高考生物一轮复习 第二单元 细胞的基本结构与物质运输 第7讲 细胞的物质输入和输出课件.ppt

第7讲细胞的物质输入和输出 最新考纲 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 1 概念 指水分子 或其他溶剂分子 通过半透膜的扩散过程 是自由扩散的一种形式 2 渗透作用产生的条件 考点一物质跨膜运输的实例 5年4考 半透膜 浓度差 2 植物细胞的吸水和失水 以成熟植物细胞为例 1 条件 成熟植物细胞具有中央大液泡 2 原理 全透性 小 细胞质 原生质层 伸缩性大 3 现象 当 时 细胞失水 发生 现象 当 时 细胞吸水 失水的细胞发生 现象 外界溶液浓度 细胞液浓度 质壁分离 外界溶液浓度 细胞液浓度 质壁分离复原 3 验证渗透作用发生的条件 半透膜 浓度差 2017 湖南中部名校二模 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 记为零液面 实验开始后 长颈漏斗内部液面的变化趋势为 渗透系统与渗透作用的原理 解析掌握渗透作用发生的条件 半透膜和膜两侧存在浓度差 水分子扩散的方向 顺浓度梯度扩散 和扩散的速率是解题的关键 仔细观察图示 长颈漏斗内为蔗糖溶液 实验开始后长颈漏斗内部液面将上升 由于实验初始阶段半透膜内外溶液浓度差较大 液面上升速率较大 答案b 有关渗透作用的 3 个易错点 1 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 如质量分数为10 葡萄糖溶液和质量分数为10 蔗糖溶液的质量浓度相等 但质量分数为10 蔗糖溶液的渗透压小 故水可通过半透膜由蔗糖溶液向葡萄糖溶液移动 2 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较多 3 只有活的 成熟的植物细胞才能发生质壁分离和复原 方法体验 2018 河南豫北精英赛一联 3 某同学设计的实验如图所示 实验开始时 u形管两侧液面相等 图中半透膜允许单糖通过 据图分析 下列说法错误的是 a 若u形管中加入两种浓度不等的蔗糖溶液 当液面停止上升时 半透膜两侧溶液浓度一定是相等的b 若u形管中加入两种浓度不等的蔗糖溶液 则实验现象为高浓度一侧的液面上升c 若u形管中加入两种浓度不等的葡萄糖溶液 则实验现象为高浓度一侧液面先上升 随后另一侧液面上升 最后两侧液面持平d 若u形管中加入两种浓度不等的蔗糖溶液 当液面停止上升时 半透膜两侧水分子移动达到平衡状态 解析由题干可知 实验开始时 u形管两侧液面等高 当u形管中加入两种浓度不等的蔗糖溶液时 水分子从低浓度一侧流向高浓度一侧的较多 即高浓度一侧的液面上升 低浓度一侧的液面下降 直至液面不再变化 此时半透膜两侧浓度差产生的渗透压力与液面差产生的压力达到平衡 所以半透膜两侧溶液浓度不会相等 a错误 b正确 当液面停止上升时 半透膜两侧水分子移动达到平衡状态 d正确 若u形管中加入两种浓度不等的葡萄糖溶液 开始时水分子总体表现为由低浓度一侧向高浓度一侧扩散 因此高浓度一侧液面先上升 但随着葡萄糖分子通过半透膜进入低浓度一侧 最后两侧液面会持平 c正确 答案a 典例 2017 全国卷 4 将某种植物的成熟细胞放入一定浓度的物质a溶液中 发现其原生质体 即植物细胞中细胞壁以内的部分 的体积变化趋势如图所示 下列叙述正确的是 细胞吸水和失水状况分析 a 0 4h内物质a没有通过细胞膜进入细胞内b 0 1h内细胞体积与原生质体体积的变化量相等c 2 3h内物质a溶液的渗透压小于细胞液的渗透压d 0 1h内液泡中液体的渗透压大于细胞质基质的渗透压 慧眼识图获取信息 答案c 细胞吸水 失水的判断 1 通过比较细胞外溶液和细胞液的浓度大小来判断 当细胞外溶液浓度大于细胞液浓度时 细胞失水 当细胞外溶液浓度小于细胞液浓度时 细胞吸水 当细胞外溶液与细胞液的浓度相等时 细胞失水量和吸水量相等 处于动态平衡 2 根据重量或长度变化 如萝卜条 来判定 若重量增加或长度变长 则吸水 反之则失水 方法体验 2018 山西六校入学质检 26 如图甲 乙 丙分别是细胞在不同浓度溶液中水分子的跨膜运输示意图 箭头大小代表水分子数的多少 请回答下列问题 1 若将人的成熟红细胞放入清水中 会出现如图 填题图编号 所示现象 最终红细胞会 2 若将洋葱表皮细胞放在质量浓度为0 3g ml的蔗糖溶液中 会出现如图 填题图编号 所示现象 达到平衡时 水分子进出细胞的状况如图 填题图编号 所示 然后将其放在清水中 则达到平衡时细胞内液渗透压 填 大于 小于 或 等于 清水的渗透压 3 若某叶肉细胞正处于图甲所示状态 一段时间内细胞体积增大且最终 填 会涨破 或 不会涨破 解析将人的成熟红细胞放入清水中 由于发生渗透作用 从细胞外进入细胞内的水分子多于从细胞内到细胞外的水分子 因此细胞吸水 如图甲所示 动物细胞无细胞壁 红细胞会因吸水过多而涨破 2 将洋葱表皮细胞放在质量浓度为0 3g ml的蔗糖溶液中 细胞外界溶液浓度较大 细胞失水 如图丙所示 达到平衡状态时 水分子进出细胞的速率相等 如图乙所示 此时将其放入清水中 细胞内液渗透压较高 细胞吸水 但由于细胞壁的存在 细胞不会一直吸水 随着细胞体积的增大 细胞壁还会产生一种与细胞原生质体膨胀对细胞壁产生的压力相反的力 促使水分子向细胞外移动 达到平衡时 水分子进出细胞的速率相等 如图乙所示 此时细胞内外仍存在浓度差 细胞内液渗透压较高 3 若某叶肉细胞正处于图甲所示状态 细胞体积会增大但不会涨破 因为植物细胞有细胞壁的保护 答案 1 甲涨破 2 丙乙大于 3 不会涨破 1 物质进出细胞的方式 考点二物质跨膜运输的方式及影响因素 5年9考 高浓度 低浓度 需要 膜的流动性 2 不同因素对物质跨膜运输的影响的曲线模型 载体 浓度 温度 1 物质浓度 在一定的范围内 自由扩散 主动运输 2 氧气浓度 无关 载体 蛋白 无氧呼吸 协助扩散 主动运输 1 只有主动运输消耗atp吗 提示否 除主动运输外 囊泡运输 核孔运输等也都消耗atp 2 在顺浓度梯度的情况下 葡萄糖 氨基酸等分子主要以何种方式进入细胞 提示在顺浓度梯度的情况下 葡萄糖 氨基酸等分子主要以协助扩散的方式进入细胞 3 通过核孔运输物质的过程是自由进出的吗 提示核孔具有选择透过性 通过核孔运输物质的过程不是自由进出的 4 通过胞吞胞吐方式运输的都是大分子吗 提示有些小分子也是通过胞吞 胞吐方式运输的 如神经递质 依据模式图确认物质出入细胞的方式及影响因素 1 填写以上有关物质运输方式及结构的名称 图2 图3 图4 a 图5 2 写出图1 图5中影响物质出入细胞的因素 图中仅受 浓度差 制约的为 加入呼吸酶抑制剂处理 会受影响的是 3 甘油分子跨膜运输遵循 所示模式 红细胞吸收葡萄糖与 所示模式一致 多数离子跨膜方式应如 所示方式 4 神经递质的释放应符合 所示模式 该模式 填 需 或 不需 消耗能量 其运输机制与膜的 有关 自由扩散 协助扩散 主动运输 载体蛋白 胞吞 胞吐 图1 图2 图4 图5 图2 图3 图4 图5 需 流动性 真题重组判断正误 1 物质通过脂质双分子层的扩散速率与其脂溶性有关 2016 海南卷 1d 2 叶肉细胞不能以主动运输的方式吸收矿质元素离子 2013 全国卷 3d 3 atp可为物质跨膜运输提供能量 2015 海南卷 3b 4 与白色花瓣相比 采用红色花瓣更有利于质壁分离现象的观察 2014 全国卷 4a 5 植物细胞通过主动运输吸收不同矿质元素离子的速率都相同 2013 全国卷 3a 以上内容着重考查了教材必修1p70 72物质跨膜运输的方式及实例 此属高考高频考点 备考时应侧重各类方式的比较与界定 尤其要关注题目曲线图解 关键词 表格数据等有效信息 学会用 顺藤摸瓜 法解决问题 1 2016 全国卷 2 离子泵是一种具有atp水解酶活性的载体蛋白 能利用水解atp释放的能量跨膜运输离子 下列叙述正确的是 a 离子通过离子泵的跨膜运输属于协助扩散b 离子通过离子泵的跨膜运输是顺着浓度梯度进行的c 动物一氧化碳中毒会降低离子泵跨膜运输离子的速率d 加入蛋白质变性剂会提高离子泵跨膜运输离子的速率 物质出入细胞的方式 特点及实例 解析离子泵通过消耗atp进行离子的跨膜运输 属于主动运输 a错误 主动运输一般为逆浓度梯度进行 b错误 蛋白质变性剂会降低具有活性的载体数量 使离子泵跨膜运输离子的速率降低 d错误 答案c 2 2017 河南郑州二检 呼吸作用过程中在线粒体的内膜上nadh将有机物降解得到的高能电子传递给质子泵 后者利用这一能量将h 泵到线粒体基质外 使得线粒体内外膜间隙中h 浓度提高 大部分h 通过特殊的结构 回流至线粒体基质 同时驱动atp合成 如图所示 下列叙述错误的是 a h 由膜间隙向线粒体基质的跨膜运输属于协助扩散b 结构 是一种具有atp水解酶活性的通道 载体 蛋白c 上述过程中能量转化过程是有机物中稳定化学能 电能 atp中活跃化学能d 好氧细菌中不可能发生上述过程 解析由题图可知 h 由线粒体膜间隙向线粒体基质转运是从高浓度向低浓度运输 需要载体 结构 协助但不消耗能量 该过程属于协助扩散 a正确 结构 能驱动atp的合成 而不是水解 b错误 由题意可知 线粒体内膜上的nadh分解产物有nad 和高能电子 高能电子传递给质子泵 质子泵利用这一能量将h 泵到线粒体的膜间隙 使线粒体膜间隙的h 浓度高于线粒体基质 h 通过结构 回流到线粒体基质时驱动了atp的合成 该过程中能量发生的转化是有机物中稳定的化学能 nadh 电能 高能电子 atp中活跃的化学能 c正确 好氧细菌为原核生物 无线粒体 不可能发生上述过程 d正确 答案b 有关物质出入细胞方式的7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 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 na k 等无机盐离子一般以主动运输方式进出细胞 但不要漏掉 也可通过协助扩散 或离子通道 进出细胞 如神经细胞维持静息电位时的k 外流和形成动作电位时的na 内流 典例 2017 经典高考 22 改编 下图为植物光合作用同化物蔗糖在不同细胞间运输 转化过程的示意图 下列相关叙述正确的是 物质跨膜运输方式及影响因素 a 蔗糖的水解有利于蔗糖顺浓度梯度运输b 单糖逆浓度梯度转运至薄壁细胞c atp生成抑制剂会直接抑制图中蔗糖的运输d 蔗糖可通过单糖转运载体转运至薄壁细胞 慧眼识图获取信息 答案a 1 三看法 快速判定物质出入细胞的方式 2 实验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 方法体验 2018 河南八市第一次联考 11 下图为物质进出细胞示意图 下列相关说法错误的是 a 载体 具有运输和催化的作用b 载体 参与的运输方式属于协助扩散c 载体 的作用使细胞内的na 浓度高于细胞外d 溶质分子甲进入细胞与细胞内外na 的浓度有关 解析从图中信息得知 载体 可以控制k na 的运输 同时可以催化atp水解为adp和pi a正确 通过载体 溶质分子甲顺浓度梯度出细胞 属于协助扩散 b正确 载体 让na 进细胞是顺浓度梯度运输 细胞内的na 低于细胞外 c错误 载体 可以同时让na 和溶质分子甲进入细胞 且甲是逆浓度梯度进入细胞 属于主动运输 需要的能量由na 膜两侧的浓度差形成的势能提供 d正确 答案c 实验探究物质跨膜运输的影响因素 2015 全国卷 1 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17 条件下氮气 缺氧 环境中该植物幼根对离子的吸收量比空气条件下低 说明幼根吸收离子需要消耗atp 与空气环境相比氮气环境不利于该植物幼根对该离子的吸收 a正确 d错误 氮气环境中该植物幼根细胞吸收该离子仍需消耗atp c错误 空气中培养 温度为17 离子吸收量明显高于3 可知该植物幼根对该离子的吸收与温度有关 b错误 a 方法体验 有人认为小肠上皮细胞是以主动运输而不是协助扩散的方式吸收葡萄糖 请设计实验加以研究确定 1 实验步骤 第一步 取甲 乙两组生理状况相同的小肠上皮细胞 放入适宜浓度的含有葡萄糖的培养液中 第二步 甲组细胞给予正常的呼吸条件 第三步 2 预测实验结果并分析 若甲 乙两组细胞对葡萄糖的吸收速率基本相同 则 解析 1 协助扩散和主动运输的差别在于是否需要消耗细胞呼吸所释放的能量 因此设置对照实验的自变量为有无正常呼吸条件 因变量为细胞对葡萄糖的吸收速率 第一步 取甲 乙两组生理状况相同的小肠上皮细胞 放入适宜浓度的含有葡萄糖的培养液中 第二步 甲组细胞给予正常的呼吸条件 乙组细胞抑制细胞呼吸 其他条件都相同 第三步 一段时间后测定两组细胞对葡萄糖的吸收速率 2 若甲 乙两组细胞对葡萄糖的吸收速率基本相同 则说明小肠上皮细胞吸收葡萄糖的方式不需要能量 不是主动运输 若乙组细胞的吸收速率明显小于甲组细胞 或者完全不吸收 说明小肠上皮细胞吸收葡萄糖的方式需要能量 是主动运输 答案 1 第二步 乙组细胞抑制细胞呼吸 其他条件都相同第三步 一段时间后测定两组细胞对葡萄糖的吸收速率 2 说明小肠上皮细胞吸收葡萄糖的方式不是主动运输 若甲组细胞对葡萄糖的吸收速率高于乙组 则说明小肠上皮细胞吸收葡萄糖的方式是主动运输 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 考点三实验 观察植物细胞的质壁分离和复原 5年3考 2 实验步骤 逐渐变小 加深 逐渐变大 3 实验结论 成熟植物细胞能与外界溶液构成渗透系统并发生渗透作用 当外界溶液浓度大于细胞液浓度时 细胞 当外界溶液浓度小于细胞液浓度时 细胞 失水 吸水 4 关注质壁分离的两个原因 两个表现 5 实验拓展应用 特别提醒 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 本实验存在两组对照实验 3 本实验是教材中涉及 显微观察 实验中唯一的一个 只在低倍镜下 观察 不曾换 高倍镜 的实验 2014 全国卷 4 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错误 答案b 观察植物细胞的质壁分离和复原 质壁分离实验的3个 并非 1 并非所有细胞都可发生质壁分离 具有中央大液泡的成熟植物细胞可发生质壁分离及复原现象 死细胞 动物细胞及未成熟的植物细胞 如根尖分生区细胞 不发生质壁分离及复原现象 2 并非所有溶液都使植物细胞发生质壁分离及复原 一定浓度的溶质不能透膜的溶液中只会发生质壁分离现象 不能自动复原 如0 3g ml蔗糖溶液 一定浓度的溶质可透膜的溶液中可发生质壁分离后自动复原现象 如kno3溶液 甘油 尿素 乙二醇等 在高浓度溶液 如0 5g ml蔗糖溶液 中可发生质壁分离现象 但不会发生质壁分离复原现象 3 并非一定要选择紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞作实验材料 只是紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞液中含有色素 使液泡呈现一定的颜色 更有利于观察 即学即练 2018 豫北豫南精英联赛 下列关于质壁分离和复原实验的叙述 正确的是 a 水以主动运输的方式渗出细胞使细胞发生质壁分离b 细胞质壁分离复原时原生质层变薄c 用不同浓度的kno3溶液处理细胞均能观察到质壁分离和复原现象d 紫色洋葱鳞片叶的内表皮细胞不能用于观察质壁分离 解析水分的运输方式是自由扩散 a错误 细胞质壁分离复原时 液泡不断吸水 液泡体积逐渐变大 原生质层变薄 b正确 高浓度的kno3溶液处理会使植物细胞过度失水而死亡 不会观察到质壁分离复原现象 c错误 紫色洋葱鳞片叶的外 内表皮细胞均可用于观察质壁分离 不过需要注意的是在用内表皮细胞观察质壁分离时 需要将视野调暗 d错误 答案b 易错 防范清零 易错清零 易错点1原生质层和原生质体的辨析 点拨 1 原生质层在成熟的植物细胞内相当于半透膜 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两部分 且仅存在于成熟的植物细胞中 2 原生质体是去除了植物细胞壁以后所剩下的植物细胞结构 可以认为原生质体