第3 物质跨膜运输的实例与 物质跨膜运输的方式1-2-3.ppt

1、第3讲物质跨膜运输的实例与 物质跨膜运输的方式,物质出入细胞的方式()实验：观察植物细胞的质壁分离和复原,知识点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 外界溶液浓度_细胞质浓度时，细胞吸水膨胀 外界溶液浓度_细胞质浓度时，细胞失水皱缩 外界溶液浓度_细胞质浓度时，细胞水分进出平衡，形态不变,半透膜,半透膜,细胞膜,液泡膜,大液泡,质壁分离,质壁分离复原,想一想：细胞吸水时，水分子跨膜运输的状态如何？ 答案：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。,不同,不同,选择性,水分子,离子和

2、小分子,离子、小分子和大分子,议一议：半透膜与选择透过性膜有哪些异同点？ 答案：相同点：某些物质可以通过，另一些物质不能通过。 不同点：选择透过性膜一定是半透膜，半透膜不一定是选择透过性膜。,知识点三物质进入细胞的方式 1物质跨膜运输的方式,(1)被动 运输,高浓度,低浓度,高浓度,低浓度,载体蛋白,低浓度,高浓度,载体蛋白,能量(ATP),细胞膜,囊泡,囊泡,融合,比一比：自由扩散、协助扩散和主动运输与胞吞、胞吐有何主要区别？ 答案：前三种物质运输方式是小分子和离子的运输方式，不包括大分子，且他们是穿膜运输。胞吞、胞吐是大分子或颗粒性物质的运输方式，运输是通过膜融合实现转移的，被运输的物质不

3、直接穿过生物膜。,细胞吸水和失水,哺乳动物成熟的红细胞,成熟的植物细胞,闪记：渗透作用与物质出入细胞方式 渗透装置两条件，水分过膜梯度行， 成熟植胞也具备，半透膜是原生质层， 质壁分离或复原，全由两侧浓度定， 跨膜运输三类型，自由、协助和主动， 自由、协助高到低，主动运输可逆行， 主动协助需载体，主动运输还耗能； 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。 水分子透过半透膜时，由低浓度溶液(水分子多)向高浓度溶液(水分子少)的扩散。,渗透系统的组成分析及应用,高考地位：5年13考,(2012北京卷、广东卷，2011全国 新课标卷、大纲版卷、天津卷),1对比分析,2.

4、渗透系统的应用 (1)比较不同溶液浓度大小,(2)验证渗透作用发生的条件 具有半透膜： 具有浓度差：,(3)探究物质能否通过半透膜(以碘和淀粉为例),本考点多以实验分析的形式与物质跨膜运输方式相结合进行命题，多为选择题。,【典例1】 成熟的植物细胞具有中央大液泡， 可与外界溶液构成渗透系统进行 渗透吸水或渗透失水。图甲表示渗透装置吸水示意图，图乙表示图甲中液面上升的高度与时间的关系，图丙表示成熟植物细胞在某外界溶液中的一种状态(此时细胞有活性)。请据图回答下列问题。,(1)由图甲漏斗液面上升可知，实验初始时c两侧浓度大小是a_b(大于、小于、等于)。由图乙可知漏斗中溶液吸水速率在_，最终液面不

5、再上升。当液面不再上升时，c两侧浓度大小是a_b。 (2)图丙中相当于图甲中c结构的是_(填序号)，结构当中充满的液体是_。此时细胞液的浓度与外界溶液的浓度大小关系是_。 A细胞液外界溶液 B细胞液外界溶液 C细胞液外界溶液 D都有可能,(3)把一个已经发生质壁分离的细胞浸入清水当中，发现细胞液泡体积增大，说明细胞在渗透吸水，细胞能否无限吸水？_，原因是_。 (4)把一个已经发生质壁分离的细胞浸入低浓度的蔗糖溶液中，发现细胞液泡体积在增大。当液泡体积不再增大时，细胞液浓度是否一定和外界溶液浓度相等？_。,解析(1)漏斗内液面的上升是由细胞吸水引起的，水从溶液浓度低的一侧向浓度高的一侧移动，因此

6、，由图甲中漏斗内液面上升可知，a侧液体的浓度小于b侧；图乙反映的是随吸水时间的延长，漏斗内液面升高的速率逐渐下降，这是由浓度差缩小造成的。考虑到漏斗内液柱压力的作用，当液面不再上升时，a侧的浓度小于b侧。(2)图甲中c为半透膜，在图丙中可将细胞膜、液泡膜和两层膜之间的细胞质视作一层半透膜，结构当中充满的液体是外界溶液；,由于无法判断图丙的细胞是在吸水还是失水，因此，无法确定此时细胞液的浓度与外界溶液的浓度大小关系。(3)对于植物细胞而言，由于细胞壁的存在，且细胞壁的弹性有限，因此，细胞不可能无限吸水，当细胞因吸水体积增大到细胞壁所能膨大的最大限度时，细胞将不再吸水。(4)液泡体积不再增大时，细

7、胞液浓度不一定和外界溶液的浓度相等，原因与(3)小题相同。 答案(1)小于下降小于(2)外界溶液D (3)不能细胞壁对原生质层有支持和保护的作用 (4)不一定,【训练1】 某同学设计了如图所示的渗透作用实验装置，实验开始时长颈漏斗内外液面平齐，记为零液面。实验开始后，长颈漏斗内部液面的变化趋势为 ()。,解析掌握渗透作用发生的条件(半透膜和膜两侧存在浓度差)、水分子扩散的方向(顺浓度梯度扩散)和扩散的速率是解题的关键。仔细观察图示，长颈漏斗内为蔗糖溶液，实验开始后长颈漏斗内部液面将上升，由于实验初始阶段半透膜内外溶液浓度差较大，液面上升速率较大。 答案B,1自由扩散、协助扩散和主动运输的比较,

8、物质出入细胞的方式及影响因素,高考地位：5年14考,(2012安徽卷、浙江卷、海南卷， 2011重庆卷、江苏卷),知识拓展(1)载体是细胞膜上的一类蛋白质，它具有特异性，不同物质的载体不同，不同生物细胞膜上的载体的种类和数量也不同；(2)载体具有饱和现象，当细胞膜上的载体达到饱和时，细胞吸收该载体运载的物质的速率不再随物质的浓度的增大而增大。,2大分子物质出入细胞的方式膜泡运输,此考点是高考的常考点，考查各种运输方式的特点时，多以选择题形式出现；侧重能力考查时，往往以图表分析、曲线分析或实验分析形式进行综合考查，大题及选择题均有命题出现。,【典例2】 下列据图所作出的说明错误的是 ()。,A图

9、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 破题关键,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，协助扩散受载体数目的限制，有饱和现象；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，从图中可以看出该物质的吸收速

10、率受O2浓度的影响，说明吸收K需要耗能，O2浓度达到一定程度后, 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。 答案D,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) (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。,【训练2】 (2012浙江理综，1)人体肝细胞内CO2分压和K浓度高于细胞外，而O2分压和Na浓度低于细胞外，上述四种物质中通过主动转运进入该细胞的是 ()。 ACO2 BO2 CK DNa,解析此题考查物质进出细胞的方式。O2、CO2等气体通过自由扩散的方式进出细胞，A、B不符合题意；许多离子和一些

11、较大的分子如葡萄糖等，可以借助载体蛋白的协助，顺浓度梯度进出细胞，称为协助扩散，本题中的Na就可以通过协助扩散顺浓度梯度进入细胞，D不符合题意；K从细胞外进入细胞内，逆浓度梯度运输，需消耗能量，为主动运输，C正确。 答案C,易混点1原生质、原生质层、原生质体的辨析 点拨(1)原生质是细胞内生命物质的总称，它的主要成分是蛋白质、核酸、脂质。原生质分化产生细胞膜、细胞质和细胞核。一个动物细胞就是一小团原生质。植物细胞由原生质和细胞壁组成。(2)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。(3)原

12、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。,规避2组易混概念、辨析3个思维误区,易混点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。,误区1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

13、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。 误区2Na、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进出细胞，但也可通过协助扩散或离子通道进出细胞。(参见上面2012浙江理综1。),误区3植物吸收水分和吸收无机盐离子是完全独立的 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。,纠错演练 1(原创题)下列关于生物学概念及原理的描述

14、正确的是 ()。 A原生质层就是原生质的外层，核心是细胞核 B处于渗透平衡状态时的大田作物，才能正常生长 C植物对水分和矿质离子的吸收原理不同，是相对独立的过程 D选择透过性膜具有半透膜的某些性质，半透膜上的载体也具有选择透过性 答案C,2(2011安徽百校第一次联考，31)下图是生物膜的流动镶嵌模型及物质跨膜运输示意图，其中离子通道是一种通道蛋白，通道蛋白是横跨质膜的亲水性通道，具有离子选择性。请仔细观察图示回答有关问题。,(1)很多研究成果有力支持“脂溶性物质易透过生物膜，不溶于脂质的物质不易透过生物膜”这一事实。这证明组成细胞膜的主要成分中有_。 (2)鲨鱼体内能积累大量的盐，盐分过高时

15、就要及时将多余的盐分排出体外，经研究鲨鱼体内多余盐分是经途径排出被转运物质的，那么其跨膜运输的方式是_。 (3)柽柳是泌盐植物，叶子和嫩枝可以将吸收于植物体内的盐分排出，是强耐盐植物。柽柳从土壤中吸收无机盐是通过主动运输还是被动运输？请设计实验加以证明。,实验步骤： a取甲、乙两组生长发育相同的柽柳幼苗，放入适宜浓度的含有Ca2、K的溶液中。 b甲组给予正常的呼吸条件，乙组_。 c_。 实验结论： a若两组植株对Ca2、K的吸收速率相同，说明_； b_。,解析(1)“脂溶性物质易透过生物膜，不溶于脂质的物质不易透过生物膜”这一事实证明细胞膜组成成分中有脂质分子，结合图示分析该物质应为甲磷脂分子

16、。(2)途径是一个离子通道，鲨鱼体内多余盐分可通过这种通道蛋白的协助由高浓度的细胞膜内一侧运输到低浓度细胞膜外一侧，因此其跨膜运输的方式应为协助扩散(或被动运输)。(3)主动运输和被动运输相比，前者需要消耗能量，后者不需消耗能量。本实验可通过控制供能的多少来确定柽柳吸收无机盐的方式。若两组植株对Ca2、K的吸收速率相同，说明无机盐的吸收不需消耗能量，应为被动运输；若乙组吸收速率明显小于甲组吸收速率，则说明柽柳从土壤中中吸收无机盐需要消耗能量，应为主动运输。,答案(1)甲磷脂分子 (2)协助扩散(或被动运输) (3)b.完全抑制有氧呼吸c一段时间后测定两组植株根系对Ca2、K的吸收速率a.柽柳从

17、土壤中吸收无机盐是通过被动运输b若乙组吸收速率明显小于甲组吸收速率，说明柽柳从土壤中吸收无机盐是通过主动运输,1实验原理 成熟的植物细胞构成渗透系统可发生渗透作用。,观察植物细胞的质壁分离及复原,高考地位：5年12考,(2011全国卷、天津卷，2010全国 卷、江苏卷，2009江苏卷),2质壁分离与复原实验流程,3质壁分离的原因 4表现,渗透失水,质壁 分离,(1)在实验中，当质壁分离现象出现后，观察时间不宜过长，以免细胞因长期处于失水状态而死亡，影响质壁分离复原现象的观察。 (2)不选动物细胞做实验材料是因为动物细胞无细胞壁，不会在失水时发生质壁分离现象。 (3)本实验所用的方法为引流法，采

18、用了自身对照(前测和后测)。 (4)当以可吸收的物质做溶质(如甘油、尿素、KNO3、乙二醇等)时，可出现质壁分离和自动复原现象。 (5)质壁分离时，原生质层的外界面是细胞膜。,本考点的命题规律为：一是通过联系水的渗透作用，全面考查对该实验所用试剂、原理、操作步骤、结果等的掌握情况；二是以实验操作过程图的形式，考查对操作步骤的理解，或考查该实验的拓展应用。,【典例】 (江苏高考试题改编)将浸润在质量浓度为0.3 g/L蔗糖溶液中的紫色洋葱表皮制成装片，放在显微镜下观察，结果如图所示。请据图回答下列问题。 (1)洋葱表皮细胞通过渗透作用失水， 导致细胞发生质壁分离，原生质层 在该过程中充当了_。以

19、下 结构或物质属于原生质层的是_。 A液泡膜 B线粒体 C液泡色素 D细胞核 E细胞壁,(2)请在坐标系中绘出细胞吸水力随质壁分离程度变化曲线。 (3)若将装片放在80 的条件下处理一段时间(装片中的溶液仍保持0.3 g/L)后，放在显微镜下观察，在清晰看到细胞结构后为了更准确判断A处颜色，应该如何操作显微镜？_。 (4)藓类小叶是否是观察线粒体的理想实验材料？_，为什么？_。,解析(1)成熟植物细胞的细胞膜、液泡膜及两层膜之间的细胞质部分组成原生质层，充当了半透膜。细胞核、液泡内的成分不属于原生质层。(2)细胞随着质壁分离程度加大，细胞液浓度增加，细胞吸水力也增加。因细胞有最大分离程度，故吸

20、水力也有最大值。(3)调节显微镜粗、细准焦螺旋可以使图像清晰，调节光圈、反光镜可以改变视野亮度。“在清晰看到细胞结构后为了更准确判断”，不需要调节粗、细准焦螺旋。(4)藓类叶肉细胞中有叶绿体，影响对被染成蓝绿色对线粒体的观察。,答案(1)半透膜AB(2)如图 (3)调节光圈、反光镜以改变视野亮度(4)不是细胞中有叶绿体，影响染色后对线粒体的观察,【训练】 (2011重庆理综，5)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 ()。 两组幼苗在KNO3溶液中的鲜重变化,解析6 h后甲组幼苗

21、鲜重增加说明根细胞吸收的水分比蒸腾作用散失的水分多，根细胞内离子浓度高于外界溶液浓度应在6 h前就开始了，只不过根细胞吸收的水分比蒸腾作用散失的水分少，所以鲜重还是在减少。根细胞内通过主动运输吸收的离子数量在增多，而吸水量也在增加，根细胞内离子浓度在变化，而根外溶液离子被吸收和水分的吸收也在变化，根细胞内外离子浓度差的变化不好确定，所以根的吸水能力不好判定。 答案B,1.(2011新课标卷)撕去紫色洋葱外表皮，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

22、用质量浓度为0.3 g/ mL的蔗糖溶液里处理，一段时间后外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分别是 ()。,渗透作用原理,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 解析考查物质运输方式及浓度差。甲组在完全培养液中培养一段时间后，与质量浓度为0.3 g/ mL的蔗糖溶液浓度差没有乙组和蔗糖溶液的浓度差大，所以甲组水分渗出量比乙组细胞低。H2O的运出方式是被动运输里的自由扩散。 答案C,2.(20

23、12海南单科，11)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 解析本题主要考查物质跨膜运输的相关知识。离子跨膜进出细胞多是主动运输。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。 答案B,物质跨膜运输的方式,3(2012安徽理综，2)蛙的神经元内、外Na浓度分别是15 mmol/L和120 mmol/L。在膜电位由内负外正转变为内正外负过程中有Na流入细胞，膜电位恢复过程中有Na排出细胞。下列判断正确的是 ()。 ANa流入是被动运

24、输、排出是主动运输 BNa流入是主动运输、排出是被动运输 CNa流入和排出都是被动运输 DNa流入和排出都是主动运输,解析本题主要考查神经元动作电位和静息电位形成的机制。神经细胞在适宜刺激下，细胞膜对Na的通透性增加，Na大量内流，导致膜电位由内负外正变为内正外负，此时Na以被动运输的方式进入细胞。膜电位恢复过程中，有Na排出细胞，此时Na是逆浓度梯度运输，属于主动运输。选项A正确。 答案A,4(2011海南单科，27)原尿中葡萄糖、氨基酸等物质的浓度与血浆中的基本相同。原尿经肾小管上皮细胞的选择性重吸收和分泌作用后形成尿液。正常情况下尿液中不含葡萄糖。肾小管上皮细胞中的葡萄糖通过被动运输的方

25、式进入组织液。下图为肾小管壁及相关结构示意图。,回答问题。 (1)肾小管上皮细胞中的葡萄糖浓度_(高于、低于、等于)组织液中的。 (2)原尿中的葡萄糖进入肾小管上皮细胞的运输方式是_，需要_的参与。 (3)肾小管上皮细胞重吸收水分的原理是_，原尿中葡萄糖未能被完全重吸收从而导致尿量增加的原因是 _。,解析(1)依据题干中提供的信息“肾小管上皮细胞中的葡萄糖通过被动运输的方式进入组织液”可推测肾小管上皮细胞中的葡萄糖浓度高于组织液中的葡萄糖浓度。(2)依据题干提供的信息：“原尿中葡萄糖浓度与血浆中的基本相同”、“正常情况下尿液中不含葡萄糖”可推知原尿中葡萄糖进入肾小管上皮细胞的运输方式是主动运输

26、，需要载体蛋白和能量。(3)肾小管上皮细胞重吸收水分的原理是渗透作用。原尿中葡萄糖未能被完全重吸收，会使原尿渗透压增加，水分重吸收减弱带走大量水分。,答案(1)高于(2)主动运输载体蛋白和ATP(3)渗透作用肾小管腔中液体的浓度高于正常水平，渗透压高，水分重吸收减弱，造成尿量增加,5.(2012北京理综，31)科学家为了研究蛋白A的功能，选用细胞膜中缺乏此蛋白的非洲爪蟾卵母细胞进行实验，处理及结果见下表。,综合应用及实验分析,(1)将组卵母细胞放入低渗溶液后，水分子经自由扩散(渗透)穿过膜的_进入卵母细胞。 (2)将蛋白A的mRNA注入卵母细胞一定时间后，该mRNA_的蛋白质进入细胞膜，使细胞在低渗溶液中体积_。 (3)与组细胞相比，组细胞对水的通透性_，说明HgCl2对蛋白A的功能有_作用。比较、组的结果，表明试剂