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1、第四章 物质跨膜运输的实例和方式,基础梳理,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,特别提醒(1)溶液浓度指物质的量浓度，而非质量浓度。 (2)原生质层仅存在于成熟的植物细胞中，相当于一 层半透膜。,选择性,不同,不同,二、物质跨膜运输的其他实例,水分子,离子和小分子,离子、小分子和大分子,三、物质进出细胞的方式,(1)被动 运输,高浓度,低浓
2、度,高浓度,低浓度,载体蛋白,1小分子进出细胞,低浓度,高浓度,载体蛋白,能量(ATP),特别提醒 (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。,细胞膜,囊泡,囊泡,融合,巧记渗透作用与物质出入细胞方式,半透膜,要点探究,考点一 渗透系统及其应用,1对比分析成熟植物细胞是一个渗透系统,原生质层,低,高,2.渗透作用原理的拓展应用,(1)比较不同溶液浓度大小,注意：发生渗透平衡只意味着半透膜两侧水分子移动达到平衡状态,
3、既不可看做没有水分子移动,也不可看做两侧溶液浓度相等,(2)验证渗透作用发生的条件,半透膜,浓度差,(3)探究物质能否通过半透膜(以碘和淀粉为例),碘,淀粉,淀粉,碘,淀粉和碘,淀粉和碘,注意： 渗透作用模型中特别强调溶质分子不能通过半透膜，达到渗透平衡只意味着半透膜两侧水分子移动达到动态平衡，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。 植物分生区细胞和干种子细胞因无大液泡，不能发生渗透作用，也不能发生质壁分离和复原现象。,易 错 警 示,关于渗透系统中的3个“比较”,(1)半透膜与选择透过性膜的比较 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
4、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，其选择透过性丧失。 共性：都允许水分子自由通过，而不允许生物大分子物质通过。,(2)原生质层与原生质体的比较 原生质层在成熟的植物细胞内相当于半透膜的结构，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。此结构仅存在于成熟的植物细胞中。 原生质体是去除了植物细胞壁后所剩下的具有生物活性的植物细胞结构，包括细胞膜、细胞质、细胞核三部分。,(3)吸胀吸水和渗透吸水 (1)原理：吸胀吸水靠物质的亲水性起作用，亲水性越强，吸水能力越大；渗透吸水靠渗透作用的原理，即有浓度差和半透膜。 (
5、2)实例： 吸胀吸水：如蛋白质、淀粉、纤维素的吸水。并且三者的吸水能力大小关系为：纤维素淀粉蛋白质。植物细胞在形成中央液泡之前也靠吸胀作用吸水（如根尖分生区细胞）。 渗透吸水：如成熟植物细胞和动物细胞的吸水。,命题设计,1. 如图所示的渗透装置中，开始时的液面高度为a，停止上升时的高度为b，若每次停止上升后都将玻璃管中高出烧杯液面的部分吸出，则a、b液面间的高度差与吸出蔗糖溶液的次数之间的关系是( ),随着吸出次数的增加内外浓度差越来越小，所以a、b液面高度差也越来越小,B,2 把数条5 cm长的马铃薯条分别浸在蒸馏水和不同浓度的蔗糖溶液中，每隔一段时间测量马铃薯条的长度。如图显示马铃薯条在不
6、同浓度溶液中长度改变的百分率。下列相关叙述错误的是 ( ),A马铃薯条通过渗透吸(失)水改变其长度 B在0.10M蔗糖溶液中马铃薯细胞质壁分离 C马铃薯细胞液浓度相当于0.30M的蔗糖溶液 D在0.40M蔗糖溶液中马铃薯细胞失水皱缩,马铃薯条浸在0.30M的蔗糖溶液中其长度基本不变，说明马铃薯细胞液浓度相当于0.30M的蔗糖溶液。,B,吸水,“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，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
7、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。,要点探究,考点二 物质出入细胞的方式及影响因素,1物质跨膜运输视频,2根据图解确定物质跨膜运输方式,自由,协助,主动,被动,3自由扩散、协助扩散和主动运输的比较,4大分子物质出入细胞的方式膜泡运输,易 错 警 示,有关物质出入细胞的11个易错点,(1)需要载体蛋白协助的运输方式除主动运输外不要漏掉协助扩散。,(2)消耗能量的运输方式除主动运输外不要漏掉胞吞和胞吐。,(3)从高浓度到低浓度的运输方式除自由扩散外不要漏掉协助扩散，
8、有些主动运输也可以从高浓度到低浓度运输。,(4)影响协助扩散运输速率的因素除载体蛋白数量外不要漏掉浓度差。,(6)与主动运输有关的细胞器除供能的线粒体外不要漏掉载体蛋白的合成场所核糖体。,(5)同一种物质进出不同细胞时,运输方式可能不同,如红细 胞吸收葡萄糖为协助扩散,小肠上皮细胞吸收葡萄糖则是主 动运输,(7)运输速率与O2浓度无关的运输方式除自由扩散外不要漏掉协助扩散。,(8)胞吞(吐)的大分子物质穿过细胞膜的层数为0，因为该过程是通过膜的融合将物质转入或转出细胞的，与膜的流动性有关，靠ATP提供动力 。,(9)RNA和蛋白质等大分子物质进出细胞核，是通过核孔，而不是通过胞吞、胞吐。,(1
9、0)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，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。,(11)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。,(1)物质浓度(在一定浓度范围内),5.影响物质运输的因素及曲线图分析,(2)氧气浓度,(3)温度,(1)载体蛋白是细胞膜上的一种蛋白质,它具有特异性,不同物质的载体蛋白不同,不同细胞膜上载体蛋白的种类和数量也不同。 (2)载体蛋白具有饱和性,当细胞膜上的载体蛋白达到饱和时,细胞吸收该运载物质的速率不再随物质浓度的增大而增大。 (3)胞吞和胞吐进行的结构基础是细胞膜的流
10、动性;胞吞和胞吐与主动运输一样也需要能量供应,如果细胞的ATP合成受阻,则胞吞和胞吐作用不能继续进行。,思维拓展,(4)影响自由扩散、协助扩散、主动运输的因素 影响自由扩散的因素：细胞膜内外物质的浓度差。 影响协助扩散的因素：a.细胞膜内外物质的浓度差；b.细胞膜上载体的种类和数量。 影响主动运输的因素：a.载体(核糖体)；b.能量(细胞质基质和线粒体)。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。,命题设计,主动运输,根据曲线中的最大值判断,也可以从高向低运输,载体蛋白数量有限引起的,B,物质进出细胞的方式及特点的判断方法,1判断物质进出细胞的方式 (1)根据分子大小
11、与是否需要载体蛋白、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。,2不同因素对主动运输的影响不同 由于主动运输需要载体蛋白参与和消耗呼吸作用释放的能量，因此抑制某载体蛋白活性，则只会导致以该载体蛋白转运的物质运输停止，对其他物质运输不影响；但抑制呼吸作用，所有以主动运输跨膜的物质运输都会受影响。,要点探究,考点三 实验植物细胞的质壁分离和质壁分离复原,1 实验原理 (1)成熟的植物细胞构成渗透系统可发生渗透作用。 (2)当细胞液浓度外界溶液浓度时，失水，质壁分离； 当细胞液浓度外界溶液浓度时，吸水，质壁分离复原。,2 实验步骤,2. 注意事项 (1)在实验中，当质壁分离现象
12、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；一般也不选择细菌细胞，它能发生质壁分离，但现象不明显。 (3)本实验所用的方法为引流法，采用了自身对照(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。,(6)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。 (7)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。 (8)本实验用显
13、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。,1.质壁分离和复原的原因 (1)内因：原生质层相当于一层半透膜； 细胞壁的伸缩性小于原生质层。,易 错 警 示,(2)外因：细胞液和外界溶液的浓度差。 C细胞液C外界溶液透失水质壁分离 C细胞液C外界溶液渗透吸水质壁分离复原,2.原生质层和原生质体 (1)原生质层是成熟的植物细胞内相当于半透膜的结构，由细胞膜、液泡膜以及两膜之间的细胞质组成，不包括细胞核和液泡的细胞液。此结构仅存于成熟植物细胞中，不存于根尖,分生区等幼嫩的部位。 (2)原生质体是去除了植物细胞壁后所剩下的具有生物活性的植物细胞结构，包括细胞
14、膜、细胞质、细胞核三部分，常用作植物细胞融合的材料。,3.实验试剂使用 (1)使用浓度过高的蔗糖溶液(0.5 g/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1 molL1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),命题设计,由表中信息可知，该植物细胞液的浓度介于0.15 mol/L和0.2 mol/L之间,A,植物细胞应该能正常吸水,2.右图是用藓类叶做的质壁分离实验观察到的一个显微镜视野，下列相关判断中错误的是 ( )。 A如果是细胞放在质量浓度为3
15、g/mL的 蔗糖溶液中出现的现象，则可能会导致细胞死亡 B如果将该细胞放在80 条件下处理一段时间， 再放在清水中则不会发生质壁分离复原现象 CB的颜色是绿色 D在显微镜下清晰地观察到细胞结构后，为更准确地判断A处颜色， 需要更换大光圈进行观察,浓度过高导致细胞失水过多，细胞可能死亡,温度过高细胞死亡,B是叶绿体呈现绿色,视野变亮，不好观察，应调小,A处透明,思维拓展,1细胞是否能发生质壁分离及复原的判断 (1)从细胞角度分析： 具有中央大液泡的成熟植物细胞才可发生质壁分离现象。 死细胞、动物细胞及未成熟的植物细胞(如根尖分生区细胞)不发生质壁分离现象。,(2)从溶液角度分析： 在溶质可穿膜的溶液中(如KNO3、尿素、甘油等)细胞会发生先质壁分离后自动复原现象。 在溶质不能穿膜的溶液中细胞只会发生质壁分离现象，不能自动复原。 在高浓度溶液中细胞可发生质壁分离现象，但会因过度失水而死亡不再复原。,2.质壁分离实验的拓展应用及方法 (1)判断细胞的死活。,(2)测定细胞液浓度范围。,(3)比较不同植物细胞的细胞液浓度大小。,(4)比较一系列溶液的浓度大小。,(5)鉴别不同种类的溶液(如KNO3溶液和蔗糖溶液)。,
