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1、第7讲物质跨膜运输的实例 物质跨膜运输的方式1.阐明质膜具有选择透过性。2.概述生物膜的结构。3.举例说明物质进出细胞的方式。4.活动:通过模拟实验探究膜的透性。5.活动:观察植物细胞的质壁分离和复原。-3-必备知识梳理关键能力突破细胞的吸水和失水1.渗透作用原理(1)概念:指水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散过程。(2)发生渗透作用的条件:一是具有半透膜,二是半透膜两侧的溶液具有浓度差。2.动物细胞的吸水和失水-4-必备知识梳理关键能力突破3.成熟植物细胞的吸水和失水 -5-必备知识梳理关键能力突破4.渗透作用模型和植物细胞与外界溶液形成渗透系统分析 -6-必备知识梳理关键能力突破-7
2、-必备知识梳理关键能力突破5.物质跨膜运输的其他实例科学家将番茄和水稻分别放在含有的培养液中培养,结果及分析如下:(1)实验结果不同植物对同种无机盐离子的吸收有差异。同种植物对不同无机盐离子的吸收也有差异。(2)实验结论:植物细胞对无机盐离子的吸收具有选择性。-8-必备知识梳理关键能力突破凝练核心素养凝练核心素养1.生命观念通过归纳常见物质运输方式的实例和判断方法,建立起生命结构与功能相统一的观点。2.科学思维运用归纳与概括的方法,分析植物对水及不同无机离子吸收情况的差异,总结出细胞膜对物质吸收有选择性的特点及具体含义。3.社会探究运用渗透作用的原理和条件指导农业生产中如何进行合理灌溉、合理施
3、肥,解释植物“烧苗”的原因。-9-必备知识梳理关键能力突破凝练核心素养凝练核心素养1.生命观念通过归纳常见物质运输方式的实例和判断方法,建立起生命结构与功能相统一的观点。2.科学思维运用归纳与概括的方法,分析植物对水及不同无机离子吸收情况的差异,总结出细胞膜对物质吸收有选择性的特点及具体含义。3.社会探究运用渗透作用的原理和条件指导农业生产中如何进行合理灌溉、合理施肥,解释植物“烧苗”的原因。-10-必备知识梳理关键能力突破(生命观念、科学思维)A、B分别表示渗透作用装置,据图回答下列问题。-11-必备知识梳理关键能力突破(1)水分子的流动方向:当溶液浓度时,水分子通过半透膜由S2流向S1多于
4、由S1流向S2的,液面上升;当溶液浓度时,水分子通过半透膜由S1流向S2多于由S2流向S1的,液面下降。当渗透平衡时,通过半透膜的水分子达到平衡,液面不再发生变化。(2)h不变时,S1、S2的大小关系为S1S2(填“”“S2S1(3)升高降低先升高,后下降先下降,再升高,最后稳定在一定高度-13-必备知识梳理关键能力突破考向1考查渗透系统与渗透作用的原理1.(2019广西南宁三中开学考试)某同学设计的实验如图所示,实验开始时,U形管两侧液面相等,图中半透膜允许单糖通过。据图分析,下列说法错误的是() 答案解析解析关闭由题干可知,实验开始时,U形管两侧液面等高,当U形管中加入两种浓度不等的蔗糖溶
5、液时,水分子从低浓度一侧流向高浓度一侧的较多,即高浓度一侧的液面上升,低浓度一侧的液面下降,直至液面不再变化,此时半透膜两侧浓度差产生的渗透压力与液面差产生的压力达到平衡,所以半透膜两侧溶液浓度不会相等,A项错误,B项正确;当液面停止上升时,半透膜两侧水分子移动达到平衡状态,D项正确;若U形管中加入两种浓度不等的葡萄糖溶液,开始时水分子总体表现为由低浓度一侧向高浓度一侧扩散,因此高浓度一侧液面先上升,但随着葡萄糖分子通过半透膜进入低浓度一侧,最后两侧液面会持平,C项正确。 答案解析关闭A-14-必备知识梳理关键能力突破渗透方向及浓度大小的判断(1)判断溶剂渗透的总方向若半透膜两侧是同种溶液,根
6、据质量浓度或物质的量浓度判定。若半透膜两侧是不同的溶液,物质的量浓度才能体现溶质或溶剂分子数的多少,如半透膜两侧为质量分数相同的葡萄糖溶液和蔗糖溶液,则葡萄糖溶液一侧单位体积中葡萄糖分子数多(水分子数少),水分子由蔗糖溶液一侧通过半透膜向葡萄糖溶液一侧扩散。(2)判断半透膜两侧溶液浓度大小若渗透平衡后,半透膜两侧液面仍存在液面差,则半透膜两侧溶液就存在浓度差,液面差越大,浓度差就越大,且液面高的一侧溶液浓度高。-15-必备知识梳理关键能力突破考向2考查细胞的吸水和失水状况分析2.某同学探究“不同浓度蔗糖溶液对叶表皮细胞形态的影响”,得到如图所示结果,相关叙述不正确的是()A.实验主要原理是成熟
7、的植物细胞能够发生渗透作用B.实验中需要使用血细胞计数板、盖玻片、显微镜等仪器C.叶表皮细胞浸润在蒸馏水中时,细胞会发生膨胀D.结果表明大多数细胞的细胞液浓度介于0.20.25g/mL之间 答案解析解析关闭成熟的植物细胞放在外界溶液中能够发生渗透作用,A项正确;实验中需要制备临时装片,用载玻片、盖玻片、显微镜等仪器进行观察,但不需要血细胞计数板,B项错误;叶表皮细胞浸润在蒸馏水中时,细胞会吸水膨胀,但是不能涨破,因为细胞外面存在细胞壁,C项正确;外界溶液为0.2 g/mL时,质壁分离的细胞占20%,外界溶液为0.25 g/mL时,质壁分离的细胞占80%,则说明大多数细胞的细胞液浓度介于0.20
8、.25 g/mL之间,D项正确。 答案解析关闭B-16-必备知识梳理关键能力突破细胞吸水、失水的判断(1)通过比较细胞外溶液和细胞液的浓度大小来判断。当细胞外溶液浓度大于细胞液浓度时,细胞失水;当细胞外溶液浓度小于细胞液浓度时,细胞吸水。当细胞外溶液与细胞液的浓度相等时,细胞失水量和吸水量相等,处于动态平衡。(2)根据重量或长度变化(如萝卜条)来判定。若重量增加或长度变长,则吸水;反之则失水。-17-必备知识梳理关键能力突破物质跨膜运输方式及影响因素1.物质出入细胞的方式(连线)-18-必备知识梳理关键能力突破2.物质跨膜运输方式图解 -19-必备知识梳理关键能力突破3.影响跨膜运输的因素(1
9、)物质浓度方式:自由扩散协助扩散或主动运输 主动运输-20-必备知识梳理关键能力突破(2)氧气浓度(红细胞的主动运输与O2无关)方式:自由扩散或协助扩散主动运输-21-必备知识梳理关键能力突破(3)温度对跨膜运输的影响:一方面,温度通过影响分子运动而影响图甲自由扩散;另一方面,温度直接影响蛋白质的活性从而影响图乙主动运输和协助扩散。(4)说明-22-必备知识梳理关键能力突破教材拾遗(必修1第73页“与社会的联系”改编)囊性纤维病是细胞中某种蛋白质结构异常,影响了Na+和Cl-的跨膜运输,这一事例说明这种结构蛋白属于细胞膜上的载体蛋白,也反映了细胞膜对离子的吸收具有选择性是通过细胞膜上载体蛋白的
10、种类和数量来实现的。-23-必备知识梳理关键能力突破凝练核心素养凝练核心素养1.生命观念通过基于不同生物膜上蛋白质的种类和数量不同,理解生物膜的选择透过性,建立起结构与功能相统一的观点。2.科学思维运用归纳与概括的方法,分析不同物质跨膜运输的方式,总结物质跨膜运输方式的类型及其特点;运用演绎与推理的方法,依据不同物质跨膜运输方式的条件,推测影响各种跨膜运输方式的影响因素,并做出合理的解释。3.科学探究依据不同物质跨膜运输方式的条件、影响因素,设计科学、合理的实验探究某种物质的跨膜运输方式。-24-必备知识梳理关键能力突破(科学思维)不同物质出入细胞方式的曲线分析及判断。-25-必备知识梳理关键
11、能力突破问题设计(1)图1、2表示物质浓度对跨膜运输速率的影响,其中图1表示的运输方式为,图2表示的运输方式是。图2中P点之后运输速率不变的原因是。(2)图3、4表示O2浓度对跨膜运输速率的影响,其中图3表示的运输方式为,图4表示的运输方式为。图4中P点之后运输速率不变的限制因素是。(3)若图3表示哺乳动物成熟红细胞的物质运输,还可表示。答案(1)自由扩散协助扩散或主动运输膜上载体蛋白的数量有限(2)自由扩散或协助扩散主动运输载体蛋白的数量(3)主动运输-26-必备知识梳理关键能力突破(2)写出各因素影响物质出入细胞所对应图示。图中仅受“浓度差”制约的为图1、图2。加入蛋白酶处理会受影响的是图
12、3、图4、图5。加入呼吸酶抑制剂处理,会受影响的是图4、图5。(3)神经递质的释放应符合上图中哪种模式?该运输方式具有哪些特点?答案图5。需要消耗能量,不需要载体等。-27-必备知识梳理关键能力突破考向1以图表为载体,考查物质进出细胞的方式1.(2018河南八市联考)下图为物质进出细胞示意图,下列相关说法错误的是()A.载体具有运输和催化的作用B.载体参与的运输方式属于协助扩散C.载体的作用使细胞内的Na+浓度高于细胞外D.溶质分子甲进入细胞与细胞内外Na+的浓度有关 答案解析解析关闭从图中信息得知,载体可以控制K+、Na+的运输,同时可以催化ATP水解为ADP和Pi,A项正确;通过载体溶质分
13、子甲顺浓度梯度出细胞,属于协助扩散,B项正确;Na+通过载体进细胞是顺浓度梯度运输,细胞内的Na+低于细胞外,C项错误;载体可以同时让Na+和溶质分子甲进入细胞,且甲是逆浓度梯度进入细胞,属于主动运输,需要的能量由Na+膜两侧的浓度差形成的势能提供,D项正确。 答案解析关闭C-28-必备知识梳理关键能力突破“三步法”判断物质出入细胞的方式 -29-必备知识梳理关键能力突破特别提醒:葡萄糖分子进入人的红细胞的方式为协助扩散。静息状态时,神经纤维膜内K+外流及动作电位形成时膜外Na+内流的方式为协助扩散。给予特殊信息时,同种物质进出细胞的方式应视具体情况推断,有可能与已形成的固有思维有差异,甚至出
14、现相反结果。-30-必备知识梳理关键能力突破考向2借助相关模型考查物质出入细胞的方式及其影响因素2.(2018湖北荆州中学模拟)如图是几种物质进出细胞方式中,运输速率与影响因素间的关系曲线图,下列与此图相关的叙述,正确的是()-31-必备知识梳理关键能力突破A.与氧气进出细胞相符的图有B.与葡萄糖进入红细胞相符的图有C.与K+进入神经细胞相符的图有D.与蛋白质类物质进出细胞相符的图有 答案解析解析关闭图中分别表示自由扩散、被动运输、主动运输、自由扩散,为协助扩散或主动运输。氧气通过自由扩散方式进出细胞,与此相符的是,A项正确;葡萄糖通过协助扩散方式进入红细胞,与此相符的是,B项错误;K+进入神
15、经细胞是主动运输,与图中相符,C项错误;蛋白质通过胞吞或胞吐进出细胞,D项错误。 答案解析关闭A-32-必备知识梳理关键能力突破运输曲线中的运输方式判断(1)有饱和点的曲线表示协助扩散或主动运输。(2)运输速率与细胞外浓度成正比关系的曲线表示自由扩散。(3)运输速率与呼吸作用或氧浓度有关系的曲线表示主动运输。-33-必备知识梳理关键能力突破观察植物细胞的质壁分离和复原1.实验原理(1)成熟的植物细胞的原生质层相当于一层半透膜。(2)细胞液具有一定的浓度,能渗透吸水和失水。(3)原生质层比细胞壁的伸缩性大得多。-34-必备知识梳理关键能力突破2.质壁分离与复原实验流程 -35-必备知识梳理关键能
16、力突破3.现象与结论 -36-必备知识梳理关键能力突破4.本实验特别提醒(1)本实验存在两组对照实验(2)本实验是高中生物教科书中涉及“显微观察”的实验中唯一“只在低倍镜下”(不换“高倍镜”)观察的。-37-必备知识梳理关键能力突破凝练核心素养凝练核心素养科学探究通过活动,观察植物细胞的吸水和失水实验,掌握与植物质壁分离及复原实验有关的拓展应用的实验设计的方法及自身对照的应用。-38-必备知识梳理关键能力突破(科学思维、科学探究)为探究植物A能否移植到甲地生长,某生物学研究性学习小组通过实验测定了植物A细胞液的浓度,实验结果如下表。为保证植物A移植后能正常生存,则甲地土壤溶液的浓度应()A.0
17、.15molL-1B.0.2molL-1C.0.2molL-1D.0.3molL-1 答案解析解析关闭当植物细胞液浓度小于周围土壤溶液浓度时,细胞会失水发生质壁分离,植物将不能正常生存。由表中信息可知,该植物细胞液的浓度介于0.15 molL-1和0.2 molL-1之间。因此,为保证植物移植后能正常生存,甲地土壤溶液的浓度应0.15 molL-1。 答案解析关闭A-39-必备知识梳理关键能力突破1.(2018湖南长沙调研)有关“观察植物细胞的质壁分离和复原”的实验操作,下列叙述正确的是()A.在步骤C中只需滴加1滴蔗糖溶液B.整个实验现象的观察应维持在低倍镜下C.步骤A具体操作过程为“解离染
18、色漂洗制片”D.步骤F观察实验结果和步骤D相比,液泡颜色变深 答案解析解析关闭在步骤C引流操作中需滴加多滴蔗糖溶液,用吸水纸在对侧吸引,A项错误;在高倍镜下引流易污染镜头,该实验全程应在低倍镜下观察,B项正确;步骤A制片时不需要进行解离、染色、漂洗,C项错误;质壁分离复原的细胞液泡吸水,颜色变浅,D项错误。 答案解析关闭B-40-必备知识梳理关键能力突破 答案解析解析关闭 答案解析关闭C-41-1 21.下列叙述正确的是()A.植物细胞发生质壁分离的基础是其原生质层比细胞壁的伸缩性小B.体验制备细胞膜时,破裂哺乳动物成熟红细胞利用的是渗透作用的原理C.生物膜选择透过性是指协助扩散和主动运输选择
19、性的允许物质通过D.成熟植物细胞的原生质层是由细胞壁、细胞膜和液泡膜共同组成的3 4 5 答案解析解析关闭植物细胞发生质壁分离的原因有外因和内因,外因是外界溶液浓度细胞液浓度,内因是原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性;把哺乳动物成熟红细胞放在清水里,由于渗透作用,水会进入细胞,使细胞涨破,从而得到纯净的细胞膜;生物膜选择透过性就是让水分子等可以自由通过(自由扩散),选择吸收的离子、小分子和大分子也可以通过,其他的离子、小分子和大分子物质则不能通过;成熟植物细胞的原生质层是由细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质共同组成的。 答案解析关闭B-42-1 22.下列关于物质出入细胞方式的叙述,正确的是
20、()A.被细胞胞吐的一定是像胰岛素一样的大分子物质B.血浆中的氧进入红细胞需穿过两层生物膜C.胞吐过程一定会有分泌泡与细胞膜的融合过程D.mRNA从细胞核到细胞质的过程属于胞吐作用3 4 5 答案解析解析关闭小分子物质如神经递质也是通过胞吐分泌的;血浆中的氧进入红细胞只需穿过红细胞膜一层生物膜;mRNA通过核孔从细胞核到细胞质,不属于胞吐过程。 答案解析关闭C-43-1 2 3 4 53.下图表示动物肌肉细胞细胞膜转运部分物质示意图,与图中信息不相符的是()A.甲侧为细胞外,乙侧为细胞内B.Na+既可顺浓度梯度运输也可逆浓度梯度运输C.图示中葡萄糖跨膜运输的直接驱动力不是ATPD.图示中葡萄糖
21、跨膜运输方式与细胞吸收甘油相同 答案解析解析关闭据图分析,肌肉细胞不能产生葡萄糖,只能消耗葡萄糖,所以甲侧为细胞外,乙侧为细胞内,A项正确;从图中可以看出,钠离子进入细胞,顺浓度梯度运输,而通过主动运输运出细胞,即可逆浓度梯度运输,B项正确;图中葡萄糖的运输,需要载体,由钠离子驱动,没有ATP参与,属于协助扩散,C项正确;细胞吸收甘油的方式是自由扩散,D项错误。 答案解析关闭D-44-1 2 3 4 54.如图1、2分别是洋葱根尖在不同含氧量及不同底物浓度情况下(其他条件适宜),从含硝酸钾的全营养液中吸收的速率曲线图。相关描述错误的是()A.a点时影响离子吸收速率的主要因素是能量B.b点时离子
22、吸收速率不再增加是因为载体的数量有限C.c点时影响离子吸收速率的主要因素是底物浓度D.d点时离子吸收速率不再增大是因为底物浓度太高,细胞发生质壁分离 答案解析解析关闭 答案解析关闭-45-1 2 3 4 55.红树林分布于热带、亚热带海岸潮间带,通常受到盐胁迫。红树林植物为抵抗盐胁迫,通过叶子和嫩枝可以将吸收到植物体内的盐分排出,是强耐盐植物。那么红树林从海水及土壤中吸收无机盐的方式是主动运输还是被动运输,设计以下实验进行探究。(1)实验步骤:取若干株生长发育相同的红树林植物,分成A、B两组,放入适宜浓度的含有K+、Ca2+的溶液中;A组给予正常的呼吸条件,B组;。(2)实验结论:若两组植株对K+、的吸收速率相同,说明;,说明红树林从海水及土壤中吸收无机盐的方式是主动运输。-46-1 2 3 4 5答案(1)完全抑制有氧呼吸一段时间后测定两组植株根系对K+、Ca2+等无机盐的吸收速率(2)红树林从海水及土壤中吸收无机盐的方式是被动运输若B组吸收速率明显小于A组吸收速率解析主动运输和被动运输最主要的区别在于是否需要能量,而能量主要是通过细胞的有氧呼吸提供的,因此实验组和对照组的自变量应为是否进行有氧呼吸,因变量是无机盐离子的吸收速率。
