优化探究（新课标）高考生物一轮复习 4细胞的物质输入和输出课件 新人教版必修1.ppt

第4章细胞的物质输入和输出 观考情考纲考频 1 物质出入细胞的方式 3年16考 2 通过模拟实验探究膜的透性 实验 3 观察植物细胞的质壁分离和复原 实验 3年9考 一 细胞的吸水与失水1 渗透作用产生的条件 1 有一层 2 半透膜两侧的溶液具有 2 动物细胞吸水和失水的条件 1 外界溶液浓度细胞质浓度时 细胞吸水膨胀 2 外界溶液浓度大于细胞质浓度时 细胞 3 外界溶液浓度等于细胞质浓度时 水分进出细胞处于 半透膜 浓度差 小于 失水皱缩 动态平衡 3 植物细胞的吸水和失水 以成熟植物细胞为例 2 条件 成熟植物细胞具有中央 是一个渗透系统 大液泡 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 依据细胞生命活动的需要进行 顺相对含量梯度 选择吸收 2 实例 1 水稻和番茄吸收不同离子的特点 不同植物 如番茄 水稻 对的吸收能力不同 同种植物对的吸收能力不同 2 人体甲状腺滤泡上皮细胞对碘的吸收是梯度进行的 同一离子 不同离子 逆浓度 3 生物膜的功能特性 1 细胞膜和其他生物膜都是膜 水分子 一些离子和小分子可以通过 而其他的离子 小分子和大分子则不能通过 2 生物膜的是活细胞的一个重要特征 选择透过性 选择透过性 三 物质出入细胞的方式1 小分子和离子的跨膜运输 2 主动运输的意义主动运输保证了活细胞能够按照生命活动的需要 主动 所需要的营养物质 排出代谢废物和对细胞有害的物质 从而维持细胞组成成分的动态稳定 保证生命活动的正常进行 主动运输充分说明细胞膜具有 选择吸收 选择透过性 3 大分子和颗粒性物质进出细胞的方式 1 判断下列有关细胞的吸水和失水叙述的正误 1 用紫色洋葱鳞片叶外表皮不同部位观察到的质壁分离程度可能不同 2014年高考新课标全国 卷 2 成熟植物细胞在高渗溶液中发生质壁分离是因为细胞壁具有选择透过性 2013年高考北京卷 3 用紫色洋葱鳞片叶外表皮作实验材料可观察质壁分离及复原 2012年高考广东卷 4 动物细胞没有细胞壁 对培养基的渗透压更敏感 2012年高考上海卷改编 5 洋葱根尖分生区细胞不宜作观察质壁分离和复原实验的实验材料 6 液泡中积累大量离子 故液泡膜不具有选择透过性 2 判断下列有关物质运输方式说法的正误 1 通过载体蛋白的物质转运属于主动运输 2014年高考浙江卷 2 主动运输矿质元素离子的过程只发生在活细胞中 2013年高考新课标全国卷 3 物质通过协助扩散进出细胞时需要消耗atp 2013年高考海南卷 4 神经细胞内na 与有关载体蛋白结合后排出细胞 2013年高考浙江卷改编 5 葡萄糖穿越细胞膜进入红细胞的运输速率存在一个饱和值 该值的大小取决于细胞膜上相应载体的数量 2013年高考上海卷 6 氢离子可以通过扩散作用进入液泡内 1 渗透作用与渗透系统 1 渗透作用 指水分子 或其他溶剂分子 通过的扩散 是自由扩散的一种形式 2 渗透系统 组成 一个完整的渗透系统 由两个 a和b 以及两者中间的组成 发生渗透作用的条件 一是具有 二是半透膜两侧溶液具有 渗透系统的组成及应用 半透膜 溶液体系 半透膜 半透膜 浓度差 水分的流动判断 当溶液浓度a b时 水分就通过半透膜由b流向a 当溶液浓度a b时 水分就通过半透膜由a流向b 当溶液浓度a b时 则渗透体系处于状态 动态平衡 3 渗透系统组成的实验探究 2 动植物细胞能通过渗透作用吸水或失水 易错易混 特别关注渗透作用的3个易错易混点 1 发生渗透平衡只意味着半透膜两侧水分子移动达平衡状态 既不可看作没有水分子移动 2 溶液浓度指物质的量浓度而非质量浓度 3 溶液浓度高 单位体积溶液中溶质微粒多 水分子浓度低 溶液浓度低 单位体积溶液中溶质微粒少 水分子浓度高 故渗透作用中水由低浓度溶液流向高浓度溶液 与自由扩散中水从高浓度一侧运输到低浓度一侧并不矛盾 3 渗透作用的发生 溶质分子不能通过半透膜 1 当s1浓度 s2浓度时 由s2 s1的水分子数由s1 s2的水分子数 漏斗 s1 液面 2 当s1浓度 s2浓度时 由s1 s2的水分子数由s2 s1的水分子数 漏斗 s1 液面 多于 上升 多于 下降 易错易混 需特别关注的2个易错易混点 1 若溶质分子能通过半透膜 则先是浓度高的一侧液面升高 随后另一侧液面上升 最后达到渗透平衡 2 上图中 在达到渗透平衡后 只要存在液面差 h 则s1溶液的浓度仍大于s2溶液的浓度 1 某校生物兴趣小组在学习了课本实验 探究酵母菌细胞的呼吸方式 后 想进一步探究酵母菌细胞在有氧和无氧的条件下产生等量co2时 哪种条件下消耗葡萄糖较少的问题 他们进行了如下实验 将无菌葡萄糖溶液与少许酵母菌混匀后密封 瓶中无氧气 按下图装置进行实验 当测定甲 乙装置中caco3沉淀相等时 撤去装置 将甲 乙两锥形瓶溶液分别用滤菌膜过滤 除去酵母菌 得到滤液1和滤液2 请分析回答下列问题 1 甲 乙两组的实验变量是 实验中需控制的无关变量主要有 2 酵母菌产生co2的场所是 3 利用提供的u形管 已知滤液中的葡萄糖不能通过u形管底部的半透膜 其余物质能通过 滤液1和滤液2等 继续完成探究实验 实验步骤 将 的滤液1和滤液2分别倒入u形管的a b两侧并标记 一段时间后观察 的变化 实验结果预测和结论 如果 则有氧呼吸消耗的葡萄糖少 如果 则有氧呼吸消耗的葡萄糖多 解析 1 由题干信息 探究酵母菌细胞在有氧和无氧的条件下产生等量co2时 哪种条件下消耗葡萄糖较少的问题 可知实验变量是氧气的有无 实验过程中要控制的无关变量主要有温度 影响酶活性 ph 影响酶活性 培养液量 培养液浓度等 2 酵母菌是兼性厌氧生物 有氧时在线粒体中产生co2 无氧条件下能在细胞质基质中产生co2 3 根据题中信息及实验设计要遵循对照原则 实验步骤 是将 等量 的滤液1和滤液2分别倒入u形管的a b两侧并标记 是一段时间后观察两侧液面的变化 对实验结果的预测要全面 不能有遗漏 分析实验原理 如果滤液1和滤液2中葡萄糖的量相等 液面就不会有变化 如果滤液1中葡萄糖含量多于滤液2即有氧呼吸消耗的葡萄糖少 水分就会从滤液2中进入滤液1 这样滤液1所在一侧的液面就会上升 反之就会下降 答案 1 有无氧气温度 ph 培养液量 培养液浓度等 2 细胞质基质和线粒体 3 实验步骤 等量 两侧 液面实验结果预测和结论 a侧液面上升 b侧液面下降 a侧液面下降 b侧液面上升 如果a b两侧液面高度相同 则有氧呼吸和无氧呼吸消耗的葡萄糖一样多 1 物质跨膜方式图解 影响物质跨膜运输的因素及探究运输方式 2 影响物质跨膜运输的因素 1 物质浓度 在一定的浓度范围内 2 氧气浓度 红细胞的主动运输与o2无关 3 温度 可影响和 因而会影响物质跨膜运输的速率 生物膜的流动性 酶的活性 易错易混 特别关注5个易错易混点 1 胞吞和胞吐不是跨膜运输 胞吞和胞吐是借助于膜的融合完成的 与膜的流动性有关 是大分子和颗粒性物质进出细胞的物质运输方式 消耗能量 2 物质进出细胞核并非都通过核孔 核孔是rna和蛋白质等大分子进出细胞核的通道 小分子物质进出细胞核是通过跨膜运输实现的 不通过核孔 3 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 4 植物吸收水分的方式是自由扩散 而吸收无机盐离子的方式是主动运输 因此可以说植物对水分和无机盐的吸收是两个相对独立的过程 5 载体具有饱和性和特异性 温度和o2浓度可以通过影响能量的产生而影响主动运输的速率 2 下列关于细胞输入和输出物质的叙述中 错误的是 a 大分子物质输入细胞需要消耗atp 但穿过的生物膜层数是0b 主动运输和协助扩散的主要区别是是否消耗atpc 自由扩散和协助扩散的主要区别是是否需要载体d 死亡的细胞通过自由扩散输入或输出物质 活细胞可以通过主动运输输入或输出物质解析 大分子物质出入细胞的方式是胞吐或胞吞 需要消耗atp 但不穿过生物膜 a正确 主动运输和协助扩散都需要载体 它们的主要区别在于是否需要消耗atp b正确 自由扩散和协助扩散都不需要消耗atp 它们的主要区别在于是否需要载体 c正确 死亡的细胞不能再通过自由扩散或其他方式输入和输出物质 d错误 答案 d 3 如图为物质出入细胞的四种方式示意图 请据图回答 1 图中a表示 方式 b表示 方式 c表示 方式 d表示 方式 2 k o2和葡萄糖三种物质中 通过b方式进入红细胞的是 3 与a方式相比 b方式的主要特点是需要借助 该物质是在细胞内的 上合成的 4 胰岛b细胞分泌胰岛素是通过 方式进行的 该种运输方式也体现出细胞膜 的特点 5 若在细胞中注入某种呼吸抑制剂 方式将会受到较大影响 6 需要载体蛋白协助的方式为 填字母 影响b方式运输速率的因素为 与c运输方式有关的细胞器是 解析 自由扩散受膜两侧浓度差的影响 浓度差越大 物质出入细胞的速率就越快 而协助扩散和主动运输都受细胞膜上载体蛋白数量的限制 主动运输和胞吐又受能量多少的限制 答案 1 自由扩散协助扩散主动运输胞吐 2 葡萄糖 3 载体蛋白核糖体 4 d 或胞吐 具有一定的流动性 5 c d 或主动运输和胞吐 6 b c浓度差和载体蛋白数量线粒体和核糖体 实验七观察植物细胞的质壁分离和复原1 实验原理 1 成熟植物细胞的原生质层具有 和原生质层具有一定 但原生质层的伸缩性细胞壁 2 细胞液浓度外界溶液浓度 外界溶液中的水分经原生质层进入细胞液 选择透过性 细胞壁 伸缩性 大于 质壁分离 质壁分离复原 2 植物细胞质壁分离及质壁分离复原实验材料选择新鲜紫色洋葱鳞片叶外表皮是进行此项实验的较理想材料 它既容易被剥离而制成临时装片 又很容易在显微镜下观察 实践证明 质量浓度为0 3g ml的蔗糖溶液很容易使洋葱鳞片叶外表皮细胞发生质壁分离 短时间内对细胞的伤害很小 而清水又可使质壁分离得到复原 3 实验步骤 4 实验试剂使用 1 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 细胞而死亡 2 使用质量浓度为1mol l 1的kno3溶液 因为k 和no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 尿素 甘油 乙二醇等现象同上 3 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 因为醋酸能细胞 使原生质层失去选择透过性 过度失水 自动复原 杀死 5 植物细胞质壁分离及复原的观察与应用 1 植物细胞质壁分离及复原的拓展应用 判断成熟植物细胞是否是活细胞 测定细胞液浓度范围 比较不同成熟植物细胞的细胞液浓度 鉴别不同种类的溶液 如kno3和蔗糖溶液 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 证明细胞壁的伸缩性小于原生质层的伸缩性 2 细胞能否发生质壁分离及复原的判断 从细胞角度分析a 死细胞 动物细胞及未成熟的植物细胞 如根尖分生区细胞 不发生质壁分离及复原现象 b 具有的成熟植物细胞可发生质壁分离及复原现象 中央大液泡 从溶液角度分析a 在一定浓度 溶质不能透膜 的溶液中只会发生质壁分离现象 不能自动复原 b 在一定浓度 溶质可透膜 的溶液 如kno3 甘油等 中可发生质壁分离后现象 c 在高浓度溶液中可发生质壁分离现象 但不会发生 现象 d 盐酸 酒精 醋酸等溶液能杀死细胞 不适于作 实验的溶液 自动复原 质壁分离复原 质壁分离 4 2014年高考江苏卷 在 观察植物细胞的质壁分离和复原 实验中 对紫色洋葱鳞片叶外表皮临时装片进行了三次观察 如下图所示 下列有关叙述正确的是 a 第一次观察时容易看到紫色大液泡和较大的无色细胞质基质区域b 第二次观察时可以发现细胞质壁分离首先发生在细胞的角隅处c 吸水纸的主要作用是吸除滴管滴加的多余液体 以免污染镜头d 为了节约实验时间 通常可以省略第一次显微观察步骤 解析 观察植物细胞的质壁分离和复原 实验中 第一次是对正常细胞的液泡体积 颜色等进行观察 以此作为滴加蔗糖溶液后 判断细胞是否发生质壁分离的标准 因此不能省略 第一次观察时容易看到较大的紫色液泡和较小的无色细胞质基质区域 吸水纸的主要作用是引流 加速滴加的液体向对侧扩散 第二次观察的是植物细胞的质壁分离过程 在显微镜下可以看到质壁分离最先出现在细胞的角隅处 答案 b 5 如图所示 图乙细胞是将图甲细胞放置于一定浓度的蔗糖溶液中的结果 图丙是将另外一种植物的细胞依次浸于蒸馏水 物质的量浓度为0 3mol l的蔗糖溶液和0 5mol l的尿素溶液中 原生质层的体积随时间变化的曲线图 请据图回答 1 图甲细胞中 全透性的结构是 图乙细胞中半透性的原生质层由 构成 填编号 2 图乙细胞在质壁分离结束时 处充满了 3 图丙的a b c三曲线中 表示细胞在蒸馏水中的是 表示在0 3mol l的蔗糖溶液中的是 4 bc段的细胞液浓度变化为 填 增大 减小 不变 5 试简要分析b c两曲线存在差异的原因 b曲线是在 中 细胞先因渗透失水而发生质壁分离 后由于 能进入细胞 使得质壁分离后的细胞因吸水而自动复原 c曲线是由于 不能进入细胞 因此质壁分离后细胞不能发生自动复原 解析 本题考查植物细胞质壁分离和复原的结构基础及过程 1 图甲细胞中 细胞壁是全透性的 图乙细胞中原生质层由 细胞膜 液泡膜及二者之间的 细胞质组成 具有选择透过性 2 由于细胞壁是全透性的 图乙细胞在质壁分离结束时 处充满了外界的蔗糖溶液 3 据图丙可知 a曲线原生质层的体积逐渐变大 直至不变 说明细胞在渗透吸水 因此a曲线代表细胞浸入蒸馏水后的体积变化 b曲线原生质层的体积先变小而后恢复至原来的状态 说明细胞先因失水发生了质壁分离 后因某种物质被细胞吸收进入细胞 细胞液浓度增大 水分子又随之进入细胞 进而发生了质壁分离的自动复原 c曲线原生质层的体积逐渐变小直至不变 说明细胞因渗透失水发生了质壁分离 没有发生质壁分离的自动复原 因蔗糖是大分子物质 不能进入细胞 故b曲线代表细胞浸入0 5mol l的尿素溶液中的体积变化 c曲线代表细胞浸入0 3mol l的蔗糖溶液中的体积变化 4 b点代表细胞发生质壁分离完毕 由于尿素可以被细胞吸收 细胞液浓度增大 水分子随之进入细胞 发生了质壁分离的自动复原 因此bc段的细胞液浓度在减小 答案 1 2 蔗糖溶液 3 ac 4 减小 5 0 5mol l的尿素溶液尿素蔗糖 例1 某同学拟选择一种半透性的膜材料 用于自制渗透计 他采用如图1所示的装置 示意图 对收集到的四种材料甲 乙 丙 丁进行实验 得到了倒置漏斗中的液面高度随时间变化的曲线 如图2 据图分析 该同学应选择的膜材料是 渗透作用 a 甲b 乙c 丙d 丁 解析 根据图1可知 漏斗内糖水的浓度高于烧杯内的水 因此 一定时间内 烧杯内的水将大量渗透到漏斗中而使液面升高 但当液面达到一定高度时 由于浓度差和压力差综合作用使液面不再升高 答案 a 知识归纳 半透膜 全透膜和选择透过性膜 例2 如图中曲线a b表示物质跨 穿 膜运输的两种方式 下列表述正确的是 a 脂溶性小分子物质不能通过方式a运输b 与方式a有关的载体蛋白覆盖于细胞膜表面c 方式b的最大转运速率与载体蛋白数量有关d 抑制细胞呼吸对方式a和b的转运速率均有影响 物质出入细胞的方式 解析 首先根据横 纵坐标的含义和曲线的变化趋势判断a b分别代表的物质运输方式 然后根据各种运输方式的特点 结合选项作答 据图分析 曲线a表示被转运分子的转运速率与浓度呈正比 符合自由扩散的特点 曲线b表示在被转运分子的浓度较低时 随着浓度提高 转运速率增加 浓度较大时出现饱和现象 受载体蛋白数量限制 符合协助扩散或主动运输的特点 a项中 脂溶性小分子的跨膜运输方式是自由扩散 b项中 自由扩散与载体蛋白无关 d项中抑制细胞呼吸 停止能量供给 会影响主动运输 但对自由扩散和协助扩散无影响 答案 c 例3 成熟的植物细胞具有中央大液泡 可与外界溶液构成渗透系统进行渗透吸水或渗透失水 图甲表示渗透装置吸水示意图 图乙表示图甲中液面上升的高度与时间的关系 图丙表示成熟植物细胞在某外界溶液中的一种状态 此时细胞有活性 请据图回答下列问题 质壁分离与复原 1 由图甲漏斗液面上升可知 实验初始时c两侧浓度大小是a b 大于 小于 等于 由图乙可知漏斗中溶液吸水速率在 最终液面不再上升 当液面不再上升时 c两侧浓度大小是a b 2 图丙中相当于图甲中c结构的是 填序号 结构 当中充满的液体是 此时细胞液的浓度与外界溶液的浓度大小关系是 a 细胞液 外界溶液b 细胞液 外界溶液c 细胞液 外界溶液d 都有可能 3 把一个已经发生质壁分离的细胞浸入清水当中 发现细胞液泡体积增大 说明细胞在渗透吸水 细胞能否无限吸水 原因是 4 把一个已经发生质壁分离的细胞浸入低浓度的蔗糖溶液中 发现细胞液泡体积在增大 当液泡体积不再增大时 细胞液浓度是否一定和外界溶液浓度相等 解析 1 漏斗内液面的上升是由细胞吸水引起的 水从溶液浓度低的一侧向浓度高的一侧移动 因此 由图甲中漏斗内液面上升可知 a侧液体的浓度小于b侧 图乙反映的是随吸水时间的延长 漏斗内液面升高的速率逐渐下降 这是由浓度差缩小造成的 考虑到漏斗内液柱压力的作用 当液面不再上升时 a侧的浓度小于b侧 2 图甲中c为半透膜 在图丙中可将细胞膜 液泡膜 和两层膜之间的细胞质 视作一层半透膜 结构 当中充满的液体是外界溶液 由于无法判断图丙的细胞是在吸水还是失水 因此 无法确定此时细胞液的浓度与外界溶液的浓度大小关系 3 对于植物细胞而言 由于细胞壁的存在 且细胞壁的弹性有限 因此 细胞不可能无限吸水 当细胞因吸水体积增大到细胞壁所能膨大的最大限度时 细胞将不再吸水 4 液泡体积不再增大时 细胞液浓度不一定和外界溶液的浓度相等 原因与 3 小题相同 答案 1 小于下降小于 2 外界溶液d 3 不能细胞壁对原生质层有支持和保护的作用 4 不一定 微讲座七关于物质出入细胞方式的易错易混分析1 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 比较不同溶液浓度大小 3 探究物质能否通过半透膜 以碘和淀粉为例 4 如何确定溶剂的渗透方向溶剂的渗透方向应根据单位体积溶剂分子数多少判断 即溶剂分子从单位体积溶剂分子数多 溶质分子数少 的一侧向单位体积溶剂分子数少 溶质分子数多 的一侧扩散 对于溶质而言 只考虑溶质分子数目而不考虑溶质分子的体积 若半透膜两侧是同种溶液 根据质量分数或物质的量浓度判定都可以 若半透膜两侧是不同的溶液 物质的量浓度才能体现溶质或溶剂的分子数多少 如半透膜两侧为质量分数相同的葡萄糖溶液和蔗糖溶液 葡萄糖溶液一侧单位体积葡萄糖分子数多 水分子数少 水分子由蔗糖溶液一侧透过半透膜向葡萄糖溶液一侧渗透 质壁分离与复原实验中 易错之处是把原生质层与细胞壁之间是蔗糖溶液这一客观事实 当作是显微镜底下能看得见的现象 或误以为光学显微镜能看清细胞膜 液泡膜的结构 另外 应分清细胞壁是全透性的 细胞膜是半透性的 细胞膜这种功能是活细胞才具备的功能 3 物质进出细胞方式的判断方法 1 结合实例直接进行判断 2 根据分子大小与对载体 能量的需要进行判断 3 根据运输方向判断 逆浓度梯度的跨膜运输方式是主动运输 1 图中甲和乙分别是两种状态下的植物细胞 下列相关叙述中 错误的是 a 甲 乙是质壁分离形成的过程 该过程中细胞需要失水b 甲状态的出现 说明细胞壁和原生质层的伸缩性不同c 将成熟的植物细胞置于一定浓度的kno3溶液中 会自动发生甲 乙过程d 根尖处只有成熟区的细胞才会发生甲 乙的变化 解析 甲细胞处于质壁分离状态 甲 乙是质壁分离复原的过程 该过程中细胞要吸水 a错误 植物细胞发生质壁分离 内因是植物细胞细胞壁的伸缩性小于原生质层 b正确 由于成熟的植物细胞可以吸收k 和no 所以会发生质壁分离自动复原的现象 c正确 根尖中只有成熟区的细胞才具有中央大液泡 所以只有该处的细胞才会发生质壁分离复原的变化 d正确 答案 a 2 2015年北京朝阳模拟 植物叶表皮上有气孔 气孔由保卫细胞构成 气孔导度表示的是气孔张开的程度 保卫细胞吸