导学教程高考生物一轮总复习 第二单元 第三讲 物质跨膜运输的实例和方式课件.ppt

第三讲物质跨膜运输的实例和方式 一 细胞的吸水和失水1 渗透作用发生的2个条件 知识梳理 半透膜 浓度差 2 填写动植物细胞吸水和失水的原理和现象 1 动物细胞的吸水和失水 2 植物细胞的吸水和失水 细胞膜 细胞质 细胞膜 液泡膜 细胞液 二 物质进出细胞的方式1 物质出入细胞的方式 特点及实例 2 胞吞与胞吐 1 胞吞 细胞摄取大分子时 首先是大分子附着在表面 从而使细胞膜内陷形成包围着大分子 从膜上分离下来进入细胞内部 2 胞吐 细胞需要外排的大分子 先在细胞内形成 然后移到处 与之融合 将大分子移出细胞 细胞膜 小囊 囊泡 细胞膜 解惑 消耗能量的运输方式不一定是主动运输 胞吞 胞吐也需要消耗能量 属于非跨膜运输 三 观察植物细胞的质壁分离及复原1 植物细胞的质壁分离及复原 1 原理 成熟的植物细胞构成可发生渗透作用 当细胞液浓度外界溶液浓度时 失水 质壁分离 当细胞液浓度外界溶液浓度时 吸水 质壁分离复原 渗透系统 2 过程 操作 0 3g ml蔗糖溶液 紧贴细胞壁 逐渐变小 变深 细胞壁逐渐分离 清水 逐渐胀大 变浅 逐渐贴近细胞壁 2 不同物质的跨膜运输特点 1 水分子 高 低 2 离子和小分子 依据细胞生命活动需要进行 选择吸收 顺相对含量梯度 3 水稻和番茄吸收不同离子的特点 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有关 2 不同种生物细胞对同种物质吸收具有 选择性 种类和数量 差异性 4 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 生物膜的性是活细胞的一个重要特征 选择透过性 选择透过 1 判断下列有关细胞的吸水和失水的叙述 1 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 北京卷 2 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 广东卷 自主检测 3 将人的红细胞放入4 蒸馏水中 一段时间后红细胞破裂 其主要原因是蒸馏水大量进入红细胞 2011 新课标卷 4 质壁分离过程中 水分子外流导致细胞内渗透压升高 2010 天津卷 2 判断下列关于物质跨膜运输的实例的叙述 1 吸收不同物质元素离子的速率都相同 2013 新课标 2 适应高渗环境的动物可排出体内多余的盐 2013 江苏卷 3 番茄和水稻根系吸收si元素的量相等 2012 海南卷 4 海水中的海藻细胞可通过积累溶质防止质壁分离 2009 宁夏卷 3 判断下列有关物质运输的叙述 1 o2通过主动运输进入线粒体 2013 北京卷 2 物质通过协助扩散进出细胞时需要消耗atp 2013 海南卷 3 葡萄糖跨膜运输不需要载体蛋白 2012 广东卷 4 植物根系通过主动运输吸收无机离子需要atp 2012 海南卷 5 水分子和钾离子以自由扩散方式进出轮藻细胞 2011 重庆卷 6 主动运输过程中 需要载体蛋白协助和atp提供能量 2010 天津卷 7 抑制细胞呼吸对自由扩散和主动运输的转运速率均有影响 2010 山东卷 4 2014 新课标 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 考点一细胞的吸水和失水 核心突破 1 对比分析成熟植物细胞是一个渗透系统 2 渗透作用原理的拓展应用探究物质能否通过半透膜 以碘和淀粉为例 易错易混 1 渗透平衡概念辨析 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 2 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 关于渗透系统中的2个 比较 1 半透膜与选择透过性膜的比较区别 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 共性 都允许水分子自由通过 而不允许生物大分子物质通过 2 原生质层与原生质体的比较 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 命题预测 考向预测以渗透装置为依托 考查渗透作用原理及应用 1 如图表示一中间隔以半透膜 只允许水分子通过 的水槽 两侧分别加入等物质的量浓度的葡萄糖溶液和麦芽糖溶液 然后在半透膜两侧加入等质量的麦芽糖酶 在加入麦芽糖酶前后a b两侧液面的变化是 a 加酶前a侧液面上升 加酶后b侧液面上升并高于a侧液面b 加酶前a侧液面上升 加酶后b侧液面上升并等于a侧液面c 加酶前后a b两侧液面不变d 加酶前a b两侧液面不变 加酶后b侧液面上升并高于a侧液面 关键点拨 解析溶液渗透压的大小取决于单位体积溶液中溶质微粒的数目 相同物质的量浓度的葡萄糖溶液和麦芽糖溶液渗透压相等 即加酶前a b两侧液面不变 但加入麦芽糖酶后 麦芽糖分解 使得b侧溶液的渗透压增大 水分由a侧向b侧转移 b侧液面上升并高于a侧 答案d 方法提炼 常见渗透装置图分析 1 若s1溶液浓度大于s2 则单位时间内由s2 s1的水分子数多于s1 s2 外观上表现为s1液面上升 若s1溶液浓度小于s2 则情况相反 外观上表现为s1液面下降 2 在达到渗透平衡后 若存在如图所示的液面差 h 则s1溶液浓度仍大于s2 因为液面高的一侧形成的压强 会阻止溶剂由低浓度一侧向高浓度一侧扩散 考点二物质进出细胞的方式 1 物质出入细胞方式的综合比较 核心突破 警示 有关物质出入细胞的8个 不要漏掉 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 rna和蛋白质等大分子物质进出细胞核 是通过核孔 而不是通过胞吞 胞吐 2 影响物质跨膜运输的因素 1 氧气浓度 2 物质浓度 在一定的浓度范围内 命题预测 考向预测一以生物膜的流动镶嵌模型为载体考查物质跨膜运输的方式 3 如图表示动物某组织细胞细胞膜转运部分物质示意图 与图中信息不相符的是 a 甲侧为细胞外 乙侧为细胞内b na 既可顺浓度梯度运输也可逆浓度梯度运输c 图示中葡萄糖跨膜运输的直接驱动力不是atpd 图示中葡萄糖跨膜运输的方式与细胞吸收甘油的方式相同 解析根据图示分析 图中na 以主动运输方式被运出细胞 k 以主动运输方式进入细胞 细胞膜受刺激后 通透性改变 通过na 通道使na 内流 由高浓度到低浓度 所以甲侧为细胞外 乙侧为细胞内 a正确 从图中可以看出 na 可以顺浓度梯度进行被动运输 也可以逆浓度梯度进行主动运输 b正确 图中葡萄糖的运输没有atp参与 可能是协助扩散 例如红细胞吸收葡萄糖 c正确 细胞吸收甘油的方式是自由扩散 d错误 答案d 关键点拨 本题是一道信息题 解答的关键是识图 获得相关信息 特别是要发现转运na 和葡萄糖的是同一个载体蛋白 同时na 浓度是膜外高 膜内低 由膜内到膜外运输na 是要消耗能量的 考向预测二以坐标曲线图的形式考查影响物质跨膜运输的因素4 由图中曲线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错误 方式a与载体无关 只与浓度有关 因此b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错误 答案c 知识拓展 1 载体是细胞膜上的一类蛋白质 它具有特异性 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量也不同 2 载体具有饱和现象 当细胞膜上的载体达到饱和时 细胞吸收该载体运载的物质的速率不再随物质的浓度的增大而增大 考点三观察植物细胞的质壁分离及复原 1 与细胞质壁分离及复原有关的5个总结 1 实验材料的选择 一般不选择细菌细胞 它能发生质壁分离 但现象不明显 不能选择动物细胞 它无细胞壁 不能发生质壁分离现象 核心突破 2 实验试剂使用 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 细胞过度失水而死亡 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自动复原 尿素 甘油 乙二醇等现象同上 3 发生质壁分离时在细胞壁和细胞膜之间充满的是外界溶液 原因是细胞壁具有全透性 4 质壁分离与复原过程中水分移动是双向的 总结果是单向的 5 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 2 质壁分离实验的拓展应用及方法 1 判断细胞的死活 2 测定细胞液浓度范围 3 比较不同植物细胞的细胞液浓度大小 4 比较一系列溶液的浓度的大小 5 鉴别不同种类的溶液 如kno3溶液和蔗糖溶液 命题预测 考向预测一实验材料 原理 操作 5 2014 新课标 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 考向预测二实验分析与拓展6 2014 上海卷 以紫色洋葱鳞片叶为材料进行细胞质壁分离和复原的实验 原生质层长度和细胞长度分别用x和y表示 如图 在处理时间相同的前提下 a 同一细胞用不同浓度蔗糖溶液处理 x y值越小 则紫色越浅b 同一细胞用不同浓度蔗糖溶液处理 x y值越大 则所用蔗糖溶液浓度越高c 不同细胞用相同浓度蔗糖溶液处理 x y值越小 则越易复原d 不同细胞用相同浓度蔗糖溶液处理 x y值越大 则细胞的正常细胞液浓度越高 解析同一细胞用不同浓度蔗糖溶液处理 x y值越小 表示失水越多 质壁分离越明显 紫色越深 x y值越大 失水越少 所用蔗糖溶液浓度越小 故a b错误 x y针对同一细胞 所以a b c都不正确 不同细胞用相同浓度蔗糖溶液处理 x y值越小 表示失水越多 越不易复原 故c错误 而x y值越大 表示该细胞失水越少 则该细胞的正常细胞液浓度越高 故d正确 答案d 方法技巧 物质进出细胞的方式及特点的判断方法1 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 2 兴奋产生与传导过程中na k 的运输方式判断 1 由于细胞外na 浓度高 细胞内k 浓度高 因此静息时k 外流和兴奋时na 内流的运输方式都是被动运输 2 细胞维持膜外na 浓度高 膜内k 浓度高 需要不断吸k 排na 此种运输方式为主动运输 典例训练 1 2014 安徽卷 下图为氨基酸和na 进出肾小管上皮细胞的示意图 下表选项中正确的是 解析根据图形可知 肾小管管腔中的氨基酸进入上皮细胞为逆浓度的运输 属于主动运输 其动力来自于na 协同运输中的离子梯度 管腔中的钠离子进入上皮细胞为顺浓度梯度的运输 不消耗能量 为被动运输 上皮细胞中的氨基酸进入组织液为顺浓度梯度的运输 属被动运输 综合分析 d选项正确 答案d 图示解读 水稻和番茄吸收不同离子的特点 典型图示 科学家将番茄和水稻分别放在含有ca2 mg2 和sio的培养液中培养 结果及分析如下 信息解读 1 水稻培养过程中 培养液中ca2 mg2 浓度上升 sio浓度下降 说明水稻吸收sio多 而吸收ca2 mg2 少 番茄培养过程中 培养液中sio浓度上升 ca2 mg2 浓度下降 说明番茄吸收ca2 mg2 多 而吸收sio少 两者均表现出同一植物细胞对不同无机离子的吸收均有差异 不同植物细胞对同一无机盐离子的吸收也均有差异 说明植物细胞膜对无机盐离子的吸收具有选择性 2 水稻培养过程中 培养液中ca2 mg2 浓度上升 sio浓度下降 说明水稻吸收水的相对速度比吸收ca2 mg2 的大 比吸收sio的小 番茄培养过程中 培养液中sio浓度上升 ca2 mg2 浓度下降 说明番茄吸收水的相对速度比吸收sio的大 比吸收ca2 mg2 的小 两者均表现出植物细胞在同一时间吸收离子和吸收水的量不同 说明吸收无机盐离子和吸收水是两个相对独立的过程 理论分析 1 植物对无机盐离子的吸收具有选择性 其直接原因在于不同植物细胞膜上载体蛋白的种类和数量是不同的 根本原因是由控制膜载体蛋白合成的基因 dna分子 的特异性所决定的 2 植物对水分和无机盐离子的吸收是两个相对独立的过程 植物吸收水分的方式是自由扩散 而对无机盐离子则以主动运输方式吸收 典例训练 2 用同一种完全培养液在两个相同的容器内分别培养水稻幼苗和番茄幼苗 假设两植物的吸水速率相同 一段时间后 测定培养液中各种离子与实验开始时各种离子浓度之比如图所示 该实验的结果不能说明 a 不同植物对各种离子的需求量是不同的b 与番茄相比 水稻对sio需求量大 对ca2 需求量小c 不同植物根尖细胞膜上载体蛋白的种类和数量是不同的d 植物对各种离子的吸收速率与溶液中离子的浓度有关 解析由图例分析可知 不同植物对同种离子的需要量及同一植物对不同离子的需要量不同 水稻吸收的sio多 对ca2 mg2 吸收量少 而番茄吸收的ca2 和mg2 较多 对sio吸收量少 这体现了植物对无机盐离子的吸收具有选择性 其原因在于不同植物根尖细胞膜上载体蛋白的种类和数量是不同的 图中并不能看出植物对各种离子的吸收速率与溶液中的离子浓度有关 答案d 原生质层 浓度差 外界浓度大于细胞液浓度 细胞壁的伸缩性小于原生质层 选择透过性 主动运输和被动运输 胞吞和胞吐 高考体验 1 2014 海南卷 关于植物根系吸收矿质离子的叙述 正确的是a 植物根系吸收各种矿质离子的速率相同b 土壤温度不影响植物根系对矿质离子的吸收 c 植物根细胞吸收矿质元素离子主要依靠渗透作用d 植物根细胞能逆浓度梯度吸收土壤中的矿质元素离子 解析植物根系吸收各种矿质离子的速率不一定相同 a错 土壤温度影响植物根细胞的酶活性 从而影响呼吸作用产生能量 进一步影响植物根系对矿质离子吸收的主动运输过程 b错 植物根细胞吸收矿质离子主要依靠主动运输 c错 植物根细胞能通过主动运输逆浓度梯度吸收土壤中的矿质元素离子 d正确 答案d 2 2014 浙江卷 下列关于物质出入细胞方式的叙述 正确的是a 被细胞胞吞的一定是固体物质b 突触前膜释放乙酰胆碱属于易化扩散c 通过载体蛋白的物质转运属于主动转运d 胞吐过程一定会产生分泌泡与质膜的融合 解析胞吞作用包括吞噬作用和胞饮作用 吞噬作用是以大的囊泡形式 内吞较大的固体颗粒 而胞饮作用则是将滴状液体吞入细胞内的过程 故a错 突触前膜释放乙酰胆碱属于胞吐作用 b项错误 通过载体蛋白的物质转运包括主动运输和易化扩散 c项错误 胞吐的过程一定会产生分泌泡与质膜 细胞膜 融合 故d项正确 答案d 3 2014 四川卷 在生物体内 下列生理活动只能单向进行的是a 质壁分离过程中水分子的扩散b 生长素在胚芽鞘中的极性运输c 肝细胞中糖原与葡萄糖的转化d 活细胞内atp与adp的转化 解析a 质壁分离过程中原生质层两侧水分子的扩散是双向的 故a错 b 生长素在胚芽鞘中的极性运输是指由形态学上端向形态学下端的单方向运输 故b正确 c 肝细胞中 糖原和葡萄糖可双向转化 故c错 d 活细胞内atp与adp双向转化 故d错 答案b 4 2013 浙江理综卷 某哺乳动物神经细胞内外的k 和na 浓度见下表 下列属于主动转运的是 a k 经钾离子通道排出细胞b k 与有关载体蛋白结合排出细胞c na 经钠离子通道排出细胞d na 与有关载体蛋白结合排出细胞 解析根据表格 神经细胞外na 浓度较高 细胞内k 浓度较高 k 和na 经过离子通道排出细胞属于被动运输 a项 c项错误 k 与有关载体蛋白结合排出细胞 运输方向由高浓度向低浓度 运输方式为协助扩散 b项错误 na 与有关载体蛋白结合排出细胞 运输方向由低浓度向高浓度 运输方式为主动运输 d项正确 答案d 5 2013 江苏单科 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