第二單元細胞的基本結(jié)構(gòu)與物質(zhì)輸入和輸出,必 修 一,第三講物質(zhì)跨膜運輸?shù)膶嵗胺绞?1滲透作用 (1)概念：指水分子(或者其他溶劑分子)透過_，從_濃度溶液向_濃度溶液的_。 (2)滲透作用發(fā)生的條件 具有_； 半透膜兩側(cè)的溶液存在_。,考點一滲透作用的原理及應(yīng)用,半透膜,低,高,擴散,半透膜,濃度差,(3)滲透系統(tǒng) 組成：一個完整的滲透系統(tǒng)，由兩個溶液體系以及兩者之間的半透膜組成。,2細胞的吸水和失水 (1)動物細胞的吸水和失水 _相當(dāng)于半透膜；濃度差由外界溶液濃度與_的濃度來體現(xiàn)。 細胞吸水或失水的多少取決于細胞膜兩側(cè)溶液中水的相對含量的_。 現(xiàn)象 a外界溶液濃度(細胞質(zhì)濃度細胞吸水膨脹。 b外界溶液濃度)細胞質(zhì)濃度細胞_。 c外界溶液濃度細胞質(zhì)濃度水分進出平衡。,細胞膜,細胞質(zhì),差值,失水皺縮,(2)植物細胞的吸水和失水(以成熟植物細胞為例) 條件：成熟植物細胞具有中央大液泡。 原理 _相當(dāng)于半透膜；_與外界溶液之間存在濃度差。,原生質(zhì)層,細胞液,植物細胞吸水和失水的原理如下：,判斷下列說法的正誤。 (1)植物細胞的原生質(zhì)層不包括細胞核() (2)當(dāng)外界溶液濃度大于細胞液濃度時，植物細胞一定會發(fā)生質(zhì)壁分離() (3)質(zhì)壁分離過程中水分子的擴散只能單向進行() (4)滲透作用中膜兩側(cè)溶液的濃度指的是質(zhì)量百分比濃度() (5)所有小分子物質(zhì)均可通過細胞膜進入細胞() (6)將動物細胞放入一定濃度的外界溶液中，不能發(fā)生滲透作用() (7)成熟的植物細胞發(fā)生質(zhì)壁分離過程中，細胞的吸水能力逐漸減小(),1下圖甲是一個典型的滲透裝置，作為成熟植物細胞也應(yīng)符合滲透系統(tǒng)的全部條件： (1)請?zhí)顚憟D乙中各標(biāo)號名稱。 (2)請指出圖乙中與圖甲a、b、c對應(yīng)的結(jié)構(gòu)分別是什么。,提示(1)圖乙中名稱依次為細胞液、細胞膜、細胞質(zhì)，液泡膜、細胞壁、原生質(zhì)層。 (2)與圖甲中a相對應(yīng)的為細胞液，與b對應(yīng)的為原生質(zhì)層，與c對應(yīng)的是“外界溶液”。,2細胞吸水時，水分子跨膜運輸?shù)臓顟B(tài)如何？ 提示水分子在細胞膜上總是雙向運動的。只不過在細胞吸水時，由外向內(nèi)擴散的水分子總數(shù)多于由內(nèi)向外擴散的水分子總數(shù)。,1滲透系統(tǒng)的組成分析,2驗證滲透作用發(fā)生的條件,3滲透作用原理的拓展應(yīng)用 (1)比較不同溶液濃度大小,(2)探究物質(zhì)能否通過半透膜(以碘和淀粉為例),高考警示 (1)半透膜、選擇透過性膜的比較 區(qū)別：半透膜是無生命的物理性薄膜，是指某些物質(zhì)可以透過而另一些物質(zhì)不能透過的多孔性薄膜，物質(zhì)能否通過取決于分子的大小。 選擇透過性膜是具有生命的生物膜，載體的存在決定了其對不同物質(zhì)是否吸收的選擇性。細胞死亡或膜載體蛋白失活后，其選擇透過性喪失。 共性：都允許水分子自由通過，且永遠都是雙向的，而不允許大分子物質(zhì)通過。,(2)生物膜的結(jié)構(gòu)特點具有一定的流動性，原因是構(gòu)成生物膜的磷脂分子和蛋白質(zhì)分子大多都是可運動的。 (3)生物膜的功能特性具有選擇透過性，原因是膜上載體的種類和數(shù)量不同。 (4)滲透平衡只意味著半透膜兩側(cè)水分子移動達到平衡狀態(tài)，既不可看作沒有水分子移動，也不可看作兩側(cè)溶液濃度絕對相等。,B,例 1,解析本題主要考查水分子的跨膜運輸。魚鰾內(nèi)蔗糖溶液濃度為20%，燒杯內(nèi)蔗糖溶液濃度為10%，而蔗糖無法通過半透膜，但水分子可以自由出入，因此燒杯內(nèi)的水分子進入半透膜的量會增加，這樣蔗糖溶液的濃度會增加。一段時間后，水分子進出魚鰾達到平衡，濃度不再變化。,滲透方向及濃度大小的判斷 (1)判斷溶劑滲透的總方向 若半透膜兩側(cè)是同種溶液，根據(jù)質(zhì)量濃度或物質(zhì)的量濃度判定。 若半透膜兩側(cè)是不同的溶液，物質(zhì)的量濃度才能體現(xiàn)溶質(zhì)或溶劑分子數(shù)的多少，如半透膜兩側(cè)為質(zhì)量分數(shù)相同的葡萄糖溶液和蔗糖溶液，則葡萄糖溶液一側(cè)單位體積中葡萄糖分子數(shù)多(水分子數(shù)少)，水分子由蔗糖溶液一側(cè)通過半透膜向葡萄糖溶液一側(cè)擴散。 (2)判斷半透膜兩側(cè)溶液濃度大小 若滲透平衡后，半透膜兩側(cè)液面仍存在液面差，則半透膜兩側(cè)溶液就存在濃度差，液面差越大，濃度差就越大，且液面高的一側(cè)溶液濃度高。,技巧點撥,A右側(cè)較高，兩溶液濃度相等B右側(cè)較高，且右側(cè)濃度較高 C左側(cè)較高，且右側(cè)濃度較高D兩側(cè)高度相等，濃度相等,變式訓(xùn)練,B,解析由于R濃度低于S，因此開始時水由RS擴散，使S液面升高。隨擴散的進行，R的滲透壓增大，S的滲透壓減小，液面差使S側(cè)相對于R側(cè)又產(chǎn)生了一個靜水壓，其中S側(cè)的滲透壓是使R側(cè)水向S側(cè)滲透的動力，而R側(cè)的滲透壓及S側(cè)產(chǎn)生的靜水壓則是阻止水由RS擴散的阻力，當(dāng)S滲R滲靜水壓時，兩溶液達到滲透平衡，但此時，S側(cè)不僅液面高且濃度也較高。,B,解析溶液X液面上升，且只有綠色染料，表明Z中的溶劑進入了X，溶質(zhì)沒有進入X，溶液X的濃度較高；溶液Y液面下降，且Y中含有紅色和藍色染料，表明Z中的藍色染料進入了Y，溶液Y的濃度較低，則溶液Y的濃度最低。,1物質(zhì)跨膜運輸?shù)钠渌麑嵗?考點二物質(zhì)進入細胞的方式及影響因素,(1)不同物質(zhì)的跨膜運輸特點 水分子：_(高低)。 離子和小分子：依據(jù)細胞生命活動需要進行_。 (2)水稻和番茄吸收不同離子的特點 同種生物細胞對不同物質(zhì)的吸收具有_，與其含有離子載體蛋白的_有關(guān)。 不同種生物細胞對同種物質(zhì)吸收具有_。 (3)生物膜的功能特性 細胞膜和其他生物膜都是_膜，水分子、一些離子和小分子可以通過，而其他的離子、小分子和大分子則不能通過。 生物膜的_是活細胞的一個重要特征。,順相對含量梯度,選擇吸收,選擇性,種類和數(shù)量,差異性,選擇透過性,選擇透過性,2物質(zhì)出入細胞的方式 (1)連一連,(2)物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞?填寫有關(guān)跨膜方式及結(jié)構(gòu)名稱 甲：_；乙：_； 丙：_；a：_。,自由擴散,協(xié)助擴散,主動運輸,載體蛋白,寫出影響甲、乙、丙三種運輸速率的因素 a制約甲的是膜兩側(cè)的_； b決定乙的因素之一是a的_； c決定丙的動力是_。 實例分析(填寫甲、乙、丙三種跨膜運輸方式) a水分子進入紅細胞是_； b葡萄糖進入紅細胞是_； cK進入紅細胞是_。,濃度差,種類和數(shù)量,能量(ATP),甲,乙,丙,跨膜運輸?shù)姆绞降呐袆e a看是否需要能量：需要消耗ATP供能，則為_。 b看是否逆濃度梯度：從低濃度到高濃度運輸，則為_。 c看是否依賴載體蛋白：不需要載體蛋白，則為_。 d_是大分子物質(zhì)出入細胞的主要方式，為非跨膜運輸。,主動運輸,主動運輸,自由擴散,胞吐和胞吞,判斷下列說法的正誤。 (1)甘油是極性分子，所以不能以自由擴散的方式通過細胞膜() (2)植物細胞通過主動運輸吸收不同礦質(zhì)離子的速率都相同() (3)植物運輸?shù)V質(zhì)離子的過程只發(fā)生在活細胞中() (4)低溫不影響礦質(zhì)離子的吸收速率() (5)血漿中的碘進入甲狀腺濾泡上皮細胞屬于自由擴散() (6)細胞質(zhì)中的氫離子可以通過擴散作用進入液泡內(nèi)(),(7)主動運輸過程中，需要載體蛋白協(xié)助和ATP提供能量() (8)Na與有關(guān)載體蛋白結(jié)合排出細胞屬于主動運輸() (9)細胞外液中的K進入神經(jīng)細胞屬于自由擴散() (10)液泡中積累大量離子，故液泡膜不具有選擇透過性() (11)主動運輸使膜內(nèi)外物質(zhì)濃度趨于一致，維持了細胞的正常代謝() (12)同一種物質(zhì)進出不同細胞時，運輸方式可能不同(),1滲透作用中，膜兩側(cè)溶液的濃度指的是質(zhì)量百分比濃度嗎？ 提示不是，溶液濃度指物質(zhì)的量濃度。 2原生質(zhì)體與原生質(zhì)層區(qū)別在哪？ 提示原生質(zhì)層由細胞膜、液泡膜以及兩膜間的細胞質(zhì)組成，原生質(zhì)體是指去除植物細胞壁以后所剩下的植物細胞結(jié)構(gòu)。,3對于動植物細胞來說，單位時間內(nèi)，水分子進出細胞的數(shù)量相等時，細胞內(nèi)外液體的濃度一定相等嗎？ 提示不一定。對動物細胞來說，水分子進出細胞的數(shù)量相等時，細胞內(nèi)外溶液的濃度相等。但植物細胞有細胞壁的支持、保護作用，當(dāng)單位時間內(nèi)水分子進出植物細胞數(shù)量相等時，有可能細胞液濃度大于細胞外溶液濃度。,1離子和小分子的跨膜運輸方式的比較,2大分子和顆粒性物質(zhì)的非跨膜運輸方式的比較,3影響跨膜運輸?shù)囊蛩?(1)物質(zhì)濃度,(2)O2濃度,(3)溫度,4借助結(jié)構(gòu)模式圖，比較、區(qū)分不同“膜”的特點,(1)半透膜是指某些物質(zhì)可以通過，而另一些物質(zhì)不能通過的多孔性薄膜。如常見的半透膜有動物的膀胱膜、腸衣、雞蛋的蛋殼膜等。物質(zhì)能否通過取決于分子的大小，水、葡萄糖等較小的分子可以通過，而蔗糖、蛋白質(zhì)等較大的分子不能通過(如圖1)。 (2)選擇透過性膜是指細胞膜等具有活性的生物膜。它具有半透膜的物理特性，更重要的是具有主動選擇性，對物質(zhì)的吸收與否及吸收的多少取決于膜上載體蛋白的種類與數(shù)量，因此不能將生物膜看作單純的半透膜(如圖2、圖3、圖4)。 (3)核膜是雙層膜，將細胞的核、質(zhì)分開，由于其上有核孔，mRNA可以通過它進入細胞質(zhì)，而氨基酸、葡萄糖、離子和小分子等可通過核膜(如圖5)。,B,例 2,A載體蛋白和通道蛋白在細胞膜上是靜止不動的 B載體蛋白和通道蛋白均具有一定的專一性 C甲、乙兩種方式均屬于跨膜運輸，故屬于主動運輸 D物質(zhì)主要以通道介導(dǎo)的方式進出細胞 解析載體蛋白和通道蛋白在細胞膜上具有一定的流動性，A錯誤；載體蛋白和通道蛋白均具有一定的專一性，B正確；甲、乙兩種方式都是從高濃度一側(cè)運輸?shù)降蜐舛纫粋?cè)，且需要轉(zhuǎn)運蛋白的協(xié)助，屬于協(xié)助擴散，C錯誤；物質(zhì)主要以主動運輸?shù)姆绞竭M入細胞，D錯誤。,物質(zhì)出入細胞方式的判斷 (1)判斷方法 根據(jù)分子的大小、是否需要能量和載體蛋白進行判斷,技巧點撥,根據(jù)運輸方向判斷：順濃度梯度的跨膜運輸方式是自由擴散和協(xié)助擴散，逆濃度梯度的跨膜運輸方式一定是主動運輸。 根據(jù)達到平衡時的濃度判斷：若達到平衡時細胞內(nèi)外仍存在濃度差，則是主動運輸，因為自由擴散和協(xié)助擴散達到平衡時內(nèi)外濃度相等。 (2)不同條件下運輸方式的判斷 消耗能量的運輸方式有胞吞、胞吐和主動運輸。 需要載體蛋白參與，不消耗能量的運輸方式一定是協(xié)助擴散。 (3)無機鹽離子的運輸方式 無機鹽離子的運輸方式并非都是主動運輸，在順濃度梯度情況下，也可通過被動運輸方式進出細胞，如在神經(jīng)沖動傳導(dǎo)過程中Na、K的運輸，在興奮時Na內(nèi)流和在恢復(fù)靜息狀態(tài)時K外流都是協(xié)助擴散。,變式訓(xùn)練,D,A細胞的識別與有密切的關(guān)系 B適當(dāng)提高溫度將加快和的流動速度 Ca過程能體現(xiàn)膜的選擇透過性 D氨基酸通過細胞膜的方式是b 解析圖中為糖蛋白，與細胞的識別有關(guān)，A項正確；提高溫度能加快細胞膜中磷脂分子和蛋白質(zhì)分子的運動，B項正確；a過程為主動運輸，需要載體的協(xié)助，體現(xiàn)了細胞膜的選擇透過性，C項正確；氨基酸以主動運輸?shù)姆绞娇缒み\動，而b過程為自由擴散，D項錯誤。,B,A若a與b的分類依據(jù)為是否消耗能量，則f可表示主動運輸 B若a與b的分類依據(jù)為是否需要載體蛋白，則g可表示自由擴散 C若a與b的分類依據(jù)為是否需要載體蛋白，則c可表示主動運輸 D若a與b的分類依據(jù)為是否消耗能量，則c、d可表示被動運輸,解析自由擴散和協(xié)助擴散不消耗能量，胞吞、胞吐和主動運輸都需要消耗能量，因此若a與b的分類依據(jù)為是否消耗能量，則c和d為自由擴散和協(xié)助擴散，g和h為胞吞和胞吐，f為主動運輸；自由擴散和協(xié)助擴散屬于被動運輸，A、D正確。物質(zhì)進出細胞的方式中只有協(xié)助擴散和主動運輸需要載體蛋白的協(xié)助，若a與b的分類依據(jù)為是否需要載體蛋白，則c和d為協(xié)助擴散和主動運輸，f為自由擴散，g和h為胞吞和胞吐，B錯誤、C正確。,1實驗原理 (1)成熟的植物細胞的原生質(zhì)層相當(dāng)于一層_。 (2)_具有一定的濃度，能滲透吸水和失水。 (3)原生質(zhì)層比細胞壁的伸縮性_。,考點三觀察植物細胞的質(zhì)壁分離及復(fù)原,半透膜,細胞液,大得多,2實驗步驟,3現(xiàn)象與結(jié)論,特別提醒 (1)本實驗存在兩組對照實驗,(2)質(zhì)壁分離后在細胞壁和細胞膜之間的是濃度降低的外界溶液。這是由于細胞壁是全透性的且有水分子通過原生質(zhì)層滲出來。,判斷下列說法的正誤。 (1)觀察質(zhì)壁分離可用0.15 g/mL蔗糖濃度作為試劑() (2)必須用高倍鏡才能觀察到質(zhì)壁分離現(xiàn)象() (3)觀察質(zhì)壁分離時一定要選擇紫色洋蔥鱗片葉外表皮細胞(),1根據(jù)實驗過程及原理回答以下問題。 (1)實驗時一定要選擇紫色洋蔥鱗片葉外表皮細胞嗎？ (2)該實驗無獨立的對照組，為什么還叫對照實驗？ (3)上述實驗中觀察到質(zhì)壁分離時，為何不宜停留時間過長？ (4)引發(fā)質(zhì)壁分離的內(nèi)因和外因分別是什么？,提示(1)不一定。但紫色洋蔥鱗片葉外表皮細胞的細胞液中含有色素，使液泡呈現(xiàn)紫色，更有利于觀察。 (2)該實驗中，實驗組和對照組在同一裝片中先后進行，屬于自身對照。 (3)觀察到質(zhì)壁分離時，若停留時間過長，細胞就會因過度失水而死亡，不會再發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原。 (4)外因是外界溶液濃度大于細胞液濃度；內(nèi)因是原生質(zhì)層的伸縮性較大，細胞壁的伸縮性較小。,2適宜濃度的KNO3溶液或尿素、甘油、乙二醇等能否作為該實驗的試劑？為什么？鹽酸、酒精、醋酸等行嗎？為什么？,1質(zhì)壁分離的原因分析,2巧判細胞能否發(fā)生質(zhì)壁分離和復(fù)原 (1)從細胞角度分析 死細胞、動物細胞及未成熟的植物細胞(如根尖分生區(qū)細胞)不發(fā)生質(zhì)壁分離和復(fù)原現(xiàn)象。 具有中央大液泡的成熟植物細胞可發(fā)生質(zhì)壁分離和復(fù)原現(xiàn)象。,(2)從溶液角度分析 在一定濃度(溶質(zhì)不能透過膜)的溶液中只會發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象，不能發(fā)生質(zhì)壁分離后自動復(fù)原現(xiàn)象(只有用清水或低滲溶液處理，方可復(fù)原)。 在一定濃度(溶質(zhì)可透過膜)的溶液(如KNO3、甘油等)中可發(fā)生質(zhì)壁分離后自動復(fù)原現(xiàn)象。 在過高濃度溶液中可發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象，因過度失水而不會發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原現(xiàn)象。,C,例 3,A，cB，a C，dD，b 解析液泡起始顏色變深再變淺，說明細胞先失水后吸水，液泡體積先減小后變大，對應(yīng)圖d中的曲線，與正常情況下細胞先失水后吸水相符合，C正確。,D,解析植物細胞在30%的蔗糖溶液中已經(jīng)發(fā)生質(zhì)壁分離，用B表示原生質(zhì)體的長度，A表示細胞(壁)長度，質(zhì)壁分離過程中，原生質(zhì)體逐漸變小，細胞壁伸縮有限，A長度基本不變，B/A值體現(xiàn)質(zhì)壁分離程度；將其放入清水中將發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原，但細胞壁長度A基本不變；若放入40%的蔗糖溶液中，質(zhì)壁分離更加明顯，B/A值變小。,D,解析光學(xué)顯微鏡下觀察不到線粒體、高爾基體等亞顯微結(jié)構(gòu)；該圖所示細胞也可能正在發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原；原生質(zhì)層僅包括細胞膜、液泡膜和兩層膜之間的細胞質(zhì)，而細胞核不屬于原生質(zhì)層的范疇；紅墨水未進入細胞質(zhì)，說明該細胞依然保持活性，將其置于低滲溶液中將會發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原。,課末總結(jié),思維導(dǎo)圖,B,探究高考明確考向,解析具有大的液泡的活細胞才能發(fā)生質(zhì)壁分離，A正確。質(zhì)壁分離過程中，細胞在失水，此時，細胞外甲物質(zhì)的濃度高于細胞內(nèi)甲物質(zhì)的濃度，B錯誤。水分子跨膜的方式是自由擴散，C正確。細胞壁是全透的，甲物質(zhì)和H2O能自由通過，D正確。,C,解析根據(jù)題干“離子泵能利用水解ATP釋放的能量跨膜運輸離子”可知離子通過離子泵的跨膜運輸屬于主動運輸，A項錯誤；根據(jù)題干信息可知，離子通過離子泵的跨膜運輸屬于主動運輸，主動運輸可以逆著濃度梯度進行，B項錯誤；動物一氧化碳中毒會降低其體內(nèi)血紅細胞運輸氧氣的能力，導(dǎo)致動物體內(nèi)細胞有氧呼吸強度降低，供能減少，離子泵跨膜運輸離子的速率下降，C項正確；根據(jù)題干信息可知離子泵是一種載體蛋白，加入蛋白質(zhì)變性劑會使載體蛋白變性，降低離子泵跨膜運輸離子的速率，D項錯誤。,D,解析成熟的植物細胞是一個滲透系統(tǒng)，當(dāng)外界溶液濃度大于細胞液濃度時細胞失水發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象，反之發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原現(xiàn)象，兩者濃度相等時，吸水量與失水量相等，水分進出達到平衡狀態(tài)；分析實驗結(jié)果可知，實驗過程中，甲中植物失水、乙水分進出平衡、丙吸水，所以實驗前甲的濃度乙的濃度丙的濃度，A錯誤；乙的濃度不變是因為細胞外蔗糖濃度與乙的濃度相等，水分進出平衡，B錯誤；實驗中細胞與蔗糖溶液間的水分移動屬于自由擴散，C錯誤；甲、丙的濃度變化是由水分在細胞與蔗糖溶液間移動引起的，D正確。,4(2015全國卷，3)下列過程中，不屬于胞吐作用的是() A漿細胞分泌抗體到細胞外的過程 BmRNA從細胞核到細胞質(zhì)的過程 C分泌蛋白從胰腺的腺泡細胞到胞外的過程 D突觸小泡中的神經(jīng)遞質(zhì)釋放到突觸間隙的過程 解析抗體、分泌蛋白均為大分子物質(zhì)，排出細胞方式為胞吐；mRNA通過核孔從細胞核到細胞質(zhì)中，不是胞吐作用；突觸前膜通過胞吐將神經(jīng)遞質(zhì)釋放到突觸間隙；綜上分析符合題意的為B選項。,B,5(2015全國卷，1)將三組生理狀態(tài)相同的某植物幼根分別培養(yǎng)在含有相同培養(yǎng)液的密閉培養(yǎng)瓶中，一段時間后，測定根吸收某一礦質(zhì)元素離子的量。培養(yǎng)條件及實驗結(jié)果見下表：,下列分析正確的是() A有氧條件有利于該植物幼根對該離子的吸收 B該植物幼根對該離子的吸收與溫度的變化無關(guān) C氮氣環(huán)境中該植物幼根細胞吸收該離子不消耗ATP D與空氣相比，氮氣環(huán)境有利于該植物幼根對該離子的吸收 解析由表格信息可知同樣溫度條件下，空氣瓶中離子相對吸收量大，說明有氧條件有利于根對離子的吸收，A正確。同樣的空氣，不同溫度條件下離子的相對吸收量不同，說明溫度變化影響根對離子的吸收，B錯誤。同樣的溫度條件下，氮氣環(huán)境中根對離子的相對吸收量少，說明根對離子的吸收需要消耗能量(ATP)，且氮氣環(huán)境中不利于根對該離子的吸收，C、D錯誤。,A,