高考生物复习 第4章 第1、2、3节 物质跨膜运输的实例和方式、生物膜的流动镶嵌模型课件 必修1.ppt

第4章细胞的物质输入和输出 第1 2 3节 物质跨膜运输的实例和方式 生物膜的流动镶嵌模型 一 细胞的吸水和失水 1 动物细胞 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 细胞质浓度时 细胞失水皱缩 3 外界溶液浓度 细胞质浓度时 细胞水分进出平衡 形态不变 2 植物细胞 细胞膜 液泡膜 1 原生质层 和 以及两层膜之间的 相当于一层半透膜 细胞质 渗透作用 2 外界溶液的浓度 细胞液浓度时 细胞就通过 失水 植物细胞发生 现象 质壁分离 3 将已发生质壁分离的植物细胞放入清水中 此时细胞液的浓度 外界清水 植物细胞就吸水 发生 现象 质壁分离复原 3 细胞膜和其他生物膜具有选择透过性 1 可以让 自由通过 水分子 离子和小分子 2 一些 也可以通过 离子 小分子和大分子 3 其他的 则不能通过 半透膜与选择透过性膜有哪些异同点 答案 半透膜是没有活性的有孔的膜 而选择透过性膜有生物活性 两者都能控制物质进出 二 生物膜的流动镶嵌模型 1 对细胞膜结构的探索历程 选择性 观察现象 生物膜对物质进出细胞具有 提出问题 为什么生物膜能控制物质的进出 这与膜的结构有何关系 脂质 脂质 蛋白质 流动性 建立模型 1972年 桑格和尼克森在前人研究基础上流动镶嵌模型 提出 膜是由 组成的 膜的基本支架是 该支架是轻油般的流体 具有 有的镶在磷脂双分子层表面 有的嵌入其中 有的贯穿整个磷脂双分子层 大多数 是可以 2 生物膜的流动镶嵌模型 1 基本内容 蛋白质和脂质 磷脂 流动性 运动的 蛋白质分子 蛋白质分子 双分子层 2 膜的外表面 糖蛋白 1 糖类与蛋白质结合形成 具有保护润滑 识 别的作用 糖脂 2 糖类和脂质结合形成 3 生物膜的特点 1 结构上表现为 流动性 2 功能上表现为 选择透过性 为什么脂溶性物质容易透过细胞膜 而不溶于脂质的物质通过却十分困难 答案 因为组成细胞膜的主要成分之一是磷脂 且细胞膜以磷脂双分子层为基本支架 据相似相溶原理 脂溶性物质容易透过细胞膜 1 物质跨膜运输的方式 高浓度 低浓度 1 自由扩散 物质分子从 一侧运输到 一侧 不需要能量和载体 如水 co2 甘油 乙醇等 三 物质进出细胞的方式 2 协助扩散 物质分子从 一侧运输到 一侧 需要 的协助 但不需要 如葡萄 糖进入红细胞 高浓度 低浓度 载体蛋白 消耗能量 3 主动运输 物质分子从 一侧运输到 一侧 需要 的协助 也需要消耗 如k na ca2 氨基酸等 低浓度 高浓度 载体蛋白 能量 2 大分子进出细胞的方式 1 如白细胞吞噬大肠杆菌 变形虫吞食有机颗 粒等 胞吞 2 胰腺细胞分泌胰岛素等 胞吐 胞吞和胞吐不属于跨膜运输方式 但与细胞膜的流动 性有关 且需要消耗能量 考点 渗透系统及其应用 1 渗透系统的组成 1 具有半透膜 可以是生物性的选择透过性膜 也可以是物理性的过滤膜 2 具有浓度差 半透膜两侧为溶液体系 s1 s2 且两侧的溶液具有浓度差 2 渗透作用的发生 3 验证渗透作用发生的条件 1 具有半透膜 2 具有浓度差 4 渗透系统的应用 比较不同溶液浓度的大小 渗透系统适用于比较溶质不能透过半透膜 或原生质层 的溶液浓度的大小 如果溶质能主动运输进入植物细胞内 会出现质壁分离后自动复原现象 半透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 物质是否能通过取决于分子的大小 选择透过性膜是有生命的生物膜 由于膜上具有载体存在 决定了其对不同物质具有选择性吸收 细胞死亡后 其选择透过性丧失 u型管形成的渗透装置的分析技巧 如下图所示的渗透装置图 半透膜允许溶液中的一些小分 子通过 而溶液中的大分子则不能通过 判断两侧液面高度的变化 主要根据u型管两侧的溶液的摩尔浓度来判断 摩尔浓度高的一侧 或溶质分子多的一侧 从摩尔浓度低的一侧 或溶质分子少的一侧 吸水 导致液面升高 典例1 把体积与质量百分比浓度相同的葡萄糖和蔗糖溶液用半透膜 允许溶剂和葡萄糖通过 不允许蔗糖通过 隔开 如下图所示 一段时间后液面的情况是 a 甲高于乙c 先甲高于乙 后乙高于甲 b 乙高于甲d 先甲低于乙 后乙低于甲 解题思路 在体积与质量百分比浓度相同的情况下 因为葡萄糖分子是单糖 蔗糖分子是二糖 所以同样的体积内葡萄糖分子数目多于蔗糖分子 即单位体积内半透膜甲侧的水分子数少于乙侧 水分整体表现为由乙向甲流动 导致甲侧液面越来越高 而甲侧的葡萄糖通过半透膜进入乙侧 导致乙侧溶液浓度越来越高 水分子又从甲侧流向乙侧 最终表现为乙液面高于甲液面 答案 c 典例2 下图表示渗透作用装置图 半透膜为膀胱膜 蔗糖溶液a b a b浓度分别用m a m b m a m b 表示 且m a m b m a m b m a 则一段时间后 a h1 h2 m a m b c h1 h2 m a m b b h1 h2 m a m b d h1 h2 m a m b 解题思路 浓度差越大 吸水能力越大 液面上升的高度越高 反之亦然 已知蔗糖溶液浓度m a m b m a m b m a 推知a与a浓度差小 a从a中吸水少 b与b浓度差大 b从b中吸水多 所以h1 h2 a与b开始浓度相等 a吸水少 b吸水多 所以后来浓度m a m b 答案 b 考点对应练1 下图为渗透作用实验 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所示 漏斗管内液面不再发生变化 h1 h2表示漏斗管内液面与清水的高度差 下列说法错误的是 a 图甲中b的浓度大于c的浓度b 图乙中b的浓度等于c的浓度 c 图甲中a中水分子扩散到b的速率大于a中水分子扩 散到c的速率 d 图乙中a中水分子扩散到b的速率等于b中水分子扩 散到a的速率 解析 h1比h2高 说明图甲中b的浓度大于c的浓度 图乙装置已达到平衡状态 a中水分子扩散到b的速率等于b中水分子扩散到a的速率 答案 b 2 易错 取一洋葱细胞放入大于该细胞细胞液浓度的kno3溶液中 一段时间后在显微镜下观察发现该细胞未发生质 壁分离 其原因可能是该细胞 b 是死细胞 大量吸水 是根尖分生区细胞 大量 失水 质壁分离后又自动复原 a c b d 解析 根尖分生区细胞没有大液泡 不发生质壁分离 考点 生物膜的流动镶嵌模型及生物膜的结构特点和功能特性1 生物膜的流动镶嵌模型及其组成成分在膜中的分布 1 膜的基本结构 以磷脂双分子层为基本骨架 镶嵌着蛋 白质 2 膜两侧的分子性质和结构不相同 糖蛋白只分布于细胞膜的外表面 在细胞膜的内表面没有分布 内外膜的蛋白质种类和数量也不同 各种膜所含的蛋白质与脂质的比例和膜的功能有关 活动相对旺盛的细胞 其膜上的蛋白质含量较多 2 生物膜的结构特点与功能特性 续表 概念的区别 原生质层 原生质体和植物细胞 扩散与渗透 半透膜与选择透过性膜 典例3 2011年浙江联考 下图表示生物膜的亚显微结构 其中a和b为物质的两种运输方式 下列叙述不正确的是 a 为蛋白质 其种类和数量决定了生物膜功能的复杂程度b 神经细胞膜上识别递质的结构是 c 为生物膜的内侧 b为细胞分泌蛋白的分泌d 为磷脂双分子层 具有一定的流动性 解题思路 先理解图形 此图为生物膜模式图 由于 侧有 糖蛋白 则为膜外侧 为内侧 糖蛋白与识别作用有关 分布于细胞膜外侧 一般细胞器膜上没有糖蛋白的分布 为磷脂双分子层 a从浓度低到高吸收物质 为主动运输 b从浓度高到低排出物质 为自由扩散 细胞分泌蛋白的分泌不属于跨膜运输 其分泌方式为胞吐 答案 c 考点对应练3 下图为细胞膜的流动镶嵌模型示意图 下列有关叙述不 正确的是 a 具有 的一侧为细胞膜的外侧 b 细胞膜表面 的含量通常较细胞器膜的要多c 是磷脂分子 其亲水端朝内侧 d 细胞膜的选择透过性与 的种类和数量有关解析 磷脂分子的亲水端朝外侧 答案 c 考点 物质出入细胞的方式及影响物质出入细胞的因素 1 自由扩散 协助扩散 主动运输及胞吞 胞吐的比较 续表 2 影响跨膜运输的因素 1 影响自由扩散的因素 细胞膜内外物质的浓度差 2 影响协助扩散的因素 细胞膜内外物质的浓度差 细胞膜上运载物质的载体数量 3 影响主动运输的因素 载体 载体具有特异性 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目也不同 载体具有饱和现象 当细胞膜上的载体全部参与物质的运输时 细胞吸收该载体运载的物质的速度不再随物质浓度的增大而增大 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 各种因素的影响如下图所示 物质出入细胞的方式 葡萄糖进入红细胞的方式为协助扩散 但小肠绒毛吸收 葡萄糖的方式是主动运输 逆浓度梯度的跨膜运输方式一定是主动运输 但主动运 输也可顺浓度梯度吸收物质 需要消耗能量的运输方式有主动运输和胞吞 胞吐 胞吞 胞吐体现膜具有一定的流动性 主动运输体现膜 的选择透过性 判断物质的运输方式 典例4 2011年东莞统考 某物质跨膜运输的方式如甲图 所示 则与该过程相符的数学模型是 a c b d 解题思路 先分析图中表示的运输方式 从浓度低到高 消耗能量 需要载体 可判断为主动运输 然后分析选项 当氧气为零时 无氧呼吸产生少量能量 运输速率低 随氧气浓度升高 有氧呼吸增强 能量供给充足 物质的运输速率加快 由于载体蛋白的数量是有限的 当氧气浓度提高到一定程度 受载体蛋白数量的限制 运输速率不再增加 所以d图能正确表示主动运输与氧气之间的关系 答案 d 考点对应练4 下图为植物根细胞在一定时间内吸收k 与某些条件之间的关系 纵坐标表示吸收的速率 横坐标表示某个条件 假定其他条件均为理想状态 则a b c三幅图的横坐标表示的条 件正确的一组是 解析 吸收k 的方式是主动运输 需要消耗能量和载体的 a 载体数量 温度变化 氧气浓度b 氧气浓度 温度变化 载体数量c 载体数量 氧气浓度 温度变化d 温度变化 载体数量 氧气浓度 协助 a图的起点没有氧气 但通过无氧呼吸产生能量 从而促进对物质的吸收 当达到一定浓度时 物质的运输速率不随氧气浓度的升高而升高 答案 b 5 易错 下列实例不能体现细胞膜结构特点的是 d a 白细胞吞噬绿脓杆菌b 精子与卵细胞结合c 小肠细胞分泌消化酶d 效应t细胞与靶细胞紧密接触解析 细胞膜的结构特点是流动性 而效应t细胞与靶细胞紧密接触只是相互识别 一 探究植物细胞吸水和失水的实验 1 原理 成熟的植物细胞 有明显液泡 能够与外界溶液组成一个渗透系统 通过渗透作用的方式吸水或失水 2 方法步骤 3 质壁分离实验的拓展应用 1 判断成熟植物细胞是否有活性 方法 待测的成熟植物细胞 一定浓度的蔗糖溶液 a 若发生质壁分离 则有生物活性 分析 镜检 b 若不发生质壁分离 则无生物活性 2 测定细胞液浓度范围 方法 待测细胞 一系列浓度梯度的蔗糖溶液 细胞液浓度范围介于未发生质壁分离和刚刚发生 质壁分离的蔗糖溶液的浓度范围之间 分别镜检 分析 3 比较不同植物细胞的细胞液浓度 方法 不同植物细胞 同一浓度的蔗糖溶液 刚发生质壁分离所需的时间越短 细胞液浓度越 小 反之则细胞液浓度越大 镜检 分析 4 鉴别不同种类的溶液 如kno3溶液和蔗糖溶液 方法 成熟植物细胞 不同种类溶液 a 质壁分离 溶质不能通过半透膜的溶液 如蔗 糖溶液 b 质壁分离后又自动复原 溶质能通过半透膜 的溶液 如kno3溶液 镜检 分析 典例1 2011年全国 将紫色洋葱在完全营养液中浸泡一段时间 撕取外表皮 先用浓度为0 3g ml的蔗糖溶液处理 细胞发生质壁分离后 立即将外表皮放入蒸馏水中 直到细胞中的水分不再增加 在该实验中 蔗糖溶液处理前外表皮细胞液的浓度为甲 细胞中的水分不再增加时外表皮细胞液的浓度为乙 则甲 乙的关系 以及实验过程中水分进出细胞的方式 为 a 甲乙 主动运输 b 甲 乙 被动运输d 甲 乙 主动运输 解题思路 考查渗透作用相关知识 水分子的跨膜运输是自由扩散 属于被动运输 甲浓度是植物正常生长时的细胞液浓度 放在蒸馏水中还可以吸水 而乙浓度是植物不再吸收蒸馏水的浓度 根据渗透作用的原理可推出 甲浓度大于乙浓度 答案 b 细胞是否发生质壁分离 复原以及相关液体浓度的 比较 死细胞 动物细胞及未成熟的植物细胞不发生质壁分离 现象 具有中央大液泡的成熟植物细胞可发生质壁分离现象 在一定浓度 且溶质不能通过半透膜的溶液中 可发生 质壁分离现象 如蔗糖溶液 在一定浓度 且溶质可通过半透膜的溶液中 可发生质 壁分离后自动复原现象 如kno3 尿素 甘油等 植物细胞在高浓度溶液中可发生质壁分离现象 但不会发生质壁分离复原现象 如50 蔗糖溶液 原因是细胞失水过多死亡 在低浓度溶液中细胞会过度吸水 但由于植物细胞外有细胞壁而不致细胞破裂 而动物细胞由于没有细胞壁 会因过度吸水破裂 发生质壁分离时 充满在细胞膜与细胞壁之间的溶液浓 度稍比外界溶液浓度低 发生质壁分离时 植物细胞原生质体体积变小 吸水能 力逐渐增强 细胞液浓度逐渐增大 质壁分离复原后 细胞液浓度还是大于外界溶液浓度 二 通过模拟实验探究膜的透性1 实验目的 1 说明生物膜具有选择透过性 2 尝试模拟实验的方法 2 实验原理 利用人工膜来模拟生物膜 探索膜的透性 某些半透膜 如动物的膀胱膜 肠衣等 可以让某些物质透过 而另一些物质不能透过 例如水分子可以透过玻璃纸 而蔗糖分子因为比较大 不能透过 用半透膜将不同浓度的溶液分隔开 然后通过观察溶液液面高低的变化 来观察半透膜的选择透过性 进而类比分析得出生物膜的透性 3 方法步骤 1 取一个长颈漏斗 分别在漏斗口处封上一层玻璃纸 2 在漏斗中注入蔗糖溶液 3 将漏斗浸入盛有蒸馏水的烧杯中 使漏斗管的液面与烧 杯的液面高度一致 4 静置一段时间后 观察长颈漏斗的液面变化 并将观察 到的结果进行记录 典例2 请根据给出的实验材料和用具将 验证活细胞 膜是选择透过性膜 的实验补充完整 1 原理 正常情况下新鲜的牛蛙皮肤的选择透过性是由外 表面到内表面的 2 材料用具 新鲜牛蛙皮肤4块 1 的亚甲基蓝生理盐水溶液 蓝色的活体染色剂 50 的酒精 生理盐水 小漏斗4只 编号a b c d 烧杯4只 橡皮筋等 3 方法步骤 牛蛙皮肤分别处理 将两块新鲜牛蛙皮肤浸入50 的酒 精中4h 另两块不做处理 将四块牛蛙皮肤用橡皮筋固定在小漏斗颈上 并分别放入盛有生理盐水的烧杯中 同时向4只漏斗中分别注入1 亚甲基蓝生理盐水溶液 实验装置图如下 一定时间后观察烧杯中溶液颜色的变化 4 问题讨论 分析a b c d四个装置中牛蛙皮肤细胞的选择透过性 结果预测及原因分析a烧杯 现象 原因 b烧杯 现象 原因 c烧杯 现象 原因 d烧杯 现象 原因 选择透过性的变化是肉眼无法直接感知的 而是通过烧 杯内溶液颜色变化来体现的 解题思路 解答此题时 要特别注意以下两点 牛蛙皮肤经处理后选择透过性会发生变化 答案 4 a b装置中牛蛙皮肤具有选择透过性 c d 装置中牛蛙皮肤不具有选择透过性 溶液变蓝牛蛙皮肤具有由外表面向内表面的选择透过 性 溶液仍为无色虽为新鲜的牛蛙皮肤 但不具有由内表面 向外表面的选择透过性 溶液变蓝经酒精处理过的牛蛙皮肤细胞已死亡 细胞膜 不具有选择透过性 溶液变蓝经酒精处理过的牛蛙皮肤细胞已死亡 细胞膜 不具有选择透过性 1 2011年东莞联考 甲 乙两种物质分别依赖自由扩散和协助扩散进入细胞 如果以人工合成的无蛋白磷脂双分子膜代 替细胞膜 并维持其他条件不变 则 d a 甲运输被促进c 甲运