高考生物大一轮复习 第二单元 细胞的基本结构和物质输入和输出7课件 新人教版 .ppt

第7讲细胞的物质输入和输出 考纲要求 1 物质出入细胞的方式 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 教材导学一 细胞的吸水和失水1 动物细胞的吸水和失水 1 外界溶液浓度 细胞质溶液浓度 细胞 2 外界溶液浓度 细胞质溶液浓度 细胞 3 外界溶液浓度 细胞质溶液浓度 水分进出平衡 二 物质跨膜运输的其他实例1 无机盐的跨膜运输 1 同种植物对不同离子的吸收存在 2 不同植物对 的吸收存在差异 3 人体甲状腺滤泡上皮细胞可以 从血液中吸收碘 4 不同微生物对不同矿物质的吸收表现出较大的差异 2 物质跨膜运输的特点 1 可以自由通过 一些需要的 也可以通过 其他的 小分子和 则不能通过 2 对物质的吸收具有选择性 原因在于细胞膜和其他生物膜都是 三 物质跨膜运输的方式连线物质运输的方式 特点和实例 自我校对一 1 1 失水皱缩 2 吸水膨胀2 1 细胞膜液泡膜 2 质壁分离复原 3 小于 原生质层细胞壁二 1 1 差异 2 同种离子 3 逆浓度梯度2 1 水分子离子小分子离子大分子 2 选择透过性膜三 b c a d 基础自测判断正误 1 植物细胞通过主动运输吸收不同矿质离子的速率都相同 2 植物主动运输吸收矿质离子的过程只发生在活细胞中 3 低温不影响矿质离子的吸收速率 4 血浆中的碘进入甲状腺滤泡上皮细胞属于自由扩散 5 氢离子可以通过扩散作用进入液泡内 6 主动运输过程中 需要载体蛋白协助和atp提供能量 7 细胞对离子的吸收具有选择性 8 液泡中积累大量离子 故液泡膜不具有选择透过性 9 脂溶性物质通过自由扩散的方式进出细胞 10 atp为co2分子通过细胞膜提供能量 11 水分子和钾离子以自由扩散方式进出轮藻细胞 12 大分子物质通过胞吞或胞吐方式进入或排出细胞不消耗能量 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 2 两组相近概念比较 1 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 共性 都允许水分子自由通过 而不允许大分子物质通过 2 原生质层 原生质体 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 2 验证渗透作用发生的条件 具有半透膜 具有浓度差 注意 1 水分子的移动方向是双向移动 但最终结果是由低浓度溶液流向高浓度溶液的水分子数多 2 实验中观察指标为漏斗内液面变化 但不能用烧杯液面变化作描述指标 因现象不明显 3 渗透系统的溶液浓度指物质的量浓度而非质量浓度 实质是指渗透压 如10 葡萄糖溶液和10 蔗糖溶液的质量浓度相等 但10 蔗糖溶液的渗透压小 故通过半透膜由蔗糖溶液向葡萄糖溶液移动的水分子数多 4 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 5 只有活的 成熟的植物细胞才能发生渗透失水和吸水 从而发生质壁分离和复原 例1 某同学设计渗透装置如下图所示 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 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 例2 如图所示 溶液x中含有绿色染料 溶液y中含有红色染料 溶液z中含有蓝色染料 实验开始时 两支漏斗中溶液液面的高度一样 10min后观察的结果是 溶液x液面上升 溶液y液面下降 溶液x中只有绿色染料 溶液y中含有了红色和蓝色染料 溶液z中含有了绿色和蓝色染料 下列有关描述中 正确的是 a 溶液z的浓度最高b 溶液y的浓度最低c 溶液y中的溶质分子能够通过半透膜进入溶液x中d 溶液z中的溶质分子能够通过半透膜进入溶液x中 解析 从实验结果入手分析 溶液x液面上升 溶液y液面下降 可知 三种溶液的浓度为x z y 从染料的情况看 开始时结束后可知 溶液x中的绿色染料能够通过半透膜进入溶液z中 溶液z中的蓝色染料能够通过半透膜进入溶液y中 答案 b 精要点拨发生渗透作用的规律总结 1 膜两侧同种物质的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 3 生物膜具有选择透过性的原因分析 1 内因 遗传因素 2 外因 主要是影响呼吸作用的因素 4 影响跨膜运输的因素 1 物质浓度 在一定的浓度范围内 2 氧气浓度 3 温度 温度可影响生物膜的流动性和酶的活性 因而会影响物质跨膜运输的速率 注意 1 需要载体蛋白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 从高浓度到低浓度的运输方式除自由扩散外不要漏掉协助扩散 有些主动运输也可以从高浓度到低浓度运输 4 影响协助扩散运输速率的因素除载体蛋白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 运输速率与o2浓度无关的运输方式除自由扩散外不要漏掉协助扩散 7 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 8 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 小肠上皮细胞吸收葡萄糖则是主动运输 例3 2010 山东 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 解析 本题考查物质跨膜运输的方式的分析与坐标曲线的综合 分析坐标曲线可以看出 a为自由扩散 b为协助扩散 或主动运输 脂溶性小分子物质通过自由扩散 即方式a 运输 因此a项错误 方式a与载体无关 只与浓度有关 因此b项错误 方式b的最大的转运速率与载体的种类和数量有关 因此c项正确 抑制细胞呼吸 能量供应不足 导致主动运输受阻 而与自由扩散 协助扩散 无关 因此d项错误 答案 c 例4 2013 新课标全国 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 主动运输吸收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 解析 分析题中植物通过主动运输吸收矿质元素离子的有关知识 联系主动运输的条件和影响因素 逐项进行解答 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 也是以主动运输方式吸收矿质元素离子 d项错误 答案 c 精要点拨物质跨膜运输方式的判断方法 1 根据分子大小与对载体蛋白 能量的需要判断 2 根据曲线判断 随物质浓度的增加 有饱和点的曲线表示协助扩散或主动运输 如图甲 成正比关系的曲线表示自由扩散 如图乙 与呼吸作用或氧浓度有关系的曲线表示主动运输 如图丙 3 根据运输方向判断 逆浓度梯度运输的都是主动运输 考点三实验 观察植物细胞的质壁分离及复原1 实验原理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 3 质壁分离的原因 4 表现 注意 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 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 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 4 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 5 质壁分离时 原生质层的外界面是细胞膜 解析 显微观察质壁分离的实验材料应选择具有大液泡的 成熟的植物细胞 洋葱根尖分生区细胞无大液泡 不宜作为该实验的实验材料 植物细胞的细胞壁是全透性的 蔗糖分子能够通过 细胞膜是选择透过性膜 蔗糖分子不能通过 0 3g ml的蔗糖溶液浓度大于细胞液浓度 细胞失水 洋葱鳞片叶表皮细胞表现为质壁分离 结果如图 图中l是细胞壁 m是液泡 n是蔗糖溶液 n的成分说明细胞膜与细胞壁在物质透过性上存在显著差异 将发生质壁分离的细胞浸润在清水中 细胞吸水 原生质体会逐渐复原 答案 a 例6 2014 新课标全国 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 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 课堂练习1 教材原话填空 1 细胞膜和其他生物膜都是 膜 这种膜可以让水分子自由通过 一些 也可以通过 而其他的离子 小分子和大分子则不能通过 2 生物膜的流动镶嵌模型认为 构成了膜的基本支架 这个支架不是静止的 磷脂双分子层是轻油般的流体 具有 性 3 在细胞膜的外表 有一层由细胞膜上的蛋白质与糖类结合形成的糖蛋白 叫做 它在细胞生命活动中具有重要的功能 例如 消化道和呼吸道上皮细胞表面的糖蛋白有 作用 糖被与细胞表面的 有密切关系 4 物质 的方式主要分为两类 被动运输和主动运输 被动运输包括自由扩散和协助扩散 物质 氧气 二氧化碳 等 通过简单的扩散作用进出细胞 叫做自由扩散 进出细胞的物质借助 的扩散 叫做协助扩散 如 物质 离子 氨基酸 葡萄糖 核苷酸等 从 一侧运输到 一侧 需要 的协助 同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的能量 这种方式叫做主动运输 答案 1 选择透过性离子和小分子 2 磷脂双分子层流动 3 糖被保护和润滑识别 4 跨膜运输苯 水 甘油 乙醇载体蛋白葡萄糖进入红细胞低浓度高浓度载体蛋白 a 3h时 两组幼苗均已出现萎蔫现象 直接原因是蒸腾作用和根细胞失水b 6h时 甲组幼苗因根系开始吸收k no 3 吸水能力增强 使鲜重逐渐提高c 12h后 若继续培养 甲组幼苗的鲜重可能超过处理前 乙组幼苗将死亡d 实验表明 该植物幼苗对水分和矿质元素的吸收是两个相对独立的过程 解析3h后 两组幼苗重量均已低于开始幼苗鲜重 即发生了萎蔫 一方面是因为蒸腾作用散失水分 另一方面是因放在比根细胞浓度大的kno3溶液中 根细胞通过渗透作用失水 根系从一开始就通过主动运输吸收k no 3 6h后甲组幼苗鲜重增加说明根细胞吸收的水分比蒸腾作用散失的水分多 根细胞内离子浓度高于外界溶液浓度应在6h前就开始了 只不过根细胞吸收的水分比蒸腾作用散失的水分少 所以鲜重还是在减少 根细胞内通过主动运输吸收的离子数量在增多 而吸水量也在增加 根细胞内离子浓度在变化 而 根外溶液离子被吸收和水分的吸收也在变化 根细胞内外离子浓度差的变化不好确定 所以根的吸水能力不好判定 12h后 由于甲组根系通过主动运输吸收了k no 3 从而使根细胞浓度大于初始浓度而吸水 超过处理前的鲜重量 而乙组放在比根细胞浓度大很多的kno3溶液中 根细胞通过渗透作用和蒸腾作用不断大量失水造成严重萎蔫最后死亡 通过以上分析可知吸收离子与吸收水分是两个相对独立的过程 答案b 3 下图是植物从土壤中吸收某矿物质离子示意图 据图判断 该离子跨膜进入根毛细胞的方式为 a 自由扩散b 协助扩散c 主动运输d 被动运输 解析考查学生获取信息的能力和理解能力 结合图示可以看出 该矿质离子的跨膜运输有两个特点 一是逆浓度梯度 二是消耗atp 故应为主动运输 答案c 4 下图表示不同物质穿过细胞膜进入人体细胞内的四种情况 加入有氧呼吸抑制剂后 曲线变化最明显的是 解析加入有氧呼吸抑制剂只能抑制主动运输过程 对自由扩散和协助扩散没有影响 只有c图中曲线可以表示主动运输 答案c 5 下列关于物质跨膜运输的叙述 错误的是 a 主动运输过程中 需要载体蛋白协助和atp提供能量b 在静息状态下 神经细胞不再进行葡萄糖的跨膜运输c 质壁分离过程中水分子外流导致细胞内渗透压升高d 抗体分泌过程中 囊泡膜经融合成为细胞膜的一部分 解析物质从低浓度一侧运输到高浓度一侧 需要载体蛋白的协助 同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的能量 这种方式叫做主动运输 在静息状态下 神经细胞进行着k 外流和其他的生命活动 需要能量供给 进行着葡萄糖的跨膜运输和葡萄糖的分解 抗体分泌过程属于胞吐 高尔基体分泌的囊泡到达细胞膜时 囊泡膜与细胞膜融合 成为细胞膜的一部分 答案b 6 下图为某种植物吸收某种物质的跨膜运输示意图 其中 表示某种物质 a b为构成细胞膜的物质或结构 c是能源物质 a b为细胞膜的两侧 该物质的浓度能够控制且转运速度能检测 请探究该物质的跨膜方式 1 如果a是膜内 该物质是从b a运输 能否判断该物质跨膜运输方式是主动运输 2 如果a是膜外 该物质的浓度与细胞膜转运该物质的速度一直呈正相关 能确定其跨膜运输方式吗 3 如果在一定范围内随着该物质浓度的增加 其转运速度也随之增加 当增加到某一浓度时 其吸收速率不再增加 此时能判断该物质的运输方式吗 怎样设计实验确定其跨膜运输方式 解析根据物质跨膜运输的特点 对照题目的条件逐一判定即可 答案 1 能 因为该物质从b a运输 即从低浓度向高浓度运输 可直接判断为主动运输 2 能 该跨膜运输方式为自由扩散 因为自由扩散的速度取决于细胞内外溶液的浓度差 3 可能为协助扩散 也可能是主动运输 将发育状况相同的该植物等分成