允许水分子通过；第二种情况：半透膜允许水分子和尿素分子通过。当达到动态平衡时，这两种情况下的液面高度情况是(　　)
A.一样高，A高于B
B.B高于A，不能确定
C.B高于A，A高于B
D.一样高，不能确定
C
如图为渗透作用实验，开始时如图1，a代表清水，b、c代表蔗糖溶液(蔗糖不能透过半透膜)，过一段时间后结果如图2，漏斗管内的液面不再发生变化，H1、H2表示漏斗管内液面与清水的高度差。下列说法错误的是(　　)
A．图1中b的浓度大于c的浓度
B．图2中b的浓度等于c的浓度
C．图1 a中水分子扩散到b的速率大于a中水分子扩散到c的速率
D．图2 a中水分子扩散到b的速率等于b中水分子扩散到a的速率
B
典例分析——
三、实验：观察植物细胞的质壁分离和复原
1.实验原理
(1)成熟的植物细胞的原生质层相当于一层 。
(2)_________具有一定的浓度，能渗透吸水和失水。（外因）
(3)原生质层比细胞壁的伸缩性 。（内因）
半透膜
细胞液
大
实验：观察植物细胞的质壁分离和复原
2.实验步骤
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？
选用0.3g/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。
紧贴细胞壁
质量浓度为
0.3g/mL的蔗糖溶液
蒸馏水
变深
变浅
逐渐变大
逐渐变小
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，使液泡呈现紫色，更有利于观察。
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。
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NO3-后，随着细胞液浓度增大，质壁分离又会自动复原。
该实验是否为对照实验？为什么？
实验现象及结论
(1)现象
(2)结论
成熟植物细胞能与外界溶液构成渗透系统并发生渗透作用。当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞失水；当外界溶液浓度小于细胞液浓度时，细胞吸水。
质壁分离后在细胞壁和细胞膜之间的是浓度降低的外界溶液。这是由于细胞壁是全透性。
下图表示正在进行质壁分离的紫色洋葱细胞，请分析并回答相关问题：
(1)实验时一定要选择紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞吗？为什么选此细胞？
拓展 提升科学思维
提示　不一定。紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞
液中含有色素，使液泡呈现紫色，便于观察。
(2)该实验无独立的对照组，为什么还叫对照实验？
提示　该实验中，实验组和对照组在同一装片中先
后进行，属于自身对照。
(3)c处的溶液是什么？
提示　浓度降低的外界溶液。
易错提醒——关于质壁分离和复原实验的注意点
(1)将发生质壁分离的植物细胞置于低浓度的溶液或蒸馏水中，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，总结果是单向的。
下列有关“探究植物细胞的吸水和失水”实验的分析，正确的是
A.“原生质层比细胞壁的伸缩性大”是该实验依据的原理之一
B.引流蔗糖溶液时最好把临时装片放在实验桌上进行操作
C.滴入蔗糖溶液后可观察到洋葱鳞片叶外表皮细胞体积明显缩小
D.把蔗糖溶液换成KNO3溶液一定能观察到质壁分离自动复原现象
A
典例分析——
(2023·北京丰台区高三模拟)用物质的量浓度为2 mol/L的乙二醇溶液和
2 mol/L的蔗糖溶液分别浸泡某种植物细胞，观察细胞的质壁分离现象，得到其原生质体体积变化情况如图所示。下列叙述错误的是
A.2 min后，处于蔗糖溶液中的植物细
胞其细胞壁与原生质层之间充满了
蔗糖溶液
B.前2 min，处于蔗糖溶液中的植物细
胞吸水能力不断增强
C.c点的出现是由于乙二醇进入了植物细胞
D.所有植物细胞均可发生质壁分离
D
典例分析——
植物细胞质壁分离实验的应用
(1)判断成熟植物细胞是死细胞还是活细胞
质壁分离与复原的应用
植物细胞质壁分离实验的应用
(2)测定细胞液浓度范围
质壁分离与复原的应用
植物细胞质壁分离实验的应用
(3)比较不同植物细胞的细胞液浓度大小
质壁分离与复原的应用
植物细胞质壁分离实验的应用
(4)比较未知浓度溶液的浓度大小
质壁分离与复原的应用
思维导图

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