高考生物总复习 第二单元 第3讲 物质进出细胞的方式配套课件.pptVIP

第3讲物质进出细胞的方式 一 细胞的吸水和失水1 渗透作用的原理 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 由蔗糖溶液进入清水中的水分子 导致蔗糖溶液液面 上升 具有半透膜 膜两侧溶液具有浓度差 多于 2 动物细胞的吸水和失水 1 人成熟红细胞中发生渗透作用的条件 相当于半透膜 之间存在浓度差 2 引起细胞失水与吸水的条件 外界溶液与细胞质之间存在浓度差 细胞质与外界溶液 细胞膜 细胞质 细胞膜 液泡膜 2 植物细胞质壁分离的现象与原因 现象 细胞壁与原生质层分离 外因 外界溶液浓度 细胞液浓度 导致细胞失水 内因 失水 吸水 细胞壁的伸缩性小于原生质层 解惑 细胞吸水过程中 水分子在细胞膜上总是双向运动的 细胞吸水时 由外界溶液向细胞液扩散的水分子总数多于由细胞液向外界溶液扩散的水分子总数 巧记 渗透作用的发生渗透作用要发生 满足条件来促成 半透膜和浓度差 缺少其一都不行 植物细胞需成熟 具备液泡有可能 细胞膜 质 液泡膜 原生质层来组成 放入外界环境中 渗透系统全形成 水分运动啥方向 全由两液浓度定 二 物质跨膜运输的其他实例1 不同物质的跨膜运输特点 1 水分子 高 低 2 离子和小分子 依据细胞生命活动需要进行 2 水稻和番茄吸收不同离子的特点 1 同种生物细胞对不同物质的吸收具有选择性 与其含有离子载体的 有关 种类和数量 顺相对含量梯度 选择吸收 2 不同种生物细胞对同种物质吸收具有差异性 三 物质跨膜的方式1 填写有关跨膜运输方式及结构名称甲 乙 协助扩散 丙 a 载体蛋白 自由扩散 主动运输 2 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甲 2 葡萄糖进入红细胞是 3 k 进入红细胞是 浓度差 种类和数量 乙 丙 渗透系统的组成及原理 2 常见渗透装置图分析 1 若s1溶液浓度大于s2 则单位时间内由s2 s1的水分子数多于s1 s2 外观上表现为s1液面上升 若s1溶液浓度小于s2 则情况相反 外观上表现为s1液面下降 2 在达到渗透平衡后 若存在如图所示的液面差 h 则s1溶液浓度仍大于s2 因为液面高的一侧形成的压强 会阻止溶剂由低浓度一侧向高浓度一侧扩散 3 渗透作用的发生特点 1 水分子总是由溶液浓度低的部位向浓度高的部位渗透 2 半透膜两侧溶液浓度差是渗透作用发生的动力 既决定着渗透的方向 又决定着渗透的速度 即浓度差越大 渗透越快 4 验证渗透作用发生条件的实验设计 1 实验设计 2 结论 a组和b组对比说明渗透作用要有半透膜 a组和c组对比说明发生渗透作用时半透膜两侧的溶液必须具有浓度差 5 渗透作用模型和植物细胞的图例比较 半透膜两侧的溶液具有浓度差 原生质层 选择透过性膜 浓度差 细胞液与外界溶液之间 原理 水分子通过半透膜的扩散作用 细胞液通过原生质层与外界溶液之间发生渗透 水扩散的方向 低浓度溶液 高浓度溶液 6 相近概念比较 1 扩散作用和渗透作用的关系物质从高浓度区域向低浓度区域的运动称为扩散作用 渗透作用是一种特殊方式的扩散 它是指水或其他溶剂分子通过半透膜 或选择透过性膜 进行的扩散 2 半透膜 选择透过性膜区别 半透膜是无生命的物理性薄膜 是指某些物质可以透过而另一些物质不能透过的多孔性薄膜 物质能否通过取决于分子的大小 选择透过性膜是具有生命的生物膜 载体的存在决定了其对不同物质是否有选择性 细胞死亡或膜载体蛋白失活后 其选择透过性丧失 共性 都允许水分子自由通过 而不允许大分子物质通过 3 原生质 原生质层和原生质体 原生质是细胞内生命物质的总称 它的主要成分是蛋白质 核酸 脂质 原生质分化产生细胞膜 细胞质和细胞核 一个动物细胞就是一小团原生质 植物细胞由原生质和细胞壁组成 原生质层在成熟的植物细胞内相当于半透膜的结构 由细胞膜 液泡膜以及两层膜之间的细胞质组成 不包括细胞核和液泡内的细胞液 此结构仅存在于成熟的植物细胞中 原生质体是去除了植物细胞壁后所剩下的具有生物活性的植物细胞结构 包括细胞膜 细胞质 细胞核三部分 常用作植物细胞融合的材料 7 细胞吸水和失水的分析 渗透作用 在成熟的植物细胞中 原生质层相当于一层半透明膜 外界溶液与细胞液有浓度差 外界溶液浓度 细胞液浓度 细胞吸水而膨胀 植物细胞失水 外界溶液浓度 细胞液浓度 细胞失水而发生质壁分离 动物细胞失水 渗透作用 细胞膜相当于一层半透膜 外界溶液与细胞内液有浓度差 外界溶液浓度 细胞内液浓度 细胞吸水而膨胀 严重时细胞膜会破裂 外界溶液浓度 细胞内液浓度 细胞失水而皱缩 8 渗透系统的应用 1 比较不同溶液浓度的大小 m n 现象及结论 若漏斗内液面上升 则m n 若漏斗内液面不变 则m n 若漏斗内液面下降 则m n 2 探究物质能否通过半透膜 以碘和淀粉为例 不变蓝 碘能通过半透膜 而淀粉不能 不变蓝 变蓝 淀粉能通过半透膜 而碘不能 变蓝 变蓝 淀粉和碘都能通过半透膜 不变蓝 不变蓝 淀粉和碘都不能通过半透膜 变蓝 提醒 1 发生渗透平衡只意味着半透膜两侧水分子移动达到平衡状态 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 溶液浓度指物质的量浓度而非质量浓度 如10 的葡萄糖溶液和10 的蔗糖溶液的质量浓度相等 但10 的蔗糖溶液的物质的量浓度小 故水可通过半透膜由蔗糖溶液向葡萄糖溶液移动 现有体积相同 质量分数相同的蔗糖溶液和葡萄糖溶液 图1表示这两种物质透过半透膜的情况 图2表示渗透作用装置图 下列叙述合理的是 a 图1体现了半透膜的选择透过性b 图2甲中水柱a先上升后下降c 图2乙中水柱b先上升后不变d 平衡后水柱a的高度高于水柱b d 解析 人工制成的半透膜 如玻璃纸没有生物活性 不具有选择透过性 a错误 由于蔗糖不能透过半透膜 故水柱a表现为先上升 后保持不变 b错误 葡萄糖能透过半透膜 水柱b表现为先上升 后由于葡萄糖透过半透膜进入清水中 水柱b将下降 c错误 1 某同学设计了如图所示的渗透作用实验装置 实验开始时长颈漏斗内外液面平齐 记为零液面 实验开始后 长颈漏斗内部液面的变化趋势为 b 解析 掌握渗透作用发生的条件 半透膜和膜两侧存在浓度差 水分子扩散的方向 顺浓度梯度扩散 和扩散的速率是解题的关键 仔细观察图示 长颈漏斗内为蔗糖溶液 实验开始后长颈漏斗内部液面将上升 由于实验初始阶段半透膜内外溶液浓度差较大 液面上升速率较大 物质进出细胞的方式及相关模型 曲线 1 物质进出细胞的方式比较 不需要载体 不消耗能量 需要载体 不消耗能量 需要载体 消耗能量 不需要载体 消耗能量 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 胞吐 胰岛素 消化酶 抗体等分泌到细胞外 胞吞 吞噬细胞吞噬细菌 提醒 1 同一种物质进出不同细胞时 运输方式可能不同 如红细胞吸收葡萄糖为协助扩散 小肠细胞吸收葡萄糖则是主动运输 2 在跨膜运输方式中 只有主动运输需要能量 且能逆浓度梯度运输 2 影响跨膜运输的因素及曲线分析 1 影响因素 影响自由扩散的因素 细胞膜内外物质的浓度差 影响协助扩散的因素 细胞膜内外物质的浓度差 细胞膜上载体蛋白的种类和数量 影响主动运输的因素 载体蛋白 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 2 曲线分析 物质浓度 在一定的浓度范围内 氧气浓度 温度 提醒 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 下图表示动物肌肉细胞细胞膜转运部分物质的示意图 下列叙述与图中信息相符的是 双选 a 甲侧为细胞内 乙侧为细胞外b na 既可顺浓度梯度运输也可逆浓度梯度运输c 图示中葡萄糖跨膜运输的直接驱动力不是atpd 图示中葡萄糖跨膜运输方式与细胞吸收甘油相同 bc 解析 肌细胞内的肌糖原不能转化成葡萄糖 细胞又要不断消耗葡萄糖 所以甲侧为细胞外 乙侧为细胞内 钠离子进入细胞需要载体蛋白但不消耗能量 而运出细胞需要载体消耗能量 分析图可知 葡萄糖进入肌细胞需要载体蛋白协助 由钠离子驱动 而细胞吸收甘油的方式是自由扩散 2 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 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 k c 胰岛素d co2 b 解析 由图乙可知该物质的运输是由低浓度到高浓度 从细胞外运输到细胞内 消耗能量 为主动运输 由图甲可知 钾离子在细胞外的浓度低 在细胞内的浓度高 因此由细胞外运输到细胞内需要消耗能量 为主动运输 钠离子在细胞内的浓度低于在细胞外的浓度 与图乙所示不符 胰岛素的运输方式为胞吐 co2的运输方式为自由扩散 1 思维误区误区1渗透系统中水分子的运动方向是单向的辨析渗透系统半透膜两侧水分子不是单方向移动的 渗透未平衡时 单位时间内水分子通过半透膜相互渗透 表现为净速度是水从低浓度溶液一侧向高浓度溶液的一侧运动 误区2认为离子要通过细胞膜都必须进行主动运输辨析na k 等无机盐离子一般以主动运输进出细胞 但也可通过协助扩散或离子通道进出细胞 实际上 通过细胞膜上的通道蛋白协助进行的运输就是被动运输 如静息电位状态下神经纤维膜上 na 通道 关闭 k 通道 打开 部分k 外流 由k 细胞内高浓度向细胞外低浓度运输 造成膜外正电位 膜内负电位 相反 神经受刺激 动作电位的形成则是 na 通道 打开 na 快速内流 被动运输 的结果 2 易错点易错点1胞吞和胞吐不是跨膜运输辨析 1 跨膜运输包括主动运输和被动运输 是由物质直接穿过细胞膜完成的 它是小分子物质进出细胞的物质运输方式 其动力来自物质的浓度差或由atp提供 2 胞吞和胞吐是借助于膜的融合完成的 与膜的流动性有关 它是大分子和颗粒性物质进出细胞的物质运输方式 靠atp提供动力 易错点2渗透平衡时的分析辨析 1 半透膜两侧水分子移动达到平衡状态 不能认为没有水分子移动 2 不能认为半透膜两侧溶液浓度是相等的 应是较高一侧溶液浓度大于另一侧 如图为渗透作用实验 开始时如图甲所示 a代表清水 b c代表蔗糖溶液 过一段时间后结果如图乙 漏斗管内液面不再变化 h1 h2表示漏斗内液面与清水的液面差 下列说法错误的是 a 图甲中b的浓度一定大于c的浓度b 图乙中b的浓度一定等于c的浓度c 图甲a中水分子扩散到b的速度大于a中水分子扩散到c的速度d 图乙a中水分子扩散到b的速度等于b中水分子扩散到a的速度 b 分析 半透膜两侧溶液有浓度差 浓度差越大 水分子扩散越快 漏斗管内的液面越高 据最终实验结果可断定图甲中b的浓度大于c的浓度 当管中液面上升到一定程度时 h1 h2段液柱产生的静水压与渗透压相等 此时水分子进出半透膜达到动态平衡 管中的液面停止上升 渗透压越大 表明溶液的浓度越大 又因h1 h2 说明乙图中b的渗透压大于c的渗透压 也就是说b的浓度一定大于c的浓度 易错点3对物质进出细胞的图解 曲线辨析不清辨析 1 需要载体协助的运输方式除主动运输外不要漏掉协助扩散 2 消耗能量的运输方式除主动运输外不要漏掉胞吞和胞吐 3 从高浓度到低浓度运输方式除自由扩散外不要漏掉协助扩散 4 影响协助扩散运输速度的因素除载体数量外不要漏掉浓度差 5 与主动运输有关的细胞器除供能的线粒体外不要漏掉载体蛋白的合成场所 核糖体 6 运输速度与o2浓度无关的运输方式除自由扩散外不要漏掉协助扩散 科学家在研究细胞膜运输物质时发现有下列四种关系 分别用四种曲线表示 在研究具体的物质x时 发现与曲线 和 相符 试问 细胞膜运输物质x的方式是 a 主动运输b 自由扩散c 胞吞和胞吐d 无法判断 分析 解答本题时应先分析每一条曲线可表示哪种运输方式 再判断物质x的运输方式 曲线物质运输速率与物质浓度成正相关 应为自由扩散 曲线在一定浓度范围内 随物质浓度升高运输速率加快 当达到一定浓度后 a 运输速率不再增加 说明这种运输需要载体 由于受载体数量的影响 运输速率存在最大值 故可表示主动运输和协助扩散 曲线o2浓度的高低可影响细胞呼吸 进而影响能量的供应 该运输速率与o2浓度无关 说明这种运输方式不需要能量 应为被动运输 曲线运输速率与o2浓度有关 说明这种运输方式需要能量 应为主动运输 结合对上述曲线的分析 我们可以看出运输物质x的方式是主动运输 观察植物细胞的质壁分离及复原一 原理成熟的植物细胞构成渗透系统可发生渗透作用 二 流程 三 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 植物细胞的原生质层相当于一层半透膜 四 实验中注意事项1 选择有大液泡且液泡带有颜色的植物细胞作为实验材料以方便观察 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 2 滴加蔗糖溶液和清水所用的方法为引流法 本实验是对照实验 无对照组 滴加溶液前的镜检与滴加溶液后的镜检形成自身对照 前测和后测 3 本实验选用0 3g ml的蔗糖溶液 浓度过高 质壁分离速度虽快 但不久细胞会因失水过多而死亡 不能再进行质壁分离复原 浓度过低 不能引起质壁分离或质壁分离速度太慢 此外 8 的食盐溶液 5 的硝酸钾溶液等也可使用 但它们引起质壁分离后可自动复原 盐酸 酒精 醋酸等溶液能杀死细胞 不适于做质壁分离的溶液 4 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 5 当以可吸收的物质做溶质时 如甘油 尿素 kno3 乙二醇等 可出现质壁分离和自动复原现象 6 质壁分离时 原生质层的外界面是细胞膜 1 下图为甲同学进行的一项实验的基本操作步骤 其中叙述错误的是 a b步骤是观察细胞质大小及细胞壁的位置b e步骤滴加的是清水c 该实验是观察植物细胞的质壁分离与复原d 实验前后的处理形成了自身对照 a 解析 步骤b是在显微镜下观察液泡 紫色区域 的大小和原生质层的位置 步骤c是进行质壁分离的实验操作 步骤e进行的是质壁分离复原的实验操作 所以需要滴加的是清水 步骤d f分别是在显微镜下观察质壁分离及质壁分离复原的实验现象 2 为探究植物a能不能移植到甲地生长 某生物学研究性学习小组通过实验测定了植物a细胞液的浓度 实验结果如表 为保证植物a移植后能正常生存 则甲地土壤溶液的浓度应 a 0 15mol lb 0 2mol lc 0 2mol ld 0 3mol l a 解析 本题考查质壁分离与复原实验在实践中的应用 测定土壤溶液的浓度 当植物细胞液浓度小于土壤溶液浓度时 细胞会失水发生质壁分离 植物不能正常生存 由表中信息可知 该植物细胞液的浓度介于0 15mol l和0 2mol l之间 因此 为保证植物移植后能正常生存 甲地土壤溶液的浓度应 0 15mol l 1 2013 高考新课标全国卷 关于植物细胞通过主动运输方式吸收所需矿质元素离子的叙述 正确的是 a 吸收不同矿质元素离子的速率都相同b 低温不影响矿质元素离子的吸收速率c 主动运输矿质元素离子的过程只发生在活细胞中d 叶肉细胞不能以主动运输的方式吸收矿质元素离子 c 解析 植物细胞对矿质元素离子的吸收具有选择性 其细胞学基础是细胞膜上有特异性的载体 不同植物细胞膜上载体的种类和数量不同 所以吸收不同矿质元素离子的速率不同 a项错误 低温条件下呼吸酶活性下降 呼吸速率下降 产生的atp少 会影响矿质元素离子主动运输的速率 b项错误 主动运输过程除了需要载体外还需要能量 能量是由活细胞进行细胞呼吸提供的 只有活细胞能进行细胞呼吸 c项正确 叶肉细胞的生命活动需要矿质元素离子 一般以主动运输方式吸收矿质元素离子 d项错误 2 2012 高考海南卷 在动物细胞的物质运输中 属于自由扩散的是 a 红细胞中的na 进入血浆b 细胞外液中的o2进入肌细胞c 细胞外液中的k 进入神经细胞d 血浆中的碘进入甲状腺滤泡上皮细胞解析 人红细胞中的na 只有血浆中的1 6 为了维持na 细胞外高浓度 k 细胞内高浓度 细胞靠主动运输运出na 运进k 故a c项错误 o2的跨膜运输是自由扩散 故b项正确 甲状腺滤泡上皮细胞中碘浓度比血浆中的浓度高 血浆中的碘进入甲状腺滤泡上皮细胞属于主动运输 故d项错误 b 3 2012 高考安徽卷 蛙的神经元内 外na 浓度分别是15mmol l和120mmol l 在膜电位由内负外正转变为内正外负过程中有na 流入细胞 膜电位恢复过程中有na 排出细胞 下列判断正确的是 a na 流入是被动运输 排出是主动运输b na 流入是主动运输 排出是被动运输c na 流入和排出都是被动运输d na 流入和排出都是主动运输 a 解析 解答本题时首先要理解细胞内 外离子的分布及膜电位的形成 能结合物质跨膜运输的特点对离子进出细胞的方式进行分析是解题的关键 静息电位时 na 浓度膜外高于膜内 受刺激时 na 顺浓度梯度由膜外运输到膜内 不消耗能量 属于被动运输 故b d两项错误 膜电位恢复为静息电位过程中 na 由膜内运输到膜外 属于逆浓度梯度运输 消耗能量 属于主动运输 故c项错误 a项正确 4 2012 高考上海卷 相对细菌和植物细胞而言 动物细胞离体培养更需关注培养基的渗透压 这是因为动物细胞 a 没有细胞壁 对培养基的渗透压更敏感b 渗透压远高于细菌或植物细胞的渗透压c 没有成熟大液泡 渗