（广西专用）2021版高考生物一轮复习 第2单元 第3讲 物质跨膜运输的实例 物质跨膜运输的方式课件 新人教版

第3讲物质跨膜运输的实例物质跨膜运输的方式,-2-,1.物质出入细胞的方式()。2.实验:探究植物细胞的吸水和失水。,-3-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,细胞的吸水和失水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。(2)发生渗透作用的条件:一是具有半透膜,二是半透膜两侧的溶液具有浓度差。,-4-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,(3)常见渗透装置图分析水分的流动判断:当溶液浓度关系为s1s2时,水分最终表现为通过半透膜由s2流向s1;当溶液浓度关系为s1细胞液浓度时,细胞失水,发生质壁分离现象。外界溶液浓度细胞液浓度时,细胞吸水,发生质壁分离复原现象。(2)质壁分离的原因外因:细胞液浓度外界溶液浓度,细胞通过渗透作用失水。内因:细胞壁的伸缩性小于原生质层的伸缩性。,-9-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,(1)细胞膜对膜两侧物质的进出具有选择性。()(2)植物细胞的原生质层由细胞膜和液泡膜组成。()(3)所有小分子物质均可通过细胞膜进入细胞内。()(4)将人的红细胞放入4的蒸馏水中,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。()(5)发生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相等。()(6)溶液浓度指质量浓度而非物质的量浓度。(),-10-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,图甲是一个典型的渗透装置,成熟的植物细胞也应符合渗透系统的全部条件。图乙中与图甲中a、b、c对应的结构分别是什么?提示:图乙中,与图甲中a对应的为细胞液,与b对应的为原生质层,与c对应的是“外界溶液”。,-11-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,考向1渗透系统与渗透作用的原理1.下图所示u形管中间被一种允许水分子通过而二糖不能通过的半透膜隔开,先在左右两侧分别加入物质的量浓度均为0.1mol/l的蔗糖溶液和麦芽糖溶液,一段时间后左右两侧液面高度变化是怎样的?若向u形管右侧加入某种微量物质(加入时不影响溶液浓度),一段时间后右侧液面高度上升,那么加入的这种微量物质最可能是什么?()a.右侧液面高度下降;胰岛素b.右侧液面高度下降;衣藻c.两侧液面高度不变;麦芽糖酶d.两侧液面高度不变;蒸馏水,答案,解析,-12-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,考向2细胞的吸水和失水状况分析2.(2019内蒙古赤峰二中高三月考)下图表示在不同溶液中洋葱表皮细胞的吸水力和细胞壁内部结构相对体积(正常状态为1.0)的相互关系图解。下列说法错误的是()a.若将该细胞置于质量浓度为0.3g/ml(高于细胞液的质量浓度)的蔗糖溶液中,则该细胞会发生ba过程,在滴入清水后,又会发生ab过程,-13-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,b.若将该细胞置于质量浓度为0.1g/ml(稍高于细胞液的质量浓度)的kno3溶液中,则该细胞只能发生ba过程,而不能发生ab过程c.若将该细胞置于质量浓度为0.5g/ml(大大高于细胞液的质量浓度)的蔗糖溶液中,则该细胞会发生ba过程,在滴入清水后,不会发生ab过程d.当细胞处于a点所表示的状态时,细胞壁与原生质层之间充满的是外界溶液,答案:b,-14-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,解析:若将该细胞置于质量浓度为0.3g/ml(高于细胞液的质量浓度)的蔗糖溶液中,细胞会失水,发生图示ba过程,在滴入清水后,细胞会吸水,又发生ab过程,a项正确;若将该细胞置于质量浓度为0.1g/ml(稍高于细胞液的质量浓度)的kno3溶液中,细胞可先发生质壁分离再自动复原,则该细胞既能发生ba过程,又能发生ab过程,b项错误;若将该细胞置于质量浓度为0.5g/ml(大大高于细胞液的质量浓度)的蔗糖溶液中,细胞失水,发生质壁分离,因此该细胞会发生ba过程,但由于过度失水,质壁分离不能复原,因此在滴入清水后不会发生ab过程,c项正确;当细胞处于a点所表示的状态时,细胞的吸水能力较强,说明细胞此时处于质壁分离状态,细胞壁与原生质层之间充满的是外界溶液,d项正确。,-15-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,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%的葡萄糖溶液和质量分数为10%的蔗糖溶液的质量浓度相等,但质量分数为10%的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的,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质壁分离复原。,-16-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,物质跨膜运输方式及影响因素1.物质跨膜运输的其他实例番茄和水稻吸收无机盐离子的比较科学家将番茄和水稻分别放在含有mg2+、ca2+和的培养液中培养,实验结果及分析如下。,-17-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,(1)实验结果不同植物对同一种无机盐离子的吸收有差异。同一种植物对不同种无机盐离子的吸收也有差异。(2)实验结论:植物细胞对无机盐离子的吸收具有选择性。(3)微生物吸收无机盐离子的特点不同微生物对无机盐离子的吸收有选择性。不同微生物对各种无机盐离子的需要量不同。,-18-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,2.物质跨膜运输的方式(连线),-19-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,巧记物质出入细胞的方式跨膜运输三类型,自由、协助和主动,自由、协助高到低,主动运输逆着行。胞吞、胞吐非跨膜,不需载体需耗能,大分子颗粒来进出,依靠膜的流动性。教材深挖与主动运输有关的细胞器有哪些?提示:线粒体(提供能量)、核糖体(载体蛋白合成的场所)、内质网和高尔基体(载体蛋白加工的场所)。,-20-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,3.物质跨膜运输的方式及其影响因素,(1)写出图甲、乙、丙所示的跨膜运输方式及结构a的名称。甲.自由扩散,乙.协助扩散,丙.主动运输,a.载体蛋白。(2)写出影响图甲、乙、丙所示跨膜运输方式的因素。甲.浓度差,乙.浓度差和载体蛋白,丙.载体蛋白和能量。,-21-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,(1)甘油是极性分子,所以不能以自由扩散的方式通过细胞膜。()(2)植物细胞通过主动运输吸收不同矿质离子的速率都相同。()(3)植物通过主动运输吸收矿质离子的过程只发生在活细胞中。()(4)低温不影响矿质离子的吸收速率。()(5)血浆中的碘进入甲状腺滤泡上皮细胞属于自由扩散。()(6)细胞质中的氢离子可以通过扩散作用进入液泡内。()(7)主动运输过程需要载体蛋白协助和atp提供能量。(),-22-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,(8)na+与有关载体蛋白结合排出细胞属于主动运输。()(9)细胞外液中的k+进入神经细胞属于自由扩散。()(10)液泡中积累大量离子,故液泡膜不具有选择透过性。()(11)主动运输使膜内外物质浓度趋于一致,维持了细胞的正常代谢。()(12)同一种物质进出不同细胞时,运输方式可能不同。(),-23-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,依据下列模式图确认物质出入细胞的方式及影响因素。,-24-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,(1)图2、4、5中物质运输方式依次为自由扩散、主动运输、胞吞、胞吐。(2)图中仅受“浓度差”制约的为图1、图2。(3)用蛋白酶处理,会受影响的是图3、图4、图5。(4)用呼吸酶抑制剂处理,会受影响的是图4、图5。(5)神经递质的释放符合图中哪种模式?该运输方式具有哪些特点?提示:图5。需要消耗能量,不需要载体等。,-25-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,考向1以图文为载体,考查物质进出细胞的方式1.(2018全国卷)下列有关物质跨膜运输的叙述,正确的是()a.巨噬细胞摄入病原体的过程属于协助扩散b.固醇类激素进入靶细胞的过程属于主动运输c.神经细胞受到刺激时产生的na+内流属于被动运输d.护肤品中的甘油进入皮肤细胞的过程属于主动运输,答案,解析,-26-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,2.(2019全国卷)某种h+-atpase是一种位于膜上的载体蛋白,具有atp水解酶活性,能够利用水解atp释放的能量逆浓度梯度跨膜转运h+。将某植物气孔的保卫细胞悬浮在一定ph的溶液中(假设细胞内的ph高于细胞外),置于暗中一段时间后,溶液的ph不变。再将含有保卫细胞的该溶液分成两组,一组照射蓝光后溶液的ph明显降低;另一组先在溶液中加入h+-atpase的抑制剂(抑制atp水解),再用蓝光照射,溶液的ph不变。根据上述实验结果,下列推测不合理的是(),-27-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,a.h+-atpase位于保卫细胞质膜上,蓝光能够引起细胞内的h+转运到细胞外b.蓝光通过保卫细胞质膜上的h+-atpase发挥作用导致h+逆浓度梯度跨膜运输c.h+-atpase逆浓度梯度跨膜转运h+所需的能量可由蓝光直接提供d.溶液中的h+不能通过自由扩散的方式透过细胞质膜进入保卫细胞,答案:c,-28-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,解析:由题意知,h+-atpase是一种位于膜上的载体蛋白,具有atp水解酶活性,能够利用水解atp释放的能量逆浓度梯度跨膜转运h+。与黑暗处理相比,蓝光照射能使溶液的ph明显降低,说明h+-atpase位于保卫细胞质膜上,且蓝光能够引起细胞内的h+转运到细胞外,a项合理。光能通过光反应转化成为atp中活跃的化学能,h+-atpase再利用atp中的能量实现对h+的逆浓度梯度跨膜运输,而不是蓝光直接为h+-atpase逆浓度梯度跨膜转运h+提供能量,b项合理,c项不合理。若溶液中的h+能通过自由扩散的方式透过细胞质膜进入保卫细胞,则的结果应是溶液的ph升高,而实际上溶液的ph不变。所以溶液中的h+不能通过自由扩散的方式透过细胞质膜进入保卫细胞,d项合理。,-29-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,考向2借助相关模型考查物质出入细胞的方式及其影响因素3.用呼吸抑制剂处理哺乳动物的成熟红细胞,下图表示物质吸收量的变化,其中正确的是(),答案,解析,-30-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,“三步法”判断物质出入细胞的方式,-31-,核心梳理,归纳总结,(实验)探究植物细胞的吸水和失水1.实验原理(1)成熟的植物细胞的原生质层相当于一层半透膜。(2)细胞液具有一定的浓度,能渗透吸水和失水。(3)原生质层比细胞壁的伸缩性大得多。,-32-,核心梳理,2.质壁分离与复原实验流程,归纳总结,-33-,核心梳理,3.现象与结论,归纳总结,-34-,核心梳理,4.特别提醒(1)本实验存在2组对照实验,(2)本实验是高中生物教科书中涉及“显微观察”的实验中唯一“只在低倍镜下”(不换“高倍镜”)观察的。,归纳总结,-35-,核心梳理,归纳总结,典例某同学在实验室中做“观察洋葱鳞片叶外表皮细胞的质壁分离和复原”实验时,在实验室老师的帮助下,进行了一系列的创新实验,实验步骤和现象如下表。下列有关推断或解释错误的是(),-36-,核心梳理,归纳总结,a.x为质壁分离,因为细胞渗透失水b.y为质壁分离,可能导致细胞失水过多而死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,答案,解析,-37-,核心梳理,归纳总结,强化训练(2019山东实验中学高三模拟)某生物兴趣小组在做“观察植物细胞的质壁分离和复原”实验中,为了探究实验材料的可行性,培养了一颗洋葱,待长出较长的根和管状叶后,对其绿色管状叶的叶肉细胞和鳞片叶的内表皮细胞进行实验,绘制部分结构简图如下。假设整个实验操作过程标准无误。下列有关说法正确的是()a.用管状叶做实验材料,必须用红墨水染色才能观察到质壁分离现象b.用管状叶做实验材料时,不用染色就可以观察到a区域为绿色c.若图中b区域是紫色,则使用的材料是鳞片叶的内表皮细胞d.用鳞片叶的内表皮细胞做该实验,可将红墨水加到质量浓度为0.3g/ml的蔗糖溶液中,质壁分离时a区域为红色,答案,解析,-38-,核心梳理,归纳总结,巧判细胞能否发生质壁分离与复原(1)从细胞角度分析死细胞、动物细胞及未成熟的植物细胞(如根尖分生区细胞)不能发生质壁分离与复原现象。具有中央大液泡的成熟植物细胞可发生质壁分离与复原现象。(2)从溶液角度分析在溶质不能透过膜的一定浓度的溶液中,成熟植物细胞只能发生质壁分离现象,不能发生自动复原现象(只有用清水或低渗溶液处理,才能复原)。在溶质可透过膜的一定浓度的溶液(如kno3溶液、甘油等)中,成熟植物细胞可在发生质壁分离后自动复原。在高浓度溶液中,成熟植物细胞可发生质壁分离现象,但不会发生质壁分离复原现象。,-39-,通关记,通关辨,通关练,1.渗透作用的发生必须依赖半透膜和膜两侧的浓度差。2.动物细胞在任何情况下都不会发生质壁分离现象。3.载体蛋白:膜结构中与物质运输有关的一种跨膜蛋白;细胞膜中的载体蛋白在协助扩散和主动运输中都有特异性。4.质壁分离和复原:当外界溶液浓度大于细胞液浓度时,根据扩散作用原理,水分会由细胞液中渗出到外界溶液中,通过渗透作用失水;细胞壁和原生质层的伸缩性不同,细胞壁伸缩性较小,而原生质层伸缩性较大,从而使二者分开;反之,外界溶液浓度小于细胞液浓度时,细胞通过渗透作用吸水,发生质壁分离复原。5.物质的跨膜运输并不都是顺相对含量梯度的,细胞对物质的输入和输出具有选择性。6.被动运输包括自由扩散和协助扩散,它们都是顺浓度梯度运输的过程,不消耗能量,但是协助扩散需要载体蛋白的协助。,-40-,通关记,通关辨,通关练,7.主动运输一般是逆浓度梯度运输的过程,需要载体蛋白的协助,消耗能量。8.胞吞和胞吐是借助于膜的融合完成的,与膜的流动性有关,它是大分子和颗粒性物质进出细胞的物质运输方式,靠atp提供动力。,-41-,通关记,通关辨,通关练,1.渗透系统及其应用(1)渗透平衡与溶液浓度发生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相等。(2)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。,-42-,通关记,通关辨,通关练,(3)原生质层与原生质体的比较原生质层是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。此结构仅存在于成熟的植物细胞中。原生质体是植物细胞去除细胞壁后所剩下的具有生物活性的结构,包括细胞膜、细胞质、细胞核三部分。,-43-,通关记,通关辨,通关练,2.物质出入细胞的方式及影响因素(1)需要载体蛋白协助的运输方式除主动运输外,还有协助扩散。(2)消耗能量的运输方式除主动运输外,还有胞吞和胞吐。(3)从高浓度到低浓度的运输方式除自由扩散外,还有协助扩散。(4)影响协助扩散运输速率的因素除载体蛋白数量外,还有两侧溶液的浓度差。(5)与主动运输有关的细胞器除供能的线粒体外,还有载体蛋白的合成、加工场所核糖体、内质网、高尔基体。(6)运输速率与o2浓度无关的运输方式除自由扩散外,还有协助扩散以及通过无氧呼吸提供能量的主动运输。(7)通过胞吞(吐)运输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(转出)细胞的。,-44-,通关记,通关辨,通关练,(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。(9)某物质进出细胞的方式并非固定一种。如葡萄糖进入红细胞是协助扩散,而葡萄糖通过小肠上皮细胞细胞膜的方式为主动运输。再如,静息电位形成时k+外流与动作电位形成时na+内流均为协助扩散;但k+、na+在其他细胞中跨膜运输的方式一般为主动运输。,-45-,通关记,通关辨,通关练,1.(2017全国卷)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(即植物细胞细胞壁以内的部分)的体积变化趋势如下图所示。下列叙述正确的是()a.04h内物质a没有通过细胞膜进入细胞内b.01h内细胞体积与原生质体体积的变化量相等c.23h内物质a溶液的渗透压小于细胞液的渗透压d.01h内液泡中液体的渗透压大于细胞质基质的渗透压,答案,解析,-46-,通关记,通关辨,通关练,2.(2019江西南昌二中高三第四次月考)质量分数为8%的盐酸会杀死细胞,将洋葱鳞片叶表皮细胞浸润在质量分数为8%的盐酸中,发现只有部分细胞发生了质壁分离。对此现象,下列叙述错误的是()a.发生质壁分离一段时间后,细胞置于清水中将无法复原b.若未发生质壁分离,则说明细胞液的浓度大于质量分数为8%的盐