高考生物总复习 第4章 细胞的物质输入和输出 第1节 物质跨膜运输的实例 第2节 物质跨膜运输的方式 第3节 生物膜的流动镶嵌模型课件 新人教版必修1.ppt

第4章 细胞的物质输入和输出 第1 2 3节 物质跨膜运输的实例和 方式 生物膜的流动镶嵌模型 一 物质跨膜运输的实例 半透膜 1 渗透作用的原理 1 渗透作用的产生条件 具有 多于 升高 半透膜两侧的溶液具有 2 渗透作用的实质 单位时间由清水进入蔗糖溶液中的水分子 由蔗糖溶液进入清水中的水分子 导致蔗糖溶液液面 浓度差 2 细胞的吸水和失水 细胞膜 液泡膜 细胞质 半透膜 续表 渗透作用 质壁分离 渗透作用 质壁分离复原 大于 3 物质跨膜运输的其他实例 水分子自由通过 一些离子和小分子也可以通过 其他的离子 小分子和 则不能通过 说明细胞膜和其他生物膜都是 二 生物膜的流动镶嵌模型 大分子 选择透过性膜 1 对生物膜结构的探索历程 脂质 脂质 蛋白质 续表 两 流动性 2 流动镶嵌模型的基本内容 1 结构模型 2 结构特点 特点 具有一定的 原因 组成膜的 和 大都是运动的 糖蛋白 磷脂双分子层 蛋白质 流动性 磷脂分子 蛋白质分子 高浓度 低浓度 细胞外 细胞内 1 糖被只分布在细胞膜外表面 是否跨越这个界限 是判 断物质进出细胞膜的标志 浓度差 能量 atp 需要 2 除细胞膜外 其他生物膜的内 外两侧均没有糖被 三 物质跨膜运输的方式 不需要 续表 判断正误 1 判断有关细胞吸水和失水叙述的正误 1 细胞膜对膜两侧水和离子的进出具有选择性 2 植物细胞的原生质层由细胞膜和液泡膜组成 3 当外界溶液浓度大于细胞液浓度时 植物细胞一定会发 生质壁分离 4 发生质壁分离的植物细胞是死细胞 5 在渗透作用中 当半透膜两侧溶液浓度相等时 水分子 不再通过半透膜 答案 2 判断下列有关物质运输说法的正误 1 植物细胞通过主动运输吸收不同矿质离子的速率都相 同 2 植物主动运输矿质离子的过程只发生在活细胞中 3 低温不影响矿质离子的吸收速率 4 血浆中的碘进入甲状腺滤泡上皮细胞属于自由扩散 5 氢离子可以通过扩散作用进入液泡内 答案 考点一 渗透系统的组成及原理分析 1 渗透系统的组成条件 续表 两侧溶液的物质的量浓度 大的一侧渗透压高 小的一 侧渗透压低 水分子由低浓度一侧 高浓度一侧 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 最后两侧液面相平 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 2 验证渗透作用发生的条件 高考探究 考向1渗透作用的原理和条件 例1 2015年海南卷 取生理状态相同的某种植物新鲜叶片若干 去除主脉后剪成大小相同的小块 随机分成三等份 之后分别放入三种浓度的蔗糖溶液 甲 乙 丙 中 一定时间后测得甲的浓度变小 乙的浓度不变 丙的浓度变大 假设蔗糖分子不进出细胞 则关于这一实验结果 下列说法正确的是 a 实验前 丙的浓度 乙的浓度 甲的浓度b 乙的浓度不变是因为细胞内蔗糖浓度与乙的浓度相等c 实验中 细胞与蔗糖溶液间的水分移动属于协助扩散d 甲 丙的浓度变化是由水分在细胞与蔗糖溶液间移动引起的 解析 根据题干分析 生理状态相同的叶片其细胞液浓度是相同的 甲浓度 细胞液浓度 乙浓度 细胞液浓度 丙浓度 细胞液浓度 则实验前甲的浓度 乙的浓度 丙的浓度 a错误 乙的浓度不变是因为细胞内细胞液浓度与乙的浓度相等 b错误 水分移动属于自由扩散 c错误 甲 丙的浓度变化是由渗透作用引起的 是由水分在细胞与蔗糖溶液间移动引起的 d正确 答案 d 1 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多 2 实验中观察指标为漏斗内液面变化 但不能用烧杯液面 变化作描述指标 因现象不明显 3 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 4 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绝对相等 考向2 渗透作用原理的应用 例2 2014年新课标卷 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 结果如下图所示 假如蔗糖溶液 与花冠细胞之间只有水分交换 则 a 实验后 a组液泡中的溶质浓度比b组的高b 浸泡导致f组细胞中液泡的失水量小于b组的c a组细胞放在蔗糖溶液中失水或吸水所耗atp大于b组 mol l 1之间 d 使细条在浸泡前后长度不变的蔗糖浓度介于0 4 0 5 解析 实验前长度 实验后长度的比值为1时 水分进出细胞达到平衡 比值小于1表明细胞吸水 且比值越小花冠吸水越多 比值大于1表明细胞失水 且比值越大 花冠失水越多 据图可推知a组吸水多于b组 因此实验后a组液泡中溶质浓度低于b组 f组比值大于b组 因此失水量大于b组 水分子进出细胞的方式是自由扩散 不消耗能量 由c组吸水 d组失水可知细条细胞液浓度介于0 4 0 5mol l 1之间 答案 d 考点练透 1 2016年江淮十校联考 下图表示一中间隔以半透膜 只允许水分子通过 的水槽 两侧分别加入等质量的葡萄糖溶液和麦芽糖溶液 然后在半透膜两侧加入等质量的麦芽糖酶 在加 入麦芽糖酶前后a b两侧液面的变化是 a 加酶前a侧上升 加酶后b侧上升并高于a侧高度b 加酶前a侧上升 加酶后b侧上升并等于a侧高度 c 加酶前后a b两侧液面不变 d 加酶前a b两侧液面不变 加酶后b侧上升并高于a 侧高度 解析 溶液的渗透压取决于溶质颗粒浓度 所以等质量的葡萄糖溶液的渗透压高于麦芽糖 膜只允许水分子通过时 水分子往左侧渗透得快 加酶前a侧上升 加酶后b侧的麦芽糖水解 渗透压升高 吸水能力高于a侧 又因为一分子麦芽糖在麦芽糖酶的作用下分解成两分子葡萄糖 麦芽糖水解后b侧葡萄糖浓度大于a侧 故加酶后b侧上升并高于a侧高度 答案 a 2 2015年湖南长沙模拟 某生物兴趣小组利用下图所示的渗透装置进行了下列的验证实验 装置中半透膜只允许水分子自由穿过 所有实验起始时ab两侧液面齐平 若实验涉及多组装置 则每组标记为a1b1 a2b2 请回答以下问题 1 为验证 浓度差是渗透现象发生的必要条件 取上图装置3个 a1b1均为质量分数为3 的淀粉溶液 a2b2分别为质量分数为3 和5 的淀粉溶液 a3b3分别为质量分数为3 的淀粉溶液和5 葡萄糖溶液 静置一段时间后 各组液面高度情况为a1 b1 a2 b2 a3 b3 填 等于 高于 或 低于 2 为验证 酶具有专一性 ab两侧分别加入质量分数为3 的蔗糖溶液和麦芽糖溶液 在30 水浴锅中保温一段时间后 向两侧加入等量的 继续保温一段时间 待反应完全后 可观察到b侧液面高于a侧 若将水浴锅温度调节至80 再重复上述实验 则观察不到液面变化 原因是 3 若半透膜只允许水分子和单糖分子自由穿过 在30 水浴锅中再重复 2 实验过程 则可观察到b侧液面 达到平衡时a侧液面 填 等于 高于 或 低于 b侧液面 解析 1 当半透膜两侧溶液浓度相同时 单位时间内半透膜两侧扩散的水分子数相同 所以液面高度a1等于b1 当半透膜两侧溶液浓度不同时 单位时间内由低浓度一侧通过半透膜扩散到高浓度一侧的水分子数多于由高浓度一侧扩散到低浓度一侧的水分子数 所以液面高度a2低于b2 a3低于b3 2 根据题意可知 反应完全后 可观察到b侧液面高于a侧 说明加入酶后b侧溶液浓度变大 导致水分子由a侧扩散到b侧 由于b侧加入的是麦芽糖溶液 可知两侧加入的是麦芽糖酶 催化b侧的麦芽糖水解使b侧溶液浓度变大 但不能催化a侧的蔗糖水解 80 的高温导致酶变性失活 因此ab两侧都不发生水解反应 两侧溶液浓度仍然相同 所以观察不到液面变化 3 若半透膜只允许水分子和单糖分子自由穿过 在30 水浴锅中再重复 2 实验过程 由于b侧麦芽糖被水解为单糖 溶液浓度变大 则可观察到b侧液面升高 随后由于水分子和单糖分子都可以自由穿过半透膜 又会导致b侧液面下降 达到平衡时a侧液面高于b侧液面 答案 1 等于 低于 低于 2 麦芽糖酶 高温导致酶变性失活 3 先上升后下降 高于 考点二 影响物质跨膜运输的因素 1 物质跨膜运输方式图解 2 影响物质跨膜运输的因素 1 物质浓度 2 氧气浓度 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 4 载体 物质进出细胞的方式判断 1 根据分子大小与是否需要能量 载体蛋白 2 根据运输方向 逆浓度梯度的跨膜运输方式是主动运输 生物或细胞 培养液 对某一物质吸收是否改 生物或细胞 培养液 对物质吸收速率是否改 探究物质跨膜方式的实验设计 1 探究是主动运输还是被动运输 呼吸抑制剂 变 改变为主动运输 没有改变为被动运输 2 探究是自由扩散还是协助扩散 蛋白抑制剂 或蛋白酶 变 若改变为协助扩散 不改变为自由扩散 高考探究 考向1 物质出入细胞的方式 例1 2016年江苏卷 下图为一种溶质分子跨膜运输的示意 图 下列相关叙述错误的是 导学号57130018 a 载体 逆浓度运输溶质分子b 载体 具有atp酶活性c 载体 和 转运方式不同d 载体 转运溶质分子的速率比自由扩散快 解析 由图可知载体 逆浓度梯度运输溶质分子 a正确 载体 顺浓度梯度运输溶质分子 不消耗atp 不具有atp酶活性 b错误 载体 和 转运方式不同 前者是主动运输 后者是协助扩散 c正确 协助扩散有载体协助 自由扩散没有 前者快 d正确 答案 b 考向2 影响物质出入细胞方式的因素 例2 2015年新课标卷 将三组生理状态相同的某植物幼根分别培养在含有相同培养液的密闭培养瓶中 一段时间后 测定根吸收某一矿质元素离子的量 培养条件及实验结果见下表 下列分析正确的是 a 有氧条件有利于该植物幼根对该离子的吸收b 该植物幼根对该离子的吸收与温度的变化无关 c 氮气环境中该植物幼根细胞吸收该离子不消耗atpd 与空气相比 氮气环境有利于该植物幼根对该离子的 吸收 解析 由表格信息可知 同样温度条件下 空气瓶中离子相对吸收量大 说明有氧条件有利于根对离子的吸收 a正确 同样的空气 不同温度条件下离子的相对吸收量不同 说明温度变化影响根对离子的吸收 b错误 同样的温度条件下 氮气环境中根对离子的相对吸收量少 说明根对离子的吸收需要消耗能量 atp 且氮气环境中不利于根对该离子的吸收 c d错误 答案 a 考点练透 3 2016年河南郑州二模 下列关于物质跨膜运输的叙述 错误的是 a 主动运输需要载体蛋白和atpb 胃蛋白酶需载体蛋白的协助才能进入消化道c 氧气以自由扩散的方式进入肺泡上皮细胞d 水盐调节过程中 肾小管上皮细胞对水的重吸收属于被动运输解析 胃蛋白酶为生物大分子 进出细胞的方式为胞吞胞吐 不需要载体蛋白的协助 答案 b 4 下图为体内部分细胞的物质运输情况 下列分析错误的 是 a 图 表示小肠绒毛上皮细胞吸收甘油的速度随消化道内甘油浓度变化的情况b 图 表示神经元兴奋时 na 流入神经元的速度随细胞内外浓度差的影响c 图 表示小肠绒毛上皮细胞吸收葡萄糖的速度随消化道内葡萄糖浓度变化的情况d 图 表示胰岛b细胞分泌胰岛素的速度随细胞内o2浓度变化的情况 解析 甘油进出细胞方式为自由扩散 运输动力为浓度差 图横坐标可表示浓度 运输方式为自由扩散 神经元兴奋时 na 流入神经元是协助扩散 可表示影响因素为浓度和载体 蛋白数量 运输方式为协助扩散或主动运输 小肠绒毛上皮细胞吸收葡萄糖是主动运输 可表示影响因素为浓度和载体蛋白数量 运输方式为协助扩散或主动运输 胰岛b细胞分泌胰岛素是胞吐作用 不需要载体 需要能量 分泌速度在一定范围内可随着o2浓度而增加 答案 d 考点三 大分子和颗粒性物质进出细胞的方式 大分子物质进入细胞方式为胞吞 不需要载体 但消耗能量 大分子物质出细胞的方式为胞吐 与胞吞相似 也需要消耗能量 胞吞和胞吐体现了细胞膜的流动性 高考探究 考向 大分子物质进出细胞的方式 典例 2015年新课标卷 下列过程中 不属于胞吐作用的 是 a 浆细胞分泌抗体到细胞外的过程b mrna从细胞核到细胞质的过程c 分泌蛋白从胰腺的腺泡细胞到胞外的过程d 突触小泡中的神经递质释放到突触间隙的过程 解析 胞吐是指细胞需要外排的大分子等物质 先在细胞内形成囊泡 囊泡移动到细胞膜处与细胞膜融合 将大分子物质排出细胞的现象 此过程需要消耗能量 浆细胞分泌抗体 胰腺的腺泡细胞向胞外分泌蛋白 突触小泡向突触间隙释放神经递质都属于胞吐 mrna是通过核孔从细胞核到细胞质的 不属于胞吐 答案 b 考点练透 5 某研究所运用 人工膜技术 制作的携带有单克隆抗体的磷脂微球体药物 如下图所示 当药物被注射到实验鼠血液中一段时间后 首先在某种癌细胞内检测到药物已经进入 据 导学号 此认为 药物进入细胞的方式最可能是 57130019 a 抗体与细胞识别后诱导膜融合或胞吞b 药物分子通过微球体自由扩散进入细胞c 药物分子通过识别细胞膜载体的主动运输d 抗体与细胞识别后诱发微球体的主动侵染 解析 自由扩散是小分子物质通过细胞膜的方式 主动运输是依靠载体蛋白在atp供能的条件下运输物质的方式 药物分子不是病毒 也没有病毒的特定结构 不具有侵染性 据题意知该药物为单克隆抗体 即大分子蛋白质 最可能被细胞识别后诱发细胞膜与药物发生融合或通过胞吞的方式进入细胞 答案 a 实验探究植物细胞的吸水和失水 1 实验原理 成熟 有明显液泡 的植物细胞能够与外界溶液组成一个渗透系统 通过渗透作用的方式吸水或失水 2 方法步骤与现象 1 自身对照的概念 指实验组与对照组在同一对象上进 行 不另设对照组 对照组 实验操作前的状态 现象 实验组 实验操作后的状态 现象 2 在 植物细胞的吸水和失水 实验中存在自身对照 分 析如下 实验对象 同一成熟的植物细胞 观察对象 液泡大小和颜色的变化 a过程 第一次对照b过程 第二次对照 操作 高浓度溶液处理对照 自然状态与质壁分离状态操作 低浓度溶液处理对照 复原后状态与质壁分离状态 典例 某同学在实验室中做 植物细胞的吸水和失水 实验时 在实验室教师的帮助下 进行了一系列的创新实验 实验步骤和现象如下表 对上表的推断或解释 不正确的是 a x为质壁分离 因为细胞壁伸缩性弱于细胞膜b y为质壁分离 可能导致细胞失水过多而死亡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 d 举一反三 2015年湖南长沙模拟 下图为某种植物幼苗 大小 长势相同 均分为甲 乙两组后 在两种不同浓度的kno3溶液中培养时鲜重的变化情况 其他条件相同且不变 下列有 关叙述 错误的是 导学号57130020 a 3h时 两组幼苗均已出现萎蔫现象 直接原因是蒸腾作用和根细胞失水 b 6h后 甲组幼苗因根系开始吸收k no3 吸水能力 d 实验表明 该植物幼苗对水分和矿质元素 k no3 增强 使鲜重逐渐提高 c 12h后 若继续培养 甲组幼苗的鲜重可能超过处理 前 乙组幼苗将死亡 的吸收是两个相对独立的过程 解析 6h前 鲜重变化已逐渐减缓 说明已开始吸收离子 细胞液浓度增大 但由于蒸腾快 鲜重还在减少 答案 b 1 下列各项中不可以通过质壁分离与复原实验加以鉴定的 有 a 成熟植物细胞的死活b 蛋白质 淀粉 纤维素的亲水性依次递减c 能进行渗透吸水d 原生质层和细胞壁伸缩性大小 解析 死亡的成熟植物细胞的细胞膜丧失了选择透过性 不会发生质壁分离及其复原 a正确 质壁分离与复原实验的原理是渗透作用 而蛋白质 淀粉 纤维素的亲水性是通过吸胀吸水实现的 因此无法通过实验鉴定其亲水性 b错误 质壁分离利用的是渗透作用原理 因此能够证明植物细胞能进行渗透吸水 c正确 质壁分离与复原实验可以证明原生质层比细胞壁伸缩性大 所以原生质层收缩的多 d正确 答案 b 2 在一个新鲜萝卜中挖一凹槽 在凹槽中加入浓盐水 一段