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        物質(zhì)出入細(xì)胞的實(shí)例及方式要點(diǎn)例析

        2016-12-23 09:32:04孫志隆
        青蘋果·教育研究版 2016年10期
        關(guān)鍵詞:質(zhì)壁載體運(yùn)輸

        孫志隆

        要點(diǎn)一:結(jié)合滲透作用的原理考查植物細(xì)胞的吸水或失水

        1.常見滲透裝置圖分析

        (1)若溶液S的濃度大于溶液S的濃度,則單位時間內(nèi)S中擴(kuò)散到S中的水分子數(shù)多于S中擴(kuò)散到S中的水分子數(shù),外觀上表現(xiàn)為S液面上升;若溶液S的濃度小于溶液S的濃度,則情況相反,外觀上表現(xiàn)為S液面下降。

        (2)在達(dá)到滲透平衡后,若存在如上圖所示的液面差Δh,則溶液S的濃度可能仍大于溶液S的濃度。因?yàn)橐好娓叩囊粋?cè)形成的壓強(qiáng)會阻礙水分子由低濃度一側(cè)向高濃度一側(cè)擴(kuò)散。

        2.細(xì)胞能否發(fā)生質(zhì)壁分離及復(fù)原的判斷方法

        (1)從細(xì)胞角度分析

        判斷依據(jù):活的且有大液泡和細(xì)胞壁的細(xì)胞。

        ①死細(xì)胞、動物細(xì)胞不發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象。

        ②成熟且具有中央大液泡的植物細(xì)胞易發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象,而未成熟的植物細(xì)胞(如根尖分生區(qū)細(xì)胞等)不具有大液泡,不易發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象。

        ③細(xì)菌細(xì)胞能發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象,但現(xiàn)象不明顯。

        (2)從溶液角度分析

        判斷依據(jù):能保持細(xì)胞活性且能與細(xì)胞液形成濃度差的溶液。

        ①在一定濃度的溶液(溶質(zhì)不能透過細(xì)胞膜)中只發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象。

        ②在一定濃度的溶液(溶質(zhì)可透過細(xì)胞膜)中發(fā)生質(zhì)壁分離后可自動復(fù)原,如甘油、尿素、乙二醇、KNO溶液等。

        ③在高濃度溶液中細(xì)胞的質(zhì)壁分離現(xiàn)象明顯,但溶液濃度過高時質(zhì)壁分離不能復(fù)原,因?yàn)槿芤簼舛冗^高時細(xì)胞會因過度失水而死亡。

        ④鹽酸、酒精、醋酸等溶液能殺死細(xì)胞,不適合用作觀察質(zhì)壁分離實(shí)驗(yàn)的溶液。

        例1 某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室中做“觀察洋蔥表皮細(xì)胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原”實(shí)驗(yàn)時,在老師的幫助下進(jìn)行了一系列的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)步驟和現(xiàn)象如下表:

        對上表的推斷或解釋,不正確的是( )。

        A.x為質(zhì)壁分離,因?yàn)榧?xì)胞壁的伸縮性弱于原生質(zhì)層的伸縮性

        B.y為質(zhì)壁分離,可能導(dǎo)致細(xì)胞因失水過多而死亡

        C.z為細(xì)胞稍增大,細(xì)胞液顏色逐漸變淺

        D.④中細(xì)胞大小無變化是因?yàn)榧?xì)胞滲透吸水量等于失水量

        解析 由于細(xì)胞壁的伸縮性弱于原生質(zhì)層的伸縮性,所以植物細(xì)胞在高濃度蔗糖溶液中會發(fā)生質(zhì)壁分離,但如果蔗糖溶液濃度過高(如0.5 g·mL),可能會導(dǎo)致植物細(xì)胞因失水過多而死亡,A、B項(xiàng)正確。在1 mol·LKNO溶液中,植物細(xì)胞先發(fā)生質(zhì)壁分離,后來細(xì)胞吸收K和NO使細(xì)胞液濃度升高而發(fā)生自動復(fù)原,再滴加清水,細(xì)胞會吸水,體積稍增大,C項(xiàng)正確。在1 mol·L醋酸溶液中,植物細(xì)胞大小無變化,原因可能是細(xì)胞已死亡,D項(xiàng)錯誤。

        答案 D

        要點(diǎn)二:物質(zhì)出入細(xì)胞方式的判斷

        (1)根據(jù)分子大小與對載體、能量的需要進(jìn)行判斷

        (2)根據(jù)運(yùn)輸方向判斷:逆濃度梯度的跨膜運(yùn)輸方式是主動運(yùn)輸,順濃度梯度的跨膜運(yùn)輸方式為被動運(yùn)輸。

        (3)根據(jù)圖解進(jìn)行判斷

        例2 圖甲中曲線a、b表示物質(zhì)跨(穿)膜運(yùn)輸?shù)膬煞N方式,圖乙表示細(xì)胞對大分子物質(zhì)胞吞和胞吐的過程。下列相關(guān)敘述中,錯誤的是( )。

        A.圖甲中a表示自由擴(kuò)散,b表示協(xié)助擴(kuò)散或主動運(yùn)輸

        B.圖甲中b曲線達(dá)到最大轉(zhuǎn)運(yùn)速率后的限制因素可能是載體的數(shù)量

        C.圖乙中的胞吐和胞吞過程說明細(xì)胞膜具有選擇透過性

        D.圖乙中的胞吐和胞吞過程都需要消耗ATP

        解析 圖甲中a曲線表示隨著被轉(zhuǎn)運(yùn)分子濃度的增加,轉(zhuǎn)運(yùn)速率不斷增大,故a表示自由擴(kuò)散;b曲線開始時隨著被轉(zhuǎn)運(yùn)分子濃度的增加,轉(zhuǎn)運(yùn)速率增大,但轉(zhuǎn)運(yùn)速率增大到一定程度后不再改變,說明b表示的運(yùn)輸方式需要載體的協(xié)助,為協(xié)助擴(kuò)散或主動運(yùn)輸,A項(xiàng)正確。協(xié)助擴(kuò)散和主動運(yùn)輸都需要載體,且主動運(yùn)輸要消耗ATP,協(xié)助擴(kuò)散達(dá)到最大轉(zhuǎn)運(yùn)速率后的限制因素為載體的數(shù)量,主動運(yùn)輸達(dá)到最大轉(zhuǎn)運(yùn)速率后的限制因素為載體的數(shù)量和ATP的含量,B項(xiàng)正確。圖乙中的胞吐和胞吞能體現(xiàn)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)——具有一定的流動性,C項(xiàng)錯誤。主動運(yùn)輸、胞吐和胞吞都需要消耗ATP,D項(xiàng)正確。

        答案 C

        溫馨提示

        (1)常見的胞吐現(xiàn)象有抗體的分泌、蛋白質(zhì)類激素(如胰島素、生長激素等)的分泌、神經(jīng)遞質(zhì)的釋放等,常見的胞吞現(xiàn)象有草履蟲攝食、吞噬細(xì)胞吞噬抗原等。

        (2)載體是細(xì)胞膜上的一類蛋白質(zhì),具有特異性,不同物質(zhì)的載體不同,不同生物細(xì)胞膜上載體的種類和數(shù)量也不同;載體具有飽和現(xiàn)象,當(dāng)細(xì)胞膜上的載體達(dá)到飽和時,細(xì)胞吸收該載體運(yùn)載的物質(zhì)的速率不再隨物質(zhì)濃度的增大而增大。

        要點(diǎn)三:影響主動運(yùn)輸?shù)沫h(huán)境因素

        影響主動運(yùn)輸?shù)囊蛩赜袃?nèi)部因素和外部因素兩種。生物膜上載體的種類和數(shù)量是影響主動運(yùn)輸?shù)膬?nèi)部因素。因?yàn)橹鲃舆\(yùn)輸需消耗細(xì)胞呼吸釋放的能量,所以凡是影響呼吸作用的因素都會影響主動運(yùn)輸,如氧氣(濃度)、溫度、pH等。下表各圖為環(huán)境因素對細(xì)胞以主動運(yùn)輸方式吸收離子的速率的影響示意圖。

        例3 氰化物是一種劇毒物質(zhì),其通過抑制[H]與O2的結(jié)合,使得機(jī)體不能利用氧而陷入內(nèi)窒息狀態(tài)。下圖為研究植物根尖吸收K+相關(guān)實(shí)驗(yàn)的示意圖。下列分析不正確的是( )。

        A.通過實(shí)驗(yàn)甲可以判斷植物根尖細(xì)胞吸收K+的方式屬于主動運(yùn)輸

        B.實(shí)驗(yàn)甲中4 h后氧氣消耗速率下降是因?yàn)榧?xì)胞外K+濃度降低

        C.實(shí)驗(yàn)乙中4 h后吸收K+所需的能量可能來自無氧呼吸

        D.實(shí)驗(yàn)乙加入氰化物后,細(xì)胞對氧氣的吸收速率不變

        解析 本題以圖示的形式考查影響物質(zhì)運(yùn)輸?shù)囊蛩?。?shí)驗(yàn)甲中加入KCl后氧氣的消耗速率增加,說明根尖細(xì)胞吸收K+需要消耗ATP,所以其吸收方式為主動運(yùn)輸,A項(xiàng)正確。由于加入的KCl含量有限,所以實(shí)驗(yàn)甲中4 h后氧氣消耗速率下降,B項(xiàng)正確。根據(jù)題干可知,氰化物通過抑制[H]與O2的結(jié)合而抑制了有氧呼吸,所以實(shí)驗(yàn)乙中4 h后吸收K+所需的能量可能來自無氧呼吸,C項(xiàng)正確。由于氰化物能抑制有氧呼吸,所以加入氰化物后細(xì)胞對氧氣的吸收速率會降低,D項(xiàng)錯誤。

        答案 D

        溫馨提示有氧呼吸和無氧呼吸都可以為主動運(yùn)輸提供能量,因此,氧氣濃度為零時,可由無氧呼吸為其提供能量。

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