内容正文:
第3课 细胞的物质输入和输出
[复习目标] 1.结合细胞膜的化学组成,理解细胞膜具有选择透过性的原因。(生命观念) 2.比较自由扩散、协助扩散、主动运输和胞吞、胞吐方式的异同点,并能根据一种物质进出细胞的特点判断其运输方式。(科学思维) 3.选择合适的实验材料,观察植物细胞的质壁分离与复原,分析实验结果,得出实验结论。(科学探究)
考点一 渗透作用与细胞的吸水和失水
1.渗透作用
(1)概念:水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散。
(2)发生的条件
(3)渗透作用的实质:单位时间内由清水进入蔗糖溶液中的水分子多于由蔗糖溶液进入清水中的水分子,导致蔗糖溶液液面上升。
提醒:关于渗透装置的两个“≠”
①渗透≠扩散:渗透作用必须通过半透膜,扩散则不一定需要;扩散适用于各种物质,渗透仅指溶剂分子。渗透是一种特殊的扩散。
②渗透平衡≠两侧溶液浓度相等:渗透平衡时半透膜两侧液面仍存在液面高度差,则半透膜两侧溶液就存在浓度差,且液面高的一侧溶液浓度高。
2.动植物细胞的吸水和失水
(1)动物细胞的吸水和失水
②现象
(2)植物细胞的吸水和失水(以成熟植物细胞为例)
①原理
②现象
[教材深挖]
(1)(必修1 P62小字,拓展)细胞膜与半透膜类似,又有所不同的原因:半透膜是多孔的物理性薄膜,物质能否通过取决于微粒的大小和膜的孔径大小;细胞膜属于具有活性的生物膜,有选择透过性,不同物质的通过性不仅取决于分子大小,还与膜上转运蛋白的种类和数量等有关。
(2)(必修1 P63拓展)对于动植物细胞来说,单位时间内,水分子进出细胞的数量相等时,细胞内外液体的浓度一定相等吗?为什么?
提示:不一定。对于动物细胞来说,水分子进出细胞的数量相等时,细胞内外溶液的浓度相等。但植物细胞有细胞壁的支持、保护作用,单位时间内水分子进出植物细胞的数量相等时,有可能细胞液浓度大于细胞外溶液浓度。
[易错辨析]
1.当外界溶液浓度低时,哺乳动物成熟红细胞一定会吸水涨破。(×)
2.红细胞吸水与失水的多少取决于红细胞内外浓度的差值。(√)
3.植物细胞内的液体环境主要指的是细胞质基质中的细胞液。(×)
4.植物细胞的原生质层包括细胞膜、细胞质和细胞核。(×)
渗透作用的现象分析
(1)渗透系统的溶液浓度指物质的量浓度而非质量浓度: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。
(2)水分子移动方向:由低浓度溶液流向高浓度溶液是表观现象,实际上水分子是双向移动的,只是由低浓度溶液流向高浓度溶液的水分子数较多。
(3)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。
(4)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率加快,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动态平衡。
命题点1 围绕渗透作用的原理考查科学思维
1.(2022·湖北联考)某兴趣小组用图甲研究渗透作用,a和b均为蔗糖溶液,c允许单糖通过。图乙为实验结果。下列说法正确的是( )
甲 乙
A.烧杯中蔗糖溶液浓度大于漏斗中蔗糖溶液浓度
B.若t2时刻在烧杯中加入蔗糖酶,则Δh最终将变小
C.t2时刻半透膜两侧蔗糖溶液浓度相同
D.若t2时刻在漏斗中加入蔗糖酶,则Δh将先变大后变小
解析:选D。分析图乙,Δh先增加后趋于稳定,说明漏斗中蔗糖溶液浓度大于烧杯中蔗糖溶液浓度,A错误;若t2时刻在烧杯中加入蔗糖酶,蔗糖分解为单糖,烧杯内溶液浓度会升高,由于c允许单糖通过,继而烧杯内溶液浓度会下降,则Δh将先变小后变大,B错误;t2时刻半透膜两侧水分子进出速率相等,但是由于漏斗与烧杯的液面不一样高,所以膜两侧溶液浓度不相等,C错误;若t2时刻在漏斗中加入蔗糖酶,蔗糖分解为单糖,漏斗内溶液浓度会升高,由于c允许单糖通过,继而漏斗内的溶液浓度会下降,则Δh将先变大后变小,D正确。
命题点2 围绕动植物细胞吸水与失水的原理考查科学探究
2.(2021·广东卷)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.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
解析:选A。蔗糖分子属于二糖,不能进入保卫细胞,在清水中,保卫细胞因渗透吸水导致气孔开放,据题图可知,滴加蔗糖溶液①,保卫细胞气孔张开程度几乎与初始状态