高一生物细胞的物质输入和输出.ppt

盛春环,考纲要求展示,知识网络构建,第1节 物质跨膜运输的实例,一、细胞的吸水和失水,2. 动物细胞 (1)外界溶液浓度_细胞质浓度时，细胞吸水膨胀。 (2)外界溶液浓度_细胞质浓度时，细胞失水皱缩。 (3)外界溶液浓度_细胞质浓度时，细胞水分进出平衡，形态不变。,细胞吸水时，水分子跨膜运输的状态如何？,1. 只有成熟植物细胞才发生质壁分离现象。 2. 动物细胞无细胞壁，会发生吸水涨破现象，但植物细胞有细胞壁不会因吸水而涨破。 3. 渗透作用是指水分子等溶剂分子透过半透膜，由低浓度溶液向高浓度溶液的扩散。,【自我校对】 一、1. 半透膜半透膜 2. (1)(2)(3)= 3. (1)细胞膜液泡膜(2)大液泡(3)质壁分离质壁分离复原 思考：水分子在细胞膜上总是双向运动的。只不过在细胞吸水时，由外向内扩散的水分子总数多于由内向外扩散的水分子总数。 二、 1. 不同不同相对独立 2. 逆浓度梯度 3. b.选择性 4. （2）a. 水分子 b. 离子和小分子 c. 离子、小分子和大分子 思考：相同点：某些物质可以通过，另一些物质不能通过。 不同点：选择透过性膜一定是半透膜，半透膜不一定是选择透过性膜。,渗透系统与成熟植物细胞,一、组成比较,二、渗透作用原理的应用 1. 比较不同溶液浓度的大小,2. 探究物质能否通过半透膜(以碘和淀粉为例),渗透系统适用于比较溶质不能透过半透膜的溶液浓度的大小。 两溶液中的水分子进行双向运动，我们只是观测出由水分子双向运动的差异所导致的液面改变。 溶液浓度指物质的量浓度而非质量浓度，如10葡萄糖溶液和10蔗糖溶液的质量浓度相同，但10蔗糖溶液的物质的量浓度小，故水由蔗糖溶液向葡萄糖溶液移动。 在渗透装置达到渗透平衡后，只要存在液面差h，则原高浓度溶液的浓度仍大于原低浓度溶液的浓度。,【例1】 (2009海南高考T5)已知鱼鳔是一种半透膜。若向鱼鳔内注入适量的20%蔗糖溶液、排出鱼鳔内的空气，扎紧开口，将其浸没在盛有10%蔗糖溶液的烧杯中，下列能正确表示烧杯内蔗糖溶液浓度随时间变化趋势的示意图是( ),【解析】鱼鳔内盛有20%的蔗糖溶液，而鱼鳔外是10%的蔗糖溶液，依据渗透作用原理，水分子总的渗透方向表现为从鳔外低浓度溶液向鳔内高浓度溶液，故导致鳔外浓度升高，一段时间后，达到平衡。 【答案】B,1. 水分移动方向是从溶液低浓度流向高浓度。 2. 半透膜两侧浓度变化分别为：高低和低高。 3. 水分移动速度随浓度差减小而减慢。 4. 渗透压大小与溶质微粒数目有关。,1. 在观察植物细胞的质壁分离和复原的过程中，某同学在视野中看到生活着的洋葱表皮细胞正处于如图所示状态，a，b表示该部位溶液的浓度，由此可以推测( ) A. 可能ab，细胞渗透吸水 B. ab，渗透系统保持动态平衡 C. ab，细胞渗透失水 D. 上述三种情况都可能存在 【解析】本题关键是区分细胞生理状态正在质壁分离还是质壁分离复原，所以A、B、C三种情况都可能发生。 【答案】D,植物对离子的选择性吸收,二、植物对水分和离子吸收的关系相对独立 1. 区别,2. 联系 (1)矿质元素必须溶解在水中呈离子状态，才能被细胞吸收。 (2)吸收矿质元素离子的多少可以调节细胞液的浓度，影响对水分的吸收。,【例2】 用相同的完全培养液，在相同条件下分别培养水稻和番茄幼苗。在二者的吸水率几乎相同的情况下，72小时后原培养液中部分离子浓度发生了如下表的变化(表中数据为72小时后溶液中部分离子浓度占实验开始时的百分比)。分析下表不能得出的结论是( ),A. 不同植物对离子的需要量是不同的 B. 与番茄相比，水稻对SiO需要量大，对Ca2需要量小 C. 不同植物根尖细胞膜上载体的种类和数量是不同的 D. 植物对各种离子的吸收速率与溶液中离子的浓度有关 【解析】从吸收前后离子相对含量的变化可以直接得出A、B两项的结论，C是发生A、B的根本原因，离子吸收是主动运输过程，与溶液中的离子浓度无关。 【答案】D,根对离子吸收的曲线模型,1.,氧分压与根吸收离子速率的关系 (1)AB段表示在一定范围内，根吸收离子的速率随氧分压的升高而加快。 (2)BC段表示当氧分压增大到一定值时，根吸收离子的速率不再随氧分压升高而加快，这是由于根吸收离子还与根细胞膜上载体的数量有关。,2. 根吸收离子与溶液中离子浓度的关系 (1)曲线AB段表示在一定离子浓度范围内，根吸收离子的速率随离子浓度的增大而加快。 (2)曲线BC段表示当离子浓度增大到一定数值时，根的吸收速度不再增加，这是由根细胞膜上载体的数量决定的。 (3)曲线CD段表示当离子浓度过高时，将会使根细胞失水，从而影响根细胞正常的代谢活动，使离子吸收速率下降。,2. 某学生将3%的KNO3溶液滴加在载玻片上的洋葱表皮上，观察到了植物细胞的质壁分离现象，2小时后企图再次观察时却发现细胞质壁分离自动复原了。下列相关叙述错误的是( ) A. 发生质壁分离的细胞能自动复原说明了该细胞仍保持活性 B. 发生质壁分离的原因是KNO3溶液浓度大于细胞液浓度 C. 与细胞质壁分离自动复原相关的细胞器是线粒体和液泡 D. 从质壁分离到自动复原的过程细胞的吸水能力逐渐增强 【解析】已发生质壁分离的细胞又自动复原的原因是K、NO经主动运输进入细胞内，细胞液浓度增大，细胞吸水，质壁分离复原。主动运输需线粒体提供能量；细胞吸水能力与细胞液浓度呈正相关，在质壁分离过程中，细胞液浓度逐渐增大，细胞吸水能力逐渐增强；在质壁分离复原过程中，细胞液浓度逐渐减小，细胞吸水能力逐渐减小。 【答案】D,观察植物细胞的质壁分离与复原,一、实验原理 成熟的植物细胞的原生质层相当于一层半透膜，细胞液具有一定的浓度，能够渗透失水和吸水。 二、实验流程 (1)制作洋葱鳞片叶表皮临时装片。 (2)低倍显微镜下观察(有一个紫色的中央大液泡原生质紧贴细胞壁),三、质壁分离的原因分析,四、实验结论 成熟植物细胞能与外界溶液发生渗透作用，当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞失水，当外界溶液浓度小于细胞液浓度时，细胞吸水。,（1）在实验中，当质壁分离现象出现后，观察时间不宜过长，以免细胞因长期处于失水状态而死亡，影响质壁分离复原现象的观察。 （2）不选动物细胞做实验材料是因为动物细胞无细胞壁，不会在失水时发生质壁分离现象。 (3)本实验所用的方法为引流法，采用了自身对照(前测和后测)。 (4)当以可吸收的物质做溶质时(如甘油、尿素、KNO3、乙二醇等)，可出现质壁分离及自动复原现象。 (5)分离时，原生质层的外界面是细胞膜。,第2、3节 生物膜的流动镶嵌模型、 物质跨膜运输的方式,一、生物膜的流动镶嵌模型 1. 生物膜对物质进出细胞有_性。 2. 探究 (1)19世纪末，欧文顿植物细胞通透性实验_。 (2)20世纪，从_中分离出细胞膜膜的主要成分是_、_。 (3)1925年，荷兰科学家从红细胞中提取脂质，在空气水界面铺展成_层细胞膜中脂质分子排列为_的两层。 (4)1959年，罗伯特森通过电镜观察，提出_生物膜都由_(暗层)_(亮层)_(暗层)三层结构构成。 (5)1970年，科学家对膜蛋白进行_后使膜融合细胞膜具有_性。,3. 流动镶嵌模型 (1)磷脂双分子层构成了膜的_，这个支架不是静止的，是轻油般的流体，具有_性。 (2)蛋白质分子有的_在磷脂分子层表面，有的部分或全部_磷脂双分子层中，有的_整个磷脂双分子层，大多数蛋白质分子也是可以_的。,二、物质出入细胞的方式 1. 被动运输 (1)种类： 自由扩散：_浓度_浓度，如_等。 协助扩散：_浓度膜载体蛋白_浓度，如离子和一些较大的分子。 (2)特点：_能，_浓度梯度。 2. 主动运输 (1)方向：_浓度_浓度，如植物吸收矿质离子。 (2)特点：_浓度梯度转运，_能，需_。 (3)意义：保证活细胞按生命活动的需要主动选择吸收所需物质，排出代谢废物和对细胞有害的物质。 3. 胞吞、胞吐：细胞摄取或排出_。,生物膜在结构和功能上的特点是由什么决定的？,1. 胞吞、胞吐不属于跨膜运输方式但与细胞的流动性有关。 2. 小肠黏膜上皮细胞吸收葡萄糖的方式是主动运输。,【自我校对】 一、1. 选择 2. （1）膜是由脂质组成 （2）红细胞脂质蛋白质 （3）单分子连续 （4）静态结构模型蛋白质脂质蛋白质（5）荧光标记流动 3. （1）基本支架流动 （2）镶嵌入横跨运动,二、1. （1）高低O2、CO2、甘油、酒精高低（2）不耗顺 2. （1）低高（2）逆需耗载体3. 大分子 思考：（1）生物膜的结构特点具有一定的流动性，原因是构成生物膜的磷脂分子和蛋白质分子都是可运动的。 （2）生物膜的功能特性具有选择透过性，原因是膜上载体的种类和数量不同。,生物膜的流动镶嵌模型,一、生物膜的分子结构模型 1. 细胞膜的流动镶嵌模型,2. 细胞膜的分子组成 (1)脂质分子(主要指磷脂) 状态：磷脂双分子层排列构成膜的基本骨架。 作用：脂质、脂溶性物质更易通过细胞膜。 实验：磷脂在水空气界面上展开后的表面积是细胞膜表面积的两倍。 (2)蛋白质 位置：磷脂双分子层的表层或嵌插、贯穿在磷脂双分子层中。,二、生物膜的结构特点具有一定的流动性 1. 结构基础：构成膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子是运动的。 2. 实验验证人鼠细胞融合实验,3. 实例证明：质壁分离与复原、变形虫运动、胞吞和胞吐、白细胞吞噬细胞等。 三、生物膜的流动性与选择透过性的关系 1. 区别：流动性是生物膜的结构特点，选择透过性是生物膜的功能特性。 2. 联系：流动性是选择透过性的基础，膜只有具有流动性，才能实现选择透过性。,四、组成、结构、功能关系图解,只有活细胞才具有膜的流动性和选择透过性。 膜的流动性受温度影响，在一定温度范围内，随温度升高，膜的流动性增强。,1. 体现流动性的例子中必须有不同细胞或细胞结构生物膜的融合，如分泌蛋白的形成与释放，胞吞与胞吐。 2. 流动性和选择透过性的实现均依赖于生物膜的物质基础。,1. 如图所示为细胞膜的亚显微结构，其中a和b为物质的两种运输方式，下列对细胞膜结构和功能的叙述错误的是( ) A. 若图示为肝细胞膜，则尿素的运输方向是 B. 细胞间的识别、免疫、细胞的癌变与有密切的关系 C. 大多数可以运动 D. b过程不需要ATP，a过程能体现膜的选择透过性这一生理特性,【答案】B,物质出入细胞的方式及影响因素,一、自由扩散、协助扩散和主动运输的比较,二、大分子物质出入细胞的方式 上述三种物质运输方式是小分子和离子的运输方式，不包括大分子物质。大分子物质是通过胞吞和胞吐来运输的。 1. 胞吞和胞吐进行的结构基础是细胞膜的流动性。 2. 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，则胞吐作用不能继续进行。,（1）载体是细胞膜上的一类蛋白质，它具有特异性，不同物质的载体不同，不同生物细胞膜上的载体的种类和数量也不同；（2）载体具有饱和现象，当细胞膜上的载体达到饱和时，细胞吸收该载体运载的物质的速率不再随物质的浓度的增大而增大。,三、影响自由扩散、协助扩散、主动运输的因素 1. 影响自由扩散的因素：细胞膜内外物质的浓度差。 2. 影响协助扩散的因素：(1)细胞膜内外物质的浓度差；(2)细胞膜上载体的种类和数量。 3. 影响主动运输的因素：(1)载体；(2)能量：凡能影响细胞内产生能量的因素，都能影响主动运输，如氧气浓度、温度等。,要确定某种物质的运输方式，必须抓三个关键： 分析被运输的物质是否通过细胞膜； 明确被运输物质微粒的性质（大分子、小分子、离子）； 分析物质通过细胞膜的转运方向（高浓度低浓度，低浓度高浓度），是否需要载体协助，是否需要消耗能量。,【例2】 (2010广东高考T1)下图是植物从土壤中吸收某矿物质离子示意图。据图判断，该离子跨膜进入根毛细胞的方式为( ) A. 自由扩散 B. 协助扩散 C. 主动运输 D. 被动运输 【解析】本题考查学生获取信息的能力和理解能力。结合图示可以看出，该矿质离子的跨膜运输有两个特点：一是逆浓度梯度，二是消耗ATP，故应为主动运输。 【答案】C,判断物质运输方式的方法,1,2. 根据运输方向：逆浓度梯度的跨膜运输方式是主动运输。,2. (2010山东高考T3)由图中曲线a、b表示物质跨(穿)膜运输的两种方式，下列表