人教版高考生物创新精编课件：第2单元-第6讲-物质跨膜运输的实例与方式.ppt

第六讲物质跨膜运输的实例与方式 第二单元细胞的基本结构与物质的输入和输出 1 细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质称为原生质层 2 由于原生质层比细胞壁的伸缩性大 当细胞不断失水时 原生质层就会与细胞壁逐渐分离开来 发生质壁分离 3 渗透平衡意味着半透膜两侧水分子移动达到平衡状态 两侧溶液浓度不一定相等 4 渗透作用的发生必须依赖半透膜和膜两侧的浓度差 5 主动运输一般为逆浓度梯度运输的过程 需要载体蛋白的协助和消耗能量 6 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 7 细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜 半透膜不是选择透过性膜 基础回扣 一 细胞的吸水和失水1 原理 发生了渗透作用 该作用是指水分子或其他溶剂分子通过半透膜的扩散过程 发生该过程必须具备两个条件 1 具有半透膜 2 膜两侧溶液具有浓度差 2 动物细胞的吸水和失水 3 植物细胞的吸水和失水 细胞膜 液泡膜 2 条件 成熟植物细胞中央具有 3 验证 大液泡 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 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 顺相对含量梯度 高 低 2 离子和小分子 依据细胞生命活动需要进行吸收 2 水稻和番茄吸收不同离子的特点 选择 1 同种生物细胞对不同物质的吸收具有 与其含有离子载体蛋白的和数量 2 不同生物细胞对同种物质的吸收具有性 选择性 种类 有关 差异 3 生物膜的功能特性 1 细胞膜和其他生物膜都是性膜 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 生物膜的性是活细胞的一个重要特征 选择透过 选择透过 解惑 半透膜与选择透过性膜 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 三 物质跨膜运输的方式1 物质跨膜运输的方式 低浓度 高浓度 载体蛋白 能量 ATP 细胞 囊泡 囊泡 融合 解惑 自由扩散 协助扩散和主动运输是小分子和离子的运输方式 不包括大分子 且他们是穿膜运输 胞吞 胞吐是大分子或颗粒性物质的运输方式 运输是通过膜融合实现转移的 被运输的物质不直接穿过生物膜 优化落实 考查一细胞的吸水和失水1 判一判 1 K 通过细胞膜属于渗透作用 2 植物细胞的原生质层由细胞膜和液泡膜组成 相当于半透膜 3 细胞液就是细胞内的液体 4 当外界溶液浓度大于细胞液浓度时 植物细胞就会发生质壁分离 提示有大液泡的活的植物细胞才能发生质壁分离 5 动物细胞在任何情况下都不会发生质壁分离 6 动物细胞没有细胞壁 对培养基的渗透压更敏感 考查二物质跨膜运输的其他实例2 判一判 1 水分子是顺相对含量梯度跨膜运输的 2 水稻和番茄对无机盐离子的吸收具有选择性 3 无机盐离子都是逆浓度梯度跨膜运输的 4 进出细胞的所有物质都是通过跨膜运输实现的 5 植物细胞通过主动运输吸收不同矿质离子的速率都相同 6 植物主动运输矿质离子的过程只发生在活细胞中 7 血浆中的碘进入甲状腺滤泡上皮细胞属于自由扩散 8 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 考查三物质跨膜运输的方式3 判一判 1 低温不影响矿质离子的吸收速率 2 主动运输过程中 需要载体蛋白协助和ATP提供能量 3 碘以被动运输方式进入海带细胞 4 神经递质由突触小泡分泌到细胞外 5 神经细胞内Na 与有关载体蛋白结合后排出细胞 4 连一连 考点一渗透系统及其应用 关键点击 1 成熟植物细胞是一个渗透系统 2 渗透作用装置图 1 比较不同溶液浓度大小 2 验证渗透作用发生的条件 具有半透膜 具有浓度差 易错清零 易错点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也不可看作两侧溶液浓度相等 溶液浓度指物质的量浓度而非质量浓度 易错点2半透膜是无生命的物理性薄膜 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 载体蛋白的存在决定了其对不同物质吸收的选择性 细胞死亡或膜载体蛋白失活后 其选择透过性丧失 易错点3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 易错点4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 演练提升 1 一U形管中装有两种不同的溶液R和S 并被一半透膜 X 隔开 与S相比 R溶液浓度较低 图1中阴影的深浅即代表浓度高低 当U形管内达到平衡时 溶液表面与浓度的关系是 A 右侧较高 两溶液浓度相等B 右侧较高 且右侧浓度较高C 左侧较高 且右侧浓度较低D 两侧高度相等 浓度相等 解析由于R浓度低于S 因此开始时水由R S扩散 使S液面升高 随扩散的进行 R的渗透压增大 S的渗透压减小 液面差使S侧相对于R侧又产生了一个静水压 其中S侧的渗透压是使R侧水向S侧渗透的动力 而R侧的渗透压及S侧产生的静水压则是阻止水由R S扩散的阻力 当S渗 R渗 静水压时 两溶液达到渗透平衡 但此时 S侧不仅液面高且浓度也较高 答案B 2 2015 遵义统考 如图中甲 乙两图是渗透装置示意图 丙图是根毛细胞示意图 请根据甲 乙 丙三图回答下列问题 甲图是发生渗透作用的初始状态 乙图是甲图发生了较长时间的渗透作用之后达到的平衡状态 1 典型的渗透装置必须具备两个条件 2 比较甲图中 和 处溶液浓度的大小 填 大小 小于 或 等于 3 丙图中 为 其在渗透系统中的作用类似于甲图中的 4 甲图和丙图中都有渗透膜 两者相比其本质的区别是细胞膜作为生物膜具有 性 细胞膜的这一特性与其膜上 的作用有关 5 若把根毛细胞放在30 的蔗糖溶液中 它会出现的变化是 6 盐碱地中的植物常出现萎蔫现象 其原因是 解析渗透作用发生必须具备半透膜及半透膜两侧溶液存在浓度差这两个条件 由乙图可知图甲中 处溶液浓度高于 处 原生质层包括细胞膜 液泡膜以及两层膜之间的细胞质 相当于半透膜 由于载体蛋白的存在使得原生层具有选择透过性 当细胞外液浓度高于细胞液浓度时 细胞失水发生质壁分离 盐碱地土壤溶液浓度较高 当土壤溶液浓度大于根毛细胞液浓度时 细胞失水出现萎蔫 答案 1 具有半透膜膜两侧溶液具有浓度差 2 小于 3 原生质层 4 选择透过载体蛋白 5 质壁分离 6 土壤溶液的浓度大于根毛细胞液的浓度 解题技巧 1 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等 但10 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 2 当渗透装置达到平衡后 虽然存在液面差 h 但是S1溶液浓度仍不等于S2溶液浓度 且 h的高低决定于起始S1与S2的浓度差 考点二物质出入细胞的方式及影响因素 关键点击 1 物质跨膜方式图解 2 物质进出细胞的方式 1 小分子和离子的跨膜运输 2 大分子和颗粒性物质进出细胞的方式 3 影响物质跨膜运输的因素 1 物质浓度 一定范围内 2 氧气浓度 3 温度 易错清零 易错点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 易错点2从高浓度到低浓度的运输方式除自由扩散外还有协助扩散 有些主动运输也可以从高浓度到低浓度运输 易错点3Na 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 易错点4与主动运输有关的细胞器除供能的线粒体外 还有载体蛋白的合成场所 核糖体 易错点5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 易错点6胞吞 吐 的大分子物质穿过细胞膜的层数为0 因为该过程是通过膜的融合将物质转入或转出细胞的 易错点7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 演练提升 3 2015 吉林模拟 图中曲线a b表示分子跨膜运输速率与O2浓度的关系 下列分析不正确的是 A 曲线a代表被动运输 曲线b代表主动运输B 曲线a代表的分子跨膜运输一定不需要载体蛋白C 曲线b转运速率达到饱和的原因是细胞膜上载体蛋白数量有限D 温度可影响生物膜的流动性从而对曲线a b的转运速率均有影响 解析O2与细胞呼吸有关 细胞呼吸产生能量 即主动运输的运输速率与O2浓度有关 协助扩散和主动运输均需要载体蛋白 由图判断曲线a代表被动运输 曲线b代表主动运输 被动运输包括自由扩散和协助扩散 协助扩散需要载体蛋白 物质运输与膜的流动性有关 膜的流动性的速率与温度有关 答案B 4 下图为动物细胞的细胞膜转运部分物质的示意图 下列分析不正确的是 A 根据乙侧耗能的情况可知 甲侧为细胞外 乙侧为细胞内B 图中a和b不是静止的 其运动的特性有利于物质的跨膜运输C 图示中葡萄糖的跨膜运输方式与细胞吸收水分的方式相同D 用胰蛋白酶处理细胞膜 会影响葡萄糖 Na 等物质的运输 解析主动运输需要耗能 根据细胞内ATP的供能情况可知 甲侧为外侧 乙侧为内侧 A正确 a代表磷脂分子 b代表蛋白质 载体蛋白的运动 有利于协助扩散和主动运输的进行 B正确 从图中可知 葡萄糖进入细胞需载体蛋白协助 水分子进入细胞的方式为自由扩散 C错误 葡萄糖 Na 等物质的运输 均需载体蛋白的协助 因此用蛋白酶处理细胞膜 会影响其运输 D正确 答案C 解题技巧 1 判断物质进出细胞的方式 1 根据分子大小与是否需要载体蛋白 能量 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 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 对其他物质运输不影响 但抑制呼吸作用 所有以主动运输跨膜的物质运输都会受影响 实验六观察植物细胞的质壁分离及复原 关键点击 1 实验原理 1 成熟的植物细胞构成渗透系统可发生渗透作用 2 质壁分离与复原实验流程 易错清零 易错点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 易错点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 易错点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 易错点4当以可吸收的物质做溶质 如甘油 尿素 KNO3 乙二醇等 时 可出现质壁分离和自动复原现象 易错点5质壁分离时 原生质层的外界面是细胞膜 演练提升 5 2014 课标 卷 4 下列关于植物细胞质壁分离实验的叙述 错误的是 A 与白色花瓣相比 采用红色花瓣有利于实验现象的观察B 用黑藻叶片进行实验时 叶绿体的存在会干扰实验现象的观察C 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D 紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的液泡中有色素 有利于实验现象的观察 解析红色花瓣细胞的液泡呈红色 比白色花瓣更便于观察质壁分离现象 A项正确 黑藻叶片的叶肉细胞中液泡呈无色 叶绿体的存在使原生质层呈绿色 有利于实验现象的观察 B项错误 紫色洋葱鳞片叶外表皮不同部位细胞的细胞液浓度不一定都相同 用相同浓度的外界溶液进行质壁分离实验时观察到的质壁分离程度可能不同 C项正确 紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的液泡含有色素 呈紫色 有利于实验现象的观察 D项正确 答案B 6 2014 江苏卷 15 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 解析第一次观察时由于未滴入蔗糖溶液 细胞还没有发生质壁分离 只能看到紫色大液泡 故A错误 第二次观察时滴入少量的蔗糖溶液 细胞开始发生质壁分离 可以发现细胞质壁分离首先发生在细胞的角隅处 故B正确 吸水纸的主要作用是吸引蔗糖溶液从盖玻片的一侧流到另一侧 使全部洋葱鳞片叶浸润在蔗糖溶液中 C错误 第一次显微镜观察是为了获得实验前的形象 以便于和实验中的现象变化作对比 因此不可省略 故D错误 答案B 解题技巧 细胞是否发生质壁分离及复原的判断 1 从细胞角度分析 具有中央大液泡的成熟植物细胞才可发生质壁分离现象 死细胞 动物细胞及未成熟的植物细胞 如根尖分生区细胞 不发生质壁分离现象 2 从溶液角度分析 在溶质可穿膜的溶液中 如KNO3 甘油等 细胞会发生先质壁分离后自动复原现象 在溶质不能穿膜的溶液中细胞只会发生质壁分离现象 不能自动复原 在高浓度溶液中细胞可发生质壁分离现象 但会因过度失水而死亡不再复原 考向一渗透系统及其应用 5年10考 典例1某同学设计渗透装置如右图所示 开始时状态 烧杯中盛放有蒸馏水 图中猪膀胱膜允许单糖透过 倒置的长颈漏斗中先装入蔗糖溶液 一定时间后再加入蔗糖酶 该实验过程中最可能出现的是 A 漏斗中液面开始时先上升 加酶后即下降B 漏斗中液面先上升 加酶后继续上升 然后下降C 加酶前后 在烧杯中都可以检测出蔗糖D 加酶后可以在烧杯中检测出葡萄糖 果糖和蔗糖酶思路点拨酶属于蛋白质 加入酶后溶液浓度增加 酶能水解蔗糖为小分子物质 解析加酶前 漏斗内溶液浓度高于漏斗外 水分子向漏斗内部扩散的较多 漏斗液面上升 加酶后 蔗糖水解为单糖 摩尔浓度增大 使液面继续上升 后随着单糖逐渐进入烧杯 而使漏斗内溶液浓度下降 液面下降 答案B 易错辨析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 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 考向二物质出入细胞的方式及影响因素 5年13考 典例2 2014 北京卷 3 比较生物膜和人工膜 双层磷脂 对多种物质的通透性 结果如下图 据此不能得出的推论是 A 生物膜上存在着协助H2O通过的物质B 生物膜对K Na Cl 的通透具有选择性C 离子以易化 协助 扩散方式通过人工膜D 分子的大小影响其通过人工膜的扩散速率 思路点拨本题考查了学生的识图能力 通过水分子 K Na Cl 在图中的位置 判断在生物膜上存在协助物质运输的物质 主动运输的影响因素为载体和能量 需要能量的物质跨膜运输一定为主动运输 解析A项由于H2O在生物膜上的通透性要大于在人工膜上的速度 而CO2 O2和甘油的速度相同 自由扩散 可断定在生物膜上有协助其运输的物质 B项K Na Cl 的在生物膜上的通透性有差异可得知 生物膜对这些离子具有选择性 D项不同分子量大小的物质在人工膜上的通透性不同可推知分子的大小影响其通过的速率 C项由于人工膜无载体蛋白质故无法推出离子以协助扩散方式通过人工膜 答案C 易错辨析主动运输的判断依据 有低浓度到高浓度运输一定为主动运输 没有氧气时 无氧呼吸也释放能量 可以发生主动运输 物质吸收存在最大值 说明需要载体 吸收结束后存在浓度差 说明不能是被动运输 物质吸收随温度变化且有最适温度 说明与酶有关 需消耗能量 考向三观察植物细胞的质壁分离及复原 5年12考 典例3 2014 课标 卷 4 将某植物花冠切成大小和形状相同的细条 分为a b c d e和f组 每组的细条数相等 取上述6组细条分别置于不同浓度的蔗糖溶液中 浸泡相同时间后测量各组花冠细条的长度 结果如图所示 假如蔗糖溶液与花冠细胞之间只有水分交换 则 A 实验后 a组液泡中的溶质浓度比b组的高B 浸泡导致f组细胞中液泡的失水量小于b组的C a组细胞放在蔗糖溶液中失水或吸水所耗ATP大于b组D 使细条在浸泡前后长度不变的蔗糖浓度介于0 4 0 5mol L 1之间 思路点拨本题考查了植物细胞的吸水和失水 在准确理解渗透作用的基础上很容易能够解答本题 当实验前长度 试验后长度大于1时 说明细胞失水 细胞液浓度小于外界溶液浓度 相反说明细胞液浓度大于外界溶液浓度 解析实验前长度 实验后长度的比值为1时 水分进出细胞达到平衡 比值小于1表明细胞吸水 且比值越小花冠吸水越多 比值大于1表明细胞失水 且比值越大 花冠失水越多 据图可推知a组吸水多于b组 因此实验后a组细胞液中溶质浓度低于b组 f组比值大于b组 因此失水量大于b组 水分子进出细胞的方式是自由扩散 不消耗能量 由c组吸水 d组失水知细条细胞液浓度介于0 4 0 5mol L 1之间 答案D 易错辨析细胞失水越多 说明与外界溶液浓度相比 细胞液浓度越低 当细胞液浓度大于外界溶液浓度时 细胞吸水 细胞长度变长 水分子进出细胞为自由扩散 不需要消耗能量 考情一渗透系统及其应用1 2015 豫北检测 在一个新鲜萝卜中挖一凹槽 在凹槽中加入浓盐水 一段时间后 萝卜变软 凹槽中水分增多 下列图示的实验与此实验原理差异最大的是 解析题干描述的实验的原理是渗透作用 A图表示质壁分离与复原 C图表示典型的渗透作用装置 D图表示动物细胞吸水与失水 原理都是渗透作用 而B图中的酵母菌进行无氧呼吸 产生的CO2使有色液滴移动 其原理是细胞呼吸 答案B 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 解析每吸出一次 蔗糖溶液浓度就减小一次 而a b液面的高度差是由半透膜内外溶液浓度差决定的 随着吸出次数的增加内外浓度差越来越小 所以a b液面高度差也越来越小 答案B 考情二物质出入细胞的方式及影响因素3 如图表示某生物膜结构 图中A B C D E F分别表示某些物质 a b c d表示物质跨膜运输的方式 下列相关叙述中 错误的是 A 该生物膜很可能是细胞膜 因为有糖蛋白DB a d中 属于被动运输的是b和cC 若该生物膜是肝细胞膜 进食6小时后 C代表的胰岛素分泌量会增加D 因为组成生物膜的分子都是运动的 所以生物膜具有流动性的结构特点 解析物质A B C D分别是蛋白质 磷脂分子 细胞分泌物及糖蛋白 其中蛋白质和磷脂分子是构成生物膜的主要成分 因为具有糖蛋白 所以图中的生物膜很可能是细胞膜 a和d方式中将物质由低浓度一侧运至高浓度一侧 且需要载体蛋白和ATP 所以这两种运输方式属于主动运输 b和c方式中将物质由高浓度一侧运到低浓度一侧 且不需要能量和载体蛋白 所以这两种方式属于被动运输 进食6小时后 血糖浓度会相对较低 此时胰高血糖素分泌量会增加 而不是胰岛素分泌量增加 因为组成生物膜的分子都是运动的 所以生物膜具有流动性的结构特点 答案C 4 2015 黄冈模拟 将某活组织放入适宜