第二章 第1课时 细胞的物质输入和输出-【直击双1流】2024高考生物一轮复习讲义

第二章　细胞的代谢 第 1 课时　 细胞的物质输入和输出 一、渗透作用与渗透系统 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)渗透作用产生的条件:一是具有半透膜, 二是半透膜两侧的溶液具有浓度差。 (3)方向:如果半透膜两侧存在浓度差,渗透 的方向就是水分子从水的相对含量高的一侧向 相对含量低的一侧渗透。 2. 渗透系统 (1)组成:一个完整的渗透系统,由两个溶液 体系(S1 和 S2)以及两者中间的半透膜组成。 (2)相关分析 ①若 S1 溶液浓度大于 S2,则单位时间内由 S2→S1 的水分子数多于 S1 →S2 的,外观上表现 为 S1 液面上升;若 S1 溶液浓度小于 S2,则情况 相反,外观上表现为 S1 液面下降。 ②无论液面上升、下降还是稳定的时刻, 水分子的移动都是双向的,都是既有水分子从 S2→S1,也有水分子从 S1→S2。 ③在达到渗透平衡后,若存在如图所示的液 面差 Δh,则 S1 溶液浓度仍大于 S2。 因为液面高 的一侧形成的压强,会阻止溶剂由低浓度一侧向 高浓度一侧扩散。 注意:渗透系统的溶液浓度是指物质的量浓度而非质量浓 度,实质是指渗透压,如质量分数为 10% 的葡萄糖溶液和质量分 数为 10% 的蔗糖溶液的质量浓度相等,但质量分数为 10% 的蔗糖 溶液的渗透压小,故水可通过半透膜由蔗糖溶液向葡萄糖溶液 移动。 3. 渗透作用原理的应用 (1)比较不同溶液浓度大小 (2)验证渗透作用发生的条件 ①实验设计 ②结论:A 组和 B 组对比说明渗透作用的发 生要有半透膜;A 组和 C 组对比说明渗透作用的 发生要有浓度差。 例 1 (2022·黑龙江齐齐哈尔高三月考)如 图所示,U 形管中的半透膜可允许水分子和单糖 通过,而不允许二糖通过,m 侧是蒸馏水,n 侧是 0. 3 g / mL 的蔗糖溶液,实验开始时 m、n 两侧液 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 面等高。 一段时间后,当 m、n 两侧液面不再变化 时,向 n 侧加入蔗糖酶(已知蔗糖酶不影响溶液 渗透压)。 下列有关叙述正确的是 (　 　 ) A. 实验开始时,m、n 两侧不会发生渗透作用 B. 实验开始后,n 侧液面逐渐升高,当 m、 n 两侧液面不再变化时两侧溶液浓度相等 C. 加入蔗糖酶之后,n 侧液面先升高后降低 D. 加入蔗糖酶一段时间后,当 m、n 两侧液 面不再变化时,n 侧液面仍然明显高于 m 侧 实验开始时,由于 n 侧溶液浓度大 于 m 侧溶液浓度,所以 m、n 两侧会发生渗透作 用,A 错误;实验开始后,n 侧液面会逐渐升高,由 于蔗糖分子不能通过半透膜,所以当 m、n 两侧液 面不再变化时,两侧溶液浓度并不相等,B 错误; 当向 n 侧加入蔗糖酶后,蔗糖分解成葡萄糖和果 糖,溶质分子增多,溶液浓度增大,n 侧液面会上 升,由于半透膜允许葡萄糖、果糖通过,所以 n 侧 液面又会下降,当 m、n 两侧液面不再变化时,m、 n 两侧液面基本等高,C 正确、D 错误。 C 二、动物细胞的吸水与失水 1. 原理 ①半透膜:细胞膜。 ②浓度差: 细胞质与外界溶液间具有浓 度差。 2. 现象 ①外界溶液的浓度<细胞质的浓度:细胞吸 水膨胀,甚至涨破。 ②外界溶液的浓度>细胞质的浓度:细胞失 水皱缩。 ③外界溶液的浓度 = 细胞质的浓度:细胞形 态不变,水分进出平衡。 例 2 (2019·浙江 4 月选考)哺乳动物细胞 在 0. 9% NaCl 溶液中仍能保持其正常形态。 将 兔的红细胞置于不同浓度 NaCl 溶液中,一段时 间后制作临时装片,用显微镜观察并比较其形态 变化。 下列叙述正确的是 (　 　 ) A. 在高于 0. 9% NaCl 溶液中,红细胞因渗透 作用失水皱缩并发生质壁分离 B. 在 0. 9% NaCl 溶液中,红细胞形态未变是 由于此时没有水分子进出细胞 C. 在低于 0. 9% NaCl 溶液中,红细胞因渗透 作用吸水膨胀甚至有的破裂 D. 渗透作用是指水分子从溶液浓度较高处 向溶液浓度较低处进行的扩散 在高于 0. 9% NaCl 溶液中,红细胞因 渗透作用失水皱缩,但动物细胞没有细胞壁,不 会发生质壁分离,A 错误;在 0. 9% NaCl 溶液中, 红细胞形态未变是由于水分子进出红细胞处于 动态平衡,B 错误;