1-2-3物质跨膜运输的实例与方式课件

第3讲物质跨膜运输的实例与方式2015备考·最新考纲1．物质进入细胞的方式(Ⅱ)。2.实验：观察植物细胞的质壁分离和复原。1．渗透作用的条件(1)有一层(2)膜两侧溶液具有考点1渗透作用的原理和应用(5年10考)(2013福建理综、江苏，2012北京、广东卷，2011全国新课标卷，大纲……)半透膜浓度差2．动物细胞的吸水和失水(1)(2)细胞吸水或失水的多少取决于细胞膜两侧溶液中水的相对含量的。差值3．植物细胞的吸水和失水4.与渗透作用模型对比分析成熟植物细胞是一个渗透系统渗透作用模型植物细胞与外界溶液形成的渗透系统图解原理水分子通过的扩散作用细胞液通过与外界溶液之间发生渗透作用水扩散的方向浓度溶液→浓度溶液半透膜原生质层低高5.物质跨膜运输的其他实例(1)植物对无机盐离子的吸收：①不同植物(如番茄、水稻)对的吸收能力不同。②同种植物对的吸收能力不同。(2)人体甲状腺滤泡上皮细胞对碘的吸收是(逆、顺)浓度梯度进行的。(3)结论：细胞膜和其他生物膜都是膜。同一离子不同离子逆选择透过性思维激活判断正误(1)K＋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()。(5)动物细胞在任何情况下都不会发生质壁分离()。答案(1)×(2)×(3)×(4)×提示有大液泡的活的植物细胞才能发生质壁分离。(5)√(2013·江苏单科，27)下图为研究渗透作用的实验装置，请回答下列问题：渗透作用的原理及应用(1)漏斗内溶液(S1)和漏斗外溶液(S2)为两种不同浓度的蔗糖溶液，漏斗内外起始液面一致。渗透平衡时的液面差为Δh，此时S1和S2浓度大小关系为________。(2)图中半透膜模拟的是成熟植物细胞中的________，两者在物质透过功能上的差异是________。(3)为进一步探究两种膜的特性，某兴趣小组做了以下实验。实验材料：紫色洋葱。实验器具：如图所示的渗透装置(不含溶液)，光学显微镜，载玻片，盖玻片，镊子，刀片，吸水纸，擦镜纸，滴管，记号笔等。实验试剂：蒸馏水，0.3g/mL的蔗糖溶液和与其等渗的KNO3溶液。部分实验步骤和结果如下：①选两套渗透装置，标上代号X和Y。在两个烧杯里均加入一定量的蒸馏水，分别在装置X和Y的漏斗内加入适量的蔗糖溶液和KNO3溶液，均调节漏斗内外液面高度一致。渗透平衡时出现液面差的装置有__________________(填代号)。②选两片洁净的载玻片，________，在载玻片中央分别滴加________，制作洋葱鳞片叶外表皮临时装片并分别观察装片中细胞的初始状态。③观察临时装片中浸润在所提供的蔗糖溶液和KNO3溶液中的洋葱鳞片叶外表皮细胞发生的变化，两者都能出现的现象是________________________________。(4)上述实验中最能体现两种膜功能差异的实验现象是__________________________________________________。解析(1)由于渗透平衡后漏斗内液面高，再结合液体压强原理，说明此时S1的浓度高；(2)成熟植物细胞的原生质层具有选择透过性，相当于－层半透膜；但原生质层具有选择透过性，可主动运输细胞需要吸收或排出的物质，而半透膜不具有生物活性；(3)①蔗糖不能透过半透膜，而KNO3可透过半透膜，故两者达到动态平衡时，装蔗糖溶液的实验组的漏斗内外出现液面差。②实验分组应注意编号并标注，制作植物细胞临时装片时在载玻片上先滴一滴蒸馏水，可保持细胞的活性，并有利于材料展开。③成熟的植物细胞处于不同种类的高浓度的外界溶液中时都会因渗透失水而发生质壁分离现象。④由于KNO3可被植物细胞吸收，而蔗糖不会被细胞吸收，因此一段时间后，KNO3实验组的细胞液浓度升高而吸水，发生质壁分离后自动复原现象。答案(1)S1S2(2)原生质层原生质层能主动运输(转运)有关物质而半透膜不能(3)①X②标号蒸馏水③质壁分离(4)KNO3溶液中的细胞质壁分离后会自动复原易混易错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。归纳提升渗透作用原理的拓展应用(1)比较不同溶液浓度大小漏斗内烧杯内溶液浓度MN现象及结论①若漏斗内液面上升，则MN②若漏斗内液面不变，则M＝N③若漏斗内液面下降，则MN(2)验证渗透作用发生的条件[对点强化]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(有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B1．完成小分子和离子的跨膜运输方式比较考点2物质出入细胞的方式及影响因素(5年13考)(2013课标卷、北京理综，2012安徽、浙江、海南卷，2011重庆……)物质出入细胞的方式被动运输主动运输自由扩散协助扩散图例(媒体更形象)运输方向浓度→浓度一般为浓度→浓度高低高低特点载体能量载体能量载体能量举例O2、CO2、H2O、甘油、乙醇、苯的跨膜运输人的红细胞吸收葡萄糖小肠上皮细胞吸收葡萄糖、氨基酸、无机盐等影响因素细胞膜内外物质的浓度差细胞膜内外物质的浓度差；膜载体的种类和数量；能量(温度、氧浓度)不需要不消耗需要不消耗需要消耗膜载体的种类和数量特别提醒(1)影响自由扩散的因素：细胞膜内外物质的浓度差。(2)影响协助扩散的因素①细胞膜内外物质的浓度差。②细胞膜上的载体数量。a．载体是一类蛋白质，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目也不同。b．载体具有饱和现象，当细胞膜上的载体全部参与物质的运输时，细胞吸收该载体运输的物质的速度不再随物质浓度的增大而增大。(3)影响主动运输的因素①载体数量。②能量：凡能影响细胞内产生能量的因素，都能影响主动运输，如氧气浓度、温度等。2．大分子和颗粒性物质进出细胞的方式方式胞吞胞吐图例运输方向胞外→胞内胞内→胞外特点载体、需能量举例吞噬细胞吞噬抗原胰岛素、消化酶、抗体的分泌影响因素细胞膜流动性、能量等不需要消耗思维激活1．请将下列物质运输相关内容连线2．判断正误(1)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(2013·天津理综，3C)()。(2)血浆中的碘进入甲状腺滤泡上皮细胞属于自由扩散(2012·海南卷，11D)()。(3)氢离子可以通过扩散作用进入液泡内(2011·北京卷，3B)()。(4)主动运输过程中，需要载体蛋白协助和ATP提供能量()。(5)液泡中积累大量离子，故液泡膜不具有选择透过性()。答案(1)×(2)×(3)×(4)√(5)×1．(2013·浙江理综，2)某哺乳动物神经细胞内外的K＋和Na＋浓度见下表。下列属于主动运输的是()。细胞内浓度mmol·L－1细胞外浓度mmol·L－1K＋140.03.0Na＋18.0145.0物质出入细胞方式的判定A.K＋经钾离子通道排出细胞B．K＋与有关载体蛋白结合排出细胞C．Na＋经钠离子通道排出细胞D．Na＋与有关载体蛋白结合排出细胞解析根据表格，神经细胞外Na＋浓度较高，细胞内K＋浓度较高，K＋和Na＋经过离子通道排出细胞属于被动运输，A项、C项错误；K＋与有关载体蛋白结合排出细胞，运输方向由高浓度向低浓度，运输方式为协助扩散，B项错误；Na＋与有关载体蛋白结合排出细胞，运输方向由细胞内向细胞外，运输方式为主动运输，D项正确。答案D2．(高考改编题)图甲表示四种不同的物质在一个动物细胞内外的相对浓度差异。其中通过图乙所示的过程来维持细胞内外浓度差异的物质是()。A．Na＋B．CO2C．胰岛素D．K＋物质出入细胞方式的综合考查解析首先根据图乙判定该物质的运输方式及浓度特点，然后观察图甲中各种物质细胞内外的浓度，最终确定对应关系。图乙表示该物质由细胞膜外通过主动运输由低浓度进入高浓度的细胞膜内，Na＋细胞外浓度高，细胞内浓度低，浓度方向不符合乙图；CO2为协助扩散，胰岛素为胞吞，运输方式不符合乙图；只有K＋的运输方式和浓度方向都符合乙图。答案D互动探究除上述选定选项外，若在图乙中另标出A～D其他三类物质的出入方向应如何表示？其中有一类物质通过细胞的方式别具一格，这是指哪类物质？提示从图甲可看出，细胞外Na＋远高于细胞内，则Na＋出细胞应与图示所示箭头方向相反，但也需载体协助，且消耗ATP；甲图显示细胞内CO2高于细胞外，则CO2排出细胞既不需载体，也不需能量，为自由扩散；胰岛素属大分子物质，它分泌出细胞的方式为“胞吐”，与膜流动性有关，不同于其他三类物质的跨膜运输。方法提炼1．物质出入细胞方式的快速确认根据运输方向及载体有无及是否耗能：逆浓度梯度的跨膜运输方式是主动运输。顺浓度梯度需要载体且耗能也是主动运输，不耗能为协助扩散。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植株＋培养液[要点突破]1．实验原理成熟的植物细胞构成渗透系统可发生。实验5观察植物细胞的质壁分离及复原(5年10考)(2013福建理综、江苏，2011全国卷、新课标、天津卷……)渗透作用2．质壁分离与复原实验流程3．质壁分离的原因1外因：外界溶液浓度细胞液浓度2内因原生质层相当于细胞壁的伸缩性原生质层渗透质壁分离4．表现宏观：坚挺→微观液泡：细胞液颜色：原生质层：与细胞壁分离＞一层半透膜小于失水萎蔫大→小浅→深本实验应注意的问题(1)实验材料的选择①一般不选择细菌细胞，它能发生质壁分离，但现象不明显。②不能选择动物细胞，它无细胞壁，不能发生质壁分离现象。(2)实验试剂使用①使用浓度过高的蔗糖溶液(质量浓度为0.5g/mL)，质壁分离现象明显，但不能复原，因为溶液浓度过高，细胞过度失水而死亡。②使用质量浓度为1mol·L－1的KNO3溶液，因为K＋和NO可被细胞吸收，使细胞液浓度增大，所以细胞先发生质壁分离后又自动复原。(尿素、甘油、乙二醇等现象同上)(3)发生质壁分离时在细胞壁和细胞膜之间充满的是外界溶液，原因是细胞壁具有全透性。(4)质壁分离与复原过程中水分移动是双向的，总结果是单向的。(5)本实验用显微镜观察了三次，第一次与第二次形成对照，第三次与第二次形成对照，该对照方法为自身对照。[典例透析]【典例1】(2013·福建，2)为探究茉莉酸(植物生长调节剂)对离体培养的成熟胡杨细胞质壁分离的影响，将细胞分别移至不同的培养液中继续培养3天，结果如表。下列叙述错误的是()。注：“＋”表示有添加，添加后NaCl浓度为100mmol·L－1，茉莉酸浓度为10－3mg·L－1，“－”表示无添加。组别培养液中另添加的成分结果NaCl茉莉酸①＋－部分细胞质壁分离②＋＋细胞正常，无质壁分离③－－细胞正常，无质壁分离A．胡杨细胞通过渗透作用吸水和失水B．质壁分离的胡杨细胞液泡体积变小C．NaCl为自变量，茉莉酸为因变量D．茉莉酸对NaCl引起的胡杨细胞质壁分离有抑制作用解析茉莉酸为自变量，有无质壁分离现象为因变量。答案C【典例2】(江苏高考试题改编)将浸润在质量浓度为0.3g/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0.3g/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