第四章 細胞的物質輸入和輸出 第一節物質跨膜運輸的實例

考試熱點：<strong>細胞的吸水和失水，植物細胞質壁分離與復原的實驗。

1、滲透作用的原理：

（1）半透膜可以是具有生物活性的選擇透過性膜，如膀胱膜。也可以是物理性質的過濾膜，如玻璃紙。

（2）半透膜兩側的溶液具有濃度差。

（3）作用：水分子（或其他溶劑分子）通過半透膜，從相對含量低的地方向相對含量高的地方擴散。

（4）滲透作用的原理與結果：①原理：水分子通過半透膜的擴散作用。②結果：水分子從低濃度溶液向高濃度溶液擴散。

（5）滲透現象的解釋：①漏斗內頁面上升的原因：單位時間內有清水進入蔗糖溶液中的水分子數多於由蔗糖溶液進入清水中的水分子數；②漏斗內液麵停止升高的原因：隨著液麵的不斷上升，漏斗內液體的壓強越來越大，從而使水分子從漏斗內移像燒杯的速度加快，水分子進出漏斗的速度越來越接近，知道完全相等，漏斗內液麵不再升高，此時水分子的運動達到動態平衡。

（6）驗證滲透作用發生的條件：①具有半透膜 ②半透膜兩側的溶液具有濃度差。

2、細胞的吸水和失水

（1）植物的吸水與失水：①成熟的植物細胞就相當於滲透裝置；

原生質層：選擇透過性膜；

濃度差：細胞液與外界溶液之間的濃度差;

②成熟植物細胞通過滲透作用吸水和失水；

外界溶液濃度

外界溶液濃度>細胞液濃度，細胞失水；

（2）動物細胞的吸水和失水：細胞膜相當於半透膜，外界溶液與細胞質具有濃度差；

水分子是順相含量的梯度進出動物細胞的。

外界溶液濃度小於細胞質濃度時，細胞吸水膨脹；

外界溶液濃度大於細胞質濃度時，細胞失水皺縮；

外界溶液濃度等於細胞質濃度時，水分子進出細胞處於動態平衡；

（3）細胞吸水和失水的原理應用（考題元素）：對農作物的合理灌溉，既滿足了作物對水分的需要，同時也降低了土壤溶液的濃度，有利於水分的吸收;

鹽鹼地中的植物不易存活或一次施肥過多造成“燒苗”現象，都是因為土壤溶液濃度過高，甚至超過了根細胞液濃度，導致細胞不易吸水甚至失水造成的；

糖漬、鹽漬食品不易變質的原因，是在食品外面和內部形成很高濃度的溶液，使微生物不能在其中生存和繁殖；

3、物質跨膜運輸的其他實例

（1）細胞對無機鹽離子的吸收：①水稻吸收SiO44-多，吸收Mg2+,Ca2+少；②番茄吸收Mg2+,Ca2+較多，吸收SiO44-較少；③人體甲狀腺濾泡上皮細胞中碘的含量明顯高於血液中碘的含量；④不同微生物對不同礦物質的吸收表現出很大的差異。

（2）物質跨膜運輸的特點：①物質跨膜運輸並不都是順相對含量梯度的；②細胞對於物質的輸入和輸出都有選擇。

（3）生物膜的功能特點：細胞膜和其他生物膜都是選擇透過性膜；

表現：水分子可以自由通過，一些離子和小分子也可以通過，而其他的離子、小分子和大分子則不能通過。

4、觀察植物細胞的質壁分離與復原

（1）實驗目的：初步學會觀察植物細胞質壁分離與復原的方法；理解植物細胞發生滲透作用的原理；

（2）實驗材料：紫色的洋蔥鱗片葉，刀片，鑷子，滴管，載玻片，蓋玻片，吸水紙，顯微鏡，質量濃度為0.3g/ml的蔗糖溶液，清水。

（3）實驗原理：把成熟的植物細胞放置在某些對細胞無毒害的物質溶液中，當細胞液的濃度小於外界溶液的濃度時，細胞液中的水分子就透過原生質層進入到外界溶液中，使原生質層和細胞壁都出現一定程度的收縮。由於原生質層壁細胞壁的收縮性大，當細胞不斷失水時，原生質層比細胞壁逐漸分離開來，也就是逐漸發生了質壁分離。當細胞液的濃度大於外界溶液的濃度時，外界溶液中的水分子就通過原生質層進入到細胞液中，發生質壁分離的細胞的整個原生質層會慢慢地恢復成原來的狀態，使植物細胞逐漸發生質壁分離復原。

（4）實驗步驟：①製作臨時裝片與觀察；用鑷子撕取紫色洋蔥鱗片葉的外表皮月0.5cm2，放在載玻片預先滴的水滴中，展平後蓋上蓋玻片。注意不要帶葉肉部分；②觀察：先用低倍鏡找到紫色洋蔥的表皮細胞，並移動到視野中央，然後還上高倍鏡觀察。這是可看到紫色洋蔥表皮細胞中紫色的大液泡，還可以看到原生質層（原生質體）與細胞壁緊貼在一起。③質壁分離：a.滴蔗糖溶液：在載物臺上，從蓋玻片的一側滴入0.3g/ml的蔗糖溶液，在蓋玻片的另一側用吸水紙吸引，這樣重複3~4次，洋蔥表皮細胞就浸潤在蔗糖溶液中；b.觀察：這是在高倍鏡下可以觀察到，細胞核中的液泡逐漸變小，顏色逐漸變深，原生質層（原生質體）開始在邊角與細胞壁分離，最後完全分離。

④質壁分離的復原：a.滴清水：接著在蓋玻片的一側滴入清水，在另一側用吸水紙吸引，這樣重複3~4次，洋蔥表皮細胞就浸潤在清水中。b.觀察：這是在高倍顯微鏡下可觀察到，細胞中的液泡逐漸漲大，顏色也逐漸變淺，原生質層又逐漸貼著細胞壁。

（5）結論：細胞液和外界溶液通過原生質層確實發生了滲透作用，在細胞液的濃度低於外界溶液的濃度時，洋蔥鱗片葉表皮細胞就失水，發生質壁分離；在細胞液的濃度高於外界溶血的濃度時，洋蔥鱗片葉表皮細胞就吸水，已出現質壁分離的細胞，發生質壁分離復原。細胞能否從外界吸收水分子取決於細胞液的濃度和外界溶液濃度的高低。當細胞液的濃度高於外界溶液的濃度時，細胞就吸水，否則就失水。

例：1.下列關於圖甲、圖乙、圖丙的敘述，正確的是( )

A. 成熟的植物細胞能發生質壁分離的原因之一是其細胞膜相當於圖甲中的③

B. 圖乙中，三種物質進入細胞的方式中只有鈉離子的運輸不是主動運輸

C. 圖乙中，轉運葡萄糖和鈉離子的載體相同，可見載體不具有特異性

D. 圖丙中，限制b點和c點的物質運輸速率的因素分別是載體數量和能量

【答案】B【解析】

【分析】本題考查了滲透作用以及物質進出細胞的方式，準確識圖並識記相關知識點是解題的關鍵。

【解答】

A.成熟的植物細胞能發生質壁分離的原因之一是其原生質層相當於圖甲中的③，A錯誤；

B.據圖，圖乙中，三種物質進入細胞的方式中只有鈉離子的運輸不是主動運輸，B正確；

C.細胞膜載體具有特異性，C錯誤；

D.圖丙中，限制b點和c點的物質運輸速率的因素分別是能量和載體數量，D錯誤。

故選B。

例：2.某同學設計的滲透裝置實驗如圖所示（開始時狀態），燒杯中盛放有蒸餾水。圖中豬膀胱膜允許單糖透過。倒置的長頸漏斗中先裝入蔗糖溶液一段時間後再加入蔗糖酶（微量）。有關該實驗描述正確的是（ ）

A. 漏斗中液麵開始時先上升，加酶後即下降

B. 漏斗中液麵先上升，加酶後繼續上升，然後保持一定的液麵差不變

C. 漏斗中液麵先上升，加酶後繼續上升，然後下降，最後保持內外液麵基本相平

D. 加酶後在燒杯中可檢測出的有機物僅有葡萄糖

【答案】C

【解析】

【分析】本題主要考查滲透裝置。【解答】長頸漏斗中先裝入蔗糖溶液，由於蔗糖不能通過豬膀胱膜，導致漏斗液麵上升。加入蔗糖酶後，發生水解反應，生成很多葡萄糖和果糖，漏斗中分子變多，而單糖分子進入燒杯需要一定的時間，所以液麵應該繼續上升後再下降，最後保持內外液麵基本相平。綜上，C正確，ABD錯誤。​故選C。

例：3.某學生用紫色洋蔥鱗片葉表皮作實驗材料，觀察到甲、乙兩個圖象．請回答問題：

（1）撕取洋蔥______（填“內”或“外”）表皮，置於滴加清水的載玻片上製成臨時裝片，用顯微鏡可觀察到的是圖______．
（2）在蓋玻片的一側滴加0.3g/mL蔗糖溶液，用吸水紙從另一側吸取，重複幾次後，可觀察到的是圖______，其中所示細胞發生了______現象．
（3）甲、乙兩圖所示細胞的細胞液存在於______（填“a”、“b”或“c”）中．

考點：觀察植物細胞的質壁分離和復原

分析：（1）觀察植物細胞的質壁分離現象，需要使用紫色洋蔥鱗片葉的外表皮，由於細胞內含有一個紫色的大液泡，便於觀察；
（2）植物細胞質壁分離指的是原生質層與細胞壁的分離，原因是原生質層的伸展性較大，細胞壁的伸展性較小；
（3）發生質壁分離的細胞，細胞液濃度變大，液泡的顏色加深．據此分析解答．

解答：（1）觀察植物細胞的質壁分離現象，需要使用紫色洋蔥鱗片葉的外表皮，由於細胞內含有一個紫色的大液泡，便於觀察，滴加清水，由於清水的濃度小於細胞液的濃度，細胞吸水，液泡較大，圖甲所示細胞．

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