高考生物一轮复习 第4章 细胞的物质输入和输出 第12节 物质跨膜运输的实例、生物膜的流动镶嵌模型课件 新人教版必修1.ppt

第4章细胞的物质输入和输出第1节物质跨膜运输的实例第2节生物膜的流动镶嵌模型 考点一细胞的吸水和失水 核心知识通关 1 渗透作用 1 概念 水分子 或其他溶剂分子 通过 的扩散过程 半透膜 浓度差 2 动植物细胞发生渗透作用的条件分析 半透膜 2 植物细胞的吸水和失水 成熟植物细胞的结构 细胞质 全透 小 半透膜 大 原理和现象 a 外界溶液浓度 细胞液浓度时 细胞 水 发生 现象 b 外界溶液浓度 细胞液浓度时 细胞 水 发生 现象 失 质壁 吸 质壁 分离 分离复原 质壁分离的原因 a 外因 细胞液浓度 外界溶液浓度 细胞通过渗透作用 b 内因 的伸缩性小于 的伸缩性 失水 细胞壁 原生质层 特别提醒 有关渗透作用的两个易错点 1 水的运输特点 无论细胞吸水还是失水 水分子通过原生质层的扩散都是双向进行的 2 渗透平衡的实质 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绝对相等 深化探究 1 请写出图乙中各标号的名称 细胞质 2 图乙中与图甲a b c对应的结构分别是 和 细胞液 细胞膜 液泡膜 细胞 壁 原生质层 细胞液 原生质层 外界溶液 3 若图甲中漏斗内放入质量浓度为10 的葡萄糖溶液 烧杯内放入质量浓度为10 的蔗糖溶液 并且半透膜只允许水分子通过 则漏斗内液面的变化是 原因是 液面上 升 同质量的葡萄糖和蔗糖相比 葡萄糖的分 子数多 典题技法归纳 2014 全国卷 将某植物的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 解题指南 1 题干关键词 花冠切成大小和形状相同的细条 置于不同浓度的蔗糖溶液中 浸泡相同时间 只有水分交换 2 图示信息 蔗糖溶液浓度不同 浸泡在其中的植物的花冠细条长度不同 是细胞发生渗透作用吸水膨胀或失水皱缩的缘故 解析 选d 本题主要考查细胞的渗透作用以及识图能力 数据分析能力 a项中 a组比值小于b组且都小于1 说明a组细胞吸水比b组多 所以a组液泡中的溶质浓度比b组的要小 错误 b项中 f组比值大于1 说明是细胞失水皱缩 b组比值小于1 说明细胞吸水膨胀 因此f组细胞中液泡的失水量是大于b组的 错误 c项中 水进出细胞的方式属于自由扩散 不消耗 能量 错误 d项中 使细条在浸泡前后长度不变的话 则实验前长度 实验后长度 1 从图中可以看出 对应的蔗糖浓度介于0 4 0 5mol l 1 正确 母题变式 1 题图中e f增大外界蔗糖溶液的浓度后 细条长度基本不变的原因可能是 2 将上述各组得到的花冠细条放入清水中 一定能发生质壁分离复原的是 外界蔗糖溶液浓度过大 细胞 过度失水而死亡 d 高考模拟精练 1 2016 汕头模拟 如图所示的u形管中间被半透膜 体积小于或等于单糖的物质才能通过 隔开 两侧分别加入等量的0 1mol l 1的蔗糖溶液和麦芽糖溶液 一段时间后左右两侧液面高度变化是怎样的 若向u形管两侧加入等量某种微量物质 最终右侧液面上升 那么加入的这种微量物质最可能是什么 a 右侧液面高度下降 葡萄糖b 两侧液面高度不变 蔗糖酶c 两侧液面高度不变 麦芽糖酶d 右侧液面高度下降 蒸馏水 解析 选b 半透膜两侧的溶液物质的量浓度相等 因此两侧液面高度不变 若向u形管两侧加入的物质是等量的蔗糖酶 则左侧的每个蔗糖分子会被分解成1分子果糖和1分子葡萄糖 溶液浓度增加 左侧液面上升 但随着果糖 葡萄糖不断透过半透膜进入右侧 而麦芽糖不能透过半透膜 这样右侧溶液浓度不断增加 最终右侧液面上升 方法技巧 渗透装置图的分析 1 图示 2 分析 渗透压比较 图中两侧溶液物质的量浓度大的一侧渗透压高 小的一侧渗透压低 水分子由低浓度溶液向高浓度溶液运动 液面变化情况分析 如图 看两侧溶液中的溶质是否能通过半透膜 a 若不能 则高浓度溶液液面升高 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溶液向高浓度溶液扩散 b 若能 则是高浓度溶液液面先升高后降低 最后两侧液面相平 2 2016 郑州模拟 如图中的渗透装置 漏斗内开始时的液面为a 停止上升时的液面为b 若每次停止上升后都将漏斗中高出烧杯液面的部分吸出 则吸出蔗糖溶液的次数与a b液面间的高度差之间的关系是 解析 选a 随着漏斗内蔗糖溶液不断被吸出和漏斗内蔗糖溶液不断吸水 漏斗内蔗糖溶液的浓度越来越小 渗透吸水的量越来越少 因而a b液面的高度差越来越小 延伸探究 1 当液面上升且停止于b处时 水分子进出情况如何 提示 水分子出入量相等 2 经过多次如题中所述的操作后 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 加固训练 1 如图是平衡时的渗透装置 烧杯的液面高度为a 漏斗的液面高度为b 液面差m b a 在此基础上继续实验 以渗透平衡时液面差为观测指标 正确的是 a 若吸出漏斗中高出烧杯液面的溶液 则平衡时m增大b 若向漏斗中滴入等浓度的蔗糖溶液 则平衡时m不变c 若向漏斗中滴入清水 平衡时m将减小d 若向烧杯中加入适量清水 平衡时m将增大 解析 选c 由图可知 漏斗内为蔗糖溶液 烧杯内为清水 水分子渗透进入漏斗 漏斗内液面升高 平衡时漏斗内溶液浓度降低 但仍大于漏斗外 若吸出漏斗中高出烧杯液面的溶液 吸水能力下降 所以再次平衡时m将减小 a项错误 平衡时漏斗内溶液浓度已经降低 若再向漏斗中滴入等浓度的蔗糖溶液 漏斗内溶液浓度增大 再次平衡时m将增大 b项错误 若向漏斗中滴入清水 漏斗内外溶液浓度差减小 吸水能力也下降 再次平衡时m将减小 c项正确 漏斗内外溶液浓度差主要取决于漏斗内蔗糖溶液浓度 若向烧杯中加入适量清水 漏斗内外溶液浓度差不变 平衡时m也不变 d项错误 2 下图甲烧杯中是5 的淀粉液 乙烧杯中是5 的葡萄糖液 将装有蒸馏水的透析袋分别放入甲 乙烧杯中 水和葡萄糖分子能通过透析袋的膜 放置一小时后 a 甲烧杯中透析袋外的淀粉液浓度不变b 甲烧杯中透析袋内的液体加入碘液后呈蓝色c 乙烧杯中透析袋外的葡萄糖液浓度降低d 乙烧杯中透析袋内的液体加入斐林试剂后立即呈砖红色 解析 选c 甲烧杯中淀粉液浓度大于透析袋内蒸馏水浓度 淀粉不能进入透析袋内 但水分子可以从透析袋内进入烧杯中 导致淀粉液浓度下降 淀粉不能进入透析袋内 故甲烧杯透析袋内液体加入碘液后不变蓝 葡萄糖可以进入透析袋内 透析袋内的水分子可以进入烧杯中 所以乙烧杯中透析袋外的葡萄糖液浓度降低 乙烧杯中透析袋内的液体加入斐林试剂后需水浴加热才变为砖红色 3 2013 江苏高考 下图为研究渗透作用的实验装置 请回答下列问题 1 漏斗内溶液 s1 和漏斗外溶液 s2 为两种不同浓度的蔗糖溶液 漏斗内外起始液面一致 渗透平衡时的液面差为 h 此时s1和s2浓度大小关系为 2 图中半透膜模拟的是成熟植物细胞中的 两者在物质透过功能上的差异是 3 为进一步探究两种膜的特性 某兴趣小组做了以下实验 实验材料 紫色洋葱 实验器具 如图所示的渗透装置 不含溶液 光学显微镜 载玻片 盖玻片 镊子 刀片 吸水纸 擦镜纸 滴管 记号笔等 实验试剂 蒸馏水 0 3g ml的蔗糖溶液和与其等渗的kno3溶液 部分实验步骤和结果如下 选两套渗透装置 标上代号x和y 在两个烧杯里均加入一定量的蒸馏水 分别在装置x和y的漏斗内加入适量的蔗糖溶液和kno3溶液 均调节漏斗内外液面高度一致 渗透平衡时出现液面差的装置有 填代号 选两片洁净的载玻片 在载玻片中央分别滴加 制作洋葱鳞片叶外表皮临时装片并分别观察装片中细胞的初始状态 观察临时装片中浸润在所提供的蔗糖溶液和kno3溶液中的洋葱鳞片叶外表皮细胞发生的变化 两者都能出现的现象是 4 上述实验中最能体现两种膜功能差异的实验现象是 解题指南 解答本题 需要注意以下两点 1 明确蔗糖分子较大 不能透过半透膜 k 能够透过半透膜 2 明确k 能被细胞主动吸收 使细胞液浓度增大 解析 本题考查渗透作用和质壁分离与复原 1 起始浓度应该是s1 s2 渗透平衡时 压力平衡 s1的渗透压 h的压强 s2的渗透压 因此最终还是s1 s2 2 成熟的植物细胞原生质层相当于半透膜 图中半透膜是物理性膜 没有选择透过性 原生质层具有选择透过性 3 蔗糖分子不能透过半透膜 会存在液面差 kno3溶液中的k 能够透过半透膜 不存在液面差 对照实验需要标号 制备植物细胞临时装片需要滴加蒸馏水以保持细胞活性 由于外界溶液浓度较大 植物细胞失水 都发生质壁分离 4 细胞发生质壁分离后 蔗糖分子不能透过原生质层 而kno3溶液中的k 能够透过原生质层 则放在蔗糖溶液中的细胞保持质壁分离状态 放在kno3溶液中的细胞发生质壁分离后会自动复原 答案 1 s1 s2 2 原生质层原生质层能主动转运有关物质而半透膜不能 3 x 标号蒸馏水 质壁分离 4 kno3溶液中的细胞质壁分离后会自动复原 考点二观察植物细胞的质壁分离和复原 核心知识通关 1 实验原理 1 成熟的植物细胞的 相当于一层半透膜 2 具有一定的浓度 能渗透吸水和失水 3 比细胞壁的 大得多 原生质层 细胞液 原生质层 伸缩性 2 实验步骤 原生质层 低倍显微镜 小 深 原生质层 大 浅 原生质层 低倍显微镜 3 质壁分离的表现 1 宏观 坚挺 萎蔫 2 微观 液泡 细胞液颜色 原生质层与细胞壁分离 大 小 浅 深 特别提醒 关于质壁分离和复原实验的四个注意点 1 将发生质壁分离的植物细胞置于低浓度的溶液或蒸馏水中 植物细胞会发生质壁分离复原 但如果所用溶液为葡萄糖 kno3 nacl 尿素 乙二醇等 发生质壁分离后因细胞主动或被动吸收溶质而使细胞液浓度增大 植物细胞会吸水引起质壁分离后的自动复原 2 质壁分离过程中 外界溶液浓度大于细胞液浓度 质壁分离程度越大 植物细胞吸水能力越强 质壁分离复原过程中 外界溶液浓度小于细胞液浓度 3 质壁分离与复原过程中水分子的移动是双向的 但结果是单向的 4 本实验用显微镜观察了三次 第一次与第二次形成对照 第三次与第二次形成对照 该对照方法为自身对照 创新探究 1 实验选择紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的原因是 若选用植物成熟的根细胞做该实验 则需要选用的外界溶液 紫色 洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液中含有色素 使液泡 呈现一定的颜色 更有利于观察 带有一定的 颜色 2 外界溶液的浓度大于细胞液的浓度 细胞不一定会发生质壁分离的原因是 3 本实验选用0 3g ml的蔗糖溶液作试剂 若浓度过高则 若浓度过低 则 选用的细胞是未成熟的植物细 胞 死细胞或动物细胞等 细胞会因失水过多而死亡 不能再进行质壁分离 复原 不能引起质壁分离 高考模拟精练 1 2014 全国卷 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 解题指南 1 关键知识 植物细胞质壁分离的原理 实验材料的颜色与植物细胞质壁分离的关系 2 隐含信息 液泡内细胞液的颜色和细胞质中叶绿体的颜色有利于观察质壁分离现象 解析 选b 本题主要考查不同生物材料对植物细胞质壁分离实验现象的影响 a项中 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 正确 b项中 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 错误 c项中 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 正确 d项中 紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的液泡含有色素 呈现紫色 有利于实验现象的观察 正确 2 2016 榆林模拟 下表为甲同学用某浓度kno3溶液进行质壁分离实验时所测得的数据 右下图为乙同学用另一浓度的kno3溶液进行质壁分离实验时所绘制的曲线图 下列分析正确的是 a 甲同学所用溶液浓度要大于乙同学b 甲同学的实验进行到8min时质壁分离达到平衡 滴加清水后发生质壁分离复原c 乙同学在实验进行到t1时可观察到质壁分离现象 此时细胞液浓度一定小于外界溶液浓度 d 乙同学在实验进行到t2时观察不到质壁分离现象 此时细胞液浓度一定等于外界溶液浓度 解析 选a 甲同学的实验中未发生质壁分离复原 而乙同学的实验中发生质壁分离复原 说明甲同学所做实验中细胞失水较多而死亡 所用溶液浓度大于乙同学所用溶液浓度 甲同学实验中的原生质体相对大小在6min后不再发生变化 可能是细胞已经死亡 滴加清水不会发生质壁分离复原 乙同学在t1时实际看到的是质壁分离复原的现象 是细胞液浓度大于外界 溶液浓度的结果 在t2时看不到质壁分离现象 有可能是因为细胞液浓度大于外界溶液浓度 但因为细胞壁的存在细胞体积不会发生较大变化 加固训练 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的状态 a b表示该部位的溶液浓度 由此可推测 a a b 细胞渗透吸水b a b 渗透系统保持动态平衡c a b 细胞渗透失水d 上述三种情况都有可能 解析 选d 该细胞可能正处于质壁分离过程中 也可能处于质壁分离后的动态平衡过程中 也可能正处在发生质壁分离复原的过程中 故答案d正确 2 将某植物细胞分为两组 分别浸于浓度为0 3g ml的蔗糖溶液 与尿素溶液 中 然后每5min用显微镜观察一次 并测量原生质体 即仅由细胞膜包住细胞质的细胞部分 不含细胞壁 的相对表面积 其结果如下图所示 则下列叙述错误的是 a 实验开始后20min 和 两组的细胞均发生质壁分离b 实验开始后30min 的细胞中必含蔗糖c 实验开始后30min 的细胞中必含尿素d 此图显示尿素可通过细胞膜 而蔗糖却不能通过细胞膜 解析 选b 蔗糖溶液和尿素溶液均使细胞发生了质壁分离 使细胞原生质体的相对表面积缩小 20min后放入蔗糖溶液的细胞相对表面积不再发生变化 说明失水达到了最大程度 此时细胞不一定死亡 蔗糖溶液不一定能进入细胞 20min后放入尿素溶液中的细胞开始吸水 处于复原过程 是由于细胞能吸收尿素 使细胞液浓度增大 3 2014 江苏高考 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 解题指南 1 图示信息 第一次滴加蔗糖溶液 为了观察质壁分离现象 第二次滴加清水 为了观察质壁分离复原现象 2 关键知识 紫色洋葱鳞片叶外表皮的大液泡占了细胞体积的90 解析 选b 本题考查 观察植物细胞的质壁分离和复原 实验的操作步骤和注意事项 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 紫色大液泡占整个细胞体积比例较大 容易看到紫色大液泡和较小的无色细胞质基质区域 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或清水从盖 玻片的一侧流到另一侧 使全部洋葱鳞片叶外表皮浸润在蔗糖溶液或清水中 故c错误 第一次显微镜观察是为了获得实验前的现象 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 考点三生物膜的组成和结构 核心知识通关 1 生物膜的流动镶嵌模型 1 细胞膜中的脂质除磷脂外 有的还有一些 2 糖脂和糖蛋白都分布于细胞膜的 糖蛋白与细胞识别 细胞间的信息交流有密切联系 3 脂质和蛋白质分子并不是 分布的 而是呈 分布 糖脂和胆 固醇 外表面 均匀 不对 称性 2 细胞膜的结构特点 具有一定的流动性 1 原因 膜结构中的 是可以运动的 2 影响因素 主要受温度影响 适当温度范围内 随外界温度升高 膜的流动性 但温度高出一定范围 则导致膜的破坏 蛋白质分子和磷脂分子 增强 特别提醒 关于细胞膜结构和功能特性的三点提醒 1 只有活细胞才具有膜的流动性和选择透过性 2 流动性和选择透过性均是细胞膜的固有属性 无论细胞是否与外界发生物质交换 流动性总是存在的 但选择透过性只在完成物质交换功能时才能体现出来 3 细胞膜中的蛋白质有部分起载体蛋白作用 其特异性和数量的多少 决定了其运输物质的种类和数量 高考模拟精练 1 2016 唐山模拟 把一个细胞中的磷脂分子全部提取出来 在空气和水界面上将它们铺成单分子层 假定单分子间距离适当且相等 推测在下列生物中 空气和水界面上磷脂分子层的表面积与原细胞的表面积之比最大的细胞是 a 洋葱根尖成熟区表皮细胞b 蛙的红细胞c 人体浆细胞d 乳酸菌细胞 解析 选c 细胞中生物膜越多 则空气和水界面上磷脂分子层的表面积与原细胞的表面积之比越大 反之越小 乳酸菌的生物膜只有细胞膜 所以比值最小 a b c都是真核细胞 具有各种细胞器膜和核膜 但由于浆细胞分泌能力强 细胞中相关细胞器膜面积大 故比值最大 2 2016 秦皇岛模拟 图1是生物膜的流动镶嵌模型示意图 其中离子通道是一种通道蛋白 通道蛋白是横跨生物膜的亲水性通道 允许适当大小的离子顺浓度梯度通过 图2表示磷脂在细胞膜内外两侧分布的百分比 请据图分析下列叙述不正确的是 a 图1所示生物膜最可能是细胞膜 因为有糖蛋白丁b 物质通过离子通道不需要消耗atpc 由图1和图2可知 膜脂和膜蛋白在细胞膜上的分布是不对称的d 若丁是受体 则丁的化学本质为蛋白质 解题指南 解答本题时需要复习流动镶嵌模型的理论 分清图1中的每个标号的名称及功能 理解图2的含义 解析 选d 图中丁是糖蛋白 分布于细胞膜外表面 故图1最可能为细胞膜 由题干信息可知 物质顺浓度梯度通过离子通道 因此不消耗atp 由图1和图2可知 膜脂和膜蛋白在细胞膜上的分布是不对称的 丁的化学本质应为糖蛋白 延伸探究 1 根据上题图1是否有丁结构可以判断细胞膜的内外侧的依据是什么 提示 有糖蛋白的一侧为细胞膜的外侧 无糖蛋白的一侧为内侧 2 为什么脂溶性物质容易透过细胞膜 提示 因为组成细胞膜的主要成分中有磷脂 细胞膜以磷脂双分子层为基本支架 根据相似相溶原理 脂溶性物质容易通过细胞膜 加固训练 1 生物膜系统在结构和功能上是紧密联系的统一整体 在细胞的生命活动中极为重要 下列说法正确的是 a 胰岛素和神经递质的分泌过程体现了膜的流动性b 用蛋白酶处理生物膜将改变其结构 但不影响选择透过性 c 糖被与细胞的保护 识别 免疫和主动运输等有关d 细胞膜 核膜 细胞器膜的成分和结构相同 功能密切配合 解析 选a 胰岛素和神经递质的分泌过程是胞吐 体现了膜的流动性 细胞膜具有选择透过性的结构基础是细胞膜上具有载体蛋白 所以用蛋白酶处理生物膜会导致其失去选择透过性 糖被与主动运输无关 生物膜的化学组成相似但不完全相同 故a项