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第6课细胞的物质输入和输出
·学业质量水平要求·
1.基于对不同物质跨膜运输实例的分析,归纳跨膜运输方式的特点与条件。
2.运用模型与建模的方法分析影响物质跨膜运输的因素。
3.通过植物细胞的质壁分离及复原实验,提升设计实验方案的科学探究能力。
4.依据物质跨膜运输原理指导生产实践。
细胞的吸水和失水
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。
(2)
2.动物细胞的吸水和失水
(1)条件
①细胞膜:相当于半透膜。
②细胞质:有一定浓度,和外界溶液发生渗透作用。
(2)原理
现象
原理
图例
吸水膨胀
外界溶液浓度<细胞质浓度
形态不变
外界溶液浓度=细胞质浓度
失水皱缩
外界溶液浓度>细胞质浓度
3.成熟植物细胞的吸水和失水
(1)成熟植物细胞的结构基础
(2)原理
①细胞失水:外界溶液浓度(或大于)细胞液浓度,发生质壁分离现象。
②细胞吸水:外界溶液浓度(或小于)细胞液浓度,发生质壁分离的复原现象。
1.在渗透作用中,当半透膜两侧溶液浓度相等时,水分子不再通过半透膜。(×)
2.植物细胞的原生质层包括细胞膜、细胞质和细胞核。(×)
3.渗透作用中膜两侧溶液的浓度指的是质量分数。(×)
4.质壁分离过程中水分子可以双向扩散进出细胞。(√)
5.成熟的植物细胞在发生质壁分离的过程中,细胞吸水能力逐渐减弱。(×)
6.当外界溶液的浓度比细胞液的浓度低时,洋葱鳞片叶的表皮细胞吸水涨破。(×)
1.(必修1P63图4-1)若将菠菜叶肉细胞置于清水中,一段时间内细胞体积增大,最终不会(填“会”或“不会”)涨破,原因是植物细胞的细胞壁有支持和保护作用。
2.(必修1P64探究·实践)利用高浓度盐水(NaCl溶液)杀菌防腐的原理是渗透作用使细菌细胞内的水分渗出而死亡。一次施肥过多造成烧苗,原因是土壤溶液浓度过高,植物无法正常吸水。
3.(必修1P65正文)成熟植物细胞发生质壁分离的原因是外界溶液的浓度大于细胞液浓度,且原生质层比细胞壁的伸缩性大。
考向1|渗透作用的原理及应用
1.(2021·湖北卷)红细胞在高渗NaCl溶液(浓度高于生理盐水)中体积缩小,在低渗NaCl溶液(浓度低于生理盐水)中体积增大。下列有关该渗透作用机制的叙述,正确的是()
A.细胞膜对Na+和Cl-的通透性远高于水分子,水分子从低渗溶液扩散至高渗溶液
B.细胞膜对水分子的通透性远高于Na+和Cl-,水分子从低渗溶液扩散至高渗溶液
C.细胞膜对Na+和Cl-的通透性远高于水分子,Na+和Cl-从高渗溶液扩散至低渗溶液
D.细胞膜对水分子的通透性远高于Na+和Cl-,Na+和Cl-从高渗溶液扩散至低渗溶液
B解析:大多数水分子以协助扩散的方式进出细胞,少数水分子以自由扩散的方式进出细胞,而Na+和Cl-以主动运输的方式进出红细胞。自由扩散和协助扩散比主动运输更容易,故细胞膜对水分子的通透性远高于Na+和Cl-。由于自由扩散和协助扩散都是顺浓度梯度进行的,而主动运输是逆浓度梯度进行的,故水分子从低渗溶液扩散至高渗溶液,B正确,A、C、D错误。
2.图1所示的甲、乙、丙三个渗透装置中,三个漏斗颈的内径相等,漏斗内盛有浓度相同的蔗糖溶液,且漏斗内液面高度相同,漏斗底部均封以半透膜,置于同一个水槽的清水中。三个渗透装置半透膜的面积和所盛蔗糖溶液的体积如下表所示。图2中曲线①②③表示漏斗液面高度随时间的变化情况。则曲线①②③与甲、乙、丙三个装置的对应关系是()
装置编号
甲
乙
丙
半透膜面积
S
S/2
S
蔗糖溶液体积
T
T
2T
A.①—丙;②—甲;③—乙 B.①—乙;②—甲;③—丙
C.①—甲;②—乙;③—丙 D.①—丙;②—乙;③—甲
A解析:丙漏斗内蔗糖溶液体积最大,吸水量最大,漏斗液面高度最高,对应图2中①曲线;甲、乙漏斗内蔗糖溶液体积相等,但甲漏斗口的半透膜面积比乙大,吸水速率快,对应图2中曲线②。
渗透过程分析
(1)未平衡状态:水分子是双向移动的,但最终结果是由低浓度溶液流向高浓度溶液的水分子数较多。
(2)平衡状态:仍然有水分子透过半透膜,这时的水分子由半透膜这一侧扩散到另一侧与另一侧扩散到这一侧的数目是相等的。若渗透平衡后,半透膜两侧液面仍存在液面差,则半透膜两侧溶液就还存在浓度差。
考向2|动植物细胞的吸水与失水
3.(2022·全国甲卷)植物成熟叶肉细胞的细胞液浓度可以不同。现将a、b、c三种细胞液浓度不同的某种植物成熟叶肉细胞,分别放入三个装有相同浓度蔗糖溶液的试管中,当水分交换达到平衡时观察到:①细胞a未发生变化;②细胞b体积增大;③细胞c发生了质壁分离。若在水分交换期间细胞与蔗糖溶液没有溶质的交换,下列关于这一实验的叙述,不合理的是()
A.水分交换前,细胞b
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