物质跨膜运输的实例（第一节物质跨膜运输的实例）

物质跨膜运输的实例（第一节物质跨膜运输的实例）

考试热点：细胞的吸水和失水，植物细胞质壁分离与复原的实验。

1、渗透作用的原理：

（1）半透膜可以是具有生物活性的选择透过性膜，如膀胱膜。也可以是物理性质的过滤膜，如玻璃纸。

（2）半透膜两侧的溶液具有浓度差。

（3）作用：水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜，从相对含量低的地方向相对含量高的地方扩散。

（4）渗透作用的原理与结果：①原理：水分子通过半透膜的扩散作用。②结果：水分子从低浓度溶液向高浓度溶液扩散。

（5）渗透现象的解释：①漏斗内页面上升的原因：单位时间内有清水进入蔗糖溶液中的水分子数多于由蔗糖溶液进入清水中的水分子数；②漏斗内液面停止升高的原因：随着液面的不断上升，漏斗内液体的压强越来越大，从而使水分子从漏斗内移像烧杯的速度加快，水分子进出漏斗的速度越来越接近，知道完全相等，漏斗内液面不再升高，此时水分子的运动达到动态平衡。

（6）验证渗透作用发生的条件：①具有半透膜 ②半透膜两侧的溶液具有浓度差。

2、细胞的吸水和失水

（1）植物的吸水与失水：①成熟的植物细胞就相当于渗透装置；

原生质层：选择透过性膜；

浓度差：细胞液与外界溶液之间的浓度差;

②成熟植物细胞通过渗透作用吸水和失水；

外界溶液浓度<细胞液浓度，细胞吸水；

外界溶液浓度>细胞液浓度，细胞失水；

（2）动物细胞的吸水和失水：细胞膜相当于半透膜，外界溶液与细胞质具有浓度差；

水分子是顺相含量的梯度进出动物细胞的。

外界溶液浓度小于细胞质浓度时，细胞吸水膨胀；

外界溶液浓度大于细胞质浓度时，细胞失水皱缩；

外界溶液浓度等于细胞质浓度时，水分子进出细胞处于动态平衡；

（3）细胞吸水和失水的原理应用（考题元素）：对农作物的合理灌溉，既满足了作物对水分的需要，同时也降低了土壤溶液的浓度，有利于水分的吸收;

盐碱地中的植物不易存活或一次施肥过多造成“烧苗”现象，都是因为土壤溶液浓度过高，甚至超过了根细胞液浓度，导致细胞不易吸水甚至失水造成的；

糖渍、盐渍食品不易变质的原因，是在食品外面和内部形成很高浓度的溶液，使微生物不能在其中生存和繁殖；

3、物质跨膜运输的其他实例

（1）细胞对无机盐离子的吸收：①水稻吸收SiO44-多，吸收Mg2+,Ca2+少；②番茄吸收Mg2+,Ca2+较多，吸收SiO44-较少；③人体甲状腺滤泡上皮细胞中碘的含量明显高于血液中碘的含量；④不同微生物对不同矿物质的吸收表现出很大的差异。

（2）物质跨膜运输的特点：①物质跨膜运输并不都是顺相对含量梯度的；②细胞对于物质的输入和输出都有选择。

（3）生物膜的功能特点：细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜；

表现：水分子可以自由通过，一些离子和小分子也可以通过，而其他的离子、小分子和大分子则不能通过。

4、观察植物细胞的质壁分离与复原

（1）实验目的：初步学会观察植物细胞质壁分离与复原的方法；理解植物细胞发生渗透作用的原理；

（2）实验材料：紫色的洋葱鳞片叶，刀片，镊子，滴管，载玻片，盖玻片，吸水纸，显微镜，质量浓度为0.3g/ml的蔗糖溶液，清水。

（3）实验原理：把成熟的植物细胞放置在某些对细胞无毒害的物质溶液中，当细胞液的浓度小于外界溶液的浓度时，细胞液中的水分子就透过原生质层进入到外界溶液中，使原生质层和细胞壁都出现一定程度的收缩。由于原生质层壁细胞壁的收缩性大，当细胞不断失水时，原生质层比细胞壁逐渐分离开来，也就是逐渐发生了质壁分离。当细胞液的浓度大于外界溶液的浓度时，外界溶液中的水分子就通过原生质层进入到细胞液中，发生质壁分离的细胞的整个原生质层会慢慢地恢复成原来的状态，使植物细胞逐渐发生质壁分离复原。

（4）实验步骤：①制作临时装片与观察；用镊子撕取紫色洋葱鳞片叶的外表皮月0.5cm2，放在载玻片预先滴的水滴中，展平后盖上盖玻片。注意不要带叶肉部分；②观察：先用低倍镜找到紫色洋葱的表皮细胞，并移动到视野中央，然后还上高倍镜观察。这是可看到紫色洋葱表皮细胞中紫色的大液泡，还可以看到原生质层（原生质体）与细胞壁紧贴在一起。③质壁分离：a.滴蔗糖溶液：在载物台上，从盖玻片的一侧滴入0.3g/ml的蔗糖溶液，在盖玻片的另一侧用吸水纸吸引，这样重复3~4次，洋葱表皮细胞就浸润在蔗糖溶液中；b.观察：这是在高倍镜下可以观察到，细胞核中的液泡逐渐变小，颜色逐渐变深，原生质层（原生质体）开始在边角与细胞壁分离，最后完全分离。

④质壁分离的复原：a.滴清水：接着在盖玻片的一侧滴入清水，在另一侧用吸水纸吸引，这样重复3~4次，洋葱表皮细胞就浸润在清水中。b.观察：这是在高倍显微镜下可观察到，细胞中的液泡逐渐涨大，颜色也逐渐变浅，原生质层又逐渐贴着细胞壁。

（5）结论：细胞液和外界溶液通过原生质层确实发生了渗透作用，在细胞液的浓度低于外界溶液的浓度时，洋葱鳞片叶表皮细胞就失水，发生质壁分离；在细胞液的浓度高于外界溶血的浓度时，洋葱鳞片叶表皮细胞就吸水，已出现质壁分离的细胞，发生质壁分离复原。细胞能否从外界吸收水分子取决于细胞液的浓度和外界溶液浓度的高低。当细胞液的浓度高于外界溶液的浓度时，细胞就吸水，否则就失水。

例：1.下列关于图甲、图乙、图丙的叙述，正确的是( )

A. 成熟的植物细胞能发生质壁分离的原因之一是其细胞膜相当于图甲中的③

B. 图乙中，三种物质进入细胞的方式中只有钠离子的运输不是主动运输

C. 图乙中，转运葡萄糖和钠离子的载体相同，可见载体不具有特异性

D. 图丙中，限制b点和c点的物质运输速率的因素分别是载体数量和能量

【答案】B【解析】

【分析】本题考查了渗透作用以及物质进出细胞的方式，准确识图并识记相关知识点是解题的关键。

【解答】

A.成熟的植物细胞能发生质壁分离的原因之一是其原生质层相当于图甲中的③，A错误；

B.据图，图乙中，三种物质进入细胞的方式中只有钠离子的运输不是主动运输，B正确；

C.细胞膜载体具有特异性，C错误；

D.图丙中，限制b点和c点的物质运输速率的因素分别是能量和载体数量，D错误。

故选B。

例：2.某同学设计的渗透装置实验如图所示（开始时状态），烧杯中盛放有蒸馏水。图中猪膀胱膜允许单糖透过。倒置的长颈漏斗中先装入蔗糖溶液一段时间后再加入蔗糖酶（微量）。有关该实验描述正确的是（ ）

A. 漏斗中液面开始时先上升，加酶后即下降

B. 漏斗中液面先上升，加酶后继续上升，然后保持一定的液面差不变

C. 漏斗中液面先上升，加酶后继续上升，然后下降，最后保持内外液面基本相平

D. 加酶后在烧杯中可检测出的有机物仅有葡萄糖

【答案】C

【解析】

【分析】本题主要考查渗透装置。【解答】长颈漏斗中先装入蔗糖溶液，由于蔗糖不能通过猪膀胱膜，导致漏斗液面上升。加入蔗糖酶后，发生水解反应，生成很多葡萄糖和果糖，漏斗中分子变多，而单糖分子进入烧杯需要一定的时间，所以液面应该继续上升后再下降，最后保持内外液面基本相平。综上，C正确，ABD错误。故选C。

例：3.某学生用紫色洋葱鳞片叶表皮作实验材料，观察到甲、乙两个图象．请回答问题：

（1）撕取洋葱______（填“内”或“外”）表皮，置于滴加清水的载玻片上制成临时装片，用显微镜可观察到的是图______．（2）在盖玻片的一侧滴加0.3g/mL蔗糖溶液，用吸水纸从另一侧吸取，重复几次后，可观察到的是图______，其中所示细胞发生了______现象．（3）甲、乙两图所示细胞的细胞液存在于______（填“a”、“b”或“c”）中．

考点：观察植物细胞的质壁分离和复原

分析：（1）观察植物细胞的质壁分离现象，需要使用紫色洋葱鳞片叶的外表皮，由于细胞内含有一个紫色的大液泡，便于观察；（2）植物细胞质壁分离指的是原生质层与细胞壁的分离，原因是原生质层的伸展性较大，细胞壁的伸展性较小；（3）发生质壁分离的细胞，细胞液浓度变大，液泡的颜色加深．据此分析解答．

解答：（1）观察植物细胞的质壁分离现象，需要使用紫色洋葱鳞片叶的外表皮，由于细胞内含有一个紫色的大液泡，便于观察，滴加清水，由于清水的浓度小于细胞液的浓度，细胞吸水，液泡较大，图甲所示细胞．（2）滴加蔗糖溶液以后，由于蔗糖溶液的浓度大于细胞液的浓度，细胞失水，发生质壁分离，液泡变小，图乙所示细胞．（3）细胞液存在于液泡内，图甲中a表示液泡，图乙中b表示原生质层与细胞壁之间的空隙，c表示液泡．故答案为：（1）外 甲（2）乙 质壁分离（3）a、c

细胞 浓度 溶液 细胞液 原生质