高中生物浙科版 (2019)必修1《分子与细胞》第三节 物质通过多种方式出入细胞多媒体教学课件ppt

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第三节　物质通过多种方式出入细胞 1.被动转运:物质由浓度较高的一侧转运至浓度较低的一侧。
3.细胞的渗透吸水与失水
点拨a.水分子的移动方向是双向的,但最终结果是从低浓度溶液流向高浓度溶液的水 分子数多。b.渗透系统的溶液浓度指物质的量浓度而非质量浓度。4.易化扩散(1)概念:需借助载体蛋白将物质从浓度高的一侧转运到浓度低的一侧的过程。(2)特点①物质由高浓度一侧向低浓度一侧运输。②需要载体蛋白。③不消耗能量。(3)载体蛋白:载体蛋白分子与被转运的分子或离子结合后改变形状,把分子或离 子转运至膜的另一侧。将分子或离子释放后,载体蛋白又恢复至原来的形状。
1.实验原理:植物细胞浸泡在不同浓度的溶液中,由于细胞液浓度与外界溶液中溶 质的浓度的差异,植物细胞可能因为吸水、失水引起细胞形态的变化,这些变化 可以通过显微镜观察到。2.实验步骤 
2 |观察植物细胞的质壁分离及质壁分离复原现象
3.实验现象与结论 (1)成熟植物细胞能与外界溶液发生渗透作用,当外界溶液中溶质的浓度大于细 胞液的浓度时,细胞通过渗透作用失水,植物细胞出现质壁分离现象。细胞壁与 细胞膜之间充满的是外界溶液。(2)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 的浓度,植物细胞通过渗透作用吸水,发生质壁分离复原现象。
4.实验注意事项(1)必须选用活的成熟植物细胞为实验材料。(2)使用的蔗糖溶液的浓度要适宜。浓度过低,质壁分离不明显,影响观察;浓度过 高,会使细胞在短时间内因失水过多而死亡,无法观察质壁分离复原现象。(3)质壁分离时间不能过长,否则可能会导致不能发生质壁分离复原。(4)不需要设置对照实验。
1.概念:细胞把离子或分子从低浓度处运到高浓度处,这类逆浓度梯度的转运称为 主动转运。2.特点(1)物质从低浓度处向高浓度处运输。(2)需要消耗能量:主动转运所需的能量来自细胞中的ATP。(3)需要载体蛋白。3.意义:主动转运能够根据细胞的需要转运分子或离子,是细胞最重要的吸收或排出物质的方式,它可以保持细胞内部某些物质的浓度与周围环境相比有较大的差别。
3 主动转运需要载体蛋白,并且消耗能量
知识点4　有些物质通过胞吞、胞吐进出细胞
判断正误,正确的画“√”,错误的画“✕”。1.扩散和渗透都是分子或离子不断运动的现象。(　    )
提示:扩散是分子或离子从高浓度处向低浓度处运动的现象。一般来说,水分 子通过半透膜的扩散称为渗透。
2.渗透作用的方向是从水分子数相对较少的一侧进入水分子数相对较多的一 侧。(　    )
提示:渗透作用的方向是从水分子数相对较多的一侧进入水分子数相对较少的 一侧。
3.将人的成熟红细胞置于等渗溶液中,几乎无水分子进出细胞。 (　    )
提示:等渗溶液中出入细胞的水分子数相同。
4.水分子通过渗透作用进入红细胞和植物细胞所引起的现象完全相同。 (        )
提示:植物细胞渗透吸水不会涨破。
5.主动转运方式是将物质从浓度高的一侧转运到浓度低的一侧,不需要消耗能量, 但必须借助载体蛋白。 (　    )
提示:易化扩散方式是将物质从浓度高的一侧转运到浓度低的一侧,不需要消 耗能量,但必须借助载体蛋白。
6.质壁分离时,细胞膜及其以内部分的体积减小,液泡的体积基本不变。 (　    )
提示:质壁分离时,液泡的体积变小。
7.通过胞吐、胞吞方式出入细胞的只能是大分子、固体物质。 (　    )
提示:通过胞吐、胞吞方式出入细胞的可以是大分子、小分子,也可以是固 体、液体物质。
8.进出细胞的物质都通过跨膜转运来实现。 (　    )
提示:进出细胞的物质并不一定都通过跨膜转运来实现,如胞吞、胞吐。
1.溶质不能通过半透膜的情况 (1)初始S1、S2溶液液面等高,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溶液液面高于S2溶液;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溶液液面低于S2溶液。
(2)在达到渗透平衡后,若存在如图所示的液面差Δh,则S1溶液浓度仍大于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 初始半透膜两侧S1、S2溶液液面等高,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溶液和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溶液和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。
 典例    如图所示渗透装置中,猪膀胱膜允许单糖通过,而蔗糖不能通过。倒置的长颈漏斗中先装入蔗糖溶液,使其液面与烧杯中液面相平,一段时间后加入蔗糖 酶(蔗糖酶能催化一分子蔗糖水解成一分子葡萄糖和一分子果糖)。该实验过程 中,最可能出现的是(　    ) 
A.漏斗中液面开始时先上升,加酶后立即下降B.漏斗中液面先上升,加酶后继续上升,一段时间后下降C.加酶前后,在烧杯中都可以检测出蔗糖D.加酶后可以在烧杯中检测出葡萄糖、果糖和蔗糖酶
思路点拨　　解题关键是审清题意,题中葡萄糖和果糖都能通过猪膀胱膜(半透膜)进入烧 杯。
解析    长颈漏斗中先装入蔗糖溶液,由于蔗糖不能通过猪膀胱膜,漏斗液面会上 升;加入蔗糖酶后,蔗糖发生水解反应,生成葡萄糖和果糖,漏斗中糖分子变多,而单 糖分子进入烧杯需要一定的时间,所以液面继续上升;一段时间后随单糖分子进 入烧杯,漏斗液面下降,A错误,B正确。加酶后蔗糖水解,且蔗糖不能通过猪膀胱 膜,故在烧杯中不能检测出蔗糖,C错误。蔗糖酶是蛋白质,不能通过猪膀胱膜,因 此烧杯中不能检测出蔗糖酶,D错误。
1.发生质壁分离及质壁分离复原的条件(1)活细胞。(2)有细胞壁和大液泡。(3)细胞液与外界溶液有浓度差。2.发生质壁分离及质壁分离复原的原因(1)发生质壁分离的原因①内因:细胞膜及其以内部分伸缩性>细胞壁的伸缩性。②外因:细胞液浓度细胞壁的伸缩性。②外因:细胞液浓度>外界溶液溶质的浓度,细胞吸水。3.细胞能否发生质壁分离及质壁分离复原的判断方法(1)从细胞角度分析①具有中央大液泡的成熟植物细胞才可发生质壁分离及质壁分离复原现象。②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 及质壁分离复原现象。
(2)从溶液角度分析①在溶质可穿膜的溶液(如KNO3溶液、甘油)中,细胞可发生先质壁分离后自动复 原现象。②在溶质不能穿膜的溶液中,细胞只会发生质壁分离现象,不能发生自动复原现 象。③细胞在高浓度溶液中可发生质壁分离现象,但很可能会因过度失水而死亡,不 能再发生质壁分离复原现象。
 典例　以紫色洋葱鳞片叶外表皮为材料观察植物细胞质壁分离现象,下列叙述错误的是 (　    )A.实验时要观察细胞的大小、中央液泡的大小和细胞膜及其以内部分的位置B.从盖玻片的一侧滴加蔗糖溶液,在盖玻片另一侧用吸水纸吸引C.用高浓度的乙醇代替蔗糖溶液,细胞质壁分离后一定会发生自动复原D.紫色洋葱鳞片叶外表皮不同部位观察到的质壁分离程度可能不同
思路点拨　　明确质壁分离的概念及原因➝明确选择的溶液➝了解高浓度乙醇会杀死植 物,不能观察到质壁分离现象。解析　质壁分离指的是细胞膜及其以内部分与细胞壁的分离,实验时需要观察细 胞的大小、中央液泡的大小和细胞膜及其以内部分的位置,A正确;从盖玻片的一 侧滴加蔗糖溶液,在盖玻片另一侧用吸水纸吸引,重复几次使植物细胞浸润在蔗 糖溶液中,B正确;高浓度的乙醇对植物细胞有毒害作用,会杀死植物细胞,用高浓 度的乙醇代替蔗糖溶液,不能观察到质壁分离现象,也不能发生质壁分离的复原, C错误;紫色洋葱鳞片叶外表皮的不同部位细胞液的浓度可能不同,因此观察到的 质壁分离程度可能不同,D正确。
　原尿中氨基酸、Na+等物质的浓度与血浆中的基本相同。位于肾小管管腔 内的原尿经肾小管和集合管选择性重吸收后形成尿液。科学家在肾小管上皮细 胞的细胞膜上发现了水通道蛋白(一类跨越细胞膜磷脂双分子层的蛋白质)。　　正常情况下尿液中不含氨基酸。图1为肾小管壁及相关结构示意图,图2表示 部分物质进出肾小管上皮细胞,其中氨基酸与Na+协同运输。
问题1　水、氨基酸、Na+进出肾小管上皮细胞的方式分别是什么?
提示    水进出肾小管上皮细胞的方式是被动转运。氨基酸进入肾小管上皮细胞的方式为主动转运,出肾小管上皮细胞的方式为被动转运(易化扩散)。Na+进入肾小管上皮细胞的方式为被动转运(易化扩散),出肾小管上皮细胞的方式为主动转运。
问题2　载体蛋白是否具有特异性?
提示    载体蛋白具有高度的特异性,即载体蛋白只与某种或某类溶质(如一种分子或离子)进行暂时性、可逆性的结合和分离。
问题3　物质出入细胞方式的判断方法有哪些?
提示    “三看法”快速判定物质出入细胞的方式
物质出入细胞的方式的比较
 典例　下列关于物质出入细胞的方式的叙述,错误的是 (　    )A.被胞吞的物质不一定是固体物质B.氧气进入红细胞需要血红蛋白的帮助C.物质通过膜扩散,是因为膜两侧的物质存在浓度差D.载体蛋白与被转运的分子或离子结合后会改变形状
思路点拨明确各种物质出入细胞的方式和特点是解题的关键。一般来说,小分子物质跨膜 运输的方式为被动转运和主动转运。被胞吞或胞吐的物质可以是固体,也可以是 液体。
解析    被胞吞或胞吐的物质可以是固体,也可以是液体,A正确;氧气进入红细胞 的方式是扩散,不需要载体蛋白的帮助,且血红蛋白存在于红细胞中,B错误。
　　中国沙漠科学家日前在新疆库姆塔格沙漠发现了沙生柽柳,柽柳是泌盐植 物,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。该植物对研 究沙漠植物物种生长、气候演变等具有重要的科学价值。科学家发现甲、乙、 丙三种柽柳对土壤中M离子的吸收情况不同,甲不能吸收,乙、丙能吸收且丙吸 收的速率更快。
问题1　研究表明甲根毛细胞膜上不具有运输M离子的载体蛋白,乙、丙根毛细 胞膜上具有运输M离子的载体蛋白,而且丙的细胞膜上运输M离子的载体蛋白数 量多。这说明影响主动转运的因素之一是什么?
提示    载体蛋白的种类和数量。
问题2　研究表明,丙对M离子的运输速率和细胞的能量供应之间的关系如图所 示: ab段的变化说明了什么?bc段的变化原因是什么?
提示    ab段随能量供应的增加,运输速率增大,说明主动转运需要消耗能量。bc段运输速率不再增大,受载体蛋白数量的限制。
问题3　主动转运需要的能量主要通过细胞进行细胞呼吸提供。植物生长需从 土壤中吸收大量无机盐。请解释在农业生产中为什么要给作物松土?
提示    松土可增加土壤中O2含量,促进细胞呼吸产生能量,有利于植物主动吸收所需的无机盐离子。
1.物质浓度对跨膜运输速率的影响   (1)图1表示的运输方式为扩散。(2)图2表示的运输方式是易化扩散或主动转运。①若表示易化扩散,则P点之后运输速率不变的原因是膜上载体蛋白的数量有限。②若表示主动转运,则P点之后运输速率不变的原因是载体蛋白的数量或能量供应有限。
2.ATP浓度和O2浓度对跨膜运输速率的影响(ATP浓度和O2浓度都与能量供应有 关)       
(1)图1表示的运输方式为扩散或易化扩散,被动转运不需要细胞供能。(2)图2表示的运输方式为主动转运。P点之后运输速率不变的原因是载体蛋白的 数量有限。(3)图3表示的运输方式为主动转运,P点之后运输速率不变的原因是载体蛋白的 数量有限;Q点时运输速率不为0,是因为细胞在没有氧气的条件下,可通过无氧呼 吸供能。
 典例　图中曲线a、b表示物质跨膜运输的两种方式,下列表述正确的是 (        ) A.脂溶性小分子物质不能通过方式a运输B.与方式a有关的载体蛋白覆盖于细胞膜表面C.方式b的最大转运速率与载体蛋白数量有关D.抑制细胞呼吸对方式a和b的转运速率均有影响