第3講物質的跨膜運輸,自主梳理,核心突破,考向感悟,滲透系統(tǒng)及其應用 1.滲透作用 (1)概念:指水分子(或其他溶劑分子)通過 半透膜的擴散過程。 (2)發(fā)生滲透作用的條件:一是具有 半透膜,二是半透膜兩側的溶液具有 濃度差。,自主梳理,核心突破,考向感悟,(3)常見滲透裝置圖分析 水分的流動判斷:當溶液濃度 S1S2時,水分就通過半透膜由S2流向S1;當溶液濃度 S1<S2時,水分就通過半透膜由S1流向S2。 在達到滲透平衡后,若存在如圖所示的液面差h,則S1溶液濃度仍大于S2。,自主梳理,核心突破,考向感悟,2.動物細胞的吸水和失水(連一連) (1)外界溶液濃度細胞質濃度時B細胞形態(tài)不變 (3)外界溶液濃度=細胞質濃度時C細胞吸水膨脹,自主梳理,核心突破,考向感悟,3.植物細胞的吸水和失水,(2)條件:成熟植物細胞具有 。,細胞膜,液泡膜,中央大液泡,自主梳理,核心突破,考向感悟,(3)驗證 當外界溶液的濃度大于細胞液濃度時,細胞就通過滲透作用失水,植物細胞就發(fā)生現(xiàn)象。 將已發(fā)生質壁分離的植物細胞放入清水中,此時細胞液的濃度高于外界清水,植物細胞就吸水,發(fā)生現(xiàn)象。,質壁分離,質壁分離復原,(4)引發(fā)質壁分離的原因,自主梳理,核心突破,考向感悟,(1)同一紫色洋蔥鱗片葉外表皮細胞用不同濃度蔗糖溶液處理,原生質層長度與細胞長度比值越小,則紫色越淺。() (2)胡楊細胞通過滲透作用吸水和失水。() (3)當半透膜兩側溶液濃度相等時,細胞處于動態(tài)平衡狀態(tài),不發(fā)生滲透作用。() (4)海帶細胞通過主動運輸積累I-等溶質,因而不會在海水中發(fā)生質壁分離。(),提示:原生質層長度與細胞長度比值越小,則紫色越深。,提示:當半透膜兩側溶液濃度相等時,細胞處于動態(tài)平衡狀態(tài),此時仍發(fā)生滲透作用。,自主梳理,核心突破,考向感悟,(5)植物細胞的原生質層由細胞膜和液泡膜組成,相當于半透膜。() (6)紅細胞在低濃度溶液中會因吸水而膨脹,在高濃度溶液中會因失水而皺縮。(),提示:植物細胞的原生質層由細胞膜、液泡膜及它們之間的細胞質組成。,自主梳理,核心突破,考向感悟,1.滲透系統(tǒng)的組成條件 如下圖所示,作為一個滲透系統(tǒng),必須同時具備以下兩個條件。,(2)半透膜兩側為溶液體系(S1、S2),且兩側溶液具濃度差。,自主梳理,核心突破,考向感悟,2.滲透作用模型和植物細胞的圖例比較 3.滲透作用的發(fā)生特點 (1)水分子總是由溶液濃度低的部位向濃度高的部位滲透。 (2)半透膜兩側溶液濃度差是滲透作用發(fā)生的動力,既決定著滲透的方向,又決定著滲透的速度,即濃度差越大,滲透越快。,自主梳理,核心突破,考向感悟,錯混辨析常見滲透裝置圖分析 (1)若S1溶液濃度大于S2溶液,則單位時間內(nèi)S2S1的水分子數(shù)多于S1S2,外觀上表現(xiàn)為S1液面上升;若S1溶液濃度小于S2溶液,則情況相反,外觀上表現(xiàn)為S1液面下降。 (2)在達到滲透平衡后,若存在如圖B所示的液面差h,則S1溶液濃度仍大于S2溶液。因為液面高的一側形成的壓強,會阻止溶劑由低濃度一側向高濃度一側擴散。,自主梳理,核心突破,考向感悟,4.滲透作用原理的拓展應用 (1)比較同種溶液(如蔗糖溶液)濃度的大小,自主梳理,核心突破,考向感悟,(2)驗證滲透作用發(fā)生的條件 實驗設計,結論 A組和B組對比說明滲透作用要有半透膜。 A組和C組對比說明發(fā)生滲透作用時半透膜兩側的溶液必須具有濃度差。,自主梳理,核心突破,考向感悟,(3)探究物質能否通過半透膜(以碘和淀粉為例),自主梳理,核心突破,考向感悟,考向1滲透系統(tǒng)與滲透作用的原理 (2019廣西南寧三中高三開學考試)某同學設計的實驗如圖所示,實驗開始時,U形管兩側液面相等,圖中半透膜允許單糖通過。據(jù)圖分析,下列說法錯誤的是(),自主梳理,核心突破,考向感悟,A.若U形管中加入兩種濃度不等的蔗糖溶液,當液面停止上升時,半透膜兩側溶液濃度一定是相等的 B.若U形管中加入兩種濃度不等的蔗糖溶液,則實驗現(xiàn)象為高濃度一側的液面上升 C.若U形管中加入兩種濃度不等的葡萄糖溶液,則實驗現(xiàn)象為高濃度一側液面先上升,隨后另一側液面上升,最后兩側液面持平 D.若U形管中加入兩種濃度不等的蔗糖溶液,當液面停止上升時,半透膜兩側水分子移動達到平衡狀態(tài),答案,解析,自主梳理,核心突破,考向感悟,2.(2017全國理綜)將某種植物的成熟細胞放入一定濃度的物質A溶液中,發(fā)現(xiàn)其原生質體(即植物細胞中細胞壁以內(nèi)的部分)的體積變化趨勢如下圖所示。下列敘述正確的是() A.04 h內(nèi)物質A沒有通過細胞膜進入細胞內(nèi) B.01 h內(nèi)細胞體積與原生質體體積的變化量相等 C.23 h內(nèi)物質A溶液的滲透壓小于細胞液的滲透壓 D.01 h內(nèi)液泡中液體的滲透壓大于細胞質基質的滲透壓,答案,解析,自主梳理,核心突破,考向感悟,考向2細胞失水和吸水的狀況分析 3.下圖A中有兩個滲透裝置(起始時,兩裝置液面相同),裝置1中盛有溶液a,裝置2中盛有溶液b,溶液a、b為不等濃度的同種溶液,且a溶液濃度<b溶液濃度,c為清水,圖B為顯微鏡下觀察到的某植物表皮細胞,下列敘述錯誤的是(),A.圖A中裝置2的液面一段時間后會高于裝置1的液面 B.圖B中的相當于圖A中的 C.若圖B所示為某農(nóng)作物根毛細胞,此時應及時灌溉 D.圖B中的與圖A中的通透性不同,答案,解析,自主梳理,核心突破,考向感悟,4.將某植物花冠切成大小和形狀相同的細條,分為a、b、c、d、e和f組(每組的細條數(shù)相等),取上述6組細條分別置于不同濃度的蔗糖溶液中,浸泡相同時間后測量各組花冠細條的長度,結果如下圖所示。假如蔗糖溶液與花冠細胞之間只有水分交換,則(),自主梳理,核心突破,考向感悟,A.實驗后,a組液泡中的溶質濃度比b組的高 B.浸泡導致f組細條中液泡的失水量小于b組的 C.a組細條在蔗糖溶液中失水或吸水所耗ATP大于b組 D.使細條在浸泡前后長度不變的蔗糖濃度在0.40.5 mol/L之間,答案,解析,自主梳理,核心突破,考向感悟,物質跨膜運輸?shù)姆绞?1.物質出入細胞的方式、特點及實例(連一連),制約甲方式的速率的是膜兩側的 。 決定乙方式的速率的因素之一是a的 。 決定丙方式的動力是。,自主梳理,核心突破,考向感悟,2.物質跨膜的方式圖解 (1)填寫有關跨膜方式及結構名稱。 甲為;乙為; 丙為;a為。 (2)寫出影響甲、乙、丙三種運輸方式速率的因素。,自由擴散,協(xié)助擴散,主動運輸,載體蛋白,濃度差,種類和數(shù)量,能量(ATP),自主梳理,核心突破,考向感悟,3.胞吞與胞吐 (1)胞吞:細胞攝取大分子時,首先是大分子附著在表面,從而使細胞膜內(nèi)陷形成包圍著大分子的,其從膜上分離下來進入細胞內(nèi)部。 (2)胞吐:細胞需要外排的大分子,先在細胞內(nèi)形成,然后移到處,與之融合,將大分子移出細胞。 錯混辨析消耗能量的運輸方式不一定是主動運輸,胞吞、胞吐也需要消耗能量,但屬于非跨膜運輸。 巧學妙記物質出入細胞的方式 跨膜運輸三類型,自由、協(xié)助和主動, 自由、協(xié)助高到低,主動運輸逆著行; 胞吞、胞吐非跨膜,不需載體需耗能, 大分子顆粒來進出,全靠膜的流動性。,細胞膜,小囊,囊泡,細胞膜,自主梳理,核心突破,考向感悟,(1)生物膜對K+、Na+、Cl-的通透具有選擇性。 () (2)通過載體蛋白的物質運輸屬于主動運輸。() (3)若Na+在細胞內(nèi)濃度為18.0 mmol/L,在細胞外濃度為145.0 mmol/L,則Na+與有關載體蛋白結合排出細胞屬于主動運輸。() (4)影響自由擴散和協(xié)助擴散的因素相同。() (5)人體肝細胞內(nèi)CO2分壓和K+濃度高于細胞外,而O2分壓和Na+濃度低于細胞外,O2和K+通過主動運輸進入肝細胞。(),提示:通過載體蛋白的物質運輸屬于主動運輸或協(xié)助擴散。,提示:載體蛋白影響協(xié)助擴散,但不影響自由擴散。,提示:O2通過自由擴散進入肝細胞。,自主梳理,核心突破,考向感悟,(6)抑制細胞呼吸對自由擴散和主動運輸?shù)霓D運速率均有影響。() (7)大分子物質通過胞吞、胞吐進出細胞不耗能。(),提示:抑制細胞呼吸對自由擴散沒有影響。,提示:大分子物質通過胞吞、胞吐進出細胞消耗能量。,自主梳理,核心突破,考向感悟,1.物質出入細胞的方式 (1)物質跨膜運輸方式膜的選擇透過性,自主梳理,核心突破,考向感悟,自主梳理,核心突破,考向感悟,(2)物質非跨膜運輸方式膜的流動性,自主梳理,核心突破,考向感悟,錯混辨析(1)需要載體蛋白協(xié)助的運輸方式除主動運輸外還有協(xié)助擴散。 (2)消耗能量的運輸方式除主動運輸外還有胞吞和胞吐。 (3)從高濃度到低濃度的運輸方式除自由擴散外還有協(xié)助擴散。 (4)影響協(xié)助擴散運輸速率的因素除載體蛋白的種類和數(shù)量外還有膜兩側濃度差。 (5)與主動運輸有關的細胞器除供能的線粒體外還有載體蛋白的合成場所核糖體。 (6)運輸速率與O2濃度無關的運輸方式除自由擴散外還有協(xié)助擴散。 (7)胞吞(吐)的大分子物質穿過細胞膜的層數(shù)為0,因為該過程是通過膜的融合將物質轉入(轉出)細胞的。 (8)RNA和蛋白質等大分子物質進出細胞核是通過核孔,而不是通過胞吞、胞吐。,自主梳理,核心突破,考向感悟,2.影響物質跨膜運輸?shù)囊蛩?(1)物質濃度(在一定的濃度范圍內(nèi)),自主梳理,核心突破,考向感悟,考向1外界因素對物質運輸?shù)挠绊?1.(2016全國理綜)離子泵是一種具有ATP水解酶活性的載體蛋白,能利用水解ATP釋放的能量跨膜運輸離子。下列敘述正確的是() A.離子通過離子泵的跨膜運輸屬于協(xié)助擴散 B.離子通過離子泵的跨膜運輸是順著濃度梯度進行的 C.動物一氧化碳中毒會降低離子泵跨膜運輸離子的速率 D.加入蛋白質變性劑會提高離子泵跨膜運輸離子的速率,自主梳理,核心突破,考向感悟,答案,解析,自主梳理,核心突破,考向感悟,2.(2017海南)將生長狀態(tài)一致的某種植物幼苗分成甲、乙兩組,分別移入適宜的營養(yǎng)液中在光下培養(yǎng),并給甲組的營養(yǎng)液適時通入空氣,乙組不進行通氣處理。一定時間后測得甲組的根對a離子的吸收速率遠大于乙組的。關于這一實驗現(xiàn)象,下列說法錯誤的是() A.給營養(yǎng)液通入空氣有利于該植物的生長 B.根細胞對a離子的吸收過程屬于自由擴散 C.根細胞對a離子的吸收過程有能量的消耗 D.根細胞的有氧呼吸有利于根對a離子的吸收,答案,解析,自主梳理,核心突破,考向感悟,考向2對物質運輸方式的綜合考查 3.(2018全國理綜)下列有關物質跨膜運輸?shù)臄⑹?正確的是() A.巨噬細胞攝入病原體的過程屬于協(xié)助擴散 B.固醇類激素進入靶細胞的過程屬于主動運輸 C.神經(jīng)細胞受到刺激時產(chǎn)生的Na+內(nèi)流屬于被動運輸 D.護膚品中的甘油進入皮膚細胞的過程屬于主動運輸,答案,解析,自主梳理,核心突破,考向感悟,4.(2018河北邯鄲摸底考試)肝細胞和細菌都能以協(xié)助擴散的方式吸收葡萄糖,其中細菌協(xié)助葡萄糖運輸?shù)妮d體蛋白為GLUT1,肝細胞協(xié)助葡萄糖運輸?shù)妮d體蛋白為GLUT2,其運輸?shù)乃俾屎推咸烟菨舛鹊年P系如下圖所示。下列推測不正確的是() A.GLUT1對葡萄糖的親和力比GLUT2對葡萄糖的親和力大 B.葡萄糖能以相同的方式進入紅細胞和肝細胞 C.兩種載體蛋白都需要內(nèi)質網(wǎng)、高爾基體的加工 D.載體蛋白的存在能顯著提高細胞攝取葡萄糖的速率,答案,解析,(2)當細胞液濃度(填“”“=”或“”“=”或“<”)外界溶液濃度時,細胞吸水,發(fā)生質壁分離復原。,自主梳理,核心突破,考向感悟,(實驗)探究植物細胞的吸水和失水 1.實驗原理 (1)成熟的植物細胞構成可發(fā)生滲透作用。,滲透系統(tǒng),<,自主梳理,核心突破,考向感悟,2.實驗過程、操作,緊貼細胞壁,質量濃度為0.3 g/mL的蔗糖溶液,逐漸變小,變深,細胞壁逐漸分離,蒸餾水,逐漸變大,變淺,逐漸貼近細胞壁,(1)用黑藻葉片進行探究植物細胞的吸水和失水實驗時,葉綠體的存在會干擾實驗現(xiàn)象的觀察。() (2)低倍鏡下就可以看到植物細胞質壁分離與復原。 () (3)當外界溶液濃度大于細胞液濃度時,植物細胞就會發(fā)生質壁分離。(),自主梳理,核心突破,考向感悟,提示:黑藻葉片的葉肉細胞有葉綠體,使原生質層呈綠色,有利于實驗現(xiàn)象的觀察。,提示:植物細胞發(fā)生質壁分離的條件除細胞內(nèi)外存在濃度差外,細胞中還應有大液泡。,1.探究植物細胞的吸水和失水的實驗分析 (1)實驗材料的選擇 一般不選擇細菌細胞,它能發(fā)生質壁分離,但現(xiàn)象不明顯。 不能選擇動物細胞,它無細胞壁,不能發(fā)生質壁分離現(xiàn)象。 (2)實驗試劑的使用 使用濃度過高的蔗糖溶液(0.5 g/mL),質壁分離現(xiàn)象明顯,但不能復原,因為溶液濃度過高,細胞因過度失水而死亡。 使用物質的量濃度為1 mol/L的KNO3溶液時,因為K+和 可被細胞吸收,使細胞液濃度增大,所以細胞先發(fā)生質壁分離后又自動復原。(實驗試劑為尿素、甘油、乙二醇時,現(xiàn)象同上) (3)發(fā)生質壁分離時在細胞壁和細胞膜之間充滿的是外界溶液,原因是細胞壁具有全透性。 (4)質壁分離與復原過程中水分子的移動是雙向的,最終結果是單向的。,自主梳理,核心突破,考向感悟,自主梳理,核心突破,考向感悟,(2)測定細胞液濃度范圍 待測細胞+一系列濃度梯度的蔗糖溶液 細胞液濃度介于未發(fā)生質壁分離和剛剛發(fā)生質壁分離的蔗糖溶液的濃度之間。,2.探究植物細胞的吸水和失水實驗的拓展應用及方法 (1)判斷細胞的死活,自主梳理,核心突破,考向感悟,(3)比較不同植物細胞的細胞液濃度大小 不同植物細胞+同一濃度的蔗糖溶液 剛剛發(fā)生質壁分離時所需時間的比較判斷細胞液濃度大小(時間越短,細胞液濃度越小)。 (4)比較一系列溶液的濃度大小 同一植物的相同成熟細胞+未知濃度的溶液 記錄剛剛發(fā)生質壁分離所需時間比較所用時間長短判斷溶液濃度的大小(時間越短,未知溶液的濃度越大)。,自主梳理,核心突破,考向感悟,考向1實驗材料與步驟分析 1.(2018海南)在不染色的條件下,下列實驗材料中,最適合觀察細胞質壁分離現(xiàn)象的是() A.紫色洋蔥鱗片葉葉肉細胞 B.紫色洋蔥根尖分生區(qū)細胞 C.紫色洋蔥鱗片葉外表皮細胞 D.紫色洋蔥根尖伸長區(qū)細胞,答案,解析,2.下列關于探究植物細胞吸水和失水實驗的敘述,正確的是() A.實驗過程需要加入龍膽紫溶液對細胞進行染色 B.復原過程中細胞液濃度將下降至與外界溶液等滲 C.相同條件下紫色洋蔥內(nèi)表皮細胞也會發(fā)生質壁分離 D.若外表皮細胞死亡,能發(fā)生質壁分離但不會發(fā)生復原現(xiàn)象,自主梳理,核心突破,考向感悟,答案,解析,自主梳理,核心突破,考向感悟,考向2質壁分離與復原原理的應用 3.(2017海南改編)為研究植物細胞質壁分離現(xiàn)象,某同學將某植物的葉表皮放入一定濃度的甲物質溶液中,一段時間后觀察到葉表皮細胞發(fā)生了質壁分離現(xiàn)象。下列說法錯誤的是() A.該植物的葉表皮細胞是活細胞 B.細胞內(nèi)甲物質的濃度高于細胞外甲物質的濃度 C.細胞液中的H2O可以經(jīng)擴散進入甲物質溶液中 D.甲物質和H2O能自由通過該葉表皮細胞的細胞壁,答案,解析,一、動物體內(nèi)營養(yǎng)物質的吸收、運輸和利用過程中的跨膜問題 1.糖類、蛋白質的消化產(chǎn)物葡萄糖、氨基酸被人體吸收進入組織細胞,共跨過7層細胞膜,具體途徑如下圖所示: (圖中細胞外的黑色顆粒表示葡萄糖分子或氨基酸分子),小腸中的葡萄糖、氨基酸需要跨過小腸絨毛壁和毛細血管壁才能進入血漿。再經(jīng)過血液循環(huán),跨越毛細血管壁到達組織液,進入組織細胞。小腸絨毛壁和毛細血管壁都是由一層上皮細胞圍成的薄壁,而跨過每一層細胞都需跨過2層細胞膜,因此此過程中葡萄糖、氨基酸共跨過7層細胞膜。,2.血漿中的葡萄糖進入組織細胞被氧化分解,需要跨過3層細胞膜,具體途徑如下圖所示: 葡萄糖先跨過毛細血管壁進入組織液,毛細血管壁由一層上皮細胞構成,所以葡萄糖跨過這層細胞即穿過2層細胞膜,再進入組織細胞共跨過3層細胞膜。進入組織細胞的葡萄糖在細胞質基質中被氧化分解為丙酮酸,即葡萄糖不進入線粒體。,應用體驗1血漿中的1個葡萄糖分子進入組織細胞被氧化分解,需要跨過幾層細胞膜?() A.5層B.3層 C.6層D.4層,答案,解析,二、動物體內(nèi)氧氣的吸收、運輸和利用過程中的跨膜問題 外界空氣中O2進入人體骨骼肌細胞被利用,至少要跨過11層生物膜,具體途徑如下圖所示: (圖中黑色顆粒表示O2分子),從圖1可知,在肺通氣和肺泡內(nèi)的氣體交換的過程中,O2要跨過肺泡壁(一層上皮細胞)、毛細血管壁(一層上皮細胞)及紅細胞膜(共計5層生物膜),才能與血紅蛋白結合;從圖2可知,經(jīng)過組織里的氣體交換,O2進入骨骼肌細胞要跨過紅細胞膜、毛細血管壁(一層上皮細胞)和一層骨骼肌細胞膜(共計4層生物膜),O2最終要進入線粒體參與有氧呼吸,而線粒體是具有2層膜的細胞器。由此可見,外界空氣中O2進入人體骨骼肌細胞被利用,至少要跨過11層生物膜。,應用體驗2紅細胞中含18O的氧氣進入組織細胞的線粒體中被利用后生成 再參與有氧呼吸的第二階段變成C18O2進入血漿內(nèi),18O至少要跨過幾層生物膜? () A.5B.7C.9D.11,答案,解析,三、特殊情況下的跨膜問題 1.轉錄形成的mRNA從細胞核內(nèi)出來,跨過0層膜。 細胞核的核膜是雙層膜,但mRNA是大分子化合物,無法跨膜通過,它從細胞核內(nèi)出來是通過核膜上的通道核孔,因此跨過0層膜。 2.神經(jīng)遞質由突觸前膜釋放,再與突觸后膜受體結合,跨過0層膜。 突觸中神經(jīng)遞質的釋放屬于胞吐作用,不跨過膜結構。在突觸后膜上的受體與神經(jīng)遞質結合的過程中也沒有跨過膜結構,故總計跨越了0層膜結構。,應用體驗3當神經(jīng)沖動在神經(jīng)元之間傳遞時,突觸小泡中的神經(jīng)遞質由突觸前膜釋放到突觸間隙中,再和突觸后膜上的受體結合。此過程中共跨越了幾層膜結構? () A.0B.1C.2D.4,答案,解析,