第二節(jié)2015高三復習物質(zhì)出入細胞的方式

第二節(jié)物質(zhì)出入細胞的方式考點突破實驗探究知識梳理題組演練知識梳理·溫故串知

透析實驗分析誤差一、擴散和滲透1.擴散(1)概念:分子或離子從

處向

處運動的現(xiàn)象。(2)結(jié)果:使物質(zhì)分子分布

,直至平衡。2.滲透(1)概念:水分子通過

的擴散。(2)方向:從水分子數(shù)

一側(cè)到水分子數(shù)

一側(cè)。高濃度低濃度均勻相對較多相對較少膜二、細胞的吸水和失水條件實例吸水細胞液(或細胞質(zhì))濃度>外界溶液濃度紅細胞

;植物細胞

1失水細胞液(或細胞質(zhì))濃度<外界溶液濃度紅細胞失水皺縮,植物細胞發(fā)生

1既不吸水也不失水細胞液(或細胞質(zhì))濃度=外界溶液濃度紅細胞和植物細胞

1吸水破裂吸水膨脹,但不破裂質(zhì)壁分離沒有變化三、物質(zhì)跨膜運輸方式見附表四、大分子物質(zhì)出入細胞的方式胞吞胞吐條件細胞攝取或排出大分子和顆粒物質(zhì)的方式原理生物膜的流動性特點物質(zhì)通過小泡轉(zhuǎn)移,需要消耗能量,不需要載體方向細胞外→內(nèi)細胞內(nèi)→外實例變形蟲吞食食物顆粒,白細胞吞噬病菌等胰島β細胞分泌胰島素【思維激活】mRNA從細胞核進入細胞質(zhì)屬于上述哪種運輸方式?提示:不屬于上述任意一種。mRNA通過核孔進入細胞質(zhì),不屬于跨膜運輸。建網(wǎng)絡圖考點突破·悟法提能核心歸納重點突破滲透系統(tǒng)的原理及應用考點一問題引領:滲透需要哪些條件?知識歸納2.與滲透作用模型對比分析成熟植物細胞是一個滲透系統(tǒng)3.滲透原理的應用(1)比較不同溶液濃度大小(3)探究物質(zhì)能否通過半透膜(以碘和淀粉為例)【例1】如圖所示,把體積與質(zhì)量濃度相同的葡萄糖溶液與蔗糖溶液用半透膜(允許溶劑和葡萄糖通過,不允許蔗糖通過)隔開,開始時和一段時間后液面情況是()A.甲高于乙B.乙高于甲C.甲先高于乙,乙后高于甲D.乙先高于甲,甲后高于乙典例訓練【解題指導】

應比較甲、乙兩側(cè)溶液的物質(zhì)的量濃度:甲側(cè)和乙側(cè)分別放入的是體積與質(zhì)量濃度相同的葡萄糖溶液和蔗糖溶液,由于葡萄糖的摩爾質(zhì)量小于蔗糖的摩爾質(zhì)量,故葡萄糖溶液比蔗糖溶液的物質(zhì)的量濃度大。所以,開始時水從乙側(cè)擴散到甲側(cè),液面甲先高于乙;由于葡萄糖能夠通過半透膜由甲側(cè)向乙側(cè)擴散,乙側(cè)濃度不斷上升,水從甲側(cè)擴散到乙側(cè),甲側(cè)液面逐漸下降,乙側(cè)液面不斷上升,最后乙側(cè)液面高于甲側(cè)液面。答案:C【例2】(2014·湖州月考)如圖甲為滲透作用裝置吸水示意圖,圖乙表示圖甲中漏斗內(nèi)液面上升的高度與時間的關系,圖丙表示成熟植物細胞在某外界溶液中的一種狀態(tài)(此時細胞有活性)。下列相關敘述中,錯誤的是()A.圖甲中的滲透作用發(fā)生需要兩個條件:有半透膜c及a與b之間具有濃度差B.圖乙中液面不能一直上升的原因是半透膜兩側(cè)的溶液濃度相等C.圖丙中細胞吸水的能力大于初始質(zhì)壁分離時細胞吸水的能力D.如果丙細胞沒有細胞壁支持,置于清水中也會發(fā)生吸水脹破的現(xiàn)象【解題指導】

滲透作用發(fā)生的條件:有半透膜及半透膜兩側(cè)的溶液具有濃度差,A項正確。圖乙表示的是圖甲中液面上升的高度與時間的關系,液面不再升高時,通過半透膜進出漏斗的水分子數(shù)相等,但此時b的濃度應大于a的濃度,B項錯誤。細胞失水越多,吸水能力越強。植物細胞在吸水狀態(tài)下沒脹破的原因是有細胞壁的支持作用,如果破壞了細胞壁,則植物細胞吸水量達到一定程度之后也會脹破,D項正確。答案:B誤區(qū)1誤認為滲透就是擴散。點撥:滲透是特殊形式的擴散,擴散指物質(zhì)從高濃度區(qū)域向低濃度區(qū)域的運動。而滲透特指水分子通過半透膜進行的擴散。誤區(qū)2誤認為半透膜就是選擇透性膜。點撥:(1)兩者共性:允許小分子通過,大分子都不能通過。(2)二者區(qū)別①膜的性質(zhì)不同:前者可以是生物性的選擇透性膜,也可以是無生命的物理性膜。后者是具有生命的生物膜。②決定物質(zhì)是否通過的原因不同:物質(zhì)能否通過前者,是由分子大小決定的。后者的選擇透性是由其上的載體蛋白決定的,細胞死亡或載體蛋白失活后,其選擇透性喪失。走出誤區(qū)誤區(qū)3誤認為膜兩側(cè)溶液的濃度是質(zhì)量濃度。點撥:溶液濃度指物質(zhì)的量濃度而非質(zhì)量濃度:如10%葡萄糖溶液和10%蔗糖溶液的質(zhì)量濃度相等,但10%蔗糖溶液的物質(zhì)的量濃度小,故水可通過半透膜由蔗糖溶液向葡萄糖溶液移動。誤區(qū)4誤認為達到滲透平衡時,半透膜兩側(cè)溶液濃度相等。點撥:達到滲透平衡時,半透膜兩側(cè)水分子移動達動態(tài)平衡,此時膜兩側(cè)溶液的濃度未必相等,如透析袋內(nèi)蔗糖溶液與透析袋外的清水可達滲透平衡,但濃度總不會相等?？键c二物質(zhì)出入細胞方式知識歸納問題引領:(1)易化擴散和主動轉(zhuǎn)運有哪些區(qū)別?(2)O2濃度是如何影響主動轉(zhuǎn)運的?知識歸納1.物質(zhì)出入細胞方式的比較方式被轉(zhuǎn)運物質(zhì)濃度梯度載體是否需要耗能情況舉例被動轉(zhuǎn)運擴散除水外的小分子順濃度否否氧氣、CO2、甘油、乙醇滲透水順濃度否否水易化擴散小分子、離子順濃度需要否葡萄糖進入紅細胞主動轉(zhuǎn)運小分子、離子一般逆濃度需要需要神經(jīng)細胞排出鈉離子和吸收鉀離子胞吞大分子、顆粒--需要白細胞吞噬細菌胞吐大分子、顆粒--需要胰島β細胞分泌胰島素2.影響物質(zhì)跨膜運輸?shù)囊蛩?1)物質(zhì)濃度(在一定的濃度范圍內(nèi))(2)氧氣濃度(3)溫度3.判斷物質(zhì)出入細胞的方式的主要思路(1)根據(jù)分子大小(2)根據(jù)運輸方向:逆濃度梯度的跨膜運輸方式是主動轉(zhuǎn)運。4.探究物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞?1)探究是主動轉(zhuǎn)運還是被動轉(zhuǎn)運(2)探究是擴散還是易化擴散【例3】(2014·杭州師大附中檢測)Na+—K+泵是一種常見的ATP—驅(qū)動泵(如圖所示),是在動物細胞的能量系統(tǒng)中起主要作用的載體蛋白,也是能催化ATP水解的酶。這種泵每消耗1分子的ATP,就逆濃度梯度將3分子的Na+泵出細胞外,將2分子的K+泵入細胞內(nèi)。由此可知()典例訓練答案:D【前連后掛】

在神經(jīng)纖維膜上,受到刺激后鈉離子內(nèi)流的方式與鈉離子通過Na+—K+泵跨膜運輸?shù)姆绞较嗤瑔?答案提示:不同,受到刺激后鈉離子內(nèi)流的方式是易化擴散,而鈉離子通過Na+—K+泵跨膜運輸?shù)姆绞绞侵鲃愚D(zhuǎn)運。【例4】下圖表示細胞膜的結(jié)構(gòu)和物質(zhì)進出細胞的方式,下列說法不正確的是()A.在圖①a～e過程中,代表細胞分泌Na+過程的是eB.不同生物膜的功能差異主要由A物質(zhì)決定C.與圖②中曲線Ⅰ相符的過程是圖①中的過程a或eD.在圖①所示的結(jié)構(gòu)中,A和B物質(zhì)不是靜止的【解題指導】

本題考查細胞膜的結(jié)構(gòu)和物質(zhì)進出細胞的方式的相關知識。細胞分泌Na+過程是逆濃度梯度運輸,屬于主動轉(zhuǎn)運,需要載體和能量,可用e表示,選項A正確;生物膜的功能主要取決于其上蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量的差異,選項B正確;圖②中曲線Ⅰ代表主動轉(zhuǎn)運,需要載體和能量,又因為細胞內(nèi)的濃度逐漸增大,只能是圖①中的過程a,選項C錯;構(gòu)成細胞膜的磷脂分子和蛋白質(zhì)分子都是可以運動的,選項D正確。答案:C走出誤區(qū)誤區(qū)1誤認為需要載體蛋白協(xié)助的運輸方式只有主動轉(zhuǎn)運。點撥:需要載體蛋白協(xié)助的運輸方式除主動轉(zhuǎn)運外還有易化擴散。誤區(qū)2誤認為消耗能量的運輸方式只有主動轉(zhuǎn)運。點撥:消耗能量的運輸方式除主動轉(zhuǎn)運外還有胞吞和胞吐。誤區(qū)3誤認為從高濃度到低濃度的運輸方式只有擴散。點撥:從高濃度到低濃度的運輸方式除擴散外還有易化擴散。誤區(qū)4誤認為影響易化擴散運輸速率的因素只有載體蛋白數(shù)量。點撥:影響易化擴散運輸速率的因素除載體蛋白數(shù)量外,還有膜兩側(cè)溶液的濃度差。誤區(qū)5誤認為與主動轉(zhuǎn)運有關的細胞器只有供能的線粒體。點撥:與主動轉(zhuǎn)運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。誤區(qū)6誤認為RNA和蛋白質(zhì)等大分子物質(zhì)進出細胞核的方式是胞吞、胞吐。點撥:RNA和蛋白質(zhì)等大分子物質(zhì)進出細胞核是通過核孔,而不是通過胞吞、胞吐。實驗:觀察洋蔥表皮細胞的質(zhì)壁分離及質(zhì)壁分離復原實驗基礎實驗探究·積累技能

透析實驗分析誤差【實驗原理】(1)植物細胞外具有細胞壁,且細胞壁的

很小。(2)細胞液濃度小于外界溶液濃度時,細胞

;細胞液濃度大于外界溶液濃度時,細胞

。伸縮性失水吸水【實驗步驟】【實驗結(jié)論】成熟植物細胞能與外界溶液發(fā)生

作用,當外界溶液濃度

細胞液濃度時,細胞失水,發(fā)生

;當外界溶液濃度

細胞液濃度時,細胞吸水,發(fā)生

。注意事項:(1)實驗成功的關鍵之一是實驗材料的選擇。①要選擇成熟植物活組織(保證有選擇透性,能發(fā)生滲透作用)。②要選用帶有一定顏色的植物組織(易于觀察)。(2)選用的蔗糖溶液濃度要適宜過低會引起質(zhì)壁分離不發(fā)生或質(zhì)壁分離所需時間過長;過高則造成植物細胞因失水過多、過快而死亡。滲透大于質(zhì)壁分離小于質(zhì)壁分離復原(3)發(fā)生質(zhì)壁分離復原需要將植物再置于低濃度的溶液或清水中,但如果所用溶質(zhì)為KNO3、NaCl、尿素、乙二醇等,質(zhì)壁分離后因細胞主動或被動吸收溶質(zhì)微粒而使細胞液濃度增大,植物細胞會吸水引起質(zhì)壁分離后的自動復原。(4)質(zhì)壁分離后,在質(zhì)膜和細胞壁之間充斥的液體為外界溶液(如蔗糖溶液)?！緦嶒灛F(xiàn)象及分析】(1)質(zhì)壁分離的表現(xiàn)宏觀上植物由堅挺→萎蔫微觀上液泡由大→小,細胞液顏色由淺→深,原生質(zhì)層與細胞壁分離(2)質(zhì)壁分離的原因透析實驗1.為什么選擇紫色洋蔥外表皮作為實驗材料?透析:必須選擇有大液泡并有顏色的植物細胞,便于在顯微鏡下直接觀察到紫色大液泡的顏色和大小的變化。2.為什么實驗操作中要設置3次觀察?透析:為了進行對照。第1次觀察的是正常狀態(tài)的細胞;第2次觀察的是質(zhì)壁分離的細胞;第3次觀察的是質(zhì)壁分離復原的細胞。3.發(fā)生質(zhì)壁分離的植物細胞中,原生質(zhì)層和細胞壁之間是什么物質(zhì)?透析:濃度降低了的蔗糖溶液。4.若將蔗糖溶液改為尿素溶液,實驗現(xiàn)象怎樣?為什么?透析:先質(zhì)壁分離,再質(zhì)壁分離復原。葡萄糖、KNO3、尿素等溶液使細胞發(fā)生質(zhì)壁分離后,因細胞主動或被動吸收溶質(zhì)微粒使細胞液濃度增大,植物細胞會吸水引起質(zhì)壁分離自動復原。5.假如將實驗材料換為人的口腔上皮細胞,實驗結(jié)果將會怎樣?透析:加入蔗糖溶液后細胞會失水皺縮,再加入清水后皺縮的細胞逐漸吸水恢復到原來大小,復原后的細胞繼續(xù)置于清水中有可能導致吸水過多而破裂。誤差分析誤差1:某同學觀察到洋蔥表皮細胞的質(zhì)壁分離,但沒有觀察到質(zhì)壁分離復原,試分析可能的原因。原因分析:

(1)外界溶液濃度過高,細胞過度失水而死亡;(2)質(zhì)壁分離時間過長,質(zhì)膜及其以內(nèi)部分脫水變性。誤差2:沒能引起質(zhì)壁分離或質(zhì)壁分離速度太慢。原因分析:溶液濃度過低。命題設計撕取洋蔥表皮,剪成大小相等的小塊,分別浸入不同濃度的硝酸鉀溶液中。經(jīng)過一段時間后,用顯微鏡觀察到的實驗結(jié)果如下表:KNO3溶液(mol/L)ABCDEF0.110.120.1250.130.140.50質(zhì)壁分離程度--初始分離分離顯著分離顯著分離質(zhì)壁分離復原狀況--自動復原自動復原誘發(fā)復原不能復原(1)洋蔥表皮細胞的細胞液濃度約為

。

(2)C和D處理均發(fā)生質(zhì)壁分離和自動復原,其原因是

。在此過程中,物質(zhì)進出細胞的方式先后是

。

(3)F處理后不能復原的原因是

。

(4)請以紫色洋蔥為實驗材料,鑒別清水、2mol/L的蔗糖溶液和2mol/L的KNO3溶液。實驗用具:載玻片、蓋玻片、顯微鏡、吸水紙、清水、鑷子、刀片等。實驗步驟:第一步:取同一部位的洋蔥表皮制作三個臨時裝片。第二步:用顯微鏡分別觀察

。

第三步:分別在三個臨時裝片的蓋玻片的一側(cè)滴入三種溶液,另一側(cè)

。

結(jié)果預測與分析:①如果觀察到洋蔥表皮細胞未發(fā)生質(zhì)壁分離的現(xiàn)象,則

;

②

,

則滴加的外界溶液為2mol/L的蔗糖溶液;③

。

(3)溶液濃度過高會導致細胞過度失水死亡。(4)洋蔥表皮細胞在2mol/L蔗糖溶液中會發(fā)生質(zhì)壁分離,在2mol/LKNO3溶液中會發(fā)生質(zhì)壁分離和自動復原,而在清水中細胞不發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象,據(jù)此可鑒別三種溶液。答案:(1)0.12～0.125mol/L(4)實驗步驟:正常的洋蔥表皮細胞用吸水紙吸引,并重復幾次,用顯微鏡觀察現(xiàn)象,記錄結(jié)果結(jié)果預測與分析:①滴加的外界溶液是清水②如果觀察到洋蔥表皮細胞發(fā)生了質(zhì)壁分離的現(xiàn)象后不能自動復原③如果觀察到洋蔥表皮細胞發(fā)生了質(zhì)壁分離現(xiàn)象后能夠自動復原,則滴加的外界溶液為2mol/L的KNO3溶液題組演練·科學高效

題組集訓對點落實題組一滲透系統(tǒng)的原理及應用1.如圖所示,U形管中間被一種能允許水分子通過而其他分子不能通過的半透膜隔開,現(xiàn)在兩側(cè)分別加入物質(zhì)的量濃度為0.1mol/L的蔗糖溶液和麥芽糖溶液,一段時間后左右兩側(cè)液面高度變化是怎樣的?若向U形管右側(cè)加入某種微量物質(zhì)(不直接影響溶液濃度),右側(cè)液面高度上升,那么加入的這種微量物質(zhì)最可能是()A.右側(cè)液面高度下降;胰島素B.右側(cè)液面高度下降;蔗糖酶C.兩側(cè)液面高度不變;麥芽糖酶D.兩側(cè)液面高度不變;蒸餾水C解析:發(fā)生滲透作用的“濃度”指的是“物質(zhì)的量濃度”,而不是“質(zhì)量濃度”。由題意可知,半透膜允許水分子通過而其他分子不能通過,又由于半透膜兩側(cè)的蔗糖溶液的物質(zhì)的量濃度和麥芽糖溶液的物質(zhì)的量濃度相等,所以通過半透膜向?qū)?cè)擴散的水分子數(shù)相等,兩側(cè)液面高度保持不變。向U形管右側(cè)加入某種微量物質(zhì)后,右側(cè)液面高度上升,由選項給出的物質(zhì)來看只能是麥芽糖酶,因為麥芽糖酶能將麥芽糖分解成單糖,使右側(cè)溶液物質(zhì)的量濃度升高,水分子由低濃度流向高濃度,從而導致右側(cè)液面高度上升。2.圖1表示物質(zhì)擴散的圖解,圖2是設計證明圖1物質(zhì)擴散成立的實驗裝置。下列有關敘述正確的是()A.圖甲中水柱a將持續(xù)上升B.圖甲中水柱a將先上升后下降C.圖乙中水柱b將持續(xù)上升D.圖乙中水柱b將先上升后下降解析:圖1說明淀粉不能通過半透膜,葡萄糖能通過半透膜,甲裝置中,淀粉溶液濃度大會吸水,故a上升后停止上升;乙裝置中,葡萄糖溶液濃度大會吸水,b上升,但由于葡萄糖會通過半透膜進入清水增大清水的濃度,故b隨后會下降。D題組二物質(zhì)出入細胞的方式3.如圖中曲線a、b表示物質(zhì)跨(穿)膜運輸?shù)膬煞N方式,下列表述正確的是()A.脂溶性小分子物質(zhì)不能通過方式a運輸B.與方式a有關的載體蛋白覆蓋于細胞膜表面C.方式b的最大轉(zhuǎn)運速率與載體蛋白數(shù)量有關D.抑制細胞呼吸對方式a和b的轉(zhuǎn)運速率均有影響C解析:分析坐標曲線可以看出,a為擴散,b為易化擴散(或主動轉(zhuǎn)運)。脂溶性小分子物質(zhì)通過擴散(即方式a)運輸,因此A錯誤;方式a與載體無關,只與濃度有關,因此B錯誤;方式b的最大轉(zhuǎn)運速率與載體的種類和數(shù)量有關,因此C正確。抑制細胞呼吸,能量供應不足,導致主動轉(zhuǎn)運受阻,而與擴散(易化擴散)無關,因此D錯誤。4.如圖所示為物質(zhì)進出細胞的兩種方式,對該圖的正確理解是()A.Ⅰ和Ⅱ分別表示易化擴散和主動轉(zhuǎn)運B.Ⅰ和Ⅱ分別表示胞吞和胞吐C.葡萄糖、性激素是以Ⅱ方式進入細胞的D.水、二氧化碳、氧氣是以Ⅰ方式進入細胞的D解析:據(jù)圖信息可知Ⅰ方式進入細胞不需要載體協(xié)助,也不消耗能量,屬于擴散;Ⅱ方式進入細胞需要載體協(xié)助,也需要消耗能量,屬于主動轉(zhuǎn)運。水、二氧化碳、氧氣進出細胞的方式是擴散,葡萄糖進入