資源簡介

《細胞的物質輸入與輸出》
“被動運輸”章節重點歸納&典例示范
【基礎歸納】
【滲透作用】
半透膜
半透膜是指允許一些小分子物質通過，而不允許大分子物質通過的多孔性薄膜。
滲透現象
在下圖所示的滲透系統中，由于單位時間內由清水進入蔗糖溶液的水分子數多于由蔗糖溶液進入清水的水分子數，漏斗內液面上升。
滲透作用
概念：水分子或其他溶劑分子通過半透膜，從低濃度溶液向高濃度溶液擴散的現象。
【易錯提醒】
有關滲透作用的三個易錯點
（1）滲透系統的溶液濃度指物質的量濃度，而非質量分數，其實質是單位體積內溶質分子數的“多少”。
（2）滲透平衡意味著半透膜兩側水分子移動達到平衡狀態，這種平衡是動態平衡。
（3）圖4-1-1 所示的滲透系統達到滲透平衡時，漏斗內溶液的濃度仍高于漏斗外。
細胞的吸水和失水
植物細胞的吸水和失水
1. 成熟的植物細胞是一個滲透系統，如下圖所示。
（1）半透膜——原生質層（包括細胞膜、液泡膜以及
兩層膜之間的細胞質），相當于一層半透膜。
（2）濃度差——外界溶液與細胞液之間具有一定的濃度差。
2. 植物細胞的吸水和失水
（1）當外界溶液濃度> 細胞液濃度時，細胞失水，發生質壁分離。
（2）當外界溶液濃度< 細胞液濃度時，細胞吸水，液泡體積變大，細胞堅挺。
（3）當外界溶液濃度= 細胞液濃度時，細胞吸水和失水達到動態平衡。
動物細胞的吸水和失水
1. 細胞膜相當于半透膜，外界溶液的濃度與細胞質的濃度存在濃度差，共同構成一個滲透系統。
2. 細胞吸水或失水的多少取決于細胞膜兩側溶液的濃度差。
（1）當外界溶液的濃度< 細胞質的濃度時→細胞吸水膨脹。
（2）當外界溶液的濃度> 細胞質的濃度時→細胞失水皺縮。
（3）當外界溶液的濃度= 細胞質的濃度時→水分子進出細胞處于動態平衡。
【特別提示】
（1）細胞吸水和失水速率的大小和多少，取決于細胞膜（或原生質層）內外兩側的溶液濃度差。濃度差越大，細胞吸水和失水的速率越大；反之，越小。
（2）滿足動植物細胞滲透吸水的兩個條件：半透膜（ 動 物細胞膜、植物原生質層）、濃度差（動物細胞質和外界溶液的濃度差、植物的細胞液和外界溶液的濃度差）。
典例示范
下圖表示擴散作用實驗裝置，甲、乙兩管的口徑相同（初始液面高度相等），半透膜允許水分子和葡萄糖分子通過，淀粉分子無法通過，當達到擴散平衡時 （　　）
A. 甲、乙兩管中的液面高度相等　　
B. 甲、乙兩管中的葡萄糖溶液的濃度幾乎相等
C. 甲、乙兩管中的淀粉溶液的濃度相等　　
D. 兩管中葡萄糖溶液的質量分數皆為8%，淀粉溶液的質量分數皆為4%
【答案】B
下圖為滲透作用裝置圖，其中半透膜為膀胱膜，圖1、3 裝置溶液A、B、a、b 濃度分別用MA、MB、Ma、Mb 表示，圖2、4 表示一段時間后，圖1、3 液面上升的高度分別為h1、h2。如果A、B、a、b 均為蔗糖溶液，且MA>MB、Ma=Mb>MA，則達到平衡后 （　　）
A. h1>h2 　Ma>Mb 　　 B. h1

Mb
C. h1

h2 　Ma【答案】B
漏斗內溶液（S1）和漏斗外溶液（S2）為兩種不同濃度的蔗糖溶液，漏斗內外起始液面高度一致，滲透平衡時的液面差為Δh。下列敘述錯誤的是 （　　）
A. 用紗布代替半透膜，蔗糖分子可自由通過
B. 達到滲透平衡時，水分子不會通過半透膜
C. 如果將S2 的濃度適當降低，則滲透平衡時△ h 會更大
D. 實驗開始時S1 濃度大于S2 濃度，滲透平衡時S1 濃度仍大于S2 濃度
【答案】B
下圖中甲表示物質擴散的圖解，乙和丙是設計證明甲中物質擴散成立的實驗裝置。下列有關敘述正確的是（　　）
A. 乙中液柱a 將持續上升
B. 乙中液柱a 將先上升后下降
C. 丙中液柱b 將持續上升
D. 丙中液柱b 將先上升后下降，最后保持不變
【答案】D
如圖所示的滲透裝置，開始時的液面高度為a，停止上升時的液面高度為b，若每次停止上升后都將玻璃管中高出燒杯液面的部分吸出，則a、b 間的差值與吸出蔗糖溶液的次數之間的關系是圖中的（　　）
【答案】B
下圖表示一中間隔以半透膜（只允許水分子通過）的水槽，兩側分別加入等物質的量濃度的葡萄糖溶液和麥芽糖溶液。然后在半透膜兩側加入等質量的麥芽糖酶（麥芽糖酶只能分解麥芽糖）。在加入麥芽糖酶前后A、B 兩側液面的變化理論上是（　　）
A. 加酶前A 側液面上升，加酶后B 側液面上升并高于A 側液面高度
B. 加酶前A 側液面上升，加酶后B 側液面上升并等于A 側液面高度
C. 加酶前后A、B 兩側液面高度不變
D. 加酶前A、B 兩側液面高度不變，加酶后B 側液面上升并高于A 側液面高度
【答案】D
【植物細胞的吸水和失水】
實驗原理
成熟的植物細胞與外界溶液共同構成滲透系統，可發生滲透吸水或滲透失水。
實驗材料的選擇標準
一是成熟的活的植物細胞，保證細胞具有中央大液泡和細胞壁。
二是細胞液最好有顏色，易于觀察。紫色洋蔥鱗片葉外表皮細胞是理想的實驗材料。
實驗步驟
結論
植物細胞的原生質層相當于一層半透膜，當外界溶液濃度大于細胞液濃度時，細胞失水，發生質壁分離；當外界溶液濃度小于細胞液濃度時，細胞吸水，發生質壁分離復原。
【易錯提醒】
（1）質壁分離中的“質”指的是原生質層，而不是細胞質；“壁”指的是細胞壁。
（2）發生質壁分離后，細胞膜與細胞壁的間隙內充滿了外界溶液（因為細胞壁具有全透性）。
（3）本實驗是自身對照，用顯微鏡觀察三次，第二次（質壁分離狀態）與第一次（正常植物細胞）對照， 第三次（質壁分離復原）與第二次（質壁分離狀態） 對照。
典例示范
將某植物花冠切成大小和形狀相同的細條，分為a、b、c、d、e 和f 組（每組的細條數相等），取上述6 組細條分別置于不同濃度的蔗糖溶液中，浸泡相同時間后測量各組花冠細條的長度，結果如下圖所示。假如蔗糖溶液與花冠細胞之間只有水分交換，則 （　　）
A. 實驗后，a 組液泡中的溶質濃度比b 組的高
B. 浸泡導致f 組細胞中液泡的失水量小于b 組的
C. a 組細胞在蔗糖溶液中失水或吸水所需細胞提供的能量多于b 組
D. 使細條在浸泡前后長度不變的蔗糖濃度在0.4 ～ 0.5 mol·L-1 范圍內
【答案】D
將家兔紅細胞甲、乙、丙分別置于三種不同濃度（a、b、c）的溶液中，水分子的跨膜運輸示意圖如下圖所示（箭頭方向表示水分子的進出方向，箭頭粗細表示水分子出入的多少，已知實驗前甲、乙、丙細胞內部溶液濃度相等）。下列敘述正確的是 （　　）
A. 據圖可知，三種溶液濃度的大小關系為 aB. 當甲細胞水分子的進出達到動態平衡后，細胞內部液體濃度甲> 乙
C. 若丙換成洋蔥表皮細胞，則其會漲破
D. 光學顯微鏡下可觀察到乙細胞有水分子的進出
【答案】B
將a、b、c 三組紅細胞分別置于不同濃度的氯化鈉溶液中進行實驗，浸泡一段時間后其細胞形態如下圖所示。下列敘述錯誤的是 （　　）
　　 　　
A. 圖中所示細胞內液的滲透壓，a 組的比b 組的高
B. 浸泡過程中a 組細胞失水量小于c 組細胞失水量
C. 若向a 組燒杯中加入少量葡萄糖，則其細胞可能會皺縮后恢復原狀
D. 上述實驗中引起細胞形態的改變而消耗細胞提供的能量的比較是c>b>a
【答案】D
下圖為某同學利用紫色洋蔥鱗片葉外表皮細胞作為實驗材料，觀察植物細胞質壁分離與質壁分離復原的基本操作步驟。下列相關敘述中，錯誤的是（ 　　）
A. 第二次觀察（D）和第一次觀察（B）形成對照，第三次觀察（F）和第二次觀察（D）形成對照
B. 該實驗用顯微鏡主要觀察原生質層和細胞壁的位置關系、液泡的顏色和大小等
C. 如果將蔗糖溶液換成濃度適宜的KNO3 溶液，則可以省略E 過程
D. 增大蔗糖溶液的濃度，實驗效果會更明顯且不影響細胞的活性
【答案】D
【自由擴散與協助擴散】
兩者比較
比較項目 自由擴散 協助擴散
運輸方向 高濃度→低濃度 高濃度→低濃度
是否需要轉運蛋白 不需要 需要
是否消耗能量 不消耗 不消耗
圖例
舉例 ①氣體：O2、CO2、NH3 ；②小分子脂質：固醇、甘油、脂肪酸等；③ 乙醇、苯等 葡萄糖進入紅細胞
【易錯提醒】
（1）轉運蛋白的特異性：協助擴散需要轉運蛋白的協助，一種轉運蛋白一般只能協助運輸一種類型的物質，不能運輸其他物質，其作用具有特異性。
（2）不同細胞膜上載體蛋白的種類和數量不同。
（3）載體蛋白和通道蛋白的區別
項目 載體蛋白 通道蛋白
轉運特點 只容許與自身結合部位相適應的分子或離子通過 只容許與自身通道的直徑和形狀相適配、大小和電荷相適宜的分子或離子通過
自身構象 改變 不改變
是否與轉運的分子結合 結合 不結合
是否具有特異性 具有 具有
實例 葡萄糖通過載體蛋白進入紅細胞 水分子通過水通道蛋白進出細胞
典例示范
下圖①→③表示葡萄糖跨膜運輸的過程，據圖分析正確的是 （　　）
A. 該膜中的轉運蛋白也能運輸氨基酸
B. 該膜可能是哺乳動物的紅細胞膜
C. 該方式發生在葡萄糖以被動運輸的方式從低濃度到高濃度運輸時
D. 影響該過程進行的細胞器有線粒體和核糖體
【答案】B
研究發現，水分子進入植物細胞的兩種方式如下圖所示。下列敘述錯誤的是 （　　）
A. 根毛細胞吸水能力與其細胞液中水的相對含量有關
B. 土壤溶液濃度過高時，植物細胞吸水需要消耗能量
C. 水分子通過水通道蛋白是順濃度梯度運輸的
D. 水分子通過水通道蛋白的跨膜運輸方式為協助擴散
【答案】B
【知識拓展】
【質壁分離】
質壁分離的原因分析（下圖）
植物細胞在 KNO3、甘油等試劑中發生質壁分離后自動復原的原因分析
實驗開始時，外界KNO3 溶液濃度大于細胞液濃度，植物細胞因失水而出現質壁分離現象。由于K+ 和NO3- 能被植物細胞吸收，細胞液的濃度增大，當細胞液的濃度大于外界溶液濃度時，細胞又因吸水而出現質壁分離自動復原現象。
用一定濃度的甘油、尿素和乙二醇做質壁分離實驗時也會發生類似的現象。
質壁分離實驗的拓展應用
比較未知濃度溶液的濃度大小
同一植物的成熟細胞+ 未知濃度的溶液剛剛發生質壁分離所需時間→比較所用時間長短→判斷溶液濃度的大小（時間越短，未知溶液的濃度越大）。
判斷成熟植物細胞是否有生物活性
比較不同植物細胞的細胞液濃度
不同植物細胞+ 同一濃度的蔗糖溶液發生質壁分離所需時間越短，細胞液濃度越小；反之，細胞液濃度越大。
測定細胞液濃度范圍
待測細胞+ 一系列濃度梯度的蔗糖溶液細胞液濃度介于未發生質壁分離和剛發生質壁分離的蔗糖溶液濃度之間
典例示范
為探究茉莉酸（植物生長調節劑）對離體培養的成熟胡楊細胞質壁分離的影響，將細胞分別移至不同的培養液中繼續培養3 天，結果如下表所示。下列敘述錯誤的是（　　）
注：“+”表示有添加，添加后NaCl 的物質的量濃度為 100 mmol/L， 茉莉酸的質量濃度為10-3 mg/L ；“-”表示無添加。
A. 胡楊細胞通過滲透作用吸水和失水
B. 質壁分離的胡楊細胞液泡體積變小
C. NaCl 為自變量，茉莉酸為因變量
D. 茉莉酸對NaCl 引起的胡楊細胞質壁分離有抑制作用
【答案】C
將某種植物的成熟細胞放入一定濃度的物質A 溶液中，發現其原生質體（即植物細胞中細胞壁以內的部分）的體積變化趨勢如下圖所示。下列敘述正確的是（　　）
A. 0 ～ 4 h 內物質A 沒有通過細胞膜進入細胞內
B. 0 ～ 1 h 內細胞體積與原生質體體積的變化量相等
C. 2 ～ 3 h 內物質A 溶液的滲透壓小于細胞液的滲透壓
D. 0 ～ 1 h 內液泡中液體的滲透壓大于細胞質基質的滲透壓
【答案】C
為研究植物細胞質壁分離現象，某同學將某植物的葉表皮放入一定濃度的甲物質溶液中，一段時間后觀察到葉表皮細胞發生了質壁分離現象。下列說法錯誤的是（　　）
A. 該植物的葉表皮細胞是具有液泡的活細胞
B. 細胞內甲物質的濃度高于細胞外甲物質的濃度
C. 細胞液中的H2O 可以經擴散進入甲物質溶液中
D. 甲物質和H2O 能自由通過該葉表皮細胞的細胞壁
【答案】B
假設將標號為甲、乙、丙的同一種植物的細胞（細胞液濃度相同）分別放在a、b、c 三種不同濃度的蔗糖溶液中，一段時間后得到如下圖所示狀態（原生質層不再變化）。據圖分析下列說法不正確的是（　　）
A. 實驗前蔗糖溶液濃度：c>b>a
B. 實驗后蔗糖溶液濃度：c=b ≥ a
C. 實驗后細胞的吸水能力：丙> 乙> 甲
D. 實驗后細胞液濃度：丙> 乙> 甲
【答案】B

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