内容正文:
细胞的物质输入和输出
考点一 被动运输
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,称为渗透作用。
(2)发生条件
(3)现象分析
①漏斗内液面上升的原因:单位时间内由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漏斗内液面停止上升的原因: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向烧杯的速度加快,水分子进出漏斗的速率越来越接近,直至完全相等,漏斗内液面不再升高,此时水分子的进出达到相对平衡。
2.动、植物细胞的吸水和失水
(1)动物细胞的吸水和失水
①原理
②现象
(2)植物细胞的吸水和失水(以成熟植物细胞为例)
①条件:具有中央大液泡的成熟植物细胞。
②原理
③现象
3.自由扩散和协助扩散
(1)被动运输
①概念:物质以扩散方式进出细胞,不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量,这种物质跨膜运输方式称为被动运输。
②类型:分为自由扩散和协助扩散两类。
自由扩散
协助扩散
概念
物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式
借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式
实例
氧和二氧化碳,甘油、乙醇、苯等脂溶性的小分子有机物
水分子、离子和一些小分子有机物如葡萄糖、氨基酸等
[易错易混·判一判]
1.细胞膜、液泡膜、原生质层、细胞壁等相当于半透膜。( × )
2.具有浓度差的溶液之间一定会发生渗透作用。( × )
3.植物细胞放在0.3 g/mL的蔗糖溶液中,都能发生质壁分离现象。( × )
4.水分子主要通过自由扩散进出细胞。( × )
5.载体蛋白和通道蛋白在转运分子和离子时,其作用机制是一样的。( × )
[教材深耕·练一练]
1.[教材必修1 P63思考·讨论(节选)]当外界溶液的浓度低时,红细胞一定会由于吸水而涨破吗?
提示:不一定。因为红细胞吸水膨胀后细胞内液浓度也会下降,如果外界溶液浓度不是很低,有可能细胞内液浓度下降后与外界溶液的浓度达到平衡,此时,红细胞将不再吸水。
2.[教材必修1 P66“旁栏思考”]甘油、乙醇等分子为什么能以自由扩散的方式进出细胞?
提示:因为甘油、乙醇等都是脂溶性物质,与磷脂分子有较强的亲和力,容易通过磷脂双分子层进出细胞。
渗透作用
1.半透膜和选择透过性膜的区别
2.渗透作用原理的探究
(1)验证渗透作用发生的条件
①具有半透膜
②半透膜两侧溶液具有浓度差
(2)比较不同溶液浓度的大小
漏斗内溶液浓度为M,烧杯内溶液浓度为N,以下为各种现象及对应的结论:
(3)探究物质能否通过半透膜(以碘和淀粉为例)
烧杯内盛淀粉溶液
漏斗内盛碘液
结论
变蓝
不变蓝
碘能通过半透膜,而淀粉不能
不变蓝
变蓝
淀粉能通过半透膜,而碘不能
变蓝
变蓝
淀粉和碘都能通过半透膜
不变蓝
不变蓝
淀粉和碘都不能通过半透膜
(2021·广东卷,T13)保卫细胞吸水膨胀使植物气孔张开。适宜条件下,制作紫鸭跖草叶片下表皮临时装片,观察蔗糖溶液对气孔开闭的影响,如图为操作及观察结果示意图。下列叙述错误的是( A )
A.比较保卫细胞细胞液浓度,③处理后>①处理后
B.质壁分离现象最可能出现在滴加②后的观察视野中
C.滴加③后有较多水分子进入保卫细胞
D.推测3种蔗糖溶液浓度高低为②>①>③
[解题突破]
解析:由图可知,①处理后细胞吸水量少于③处理后细胞吸水量,说明保卫细胞细胞液浓度①处理后>③处理后,A错误;②处理后细胞失水,故质壁分离现象最可能出现在滴加②后的观察视野中,B正确;滴加③后细胞大量吸水,故滴加③后有较多水分子进入保卫细胞,C正确;①处理后细胞形态基本不变,②处理后细胞失水,③处理后细胞吸水,因此3种蔗糖溶液浓度高低为②>①>③,D正确。
(2021·湖南卷,T3)质壁分离和质壁分离复原是某些生物细胞响应外界水分变化而发生的渗透调节过程。下列叙述错误的是( D )
A.施肥过多引起的“烧苗”现象与质壁分离有关
B.质壁分离过程中,细胞膜可局部或全部脱离细胞壁
C.质壁分离复原过程中,细胞的吸水能力逐渐降低
D.1 mol/L NaCl溶液和1 mol/L蔗糖溶液的渗透压大小相等
解析:施肥过多使外界溶液浓度过高,大于细胞液的浓度,细胞发生质壁分离导致植物过度失水而死亡,引起“烧苗”现象,A正确;发生质壁分离的内因是细胞壁的伸缩性小于原生质层的伸缩性,而原生质层包括细胞膜、液泡膜以及之间的细胞质,质壁分离过程中,细胞膜可局部或全部与细胞壁分开,B正确;植物细胞在发生质壁分离复原的过程中,因不断吸水导致细胞液的浓度逐渐降低,与外界溶液浓度差减小,细胞的吸水能力逐渐降低,C正确;溶液渗透压的大小取决于单位体积溶液中溶质微粒的数目,1 mol/L的NaCl溶液和1