浙科版（2023）生物必修一 第三章第三节 物质通过多种方式出入细胞课件(共52张PPT)

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第三节物质通过多种方式出入细胞

1.举例说明有些物质顺浓度梯度进出细胞,不需要额外提供能量;有些物质逆浓度梯度进出细胞,需要能量和载体蛋白。

2.举例说明大分子物质可以通过胞吞、胞吐进出细胞。

1.比较扩散与渗透的差异,归纳总结渗透发生的条件,培养科学思维能力。

2.通过质壁分离与质壁分离复原实验培养科学探究与科学思维能力。

3.运用归纳与概括的方法比较被动转运、主动转运与胞吞、胞吐等运输方式的差异,并能够尝试解释生产生活中的生物学问题,培养科学思维和社会责任意识。

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1

一、被动转运不需要消耗能量

1.扩散和渗透

项目概念过程与结果

扩散分子或离子从向运动的现象使得该分子或离子分布,直到平衡

渗透水分子通过的扩散水分子是从其分子数

的一侧进入水分子数

的一侧(即水分子是从溶液中溶质的浓度的一侧进入浓度

的一侧)

高浓度处

低浓度处

均匀

半透膜

相对较多

相对较少

低

高

2.动植物细胞的吸水和失水

(1)动物细胞的吸水和失水(以哺乳动物成熟红细胞为例)。

项目吸水水分子进出平衡失水

条件外界溶液浓度细胞内液浓度外界溶液浓度细胞内液浓度外界溶液浓度细胞内液浓度

现象细胞细胞无变化细胞

小于

等于

大于

吸水涨大

甚至破裂

皱缩

(2)植物细胞的吸水和失水(以成熟植物细胞为例)。

项目吸水水分子进出平衡失水

条件外界溶液浓度细胞液浓度外界溶液浓度细胞液浓度外界溶液浓度

细胞液浓度

现象细胞膨胀细胞无变化细胞发生

小于

等于

大于

质壁分离

3.被动转运

(1)含义:物质由的一侧转运至的一侧。这种转运不需要消耗能量。

(2)类型:扩散和。

浓度较高

浓度较低

易化扩散

(3)易化扩散(如图)。

①运输方向:A(浓度)→B(浓度)。

②能量需求:。

③需要C()协助。

高

低

不耗能

载体蛋白

扩散与易化扩散的相同点是什么(答出两点)主要不同点是什么(答出一点)

提示:

项目扩散易化扩散

不同点是否需要载体蛋白不需要需要

运输速率较慢较快

相同点均由高浓度向低浓度运输;均不耗能

二、观察植物细胞的质壁分离及质壁分离复原现象

1.实验原理

(1)植物细胞浸泡在不同浓度的溶液中,由于与外界溶液中溶质的浓度的差异,植物细胞可能因吸水、失水引起细胞形态的变化。

(2)细胞质壁分离或质壁分离复原现象可以通过观察到。

细胞液

显微镜

2.方法步骤

(1)制作洋葱表皮的临时装片。

载玻片上都滴一滴→紫色洋葱外表皮(约0.5cm2)放在载玻片水滴中,展平→盖上。

(2)观察质壁分离现象及质壁分离复原现象。

①观察初始状态:先用低倍镜观察→再用高倍镜观察(可能观察到细胞膜及其以内部分紧紧地贴着)。

清水

盖玻片

细胞壁

②观察质壁分离:在盖玻片的一侧滴入质量浓度为

溶液,重复几次后,在盖玻片的另一侧用吸水纸吸引,用高倍镜观察。

③观察质壁分离复原现象:从盖玻片的一侧滴入,在盖玻片的另一侧用吸水纸吸引,重复几次后,用高倍镜观察。

0.3g/mL的蔗糖

清水

1.发生渗透作用时需具备什么条件

提示:①半透膜;②半透膜两侧的溶液具有浓度差。

2.人体成熟红细胞会发生质壁分离现象吗为什么

提示:不会。该细胞无细胞壁。

三、主动转运需要载体蛋白,并且消耗能量

1.图示

2.图示分析

(1)运输方向:浓度→浓度。

(2)需要A协助。

(3)能量需求:需要消耗B,B代表。

低

高

载体蛋白

ATP

如何区分易化扩散和主动转运

提示:二者均需要载体蛋白,但前者不耗能,物质转运方向是由高浓度到低浓度,后者正好相反。

四、有些物质通过胞吞、胞吐进出细胞

1.运输特点

运输物质需要被包裹。

2.运输物质类型

主要是,如蛋白质、多糖等。

3.能量需求

需要消耗能量。

4.运输物质的性质

可以是,也可以是。

细胞膜

某些生物大分子

固体

液体

1.胞吞和胞吐现象依赖于细胞膜的什么特性

提示:流动性。

2.抗体被分泌到细胞外的运输方式是什么

提示:胞吐。

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1.当红细胞失水皱缩时,水分子只从细胞溶胶渗透到细胞外。()

提示:当红细胞失水皱缩时,水分子由细胞溶胶渗透到细胞外的量大于从细胞外渗透到细胞溶胶的量。

2.胞吞、胞吐都需要消耗能量,也需要载体。()

提示:胞吞、胞吐不需要载体,但需要消耗细胞代谢产生的能量。

×

×

3.主动转运是细胞最重要的吸收或排出物质的方式。

()

4.质壁分离发生的条件之一是细胞液的浓度大于外界溶液浓度。()

提示:质壁分离发生的条件之一是细胞液的浓度小于外界溶液浓度。

√

×

5.红细胞、洋葱表皮细胞、变形虫细胞放在清水中,只有洋葱表皮细胞因存在细胞壁不会出现破裂现象。()

提示:变形虫有排出体内多余水分的机制,放在清水中也不会出现破裂现象。

6.胞吞作用发生时,包裹物质的细胞膜会与整个细胞膜脱离。

()

7.扩散不需要载体和能量,而易化扩散需要载体和能量。()

提示:易化扩散需要载体,但不需要能量。

×

√

×

8.载体蛋白与被转运的分子或离子结合后改变形状,这种改变不能恢复。()

提示:载体蛋白与被转运的分子或离子结合后改变形状,这种改变是可以恢复的。

×

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2

[任务突破1]

渗透装置与渗透作用的发生

任务一比较动植物细胞渗透作用的发生

(1)发生条件。

(2)渗透装置。

①渗透装置的构成:半透膜及膜两侧存在浓度差。

②成熟植物细胞相当于一个渗透系统:成熟的植物细胞的细胞膜、液泡膜和两层膜之间的细胞质可看作一层半透膜,细胞液和外界溶液往往具有一定的浓度差,因此成熟的植物细胞可看作是一个渗透系统。

(3)现象分析。

①漏斗内液面上升的原因:单位时间内由清水进入蔗糖溶液中的水分子数多于由蔗糖溶液进入清水中的水分子数。

②漏斗内液面停止上升的原因:随着液面的不断上升,漏斗内液体的压强越来越大,从而使水分子从漏斗内移向烧杯的速度加快,水分子进出漏斗的速率越来越接近,直至完全相等,漏斗内液面不再升高,此时水分子的进出达到相对平衡。

[迁移应用]

[典例1-1](2022·舟山高一学考质量检测)如图为U型渗透装置,S1和S2是两种不同的溶质,起始时两侧液面高度相同,只有水和S1能透过半透膜,经过一段时间达到渗透平衡,下列说法错误的是()

A.若开始时S1的物质的量浓度大于S2的,平衡时右侧高于左侧

B.若开始时S1的物质的量浓度小于S2的,平衡时右侧低于左侧

C.不论开始时S1和S2哪侧物质的量浓度高,平衡时都是右侧低于左侧

D.达到渗透平衡时水分子依旧移动,且左侧的物质的量浓度大于右侧

√

解析:若开始时S1的物质的量浓度大于S2的,S1会从右侧透过半透膜进入左侧,最终右侧物质的量浓度小于左侧,平衡时右侧低于左侧;因为S1会从右侧透过半透膜进入左侧,所以不论开始时S1和S2哪侧物质的量浓度高,平衡时都是右侧低于左侧;达到渗透平衡时水分子依旧移动,且左侧的物质的量浓度大于右侧。

[任务突破2]

比较动植物细胞渗透作用的共性与差异

(1)共性。

①细胞内液的浓度与外界溶液浓度存在差异,动植物细胞均会出现渗透现象,若外界溶液浓度高,则渗透失水,若细胞内液浓度高,则渗透吸水。

②达到平衡后,动植物细胞仍有水分子的进出,此时不存在渗透,进出的水分子源于水分子的随机运动。

(2)差异。

①失水后的表现不同:动物细胞不具有细胞壁,因此动物细胞失水后表现为皱缩,而植物细胞则一般表现为质壁分离。

②吸水后的表现不同:动物细胞在低渗环境中,会吸水膨胀甚至破裂;植物细胞因细胞壁的保护,无论在何种低渗环境下,均只会吸水膨胀,不会破裂。

[迁移应用]

[典例1-2]将家兔红细胞置于不同浓度的溶液中,水分子的跨膜运输示意图如图(箭头方向表示水分子的进出,箭头粗细表示水分子出入的多少)。下列叙述正确的是()

A.一段时间后,甲细胞会发生质壁分离

B.能发生渗透作用的是甲细胞和丙细胞

C.光学显微镜下可观察到乙细胞有水分子的进出

D.若将甲、乙和丙细胞同时分别置于蒸馏水中,甲细胞先破裂

√

解析:家兔红细胞属于动物细胞,没有细胞壁,不能发生质壁分离;渗透作用的条件是半透膜和半透膜两侧存在浓度差,则甲细胞和丙细胞与外界溶液存在浓度差,能发生渗透作用;光学显微镜无法观察到水分子运输;将甲、乙和丙细胞同时分别置于蒸馏水中,由于丙细胞在开始时就吸水膨胀,则在蒸馏水中先破裂。

任务二观察植物细胞的质壁

分离及质壁分离复原现象

[任务突破1]

质壁分离及质壁分离复原现象相关问题分析

(1)紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞具有紫色的大液泡,便于观察;根尖分生区的细胞无大液泡,通常不能作为该实验的材料;紫色洋葱内表皮细胞虽有大液泡,但液泡内不含色素,不易观察,通常也不宜作为该实验的材料。

(2)活动中观察到洋葱表皮细胞的质壁分离,但没有观察到质壁分离复原,可能的原因:①外界溶液浓度过高,细胞过度失水而死亡;②质壁分离时间过长,质膜及其以内部分脱水变性。

(3)实验结果分析:新鲜紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞质壁分离结果如图所示,③处充满蔗糖溶液,显示无色;①处为细胞质,呈无色;②处为细胞液,含有色素,呈紫色。

(4)质壁分离及质壁分离复原实验中的对照实验。

本实验存在两组前后对照实验。

(5)引发质壁分离的两种原因。

[迁移应用]

[典例2-1](2022·杭州“六县九校”联盟期中)如图为某高等植物细胞发生质壁分离的状态示意图。据图判断,下列相关叙述错误的是()

A.该细胞可能是洋葱根尖分生区的细胞

B.据图不能判断这些细胞是否会继续失水

C.图中现象表明细胞壁的伸缩性没有细胞膜的大

D.植物细胞处于高于细胞液浓度的溶液中可能会出现如图现象

√

解析:如图细胞有大液泡,而洋葱根尖分生区细胞没有大液泡,所以图示细胞不可能是洋葱根尖分生区的细胞;图中的细胞可能正在失水,也可能正在吸水或动态平衡;高等植物细胞发生质壁分离,说明细胞壁的伸缩性没有细胞膜的大;当外界溶液浓度>细胞液浓度时,细胞会失水,植物细胞会发生质壁分离,故会发生题图所示的现象。

[任务突破2]

植物细胞的吸水和失水实验的拓展应用

(1)判断成熟植物细胞的死活。

(2)测定细胞液浓度范围。

(3)比较未知浓度溶液的浓度大小。

[典例2-2](2022·宁波高一期末)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,下列叙述正确的是()

[迁移应用]

A.实验后a组液泡中的溶质浓度比b组的高

B.浸泡导致各组细胞均出现质壁分离现象

C.a组细胞在蔗糖溶液中失水或吸水所消耗的ATP大于b组

D.使细条在浸泡前后长度不变的蔗糖溶液浓度介于0.4～0.5mol·L-1之间

√

解析: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;根据分析,实验前长度与实验后长度的比值小于1表明细胞吸水,说明a、b、c三组均吸收水分,没有发生质壁分离;细胞的吸水或失水都不需要消耗ATP;由c组细胞吸水、d组细胞失水可知,细条细胞液浓度介于0.4～0.5mol·L-1之间。

任务三比较物质出入细胞的方式及影响因素

[任务突破1]

“三步法”判断物质出入细胞的方式

[迁移应用]

[典例3-1](2022·杭州高一期中)物质进出细胞示意图如下,甲、乙、丙、丁表示不同的运输方式,下列叙述正确的是()

A.对保证活细胞生命活动正常进行最重要的是乙

B.图中表示被动转运的只有乙和丙,不消耗能量

C.丁可以表示植物细胞吸收矿质元素离子

D.甲、乙、丙、丁都能体现细胞膜的功能特点

√

解析:主动转运普遍存在于动植物和微生物细胞中,保证了活细胞能够按照生命活动的需要,选择性地吸收营养物质,排出代谢废物和对细胞有害的物质,因此对保证活细胞生命活动正常进行最重要的是丁(主动转运);物质跨膜运输包括被动转运和主动转运,扩散和易化扩散都属于被动转运,都是不消耗能量、顺浓度梯度运输的一种方式,因此图中表示被动转运的是甲(扩散)、乙(易化扩散)、丙(易化扩散);图中丁为通过主动转运排出物质的过程,因此不能表示植物细胞吸收矿质元素离子;细胞膜的选择透过性与它的结构及所含有的磷脂、蛋白质等成分有关,因此扩散、易化扩散、主动转运都能体现细胞膜的选择透过性这一功能特点,即甲、乙、丙、丁都能体现细胞膜的功能特点。

[任务突破2]

模型构建:影响物质跨膜的因素

(1)物质浓度(在一定浓度范围内)。

(2)氧气浓度(红细胞的主动转运与O2无关)。

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