高中生物 1.3.3物质的跨膜运输课件 苏教版必修1 .ppt

第三节物质的跨膜运输 一 物质进出细胞的方式 1 填写有关跨膜方式及结构名称甲 乙 丙 a 2 写出影响甲 乙 丙三种运输速率的因素 1 制约甲的是膜两侧的 2 决定乙的因素之一是a的 3 决定丙的动力是 简单扩散 易化扩散 主动运输 载体蛋白 浓度差 种类和数量 能量 atp 3 实例分析填写甲 乙 丙三种跨膜运输方式 1 水分子进入红细胞是 2 葡萄糖进入红细胞是 3 k 进入红细胞是 乙 丙 甲 二 渗透作用和植物的吸水 失水1 渗透作用原理 1 发生渗透作用的条件 2 渗透作用的实质 单位时间由清水进入蔗糖溶液中的水分子 蔗糖溶液进入清水中的水分子 导致液面 具有半透膜 膜两侧溶液具有浓度差 多于 上升 2 成熟的植物细胞的失水和吸水 1 成熟的植物细胞吸水 失水的原理 全透性的 结构半透性的 二者之间的 具有 细胞壁 原生质层 细胞膜 液泡膜 细胞质 大液泡 外界溶液浓度 细胞液浓度时 细胞 外界溶液浓度 细胞液浓度时 细胞 外界溶液浓度 细胞液浓度时 细胞 2 植物细胞质壁分离的现象与原因 现象 与 分离 外因 浓度 浓度 导致细胞 内因 条件 失水 吸水 不吸水也不失水 细胞壁 原生质层 外界溶液 细胞液 失水 细胞壁的伸缩性小于原生质层 大于 小于 等于 3 生物膜的功能特性可通过的物质 选择透过性不可通过的物质 其他的离子 小分子和大分子 点拨 植物根尖分生区细胞 刚分裂形成 无液泡 不能进行渗透作用 吸水方式为吸胀作用 与外界溶液接触时 不会出现质壁分离现象 水分子 一些离子和小分子 思维判断 1 渗透作用的发生必须依赖半透膜和膜两侧的浓度差 分析 发生渗透作用的两个条件是 半透膜 膜两侧具有浓度差 2 植物细胞的原生质层由细胞膜和液泡膜组成 分析 原生质层由细胞膜 液泡膜和两层膜之间的细胞质组成 3 动物细胞在任何情况下都不会发生质壁分离 分析 动物细胞无细胞壁 任何情况下都不会发生质壁分离现象 4 无机盐离子都是逆浓度梯度跨膜运输的 分析 生命活动所必需的无机盐离子既可顺浓度梯度 也可逆浓度梯度进行跨膜运输 5 脂溶性物质易于通过细胞膜 不溶于脂质的物质难于通过细胞膜 分析 细胞膜的主要成分是脂质和蛋白质 因此脂溶性物质易于通过细胞膜 不溶于脂质的物质难于通过细胞膜 物质跨膜运输的方式及影响因素1 物质跨膜方式图解 2 影响跨膜运输的三种因素 1 物质浓度 运输速率 物质浓度 简单扩散 物质浓度 运输速率 p点后速率受载体蛋白数量制约 易化扩散或主动运输 p 细胞内浓度 p 时间 主动运输 o p点后低浓度高浓度 运输速率 2 氧气浓度 o2浓度 简单扩散或易化扩散 主动运输 o2浓度 运输速率 o o点由无氧呼吸提供能量 p点之后运输速率不变的原因是膜上载体蛋白数量限制 3 温度 生物膜的流动性 酶活性呼吸速率 温度 物质运输速率 p 技巧点拨台 物质进出细胞的方式及特点的判断方法 1 判断物质进出细胞的方式 根据分子大小与是否需要载体蛋白 能量 根据运输方向 逆浓度梯度的跨膜运输方式是主动运输 2 不同因素对主动运输的影响不同 由于主动运输需要载体蛋白参与和消耗呼吸作用释放的能量 因此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 对其他物质运输不受影响 但抑制呼吸作用 将导致所有以主动运输跨膜的物质运输停止 典例训练1 将某活组织放入适宜的完全营养液中 置于适宜的条件下培养 培养液中甲 乙两种离子的浓度保持相等且恒定 定期测得细胞中两种离子的含量 得到如图所示曲线 据图分析下列叙述中正确的是 a 该组织的细胞吸收甲 乙两种离子的方式分别是简单扩散和主动运输b 该组织细胞运输离子甲的载体蛋白数量比运输离子乙的数量多c 两种离子均只能从低浓度的一侧运输到高浓度的一侧d 曲线m n段和a b段表明两种离子浓度的升高抑制了细胞的吸收 解题指南 1 考查实质通过细胞内外浓度变化 来考查对主动运输的理解 2 知识储备 1 判别主动运输的方法 2 主动运输的影响条件 3 曲线图分析要求等 3 题眼图形中细胞内浓度大于细胞外浓度时细胞仍能吸收离子 解析 选b 从图中可以看出甲 乙曲线随时间的变化是 细胞内的离子浓度超过细胞外离子浓度 因此对两者的吸收都是主动运输的方式 a项不正确 在相同的时间内 甲曲线表示的浓度高于乙曲线 说明甲离子的吸收速度快 主要原因是载体蛋白的数量相对较多 b项正确 可从图中直接得出 细胞内浓度无论大于或小于细胞外浓度 细胞均能吸收离子 c项不正确 d项中曲线m n段和a b段两种离子应该是处于平衡的状态 是由于载体蛋白数量饱和引起的 而不是抑制了细胞的吸收 d项不正确 互动探究 1 结合图分析 甲曲线在m n段处于平衡的原因是什么 提示 受甲离子的载体蛋白数量的制约 2 结合本题的选项来分析 如果甲的吸收方式一定是简单扩散 那么图示的甲曲线该如何表示 提示 应从原点开始上升 随时间的推移 逐渐接近或等于细胞外浓度曲线 不会超过细胞外浓度曲线 变式备选 图甲表示四种不同的物质在一个动物细胞内外的相对浓度差异 其中通过图乙所示的过程来维持细胞内外浓度差异的物质是 a na b co2c 胰岛素d k 解析 选d 首先根据图乙判定该物质的运输方式及浓度特点 然后观察图甲中各种物质细胞内外的浓度 最终确定对应关系 图乙表示物质由细胞膜外通过主动运输由低浓度进入高浓度的细胞膜内 na 细胞外浓度高 细胞内浓度低 不符合图乙 co2为简单扩散 胰岛素为外排 运输方式不符合图乙 只有k 的运输方式和浓度都符合图乙 渗透作用条件及原理分析 1 渗透作用模型和植物细胞渗透系统的比较 2 u 型管中水分子移动方向的分析 1 膜两侧溶液中浓度高的一侧渗透压高 低的一侧渗透压低 水分子由低浓度一侧向高浓度一侧扩散 2 两侧溶液中的溶质是否能通过半透膜 若不能 则只是高浓度一侧液面升高 若能 则先是高浓度一侧液面升高 随后另一侧液面升高 最后两侧液面持平 3 如果溶质分子不能透过半透膜 在达到渗透平衡时 一般两侧溶液的浓度并不相等 因为液面高的一侧形成的静水压 会阻止溶剂由低浓度一侧向高浓度一侧扩散 4 图中溶质可以是同一种物质 也可以是不同物质 要特别强调的是溶液浓度是指物质的量浓度 摩尔浓度 而不是质量浓度 3 渗透作用原理的应用分析 1 验证渗透作用发生的条件 具有半透膜 膜两侧具有浓度差 2 探究物质能否通过半透膜 以碘和淀粉为例 高考警示钟 渗透模型与渗透作用 1 渗透作用模型中特别强调溶质分子不能通过半透膜 达到渗透平衡只意味着半透膜两侧水分子移动达到动态平衡 既不可看作没有水分子移动 也不可看作两侧溶液浓度相等 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 也不能发生质壁分离和复原现象 典例训练2 如图所示的渗透装置中 开始时的液面高度为a 停止上升时的高度为b 若每次停止上升后都将玻璃管中高出烧杯液面的部分吸出 则a b液面间的高度差与吸出蔗糖溶液的次数之间的关系是 解题指南 1 考查实质本题通过改变渗透装置中溶液浓度 考查渗透作用的原理 并借助曲线图正确表达 2 题眼 每次停止上升后都将玻璃管中高出烧杯液面的部分吸出 由此推出长颈漏斗中蔗糖浓度不断变小 解析 选b 由于每次停止上升后都将玻璃管中高出烧杯液面的部分吸出 这样导致长颈漏斗中蔗糖浓度不断变小 对水分子的束缚力不断降低 使液面升高的高度差不断下降 互动探究 1 当液面上升且停止于b处时 水分子进出情况是如何的 提示 水分子进出达到动态平衡 分析 当液面上升至b处时 升高的液柱会产生一定压强 使水分子进入长颈漏斗中的速率降低 最终达到动态平衡 2 经过无数次如题中所列的操作后 液面升高的高度差接近0 此时半透膜两侧的浓度相等吗 提示 基本相等 分析 当题中进行每一次操作时 蔗糖溶液浓度在不断下降 溶质在不断地被移走 当液面升高的高度差接近0 水分子进出达到平衡 此时可以得出半透膜两侧的浓度相等 植物细胞质壁分离与复原实验分析及应用1 实验分析 1 正确选择实验材料 两选两不选 选择有紫色大液泡的洋葱鳞片叶外表皮细胞 其结果观察到如图a的实验现象 选择洋葱鳞片叶内表皮 无紫色大液泡 进行实验 采用的外界溶液是一定浓度的大分子有颜色溶液 如胭脂红 水溶性大分子食用色素 呈红色 结果可以观察到如图b的实验现象 一般不选择细菌细胞 它能发生质壁分离 但现象不明显 不能选择动物细胞 它无细胞壁 不能发生质壁分离现象 2 实验试剂使用 使用浓度过高的蔗糖溶液 0 5g ml 质壁分离现象明显 但不能复原 因为溶液浓度过高 细胞过度失水而死亡 使用质量浓度为1mol l 1的kno3溶液 因为k 和no3 可被细胞吸收 使细胞液浓度增大 所以细胞先发生质壁分离后又自动复原 尿素 甘油 乙二醇等现象同上 使用质量浓度为1mol l 1的醋酸溶液 则不发生质壁分离及复原现象 因为醋酸能杀死细胞 使原生质层失去选择透过性 3 实验流程 2 实验的五种拓展应用 1 判断成熟植物细胞的死活 待测成熟植物细胞 一定浓度的蔗糖溶液发生质壁分离现象 活细胞不发生质壁分离现象 死细胞 2 测定细胞液浓度范围 待测细胞 一系列浓度梯度的蔗糖溶液细胞液浓度范围介于使细胞未发生质壁分离和刚刚发生质壁分离的外界溶液的浓度范围之间 分别镜检 镜检 3 比较不同植物细胞的细胞液浓度 不同植物细胞 同一浓度的蔗糖溶液刚发生质壁分离所需时间比较 判断质壁分离速度 或细胞液浓度 4 验证原生质层具有选择透过性 如细胞在蔗糖溶液中 蔗糖不能进入细胞 5 证明细胞壁的伸缩性小于原生质层的伸缩性 高考警示钟 质壁分离应用的理解误区 1 发生质壁分离时在细胞壁和细胞膜之间充满的是外界溶液 原因是细胞壁具有全透性 2 质壁分离与复原过程中水分移动是双向的 总结果是单向的 3 在质壁分离和复原实验中植物细胞一定是成熟的活细胞 典例训练3 取一段长5cm的葱茎 将其纵切到4cm处 由于纵切的葱茎使薄壁的皮层细胞摆脱了厚壁的表皮细胞的束缚 皮层细胞扩张得更快 从而使葱茎向表皮外弯曲 切后的形状如图甲所示 将它作为对照 再取另外四段葱茎做同样的处理 将它们分别置于a d不同浓度的蔗糖溶液中 30分钟后 葱茎形状记录如表乙 据此判断蔗糖溶液浓度的大小为 乙a a b c db a c d bc b d c ad b a c d 解题指南 1 知识储备 1 渗透作用的原理 2 质壁分离的原理 3 图形的识别与判断能力 2 题眼题干中 纵切的葱茎使薄壁的皮层细胞摆脱了厚壁的表皮细胞的束缚 皮层细胞扩张得更快 从而使葱茎向表皮外弯曲 由此推出葱茎表皮细胞壁厚 皮层细胞壁薄 高浓度时皮层细胞易失水 低浓度时皮层细胞易吸水 3 解题思路分析题干中题眼 先分析甲形成的原因 对a b c d四种形态进行归类 分析 得出正确答案 解析 选b 由题意可知 细胞吸水后皮层细胞扩张得更快 从而向表皮外弯曲 失水后皮层细胞收缩得更快 从而向表皮内弯曲 a c中葱茎在渗透失水 其中a中失水程度超过c b中葱茎在渗透吸水 d中基本未变 互动探究 1 题干中形成乙表a形态的原理是什么 提示 在较高浓度的蔗糖溶液中 皮层细胞渗透失水 发生质壁分离 使皮层细胞收缩 表皮的伸缩性小于皮层的伸缩性 2 若将甲放在一定浓度的kno3溶液中 出现a现象后 过了较长时间 会形成什么形态 提示 先出现a现象 然后开始复原 最终会形成b现象 分析 植物细胞在kno3溶液中会发生质壁分离 然后自动复原 因为kno3能被植物细胞吸收 变式备选 2011 烟台模拟 某同学在实验室中做 植物细胞的吸水和失水 实验时 在实验室老师的帮助下 进行了一系列的创新实验 实验步骤和现象如下表 对上表的推断或解释不正确的是 a x为质壁分离 因为细胞壁伸缩性弱于原生质层b z为细胞稍增大 细胞液颜色逐渐变浅c y为质壁分离 可能导致细胞失水过多而死亡d 组无变化是因为细胞吸水量等于失水量 解析 选d 洋葱表皮细胞在质量浓度为0 3g ml的蔗糖溶液中会发生质壁分离 而在质量浓度为0 5g ml的蔗糖溶液中会因质壁分离失水过多而死亡 在物质的量浓度为1mol l的kno3溶液中 由于k 和no3 能穿膜 故洋葱表皮细胞先质壁分离后自动复原 由于k 和no3 进入细胞内 细胞液浓度增大 因此滴加清水后 细胞体积稍增大 而物质的量浓度为1mol l的醋酸溶液会杀死细胞 故在醋酸溶液中细胞无变化 探究实验中教材基本原理的应用 温度对物质跨膜运输速率的影响 案例 某实验小组要对 低温是否会影响物质的跨膜运输 进行实验探究 设计了如下实验 实验步骤 组装渗透装置两套 分别编号为1 2 两组烧杯中分别加入等量的水 在长颈漏斗中分别加入等量的同一浓度蔗糖溶液 保持管内外液面高度相等 对两组装置进行不同处理 1组用水浴锅加热至37 2组的烧杯外加冰块降温 两组装置同时开始实验 几分钟后观察 记录漏斗液面变化 请分析回答下列问题 1 本实验是通过测定水分子通过膜的扩散即 作用速率来进行探究的 2 本实验的自变量是 为了直观地表示相对速率 用 作为因变量 3 该实验可能的结果与结论是 4 如果上述实验结果证明了 低温能影响物质跨膜运输的速率 那么对于生物活细胞来讲 产生这种情况的原因可能是 命题人透析 1 明确扩散与渗透作用的区别 扩散 是指物质由高浓度向低浓度方向迁移 直到混合均匀的现象 渗透作用 是指利用半透膜把两种不同浓度的溶液隔开 浓度较低溶液中的溶剂 如水 自动地透过半透膜流向浓度较高的溶液 直到平衡为止的现象 利用清水和一定浓度的蔗糖溶液构建的渗透系统 水分子通过半透膜的扩散现象属于渗透作用 2 3 如何准确定位 实验变量 据题意 探究 低温是否会影响物质的跨膜运输 是通过渗透装置模拟物质进出细胞进行探究的 从探究实验过程可以看出 温度属于自变量 如果温度影响物质的跨膜运输 可能是加快物质跨膜运输也可能是减慢物质跨膜运输 则会导致实验组和对照组液面上升的速率不同 即单位时间内上升的高度不同或达到相同高度所需要的时间有差异 如果温度不影响物质跨膜运输 则对照组和实验组液面变化相同 4 理清 温度 对 分子运动和细胞呼吸 的作用 细胞膜主要由蛋白质和磷脂等物质组成 磷脂分子在不停地运动 蛋白质分子大多数也是运动的 低温会影响细胞膜的流动性进而影响物质进出细胞 物质跨膜运输的 主动运输 需要消耗呼吸作用产生的能量 低温会影响呼吸作用过程中酶的活性 从而影响呼吸作用释放能量的过程 进而影响物质跨膜运输 标准答案 1 渗透 2 渗透系统所处的不同温度环境漏斗液面高度的变化 3 若1组漏斗液面高度比2组高 则说明低温会影响物质的跨膜运输且运输速率减慢 若2组漏斗的液面高度比1组高 则说明低温会影响物质的跨膜运输且运输速率加快 若1 2组漏斗的液面高度相同 则说明温度高低并不影响物质跨膜运输 4 低温会影响细胞膜的流动性 从而影响其功能 低温会影响酶的活性 从而影响呼吸作用释放能量的过程 进而影响物质跨膜运输 阅卷人点评 得分要点 1 必须是 渗透 2 必须体现 温度 液面高度变化 3 必须体现出 结果 结论 且结果和结论对应 4 必须体现出 对细胞膜流动性的影响和对酶活性的影响 失分案例 1 错答为 简单扩散 2 错答为 加热和冰块 液面高度 3 只答出结果 1组漏斗液面高度比2组高 漏答结论 错答为 若2组漏斗的液面高度比1组高 则说明低温会影响物质的跨膜运输且运输速率减慢 4 错答为 细胞膜能热胀冷缩 错答为 低温会影响溶液的浓度 1 已知某种物质通过细胞膜的方式如图所示 则下列物质与其有相同运输方式的是 a h2ob k c 甘油d 脂肪酸 解析 选b 图示为主动运输过程 所给选项中只有k 能通过主动运输方式运输 其他物质均通过简单扩散方式运输 2 实验研究发现na k 均不能通过磷脂双分子层构成的人工质膜 如图 但如果在人工质膜中插入缬氨霉素 由12个氨基酸构成的环状肽 后 可使k 的运输速率提高100000倍 但它不能有效提高na 的运输速率 据此判断下列叙述错误的是 a 缬氨霉素的作用类似于载体蛋白b 载体蛋白能极大地提高运输速率c k 通过人工质膜的方式为主动运输d 缬氨霉素与离子的结合具有特异性 解析 选c 题干没有说明k 通过人工质膜时是否需要提供atp 故不能确定k 通过人工质膜是主动运输 还是易化扩散 3 某哺乳动物的一种成熟细胞不含dna 下图中能正确表示在一定o2浓度范围内 k 进入该细胞的速率与o2浓度的关系是 解析 选a 该细胞不含dna 故无细胞核 线粒体 不进行有氧呼吸 只进行无氧呼吸 因此 氧气的浓度对于k 运输速率没有影响 4 用物质的量浓度为2mol l的乙二醇溶液和2mol l的蔗糖溶液分别浸泡某种植物细胞 观察质壁分离现象 得到其原生质体体积变化情况如图所示 下列表述中不正确的是 多选 a 该细胞可能是某种植物根尖分生区的细胞b ab段曲线表明细胞液浓度在逐渐增大c bc段表明该细胞开始因失水过多而逐渐死亡d 用一定浓度的kno3溶液 可得到类似蔗糖溶液的结果 解析 选a c d 原生质体是指植物细胞除去细胞壁之外的部分 a错误 根尖分生区细胞无大液泡 不能发生质壁分离 b正确 ab段原生质体体积变小 液泡内失去水分 故细胞液浓度在逐渐增大 c错误 只有活细胞才会发生质壁分离复原 bc段因细胞吸水使原生质体体积增大 d错误 用一定浓度的kno3溶液 可得到类似乙二醇溶液的结果 5 如图为物质出入细胞膜的示意图 请据图回答 1 a代表 b代表 d代表 2 细胞膜的基本骨架是 3 细胞膜的结构特点是 4 图中代表主动运输的是编号 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 5 欲获得纯净的细胞膜以研究其结构与功能 请完成以下问题 选取人体的 作为获取细胞膜纯净物的来源 a 成熟红细胞b 神经细胞c 白细胞d 口腔上皮细胞 将选取的上述材料放入 中 由于渗透作用 一段时间后细胞将破裂 有实验表明 将两种不同的海绵动物的细胞分散成单个的 然后将这些细胞掺在一起混合培养 发现只有同种的细胞才能结合 在这个细胞识别过程中 起作用的是细胞膜上的 1925年 科学家用丙酮提取细胞膜的磷脂 并将它在空气 水界面上展开时 这个单层分子的面积相当于原来细胞表面积的两倍 由此可以认为细胞膜由 组成 解析 1 2 考查细胞膜的分子结构 细胞膜的化学组成成分主要是蛋白质分子和磷脂分子 膜中间的磷脂双分子层构成细胞膜的基本骨架 蛋白质分子有的嵌入磷脂双分子层表面 有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中 有的贯穿于整个磷脂双分子层 在细胞膜外表面还有链状的多糖分子 大多和蛋白质结合成为糖蛋白 也可和脂质分子结合成糖脂 3 考查细胞膜的结构特点 磷脂双分子层和蛋白质分子均处于动态变化之中 因此细胞膜具有一定的流动性 4 需要辨析主动运输和被动运输的概念 同时考查处理图示信息的能力 在a e五个过程中 b c d表示物质从浓度高的一侧向浓度低的一侧转运 不需要消耗能量 故是被动运输 a e表示物质从浓度低的一侧向浓度高的一侧运输 需要载体蛋白 需要消耗能量 故是主动运输 氧气跨膜是简单扩散 所以为b所示转运过程 葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞的过程为主动运输 需要载体蛋白并消耗能量 属于a的过程 图中e也是主动运输 但它是物质排出细胞的过程 5 欲获得纯净的细胞膜多选择人体成熟的红细胞 放入清水中吸水涨破 同种细胞的识别过程是细胞膜上的糖蛋白在起作用 由于细胞膜的磷脂分子的单层面积相当于原来细胞表面积的两倍 因此推断细胞膜是由两层磷脂分子组成的 答案 1 蛋白质分子磷脂双分子层多糖 2 b 或磷脂双分子层 3 具有一定的流动性 4 a eba 5 a 清水 或蒸馏水