細胞的物質輸入和輸出(張慧震)課件

一輪復習第三講物質跨膜運輸?shù)膶嵗c物質跨膜運輸?shù)姆绞娇季V要求一、滲透系統(tǒng)及其應用二、物質跨膜運輸方式的影響因素三、觀察植物細胞的質壁分離和復原考點解析一、滲透系統(tǒng)及應用1、滲透作用的概念滲透作用：指兩種不同濃度的溶液隔以半透膜（允許溶劑分子通過，不允許溶質分子通過的膜），水分子或其它溶劑分子從低濃度的溶液通過半透膜進入高濃度溶液中的現(xiàn)象?；蛩肿訌乃畡莞叩囊环酵ㄟ^半透膜向水勢低的一方移動的現(xiàn)象。（3）原理：

當S1濃度＞S2濃度時：單位時間內由S2→S1的水分子數(shù)多于單位時間內由S1→S2的水分子數(shù)。當S1濃度＜S2濃度時：單位時間內由S1→S2的水分子數(shù)多于單位時間內由S2→S1的水分子數(shù)。當S1濃度＝S2濃度時：單位時間內由S1→S2的水分子數(shù)等于單位時間內由S2→S1的水分子數(shù)。（4）滲透作用的結果：從微觀水平分析，水分子可以通過半透膜進行雙向擴散；從宏觀水平觀察，水分卻是從低濃度溶液流向高濃度溶液，直至達到動態(tài)平衡。1、當漏斗內液面不再上升時，S1和S2的濃度有什么關系？思考：2、當漏斗內液面不再上升后，還會發(fā)生滲透作用嗎？即時練習1、某同學設計了右圖所示的滲透作用實驗裝置，實驗開始時長頸漏斗內外液面平齊，記作零界面。實驗開始后，長頸漏斗內部液面的變化趨勢為()A3、如下圖所示，W形連通器三個槽內分別為質量濃度相等的蛋白質溶液A、葡萄糖溶液B和蔗糖溶液C，a、b兩處為半透膜，水分子和葡萄糖分子可以通過，蔗糖分子和蛋白質分子不能通過。開始時A、B、C溶液液面高度一致，放置足夠長的時間后，各槽中的溶液液面高度不再變化，此時，液面高度為()A．A＝B＝CB．A>C>BC．B>C>A D．C>A>BD2．動植物細胞吸失水比較

三、物質跨膜運輸?shù)钠渌麑嵗煌煌x擇性2．番茄和水稻吸水和吸收無機鹽的分析(1)水稻吸收水的相對速度比吸收Ca2＋、Mg2＋

。(2)番茄吸收水的相對速度比吸收Ca2＋、Mg2＋

。(3)植物吸收水和無機鹽是何種關系？

。大(或快)小(或慢)植物吸收水和吸收無機鹽是兩個相對獨立的過程

不同植物細胞對同一無機鹽離子、同一植物細胞對不同無機鹽離子的吸收均有差異，說明植物細胞膜對無機鹽離子的吸收具有選擇性。

小結：[判斷正誤](1)水分子是順相對含量梯度跨膜運輸?shù)摹?√)(2)水稻和番茄對無機鹽離子的吸收具有選擇性。(√)(3)無機鹽離子都是逆濃度梯度跨膜運輸?shù)摹?×)(4)進出細胞的所有物質都是通過跨膜運輸實現(xiàn)的。(×)四、植物細胞的吸水和失水的實驗探究1．實驗原理

(1)成熟植物細胞的原生質層具有選擇透過性，細胞壁和原生質層具有一定伸縮性，但原生質層的伸縮性大于細胞壁。

(2)細胞液濃度＜外界溶液濃度→細胞液中的水分經(jīng)原生質層進入外界溶液→質壁分離。

(3)質壁分離復原：細胞的細胞液濃度＞外界溶液濃度→外界溶液中的水分經(jīng)原生質層進入細胞液→質壁分離復原。

2．實驗流程(4)若用葡萄糖、NaCl、KNO3、尿素、乙二醇等做實驗，發(fā)生質壁分離后，會自動復原，其原因是上述物質都可轉運到細胞內，致使細胞液濃度升高，外界溶液濃度降低，重新吸水而復原。(5)質壁分離時，在細胞壁和細胞膜之間充滿的是濃度降低了的外界溶液，因為細胞壁是全透性的。4．本實驗能驗證的問題及拓展應用(1)本實驗能驗證的問題

①可以證明一個成熟的植物細胞構成一個滲透系統(tǒng)。（質壁分離和復原是細胞滲透失水或吸水的標志）

②可以證明滲透作用發(fā)生的條件；

③可以證明細胞是活的；

④證明原生質層的伸縮性大于細胞壁。

（觀察質壁分離和復原）②探究某種材料的細胞液濃度

配制一系列濃度的蔗糖溶液，制作成一系列裝片用顯微鏡觀察，視野中約有50%的細胞發(fā)生質壁分離時的蔗糖溶液濃度即為細胞液濃度。③探究物質能否通過半透膜(以碘和淀粉為例)：燒杯內盛淀粉溶液漏斗內盛碘液結論變藍不變藍碘能通過半透膜，而淀粉不能不變藍變藍淀粉能通過半透膜，而碘不能變藍變藍淀粉和碘都能通過半透膜不變藍不變藍淀粉和碘都不能通過半透膜④、“U形管”問題分析(1)本節(jié)內容常見如圖(或類似圖)的裝置：U形管下部c為半透膜，a、b為不同溶液。問題常包括：①兩側液面的變化；②兩側溶液的物質的量濃度是否相等；③兩側吸水力的大小是否相等等。(2)在分析此類問題時，需要注意以下信息：①兩側溶液的物質的量濃度誰大誰小。水分子由物質的量濃度小的一側流向物質的量濃度大的一側。②兩側溶液中的溶質是否能通過半透膜，若不能，則只是物質的量濃度高的一側液面升高；若能，則先是物質的量濃度高的一側液面升高，隨后另一側液面升高。③在達到滲透平衡時，一般兩側溶液的滲透壓并不相等，因為液面高的一側液面差形成的靜水壓會阻止溶劑由物質的量濃度低的一側向物質的量濃度高的一側擴散。

1、如圖實驗裝置，玻璃槽中是蒸餾水，半透膜允許單糖透過。倒置的長頸漏斗中先裝入蔗糖溶液，一段時間后再加入蔗糖酶。最可能的實驗現(xiàn)象是(

)A．漏斗中液面開始時先上升，加蔗糖酶后又下降B．在玻璃槽中會測到蔗糖和蔗糖酶C．漏斗中液面開始時先下降，加蔗糖酶后一直上升D．在玻璃槽中會測到葡萄糖、果糖和蔗糖酶A

2、右圖表示多種植物成熟細胞在不同濃度的蔗糖溶液內質壁分離的百分率，圖中曲線表明這些植物細胞(

)A．細胞液濃度>蔗糖溶液濃度B．細胞液濃度<蔗糖溶液濃度C．有不同濃度的細胞液D．有不同的選擇透過性CA．甲高于乙B．乙高于甲C．先甲高于乙，后乙高于甲D．先甲低于乙，后乙低于甲3、把體積與質量百分比濃度相同的葡萄糖和蔗糖溶液用半透膜（允許溶劑和葡萄糖通過，不允許蔗糖通過）隔開（如圖所示），一段時間后液面的情況是（）C五、物質跨膜運輸?shù)姆绞轿镔|出入細胞的方式被動運輸主動運輸自由擴散協(xié)助擴散運輸方向高濃度→低濃度高濃度→低濃度一般為低濃度→高濃度是否需要載體不需要需要需要是否消耗能量不消耗不消耗消耗

1．自由擴散、協(xié)助擴散和主動運輸?shù)谋容^續(xù)表物質出入細胞的方式被動運輸主動運輸自由擴散協(xié)助擴散圖例是否需要載體O2、CO2、H2O、甘油、乙醇、苯等出入細胞紅細胞吸收葡萄糖小腸絨毛上皮細胞吸收葡萄糖、氨基酸、無機鹽等大分子蛋白質或顆粒物質進出細胞的方式。此過程與膜的流動性有關，需要消耗能量，不需要載體蛋白，跨0層生物膜。如分泌蛋白、神經(jīng)遞質等的分泌、白細胞吞噬大腸桿菌、變形蟲吞噬有機物顆粒等。

2.胞吞、胞吐：【特別提醒】①葡萄糖進入紅細胞是協(xié)助擴散，進入其他細胞或紅細胞吸收其他離子的方式是主動運輸。②由低濃度向高濃度運輸?shù)姆绞揭欢ㄊ侵鲃舆\輸，但主動運輸不一定只是由低濃度到高濃度，一種物質進出細胞的方式取決于該物質的性質和細胞膜的特點。③在細胞的生命活動過程中，主動運輸起到了重要作用，它使細胞能主動地從外界吸收被選擇的物質，供生命活動利用。同樣，細胞也能利用主動運輸把新陳代謝產(chǎn)物排出細胞外?？傊?，細胞通過主動運輸，攝取、積累物質以及不斷排出代謝廢物，從而維持細胞組成成分的動態(tài)穩(wěn)定，保證生命活動的正常進行。六、影響物質跨膜運輸?shù)囊蛩胤治?．影響自由擴散和協(xié)助擴散的因素分析

(1)自由擴散不需要能量和載體，是順濃度梯度的運輸方式，只與細胞內外的物質濃度差有關，濃度差越大，運輸速率越快。2．影響主動運輸?shù)囊蛩胤治?1)載體：細胞膜上的一類蛋白質①載體具有特異性不同物質的運輸所需載體蛋白不同。不同細胞膜上的載體蛋白的種類和數(shù)目不同。②載體具有飽和性：當細胞膜上的載體已達飽和時，細胞吸收該載體運載的物質的速度不再隨物質濃度的增大而增大。

(2)能量：凡是能夠影響能量供應的因素都影響主動運輸?shù)乃俣龋鐪囟?、氧氣濃度等。具體分析如下：

甲圖分析：①A點無氧呼吸為礦質離子吸收提供能量。②AB段表示在一定范圍內，隨O2增多，有氧呼吸加強，主動運輸方式速率加快。③BC段限制離子吸收速率的主要因素是載體數(shù)量?！咎嵝选慨敊M軸表示細胞呼吸強度或ATP時，曲線應從原點開始。

乙圖分析：溫度或pH主要通過影響細胞呼吸相關酶的活性從而影響礦質離子吸收速率。丙圖分析：①AB段，載體未飽和，隨離子濃度增大，吸收速率加快。②BC段，載體已飽和，限制因素主要是載體的數(shù)量。③CD段，離子濃度過高，根細胞滲透失水，影響了根細胞的正常代謝活動，離子吸收速率下降。七、實驗：探究某種物質的跨膜運輸方式

探究某種物質的跨膜運輸方式可依據(jù)濃度高低、是否需要能量、是否需要載體蛋白三個方面展開分析。（1）濃度從低到高——主動運輸：濃度從高到低——協(xié)助擴散或自由擴散。（2）抑制呼吸作用，物質跨膜運輸中止——主動運輸：抑制呼吸作用，物質跨膜運輸無影響——協(xié)助擴散或自由擴散。（3）抑制載體蛋白，物質跨膜運輸中止——主動運輸或協(xié)助擴散：抑制載體蛋白，物質跨膜運輸無影響——自由擴散。【例1】科學家在研究細胞膜運輸物質時發(fā)現(xiàn)有下列四種關系，分別用四種曲線表示：在研究具體的物質X時，發(fā)現(xiàn)與曲線②和④相符，試問：細胞膜運輸物質X的方式是(

)A．主動運輸

B．自由擴散C．胞吞和胞吐

D．無法判斷A【例2】下列物質進出細胞的過程與線粒體密切相關的是()①酒精被胃黏膜吸收②氧氣進入細胞③腎小管管壁上皮細胞吸收原尿中的Na＋④小腸絨毛上皮細胞吸收氨基酸A．①②B．③④C．②③④D．①②③④B八、物質跨膜運輸中易混概念的比較1.擴散、自由擴散和滲透(1)概念比較:①擴散：指物質從高濃度區(qū)域向低濃度區(qū)域自然運動的現(xiàn)象，例如向一杯清水中滴入一滴紅墨水后發(fā)生的現(xiàn)象或向一杯水中加一匙蔗糖后發(fā)生的現(xiàn)象。②自由擴散：指物質通過選擇性半透膜的順濃度梯度的擴散，如細胞吸收氧氣和排出二氧化碳的現(xiàn)象。③滲透：指水分子或其他溶劑分子通過半透膜的擴散，如細胞的滲透吸水或失水。

(2)概念圖比較:a：擴散b：自由擴散c：滲透2.半透膜、全透膜與選擇透過性膜(1)半透膜：某些物質可以透過，而另一些物質不能透過的多孔性薄膜(如動物的膀胱、腸衣及玻璃紙等)。能否透過半透膜往往取決于分子直徑的大小和膜上小孔直徑的大小。(2)全透膜：各種大分子和小分子物質都能通過的膜(如失去活性的生物膜)。(3)選擇透過性膜：具有選擇透過性的膜(細胞膜、細胞器膜等生物膜)，只有被選擇的小分子和離子才能通過。能否通過膜取決于膜上載體蛋白的種類和數(shù)量。3.吸脹吸水和滲透吸水(1)原理：吸脹吸水靠物質的親水性起作用，親水性越強，吸水能力越大；滲透吸水靠滲透作用的原理，即有濃度差和半透膜。(2)實例:①吸脹吸水：如蛋白質、淀粉、纖維素的吸水。并且三者的吸水能力大小關系為：纖維素<淀粉<蛋白質。植物細胞在形成中央液泡之前也靠吸脹作用吸水(如根尖分生區(qū)細胞)。②滲透吸水：如成熟植物細胞和動物細胞的吸水。

1、（2013北京卷）在細胞生命活動中，不可能發(fā)生的過程是（）A．神經(jīng)遞質由突觸小泡分泌到胞外 B.mRNA從