高一生物必修1 物质跨膜运输的实例

高一生物必修1 物质跨膜运输的实例

课标要求

（一）、能力要求

1、进行探究植物细胞失水和吸水的实验设计和操作

（课标：通过模拟实验研究膜的透性 观察植物细胞的质壁分离和复原）

2、举例说明物质跨膜运输方式的类型及特点

3、正确解读坐标数据图表

(二）、内容要求

1、描述半透膜的特征

2、举例说明动物细胞膜和植物原生质层相当于半透膜 3、理解水的跨膜运输是顺浓度梯度

知识网络体系

1、提出问题

2、作出假设 3、设计实验 4

、科学实验 5、记录结果 6、分析结果，得出结论

7、表达与交流

质壁分离的条件

重难热点归纳

1. 扩散与渗透的区别？ 重点是弄清楚水分跨膜运输的特点，以及膜的特性。区分以下概念

扩散：物质从高浓度到低浓度的运动

渗透：水及其他溶剂分子通过半透膜的扩散

区别：渗透与扩散的不同在于渗透必须有渗透膜（半透膜）。

2. 原生质层和原生质的区别？

原生质层：细胞膜和 液泡膜以及两层 膜之间的细胞质。

原生质：细胞内具有生命活动的物质称为原生质。（包括细胞膜、细胞质和细胞核）。

结论：植物细胞的原生质层相当于一层半透膜

3. 为什么说细胞膜是选择透过性膜？

水分子跨膜运输是顺相对含量梯度的，其他物质的跨膜运输并不都是这样，这取决于细胞生命活动的需要。细胞对物质的吸收是有选择的。

结论：细胞膜不仅是半透膜，还是选择透过性膜

4．动物细胞膜是不是半透膜？

当外界溶液的浓度低于红细胞内部的浓度红细胞一般会因持续吸水而涨破

当外界溶液浓度比细胞质的浓度高时，红细胞失水皱缩

当外界溶液的浓度与细胞质的浓度相同时, 水分进出红细胞就处于动态平衡

结论：动物细胞是半透膜

5．细胞的吸水和失水

对于动物、植物细胞来说：

低 吸水 高

外界溶液浓度

高 失水 低

结论：水分子是顺相对含量梯度跨膜运输

复习策略

本节是将水的跨膜运输作为一个实例来分析，由物理现象过渡到细胞，先分析动物细胞的水分进出，尔后通过一个探究性实验来说明植物细胞水分的进出情况，最后得出水是顺相对含量的梯度运输的结论。通过对其他物质跨膜运输的实例分析得出物质的跨膜运输并不都是顺浓度梯度进行，最终得出生物膜具有选择透过性这一结论。所以重点是要理解并能举例说出细胞膜是选择透过性膜。能够对提出的有关问题，作出假设。

经典例题剖析

1.(2004年深圳模拟题) 在猪的膀胱中注入一半的30%的蔗糖溶液，扎紧入口，然后将其浸入到5%的蔗糖溶液中，每隔半小时称一次重量，图4-1-1中能正确表示测定结果的是

图4-1-1

[解析] 因为猪的膀胱膜是一层半透膜，蔗糖不能透过，而水分子却能自由通过。开始时，外界溶液浓度低于猪膀胱内溶液的浓度，水分通过渗透作用进入猪膀胱，使其重量不断增加。一段时间后，当内外溶液浓度趋于相等，水分的进出也趋于一种动态平衡时质量就不再增加了。

[答案] B

2. 在“观察植物细胞的质壁分离和质壁分离复原”实验中，之所以用已经成熟的洋葱表皮细胞做实验材料，是因为这样的细胞具有

A. 伸缩性很小的细胞壁 B. 功能完善的细胞膜

C. 能够流动的细胞质 D. 大而醒目的液泡

[解析]植物细胞质壁分离和复原的条件有：①植物细胞必须是活细胞；②细胞液浓度与外界溶液的浓度必须有浓度差；③植物细胞必须有大的液泡(成熟的植物细胞一般都有一个比较大的液泡，有的液泡可占整个细胞体积的90％以上) ，最好细胞液中带有色素，这样便于观察，紫色的洋葱表皮细胞就能很好地满足这些条件。

[答案] D

3. 最能证明植物细胞发生渗透作用原理的实验是

A. 将萎蔫的青菜放入清水中会变硬 B. 将根尖细胞放入清水中会吸水

C. 将土豆放入盐水中会变软 D. 观察洋葱表皮细胞的质壁分离和复原的过程

[解析] A、B 两项只反映了植物细胞的吸水，C 项反映了失水，而D 项则反映了植物细胞吸水和失水的两个过程，所以，最能证明渗透作用的原理。

[答案] D

4. 一次施化肥过多，作物会变得枯萎发黄的原因是

A. 根细胞从土壤中吸收的养分过多 B. 根细胞不能从土壤中吸水

C. 根系不能将水向上运输 D. 根系加速了呼吸作用，释放的能量过多

[解析] 在正常情况下，植物根细胞液的浓度大于土壤溶液的浓度，细胞能从土壤中吸水，但是一次施肥过多，就会使土壤溶液的浓度大于根细胞细胞液的浓度，植物不能从土壤溶液中吸水而变得萎蔫、枯萎发黄，其补救的措施是田内浇透水，以降低土壤溶液的浓度。

[答案] B

5.(2003年广东，6) 下列跨膜运输的生理活动，属于主动运输的是

A. 酒精进入胃黏膜细胞 B. 二氧化碳由静脉血进入肺泡内

C. 原尿中的葡萄糖进入肾小管上皮细胞 D. 水分子出入细胞

[解析] 此题考查物质出入细胞膜的方式，属于记忆性的知识，记住常见物质出入细胞的方式。二氧化碳等气体、水分子出入细胞的方式是扩散作用；酒精进入胃黏膜的方式是自由扩散；原尿中的葡萄糖进入肾小管的上皮细胞属于主动运输。

[答案] C

6. 通过质壁分离实验，可以对植物细胞进行多种鉴定。下列各项中质壁分离实验不能鉴定的是

A. 成熟植物细胞的死活

C. 细胞中有无大液泡 B. 细胞液的浓度 D. 蛋白质的吸水力比纤维素强

【解析】成熟的植物细胞可以看作是一个渗透系统，这是因为原生质层可以看作是一层选择透过性膜，能够控制物质的进出，是活细胞的标志，二是细胞液具有一定浓度，能够使细胞从外界吸收水分，因此，在题目给出的选项中，只有D 选项不能通过质壁分离实验鉴定。

【答案】D

7. 图4-1-2中E 、F 、G 为三个用半透膜制成的小袋，可盛有溶液甲或乙，上端分别接上口径相同的小玻璃管，E 和F 体积相同，G 体积较大，三者都置于盛有溶液丙的大容器内，最初三个小玻璃管内液面高度相同，已知三种溶液的浓度高低顺序为溶液丙＜溶液乙＜溶液甲。请思考，回答下列问题：

图4-1-2

（１）１小时后，管e 和管f 的液面升降变化是 （ ）

A. 管e 下降，管f 上升

C. 管e 下降，管f 下降 B. 管e 上升，管f 下降 D. 管e 上升，管f 下降

（２）图4-1-3（实线表示管f ，虚线表示管g ）中能显示管f 和管g 内的液面可能变化的是（ ）

图4-1-3

[解析] 因为溶液丙浓度小于溶液甲和溶液乙的浓度，根据渗透作用原理，E 、F 吸水，e 、f 液面上升。

[答案]（1）B （2）C

基础试题训练

一、选择题

1．下列与细胞膜有关的四个选择项中，能说明细胞膜具有流动性的是 （ ）

A ．选择性 B ．主动运输 C ．保护作用 D ．胞吞和胞吐

2．下列跨膜运输的生理活动中，属于主动运输的是 （ ）

A ．酒精进入胃黏膜细胞 B ．CO 2由静脉血进入肺泡内

C ．原尿中的葡萄糖进入肾小管上皮细胞 D ．水分子进出细胞

3．实验表明，K 不能通过磷脂双分子层的人工膜，但如果在人工膜中加入少量缬氨霉素（含12个氨基酸的脂溶性抗生素）时，K 则可以通过膜从高浓度处移向低浓度处。这种物

++

质通过膜的方式

（ ）

A ．自由扩散 B ．协助扩散 C ．主动运输 D ．胞吞作用

（ ） 是 4．下列物质进出细胞的过程与线粒体密切相关的是

①酒精被胃黏膜吸收 ②细胞与内环境进行气体交换 ③肾小管壁上皮细胞吸收原尿中的Na ④小肠绒毛上皮细胞吸收氨基酸

A ．①② B ．③④ C ．②③④ D ．①②③④

（ ）

A ．选择性 B ．独立性 C ．专一性 D ．高效性

6．下列物质中以相同方式通过细胞膜的（ ）

A ．甘油和二氧化碳 B ．氨离子和水

C ．氨基酸和水 D ．葡萄糖和糖元

（ ）

A ．由高浓度向低浓度扩散 B ．需要载体

C ．由低浓度向高浓度扩散 D ．不需要载体

（ ）

A ．自由扩散 B ．协助扩散 C ．主动运输 D ．渗透作用

9．透析型人工肾起关键作用的是人工合成的血液透析膜，其作用是能把病人血液中的代谢废物透析掉，这是模拟了生物膜（ ）

A ．流动性特点 B ．选择功能 C ．选择透过功能 D ．主动运输

10．葡萄糖进入红细胞的方式是 （ ）

A ．协助扩散 B ．自由扩散 C ．主动运输 D ．渗透作用

11. 在浓蔗糖液中，能够发生质壁分离的细胞（ ）

A、人的口腔上皮细胞 B、蛙的红细胞

C、洋葱的根尖生长点细胞 D、菠菜的表皮细胞

-12．图4-1-4是胡萝卜在不同的含氧情况下从硝酸钾溶液中吸收K 和NO 3的曲线。影响A 、++ 5．海带细胞中的碘比海水高许多倍，仍可从海水中吸收碘，表明吸收具有 是 7．物质出入细胞的方式中，自由扩散区别于协助扩散的是 8．小肠上皮细胞含有大量的线粒体，与这一结构特征相适应的细胞膜功能是 的 是

B 两点和B 、C 两点吸收量不同的因素分别是 （ ）

图4-1-4

A ．载体数量、能量 B ．能量、载体数量

C ．载体数量、离子浓度 D ．能量、离子浓度

13．甜菜块根细胞中的液泡中有花青素，能使块根呈现红色。将块根切成小块，放入蒸馏水中，蒸馏水颜色无明显的变化。但用盐酸处理块根后，则使蒸馏水变红。其原因是 （ ）

A ．细胞壁被盐酸破坏 B ．花青素不溶于水而溶于盐酸

C ．盐酸破坏了细胞的选择透过性 D ．盐酸破坏了原生质层的选择透过性

14. 家庭养花，如果施肥过多，会引起花卉萎蔫，这时可以采取的措施有 （ ） ①加强光照 ②改善空气流通 ③适当浇灌清水 ④更换盆中泥土

A ．① ③ B. ② ④ C. ① ② D. ③ ④

15. 有三个相邻的细胞，已知它们的水势关系为甲＞乙＞丙。图4-1-5中能正确表示它们之间水

（ ） A B C 图4-1-5

壁

（ ）

A ．紧紧靠在一起 B. 充满细胞液 C. 充满蔗糖溶液 D. 充满清水

17. 浓盐水有杀菌防腐的作用，其原因是 （ ）

A. 浓盐水中含有较多的氯离子，使细菌毒素失效

B. 浓盐水中没有细菌所需要的酶，细菌不能产生毒素

C. 浓盐水中含养料少，细菌迅速死亡

D. 由于渗透作用，使细菌失水死亡

18. 以下哪种情况会发生渗透作（ ）

①干种子萌发时的吸水 ②萎蔫的青菜放进清水中变得硬挺 ③根毛细胞吸水

④水由气

流方向的是 D 16. 当把紫色的洋葱鳞片叶的表皮置于质量浓度为0.3g/ml的蔗糖溶液中后，原生质层和细胞之间将 用

孔进入外界环境 ⑤插在花瓶中的花枝由瓶中吸水 ⑥洋葱表皮细胞放在盐水中发生质壁分离

⑦兔的血液红细胞放在盐水中发生皱缩

A. ① ② ③ ⑤ ⑦ B. ② ③ ⑤ ⑥ ⑦

C. ② ③ ④ ⑥ ⑦ D. ② ③ ⑥ ⑦

19. 某同学设计的渗透实验：用鸡蛋膜将漏斗口封住，再装上清水，把漏斗浸入盛有10％的NaCl 溶液的烧杯中，使漏斗管内的液面与烧杯中的液面一样高，但他始终没有观察到渗透现象。他应该怎样改进的此装置才达到实验目（ ）

A. 把10％的NaCl 溶液换成30％的NaCl 溶液

B. 把10％的NaCl 溶液装在漏斗里，清水装在烧杯中

C. 把鸡蛋膜换成其它半透膜

D. 把10％的NaCl 溶液换成30％的蔗糖溶液

20. 将洋葱表皮浸泡在7%的尿素溶液中，表皮细胞发生质壁分离，随后又自动发生质壁分离复原。出现这种现象的原因可能（ ）

A. 细胞液浓度下降 B. 尿素分子进入细胞

C. 细胞壁受到破坏 D. 细胞膜受到破坏

（ ）

A、细胞膜 B、液泡膜 C、原生质层 D、液泡膜和细胞膜

22.

( )

A 、原生质层与细胞壁分离 B、细胞膜与细胞质分离

C 、细胞质与细胞壁分离 D、液泡膜与细胞质分离

( )

A 、细胞膜、液泡膜、细胞质、细胞壁 B、细胞壁、细胞膜、细胞质、液泡膜

C 、液泡膜、细胞质、细胞膜、细胞壁 D、细胞壁、细胞膜、液泡膜、细胞质

24. 下列能发生渗透吸水现象的（ ）

A、洋葱表皮放置在清水中 B、把蒸熟的马铃薯条放在清水中

C、把新鲜去皮的马铃薯条放在30%蔗糖溶液中 D、把干燥的蚕豆浸泡在水中

25. (多选) 某学生将7%的尿素滴在载玻片上的蚕豆叶表皮上，观察到植物细胞的质壁分离，2小时后再次观察发现质壁分离的细胞找不到了。其可能的原因是 （ ）

A ．细胞过度萎缩 B ．时间过长，细胞壁收缩

C ．溶质被慢慢吸收，使水分再度进入细胞 D ．2小时后细胞可能死亡

的 是 21. 植物细胞发生渗透作用时所通过的选择渗透性膜是 质壁分离是指 23. 发生质壁分离复原的植物细胞中, 水分经过的结构依次是 是

26. (多选) 在观察植物细胞的质壁分离和复原过程中，某同学在视野中看到生活着的洋葱表皮细胞正处于下图4-1-6状态，a 、b 表示两处浓度，由此不可推测 （ ）

A、此时a>b，细胞渗透吸水

B、此时a=b，渗透系统保持动态平衡

C、此时a

D、上述三种情况都有可能存在

图4-1-6

二、非选择题

1．图4-1-7表示细胞膜的亚显微结构。请根据图回答下面的问题。

图4-1-7

（1）图中A 的性质是由____________决定的。

（2）下列有关的叙述，错误的是 （ ）

A ．适当提高温度，能使A 和B 的相对运动加快，通透性增加有利于生命活动的进行

B ．在动物细胞中B 的不饱和程度比植物高

C ．该结构的选择透过性与B 结构对极性分子的相对不透性和A 的载体转运作用有关

D ．油分子能迅速通过该结构，是由于甘油能溶于B 层结构中

（3）该结构的基本功能是____________。与此相关的对生命活动至关重要的特性是____________________。

（4）细胞识别、物质的跨膜运动等与图中____________（填字母）有关。

（5）叶绿体和线粒体等细胞结构中均有此结构，但执行的具体功能有很大的区别，其原因是由于图中____________（填字母）不同所致。

2．图4-1-8是细胞膜结构图，下表是海水和某海洋植物细胞液的离子浓度对照表（mol/L）。根据图和表的内容回答下面的问题。

图4-1-8

（1）图中1是____________，2是____________，3是____________。

（2）图中1在细胞膜中作为____________，在钾离子、氯离子通过该植物细胞膜时起__________作用。

（3）从表中数据可知，植物细胞从海水中吸收__________离子并向海水排出__________离子。由此可见，植物细胞膜对离子的通过具有__________性。

（4）钾离子和氯离子通过细胞膜的方式是_________，作出此判断的依据是__________。

3．图4-1-9是物质出入细胞的三种方式的模式图（黑点代表物质分子），据图回答下面的问题。

图4-1-9

（1）与甲相比，丙方式的不同之处是__________________________。 （2）与丙相比，乙方式的不同之处是__________________________。

（3）对于活细胞完成各项生命活动都非常重要的物质运输方式是______________。

4. 图4-1-10为物质出入细胞膜的示意图，请据此回答：（1）A 代表 B 代表 ； D 代表 。

图4-1-10

（2）细胞膜从功能上来说，它是一层 膜。

（3）动物细胞吸水膨胀时B 的厚度变小，这说明B 具有 。

（4）在a －e 的五种过程中，代表被动转运的是 。

（5）可能代表氧气转运过程的是图中编号 ；葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞的过程是图中编号 。

（6）如果此为神经细胞膜，则当其受刺激后发生兴奋时，Na ＋的流动过程是编号 。

创新应用训练

1、给你两个大小相同的萝卜(新鲜的) 、10%的盐酸、蔗糖、蒸馏水、显微镜、玻片、小刀、烧杯、吸水纸等材料用具。请从中选用部分器材，用最简单的方法，设计一个小实验，验证植物细胞吸水和失水的原理。

(1)你准备选用的实验材料和器具是__________________________________________________。

(2)操作过程是(写出要点即可) 。

(3)过一段时间后，你所观察到的实验现象是

(4)实验结论是

2、现有一种由人工膜制成的袋，为检测淀粉和碘能否透过该膜，现提供试剂和用品如下：铁架台、烧杯和人工膜袋各一个，1%的淀粉溶液、稀碘溶液和细棉线。

（1）请用上述试剂和用品，设计一个实验装置，探究淀粉溶液中的淀粉和碘溶液中的碘能否通过该膜。请用示意图表示（加图注）。

（2）实验结果预测及分析：

①____________________________________________________________________________。

②____________________________________________________________________________。 ③____________________________________________________________________________。 ④____________________________________________________________________________。

3. 图4-1-11是有关物质扩散的图解，请设计一个实验，证明图解是成立的。（要求：直接在下图的装置Ⅰ和装置Ⅱ的括号内，填上适当的溶液或试剂的代号，以表明你的设计。）

图4-1-11

可供选择的溶液及试剂：

①淀粉溶液 ②葡萄糖溶液 ③蒸馏水 ④I 2—KI 溶液 ⑤少量班氏试剂（班氏试剂能跨膜扩散，葡萄糖遇班氏试剂形成砖红色沉淀）

（2）根据你的设计方案，预测一段时间后，两个透析袋内的颜色变化：

装置Ⅰ________________________________；装置Ⅱ________________________________。

（3）若想明显观测到水分子扩散的结果，装置应如何改进

（4）透析袋价格昂贵，请提供两种能代替透析袋的生物材料

第三单元细胞的物质输入和输出参考答案

第1节 物质跨膜运输的实例

一、选择题

1．D 2．C 3．B 4．B 5．A 6．A 7．D 8．C

9．C 10．A 11．D 12．B 13．D ..14.D 15.A 16.C 17.D 18.D 19.D 20.B 21.C 22.A

23.B 24.A 25. CD 26.A BC

二、非选择题

1．（1）核酸（mRNA 或DNA ） （2）B （3）保护和运输（或控制物质出入细胞） 选择透过性 （4）A （5）A

2．（1）磷脂分子 蛋白质分子 多糖分子 （2）基本支架 载体 （3）钾 氯选择 （4）主动运输 钾、氯离子从低浓度向高浓度运输

3．（1）需要载体 （2）需要消耗能量 （3）主动运输

4. （1）蛋白质 磷脂双分子层 多糖

（2）选择透过性膜

（3）半流动性 b 、c 、d

(4) b a (5) c

三、创新应用训练

1.(1)萝卜、蒸馏水、蔗糖、小刀、烧杯

(2)①配制浓蔗糖溶液，②在两只萝卜上用小刀各挖一个大小相等的小洞，③在两个洞中分别倒入蒸馏水和浓蔗糖溶液，④观察。

(3)①注入浓蔗糖溶液的萝卜，小洞液面降低，萝卜变硬；②注入蒸馏水的萝卜，液面升高，萝卜变软。

(4)当外界溶液浓度小于细胞液浓度时，细胞吸水；当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞失水。

2.(1)见右图

(2)实验结果预测及分析：一段时间后，

①袋内外液体均不变蓝，表明淀粉和碘均不能通过；

②袋内外液体均变蓝，表明淀粉和碘均能通过；

③袋内液体变蓝，袋外液体不变蓝，表明碘能通过，淀粉不能通过；

④袋外液体变蓝，袋内液体不变蓝，表明碘不能通过，淀粉能通过。

(注：结果预测应与实验设计一致)

3. 参考方案1

或参考方案2

(2)方案1：装置袋内溶液变蓝；装置袋内变红。

或方案2：装置袋内呈碘液的黄色(不变色) ；装置袋内变红。

(3)将透析膜套在有标记(刻度) 的漏斗口上或将有标记(刻度) 的玻管插入透析袋内。

(4)动物膀胱膜、肠衣、洋葱内表皮、卵壳膜(或其它的生物膜) 。