1、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 S1S2 时,水分最终表现为通过半透膜由S2流向S1;当溶液浓度 S1S2 时,水分最终表现为通过半透膜由S1流向S2。 在达到渗透平衡后,若存在
2、如图所示的液面差h,则S1溶液浓度仍大于S2。,-5-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,教材深挖结合上页右下图所示的U形管渗透装置分析,当达到渗透平衡时,半透膜两侧的溶液浓度相等吗?为什么? 提示:不相等。因为两侧液面高度不同,半透膜两侧受到的水压不相等,右侧的水压大于左侧。只有S1溶液的渗透压大于S2溶液的渗透压,才能达到渗透平衡。,-6-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,2.动物细胞的吸水和失水 (1)原理,-7-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,3.植物细胞的吸水和失水(以成熟植物细胞为例) 填写成熟植物细胞结构示意图,并回答下列问题。,-8-,核心梳理,提能探究
3、,考向感悟,归纳总结,(1)原理和现象 外界溶液浓度细胞液浓度时,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 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
4、。( ) (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.如下图所示,在漏斗中加入的蔗糖溶液与蒸馏水液面平齐,一段时间后,待漏斗内液面
5、不再变化时,再向漏斗中加入一定量的蔗糖酶。下列坐标曲线能正确反映整个实验过程中漏斗内外溶液的液面高度差变化的是( ),答案,解析,-12-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,2.下页左上图所示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,先在两侧分别加入物质的量浓度均为0.1 mol/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( ) 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
6、变;蒸馏水,答案,解析,-13-,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 3.下图曲线表示完全相同的两个植物细胞分别放置在a、b溶液中,细胞失水量的变化情况。下列有关叙述错误的是( )A.该实验可选取菠菜的叶肉细胞来进行 B.6 min时取出两个细胞用显微镜观察,均可看到质壁分离状态 C.若b溶液的浓度稍增大,则曲线中B点右移 D.两条曲线的差异是由于a、b溶液浓度不同导致的,答案,解析,-14-,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
7、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质壁分离复原。,-15-,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。,-16-,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
8、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。,-17-,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),-18-,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
9、: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)。,-19-,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 。,-20-,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
10、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)主动运输过程中,需要载体蛋白协助和 ATP 提供能量。( ),-21-,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
11、常代谢。( ) (12)同一种物质进出不同细胞时,运输方式可能不同。 ( ),-22-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,不同物质出入细胞方式的曲线分析及判断,-23-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,(1)图1和图2表示物质浓度对跨膜运输速率的影响,其中图1表示的运输方式为 ,图2表示的运输方式是 。图2中P点之后运输速率不变的原因是 。 (2)图3和图4表示O2浓度对跨膜运输速率的影响,其中图3表示的运输方式为 ,图4表示的运输方式为 。图4中P点之后运输速率不变的限制因素是 。,答案: (1)自由扩散 协助扩散或主动运输 膜上载体蛋白的数量有限 (2)自由扩散或协助扩散 主
12、动运输 载体蛋白的数量,-24-,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,-25-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,2.右图为某种物质通过细胞膜的示意图,从图中能得出( )A.图中的S代表载体蛋白,M代表离子 B.膜外是高浓度,膜内是低浓度 C.这种物质的跨膜方式一定是主动运输,
13、因为有M和能量的参与 D.图中M的移动方式是错误的,它应是固定不变的,答案,解析,-26-,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,-27-,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,-28-,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。,-
14、29-,核心梳理,2.质壁分离与复原实验流程,归纳总结,-30-,核心梳理,3.现象与结论,归纳总结,-31-,核心梳理,4.本实验特别提醒 (1)本实验存在两组对照实验,(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,-32-,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( ),-33-,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
15、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,-34-,核心梳理,归纳总结,强化训练下图为某同学利用紫色洋葱鳞片叶作为实验材料,观察植物细胞质壁分离与复原的基本操作步骤。下列相关叙述错误的是( ),A.第二次观察(D)和第一次观察(B)形成对照,第三次观察(F)和第二次观察(D)形成对照 B.该实验用显微镜主要观察原生质层和细胞壁的位置、液泡的颜色和大小等 C.如果将蔗糖溶液换成浓度适宜的KNO3溶液,则可以省略E过程 D.增大蔗糖溶液的浓度实验效果会更明显且不影响细胞的活性,答案,解析,-35-,核心梳理,归纳总结,巧判细胞能否发生质壁分离与复原
16、 (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,方可复原)。 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。,-36-,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
17、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
18、体蛋白的协助。,-37-,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。,-38-,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
19、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。,-39-,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。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。,-40-,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
20、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。,-41-,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
21、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。,-42-,通关记,通关辨,通关练,1.(2017海南卷)为研究植物细胞质壁分离现象,某同学将某植物的叶表皮放入一定浓度的甲物质溶液中,一段时间后观察到叶表皮细胞发生了质壁分离现象。下列说法错误的是( ) A.该植物的叶表皮细胞是具有液泡的活细胞 B.细胞内甲物质的浓度高于细胞外甲物质的浓度 C.细胞液中的H2O可以经扩散进入甲物质溶液中 D.甲物质和H2O能自由通过该叶表皮细胞的细胞壁,答案,解析,-43-
22、,通关记,通关辨,通关练,2.(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(即植物细胞中细胞壁以内的部分)的体积变化趋势如下图所示。下列叙述正确的是( )A.04 h内物质A没有通过细胞膜进入细胞内 B.01 h内细胞体积与原生质体体积的变化量相等 C.23 h内物质A溶液的渗透压小于细胞液的渗透压 D.01 h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,-44-,通关记,通关辨,通关练,3.下表是某高等哺乳动物成熟红细胞与血浆中的K+和Mg2+在不同条件下的相对含量比较,据表分析下列叙述错误的是( ),A.鱼藤酮对K+载体的生理功能有抑制作用,
23、也抑制了Mg2+载体的生理功能 B.正常情况下血浆中K+和Mg2+均通过主动运输进入红细胞 C.鱼藤酮可能是通过抑制红细胞的有氧呼吸,从而影响K+和Mg2+的运输 D.乌本苷抑制K+载体的生理功能而不影响Mg2+载体的生理功能,答案,解析,-45-,通关记,通关辨,通关练,4.(2018安徽芜湖一模)下列有关真核细胞中囊泡运输的叙述,错误的是( ) A.囊泡的形成与高尔基体有关 B.囊泡内运输的物质不一定是蛋白质 C.囊泡运输是所有神经细胞都具有的物质运输方式 D.以囊泡形式释放神经递质体现了生物膜的选择透过性,答案,解析,-46-,通关记,通关辨,通关练,5.下图为某人体细胞内部分蛋白质合成及转运的示意图,据图分析,下列有关叙述正确的是( ),A.内质网对其加工的蛋白质先进行分类再转运至细胞的不同部位 B.附着型核糖体合成的多肽通过囊泡运输到内质网加工 C.细胞膜上的糖蛋白的形成经内质网和高尔基体的加工 D.分泌蛋白经细胞膜分泌到细胞外体现了生物膜的功能特性,答案,解析,
