2020版高考生物一轮复习2.3物质的跨膜运输课件苏教版必修1.pptx

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1、第3讲 物质的跨膜运输,-2-,自主梳理,核心突破,考向感悟,渗透系统及其应用 1.渗透作用 (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 。,-3-,自主梳理,核心突破,考向感悟,(3)常见渗透装置图分析水分的流动判断:当溶液浓度 S1S2 时,水分就通过半透膜由S2流向S1;当溶液浓度 S1S2 时,水分就通过半透膜由S1流向S2。 在达到渗透平衡后,若存在如图所示的液面差h,则S1溶液浓度仍大于S2。,-4-,自主梳理,核心突破,考向感悟,2.动物细胞的吸水和失水(连一连) (1)外界溶液

2、浓度细胞质浓度时 B细胞形态不变 (3)外界溶液浓度=细胞质浓度时 C细胞吸水膨胀,-5-,自主梳理,核心突破,考向感悟,3.植物细胞的吸水和失水,(2)条件:成熟植物细胞具有 。,细胞膜,液泡膜,中央大液泡,-6-,自主梳理,核心突破,考向感悟,(3)验证 当外界溶液的浓度大于细胞液浓度时,细胞就通过渗透作用失水,植物细胞就发生 现象。 将已发生质壁分离的植物细胞放入清水中,此时细胞液的浓度高于外界清水,植物细胞就吸水,发生 现象。,质壁分离,质壁分离复原,(4)引发质壁分离的原因,-7-,自主梳理,核心突破,考向感悟,(1)同一紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞用不同浓度蔗糖溶液处理,原生质层长度与

3、细胞长度比值越小,则紫色越浅。( )(2)胡杨细胞通过渗透作用吸水和失水。( ) (3)当半透膜两侧溶液浓度相等时,细胞处于动态平衡状态,不发生渗透作用。( )(4)海带细胞通过主动运输积累I-等溶质,因而不会在海水中发生质壁分离。( ),提示:原生质层长度与细胞长度比值越小,则紫色越深。,提示:当半透膜两侧溶液浓度相等时,细胞处于动态平衡状态,此时仍发生渗透作用。,-8-,自主梳理,核心突破,考向感悟,(5)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。( )(6)红细胞在低浓度溶液中会因吸水而膨胀,在高浓度溶液中会因失水而皱缩。( ),提示:植物细胞的原生质层由细胞膜、液泡膜及它们

4、之间的细胞质组成。,-9-,自主梳理,核心突破,考向感悟,1.渗透系统的组成条件 如下图所示,作为一个渗透系统,必须同时具备以下两个条件。,(2)半透膜两侧为溶液体系(S1、S2),且两侧溶液具浓度差。,-10-,自主梳理,核心突破,考向感悟,2.渗透作用模型和植物细胞的图例比较3.渗透作用的发生特点 (1)水分子总是由溶液浓度低的部位向浓度高的部位渗透。 (2)半透膜两侧溶液浓度差是渗透作用发生的动力,既决定着渗透的方向,又决定着渗透的速度,即浓度差越大,渗透越快。,-11-,自主梳理,核心突破,考向感悟,错混辨析常见渗透装置图分析(1)若S1溶液浓度大于S2溶液,则单位时间内S2S1的水分

5、子数多于S1S2,外观上表现为S1液面上升;若S1溶液浓度小于S2溶液,则情况相反,外观上表现为S1液面下降。 (2)在达到渗透平衡后,若存在如图B所示的液面差h,则S1溶液浓度仍大于S2溶液。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。,-12-,自主梳理,核心突破,考向感悟,4.渗透作用原理的拓展应用 (1)比较同种溶液(如蔗糖溶液)浓度的大小,-13-,自主梳理,核心突破,考向感悟,(2)验证渗透作用发生的条件 实验设计,结论 A组和B组对比说明渗透作用要有半透膜。 A组和C组对比说明发生渗透作用时半透膜两侧的溶液必须具有浓度差。,-14-,自主梳理,核心突破,考

6、向感悟,(3)探究物质能否通过半透膜(以碘和淀粉为例),-15-,自主梳理,核心突破,考向感悟,考向1 渗透系统与渗透作用的原理 (2019广西南宁三中高三开学考试)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( ),-16-,自主梳理,核心突破,考向感悟,A.若U形管中加入两种浓度不等的蔗糖溶液,当液面停止上升时,半透膜两侧溶液浓度一定是相等的 B.若U形管中加入两种浓度不等的蔗糖溶液,则实验现象为高浓度一侧的液面上升 C.若U形管中加入两种浓度不等的葡萄糖溶液,则实验现象为高浓度一侧液面先上升,随后另一侧液面上升,最后两侧液面

7、持平 D.若U形管中加入两种浓度不等的蔗糖溶液,当液面停止上升时,半透膜两侧水分子移动达到平衡状态,答案,解析,-17-,自主梳理,核心突破,考向感悟,2.(2017全国理综)将某种植物的成熟细胞放入一定浓度的物质A溶液中,发现其原生质体(即植物细胞中细胞壁以内的部分)的体积变化趋势如下图所示。下列叙述正确的是( )A.04 h内物质A没有通过细胞膜进入细胞内 B.01 h内细胞体积与原生质体体积的变化量相等 C.23 h内物质A溶液的渗透压小于细胞液的渗透压 D.01 h内液泡中液体的渗透压大于细胞质基质的渗透压,答案,解析,-18-,自主梳理,核心突破,考向感悟,考向2细胞失水和吸水的状况

8、分析 3.下图A中有两个渗透装置(起始时,两装置液面相同),装置1中盛有溶液a,装置2中盛有溶液b,溶液a、b为不等浓度的同种溶液,且a溶液浓度b溶液浓度,c为清水,图B为显微镜下观察到的某植物表皮细胞,下列叙述错误的是( ),A.图A中装置2的液面一段时间后会高于装置1的液面 B.图B中的相当于图A中的 C.若图B所示为某农作物根毛细胞,此时应及时灌溉 D.图B中的与图A中的通透性不同,答案,解析,-19-,自主梳理,核心突破,考向感悟,4.将某植物花冠切成大小和形状相同的细条,分为a、b、c、d、e和f组(每组的细条数相等),取上述6组细条分别置于不同浓度的蔗糖溶液中,浸泡相同时间后测量各

9、组花冠细条的长度,结果如下图所示。假如蔗糖溶液与花冠细胞之间只有水分交换,则( ),-20-,自主梳理,核心突破,考向感悟,A.实验后,a组液泡中的溶质浓度比b组的高 B.浸泡导致f组细条中液泡的失水量小于b组的 C.a组细条在蔗糖溶液中失水或吸水所耗ATP大于b组 D.使细条在浸泡前后长度不变的蔗糖浓度在0.40.5 mol/L之间,答案,解析,-21-,自主梳理,核心突破,考向感悟,物质跨膜运输的方式 1.物质出入细胞的方式、特点及实例(连一连),制约甲方式的速率的是膜两侧的 。 决定乙方式的速率的因素之一是a的 。 决定丙方式的动力是 。,-22-,自主梳理,核心突破,考向感悟,2.物质

10、跨膜的方式图解(1)填写有关跨膜方式及结构名称。 甲为 ;乙为 ; 丙为 ;a为 。 (2)写出影响甲、乙、丙三种运输方式速率的因素。,自由扩散,协助扩散,主动运输,载体蛋白,浓度差,种类和数量,能量(ATP),-23-,自主梳理,核心突破,考向感悟,3.胞吞与胞吐 (1)胞吞:细胞摄取大分子时,首先是大分子附着在 表面,从而使细胞膜内陷形成包围着大分子的 ,其从膜上分离下来进入细胞内部。 (2)胞吐:细胞需要外排的大分子,先在细胞内形成 ,然后移到 处,与之融合,将大分子移出细胞。 错混辨析消耗能量的运输方式不一定是主动运输,胞吞、胞吐也需要消耗能量,但属于非跨膜运输。 巧学妙记物质出入细胞

11、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。,细胞膜,小囊,囊泡,细胞膜,-24-,自主梳理,核心突破,考向感悟,(1)生物膜对K+、Na+、Cl-的通透具有选择性。 ( ) (2)通过载体蛋白的物质运输属于主动运输。( )(3)若Na+在细胞内浓度为18.0 mmol/L,在细胞外浓度为145.0 mmol/L,则Na+与有关载体蛋白结合排出细胞属于主动运输。( ) (4)影响自由扩散和协助扩散的因素相同。( )(5)人体肝细胞内CO2分压和K+浓度高于细胞外,而O2分压和Na+浓度低于

12、细胞外,O2和K+通过主动运输进入肝细胞。( ),提示:通过载体蛋白的物质运输属于主动运输或协助扩散。,提示:载体蛋白影响协助扩散,但不影响自由扩散。,提示:O2通过自由扩散进入肝细胞。,-25-,自主梳理,核心突破,考向感悟,(6)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。( )(7)大分子物质通过胞吞、胞吐进出细胞不耗能。( ),提示:抑制细胞呼吸对自由扩散没有影响。,提示:大分子物质通过胞吞、胞吐进出细胞消耗能量。,-26-,自主梳理,核心突破,考向感悟,1.物质出入细胞的方式 (1)物质跨膜运输方式膜的选择透过性,-27-,自主梳理,核心突破,考向感悟,-28-,自主梳理,核

13、心突破,考向感悟,(2)物质非跨膜运输方式膜的流动性,-29-,自主梳理,核心突破,考向感悟,错混辨析(1)需要载体蛋白协助的运输方式除主动运输外还有协助扩散。 (2)消耗能量的运输方式除主动运输外还有胞吞和胞吐。 (3)从高浓度到低浓度的运输方式除自由扩散外还有协助扩散。 (4)影响协助扩散运输速率的因素除载体蛋白的种类和数量外还有膜两侧浓度差。 (5)与主动运输有关的细胞器除供能的线粒体外还有载体蛋白的合成场所核糖体。 (6)运输速率与O2浓度无关的运输方式除自由扩散外还有协助扩散。 (7)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(转出)细胞的。 (8

14、)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。,-30-,自主梳理,核心突破,考向感悟,2.影响物质跨膜运输的因素 (1)物质浓度(在一定的浓度范围内),-31-,自主梳理,核心突破,考向感悟,考向1 外界因素对物质运输的影响 1.(2016全国理综)离子泵是一种具有ATP水解酶活性的载体蛋白,能利用水解ATP释放的能量跨膜运输离子。下列叙述正确的是( ) A.离子通过离子泵的跨膜运输属于协助扩散 B.离子通过离子泵的跨膜运输是顺着浓度梯度进行的 C.动物一氧化碳中毒会降低离子泵跨膜运输离子的速率 D.加入蛋白质变性剂会提高离子泵跨膜运输离子的速率,-32-,自主梳理

15、,核心突破,考向感悟,答案,解析,-33-,自主梳理,核心突破,考向感悟,2.(2017海南)将生长状态一致的某种植物幼苗分成甲、乙两组,分别移入适宜的营养液中在光下培养,并给甲组的营养液适时通入空气,乙组不进行通气处理。一定时间后测得甲组的根对a离子的吸收速率远大于乙组的。关于这一实验现象,下列说法错误的是( ) A.给营养液通入空气有利于该植物的生长 B.根细胞对a离子的吸收过程属于自由扩散 C.根细胞对a离子的吸收过程有能量的消耗 D.根细胞的有氧呼吸有利于根对a离子的吸收,答案,解析,-34-,自主梳理,核心突破,考向感悟,考向2 对物质运输方式的综合考查 3.(2018全国理综)下列

16、有关物质跨膜运输的叙述,正确的是( ) A.巨噬细胞摄入病原体的过程属于协助扩散 B.固醇类激素进入靶细胞的过程属于主动运输 C.神经细胞受到刺激时产生的Na+内流属于被动运输 D.护肤品中的甘油进入皮肤细胞的过程属于主动运输,答案,解析,-35-,自主梳理,核心突破,考向感悟,4.(2018河北邯郸摸底考试)肝细胞和细菌都能以协助扩散的方式吸收葡萄糖,其中细菌协助葡萄糖运输的载体蛋白为GLUT1,肝细胞协助葡萄糖运输的载体蛋白为GLUT2,其运输的速率和葡萄糖浓度的关系如下图所示。下列推测不正确的是( )A.GLUT1对葡萄糖的亲和力比GLUT2对葡萄糖的亲和力大 B.葡萄糖能以相同的方式进

17、入红细胞和肝细胞 C.两种载体蛋白都需要内质网、高尔基体的加工 D.载体蛋白的存在能显著提高细胞摄取葡萄糖的速率,答案,解析,(2)当细胞液浓度 (填“”“=”或“”“=”或“”)外界溶液浓度时,细胞吸水,发生质壁分离复原。,-36-,自主梳理,核心突破,考向感悟,(实验) 探究植物细胞的吸水和失水 1.实验原理 (1)成熟的植物细胞构成 可发生渗透作用。,渗透系统,-37-,自主梳理,核心突破,考向感悟,2.实验过程、操作,紧贴细胞壁,质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液,逐渐变小,变深,细胞壁逐渐分离,蒸馏水,逐渐变大,变浅,逐渐贴近细胞壁,(1)用黑藻叶片进行探究植物细胞的吸水和失水实验

18、时,叶绿体的存在会干扰实验现象的观察。( )(2)低倍镜下就可以看到植物细胞质壁分离与复原。 ( ) (3)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。( ),-38-,自主梳理,核心突破,考向感悟,提示:黑藻叶片的叶肉细胞有叶绿体,使原生质层呈绿色,有利于实验现象的观察。,提示:植物细胞发生质壁分离的条件除细胞内外存在浓度差外,细胞中还应有大液泡。,1.探究植物细胞的吸水和失水的实验分析 (1)实验材料的选择 一般不选择细菌细胞,它能发生质壁分离,但现象不明显。 不能选择动物细胞,它无细胞壁,不能发生质壁分离现象。 (2)实验试剂的使用 使用浓度过高的蔗糖溶液(0.5 g/mL

19、),质壁分离现象明显,但不能复原,因为溶液浓度过高,细胞因过度失水而死亡。 使用物质的量浓度为1 mol/L的KNO3溶液时,因为K+和 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。(实验试剂为尿素、甘油、乙二醇时,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子的移动是双向的,最终结果是单向的。,-39-,自主梳理,核心突破,考向感悟,-40-,自主梳理,核心突破,考向感悟,(2)测定细胞液浓度范围 待测细胞+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

20、液的浓度之间。,2.探究植物细胞的吸水和失水实验的拓展应用及方法 (1)判断细胞的死活,-41-,自主梳理,核心突破,考向感悟,(3)比较不同植物细胞的细胞液浓度大小 不同植物细胞+同一浓度的蔗糖溶液 刚刚发生质壁分离时所需时间的比较判断细胞液浓度大小(时间越短,细胞液浓度越小)。 (4)比较一系列溶液的浓度大小 同一植物的相同成熟细胞+未知浓度的溶液 记录刚刚发生质壁分离所需时间比较所用时间长短判断溶液浓度的大小(时间越短,未知溶液的浓度越大)。,-42-,自主梳理,核心突破,考向感悟,考向1 实验材料与步骤分析 1.(2018海南)在不染色的条件下,下列实验材料中,最适合观察细胞质壁分离现

21、象的是( ) A.紫色洋葱鳞片叶叶肉细胞 B.紫色洋葱根尖分生区细胞 C.紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞 D.紫色洋葱根尖伸长区细胞,答案,解析,2.下列关于探究植物细胞吸水和失水实验的叙述,正确的是( ) A.实验过程需要加入龙胆紫溶液对细胞进行染色 B.复原过程中细胞液浓度将下降至与外界溶液等渗 C.相同条件下紫色洋葱内表皮细胞也会发生质壁分离 D.若外表皮细胞死亡,能发生质壁分离但不会发生复原现象,-43-,自主梳理,核心突破,考向感悟,答案,解析,-44-,自主梳理,核心突破,考向感悟,考向2 质壁分离与复原原理的应用 3.(2017海南改编)为研究植物细胞质壁分离现象,某同学将某植物的叶表

22、皮放入一定浓度的甲物质溶液中,一段时间后观察到叶表皮细胞发生了质壁分离现象。下列说法错误的是( ) A.该植物的叶表皮细胞是活细胞 B.细胞内甲物质的浓度高于细胞外甲物质的浓度 C.细胞液中的H2O可以经扩散进入甲物质溶液中 D.甲物质和H2O能自由通过该叶表皮细胞的细胞壁,答案,解析,-45-,一、动物体内营养物质的吸收、运输和利用过程中的跨膜问题 1.糖类、蛋白质的消化产物葡萄糖、氨基酸被人体吸收进入组织细胞,共跨过7层细胞膜,具体途径如下图所示:(图中细胞外的黑色颗粒表示葡萄糖分子或氨基酸分子),小肠中的葡萄糖、氨基酸需要跨过小肠绒毛壁和毛细血管壁才能进入血浆。再经过血液循环,跨越毛细血

23、管壁到达组织液,进入组织细胞。小肠绒毛壁和毛细血管壁都是由一层上皮细胞围成的薄壁,而跨过每一层细胞都需跨过2层细胞膜,因此此过程中葡萄糖、氨基酸共跨过7层细胞膜。,-46-,2.血浆中的葡萄糖进入组织细胞被氧化分解,需要跨过3层细胞膜,具体途径如下图所示:葡萄糖先跨过毛细血管壁进入组织液,毛细血管壁由一层上皮细胞构成,所以葡萄糖跨过这层细胞即穿过2层细胞膜,再进入组织细胞共跨过3层细胞膜。进入组织细胞的葡萄糖在细胞质基质中被氧化分解为丙酮酸,即葡萄糖不进入线粒体。,应用体验1血浆中的1个葡萄糖分子进入组织细胞被氧化分解,需要跨过几层细胞膜?( ) A.5层 B.3层 C.6层 D.4层,答案,

24、解析,二、动物体内氧气的吸收、运输和利用过程中的跨膜问题 外界空气中O2进入人体骨骼肌细胞被利用,至少要跨过11层生物膜,具体途径如下图所示:(图中黑色颗粒表示O2分子),从图1可知,在肺通气和肺泡内的气体交换的过程中,O2要跨过肺泡壁(一层上皮细胞)、毛细血管壁(一层上皮细胞)及红细胞膜(共计5层生物膜),才能与血红蛋白结合;从图2可知,经过组织里的气体交换,O2进入骨骼肌细胞要跨过红细胞膜、毛细血管壁(一层上皮细胞)和一层骨骼肌细胞膜(共计4层生物膜),O2最终要进入线粒体参与有氧呼吸,而线粒体是具有2层膜的细胞器。由此可见,外界空气中O2进入人体骨骼肌细胞被利用,至少要跨过11层生物膜。

25、,应用体验2红细胞中含18O的氧气进入组织细胞的线粒体中被利用后生成 再参与有氧呼吸的第二阶段变成C18O2进入血浆内,18O至少要跨过几层生物膜? ( ) A.5 B.7 C.9 D.11,答案,解析,三、特殊情况下的跨膜问题 1.转录形成的mRNA从细胞核内出来,跨过0层膜。 细胞核的核膜是双层膜,但mRNA是大分子化合物,无法跨膜通过,它从细胞核内出来是通过核膜上的通道核孔,因此跨过0层膜。 2.神经递质由突触前膜释放,再与突触后膜受体结合,跨过0层膜。 突触中神经递质的释放属于胞吐作用,不跨过膜结构。在突触后膜上的受体与神经递质结合的过程中也没有跨过膜结构,故总计跨越了0层膜结构。,应用体验3当神经冲动在神经元之间传递时,突触小泡中的神经递质由突触前膜释放到突触间隙中,再和突触后膜上的受体结合。此过程中共跨越了几层膜结构? ( ) A.0 B.1 C.2 D.4,答案,解析,