导学教程高考生物一轮复习 第2单元 细胞的结构、物质的输入与输出 第3讲 物质跨膜运输的实例和方式课件.ppt

第3讲物质跨膜运输的实例和方式 考纲要求 1 物质出入细胞的方式 2 实验 观察植物细胞的质壁分离和复原 1 渗透作用原理 1 发生渗透作用的条件 具有 膜两侧溶液具有浓度差 2 渗透作用的实质 单位时间内由清水进入蔗糖溶液中的水分子 蔗糖溶液进入清水中的水分子 导致蔗糖溶液液面 考点1细胞的吸水和失水 半透膜 多于 上升 2 动物细胞的吸水和失水 1 人成熟的红细胞中发生渗透作用的条件 相当于半透膜 之间存在浓度差 2 引起细胞失水与吸水的条件 外界溶液与细胞质之间存在浓度差 细胞膜 细胞质与外界溶液 3 植物细胞的吸水和失水 1 成熟植物细胞的结构 作透性 小 细胞质 原生质层 半透膜 大 2 原理和现象 外界溶液浓度 细胞液浓度时 细胞失水 发生 现象 外界溶液浓度 细胞液浓度时 细胞吸水 发生 现象 3 质壁分离的原因 外因 浓度 外界溶液浓度 细胞通过渗透作用失水 内因 细胞壁的伸缩性 原生质层的伸缩性 大于 质壁分离 小于 质壁分离复原 细胞液 小于 解惑 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 因此表现出细胞吸水 1 正误判断 1 渗透作用的发生必须依赖半透膜和膜两侧的浓度差 2 植物细胞的原生质层由细胞膜和液泡膜组成 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 5 动物细胞在任何情况下都不会发生质壁分离 6 动物细胞在任何条件下都不能发生渗透作用 2 2016 泸州模拟 有一道凉菜叫 酸甜瓜 其做法是把黄瓜切成条状或片状 然后加糖和醋并搅拌 放置一段时间后 黄瓜除了有酸甜味外 还变软了 口感特别好 下列是对黄瓜变软原因的分析 正确的是a 蔗糖分子进入黄瓜细胞 使其细胞液浓度加大 细胞吸水b 醋酸分子进入黄瓜细胞 使其细胞液浓度加大 细胞吸水c 外界溶液的浓度小于黄瓜细胞的细胞液浓度 细胞失水d 外界溶液的浓度大于黄瓜细胞的细胞液浓度 细胞失水 解析黄瓜变软是由于细胞失水而不再坚挺 失水的原因是糖和醋形成的外界溶液浓度高于细胞液的浓度 答案d 1 常见渗透装置图形分析 1 溶质不能通过半透膜的情况 若s1溶液浓度大于s2溶液浓度 则单位时间内由s2 s1的水分子数多于由s1 s2的 外观上表现为s1溶液液面 若s1溶液浓度小于s2溶液浓度 则情况相反 外观上表现为s1溶液液面 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 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 上升 下降 s2溶液浓度 2 溶质能通过半透膜的情况若s1溶液浓度大于s2溶液浓度 则最初单位时间内由s2 s1的水分子数多于由s1 s2的 随着溶质的扩散 最终s1和s2溶液浓度相等 外观上表现为s1溶液液面先 后 最终s1和s2溶液液面持平 若s1溶液浓度小于s2溶液浓度 则情况相反 上升 下降 2 验证渗透作用发生的条件 1 具有半透膜烧杯内盛清水 漏斗内盛蔗糖溶液 上升 不上升 2 具有浓度差漏斗口密封半透膜 上升 不上升 3 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 考向一渗透作用的原理及条件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 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 2 2015 江苏模拟 某同学设计了如图所示的渗透作用实验装置 实验开始时长颈漏斗内外液面平齐 记作零界面 实验开始后 长颈漏斗内部液面的变化趋势为 注 坐标原点处表示零界面 解析理解渗透作用的原理是解题的关键 根据图示 烧杯中的液体为蔗糖溶液 长颈漏斗中的液体为蒸馏水 故在单位时间内 由漏斗中进入烧杯中的水分子比烧杯中进入漏斗中的水分子要多 故开始时液面快速下降 随着烧杯中蔗糖溶液浓度降低 漏斗内部液面下降减慢 当进出水分子相等时 液面不再下降 答案a 考向二渗透装置中水分子移动方向判断3 如下图甲 乙所示是渗透作用装置 其中半透膜为膀胱膜 蔗糖分子不能通过 水分子可以自由通过 图中溶液a b a b均为蔗糖溶液 实验开始前其浓度分别用ma mb ma mb表示 一段时间达到平衡后 甲 乙装置中漏斗内的液面上升高度分别为h1 h2 a b的浓度分别为m1 m2 则下列判断错误的是 a 若h1 h2 ma mb 则ma mbb 若h1 h2 ma mb 则ma mbc 若ma mb ma mb 则h1 h2 m1 m2d 一段时间后 a a与a a b b与b b的水分子扩散速率均相等 解析若h1 h2 ma mb 说明a从a中吸收的水分子数比b从b中吸收的多 即a与a的浓度差比b与b的大 因此ma mb 若ma mb ma mb 说明a与a的浓度差比b与b的浓度差小 a比b吸收的水分子少 则h1 h2 m1 m2 一段时间后装置中的液面不再变化 说明半透膜两侧的水分子运动处于平衡状态 答案b 技法提炼 渗透方向及浓度大小的判断 1 判断溶剂渗透的总方向 若半透膜两侧是同种溶液 根据质量浓度或物质的量浓度判定 若半透膜两侧是不同的溶液 物质的量浓度才能体现溶质或溶剂分子数的多少 如半透膜两侧为质量分数相同的葡萄糖溶液和蔗糖溶液 则葡萄糖溶液一侧单位体积中葡萄糖分子数多 水分子数少 水分子由蔗糖溶液一侧通过半透膜向葡萄糖溶液一侧扩散 2 判断半透膜两侧溶液浓度大小 若渗透平衡后 半透膜两侧液面仍存在液面差 则半透膜两侧溶液就存在浓度差 液面差越大 浓度差就越大 且液面高的一侧溶液浓度高 1 物质进出细胞的方式 连线 考点2物质出入细胞的方式及影响因素 点拨 1 物质跨膜运输 自由扩散 协助扩散 主动运输 体现了生物膜的选择透过性 大分子物质和颗粒性物质的胞吞 胞吐体现了生物膜的流动性 2 物质能否通过细胞膜 是根据细胞生命活动的需要 并不完全取决于物质分子的大小 2 物质跨膜运输的实例番茄和水稻吸收无机盐离子的比较 科学家将番茄 水稻分别放在含有ca2 mg2 和sio的培养液中培养 结果如图所示 据图示可知 1 实验结果 不同植物对 的吸收有差异 同一种植物对 的吸收也有差异 2 实验结论 植物细胞对无机盐离子的吸收具有 同一种无机盐离子 不同种无机盐离子 选择性 正误判断 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 2013 全国卷 2 植物主动运输矿质离子的过程只发生在活细胞中 2013 全国卷 3 低温不影响矿质离子的吸收速率 2013 全国卷 4 血浆中的碘进入甲状腺滤泡上皮细胞属于自由扩散 2012 海南卷 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 1 据图确定物质跨膜运输的方式 a是 b d是 c是 协助扩散 自由扩散 主动运输 2 根据影响跨膜运输因素的曲线确定运输方式 1 物质浓度 自由扩散 协助扩散 主动运输 主动运输 2 氧气浓度 自由扩散或协助扩散 主动运输 3 探究物质跨膜运输的方式 1 探究是主动运输还是被动运输 2 探究是自由扩散还是协助扩散 主动 被动 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 考向一物质跨膜运输的方式1 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 2 寡肽又称小分子活性肽 一般由2 6个氨基酸组成 人体能直接吸收寡肽且吸收寡肽时具有不需消耗能量 不会增加人体胃肠功能负担 以自身能量推动人体吸收等特点 世界著名酶法多肽专家邹远东指出 尽管对动物寡肽转运机制还不完全清楚 但寡肽的转运需要载体是得到公认的 某些哺乳动物的寡肽载体基因已被克隆表达 寡肽进入小肠绒毛细胞的方式最可能属于a 自由扩散b 协助扩散c 主动运输d 胞吞 解析根据题意可知 机体对寡肽的吸收不需要消耗能量 需要载体 据此判断其吸收方式应属于协助扩散 答案b 方法规律 物质出入细胞方式的判断方法 1 根据分子大小与对载体 能量的需要进行判断 2 根据运输方向判断 逆浓度梯度的跨膜运输方式是主动运输 顺浓度梯度的跨膜运输方式为被动运输 考向二影响物质跨膜运输的因素3 某科学家在研究物质运输时发现有下列四种曲线关系 在研究某种物质的运输时 发现与曲线 和 相符 最可能是下列哪一过程 a 糖从血浆进入人的成熟红细胞b na 通过离子通道进入神经细胞c 小肠上皮细胞从小肠内吸收氨基酸d 组织细胞从组织液吸收氧气解析该种物质有最大运输速率 说明不是自由扩散 该物质运输与氧浓度有关 说明不是协助扩散 即该物质的运输方式为主动运输 a c d运输方式分别为 协助扩散 主动运输 自由扩散 na 通过离子通道进入神经细胞与氧浓度无关 答案c 4 2014 北京高考 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 解析据图可知 生物膜对h2o的通透性大于人工膜对h2o的通透性 可见生物膜上存在着协助h2o通过的物质 生物膜对k na cl 的通透性不同 说明生物膜对不同离子的通透具有选择性 因人工膜由双层磷脂组成 无蛋白质 所以离子不能以协助扩散方式通过人工膜 甘油 co2和o2分子大小不同 导致通过人工膜的扩散速率不同 答案c 1 实验原理 1 成熟的植物细胞构成渗透系统可发生 作用 2 当细胞液浓度 外界溶液浓度时 细胞失水 发生质壁分离 当细胞液浓度 外界溶液浓度时 细胞吸水 发生质壁分离复原 考点3观察植物细胞的质壁分离及复原 渗透 2 实验流程 紧贴细胞壁 0 3g ml的蔗糖溶液 逐渐胀大 变深 细胞壁逐渐分离 清水 逐渐胀大 变浅 逐渐贴近细胞壁 思考 1 用紫色洋葱鳞片叶外表皮作为实验材料的原因是什么 提示紫色洋葱外表皮细胞的细胞液中有花青素 使液泡中的细胞液呈紫色 有利于观察 2 本实验选用0 3g ml的蔗糖溶液作试剂 若浓度过高或过低会对实验造成怎样的影响 提示选用0 3g ml的蔗糖溶液作试剂 既明显出现质壁分离 又不会杀死细胞 若浓度过高 质壁分离速度快 细胞会因失水过多而死亡 不能再进行质壁分离复原 若浓度过低 不能引起质壁分离或质壁分离速度太慢 1 发生质壁分离的洋葱表皮细胞的原生质层与细胞壁之间的物质分析因为细胞壁是全透性的 所以洋葱表皮细胞原生质层与细胞壁之间是 溶液 2 从细胞角度分析能否发生质壁分离及复原 1 死细胞 动物细胞及 的植物细胞 如根尖分生区细胞 不能发生质壁分离及复原现象 2 具有 的成熟植物细胞可发生质壁分离及复原现象 蔗糖 未成熟 中央大液泡 3 从溶液的角度分析 1 在一定浓度 的溶液中只会发生质壁分离现象 不能自动复原 2 在一定浓度 的溶液 如kno3 甘油等 中可发生质壁分离后自动复原现象 3 在 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 溶质不能透膜 溶质可透膜 高浓度 易错警示 关于质壁分离和复原的4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 总结果是单向的 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 考向一实验的原理 操作及注意事项1 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 2 除下列哪项外其余各项都可以通过质壁分离与复原实验加以鉴定a 成熟植物细胞的死活b 蛋白质 淀粉 纤维素的亲水性依次递减c 植物细胞能进行渗透吸水d 原生质层和细胞壁伸缩性大小 解析质壁分离与复原实验是利用渗透作用的原理来进行的 而渗透作用的进行必须满足两个条件 一是有半透膜 二是半透膜两侧的溶液存在浓度差 成熟植物细胞若能发生质壁分离与复原则为活细胞 否则为死细胞 a不符合题意 蛋白质 淀粉和纤维素的亲水性大小只能利用吸胀作用来进行鉴定 b符合题意 通过质壁分离与复原实验可以鉴定植物细胞能进行渗透吸水 c不符合题意 质壁分离与复原实验能鉴定出原生质层的伸缩性大于细胞壁的 d不符合题意 答案b 考向二实验分析与拓展3 某同学在实验室中做 植物细胞的吸水和失水 实验时 在老师的帮助下 进行了一系列的创新实验 实验步骤和现象如下表所示 对上表的推断或解释不正确的是a x为质壁分离 因为细胞壁的伸缩性小于原生质层b y为质壁分离 可能导致细胞失水过多而死亡c z为细胞稍增大 细胞液颜色逐渐变浅d 组无变化是因为细胞吸水量等于失水量 解析洋葱表皮细胞在质量浓度为0 3g ml的蔗糖溶液中会发生质壁分离现象 而在质量浓度为0 5g ml的蔗糖溶液中会因质壁分离失水过多而死亡 在物质的量浓度为1mol l的kno3溶液中由于钾离子和硝酸根离子能通过细胞的主动吸收进入细胞 故洋葱表皮细胞发生质壁分离后出现自动复原现象 由于钾离子和硝酸根离子进入细胞内 细胞液浓度增大 因此滴加清水后 细胞体积稍增大 而质量浓度为1mol l的醋酸溶液会杀死细胞 故在醋酸溶液中细胞无变化 答案d 1 2015 课标 下列过程中 不属于胞吐作用的是a 浆细胞分泌抗体到细胞外的过程b mrna从细胞核到细胞质的过程c 分泌蛋白从胰腺的腺泡细胞到胞外的过程d 突触小泡中的神经递质释放到突触间隙的过程 真题集训 解析抗体 分泌蛋白都是大分子物质 其分泌到细胞外的方式都为胞吐 突触小泡中的神经递质以胞吐的方式释放到突触间隙 a c d不符合题意 mrna通过核孔从细胞核进入细胞质 不属于胞吐作用 b项符合题意 答案b 2 2015 课标 将三组生理状态相同的某植物幼根分别培养在含有相同培养液的密闭培养瓶中 一段时间后 测定根吸收某一矿质元素离子的量 培养条件及实验结果见下表 下列分析正确的是a 有氧条件有利于该植物幼根对该离子的吸收b 该植物幼根对该离子的吸收与温度的变化无关c 氮气环境中该植物幼根细胞吸收该离子不消耗atpd 与空气相比 氮气环境有利于该植物幼根对该离子的吸收 解析由培养条件为空气和氮气且温度为17 的两组实验可知 有氧条件有利于幼根对该矿质元素离子的吸收 氮气环境不利于吸收 a项正确 d项错误 由培养条件为17 和3 且培养瓶中气体都为空气的两组实验可知 幼根对该矿质元素离子的吸收与温度有关 b项错误 氮气环境中幼根细胞需消耗无氧呼吸产生的atp来吸收该矿质元素离子 c项错误 答案a 3 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