第2单元第7讲物质跨膜运输的实例,物质跨膜运输的方式

第7讲物质跨膜运输的实例,物质跨膜运输的方式[考纲考频]1．物质出入细胞的方式Ⅱ(3年8考)2.实验：通过模拟实验探究膜的透性(3年1考)3.实验：观察植物细胞的质壁分离和复原(3年12考)[学生用书P38～P39]一、细胞的吸水和失水1．渗透作用发生的条件具有半透膜；半透膜两侧的溶液具有浓度差。2．动物细胞(1)外界溶液浓度细胞质浓度时，细胞吸水膨胀；(2)外界溶液浓度细胞质浓度时，细胞失水皱缩；(3)外界溶液浓度＝细胞质浓度时，水分进出平衡，细胞形态不变。3．植物细胞(1)结构错误!(2)条件：成熟植物细胞具有中央大液泡，是一个渗透系统。(3)实验验证错误!细胞吸水时，水分子跨膜运输的状态如何？提示：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。巧记渗透作用的发生渗透作用要发生，满足条件来促成；半透膜和浓度差，缺少其一都不行。植物细胞需成熟，具备液泡有可能；细胞膜、质、液泡膜，原生质层来组成。放入外界环境中，渗透系统全形成；水分运动啥方向，全由两液浓度定。二、物质跨膜运输的实例1．不同物质的跨膜运输特点(1)水分子：顺相对含量梯度(高→低)；(2)离子和小分子：依据细胞生命活动需要进行选择吸收。2．水稻和番茄吸收不同离子的特点(1)同种生物细胞对不同物质的吸收具有选择性，与其含有离子载体的种类和数量有关；(2)不同种生物细胞对同种物质吸收具有差异性。三、物质跨膜的方式(b为ATP)1．填写有关跨膜方式及结构名称甲：自由扩散；乙：协助扩散；丙：主动运输；a：载体蛋白。2．写出影响甲、乙、丙三种运输速率的因素(1)制约甲的是膜两侧的浓度差；(2)决定乙的因素之一是a的种类和数量；(3)决定丙的动力是能量(ATP)。3．实例分析(填写甲、乙、丙三种跨膜运输方式)(1)水分子进入红细胞是甲；(2)葡萄糖进入红细胞是乙；(3)K＋进入红细胞是丙。巧记物质进出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，全靠膜的流动性。1．如图的甲、乙、丙是三种不同浓度的蔗糖溶液，将2%的蔗糖溶液置于用半透膜做成的袋子中，绑紧后再分别置于甲、乙、丙三种蔗糖溶液中，一段时间后，观察其情形如图所示。试推测甲、乙、丙溶液浓度的高低顺序为()A．甲乙丙B．甲丙乙C．乙甲丙D．乙丙甲解析：选D。当袋子中蔗糖溶液的浓度高于外界溶液的浓度时，袋子将吸水膨胀；当袋子中蔗糖溶液的浓度等于外界溶液的浓度时，袋子形态将保持不变；当袋子中蔗糖溶液的浓度小于外界溶液的浓度时，袋子将失水皱缩。2．某同学在做植物细胞质壁分离实验时，观察到紫色洋葱表皮细胞的中央液泡逐渐缩小，这说明()A．洋葱表皮细胞是活细胞B．细胞液的溶质透出细胞C．蔗糖溶液浓度小于细胞液浓度D．细胞壁收缩导致中央液泡失水解析：选A。活细胞才会发生质壁分离；当细胞具有活性时，细胞膜具有选择透过性，不允许细胞液的溶质透出；由于外界蔗糖溶液的浓度高于细胞液的浓度，导致细胞失水，中央液泡逐渐缩小。3．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：选B。离子跨膜进出细胞的方式多是主动运输。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。4.(2015·南京市期中)如图为受体介导的胞吞作用，根据图示，下列叙述不．正确的是()A．该过程以膜的选择透过性为基础才能发生B．该过程要有细胞表面识别和内部供能才可能完成C．构成囊泡的基本支架是磷脂双分子层D．神经细胞释放神经递质的过程有膜成分的更新解析：选A。胞吞胞吐作用以膜的流动性为基础才能发生；由题图中胞吞过程需要信息分子与受体结合才能发生，体现了细胞膜表面识别作用，胞吞过程需要消耗能量；囊泡是细胞膜内陷形成的，构成细胞膜的基本支架是磷脂双分子层；神经细胞通过胞吐方式将神经递质释放出细胞外，突触小泡与细胞膜融合实现了细胞膜成分的更新。[学生用书P39～P42]考点一以渗透装置为依托，考查渗透作用原理及应用1．探究成熟植物细胞是一个渗透系统通过上图比较：渗透作用模型植物细胞与外界溶液形成渗透系统基本条件半透膜选择透过性膜——原生质层浓度差浓度差——细胞液与外界溶液之间的浓度差值原理水分子通过半透膜的扩散作用水分子通过原生质层在细胞液与外界溶液之间发生扩散水扩散方向低浓度溶液→高浓度溶液2.依据下列装置图探究渗透装置的液面变化(1)溶质不能通过半透膜的情况①若S1溶液浓度大于S2溶液浓度，则单位时间内由S2→S1的水分子数多于由S1→S2的，外观上表现为S1溶液面上升；若S1溶液浓度小于S2溶液浓度，则情况相反，外观上表现为S1溶液液面下降。②在达到渗透平衡后，若存在如图所示的液面差Δh，则S1溶液浓度大于S2溶液浓度。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。(2)溶质能通过半透膜的情况若S1溶液浓度大于S2溶液浓度，则最初单位时间内由S2→S1的水分子数多于由S1→S2的，随着溶质的扩散，最终S1和S2溶液浓度相等，外观上表现为S1溶液液面先上升后下降，最终S1和S2溶液液面持平；若S1溶液浓度小于S2溶液浓度，则情况相反。1．将植物细胞放在较高浓度的蔗糖溶液中，则原生质层和细胞壁之间充满了哪种液体？蔗糖溶液。2．在U型管中，半透膜(只允许水分子通过)的两侧分别放入质量浓度为10%葡萄糖溶液和质量浓度为10%的蔗糖溶液，那么水分子如何移动？渗透作用条件中溶液浓度指物质的量浓度而非质量浓度，如10%葡萄糖溶液和10%蔗糖溶液的质量浓度相同，但10%蔗糖溶液的物质的量浓度小，故水分子由蔗糖溶液向葡萄糖溶液移动的水分子数目多。提示：1.蔗糖溶液。2．渗透作用条件中溶液浓度指物质的量浓度而非质量浓度，如10%葡萄糖溶液和10%蔗糖溶液的质量浓度相同，但10%蔗糖溶液的物质的量浓度小，故水分子由蔗糖溶液向葡萄糖溶液移动的水分子数目多。1．现有体积相同、质量分数相同的蔗糖溶液和葡萄糖溶液。图1表示这两种物质透过半透膜的情况，图2表示渗透作用装置图，下列叙述合理的是()A．图1体现了半透膜的选择透过性B．图甲中水柱a先上升后下降C．图乙中水柱b先上升后不变D．平衡后水柱a的高度高于水柱b解析：选D。人工制成的半透膜，如玻璃纸没有生物活性，不具有选择透过性，A项错误；由于蔗糖不能透过半透膜，故水柱a表现为先上升，后保持不变，B项错误；葡萄糖能透过半透膜，水柱b表现为先上升，后由于葡萄糖透过半透膜进入清水中，水柱b将下降，C项错误。2.如右图所示，溶液X中含有绿色染料，溶液Y中含有红色染料，溶液Z中含有蓝色染料。实验开始时，两支漏斗中溶液液面的高度一样，10min后观察的结果是：溶液X液面上升，溶液Y液面下降；溶液X中只有绿色染料，溶液Y中含有了红色和蓝色染料，溶液Z中含有了绿色和蓝色染料。下列有关描述中，正确的是()A．溶液Z的浓度最高B．溶液Y的浓度最低C．溶液Y中的溶质分子能够通过半透膜进入溶液X中D．溶液Z中的溶质分子能够通过半透膜进入溶液X中解析：选B。从实验结果入手分析：由“溶液X液面上升，溶液Y液面下降”可知，三种溶液的浓度为XZY。从染料的情况看：可知，溶液X中的绿色染料能够通过半透膜进入溶液Z中，溶液Z中的蓝色染料能够通过半透膜进入溶液Y中。“U”型管中水分子移动方向的分析(1)膜两侧溶液中浓度高的一侧渗透压高，浓度低的一侧渗透压低，水分子由低浓度一侧向高浓度一侧扩散。(2)两侧溶液中的溶质是否能通过半透膜，若不能，则只是高浓度一侧液面升高；若能，则先是高浓度一侧液面升高，随后另一侧液面升高，最后两侧液面持平。(3)如果溶质分子不能透过半透膜，在达到渗透平衡时，一般两侧溶液的浓度并不相等，因为液面高的一侧形成的静水压，会阻止溶剂由低浓度一侧向高浓度一侧扩散。考点二借助图示考查物质出入细胞的方式1．结合图例探究物质跨膜运输方式物质跨膜运输的方式被动运输主动运输自由扩散协助扩散图例物质运输方向高浓度→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ATP举例O2、CO2等气体分子；H2O、乙醇、苯等溶剂分子；甘油、胆固醇等脂质小分子。红细胞吸收葡萄糖；小肠绒毛上皮细胞吸收葡萄糖、氨基酸（在消化道中该物质浓度较高时）；静息电位形成时K+外流、动作电位形成时Na+内流。绝大部分葡萄糖、氨基酸、无机盐进出细胞。2.探究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。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)不一定，如动作电位的产生主要靠Na＋内流，Na＋内流为协助扩散，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？不一定。如葡萄糖进入组织细胞时为主动运输，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？线粒体、核糖体等。4．(2014·广东卷T24C改编)胰蛋白酶能用下图模式进行运输吗？不能，该运输为主动运输模式，胰蛋白酶的运输为胞吐。提示：1.不一定，如动作电位的产生主要靠Na＋内流，Na＋内流为协助扩散，Na＋排出为主动运输。2．不一定。如葡萄糖进入组织细胞时为主动运输，进入人的红细胞时为协助扩散。3．线粒体、核糖体等。4．不能，该运输为主动运输模式，胰蛋白酶的运输为胞吐。3．(2015·河北唐山二模)如图表示物质进出小肠上皮细胞的过程示意图。其中●、▲的个数代表分子(离子)的浓度。下列叙述不．正确的是()A．葡萄糖通过主动运输的形式进入此细胞，需要消耗ATPB．葡萄糖被运出此细胞的速率受O2浓度的影响C．钠离子通过协助扩散的方式进入此细胞，不需要消耗ATPD．人体的体温发生变化时会影响钠离子进入细胞的速率解析：选B。由图可知，葡萄糖逆浓度梯度进入小肠上皮细胞，运输方式是主动运输，需消耗ATP，A正确；葡萄糖运出细胞是顺浓度梯度，需要载体蛋白协助，运输方式为协助扩散，不受O2浓度影响，B错误；钠离子顺浓度梯度进入此细胞，需要载体蛋白协助，运输方式为协助扩散，不消耗ATP，载体蛋白的活性受温度影响，C、D正确。4．下列据图所作出的说明错误的是()A．图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＋不需要载体协助解析：选D。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，协助扩散受载体数量的限制，有饱和现象；图2所示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4中可以看出该物质的吸收速率受O2浓度的影响，说明吸收K＋需要耗能，O2达到一定浓度后，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。方法技巧(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考点三观察植物细胞的质壁分离和复原1．实验原理(1)植物细胞壁的特点：伸缩性比原生质层小。(2)成熟的植物细胞构成渗透系统可以发生渗透作用。2．实验步骤(1)质壁分离和复原实验流程：引流法(2)三次观察的实验现象：观察次数观察现象中央液泡原生质层位置第一次有一个紫色的中央液泡紧贴细胞壁第二次逐渐变小(紫色加