物质跨膜运输的实例.ppt

第二单元,细胞的基本结构和物质运输功能,1涵盖范围,本单元包括必修1中第三、四两章内容，即细胞的基本结构和物质的输入、输出两大方面内容。,单元教学分析,2考情分析,(1)考查力度：所占分值210分。(2)考查内容细胞膜的结构与功能：以细胞膜的图解作载体，综合考查细胞膜的组成成分、结构、结构特点、功能、功能特性、物质进出细胞的运输方式等知识。细胞吸水和失水的原理及应用：关注对渗透作用原理的相关实验设计，渗透作用原理的实践应用。,(3)考查题型：以图解形式考查动植物细胞亚显微结构和细胞膜结构、分泌蛋白合成、分泌过程。以曲线形式考查跨膜运输方式。以实验设计题考查质壁分离和复原。,3复习指导,(1)复习线索以动植物细胞亚显微结构图解为纽带，系统复习细胞壁、细胞膜、细胞质和细胞核的结构与功能。以物质进出细胞为主线，系统复习细胞膜的结构功能及物质输入、输出的比较。,(2)复习方法列表比较法：物质的输入和输出方式的比较。图示法：动植物细胞的亚显微结构图，细胞膜、分泌蛋白的合成与分泌及质壁分离和质壁分离复原图解。,第8课时,物质跨膜运输的实例,回扣基础构建网络,一、细胞的吸水和失水,基础导学,判一判1K通过细胞膜属于渗透作用()2植物细胞的原生质层由细胞膜和液泡膜组成，相当于半透膜()3细胞液就是细胞内的液体()4当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，植物细胞就会发生质壁分离()提示有大液泡的活的植物细胞才能发生质壁分离。5动物细胞在任何情况下都不会发生质壁分离(),提示有大液泡的活的植物细胞才能发生质壁分离。,二、物质跨膜运输的其他实例1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Ca2、Mg2和Si4的培养液中培养，结果及分析如下：,不同植物对的吸收有差异，同一种植物对的吸收也有差异，说明植物细胞膜对无机盐离子的吸收具有。水稻吸收水的相对速率比吸收Ca2、Mg2的，造成培养液中Ca2、Mg2浓度；番茄吸收水的相对速率比吸收Si4的，造成培养液中Si4浓度。,2微生物吸收无机盐离子的特点不同微生物对不同无机盐离子的吸收表现出较大的差异：不同微生物对无机盐离子的吸收有。不同微生物对各种无机盐离子的不同。,同一种无机盐离子,不同种无机盐离子,选择性,大,上升,大,上升,选择性,需要量,名师点拨物质的跨膜运输并不都是顺相对含量浓度梯度的，而且细胞对于物质的输入和输出有选择性。细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜，其结构基础为膜上载体蛋白的种类和数量，有饱和性和竞争抑制现象。高浓度的盐、醋、糖等溶液能使细胞脱水而死亡，杀菌也是这个道理。辨一辨吸水和吸收矿质离子是何种关系？提示吸水为自由扩散，吸收矿质离子为主动运输，且无机盐离子必须溶于水后才能被吸收，所以吸水和吸收无机盐离子是两个相对独立的过程。,1教材60页问题探讨渗透装置的条件及原理，鉴别10%、30%蔗糖溶液实验设计。2教材6162页探究实验的基本步骤，尤其“作出假设”和最后一步“进一步探究”。3教材63页图43，据图分析洋葱表皮细胞显微观察时细胞核明显吗？(不明显，主要是紫色大液泡)。质壁分离时“白色部分”是细胞质吗？(是外界溶液)。能观察到叶绿体和染色体吗？(无叶绿体；高度分化不分裂，观察不到染色体)。必需用高倍镜吗？(不是，低倍镜观察已很清楚)。4教材63页资料分析植物吸收无机盐的特点、方式及结构基础。,回扣教材,知识网络,突破考点提炼方法,1关于选择透过性膜与半透膜的关系，正确的说法是()具有半透性必然具有选择透过性具有选择透过性必然具有半透性活的生物膜才具有选择透过性只有活的生物膜才具有半透性ABCD,对比突破法三组易混名词辨析,典例引领,考点22,解析半透膜是指小分子物质能通过，而大分子物质不能通过的膜。半透膜不一定是活的生物膜。如玻璃纸即为没有活性的半透膜。活的生物膜不仅具有半透性，还具有选择透过性，只有被细胞选择吸收的小分子物质才能通过。因此，具有选择透过性就必然具有半透性，而且只有活的生物膜才具有选择透过性。,答案C,排雷明确两种膜的本质区别是否具有选择性；共性允许水分子通过，大分子都不能通过。,1扩散作用和渗透作用的关系物质从高浓度区域向低浓度区域的运动称为扩散作用。渗透作用是一种特殊方式的扩散，它是指水分子或其他溶剂分子通过半透膜(或选择透过性膜)进行的扩散。,考点剖析,2半透膜和选择透过性膜的关系区别半透膜可以是生物性的选择透过性膜，也可以是无生命的物理性膜，即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的生物膜，载体蛋白的存在决定了其对不同物质是否吸收选择性。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，而不允许大分子物质通过。,3原生质层和原生质体的关系原生质层是成熟的植物细胞内相当于半透膜的结构，由细胞膜、液泡膜以及两膜之间的细胞质组成，不包括细胞核和液泡内的细胞液。此结构仅存在于成熟的植物细胞中。原生质体是去除了植物细胞壁后所剩下的具有生物活性的植物细胞结构，包括细胞膜、细胞质、细胞核三部分，常作为植物细胞融合的材料。,1下列现象属于渗透作用的是()水分子通过植物细胞的细胞壁水分子或其他溶剂分子通过细胞膜蔗糖分子通过细胞壁水分子或其他溶剂分子通过液泡膜水分子或其他溶剂分子通过原生质层干大豆种子泡在清水中逐渐胀大暑天新鲜蔬菜在空气中萎蔫ABCD,对位训练,答案C,2(2011新课标全国卷，4)撕取紫色洋葱外表皮，分为两份，假定两份外表皮细胞的大小、数目和生理状态一致，一份在完全营养液中浸泡一段时间，浸泡后的外表皮称为甲组；另一份在蒸馏水中浸泡相同的时间，浸泡后的外表皮称为乙组。然后，两组外表皮都用浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液处理，一段时间后表皮细胞中的水分不再减少。此时甲、乙两组细胞水分渗出量的大小，以及水分运出细胞的方式是()A甲组细胞的水分渗出量与乙组细胞的相等，主动运输B甲组细胞的水分渗出量比乙组细胞的高，主动运输C甲组细胞的水分渗出量比乙组细胞的低，被动运输D甲组细胞的水分渗出量与乙组细胞的相等，被动运输,提升实验的分析判断能力渗透系统和渗透作用,典例引领,考点23,解析将两份完全相同的紫色洋葱外表皮细胞分别放入完全营养液和蒸馏水中浸泡相同时间，放入蒸馏水中的外表皮细胞因吸水较多，而使甲组细胞的细胞液浓度大于乙组细胞的细胞液浓度，由于甲组细胞的细胞液与0.3g/mL蔗糖溶液的浓度差小于乙组细胞的细胞液与0.3g/mL蔗糖溶液的浓度差，所以乙组细胞水分渗出量多；水分是通过渗透作用进出细胞的，不需要载体蛋白协助也不消耗能量，为被动运输中的自由扩散。,答案C,排雷失水或吸水的多少和速率主要取决于浓度差的大小。,1渗透系统的组成(如图)及条件,考点剖析,半透膜可以是生物性的选择透过性膜，如细胞膜，也可以是物理性的过滤膜，如玻璃纸。半透膜两侧的溶液具有浓度差。浓度差的实质是单位体积溶液中溶质分子数的差，即物质的量浓度之差。,2渗透作用的发生(溶质分子不能通过半透膜)当S1浓度S2浓度时，由S2S1的水分子数多于由S1S2的水分子数，漏斗(S1)液面上升。当S1浓度S2浓度时，由S1S2的水分子数多于由S2S1的水分子数，漏斗(S1)液面下降。,注意若溶质分子能通过半透膜，则先是浓度高的一侧液面升高，随后另一侧液面上升，最后达到渗透平衡。上图中，在达到渗透平衡后，只要存在液面差h，则S1溶液的浓度仍大于S2溶液的浓度。水分子的移动方向：双向移动，但最终结果是单位体积内水分子数多(低浓度)的溶液流向单位体积内水分子数少(高浓度)的溶液。此实验因变量是漏斗内液面变化，但不能用烧杯液面变化作描述指标，因现象不明显。,3验证渗透作用的发生验证渗透作用的发生需具半透膜,验证发生水分子的移动需具浓度差,探究物质能否通过半透膜(以碘和淀粉为例),4.渗透装置的应用可用于确认与比较两种不同溶液的浓度(或渗透压)大小,2如图所示U型管中间被一种能允许水分子通过而二糖不能透过的半透膜隔开，现在两侧分别加入0.1mol/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型管右侧加入某种微量物质(不影响溶液浓度)，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两侧液面高度不变；蒸馏水,对位训练,答案C,3五个大小相同的马铃薯幼根与物种A的幼根分别放入甲戊五种不同浓度的蔗糖溶液中(细胞失水过多会导致死亡)，数小时后，取出称重，重量变化如图所示。以下关于该实验结果的说法正确的是()A物种A比马铃薯更耐干旱B在甲溶液中加入适量的蔗糖酶，在最初一段时间，其中的马铃薯幼根细胞液浓度将减小C物种A在与马铃薯根细胞液等渗的完全培养液中不能正常生长D当马铃薯根细胞在乙蔗糖溶液中重量不再发生变化时，渗透作用依然进行,解析由图示马铃薯与物种A在同一种蔗糖溶液中的重量变化可看出，物种A的根细胞液浓度小于马铃薯的根细胞液浓度，故物种A在与马铃薯根细胞液等渗的溶液中不能正常生长，马铃薯较物种A更耐旱。在甲溶液中加入蔗糖酶后蔗糖水解，溶液浓度升高，马铃薯根细胞液浓度因细胞失水而增大。当处于乙蔗糖溶液中的马铃薯根细胞重量不再发生变化时，由于细胞失水过多，导致细胞死亡，故不再发生渗透作用。,答案C,3(2011天津卷，2)将紫色洋葱鳞片叶表皮浸润在0.3g/mL的蔗糖溶液中，1分钟后进行显微观察，结果见右图。下列叙述错误的是()A图中L是细胞壁，M是液泡，N是细胞质B将视野中的细胞浸润在清水中，原生质体会逐渐复原C实验说明细胞膜与细胞壁在物质透过性上存在显著差异D洋葱根尖分生区细胞不宜作为该实验的实验材料,观察类实验技能提升观察植物细胞的质壁分离及复原,典例引领,考点24,解析题干所示图像为洋葱鳞片叶表皮细胞发生质壁分离后的图像，L为细胞壁，M为液泡，N为细胞壁和细胞膜之间的物质，不是细胞质，A项错误。将该细胞浸润在清水中，清水浓度小于细胞液浓度，则细胞吸水，发生质壁分离复原现象，B项正确。质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液可透过细胞壁进入细胞，但不透过细胞膜，说明二者在物质透过性上存在显著差异，C项正确。洋葱根尖分生区细胞无大液泡，不能发生质壁分离现象，故不能作为该实验的实验材料，D项正确。,答案A,排雷明确实验材料的选取有大液泡的活细胞。明确显微状态下各细胞结构的位置。质壁分离时细胞质位置不明显，透明部位应为外界溶液。,1原理,考点剖析,成熟的植物细胞构成渗透系统可发生渗透作用,当细胞液浓度外界溶液浓度时，失水，质壁分离；当细胞液浓度外界溶液浓度时，吸水，质壁分离复原。,注意分生区细胞和干种子细胞因无大液泡，不能发生渗透作用，无质壁分离和复原现象。植物细胞有细胞壁的存在，不管失水还是吸水，细胞体积变化不大。但动物细胞体积会发生明显变化。,2流程显微、亚显微结构图像的判断,原因,2质壁分离的原因分析,外因：外界溶液浓度细胞液浓度内因：原生质层相当于一层半透膜细胞壁的伸缩性小于原生质层,表现,宏观：坚挺萎蔫液泡：大小微观细胞液颜色：浅深原生质层：与细胞壁,分离,特别提醒实验成功的关键实验成功的关键是实验材料的选择，必须选择有大液泡并有颜色的植物细胞，便于在显微镜下观察。质壁分离和质壁分离复原中水分子移动是双向的，结,果是双向水分子运动的差别所导致的现象。质壁分离后在细胞壁和细胞膜之间充满的是浓度降低的外界溶液，因细胞壁是全透性且有水分子通过原生质层渗出来。若用50%蔗糖溶液做实验，能发生质壁分离但不能复原，因为细胞过度失水而死亡。若用尿素、乙二醇、KNO3、NaCl做实验会出现自动复原现象，因外界物质会转移到细胞内而引起细胞液浓度升高。,4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：,对位训练,对上表的推断或解释不正确的是()Ax为质壁分离，因为细胞壁伸缩性弱于细胞膜By为质壁分离，可能导致细胞失水过多而死亡Cz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,解析洋葱表皮细胞在0.3g/mL蔗糖溶液中会发生质壁分离现象，而在0.5g/mL蔗糖溶液中会因质壁分离失水过多而死亡。在1mol/L的KNO3溶液中，由于K和NO能选择透过膜，故发生先质壁分离后自动复原现象，由于K和NO进入细胞内，细胞液浓度增大，因此滴加清水后，体积稍增大。放入1mol/L醋酸中会杀死细胞。,答案D,1在实验中要始终保持细胞活性的实验有观察植物细胞的质壁分离和复原。用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体。探究酵母菌的呼吸方式。探究植物生长调节剂对扦插枝条生根的作用。2植物细胞质壁分离与复原实验的拓展判断细胞的死活,方法体验质壁分离和复原实验及拓展应用,镜检,待测细胞分离剂,发生质壁分离和复原活细胞不发生质壁分离死细胞,实验单一变量：待测细胞的生活状态。,测定细胞液浓度范围,分别镜检,待测细胞一系列浓度梯度的分离剂细胞液浓度范围介于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之间,实验单一变量：不同浓度的分离剂。,比较未知浓度溶液的浓度大小,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分离剂刚发生质壁分离所需时间比较判断质壁分离速度(或细胞液浓度),镜检,实验单一变量：不同植物细胞。,验证原生质层和细胞壁伸缩性大小,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),镜检,实验单一变量：未知浓度的溶液。,成熟植物细胞分离剂,镜检,实验单一变量：植物细胞原生质层和细胞壁的伸缩性差异。,发生质壁分离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,鉴别不同种类的溶液(如KNO3溶液和蔗糖溶液),成熟植物细胞不同种类溶液,镜检,实验单一变量：不同种类的溶液。,质壁分离溶质不能通过半透膜的溶液(如蔗糖溶液)质壁分离后又自动复原溶质能通过半透膜的溶液(如KNO3溶液),典例回答下列与细胞有关的实验问题。下列4项实验中，需保持细胞生理活性的有(填序号)。观察叶绿体和线粒体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。,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,无色、绿色,红色、绿色,改变光圈大小调节反光镜(电光源亮度),解析,用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体、探究酵母菌的呼吸方式需用活细胞。活细胞膜和细胞器膜具有选择透过性，但高温会使细胞失活，使生物膜结构破坏而失去选择透过性。,典例(2010上海综合，20)某同学拟选择一种半透性的膜材料，用于自制渗透计。他采用如图1所示的装置(示意图)，对收集到的四种材料甲、乙、丙和丁进行试验，得到了倒置漏斗中的液面高度随时间变化的曲线(如图2)。据图分析，该同学应选择的膜材料是()图1图2A甲B乙C丙D丁,易错警示对渗透作用的装置图及坐标曲线掌握不到位,错因分析左图实验装置现象液面变化与右图坐标曲线的内在联系未建立起来。,答案A,解析渗透装置半透膜的选择性应遵循：糖分子不能通过半透膜，水分子可以自由通过。分析题中图2可知：材料乙、丙、丁均不符合渗透装置中半透膜的要求。,纠错笔记两溶液间的水分子进行双向扩散，我们只能观测出由双向水分子运动的差别所导致的液面改变。,检测落实体验成功,1某同学设计渗透装置如图所示(开始时状态)，烧杯中盛放有蒸馏水，图中猪膀胱膜允许单糖透过。倒置的长颈漏斗中先装入蔗糖溶液，一段时间后再加入蔗糖酶。该实验过程中最可能出现的是()A漏斗中液面开始时先上升，加酶后即下降B漏斗中液面先上升，加酶后继续上升，然后下降C加酶前后，在烧杯中都可以检测出蔗糖D加酶后可以在烧杯中检测出葡萄糖、果糖和蔗糖酶,题组一渗透作用,答案B,解析加酶前，漏斗内溶液浓度高于漏斗外，水分子向漏斗内部扩散的较多，漏斗液面上升；加酶后，蔗糖水解为单糖，物质的量浓度增大，使液面继续上升，后随着单糖逐渐进入烧杯，漏斗内溶液浓度下降，液面下降。,2小明用玻璃槽、饱和蔗糖溶液和清水做成如图所示的实验装置，进行生物膜透性的模拟实验。甲、乙两槽间的隔板中央圆圈为玻璃纸，玻璃纸是一种半透膜，蔗糖分子不能透过，而水分子能自由通过。几小时后，发现()A甲槽内水的体积减少B乙槽内溶液的体积减少C甲槽内水的体积无变化D乙槽内水的体积无变化,答案A,解析半透膜具有一定的选择透过性，水分子可以通过而蔗糖分子不能通过，通过渗透作用，会发现甲槽内水的体积减少。,3将新鲜的苔藓植物叶片放入有少量红墨水、含量为30%的蔗糖溶液中，在显微镜下观察，你会看到细胞的状态如图所示，此时部位的颜色分别是()A无色绿色B红色绿色C红色无色D红色红色,题组二质壁分离及复原实验,解析细胞壁具有全透性，红墨水将透过细胞壁到达处；细胞质基质中有叶绿体故呈绿色。,答案B,4以紫色洋葱鳞片叶外表皮为材料观察植物细胞质壁分离现象，下列叙述错误的是()A在发生质壁分离的细胞中能观察到紫色中央液泡逐渐缩小B滴加30%的蔗糖溶液比10%的蔗糖溶液引起细胞质壁分离所需时间短C发生质壁分离的细胞放入清水中又复原，说明细胞保持活性D用高浓度的NaCl溶液代替蔗糖溶液不能引起细胞质壁分离,解析高浓度的NaCl溶液代替蔗糖更易发生质壁分离，且能够自动复原。,答案C,5成熟的植物细胞具有中央大液泡，