必修1+第三单元+第一讲+物质跨膜运输的实例.ppt

第三单元细胞的物质输入和输出,细胞膜的物质交换功能是细胞各种代谢的基础与前提。在复习中需关注以下几个方面：1.读图：读懂教材中各种模式图、示意图、坐标图、表格等所含信息，抽象出(用语言表述)其中所蕴含的生物学知识，以深化对知识的记忆和理解，形成合理的知识结构。2.建模：将生命活动规律模型化，变抽象为直观。如将植物细胞吸水和失水与外界溶液浓度的关系及物质跨膜运输的方式与相关条件之间的关系用坐标或图表表示，可有利于对生命本质及规律的理解和巩固，更利于探究能力的提高。,3.整合：本单元知识与其他章节知识的联系十分密切。复习中要将相关知识按逻辑关系进行有机整合，使知识系统化。与本单元知识有关的知识有：组成细胞的分子、细胞膜的组成和功能、细胞的能量供应和利用、细胞增殖、人体的内环境和稳态、细胞工程等。4.探究：将教材本身提供的探究内容进行拓展，挖掘相关的探究素材，培养良好的应用、探究、创新等能力。本单元可探究素材很多，如植物细胞渗透压的测定、植物细胞活性的鉴定、植物对无机盐离子吸收的选择性、作物需水和需肥规律的探究、外界条件对细胞吸收某种物质的影响等。,5.实践：结合生产和生活实践，应用所学知识去理解和解决实践中存在的问题，或用实践经验验证所学原理的正确性，达到理论和实践相互结合、相互促进的目的。,1.组成比较,2.渗透作用原理的应用(1)比较不同溶液浓度大小,(2)验证渗透作用发生的条件具有半透膜：,具有浓度差：,(3)探究物质能否通过半透膜(以碘和淀粉为例),渗透系统适用于比较溶质不能透过半透膜的溶液浓度的大小。两溶液中的水分子进行双向运动，我们只是观测出由水分子双向运动的差异所导致的液面改变。溶液浓度指摩尔浓度而非质量浓度，如10%葡萄糖溶液和10%蔗糖溶液的质量浓度相同，但10%蔗糖溶液的摩尔浓度小，故水由蔗糖溶液向葡萄糖溶液移动。在渗透装置达到渗透平衡后，只要存在液面差h，则原高浓度溶液的浓度仍大于原低浓度溶液的浓度。,1.如图为渗透作用实验，开始时如图(一)，A代表清水，B、C代表蔗糖溶液，过一段时间后结果如图(二)，漏斗管内液面不再变化，H1、H2表示漏斗管内液面与清水的液面差。下列说法错误的是(),A.图(二)中B的浓度等于C的浓度B.图(一)中B的浓度大于C的浓度C.图(一)A中水分子扩散到B的速度大于A中水分子扩散到C的速度D.图(二)A中水分子扩散到B的速度等于B中水分子扩散到A的速度,解析：图(二)漏斗中的液面不再变化，处于平衡状态，H1高于H2，所以B的浓度大于C的浓度，而图(一)B、C溶液体积相同，而从图(二)可知，B吸收水比C多，但浓度依然比C大，所以推知图(一)中B的浓度大于C的浓度。,答案：A,2.在观察植物细胞的质壁分离和复原的过程中，某同学在视野中看到生活着的洋葱表皮细胞正处于如图所示状态，a、b表示该部位溶液的浓度，由此可以推测()A.可能ab，细胞渗透吸水B.ab，渗透系统保持动态平衡C.ab，细胞渗透失水D.上述三种情况都可能存在,解析：从图及题干中可推知此细胞可能吸水、失水或二者保持动态平衡，所以选D。,答案：D,1.选择性吸收的原因分析(1)内因遗传因素不同生物DNA不同载体选择性吸收,种类差异性数目差异性,植物吸收的离子的种类和数量与溶液中离子的种类和数量不成比例植物对同一种盐的阴阳离子的吸收存在差异,(2)外因影响呼吸的生态因素呼吸作用ATP的生成主动运输,土壤中的O2含量温度呼吸酶的活性,2.根对离子吸收的曲线模型(1)氧分压与根吸收离子速率的关系AB段表示在一定范围内，根吸收离子的速率随氧分压的升高而加快。BC段表示当氧分压增大到一定值时，根吸收离子的速率不再随氧分压升高而加快，这是由于根吸收离子还与根细胞膜上载体的数量有关。,(2)根吸收离子与溶液中离子浓度的关系曲线AB段表示在一定离子浓度范围内，根吸收离子的速率随离子浓度的增大而加快。曲线BC段表示当离子浓度增大到一定数值时，根的吸收速率不再增加，这是由根细胞膜上载体的数量决定的。曲线CD段表示当离子浓度过高时，将会使根细胞失水，从而影响根细胞正常的代谢活动，使离子吸收速率下降。,3.植物对水分和离子吸收的关系相对独立(1)区别,(2)联系矿质元素必须溶解在水中呈离子状态，才能被细胞吸收。吸收矿质元素离子的多少可以调节细胞液的浓度，影响对水分的吸收。矿质元素离子被吸收后随水分在导管中运输，蒸腾作用在促进水分运输的同时也促进矿质元素离子的运输。故它们的运输途径相同，都是从根毛导管胞间连丝各细胞，并且吸收的主要部位都是根的成熟区。,3.(2010成都质检)用相同的完全培养液，在相同条件下分别培养水稻和番茄幼苗。在二者的吸水率几乎相同的情况下，72小时后原培养液中部分离子浓度发生了如下表的变化(表中数据为72小时后溶液中部分离子浓度占实验开始时的百分比)。分析下表不能得出的结论是(),.,A.不同植物对离子的需要量是不同的B.与番茄相比，水稻对SiO需要量大，对Ca2需要量小C.不同植物根尖细胞膜上载体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,24,24,解析：植物因其根细胞膜上载体的种类和数量不同，而表现出对矿质离子吸收的选择性，这种吸收的方式是主动运输，对离子吸收速率与溶液中相应离子的浓度无关。,答案：D,已知鱼鳔是一种半透膜。若向鱼鳔内注入适量的20%蔗糖溶液、排出鱼鳔内的空气，扎紧开口，将其浸没在盛有10%蔗糖溶液的烧杯中，下列能正确表示烧杯内蔗糖溶液浓度随时间变化趋势的示意图是(),解析鱼鳔内盛有20%的蔗糖溶液，而鱼鳔外是10%的蔗糖溶液，依据渗透作用原理，水分子总的渗透方向表现为从鳔外低浓度溶液向鳔内高浓度溶液，故导致鳔外浓度升高，一段时间后，达到平衡。,答案B,植物细胞吸水和失水原理的应用(1)对农作物合理灌溉，既满足作物对水分的需要，又降低了土壤溶液的浓度，促进作物对水分的吸收。(2)盐碱地中植物更易缺水或不易存活；一次施肥过多，会造成“烧苗”现象。这是因为土壤溶液浓度过高，甚至超过根细胞液浓度，导致根不易吸水或因失水而造成“烧苗”现象。,(3)农民在移栽白菜时往往去掉一些大叶片，是因为刚栽的白菜的根不能很快地从土壤中吸水，去掉几片大叶片可以减少因叶的蒸腾作用而造成的水分散失，避免造成刚栽的白菜体内失水过多死亡，从而提高成活率。(4)糖渍、盐渍食品(如盐渍新鲜鱼、肉)不变质是因为在食品的外面形成很高浓度的溶液，使微生物(如细菌)不能在上面生存、繁殖，所以能较长时间地保存。(5)用浓度较高的糖或盐溶液腌制食品，细胞大量失水死亡，细胞膜失去选择透过性，糖或Na、Cl大量进入死细胞，使腌制食品具有甜味或咸味。,下图中正确表示水稻呼吸强度与K吸收量关系的是(),解析水稻吸收K的方式为主动运输，在此过程中，要消耗能量(由呼吸作用提供)，还需要水稻根细胞膜上载体的协助。因此在一定范围内K吸收量随呼吸强度的增加而增加，但K吸收量达到一定值后就不再随呼吸强度的增加而变化了，这时的限制因素是膜上载体的数量，当运载K的载体饱和时，K的吸收量便不再增加了。,答案C,某实验小组为了探究细胞膜的通透性，将小鼠肝细胞在体外培养一段时间后，检测培养液中的氨基酸、葡萄糖和尿素含量，发现它们的含量发生了明显变化(如下图)。请回答问题。,(1)由图可知，随培养时间延长，培养液中葡萄糖和氨基酸含量，尿素含量。由于在原培养液中没有尿素，推测其是的产物。(2)培养液中的氨基酸进入细胞后，其主要作用是；被吸收的葡萄糖主要通过作用，为细胞提供。(3)转氨酶是肝细胞内参与氨基酸分解与合成的一类酶，正常情况下这类酶不会排出胞外，若在细胞培养液中检测到该类酶，可能的原因是。(4)由(1)和(3)可初步判断，细胞膜对物质的转运具有的特性。,解析(1)由题干和图示知：培养液中葡萄糖和氨基酸的含量随培养时间的延长而减少，而尿素含量则增加，因原培养液中无尿素，根据葡萄糖、氨基酸和尿素的化学元素组成特点可知，尿素为氨基酸的代谢产物。(2)氨基酸在细胞内主要用于合成蛋白质，葡萄糖则主要作为能源物质，通过氧化分解为细胞提供能量。(3)正常情况下，因肝细胞膜通透性功能正常，所以转氨酶不会排出胞外，若肝细胞发生病变，其细胞膜通透功能异常时，转氨酶就会排出胞外。,答案(1)降低增加细胞代谢(代谢)(2)作为蛋白质合成的原料呼吸(分解)能量(ATP)(3)肝细胞膜受损(或细胞裂解)(4)选择透过(选择通透),(1)成熟植物细胞的原生质层具有选择透过性，细胞壁和原生质层具有一定伸缩性，但原生质层的伸缩性大于细胞壁。(2)细胞液浓度外界溶液浓度细胞液中水分经原生质层进入外界溶液质壁分离。(3)质壁分离细胞的细胞液浓度外界溶液浓度外界溶液中的水分经原生质层进入细胞液质壁复原。,(1)选材最常用的实验材料是紫色洋葱鳞片叶，它的外表皮细胞的液泡较大，细胞液中有紫色的花青素，在显微镜下，紫色大液泡十分明显，能方便地观察到质壁分离及其复原的过程。若无紫色洋葱，可用葫芦藓或其他藓类植物的叶片代替。藓类植物的叶片仅一层细胞且每个叶细胞内含多个叶绿体。,选择材料必须都是活细胞，否则将不会出现质壁分离及其复原现象，因为只有活细胞的原生质层才具有选择透过性。,(2)试剂选择使细胞发生质壁分离的试剂不只一种，只要不伤害细胞即可。常用的试剂有质量分数为5%的食盐溶液和质量分数为0.3g/mL的蔗糖溶液。用质量分数为5%的食盐溶液做分离试剂，细胞质壁分离和复原的速度较快，用质量分数为0.3g/mL的蔗糖溶液做分离试剂，细胞发生质壁分离和复原的速度较缓慢，但便于观察变化过程。,使用质量分数为7%的尿素溶液或甘油或质量浓度为0.1g/mL的硝酸钾溶液可使细胞发生质壁分离，但之后会自动复原。原因是这些溶液中的溶质也能通过细胞膜，只是比水的速度慢。试剂浓度影响细胞发生质壁分离的速度，试剂浓度越高，发生质壁分离的速度越快。但试剂浓度过高，细胞会因过度失水而死亡，无法复原。,(3)观察本实验要求用低倍镜观察，在显微镜载物台上进行引流换液操作时，除按显微镜操作注意事项进行操作外，还要细心，不要一次滴液太多，避免糖液溢至盖玻片上，污染物镜镜头。在观察质壁分离现象时，要在显微镜下找到处于鳞片叶外表皮边缘的细胞，因为这里的细胞最先接触蔗糖溶液，因而也会先出现质壁分离。同理，观察质壁分离复原时，也应如此。,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。不选动物细胞做实验材料是因为动物细胞无细胞壁，不会在失水时发生质壁分离现象。本实验所用的方法为引流法，采用了自身对照(前测和后测)。,当以可吸收的物质做溶质时(如甘油、尿素、KNO3、聚乙二醇等)，可出现质壁分离及自动复原现象。分离时，原生质层的外界面是细胞膜。,(2009江苏高考)回答下列与细胞有关的实验问题。(1)下列4项实验中，需保持细胞生理活性的有(填序号)。观察叶绿体和原生质的流动观察洋葱鳞片叶内表皮细胞中DNA的分布探究酵母菌的呼吸方式红细胞中血红蛋白的提取和分离,(2)按下面步骤进行质壁分离实验。步骤一：在洁净的载玻片中央加一滴清水，取一片藓类小叶，盖上盖玻片。步骤二：从盖玻片一侧滴入0.3g/mL的蔗糖溶液，在盖玻片的另一侧用吸水纸吸引。这样重复几次，使盖玻片下面的藓类小叶浸润在0.3g/mL的蔗糖溶液中。步骤三：在显微镜下观察，结果如图所示。,图中A、B处的颜色分别是。如果上述实验步骤二中从盖玻片的一侧滴入的是加有伊红(植物细胞不吸收的红色染料)的0.3g/mL的蔗糖溶液，则在显微镜下观察到A、B处颜色分别是。,如果将步骤二中浸润在0.3g/mL的蔗糖溶液中的藓类小叶的装片，放在80条件下处理一段时间(装片中的藓类小叶保持在0.3g/mL的蔗糖溶液中)。在显微镜下清晰地观察到细胞结构后，为更准确地判断A处颜色，对显微镜的操作方法是、。如果A处呈绿色，可能的原因是。,解析(1)需保持细胞生理活性的有观察叶绿体和原生质的流动及探究酵母菌的呼吸方式，而只需观察DNA的分布，只需对血红蛋白进行提取与分离，而与细胞是否有活性无关。(2)该题主要涉及实验结果的考查，从图中分析可知A处属于细胞膜外，主要溶液为蔗糖溶液，因此无色，而B为叶绿体，因此为绿色。由题意可知植物细胞不吸收伊红，结合细胞壁的全透性，可知A为红色而B为绿色。在高温80条件下处理，细胞许多结构与功能将丧失，而对于显微镜使用的考查涉及调节光源。,答案(1)(2)无色、绿色红色、绿色改变光圈大小调节反光镜(电光源亮度)高温下细胞膜、叶绿体膜失去选择透过性，叶绿素等色素进入A处,植物细胞质壁分离与复原实验的应用(1)判断细胞的死活待测细胞实验单一变量：待测细胞的生活状态。(2)测定细胞液浓度范围待测细胞一系列浓度梯度的蔗糖溶液细胞液浓度范围是未发生质壁分离和刚刚发生质壁分离的外界溶液的浓度范围。实验单一变量：不同浓度的蔗糖溶液。,较高浓度蔗糖溶液,镜检,发生质壁分离活细胞不发生质壁分离死细胞,(3)比较不同植物细胞的细胞液浓度不同植物细胞同一浓度的蔗糖溶液刚发生质壁分离时所需时间比较判断质壁分离速度(或细胞液浓度)。实验单一变量：不同植物细胞。(4)比较未知浓度溶液的浓度大小同一植物的成熟细胞未知浓度的溶液刚刚发生质壁分离所需时间比较所用时间长短判断溶液浓度的大小(时间越短，未知溶液的浓度越大)。实验单一变量：未知浓度的溶液。,镜检,镜检,(5)验证原生质层和细胞壁伸缩性大小成熟植物细胞蔗糖溶液镜检,发生质壁分离现象细胞壁伸缩性小于原生质层伸缩性不发生质壁分离细胞壁伸缩性大于或等于原生质层的伸缩性,随堂高考1.(2008江苏高考)下列对有关实验的描述中，错误的是()A.分离叶绿体中的色素时，不同色素随层析液在滤纸上的扩散速度不同B.用低倍镜观察不到紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的质壁分离和复原过程C.观察叶片细胞的叶绿体时，先在低倍镜下找到叶片细胞再换高倍镜观察D.甲基绿染色可使人口腔上皮细胞的细胞核呈绿色,解析：调整外界溶液的浓度，在低倍镜下可以观察到紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的质壁分离和复原的过程。,答案：B,2.(2007广东高考)用洋葱鳞片叶表皮制备“观察细胞质壁分离实验”的临时装片，观察细胞的变化。下列有关实验操作和结果的叙述，正确的是()A.将装片在酒精灯上加热后，再观察细胞质壁分离现象B.在盖玻片一侧滴入清水，细胞吸水膨胀但不会破裂C.用不同浓度的硝酸钾溶液处理细胞后，均能观察到质壁分离复原现象D.当质壁分离不能复原时，细胞仍具正常生理功能,解析：质壁分离实验中不需要酒精灯加热，若加热会使细胞死亡，细胞不会出现质壁分离现象；若用较高浓度的KNO3溶液处理植物细胞，可导致细胞在短时间内失水过多而死亡，看不到质壁分离复原现象；当质壁分离不能复原时，说明原生质层选择透过性丧失，细胞死亡；植物细胞的膜外有细胞壁包围，当细胞吸水量达到一定程度后，细胞壁限制其吸水，不会让其吸水过多涨破，故答案为B。,答案：B,3.(2006江苏高考)将一植物细胞放入KNO3溶液中，一段时间后发生了质壁分离，下列说法不正确的是()A.此细胞是活细胞B.原生质层具有选择透过性C.发生质壁分离的细胞一段时间后可自动质壁分离复原D.原生质层两侧溶液存在浓度差，KNO3溶液浓度低于细胞液浓度,.,解析：据题干信息可知：一段时间后发生质壁分离，说明在该时段内KNO3溶液浓度大于细胞液浓度，细胞是活的，原生质层才具有选择透过性，才会导致植物细胞发生渗透失水，出现质壁分离现象。后来由于植物细胞通过主动运输吸收K、NO，使细胞液浓度增大，KNO3溶液浓度下降，当细胞液浓度大于KNO3溶液浓度时，植物细胞发生渗透吸水，出现质壁自动分离复原现象。,答案：D,-3,4.(2008江苏高考)某同学进行实验，甲图为实验开始状态，乙图为实验结束状态。请在乙图所示实验结果的基础上继续实验，探究蔗糖的水解产物能否通过半透膜。,增添的实验材料：蔗糖酶溶液、斐林试剂、试管、滴管、水浴锅等。(1)设计出继续实验的简要步骤：；。(2)预测实验现象并作出结论。,解析：实验目的是探究蔗糖的水解产物是否能透过半透膜，由提供的实验材料可推知实验原理：蔗糖的水解产物如果能透过半透膜，由于渗透作用，两边的液面差会缩小，用斐林试剂检验，水浴条件下a、b两管内的液体会出现砖红色沉淀；否则，两边的液面会因为蔗糖的水解使b管内溶质分子数增加而使液面差加大，且检验时a管内的液体无砖红色沉淀。实验设计步骤时注意无关变量的控制，如两侧加入等量的蔗糖酶，水浴控制酶活性的最适温度等。,答案：(1)向a、b两管分别加入等量蔗糖酶溶液，水浴加热(或隔水加热)U型管至适宜温度，观察a、b两管内液面的变化吸取a、b两管内适量液体，分别加入A、B两试管中，并加入斐林试剂，(6065)水浴加热，观察A、B试管内有无砖红色沉淀(2)如果a、b两管液面高度差缩小且A、B试管内均有砖红色沉淀，则蔗糖的水解产物能通过半透膜；如果a、b两管液面高度差增大且A试管内无砖红色沉淀、B试管内有砖红色沉淀，则蔗糖的水解产物不能通过半透膜,5.(2006上海高考)请回答下列有关矿质元素吸收的问题。取四株大小与长