【课件】高三一轮复习生物：被动运输课件

第4章细胞的物质输入和输出第1节被动运输课标定位1.水进出细胞的原理分析渗透现象、哺乳动物红细胞的吸水与失水现象。2.探究植物细胞的吸水和失水观察植物细胞的吸水和失水,增强感性认识,领悟科学探究的方法。3.自由扩散和协助扩散举例说明有些物质顺浓度梯度进出细胞,不需要额外提供能量。素养阐释1.基于渗透现象、水进出哺乳动物红细胞的事实,归纳水进出动物细胞的原理;构建并运用渗透系统模型,结合成熟植物细胞的结构特点,解释植物细胞质壁分离和复原现象,归纳水进出植物细胞的原理。素养阐释2.基于探究水进出植物细胞的原理这一实验,体验科学探究的一般过程,提高动手操作能力和设计实验的能力,并能运用到其他类似的科学探究活动中。3.基于细胞吸水和失水的原理,理解被动运输的概念;基于细胞膜的结构特点,理解自由扩散、协助扩散;运用转运蛋白结构与功能相适应的观念归纳出被动运输的类型和特点。一、水进出细胞的原理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。(2)渗透作用产生的条件:一是具有半透膜,二是半透膜两侧的溶液存在浓度差。2.动、植物细胞的吸水和失水(1)动物细胞的吸水和失水②现象a.外界溶液的浓度<细胞质的浓度⇒细胞吸水膨胀。b.外界溶液的浓度>细胞质的浓度⇒细胞失水皱缩。c.外界溶液的浓度=细胞质的浓度⇒细胞形态不变。半透膜与选择透过性膜的比较①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,选择透过性膜的选择透过性丧失。②共性:都不允许大分子物质通过。(2)植物细胞的吸水和失水(以成熟植物细胞为例)①原理②观察植物细胞吸水和失水的步骤③现象a.当外界溶液的浓度大于细胞液溶质的浓度时,细胞就通过渗透作用失水,植物细胞就发生质壁分离现象。b.将已发生质壁分离的植物细胞放入清水中,此时细胞液溶质的浓度高于外界清水,植物细胞就吸水,发生质壁分离复原现象。二、自由扩散和协助运输1.被动运输(1)概念:物质以扩散方式进出细胞,不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量,这种物质跨膜运输方式称为被动运输。(2)分类:自由扩散和协助扩散。2.自由扩散:物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式,叫作自由扩散,也叫简单扩散。3.协助扩散:借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式,叫作协助扩散,也叫易化扩散。转运蛋白可分为载体蛋白和通道蛋白两种类型。4.自由扩散和协助扩散(连线)答案:①—b—Ⅰ

②—a—Ⅱ

【预习检测】

1.判断正误。(1)渗透作用中膜两侧溶液的浓度指的是质量分数。(

)(2)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。(

)(3)将动物细胞放入一定浓度的外界溶液中,不能发生渗透作用。(

)(4)植物细胞的原生质层包括细胞膜、细胞质和细胞核。(

)××××(5)与白色花瓣相比,采用红色花瓣更有利于质壁分离现象的观察。(

)(6)“质壁分离”中的“质”是指细胞质,“壁”是指细胞壁。(

)(7)乙醇、苯进入细胞的方式为简单扩散。(

)(8)载体蛋白只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过。(

)√×√√2.甲、乙两种物质分别依赖自由扩散和协助扩散进入细胞。如果以人工合成的无蛋白磷脂双分子膜代替细胞膜,并维持其他条件不变,则(

)A.甲运输被促进 B.乙运输被促进C.甲运输被抑制 D.乙运输被抑制解析:协助扩散必须有转运蛋白参与才能进行,无转运蛋白,协助扩散将被抑制。答案:D知识点一渗透作用发生的条件问题引领1.图甲表示刚开始时烧杯和漏斗内的两液面是持平的,达到渗透平衡后形成了图乙所示的情况,两液面形成的高度差为Δh。请据图思考并回答下列问题。(1)在由图甲到图乙的过程中,S1溶液与S2溶液的浓度发生了怎样的变化?提示:在由图甲到图乙的过程中,水分子最终表现为由S2溶液进入S1溶液中,所以造成了S1溶液的浓度减小,S2溶液的浓度增大。(2)达到渗透平衡后(即高度差Δh不再改变时),水分子是否不再通过半透膜进行跨膜运输?比较此时S1与S2溶液浓度的大小。提示:达到渗透平衡后,水分子仍然可以通过半透膜进行跨膜运输,只不过膜两侧水分子的运输达到了平衡,所以高度差才不会发生变化。此时,S1溶液的浓度仍大于S2溶液的浓度。2.根据水分子进出哺乳动物红细胞的状况,分析下列问题。(1)红细胞内的血红蛋白等大分子有机物能透过细胞膜吗?细胞膜是否相当于半透膜?提示:不能;是。(2)判断水分子进出哺乳动物红细胞的现象是否属于渗透现象并说明理由。提示:属于。具备渗透作用的两个条件——有半透膜且半透膜两侧的溶液具有浓度差。(3)临床上输液为什么要用生理盐水?提示:质量分数为0.9%的氯化钠溶液(即生理盐水)的渗透压与血浆、组织液的基本一样,所以不会让细胞失水或者过度吸水,所以输液用生理盐水可维持血细胞的正常形态。3.下图表示正在发生质壁分离的紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞。请分析回答下列问题。(1)实验时一定要选择紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞吗?提示:不一定。但紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液中含有色素,使液泡呈现紫色,更有利于观察。(2)b的颜色和大小如何发生变化?提示:b的颜色逐渐加深;b逐渐变小。(3)该实验无独立的对照组,为什么还叫作对照实验?提示:在该实验中,对照组和实验组在同一对象上先后进行,属于自身对照。归纳提升1.判断渗透系统中液体变化的方法(如下图)(1)液面变化的判断①若A侧溶质可以通过半透膜,B侧溶质不能通过半透膜,则B侧液面升高。②若A侧和B侧溶质相同,且均不能通过半透膜,则浓度高的一侧液面升高。③若半透膜两侧的溶质均能通过半透膜,则不存在高度差。(2)高度差的大小决定于浓度差的大小,浓度差越大,高度差越大。(3)浓度变化:渗透系统中,溶质不能通过半透膜时,实验刚开始浓度大的一侧达到平衡后的浓度仍大于另一侧。2.细胞能否发生质壁分离及复原的判断方法(1)从细胞角度分析①死细胞、动物细胞不能发生质壁分离现象。②成熟且具有中央大液泡的植物细胞易发生质壁分离现象,而未成熟的植物细胞(如根尖分生区细胞等)不具有大液泡,则不易发生质壁分离现象。③细菌细胞能发生质壁分离现象,但现象不明显。(2)从溶液角度分析①在一定浓度的溶液(溶质不能穿膜)中只发生质壁分离现象。②在一定浓度的溶液(溶质可穿膜)中发生质壁分离后可自动复原,如甘油、尿素、乙二醇、KNO3溶液等。③在高浓度溶液中质壁分离现象明显,但溶液浓度过高时不能发生质壁分离复原,因为溶液浓度过高,细胞会因过度失水而死亡。④盐酸、酒精、醋酸等溶液能杀死细胞,不适于作质壁分离实验的溶液。质壁分离和复原实验的拓展应用(1)判断成熟植物细胞的死活(2)测定细胞液浓度范围

(3)比较不同成熟植物细胞的细胞液浓度(4)鉴别不同种类的溶液(如KNO3溶液和蔗糖溶液)典型例题某同学设计的渗透装置实验如下图所示(开始时状态),烧杯中盛放有蒸馏水。图中半透膜允许单糖透过。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(微量)。下列有关该实验的叙述,正确的是(

)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,最后保持内外液面基本相平C.漏斗中液面先上升,加酶后继续上升,然后保持一定的液面高度差不变D.加酶后在烧杯中可检测出的有机物仅有葡萄糖解析:长颈漏斗中开始有蔗糖溶液,渗透压较高,液面上升。加酶后蔗糖在蔗糖酶的作用下水解为葡萄糖和果糖,溶质分子数目增多,渗透压更高,液面继续上升。但是单糖分子可以通过半透膜进入烧杯中,导致漏斗中液体的渗透压下降,烧杯中液体的渗透压升高,所以漏斗内液面下降,最终漏斗内外液面基本相平。答案:B【变式训练】

1.成熟植物细胞的主要吸水方式是渗透吸水。某兴趣小组为研究渗透吸水做了一个实验,该实验的简易渗透吸水装置如图甲所示。图甲漏斗内液面上升的高度与时间的关系如图乙所示。一成熟植物细胞被放在某外界溶液中,其所处的状态(此时细胞有活性)如图丙所示。下列相关叙述错误的是(

)A.由图甲中漏斗内液面上升可知,实验开始时b侧液体浓度大于a侧B.由图乙可知,图甲中漏斗内溶液的吸水速率在下降C.图丙中相当于图甲中c结构的是③④⑤D.把图丙所示状态的细胞放在清水中,会发生质壁分离解析:图甲漏斗内液面上升,说明实验开始时b侧液体浓度大于a侧。随漏斗内液面上升,半透膜(c)两侧的浓度差越来越小,故漏斗内溶液的吸水速率在下降。图丙中③细胞膜、⑤液泡膜及两者之间的④细胞质相当于半透膜。把图丙细胞放在清水中,会发生质壁分离复原。答案:D2.下图中甲、乙、丙分别是细胞在不同浓度溶液中水分子的跨膜运输示意图(箭头大小代表水分子数的多少)。请回答下列问题。(1)若将人的成熟红细胞放入清水中,会出现如图

(填题图编号)所示现象,最终红细胞会

。

(2)若将洋葱表皮细胞放在质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液中,会出现如图

(填题图编号)所示现象。达到平衡时,水分子进出细胞的状况如图

(填题图编号)所示。然后将其放在清水中,则达到平衡时细胞内液渗透压

(填“大于”“小于”或“等于”)清水的渗透压。

(3)若某叶肉细胞正处于图甲所示状态,一段时间内细胞体积增大且最终

(填“会涨破”或“不会涨破”)。

解析:(1)将人的成熟红细胞放入清水中,由于发生渗透作用,从细胞外进入细胞内的水分子多于从细胞内到细胞外的水分子,因此细胞吸水,如图甲所示。动物细胞无细胞壁,红细胞会因吸水过多而涨破。(2)将洋葱表皮细胞放在质量浓度为0.3

g/mL的蔗糖溶液中,由于细胞外界溶液浓度较大,细胞失水,如图丙所示。达到平衡状态时,水分子进出细胞的速率相等,如图乙所示。此时将其放入清水中,细胞内液渗透压较高,细胞吸水,但由于细胞壁的存在,细胞不会一直吸水,最终水分子进出细胞的速率达到平衡,如图乙所示。此时细胞内外仍存在浓度差,细胞内液渗透压较高。(3)若某叶肉细胞正处于图甲所示状态,细胞体积会增大,但不会涨破,因为有细胞壁的保护作用。答案:(1)甲涨破(2)丙乙大于(3)不会涨破知识点二被动运输问题引领下图为不同的物质进出细胞的不同方式,请据图思考并回答下列问题。1.请说出图中所对应的物质跨膜运输的方式及判断的理由。提示:图1是自由扩散,理由是物质由高浓度向低浓度运输,不需要转运蛋白,也不需要消耗能量;图2是协助扩散,理由是通过转运蛋白的协助,不需要消耗能量。2.图2中的两种转运蛋白有什么特点?提示:(1)通道蛋白只容许与自身通道的直径和形状相适配、大小和电荷相适宜的分子或离子通过。分子或离子通过通道蛋白时,不需要与通道蛋白结合。(2)载体蛋白只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过,而且每次转运时都会发生自身构象的改变。归纳提升1.自由扩散与协助扩散的比较2.离子通道蛋白和载体蛋白(离子泵)的异同(1)相同点:化学本质均为蛋白质,均分布在细胞的膜结构中,都有控制特定物质跨膜运输的功能。(2)不同点:①通道蛋白参与的物质跨膜运输,在运输过程中并不与被运输的分子结合,只容许与自身通道的直径和形状相适配、大小和电荷相适宜的分子或离子顺浓度梯度跨膜运输,所以运输时不消耗能量。②载体蛋白参与的跨膜