生物分子与细胞 第3单元 细胞的代谢 第7讲 细胞的物质输入与输出（必修1）.ppt

生物课标版第7讲细胞的物质输入与输出考点一细胞的吸水和失水考点一细胞的吸水和失水教材研读教材研读一、渗透作用1.渗透作用:水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散,是自由扩散的一种形式。2.条件二、动物细胞的吸水和失水2.现象(1)外界溶液浓度细胞质浓度细胞失水皱缩(3)外界溶液浓度=细胞质浓度水分进出平衡三、植物细胞的吸水和失水1.条件:成熟植物细胞具有中央大液泡。2.原理3.现象(1)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,植物细胞就发生质壁分离现象。(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,植物细胞就吸水,发生质壁分离复原现象。考点二物质进出细胞的方式考点二物质进出细胞的方式一、小分子和离子的跨膜运输物质出入细胞的方式被动运输主动运输自由扩散协助扩散图例运输方向高浓度低浓度一般为低浓度高浓度特点不需要载体不消耗能量需要载体不消耗能量需要载体消耗能量举例O2、CO2、H2O、甘油、乙醇、苯的跨膜运输人的红细胞吸收葡萄糖小肠上皮细胞吸收氨基酸、无机盐等影响因素细胞膜内外物质的浓度差细胞膜内外物质的浓度差;膜载体蛋白的种类和数量膜载体蛋白的种类和数量;能量(温度、氧浓度)二、大分子物质进出细胞的方式1.胞吞(1)过程:大分子或颗粒附着在细胞膜上,这部分细胞膜内陷形成小囊,包围着大分子,然后小囊从细胞膜上分离下来,形成囊泡,进入细胞内部。(2)实例:白细胞吞噬大肠杆菌,变形虫吞食有机颗粒。2.胞吐(1)过程:大分子先在细胞内形成囊泡,囊泡移动到细胞膜处,与细胞膜融合,将大分子排出细胞。(2)实例:胰岛B细胞分泌胰岛素。判断下列说法的正误。1.(2015海南单科,1C)氨基酸借助膜蛋白可通过细胞膜。()2.(2014课标,1C)甘油是极性分子,所以不能以自由扩散的方式通过细胞 膜。()3.(2014海南单科,3D)水盐调节中,肾小管上皮细胞重吸收水不需要膜蛋白。()4.(2014海南单科,4C)植物根细胞吸收矿质元素离子主要依靠渗透作用。()5.在神经细胞上动作电位产生与膜电位恢复过程中,Na+流入和排出都是 主 动 运 输。()6.(2014浙江理综,1D)胞吐过程一定会产生分泌泡与细胞膜的融合。()7.(2014浙江理综,1A)被细胞胞吞的一定是固体物质。()8.(2014浙江理综,1C)通过载体蛋白的物质转运属于主动运输。()9.(2013课标,3A)植物细胞通过主动运输吸收不同矿质离子的速率都相 同。()10.(2013课标,3C)植物主动运输矿质离子的过程只发生在活细胞中。()11.(2013天津理综,3C)主动运输使膜内外物质浓度趋于一致,维持了细胞的正常代谢。()12.(2014课标,4A)与白色花瓣相比,采用红色花瓣更有利于质壁分离现象的观察。()13.(2014课标,4C)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。()14.(2015山东理综,3D)将洋葱表皮放入0.3g/mL蔗糖溶液中,水分交换平 衡 后 制 成 装 片 观 察 质 壁 分 离 过 程。()突破一渗透系统与渗透作用突破一渗透系统与渗透作用考点突破考点突破1.渗透系统(1)组成:一个完整的渗透系统,由两个溶液体系(a、c)以及两者中间的半透膜(b)组成,如下图。(2)水分的流动判断:当溶液浓度ac时,水分就通过半透膜由c流向a;当溶液浓度aN若漏斗内液面不变,则M=N若漏斗内液面下降,则M乙的浓度甲的浓度B.乙的浓度不变是因为细胞内蔗糖浓度与乙的浓度相等C.实验中,细胞与蔗糖溶液间的水分移动属于协助扩散D.甲、丙的浓度变化是由水分在细胞与蔗糖溶液间移动引起的答案答案D本题主要考查渗透作用的知识。根据题干信息可推断一定时间后甲的浓度变小是因为叶片失水,乙浓度不变说明乙的浓度与叶片细胞的细胞液浓度相等,丙浓度变大是因为细胞吸水,由此推断,实验前,丙的浓度乙的浓度MA,则达到平衡后MAMa(填大于、等于或小于)。(2)图2中,如果B、b分别表示蔗糖溶液和细胞液,且起始浓度分别为MB、Mb,则达到平衡后MBMb(填大于、等于或小于)。(3)图1中的半透膜相当于图2中的,由(填数字)组成。图2过程中液泡的吸水能力如何变化?。(4)若将图2细胞制成临时装片,并用光学显微镜观察,能观察到染色体吗?。答案答案(1)小于(2)等于(3)原生质层1、3、5逐渐变大,最后不再变化(4)不能解析解析(1)蔗糖分子不能通过半透膜,开始时MaMA,从水槽中进入漏斗中的水分多于从漏斗中进入水槽中的水分,漏斗内液柱升高后对半透膜的压强增大,平衡后,MA仍小于Ma。(2)图2为成熟的植物细胞,达到平衡后,MB=Mb。(3)图1中的半透膜相当于图2中的原生质层,由1、3、5组成;图2液泡的吸水能力逐渐增大最后不变。(4)染色体在分裂期才能观察到,图中细胞已成熟,不能分裂。突破二物质进出细胞的方式突破二物质进出细胞的方式1.影响物质跨膜运输的因素(1)物质浓度(在一定的范围内)A.自由扩散B.协助扩散或主动运输(2)氧气浓度A.自由扩散或协助扩散B.主动运输(3)温度2.走出物质运输的五个误区(1)胞吞和胞吐是借助于膜的融合完成的,与膜的流动性有关,是大分子和颗粒性物质进出细胞的方式,消耗能量。(2)物质进出细胞核并非都通过核孔。核孔是RNA和蛋白质等大分子进出细胞核的通道;小分子物质进出细胞核是通过跨膜运输实现的,不通过核孔。(3)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,如神经细胞维持静息电位时的K+外流和形成动作电位时的Na+内流。(4)植物吸收水分的方式是自由扩散,而吸收无机盐离子的方式是主动运输,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。(5)物质跨膜运输(自由扩散、协助扩散、主动运输)体现了生物膜的选择透过性;大分子物质和颗粒性物质的胞吞、胞吐体现了生物膜的流动性。1.物质出入细胞方式的判断方法(1)根据分子大小与是否需要载体、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。(3)兴奋产生与传导过程中Na+、K+的运输方式判断由于细胞外Na+浓度高,细胞内K+浓度高,因此静息时K+外流和兴奋时Na+内流的运输方式都是被动运输。细胞维持膜外Na+浓度高,膜内K+浓度高,需要不断吸K+排Na+,此种运输方式为主动运输。2.实验法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向一以基础判断的形式考向一以基础判断的形式,考查物质进出细胞的方式考查物质进出细胞的方式1.(2016浙江理综,1,6分)当人体血糖浓度偏高时,质膜中的某种葡萄糖载体可将葡萄糖转运至肝细胞内,血糖浓度偏低时则转运方向相反。下列叙述正确的是()A.该载体在血糖浓度偏低时的转运需要消耗ATPB.转运速率随血糖浓度升高不断增大C.转运方向不是由该载体决定的D.胰岛素促进葡萄糖运出肝细胞答案答案C在血糖浓度偏低时,肝糖原分解,葡萄糖顺浓度梯度以易化扩散方式运出肝细胞,不需要消耗ATP,A错误;因葡萄糖的转运需载体协助,故其转运速率不能随血糖浓度升高不断增大,B错误;葡萄糖的转运方向取决于血糖浓度的大小,而不取决于载体,C正确;胰岛素可促进葡萄糖运入肝细胞,达到降低血糖浓度的效果,D错误。考向二结合模式图或曲线考向二结合模式图或曲线,考查物质出入细胞的方式考查物质出入细胞的方式2.(2016山东淄博一中上学期期中,8)下图表示物质进入细胞的四种方式,有 关 说 法 错 误 的 是()A.温度只影响图中和过程的速率B.吞噬细胞通过过程吞噬病原体C.小肠上皮细胞吸收乙醇的方式是D.生长素极性运输进入细胞的方式是答案答案A图中的过程分别表示自由扩散、协助扩散、主动运输以及胞吞。温度影响细胞膜的流动性,也影响能量的产生,因此对上述过程均有影响,A错误。3.(2016北京朝阳期中,5)下图为物质P和Q跨膜出细胞的示意图。下列叙 述 正 确 的 是()A.物质P可能是氧气B.物质Q一定是水分子C.物质P和Q出细胞都需要载体蛋白D.物质P和Q出细胞未必都消耗能量答案答案D物质P出细胞是逆浓度梯度的主动运输过程,氧气的跨膜运输是顺浓度梯度的自由扩散过程,A错误;物质Q出细胞是顺浓度梯度的被动运输过程,物质Q不一定是水分子,B错误;主动运输需要载体蛋白的协助,需要消耗能量,协助扩散需要载体蛋白的协助,不需要消耗能量,自由扩散不需要载体蛋白的协助,不需要消耗能量,C错误、D正确。突破三实验观察植物细胞的质壁分离和复原突破三实验观察植物细胞的质壁分离和复原1.观察植物细胞的质壁分离和复原(1)原理:成熟的植物细胞构成渗透系统可发生渗透作用。(2)流程(3)实验结论成熟植物细胞能与外界溶液构成渗透系统,发生渗透作用,当外界溶液浓度大于细胞液浓度时,细胞失水,当外界溶液浓度小于细胞液浓度时,细胞吸水。名师点拨名师点拨(1)实验成功的关键是实验材料的选择,必须选择有大液泡并有颜色的植物细胞,便于在显微镜下观察。(2)质壁分离后在细胞壁和细胞膜之间的是浓度降低的外界溶液。这是由于细胞壁是全透性的且有水分子通过原生质层渗出来。(3)若用0.5g/mL蔗糖溶液做实验,能发生质壁分离但不能复原,因为细胞过度失水而死亡。(4)若用尿素、乙二醇、KNO3、NaCl做实验会出现自动复原现象,因外界物质会转移到细胞内而引起细胞液浓度升高。2.质壁分离实验的拓展应用(1)判断成熟植物细胞是否有生物活性:待测成熟植物细胞+一定浓度的蔗糖溶液(2)测定细胞液浓度范围:待测成熟植物细胞+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发生质壁分离的蔗糖溶液浓度之间(3)比较不同成熟植物细胞的细胞液浓度:不同成熟植物细胞+同一浓度的蔗糖溶液发生质壁分离所需时间越短,细胞液浓度越小,反之则细胞液浓度越大(4)鉴别不同种类的溶液(如KNO3和蔗糖溶液):相同成熟植物细胞+不同种类溶液考向以实验分析的形式考向以实验分析的形式,考查实验的原理、操作及注意事项考查实验的原理、操作及注意事项1.(2014江苏单科,15,2分)在“观察植物细胞的质壁分离和复原”实验中,对紫色洋葱鳞片叶外表皮临时装片进行了三次观察(如下图所示)。下列有关叙述正确的是()A.第一次观察时容易看到紫色大液泡和较大的无色细胞质基质区域B.第二次观察时可以发现细胞质壁分离首先发生在细胞的角隅处C.吸水纸的主要作用是吸除滴管滴加的多余液体,以免污染镜头D.为了节约实验时间,通常可以省略第一次显微观察步骤答案答案B“观察植物细胞的质壁分离和复原”实验中,第一次是对正常细胞的液泡体积、颜色等进行观察,以此作为滴加蔗糖溶液后,判断细胞是否发生质壁分离的标准,因此不能省略。第一次观察时容易看到较大的紫色液泡和较小的无色细胞质基质区域;吸水纸的主要作用是引流,加速滴加的液体向对侧扩散;第二次观察的是植物细胞的质壁分离过程,在显微镜下可以看到质壁分离最先出现在细胞的角隅处。2.除下列哪项外其余各项都可以通过质壁分离与复原实验加以鉴定()A.成熟植物细胞的死活B.蛋白质、淀粉、纤维素的亲水性依次递减C.植物细胞能进行渗透吸水D.原生质层和细胞壁伸缩性大小答案答案B质壁分离与复原实验是利用渗透作用的原理来进行的,而渗透作用的进行必须满足两个条件,一是有半透膜,二是半透膜两侧的溶液存在浓度差。成熟植物细胞若能发生质壁分离与复原则为活细胞,否则为死细胞,A不符合题意;蛋白质、淀粉和纤维素的亲水性大小只能利用吸胀作用来进行鉴定,B符合题意;通过质壁分离与复原实验可以鉴定植物细胞能进行渗透吸水,C不符合题意;质壁分离与复原实验能鉴定出原生质层的伸缩性大于细胞壁的,D不符合题意。