江苏专版高考生物一轮复习第二单元细胞的结构和功能第9课时物质的跨膜运输.ppt

,考纲导学,教材研读,考点突破,栏目索引,单击此处编辑母版标题,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,江苏版 生物,第9课时物质的跨膜运输,考纲内容,要求,命题特点,备考指南,考纲导学,(1)物质进出细胞的方式,B,考查内容:渗透作用和物质跨膜运输的方式,考查形式:通过物质运输模型、相关实例或实验分析的形式考查,(1)联系生活、生产实际,理解渗透作用的原理和应用,(2)通过“质壁分离和复原”的实验,掌握实验原理、方法步骤及注意事项等,(3)用列表比较法理解离子和小分子物质进出细胞的三种方式,以及大分子(颗粒性)物质进出细胞的方式,注意培养解读图表的能力,(2)通过模拟实验探究膜的透性,b,(3)观察植物细胞的质壁分离和复原,c,考点一渗透作用的原理及应用,一、渗透作用,1.概念:水分子从溶质分子相对,的区域,通过细胞膜等结构向溶,质分子相对,的区域扩散的现象。,2.渗透作用产生必须具备的两个条件:具有一层,;半透膜两侧,的溶液具有一定的,。,二、动物细胞的吸水和失水,(1),教材研读,较少,较多,半透膜,浓度差,(2)现象,三、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.现象,考点二物质进出细胞的方式,一、物质跨膜运输的方式,1.物质跨膜运输方式种类,跨膜运输,2.物质跨膜运输方式的比较,项目,浓度,载体,是否耗能,举例,自由扩散,不需要,O,2,、CO,2,、水、甘油、乙醇、苯通过细胞膜,协助扩散,高低,葡萄糖进入哺乳动物成熟红细胞,主动运输,小肠吸收各种离子、葡萄糖、氨基酸,肾小管重吸收葡萄糖、无机盐等,高低,否,需要,否,低高,需要,是,3.主动运输的意义,保证活细胞按照生命活动的需要,主动地选择吸收,排出,的物质。,二、大分子物质和颗粒性物质进出细胞的方式,1.胞吞作用(也叫内吞作用),(1)过程:大分子物质和颗粒性物质附着在细胞膜上,由细胞膜,形成小囊,这些物质就被包入小囊内,然后,小囊从细胞膜上脱离下来形成,进入细胞内部。,(2)实例:白细胞吞噬病菌、变形虫吞食有机物颗粒。,营养物质,代谢,废物和对细胞有害,内陷,囊泡,小,2.胞吐作用(也叫外排作用),(1)过程:有些物质在细胞膜内被一层膜所包围,形成,小囊泡移动到细胞膜处,囊泡膜能与细胞膜,在一起,小囊泡逐渐移到细胞表面,并且向细胞外张开,使内含物质排出细胞外。,(2)实例:胰岛B细胞分泌胰岛素。,考点三观察植物细胞的质壁分离和复原的实验,一、实验原理,1.,原生质层相当于一层半透膜,可以让水分子自由透过,而,不能透过。,2.,细胞液可以与外界溶液形成,这样一个成熟的植物细胞就构成了一个渗透系统。,3.,原生质层的伸缩性大于细胞壁。,小囊泡,融合,蔗糖等大分子,浓度差,二、方法步骤,1.制作紫色洋葱鳞片叶外表皮的临时玻片标本。,2.用低倍显微镜观察洋葱鳞片叶外表皮细胞,注意紫色,的相对大小和,的分布情况。,3.,在盖玻片的一侧滴上,在另一侧用,吸引。重复多次,使细胞浸润在蔗糖溶液中。,4.,用低倍镜及时观察,注意,的体积变化、细胞的大小变化。,5.,像滴加蔗糖溶液一样,在盖玻片的一侧滴上,在另一侧用吸水纸吸引。重复多次,使细胞浸润在蒸馏水中。,6.,再用低倍镜及时观察,同样注意,的体积变化、细胞的,大小变化。,大液泡,(,中央液泡,),细胞质,0.3,g/mL,蔗糖溶液,吸水纸,紫色大液泡,蒸馏水,紫色大液泡,1.(2013江苏单科,16C)适应高渗环境的动物可排出体内多余的盐。,(),2.mRNA从细胞核到细胞质的过程不属于胞吐作用。,(),3.分泌蛋白从胰腺的腺泡细胞到胞外的过程属于胞吐作用。(),4.突触小泡中神经递质释放到突触间隙的过程属于胞吐作用。(),5.植物根系吸收各种矿质元素离子的速率相同。(),6.植物根细胞吸收矿质元素离子主要依靠渗透作用。(),7.水盐调节中,肾小管上皮细胞重吸收水不需要膜蛋白。(),8.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。(),9.紫色洋葱鳞片叶外表皮不同部位观察到的质壁分离程度可能不同。,(),10.胞吐过程一定会产生分泌泡与细胞膜的融合。,(),11.相对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。,(),12.,在神经细胞上动作电位产生与膜电位恢复过程中,Na,+,流入和排出都是,主动运输。,(),13.,将人的红细胞放入蒸馏水中,一段时间后红细胞破裂的原因是蒸馏水大,量进入红细胞。,(),14.,抑制细胞呼吸对自由扩散和主动运输的转运速率均有影响。,(),突破一通过模拟实验探究膜的透性(渗透作用),1.概念:水分子从溶质分子相对较少的区域,通过细胞膜等结构,向溶质分子相对较多的区域扩散,这一现象称为渗透。如装置A的漏斗中的液面上,升。,考点突破,2.渗透作用发生的两个条件,(1)具有一层半透膜(或选择透过性膜),(2)半透膜两侧的溶液具有一定的浓度差,3.渗透作用模型和成熟植物细胞的结构模式图的比较,易混辨析常见渗透装置图分析,(1)若S,1,溶液浓度大于S,2,则单位时间内由S,2,S,1,的水分子数多于S,1,S,2,外观上表现为S,1,液面上升;若S,1,溶液浓度小于S,2,则情况相反,外观上表现为S,1,液面下降。,(2),在达到渗透平衡后,若存在如图所示的液面差,h,则,S,1,溶液浓度仍大于,S,2,。因为液面高的一侧形成的压强,会阻止溶剂由低浓度一侧向高浓度一侧扩散。,知能拓展水分子既能从低浓度溶液向高浓度溶液移动,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。,渗透现象中,水分总体上是由低浓度溶液向高浓度溶液扩散,;,此处溶液浓度的高低指的是单位体积中溶质分子数量的多少,也就是物质的量浓度,(,摩尔浓度,),而不是质量分数。,动物细胞,植物细胞,条件,细胞膜具选择透过性,相当于半透膜,细胞内溶液与细胞外溶液具有浓度差,细胞壁是全透性的,原生质层(由细胞膜、液泡膜及两,者之间的细胞质组成)相当于半透膜,细胞液与外界溶液具有浓度差,原理,渗透作用,渗透作用,水分子运动方向,低浓度溶液高浓度溶液,低浓度溶液高浓度溶液,现象,皱缩或涨破,质壁分离、质壁分离复原,4.动植物细胞能通过渗透作用吸水或失水,1.巧断不同溶液浓度大小,位置,漏斗内,烧杯内,溶液浓度,M,N,现象及结论,若漏斗内液面上升,则MN,若漏斗内液面不变,则M=N,若漏斗内液面下降,则MN,2.探究物质能否通过半透膜(以碘和淀粉为例),烧杯内盛淀粉溶液,漏斗内盛碘液,结论,变蓝,不变蓝,碘能通过半透膜,而淀粉不能,不变蓝,变蓝,淀粉能通过半透膜,而碘不能,变蓝,变蓝,淀粉和碘都能通过半透膜,不变蓝,不变蓝,淀粉和碘都不能通过半透膜,知能拓展(1)渗透系统适用于比较溶质不能透过半透膜的溶液浓度的大小。,(2)两溶液中的水分子进行双向运动,我们只是观测出由水分子双向运动的差异所导致的液面改变。,(3)溶液浓度指摩尔浓度而非质量浓度,如10%葡萄糖溶液和10%蔗糖溶液的质量浓度相同,但10%蔗糖溶液的摩尔浓度小,故水由10%蔗糖溶液向10%葡萄糖溶液移动。,考向一以渗透装置为依托,考查渗透作用原理,1.(2016江苏宿迁三校学情调研,13,2分)如图表示一中间隔以半透膜(只允,许水分子通过)的水槽,两侧分别加入等物质的量浓度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侧液面上升,加酶后b侧液面上升并高于a侧液面,B.加酶前a侧液面上升,加酶后b侧液面上升并等于a侧液面,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侧液面上升并高于a侧液面,答案D溶液渗透压的大小取决于单位体积溶液中溶质微粒的数,目。相同物质的量浓度的葡萄糖溶液和麦芽糖溶液渗透压相等,但加入麦,芽糖酶后,麦芽糖分解,使得b侧溶液的渗透压增大,水分由a侧向b侧转移。,考向二结合渗透作用的原理,考查渗透作用的应用相关知识,2.某同学进行实验,甲图为实验开始状态,乙图为实验结束状态。请在乙图,所示实验结果的基础上继续实验,探究蔗糖的水解产物能否通过半透膜。,增添的实验材料:蔗糖酶溶液、本尼迪特试剂、试管、滴管、水浴锅等。,(1)设计出继续实验的简要步骤:,;,。,(2)预测实验现象并作出结论。,。,答案(1)向a、b两管分别加入等量蔗糖酶溶液,水浴加热(或隔水加,热)U型管至适宜温度,观察a、b两管内液面的变化吸取a、b两管内适量液体,分别加入A、B两试管中,并加入本尼迪特试剂,水浴加热,观察A、B试管内有无红黄色沉淀,(2)如果a、b两管液面高度差缩小且A、B试管内均有红黄色沉淀,则蔗糖,的水解产物能通过半透膜;如果a、b两管液面高度差增大且A试管内无红,黄色沉淀、B试管内有红黄色沉淀,则蔗糖的水解产物不能通过半透膜,解析实验目的是探究蔗糖的水解产物是否能透过半透膜。由提供的,实验材料可推知实验原理:蔗糖的水解产物如果能透过半透膜,则由于渗透,作用,两边的液面差会缩小,用本尼迪特试剂检验,水浴条件下会出现红黄,色沉淀;否则,两边的液面会因为蔗糖的水解使b管内溶质分子数增加而液,面差加大,且检验时a管内溶液无红黄色沉淀。设计实验步骤时重点考查,无关变量的控制,如两侧加入等量的蔗糖酶,水浴控制酶活性的最适温度,等。,突破二物质进出细胞方式的分析与判断,1.物质进出细胞的方式,(1)离子和小分子跨膜运输方式的比较,比较项目,被动运输,主动运输,自由扩散,协助扩散,概念,不需要载体蛋白参与的简单扩散,需要载体蛋白参与的扩散,物质能逆浓度梯度进出细胞,不仅需要膜上载体蛋白的参与,还需要消耗细胞代谢释放的能量,运输方向,高浓度低浓度,高浓度低浓度,低浓度高浓度,是否需要载体,不需要,需要,需要,是否消耗能量,不消耗,不消耗,消耗,图例,实例,O,2,、CO,2,、N,2,、H,2,O、乙醇、甘油、苯等进入细胞,葡萄糖进入红细胞,小肠吸收葡萄糖、氨基酸等,肾小管重吸收无机盐、葡萄糖等,(2)大分子的膜泡运输,运输方向,图解,实例,备注,胞吞,作用,细胞外细胞内,白细胞吞噬病菌等,结构基础:细胞膜的流动性;需消耗能量,不需载体蛋白协助,胞吐,作用,细胞内细胞外,分泌蛋白、神经递质的分泌、释放等(蛋白质类激素、抗体、消化酶等),2.影响物质跨膜运输的因素,(1)物质浓度(在一定浓度范围内),(2)氧气浓度,(3)温度,温度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。,尤其是因影响了细胞呼吸的速率对主动运输速率的影响更为明显。,易混辨析,(1),胞吞和胞吐不是跨膜运输,胞吞和胞吐是借助于膜的融合,完成的,与膜的流动性有关,是大分子和颗粒性物质进出细胞的方式,消耗,能量。,(2),物质进出细胞核并非都通过核孔。核孔是,RNA,和蛋白质等大分子进出,细胞核的通道。,(3)Na,+,、K,+,等无机盐离子一般以主动运输方式进出细胞,但也可通过协助,扩散(或离子通道)进出细胞,如神经细胞维持静息电位时的K,+,外流和形成,动作电位时的Na,+,内流。,(4)植物吸收水分的方式是自由扩散,而吸收无机盐离子的方式是主动运输,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。,1.物质进出细胞方式的判断方法,(1)根据分子大小与是否需要载体、能量,(2)根据运输方向:逆浓度梯度的跨膜运输方式是主动运输。,(3)兴奋产生与传导过程中Na,+,、K,+,的运输方式判断,由于细胞外Na,+,浓度高,细胞内K,+,浓度高,因此静息时K,+,外流和兴奋时Na,+,内流的运输方式都是被动运输。,细胞维持膜外,Na,+,浓度高,膜内,K,+,浓度高,需要不断吸,K,+,排,Na,+,此种运输方,式为主动运输。,2.,探究物质跨膜运输的方式,(1),探究是主动运输还是被动运输,(2)探究是自由扩散还是协助扩散,考向一借助图示考查物质出入细胞的方式,1.(2015江苏苏、锡、常、镇一模,4,2分)如图表示CFTR蛋白在氯离子跨膜,运输过程中的作用机理。据图分析,下列有关叙述,错误,的是,(),A.氯离子在CFTR蛋白协助下通过主动运输转运,B.氯离子跨膜运输是由膜上磷脂分子和CFTR蛋白决定的,C.编码CFTR蛋白的基因发生突变可能会影响氯离子的跨膜运输,D.水分子与氯离子在运输过程中的耗能差异是两者跨膜运输重要区别之,一,答案B分析图解,可见氯离子跨膜运输的方式为主动运输,A正确;因为载体蛋白具有特异性,因此编码CFTR蛋白的基因发生突变可能会影响,氯离子的跨膜运输,C正确;水分子跨膜运输的方式是自由扩散,自由扩散和主动运输的主要区别是自由扩散不需要载体蛋白协助、不消耗能量,D正确。,考向二借助图示考查影响物质跨膜运输的因素的相关知识,2.(2015江苏第一学期期中联考,6,2分)如图14为表示物质浓度或O,2,浓度与,物质跨膜运输速度间关系的曲线图。下列相关叙述,不正确的是,(),A.如某物质跨膜运输的速度可用图1与3表示,则该物质不应为葡萄糖,B.如某物质跨膜运输的速度可用图2与3表示,则该物质可能是葡萄糖,C.限制图中A、C两点的运输速度的主要因素不同,B、D两点的限制因素,有共同点,D.将图2与4的曲线补充完整,曲线的起点应从坐标系的原点开始,答案D图1所示的物质运输方式为自由扩散,图2所示的物质运输方,式为协助扩散或主动运输,图3所示的物质运输方式为自由扩散或协助扩,散,图4所示的物质运输方式为主动运输。葡萄糖进出细胞的方式为协助,扩散或主动运输,故A、B正确;限制A、C两点的主要因素分别是物质浓度,和氧气浓度,而限制B、D两点的共同因素为载体蛋白的数量,故C正确;当,氧气浓度为零时,细胞可通过无氧呼吸为主动运输提供能量,故图4曲线的,起点不应从坐标原点开始,故D错误。,突破三植物细胞的质壁分离和复原(实验),1.实验原理,(1),内因,:,原生质层相当于一层半透膜,;,原生质层的伸缩性大于细胞壁,的伸缩性。,(2),外因,:,细胞液和外界溶液存在浓度差。,细胞液浓度,外界溶液浓度,渗透作用吸水,可发生质壁分离复原。,2.实验流程,3.质壁分离的原因分析,4.质壁分离和复原的条件,(1)质壁分离条件:活的具有中央液泡(大液泡)的植物细胞。,(2)质壁分离复原的条件:发生质壁分离的没有因失水太多而死亡的植物细,胞。,知能拓展观察植物细胞的质壁分离和复原的实验注意的几个问题,实验成功的关键是实验材料的选择,必须选择有大液泡并且有颜色的植,物细胞,便于在显微镜下观察现象。,质壁分离和质壁分离复原中水分子移动是双向的,其结果是双向水分子,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,因为,细胞壁是全透性且有水分通过原生质层渗出来。,若用0.5 g/mL蔗糖溶液做实验,能发生质壁分离但不能自动复原,因为细,胞过度失水而死亡。,若用尿素、乙二醇、KNO,3,、NaCl做实验会出现质壁分离自动复原现,象,因外界物质会转移到细胞内而引起细胞液浓度升高。,1.质壁分离实验的拓展应用,(1)判断细胞的死活,待测植物的成熟细胞+一定浓度的蔗糖溶液,(2)测定细胞液浓度范围,待测植物的成熟细胞+一系列浓度梯度的蔗糖溶液,细胞液浓度介于未发生质壁分离和刚刚发生质壁分离的蔗糖溶液浓度之间。,(3)比较不同植物细胞的细胞液浓度,不同植物的成熟细胞+同一浓度的蔗糖溶液,刚刚发生质壁分离所需时,间比较,判断比较细胞液浓度(或质壁分离速率)。,(4)比较未知浓度溶液的浓度大小,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,判断未知浓度溶液的浓度大小(时间越短,未知溶液的浓度越大)。,(5)鉴定不同种类的溶液(如一定浓度的KNO,3,和蔗糖溶液),同一植物的成熟细胞+不同种类的溶液,2.细胞是否发生质壁分离及复原的判断,(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,在一定浓度(溶质不能透膜)的溶液中只会发生质壁分离现象,不能自动,复原。,在一定浓度(溶质可透膜)的溶液(如KNO,3,、甘油等)中可发生质壁分离,后自动复原现象。,在高浓度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。,考向一借助图示考查植物细胞质壁分离和复原的实验的相关知识,1.(2015江苏盐城期中测试,11,2分)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,中,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.如果将蔗糖溶液换成浓度适宜的KNO,3,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D本实验为自身对照实验。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,故A正确;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,故B正确;如果,将蔗糖溶液换成浓度适宜的KNO,3,溶液,则细胞先质壁分离然后自动复原,故C正确;一定范围内增大蔗糖溶液的浓度实验效果会更明显,但浓度过高,会导致细胞失水过多而死亡,故D错误。,考向二结合渗透作用的有关知识,考查植物细胞质壁分离和复原实验的,应用相关知识,2.把蚕豆植株放在湿润的空气中照光一段时间后,取蚕豆叶下表皮制作临,时装片,先在清水中观察,然后用0.3 g/mL蔗糖溶液取代清水,继续观察,结果,如图所示。对此现象的推断最合理的是,(),A.清水中的保卫细胞很快出现质壁分离自动复原,B.清水中的保卫细胞因失水导致气孔开放,C.蔗糖溶液中的保卫细胞因失水导致气孔关闭,D.蔗糖进入保卫细胞后,细胞吸水导致气孔关闭,答案C清水中的保卫细胞吸水导致气孔开放,B选项错误;蔗糖溶液,不能进入保卫细胞,D选项错误;清水中的保卫细胞因细胞吸水不会出现质,壁分离,也就不会出现质壁分离自动复原现象,A选项错误;保卫细胞在0.3 g,/mL蔗糖溶液中,因外界溶液浓度高于细胞液浓度,细胞因失水导致气孔关,闭,C选项正确。,