2.3 物质跨膜运输的实例 物质跨膜运输的方式

1、-2-1.物质出入细胞的方式()。2.实验:观察植物细胞的质壁分离和复原。-3-考点1考点2考点3核心梳理提能探究考向感悟归纳总结考点1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-考点1考点2考点3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,水分就通过半透膜由S2流向S1;当溶液浓度S1S2时,水分就通过半透膜由S1流向S2。在达到渗透平衡后,若存在如图所示的液面差h,则S1溶液浓度仍大于S2。因为液面高的一侧形成的压强,

2、会阻止溶剂由低浓度一侧向高浓度一侧扩散。-5-考点1考点2考点3核心梳理提能探究考向感悟归纳总结教材深挖“U”形管渗透装置中,当达到渗透平衡时,一般两侧溶液浓度不相等,原因是什么?提示：因为液面高的一侧形成的静水压会阻止溶剂分子由低浓度一侧向高浓度一侧扩散。-6-考点1考点2考点3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)-7-考点1考点2考点3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)(1)条件:成熟植物细胞具有中央大液泡。(2)(3)验证当外界溶液的浓度大于细胞液泡浓度时,细胞就通过渗透作用失水,植物细胞就发生质壁分离现象。将已发生质

3、壁分离的植物细胞放入清水中,此时细胞液的浓度高于外界清水,植物细胞吸水发生质壁分离复原现象。-8-考点1考点2考点3核心梳理提能探究考向感悟归纳总结(4)引发质壁分离的两种原因教材深挖对于动植物细胞来说,单位时间内,水分子进出细胞的数量相等时,细胞内外液体的浓度一定相等吗?提示：不一定。对动物细胞来说,水分子进出细胞的数量相等时,细胞内外溶液的浓度相等。但植物细胞有细胞壁的支持和保护作用,限制植物细胞吸水,当单位时间内水分子进出植物细胞数量相等时,有可能细胞液浓度大于细胞外溶液浓度。-9-考点1考点2考点3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

4、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。()(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。()(7)相对于细菌和植物细胞而言,动物细胞离体培养更需关注培养基的渗透压,因为动物细胞没有细胞壁,对培养基的渗透压更敏感。() -10-考点1考点2考点3核心梳理提能探究考向感悟归纳总结开启高考长句应答模式!下图甲是一个典型的渗透装置,作为成熟植物细胞

5、也应符合渗透系统的全部条件。请指出图乙中与图甲a、b、c对应的结构分别是什么?提示：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-考点1考点2考点3核心梳理提能探究考向感悟归纳总结考向考向1 渗透系统与渗透作用的原理渗透系统与渗透作用的原理1.(2016江苏扬州中学月考,8)如下图所示,在漏斗中加入的蔗糖溶液与蒸馏水液面齐平,一段时间后,待漏斗内液面不再变化时,再向漏斗中加入一定量的蔗糖酶。下列坐标曲线中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() 答案解析解析关闭水分子是顺相对浓度梯度跨膜运输的。实验开始时,因蔗糖溶液的浓度大于蒸馏水,所以烧

6、杯中的水分通过渗透作用移向漏斗,导致漏斗液面升高。一段时间后,待漏斗内液面不再变化时,向漏斗中加入一定量的蔗糖酶,因蔗糖酶催化蔗糖水解成葡萄糖和果糖,引起漏斗中溶液浓度进一步升高,漏斗液面继续上升。随着漏斗液面继续上升,漏斗中的葡萄糖和果糖通过半透膜进入烧杯中,使得半透膜两侧溶液的浓度差减小,漏斗液面随之下降,最终使漏斗内外溶液维持着一定的液面高度差。故C项正确。 答案解析关闭C-12-考点1考点2考点3核心梳理提能探究考向感悟归纳总结2.(2016浙江余姚中学开学考,17)下图所示U型管中间被一种能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0.1mol/L的蔗糖溶液和麦芽糖溶

7、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 答案解析解析关闭先在两侧分别加入0.1mol/L的蔗糖溶液和麦芽糖溶液,膜两侧单位体积水分子数目相等,水分出入平衡,因此两侧液面高度不变;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,说明水分子从左侧进入右侧速率大于从右侧进入左侧,左侧单位体积水分子数目多于右侧,则右侧的麦芽糖被分解为葡萄糖,导致单位体积水分子数目降

8、低,所以加入物质为麦芽糖酶。综上分析,A、B、D三项均错误,C项正确。 答案解析关闭C-13-考点1考点2考点3核心梳理提能探究考向感悟归纳总结考向考向2 细胞的吸水和失水状况分析细胞的吸水和失水状况分析3.(2016江西五市八校二联,2)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。相关叙述错误的是()A.该实验可选取菠菜的叶肉细胞来进行B.6min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 答案解析解析关闭由图分析可知细胞在a溶液中失水量逐渐增加,说明细胞发生质壁

9、分离。细胞在b溶液中失水量先逐渐增加,然后开始吸水,且吸水量逐渐增大,说明细胞发生质壁分离后又复原。能发生质壁分离的细胞是成熟植物的活细胞,A项正确;6min时两个植物细胞都处于发生质壁分离的状态,只是植物细胞在b溶液中再发生质壁分离的复原,B项正确;如果b溶液的浓度稍增大,则质壁分离后复原的时间需要变长即B点右移,C项正确;两条曲线的差异不仅是因为两种溶液浓度的不同,b溶液中的溶质可通过主动运输进入植物细胞,使b溶液中的植物细胞可以发生质壁分离后的自动复原,D项错误。 答案解析关闭D-14-考点1考点2考点3核心梳理提能探究考向感悟归纳总结1.渗透作用正误辨析(1)水分子并非只是从低浓度溶液

10、向高浓度溶液移动,也能从高浓度溶液向低浓度溶液移动,只是由低浓度溶液向高浓度溶液移动的水分子数量相对较多。(2)渗透平衡只意味着半透膜两侧水分子移动达到平衡状态,平衡状态下,水分子向两侧移动的速率相等,不可看作没有水分子移动,此时半透膜两侧溶液浓度也不一定相等。(3)选择透过性不等于半透性。半透膜一般是指膜上面有均匀的孔道,只允许分子直径小于孔径的分子通过,分子直径大于孔径的分子则不能通过的结构物质。选择透过性膜不是以分子孔径定义,而是以细胞是否需要这种物质决定是否允许其通过。-15-考点1考点2考点3核心梳理提能探究考向感悟归纳总结2.细胞吸水和失水的特点(1)运输方向:细胞的吸水和失水是水

11、分子顺相对含量梯度的跨膜运输过程。(2)运输特点:细胞吸水时,细胞吸收的水分多于失去的水分,细胞失水时,细胞失去的水分多于吸收的水分,即无论细胞吸水还是失水,水分子通过原生质层的扩散都是双向进行的。-16-考点1考点2考点3核心梳理提能探究考向感悟归纳总结考点2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Ca2+、Mg2+和的培养液中培养,结果及分析如下:-17-考点1考点2考点3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:

12、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。-18-考点1考点2考点3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)-19-考点1考点2考点3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：提供能量的细胞器线粒体,载体蛋白合成的场所核糖体。-20-考点1考点2考点3核心梳理提能探究考向感悟归纳

13、总结3.根据图示进一步确定物质跨膜运输的方式和影响因素(1)填写以下有关跨膜运输方式及结构的名称甲:自由扩散;乙:协助扩散;丙:主动运输;a:载体蛋白。(2)填写以下有关跨膜运输方式的影响因素甲图:浓度差;乙图:浓度差和载体蛋白;丙图:载体蛋白和能量。-21-考点1考点2考点3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同。()(3)植物主动运输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

14、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。()(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。() -22-考点1考点2考点3核心梳理提能探究考向感悟归纳总结(11)主动运输使膜内外物质浓度趋于一致,维持了细胞的正常代谢。()(12)同一种物质进出不同细胞时,运输方式可能不同。() -23-考点1考点2考点3核心梳理提能探究考向感悟归纳总结开启高考长句应答模式!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)提示

15、：不一定,如动作电位的产生:受到刺激时,神经细胞的细胞膜,通透性增加,Na+内流,Na+内流为协助扩散,恢复静息电位时,神经细胞中Na+排出为主动运输。2.同一种物质进出不同细胞时,运输方式一定相同吗?提示：不一定。如葡萄糖进入小肠上皮细胞时为主动运输,进入人的红细胞时为协助扩散。3.与主动运输有关的细胞器主要有哪些?提示：线粒体、核糖体等。-24-考点1考点2考点3核心梳理提能探究考向感悟归纳总结4.胰蛋白酶能用下页左上图模式进行运输吗?提示：不能,该运输为主动运输模式,胰蛋白酶的运输为胞吐。-25-考点1考点2考点3核心梳理提能探究考向感悟归纳总结考向考向1 以图表为载体以图表为载体,考查

16、物质进出细胞的方式考查物质进出细胞的方式1.(2016江苏卷,6)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()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 答案解析解析关闭由图可知,载体运输溶质分子是逆浓度运输,A项正确。载体运输物质是顺浓度梯度的,不消耗能量,因此载体不具有ATP酶活性,B项错误。载体转运物质是主动运输,和载体的协助扩散转运方式不同,C项正确。载体转运溶质分子是协助扩散,比自由扩散速率快,D项正确。 答案解析关闭B-26-考点1考点2考点3核心梳理提能探究考向感悟归纳总结2.(2016河北衡水冀

17、州中学月考,35)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,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 答案解析解析关闭图中的M可以来回移动,所以它应该是载体蛋白,而S是被运载的物质;此过程需要能量和载体蛋白,一定为主动运输,它一般是指由低浓度到高浓度运输;在运输过程中载体蛋白应是运动的,而不是固定不变的。 答案解析关闭C-27-考点1考点2考点3核心梳理提能探究考向感悟归纳总结考向考向2 借助相关模型考查物质出入细胞的方式特点及影响因素借助相关模型考查物质出

18、入细胞的方式特点及影响因素3.(2016河北邯郸月考,8)用呼吸抑制剂处理哺乳动物成熟的红细胞,下图表示物质吸收量变化正确的是() 答案解析解析关闭C项和D项中物质的运输方式是自由扩散,不需要ATP,所以与呼吸强度无关。A项中葡萄糖的运输方式是协助扩散,也不需要消耗ATP,所以也与呼吸强度无关。B项中两种物质的运输方式都是主动运输,需要消耗ATP,所以当用呼吸抑制剂处理后,它们的运输量会受到影响,故B项正确。 答案解析关闭B-28-考点1考点2考点3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 -29-考点1考点2考点3核心梳理归纳总结考点3(实验)观察植物细胞的质壁分离

19、及复原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。-30-考点1考点2考点3核心梳理归纳总结2.质壁分离与复原实验流程 -31-考点1考点2考点3核心梳理归纳总结3.现象与结论 -32-考点1考点2考点3核心梳理归纳总结4.本实验特别提醒(1)本实验存在两组对照实验(2)本实验是教材中涉及“显微观察”实验中唯一的一个“只在低倍镜下”观察(不换“高倍镜”)的实验。-33-考点1考点2考点3核心梳理归纳总结典例(2016江西赣中南五校三模,4)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

20、复原”这个实验时,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。对表的推断或解释不正确的是()-34-考点1考点2考点3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 答案解析解析关闭在质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液中洋葱表皮细胞会发生质壁分离,所以x为质壁分离,A项正确;在质量浓度为0.5g/mL的蔗糖溶液中洋葱表皮细胞会发生质壁分离且现象比质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液中的明显,细胞因为失水过多而死亡,B项正确;由于钾离子和硝酸根离子能主动

21、进入细胞,故在1mol/L的KNO3溶液中质壁分离后会自动复原,但因为植物细胞有细胞壁的保护,且细胞壁有较小的伸缩性,所以滴加清水后,z细胞稍增大,细胞液颜色逐渐变浅,C项正确;组无变化是因为细胞已经死亡,D项错误。 答案解析关闭D-35-考点1考点2考点3核心梳理归纳总结强化训练强化训练(2016江苏盐城期中,11)如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

22、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 答案解析解析关闭 答案解析关闭D-36-考点1考点2考点3核心梳理归纳总结巧判细胞能否发生质壁分离与复原(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)不发生质壁分离及复原现象。具有中央大液泡的成熟植物细胞可发生质壁分离及复原现象。(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只会发生质壁分离现象,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、甘油等)中可在发生质壁分离后自动复原。在高浓度

23、溶液中可发生质壁分离现象,但不会发生质壁分离复原现象。-37-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质,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;由于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,则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

24、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体蛋白。-38-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和消耗能量。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。-39-通关记通关辨通关练1.辨析渗透系统及其应用(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

25、命的物理性薄膜,物质能否通过取决于分子的大小。选择透过性膜是具有生命的生物膜,载体蛋白的存在决定了其对不同物质吸收的选择性。细胞死亡或膜载体蛋白失活后,其选择透过性丧失。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。-40-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,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。-41-通关记通关辨通关练2.辨析物质出入细胞的方式及影响因素(1

26、)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场所核糖体。(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)胞吞(吐)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。-42-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。-43-通关记通关辨通关练1.(2016河南信阳月考,5)取某一红色