细胞的吸水与失水：

1、渗透作用：水分子或其他溶剂分子通过半透膜的扩散。
2、发生渗透作用的条件：具半透膜，两侧溶液具有浓度差。
3、植物细胞的吸水与失水
(1)植物细胞就相当于渗透装置。
  
原生质层：细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质，相当于半透膜。
(2)植物细胞通过渗透作用吸水和失水。
植物细胞的质壁分离：当细胞液的浓度小于外界溶液的浓度时，细胞就会通过渗透作用而失水，细胞液中的水分就透过原生质层进入到溶液中，使细胞壁和原生质层都出现一定程度的收缩。由于原生质层比细胞壁的收缩性大，当细胞不断失水时，原生质层就会与细胞壁分离。
质壁分离复原的原理：当细胞液的浓度大于外界溶液的浓度时，细胞就会通过渗透作用而吸水，外界溶液中的水分就通过原生质层进入到细胞液中，整个原生质层就会慢慢地恢复成原来的状态，紧贴细胞壁，使植物细胞逐渐发生质壁分离复原。
4、动物细胞的吸水和失水
(1)细胞膜相当于半透膜，浓度差由外界溶液浓度与细胞质的浓度来体现。
(2)水分子是顺相对含量的梯度进出动物细胞的。
①外界溶液浓度小于细胞质浓度时，细胞吸水膨胀。
②外界溶液浓度大于细胞质浓度时，细胞失水皱缩。
③外界溶液浓度等于细胞质浓度时，水分子进出细胞处于动态平衡。




知识点拨：

1、细胞吸水或失水的多少取决于细胞膜两侧溶液中水的相对含量的差值。
2、植物分生区细胞和干种子细胞因无大液泡不能发生渗透作用，只能依靠吸胀作用吸水。
3、植物细胞的吸水和失水：
①渗透作用：是指溶液中的溶剂分子通过半透膜扩散的现象。渗透吸水是指由于溶质势的下降而引起的细胞吸水。含有液泡的细胞吸水，如根系吸水、气孔开闭时的保卫细胞吸水主要为渗透吸水。
②吸涨吸水：指依赖于低衬质势而引起的吸水。对于无液泡的分生组织和干燥种子来说，衬质势是细胞水势的主要成分。亲水胶体吸引水分子的力量称为吸胀力，亲水胶体吸水膨胀的现象叫吸胀作用。细胞吸胀力的大小，取决于衬质势的高低。干燥种子衬质势常低于-10MPa，有的甚至达到-100MPa，所以吸胀吸水就很容易发生。当种子吸水后，衬质势很快上升。如将种子放在纯水中，当种子吸水达到最大程度时，衬质势为0。由于吸胀过程与细胞的代谢活动没有直接关系，所以又把吸胀吸水称为非代谢性吸水。
③降压吸水是指由于压力势降低而引发的细胞吸水。如蒸腾旺盛时，木质部导管和叶肉细胞的细胞壁都因失水而收缩，使压力势降低，从而引起这些细胞水势下降而吸水。链接“植物细胞间的水分移动”
4、植物根系对水分的吸收：
①植物根系吸水的部位：根系吸水的部位主要在根的尖端，从根尖开始向上约10mm的范围内，包括根冠、根毛区、伸长区和分生区，其中以根毛区的吸水能力最强。
②植物根部吸水的途径：植物根部吸水主要通过根毛、皮层、内皮层，再经中柱薄壁细胞进入导管。水分在根内横向运输有质外体和共质体两条途径。
5、根系吸水的机理根据植物根部的吸水动力的不同可分为两类：主动吸水和被动吸水。
①主动吸水：由植物根系生理活动而引起的吸水过程称为主动吸水，它与地上部分的活动无关。根的主动吸水主要反映在根压上。所谓根压，是指由于植物根系生理活动而促使根部吸收水分并使液流从根部上升的压力。大多数植物的根压为0.10～0.2MPa，有些木本植物可达0.6～0.7MPa。伤流和吐水是证明根压存在的两种现象。
②被动吸水：植物根系以蒸腾拉力为动力的吸水过程称为被动吸水。所谓蒸腾拉力(teanspirationlpull)是指因叶片蒸腾作用而产生的使导管中水分上升的力量。但叶片蒸腾时，气孔下腔周围细胞的水以水蒸气形式扩散到水势低的大气中，从而导致叶片细胞水势下降，这样就产生了一系列相邻细胞间的水分运输，使叶导管失水，压力势下降，造成根冠间导管的压力梯度，使根导管中的水分向上运输，其结果造成根部细胞水分亏缺，水势降低，向土壤吸水。
细胞吸水和失水的原理的应用：

1、对农作物的合理灌溉，既满足了作物对水分的需要，同时也降低了土壤溶液的浓度，有利于水分的吸收。
2、盐碱地中的植物不易存活或一次施肥过多造成“烧苗”现象，都是因为土壤溶液浓度过高，甚至超过了根细胞液浓度，导致根细胞不易吸水甚至失水造成的。
3、糖渍、盐渍食品不易变质的原因，是在食品外面和内部形成很高浓度的溶液，使微生物不能在其中生存和繁殖，所以能较长时间的保存。

物质跨膜运输的方式：

1、被动运输：物质进出细胞是顺浓度梯度的扩散，叫做被动运输，包括自由扩散和协助扩散。
（1）自由扩散：物质通过简单的扩散进出细胞的方式。(如：O₂)
（2）协助扩散：进出细胞的物质借助载蛋白的扩散方式。(葡萄糖进出细胞的方式)
2、主动运输：有能量消耗，并且需要有载体的帮助进出细胞的方式。(小分子物质、离子)
3、胞吞和胞吐：大分子颗粒物质进出细胞的方式。
物质进出细胞方式的比较：

1、小分子和离子进出细胞的方式

物质出入细胞的方式	被动运输		主动运输
	自由扩散	协助扩散
运输方向	高浓度到低浓度	高浓度到低浓度	低浓度到高浓度
是否需要载体	不需要	需要	需要
是否消耗能量	不消耗	不消耗	消耗
举例	O2、CO2、H2O、甘油乙醇、苯等出入细胞	红细胞吸收葡萄糖	小肠吸收葡萄糖、氨基酸、无机盐等

2、大分子物质和颗粒进出细胞的方式
 

(2)结构基础：细胞膜的流动性。
(3)条件：二者都需要消耗能量。
易错点拨：

1、上表中“高浓度”“低浓度”是指运输的离子或小分子本身的浓度，而不是它们所处溶液的浓度。
2、被动运输的动力来自于细胞内外物质的浓度差，主动运输的动力来自ATP。
3、胞吞和胞吐进行的结构基础是细胞膜的流动性。胞吞和胞吐与主动运输一样也需要能量供应，如果分泌细胞中的ATP合成受阻，则胞吐不能继续进行。
4、载体是细胞膜上的一种蛋白质，不同物质分子的运输载体不同，即载体具有专一性，不同生物细胞膜上的载体的种类和数目不同。
5、在低浓度时，物质通过细胞膜的速度，协助扩散要比自由扩散快得多，这是由于细胞膜上有载体蛋白能与特定的物质结合。
6、主动运输能够保证细胞按照生命活动的需要，主动地选择吸收所需要的物质，排出代谢所产生的废物和对细胞有害的物质，是一种对生命活动来说最重要的物质运输方式。
7、抑制某载体蛋白活性，则只会导致以该载体蛋白转运的物质运输停止，对其他物质运输不影响。
8、若抑制呼吸作用，所有以主动运输跨膜的物质运输都会受到抑制。

知识拓展：

一、影响物质跨膜运输的因素
1.自由扩散中物质运输速率和浓度梯度的关系
 
(1)甲图中物质从浓度高的一侧通过细胞膜向浓度低的一侧转运，不消耗能量也不需载体协助，所以此图是指物质通过细胞膜时的自由扩散过程。
(2)可以预测，甲图中随着细胞膜外物质浓度的降低，自由扩散的速率会越来越慢。
(3)甲图中箭头表示当细胞外物质的浓度高于细胞内时的物质转运方向。
(4)乙图表示物质的运输速率与物质浓度差呈正比关系，说明自由扩散过程只受物质浓度差的影响。

2．协助扩散中物质运输速率和浓度梯度的关系
 
(1)A图代表协助扩散过程，物质从高浓度向低浓度转运，不消耗能量，但需要载体蛋白协助。
(2)可以预测，A图中物质转运速率会受细胞膜上载体蛋白的制约，如B图ab段，即物质浓度再大，物质运输速率也不再增加。
(3)B图Oa段随浓度的升高，物质运输速率逐渐加快，说明此段的限制因素是物质浓度梯度，而载体蛋白是充足的。

 3．主动运输中物质的运输速率与氧分压的关系

(1)由A图可判断为主动运输，因为此物质的运输是由低浓度到高浓度，并且需要能量和载体蛋白。
(2)B图中，a点表示氧气浓度为零时，也可发生主动运输（所需能量来自无氧呼吸）；ab段表示随氧分压的升高，物质运输速率逐渐增加，此时，限制物质运输速率的直接因素是能量；bc段随氧分压的升高，物质运输速率不再增加，此时限制物质运输速率的直接因素是细胞膜上载体蛋白的数量。
(3)由C图可知，主动运输中物质运输的方式既可逆浓度梯度，也可顺浓度梯度。

二、物质跨膜运输层数的分析判断
1．物质在细胞内不同细胞器之间的跨膜分析
(1)线粒体与叶绿体之间的跨膜 O₂ 由产生场所到利用场所共跨4层膜。
(2)分泌蛋白形成过程中的跨膜问题
①内质网上核糖体合成肽链后，肽链直接进入内质网中加工，不跨膜；
②蛋白质在内质网中完成初步加工后，经“出芽”形成囊泡与高尔基体融合，不跨膜；
③高尔基体对蛋白质进一步加工后，成熟蛋白也以囊泡形式分泌，并与细胞膜融合，以胞吐方式分泌出细胞，整个过程均不跨膜。
2．血浆、组织液等内环境与细胞之间的跨膜分析
(1)几种由单层细胞形成的结构人体中有很多由单层细胞构成的管状或泡状结构，如毛细血管、毛细淋巴管、小肠绒毛、肺泡、肾小球和肾小管等，这些非常薄的结构有利于物质交换，物质透过这些管壁或泡壁时，要经过两层细胞膜。
(2)物质由血浆进入组织液的跨膜葡萄糖、氧气等物质从血浆进入组织液，经过组织处的毛细血管，至少要跨毛细血管壁（一层上皮细胞，共2层细胞膜）。
(3)物质由组织液进入细胞的跨膜物质由组织液进入细胞的跨膜，要分析该物质具体在细胞中被利用的场所，然后计算出跨膜层数。如葡萄糖利用的场所是细胞质基质，因此组织液中的葡萄糖只跨 1层膜，进入细胞质基质即被利用。氧气利用的场所在线粒体内膜上，它要跨3层膜，进入线粒体中被利用。
3．体外环境与血浆之间的跨膜分析
(l)物质由体外环境（肺泡、小肠等）进入血浆，至少要跨1层上皮细胞和1层毛细血管壁细胞，即要跨4层膜，才能进入到血浆中。
(2)物质进入血浆后，由循环系统转运到全身各处，该过程不是跨膜。

例   外界空气中0：进人人体细胞中被利用，至少要穿过的生物膜层数是(   )
A．5层  B．10层  C．11层  D．12层
思路点拨：氧气经过肺泡壁细胞（2层膜）+肺部毛细血管壁细胞（2层膜）+红细胞进和出（2层膜）+组织处毛细血管壁细胞（2层膜）+组织细胞膜（1层膜）+线粒体（2层膜） =11层。答案C

呼吸作用：

1、概念：生物的生命活动都需要消耗能量，这些能量来自生物体内糖类、脂类和蛋白质等有机物的氧化分解。生物体内的有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，最终生成二氧化碳或其他产物，并且释放出能量的总过程，叫做呼吸作用（又叫生物氧化）。
（1）呼吸作用是一种酶促氧化反应。虽名为氧化反应，不论有无氧气参与，都可称作呼吸作用（这是因为在化学上，有电子转移的反应过程，皆可称为氧化）。有氧气参与时的呼吸作用，称之为有氧呼吸；没氧气参与的反应，则称为无氧呼吸。同样多的有机化合物，进行无氧呼吸时，其产生的能量，比进行有氧呼吸时要少。有氧呼吸与无氧呼吸是细胞内不同的反应，与生物体没直接关系。即使是呼吸氧气的生物，其细胞内，也可以进行无氧呼吸。
（2）呼吸作用的目的，是透过释放食物里之能量，以制造三磷酸腺苷（ATP），即细胞最主要的直接能量供应者。呼吸作用的过程，可以比拟为氢与氧的燃烧，但两者间最大分别是：呼吸作用透过一连串的反应步骤，一步步使食物中的能量放出，而非像燃烧般的一次性释放。在呼吸作用中，三大营养物质：碳水化合物、蛋白质和脂质的基本组成单位──葡萄糖、氨基酸和脂肪酸，被分解成更小的分子，透过数个步骤，将能量转移到还原性氢（化合价为+1的氢）中。最后经过一连串的电子传递链，氢被氧化生成水；原本贮存在其中的能量，则转移到ATP分子上，供生命活动使用。
植物呼吸作用过程：有机物（储存能量）+氧（通过线粒体）→二氧化碳+水+能量
（3）呼吸速率：又称呼吸强度。指在一定温度下，单位重量的活细胞(组织)在单位时间内吸收氧或释放二氧化碳的量，通常以“mg(μl)/(h?g)”为单位，表示每克活组织(鲜重、干重、含氮量等)在每小时内消耗氧或释放二氧化碳的毫克数(或微开数)。呼吸速率的大小可反映某生物体代谢活动的强弱。呼吸作用是由一系列酶催化的化学反应，所以温度对呼吸作用有很大影响。还有水分、氧气、二氧化碳等也是影响呼吸速率的条件。
（4）植物呼吸作用原理的应用：
粮食储存；
低温保存蔬菜水果：通过增加二氧化碳的含量可以抑制储存蔬菜水果等的呼吸作用；充氮气也可以降低氧气的浓度，抑制呼吸作用。
农田松土；农田排涝等措施有利于植物根的生长和对无机盐的吸收。
影响细胞呼吸的因素及实践应用：

1．内部因素：
(1)不同种类的植物细胞呼吸速率不同，如旱生植物小于水生植物，阴生植物小于阳生植物。
(2)同一植株在不同的生长发育时期呼吸速率不同，如幼苗期、开花期呼吸速率较高，成熟期呼吸速率较低。
(3)同一植物的不同器官呼吸速率不同，如生殖器官大于营养器官。
2．环境因素：
(1)温度

①规律：呼吸作用在最适温度最强，超过最适温度，呼吸酶活性下降，甚至变形失活，呼吸受抑制；低于最适温度活性下降，呼吸受抑制。
②应用：生产上常用这一原理在低温下贮存蔬菜、水果。在大棚蔬菜的栽培过程中夜间适当降温，降低呼吸作用，减少有机物的消耗，提高产量。
(2)O2的浓度
 
①规律：在O2浓度为零时只进行无氧呼吸；O2浓度为10%以下，既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸；O2 浓度为l0%以上，只进行有氧呼吸。
②应用：生产中常利用降低氧的浓度抑制呼吸作用，藏少有机物消耗这一原理来延长蔬菜、水果保鲜时间。
(3)CO2浓度
①规律：从化学平衡的角度分析，C02浓度增加，呼吸速率下降。
②应用：在蔬菜和水果的保鲜中，增加CO：浓度具有良好的保鲜作用。
(4)水含量

①规律：在一定范围内，细胞呼吸强度随含水量的增加而加强，随含水量的减少而减弱。
②应用：在作物种子的储藏时，将种子风干，以减弱细胞呼吸，减少有机物的消耗。
思维拓展：

1、温室中栽培农作物提高产量的措施有两个方面，提高光合强度和降低呼吸消耗。影响细胞呼吸的因素有温度、氧气浓度、二氧化碳浓度、含水量等，但农业生产中最常考虑的是温度。其他几个因素不容易控制。
2、植物细胞呼吸的最适温度一般在25～35℃，最高温度在35～45℃。
3、绿色植物细胞呼吸的最适温度总比光合作用的最适温度高。一般情况下，植物细胞呼吸的最适温度为30℃，而光合作用的最适温度为25℃。

光合作用过程：

1、光合作用的概念：
绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。
2、光合作用图解：


3、光合作用的总反应式及各元素去向

光反应与暗反应的比较：

项目	光反应（准备阶段）	暗反应（完成阶段）
场所	叶绿体的类囊体薄膜上	叶绿体的基质中
条件	光、色素、酶、水、ADP、 Pi	多种酶、[H]、ATP、CO2、C5
物质变化
能量的变化	光能转变成ATP中活跃的化学能	ATP中活跃的化学能转变成（CH2O）中稳定的化学能
相互联系	光反应产物[H]、ATP为暗反应提供还原剂和能量；暗反应产生的ADP、Pi为光反应形成ATP提供了原料

 
易错点拨：

1、光合作用总反应式两边的水不可轻易约去，因为反应物中的水在光反应阶段消耗，而产物中的水则在暗反应阶段产生。
2、催化光反应与暗反应的酶的分布场所不同，前者分布在类囊体薄膜上，后者分布在叶绿体基质中。
知识拓展：

1、氮能够提高光合作用的效率的原因是：氮是许多种酶的组成成分光合作用的场所：光合作用第一个阶段中的化学反应，必须有光才能进行。在类囊体的薄膜上进行；光合作用的第二个阶段中的化学反应，有没有光都可以进行。在叶绿体基质中进行。
2、玉米是C₄植物，其维管束鞘细胞中含有没有基粒的叶绿体，能够进行光合作用的暗反应。C₄植物主要是那些生活在干旱热带地区的植物。
①四碳植物能利用强日光下产生的ATP推动PEP与CO₂的结合，提高强光、高温下的光合速率，在干旱时可以部分地收缩气孔孔径，减少蒸腾失水，而光合速率降低的程度就相对较小，从而提高了水分在四碳植物中的利用率。
②二氧化碳固定效率比C3高很多,有利于植物在干旱环境生长。C₃植物行光合作用所得的淀粉会贮存在叶肉细胞中；而C₄植物的淀粉将会贮存于维管束鞘细胞内，维管束鞘细胞不含叶绿体。

3、光合细菌：利用光能和二氧化碳维持自养生活的有色细菌。光合细菌(简称PSB)是地球上出现最早、自然界中普遍存在、具有原始光能合成体系的原核生物，是在厌氧条件下进行不放氧光合作用的细菌的总称，是一类没有形成芽孢能力的革兰氏阴性菌，是一类以光作为能源、能在厌氧光照或好氧黑暗条件下利用自然界中的有机物、硫化物、氨等作为供氢体兼碳源进行光合作用的微生物。光合细菌广泛分布于自然界的土壤、水田、沼泽、湖泊、江海等处，主要分布于水生环境中光线能透射到的缺氧区。