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第7讲 物质跨膜运输的实例,物质跨膜运输的方式,第二单元 细胞的结构和物质运输,考纲考频 1物质出入细胞的方式 (3年8考) 2.实验：通过模拟实验探究膜的透性(3年1考) 3.实验：观察植物细胞的质壁分离和复原(3年12考),第二单元 细胞的结构和物质运输,一、细胞的吸水和失水 1渗透作用发生的条件 具有_；_两侧的溶液具有浓度差。 2动物细胞 (1)外界溶液浓度_细胞质浓度时，细胞吸水膨胀； (2)外界溶液浓度_细胞质浓度时，细胞失水皱缩； (3)外界溶液浓度_细胞质浓度时，水分进出平衡，细胞形态不变。,半透膜,半透膜,3植物细胞,细胞膜,液泡膜,大液泡,思考：细胞吸水时，水分子跨膜运输的状态如何？ 提示：水分子在细胞膜上总是双向运动的。只不过在细胞吸水时，由外向内扩散的水分子总数多于由内向外扩散的水分子总数。,质壁分离,质壁分离复原,二、物质跨膜运输的实例 1不同物质的跨膜运输特点 (1)水分子：_ (高低)； (2)离子和小分子：依据细胞生命活动需要进行_。 2水稻和番茄吸收不同离子的特点,顺相对含量梯度,选择吸收,(1)同种生物细胞对不同物质的吸收具有_，与其含有离子载体的_有关； (2)不同种生物细胞对同种物质吸收具有_。 三、物质跨膜的方式(b为ATP),选择性,种类和数量,差异性,1填写有关跨膜方式及结构名称 甲：_；乙：_； 丙：_；a：_。 2写出影响甲、乙、丙三种运输速率的因素 (1)制约甲的是膜两侧的_； (2)决定乙的因素之一是a的_； (3)决定丙的动力是_。 3实例分析(填写甲、乙、丙三种跨膜运输方式) (1)水分子进入红细胞是_； (2)葡萄糖进入红细胞是_； (3)K进入红细胞是_。,自由扩散,协助扩散,主动运输,载体蛋白,浓度差,种类和数量,能量(ATP),甲,乙,丙,巧记 物质进出细胞的方式 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，全靠膜的流动性。,D,解析：当袋子中蔗糖溶液的浓度高于外界溶液的浓度时，袋子将吸水膨胀；当袋子中蔗糖溶液的浓度等于外界溶液的浓度时，袋子形态将保持不变；当袋子中蔗糖溶液的浓度小于外界溶液的浓度时，袋子将失水皱缩。,2某同学在做植物细胞质壁分离实验时，观察到紫色洋葱表皮细胞的中央液泡逐渐缩小，这说明( ) A洋葱表皮细胞是活细胞 B细胞液的溶质透出细胞 C蔗糖溶液浓度小于细胞液浓度 D细胞壁收缩导致中央液泡失水 解析：活细胞才会发生质壁分离；当细胞具有活性时，细胞膜具有选择透过性，不允许细胞液的溶质透出；由于外界蔗糖溶液的浓度高于细胞液的浓度，导致细胞失水，中央液泡逐渐缩小。,A,3在动物细胞的物质运输中，属于自由扩散的是( ) A红细胞中的Na进入血浆 B细胞外液中的O2进入肌细胞 C细胞外液中的K进入神经细胞 D血浆中的碘进入甲状腺滤泡上皮细胞 解析：离子跨膜进出细胞的方式多是主动运输。能以自由扩散方式跨膜运输的物质有：CO2、O2、甘油、酒精、苯等，故B选项正确。,B,A,解析：胞吞胞吐作用以膜的流动性为基础才能发生；由题图中胞吞过程需要信息分子与受体结合才能发生，体现了细胞膜表面识别作用，胞吞过程需要消耗能量；囊泡是细胞膜内陷形成的，构成细胞膜的基本支架是磷脂双分子层；神经细胞通过胞吐方式将神经递质释放出细胞外，突触小泡与细胞膜融合实现了细胞膜成分的更新。,考点一 以渗透装置为依托，考查渗透作用原理及应用,考点二 借助图示考查物质出入细胞的方式,考点三 观察植物细胞的质壁分离和复原,1探究成熟植物细胞是一个渗透系统,考点一 以渗透装置为依托，考查渗透作用原理及应用,通过上图比较：,原生质层,细胞液,外界溶液,原生质层,2.依据下列装置图探究渗透装置的液面变化,(1)溶质不能通过半透膜的情况 若S1溶液浓度大于S2溶液浓度，则单位时间内由S2S1的水分子数_由S1S2的，外观上表现为S1溶液面_；若S1溶液浓度小于S2溶液浓度，则情况相反，外观上表现为S1溶液液面_。,多于,上升,下降,在达到渗透平衡后，若存在如图所示的液面差h，则 S1溶液浓度_S2溶 液浓度。因为液面高的一侧形成 的压强，会阻止溶剂由低浓度一侧向高浓度一侧扩散。 (2)溶质能通过半透膜的情况 若S1溶液浓度大于S2溶液浓度，则最初单位时间内由S2S1的水分子数_由S1S2的，随着溶质的扩散，最终S1和S2溶液浓度_，外观上表现为S1溶液液面先_后_，最终S1和S2溶液液面_；若S1溶液浓度小于S2溶液浓度，则情况相反。,大于,多于,相等,上升,下降,持平,深度思考 1将植物细胞放在较高浓度的蔗糖溶液中，则原生质层和细胞壁之间充满了哪种液体？ _ 2在U型管中，半透膜(只允许水分子通过)的两侧分别放入质量浓度为10%葡萄糖溶液和质量浓度为10%的蔗糖溶液，那么水分子如何移动？ _,提示：1.蔗糖溶液。 2渗透作用条件中溶液浓度指物质的量浓度而非质量浓度，如10%葡萄糖溶液和10%蔗糖溶液的质量浓度相同，但10%蔗糖溶液的物质的量浓度小，故水分子由蔗糖溶液向葡萄糖溶液移动的水分子数目多。,1现有体积相同、质量分数相同的蔗糖溶液和葡萄糖溶液。图1表示这两种物质透过半透膜的情况，图2表示渗透作 用装置图，下列叙述合理的是( ),D,A图1体现了半透膜的选择透过性 B图甲中水柱a先上升后下降 C图乙中水柱b先上升后不变 D平衡后水柱a的高度高于水柱b 解析：人工制成的半透膜，如玻璃纸没有生物活性，不具 有选择透过性，A项错误；由于蔗糖不能透过半透膜，故水 柱a表现为先上升，后保持不变，B项错误；葡萄 糖能透 过半 透膜，水柱b表现为先上升，后由于葡萄糖透过半透膜进入清水中，水柱b将下降，C项错误。,2.如右图所示，溶液X中含有绿色染料，溶液Y中含有红色染料，溶液Z中含有蓝色染料。实验开始时，两 支漏斗中 溶液液面的 高度一 样，10 min 后观 察的 结果是：溶液 X液 面上升，溶液Y液面下降；溶液X中只有绿色 染料，溶液Y中含有了红色和蓝色染料，溶液Z中含有了绿色 和蓝色染料。下 列有关描述中，正确的是( ) A溶液Z的浓度最高 B溶液Y的浓度最低 C溶液Y中的溶质分子能够通过半透膜进入溶液X中 D溶液Z中的溶质分子能够通过半透膜进入溶液X中,B,知识拓展 “U”型管中水分子移动方向的分析 (1)膜两侧溶液中浓度高的一侧渗透压高，浓度 低的一侧渗透压低，水分子由低浓度一侧向高 浓度一侧扩散。 (2)两侧溶液中的溶质是否能通过半透膜，若不 能，则只是高浓度一侧液面升高；若能，则先 是高浓度一侧液面升高，随后另一侧液面升高，最后两侧液面持平。,(3)如果溶质分子不能透过半透膜，在达到渗透平衡时，一般两侧溶液的浓度并不相等，因为液面高的一侧形成的静水压，会阻止溶剂由低浓度一侧向高浓度一侧扩散。,1结合图例探究物质跨膜运输方式,考点二 借助图示考查物质出入细胞的方式,高,低,高,低,低,高,不需要,需要,需要,不消耗,不消耗,消耗ATP,2.探究影响跨膜运输的因素分析 (1)物质浓度(在一定的浓度范围内),自由扩散,协助扩散或主动运输,(2)氧气浓度,自由扩散或协助扩散,主动运输,(3)温度 温度可影响生物膜的流动性和酶的活性，因而会影响物质跨膜运输的速率。,深度思考 1同一细胞运输同一物质时，其运输方式一定相同吗？(举例说明) _ 2同一种物质进出不同细胞时，运输方式一定相同吗？ _ 3与主动运输有关的细胞器主要有哪些？ _ 4(2014广东卷T24C改编)胰蛋白酶能用下图模式进行运输吗？ _,提示：1.不一定，如动作电位的产生主要靠Na内流，Na内 流为协助扩散，Na排出为主动运输。 2不一定。如葡萄糖进入组织细胞时为主动运输，进入人的 红细胞时为协助扩散。 3线粒体、核糖体等。 4不能，该运输为主动运输模式，胰蛋白酶的运输为胞吐。,B,解析：由图可知，葡萄糖逆浓度梯度进入小肠上皮细胞，运输方式是主动运输，需消耗ATP，A正确；葡萄糖运出细胞是顺浓度梯度，需要载体蛋白协助，运输方式为协助扩散，不受O2浓度影响，B错误；钠离子顺浓度梯度进入此细胞，需要载体蛋白协助，运输方式为协助扩散，不消耗ATP，载体蛋白的活性受温度影响，C、D正确。,4下列据图所作出的说明错误的是( ) A图1说明该物质跨膜运输时会出现饱和现象 B图2说明此物质进出细胞时需要消耗能量 C图3说明该离子跨膜运输的方式为主动运输 D图4说明该植物吸收K不需要载体协助,D,解析：图1所示物质的运输方式需要载体蛋白，不消耗能量，为协助扩散，协助扩散受载体数量的限制，有饱和现象；图2所示当细胞外液浓度低于细胞内液浓度时，随时间的推移，细胞内液的浓度还在逐步增加，说明该物质可以从低浓度一侧进入高浓度一侧，所以此物质进入细胞的方式是主动运输，需要消耗能量；,图3中 矿质离 子的跨 膜运输 有两 个特 点：一是逆浓度 梯度，二是消耗ATP，故应为主动运输；O2浓度影响 植物的呼吸作用，从而影响ATP的产生，从图4中可以看出该物质的吸收速率受O2浓度的影响，说明吸收K需要耗 能，O2达到一定浓度后，K吸收速率不再随着O2浓 度 的增加而增加，说明该过程需要载体协助。,方法技巧 (1)物质出入细胞方式的快速确认 根据运输方向及载体有无及是否耗能：逆浓度梯度的跨膜运输方式是主动运输；顺浓度梯度需要载体且耗能也是主动运输，不耗能为协助扩散。 (2)探究物质跨膜运输的方式 探究是主动运输还是被动运输,探究是自由扩散还是协助扩散,1实验原理 (1)植物细胞壁的特点：伸缩性比原生质层_。 (2)成熟的植物细胞构成渗透系统可以发生_。,考点三 观察植物细胞的质壁分离和复原,小,渗透作用,2实验步骤 (1)质壁分离和复原实验流程：,0.3 g/mL蔗糖溶液,清水,(2)三次观察的实验现象：,逐渐变小,与细胞壁逐渐分离,逐渐变大,逐渐贴近细胞壁,活,死,质壁分离速度,选择透过性,小于,深度思考 1植物细胞发生质壁分离的内在因素是什么？ _ 2实验时一定要选择紫色洋葱外表皮细胞吗？ _ 3本实验选用0.3 g/mL的蔗糖溶液作试剂，若浓度过高或过低对实验有何影响？ _ 4若用适宜浓度的KNO3溶液进行该实验，结果会发生质壁分离与复原吗？请简述原因。 _,6某同学在实验室中做“观察洋葱表皮细胞的质壁分离和复原”实验时，在老师的帮助下，进行了一系列的创 新实验，实验步骤和现象如下表：,D,C,特别提醒 (1)若使用浓度过高的蔗糖溶液，则质壁分离现象明显，但不能复原，因为溶液浓度过高，使细胞过度失水而死亡。 (2)若使用浓度为1 molL1的醋酸溶液，则不发生质壁分离及复原现象。因 为醋 酸能杀 死细胞，使原生 质层失去选 择透过性。 (3)观察细胞质壁分离状态时，时间不要过长，以免细胞因长期处于失水状态而死亡，影响复原现象的观察。 (4)本实验是对照实验，无对照组，滴加溶液前的镜检与滴加溶液后的镜检形成自身对照。,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。可以认为原生质体包括原生质层、细胞液和细胞核三部分。,易错点2 半透膜和选择透过性膜的辨析 点拨 (1)区别：半透膜是无生命活性的物理性 膜，是指某些物质可以透过而另一些物质不能透过的多孔性薄膜，物质能否通过取决于分子的大小。选择透过性膜是具有生命活性的生物膜，载体蛋白的存在决定了其对不同物质是否吸收的选择性。细胞死亡或膜载体蛋白失活后，其选择透过性丧失。(2)共性：都允许水分子自由通过，而不允许大分子物质通过。,易错点3 渗透系统中水分子的运动方向 点拨 渗透系统半透膜两侧水分子不是单方向 移动的。渗透平衡时，半透膜两侧水分子移动达到平衡状态，不能认为没有水分子移动。渗透不平衡时，单位时间内水分子透过半透膜相互渗透，表现为净速度是水从自身含量高(低浓度溶液)一侧向自身含量低的一侧运动。 易错点4 Na、K跨膜运输的方式 点拨 Na、K等无机盐离子一般以主动运输的方式进出细胞，但也可通过协助扩散或离子通道进出细胞。,易错点5 植物吸收水分和吸收无机盐离子是相对独立的 点拨 植物吸收水分的方式是自由扩散，而对无机 盐离子则以主动运输的方式吸收，吸收原理是不一样的；但离子的吸收和运输必须溶解在水中，因此可以说植物对水分和无机盐的吸收是两个相对独立的过程。,1判断下列有关细胞的吸水和失水的叙述 (1)(2013北京卷T5C)成熟植物细胞在高渗溶液中发生质壁分 离是因为细胞壁具有选择透(过)性。( ) (2)(2012广东卷T24B改编)用紫色洋葱鳞片叶外表皮作实验材料可观察质壁分离及复原。( ) (3)(2011新课标卷T1C改编)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)(2010天津卷T4C)质壁分离过程中，水分子外流导致细胞 内渗透压升高。( ),2判断下列关于物质跨膜运输的实例的叙述 (1)(2013新课标卷T3A)吸收不同矿质元素离子的速率都相 同。( ) (2)(2013江苏卷T16C)适应高渗环境的动物可排出体内多余的盐。( ) (3)(2012海南卷T7A)番茄和水稻根系吸收Si元素的量相等。 ( ) 3判断下列有关物质运输的叙述 (1)(2014浙江卷T1B改编)突触前膜释放乙酰胆碱属于协助扩 散。( ) (2)(2013北京卷T2D)O2通过主动运输进入线粒体。( ),(3)(2012广东卷T1B)葡萄糖跨膜运输不需要载体蛋白。 ( ) (4)(2012海南卷T7C)植物根系通过主动运输吸收无机离子需 要ATP。( ) (5)(2011重庆卷T1C)水分子和钾离子以自由扩散方式进出轮 藻细胞。( ) (6)(2010山东卷T3D)抑制细胞呼吸对自由扩散和主动运输的 转运速率均有影响。( ),
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