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高中生物浙科版 (2019)必修1《分子与细胞》第三节 物质通过多种方式出入细胞优质课件ppt
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这是一份高中生物浙科版 (2019)必修1《分子与细胞》第三节 物质通过多种方式出入细胞优质课件ppt，共52页。PPT课件主要包含了素养导学，内容梳理，随堂检测，概念突破，高浓度处，低浓度处，半透膜，相对较多，相对较少，无变化等内容，欢迎下载使用。
1.被动转运不需要消耗能量(1)扩散和渗透①扩散a.概念:分子或离子从 向 运动的现象。b.结果:使得该分子或离子分布 ,直到平衡。c.举例:氧、二氧化碳、酒精、甘油等物质的运动。②渗透a.概念:水分子通过 的扩散。b.方向:从水分子数 的一侧进入 的一侧。
c.动、植物细胞的渗透比较
(2)观察植物细胞的质壁分离及质壁分离复原现象①原理:植物细胞浸泡在不同浓度溶液中,会因吸水、失水引起 的变化,这种变化可通过 观察到。②流程:制作临时装片→观察 现象→观察 现象。(3)易化扩散①运输方向: 浓度→ 浓度。②能量需求: 能量。③需要 协助。
2.主动转运需要载体蛋白,并且消耗能量(1)主动转运图示
(2)图示分析①运输方向: 浓度→ 浓度。②需要A 协助。③能量需求:需要消耗B 。
3.有些物质通过胞吞、胞吐进出细胞(1)特点:运输物质需要被 包裹。(2)运输物质类型:主要是 物质,如蛋白质、多糖等。(3)能量需求: (填“需要”或“不需要”)消耗能量。(4)运输物质的性质:可以是 ,也可以是 。
概念一 被动转运不需要消耗能量[概念情境] 在一个长颈漏斗的漏斗口密封上一层玻璃纸,往漏斗内注入蔗糖溶液,然后将漏斗浸入盛有清水的烧杯中,使漏斗管内外的液面高度相等。过一段时间后,会出现如图所示的现象。(玻璃纸是一种半透膜,水分子可以透过它,而蔗糖分子则不能)
(1)漏斗管内的液面为什么会升高?提示:单位体积的清水中水分子数大于单位体积的蔗糖溶液中水分子数。单位时间内由清水透过玻璃纸进入蔗糖溶液的水分子数多于由蔗糖溶液透过玻璃纸进入清水的水分子数。(2)如果用一层纱布代替玻璃纸,漏斗管内的液面还会升高吗?为什么?提示:不会。因为纱布是全透性的,水分子和蔗糖分子都能通过,因此液面不会升高。(3)如果烧杯中不是清水,而是同样浓度的蔗糖溶液,结果会怎样?为什么?提示:液面不会升高。因为半透膜两侧溶液没有浓度差,单位时间内透过玻璃纸由烧杯进入长颈漏斗的水分子数量等于渗出的水分子数量。
突破点1 扩散与渗透的比较
[典例1] 实验装置如图所示,一段时间后,含液体3的半透膜袋萎缩,而含液体1的半透膜袋坚挺硬实,请推断实验开始时3种液体的浓度是(表中的“高”表示高浓度蔗糖溶液;“低”表示低浓度蔗糖溶液)( )
解析:溶液浓度高就会吸水,溶液浓度低就会失水,所以综合分析,三种溶液的浓度高低的顺序是液体1>液体2>液体3,结合选项可知,液体1高,液体2低,液体3是水。
[概念误区] 分析扩散和渗透内容时注意以下几点:(1)水分子的移动方向是双向的,但最终结果是由低浓度溶液流向高浓度溶液的水分子数多。(2)渗透装置中溶液浓度指物质的量浓度而非质量浓度,实质是指渗透压。(3)如果溶质分子不能透过半透膜,在达到渗透平衡时,一般两侧溶液的浓度并不相等,因为液面高的一侧形成的静水压,会阻止溶剂由低浓度一侧向高浓度一侧扩散。
突破点2 动、植物细胞的渗透作用比较
[典例2] 如图所示,渗透作用能使红细胞涨破,但只能使植物细胞膨胀,下列相关判断错误的是( )A.过程①②中水分子进入细胞的方式相同B.红细胞涨破,说明红细胞没有类似半透膜的结构C.过程②中渗透作用的方向是从细胞外到细胞内D.动物与植物细胞变化差异是二者结构不同导致的
解析:过程①②中水分子进入细胞的方式相同,都是渗透;红细胞涨破,说明红细胞的细胞膜类似半透膜;过程②中植物细胞吸水,渗透作用的方向是从细胞外到细胞内;动物与植物细胞变化差异是二者结构不同导致的。
动、植物渗透作用的共性与差异(1)共性①细胞液的浓度与外界溶液浓度存在差异时,动、植物细胞均会出现渗透现象,若外界溶液浓度高,则渗透失水;若细胞液浓度高,则渗透吸水。②达到平衡后,动、植物细胞仍有水分子的进出,此时不存在渗透,进出的水分子源于水分子的随机运动。(2)差异①失水后的表现不同:动物细胞不具有细胞壁,因此动物细胞失水后表现为皱缩,而植物细胞则一般表现为质壁分离。②吸水后的表现不同:动物细胞在低渗环境中,会吸水涨大甚至破裂;植物细胞因细胞壁的保护,无论在何种低渗环境中,均只会吸水涨大,不会破裂。
突破点3 观察植物细胞的质壁分离与质壁分离复原
[典例3] 如图为观察紫色洋葱外表皮细胞质壁分离和质壁分离复原现象实验的示意图,下列有关叙述中,正确的是( )A.步骤B中,低倍镜下不能观察到液泡,需用高倍镜才能观察到B.步骤C和E中滴加的溶液,前者为清水,后者为质量浓度0.3 g/mL的蔗糖溶液C.若步骤F中看到的细胞仍处于质壁分离状态,则说明原表皮细胞是死细胞D.步骤B与步骤F所观察到的表皮细胞应比正常生理状态下的略大
解析:步骤B中,低倍镜下能观察到液泡;步骤C和E中滴加的溶液,前者为质量浓度0.3 g/mL的蔗糖溶液,后者为清水;步骤F中看到的细胞仍处于质壁分离状态,说明原表皮细胞可能正处于质壁分离复原的状态;步骤B与步骤F所观察到的表皮细胞都是在清水中的细胞,应比正常生理状态下的略大。
观察洋葱外表皮细胞的质壁分离及质壁分离复原
(1)植物细胞质壁分离及复原的过程
(3)质壁分离及复原实验中的对照实验,本实验存在两组前后对照实验
(4)引发质壁分离的原因
(5)质壁分离在生产生活实际中的应用①观察植物细胞的细胞膜;②判断细胞的死活;③测定植物细胞的细胞液浓度范围;④鉴别不同类型的溶液。
突破点4 易化扩散实例及特点分析
[典例4] 某同学通过查阅资料,对物质跨膜运输进行如下总结:①物质由高浓度运至低浓度②载体蛋白与被转运的分子或离子结合,将其转运至膜的另一侧③需要消耗能量④不需要消耗能量⑤不需要载体蛋白的协助根据该同学的总结,请回答以下2个问题。1.在该同学总结的物质跨膜运输中,属于易化扩散运输特点的是( )A.①②④B.①③④C.①④⑤D.①②⑤
解析:易化扩散是在载体蛋白的协助下,将物质顺浓度梯度转运至膜的另一侧,不需要消耗能量。
2.如图是易化扩散运输物质的模式图,据图分析正确的是( )A.图中的溶质可能是氧气分子B.图中载体蛋白形状改变后可恢复原状C.图中的溶质分子不溶于磷脂双分子层,不能穿过细胞膜D.图中的载体蛋白的形状变化一定需要ATP提供能量
解析:该运输方式为易化扩散,氧气分子的运输方式是扩散;图中载体蛋白形状改变后可恢复原状;根据图示信息不能确定图中的溶质分子是否能溶于磷脂双分子层,但能通过易化扩散穿过细胞膜;图中载体蛋白的形状变化不需要ATP提供能量。
[特别提醒] 在易化扩散运输物质的过程中,载体蛋白会发生形变(这种形变不需要消耗能量),这种形变属于可逆形变,完成物质运输后可恢复原状。
概念二 主动转运需要载体蛋白,并且消耗能量[概念情境] 法囊藻是一种海生绿藻,如图所示为经化学测定所得的法囊藻细胞及周围海水中各种离子的浓度。图中深色部分表示法囊藻细胞液中离子的浓度,白色部分表示海水中各种离子的浓度。
请思考以下问题。(1)法囊藻细胞液中各种离子的浓度与海水中各种离子的浓度相差较大,如K+和Cl-在细胞内含量高,而Ca2+和Mg2+在细胞内含量较低。这一事实说明了什么?出现这种现象的主要原因是什么?提示:表明细胞对矿质元素离子的吸收具有选择性。出现这种现象与法囊藻细胞膜上的载体蛋白的种类和数量有关。(2)法囊藻细胞利用什么方式吸收K+和Cl-?你的判断依据是什么?提示:主动转运。依据是K+和Cl-逆浓度梯度由海水向细胞中运输。(3)你认为法囊藻细胞吸收K+和Cl-的方式对活细胞生命活动的意义是什么?提示:能保证细胞按照生命活动的需要主动地选择吸收营养物质。
突破点 主动转运的运输特点及实例分析
[典例] 如图表示葡萄糖的跨膜运输方式,下列叙述中错误的是( )A.该跨膜运输过程需要消耗能量B.温度会影响该跨膜运输过程C.图中载体蛋白也可运输蔗糖D.图中载体蛋白与葡萄糖结合从而改变形状
解析:该跨膜运输过程为主动转运,需要消耗能量;温度会影响分子的运动和酶的活性,从而影响跨膜运输过程;物质运输的过程中,载体蛋白具有专一性,该载体蛋白只能运输葡萄糖,不能运输蔗糖等其他物质;图中载体蛋白与葡萄糖分子结合从而改变形状,运输完成后恢复原状。
[特别提醒] 在主动转运过程中,载体蛋白会发生可逆形变,但是这种形变需要消耗能量。
物质浓度(在一定浓度范围内)
概念三 有些物质通过胞吞、胞吐进出细胞[概念情境] 中国中医科学院首席研究员屠呦呦获2015年诺贝尔生理学或医学奖,她研制的抗疟疾药青蒿素挽救了数百万人的生命。青蒿素是从植物黄花蒿的组织细胞中所提取的一种代谢产物,其作用方式目前尚不明确,推测可能是作用于疟原虫的食物泡,从而阻断了营养摄取的最早阶段,使疟原虫较快出现氨基酸饥饿,迅速形成自噬泡,并不断排出虫体外,使疟原虫损失大量胞浆而死亡。请思考以下问题。(1)疟原虫完成胞吞,体现了生物膜具有什么特点?提示:具有一定的流动性。
(2)若青蒿素阻断疟原虫的胞吞,使其无法形成食物泡。为什么能使疟原虫较快出现氨基酸饥饿?提示:疟原虫胞吞蛋白质,形成食物泡,在细胞内与溶酶体融合,降解蛋白质为生命活动提供氨基酸,若阻断胞吞,不能正常摄取蛋白质,氨基酸的来源受阻。(3)疟原虫形成自噬泡,并不断排出虫体外,这是什么运输方式?说明该方式还可运输什么类型的物质?提示:自噬泡排出虫体外,运输方式是胞吐。自噬泡排出虫体造成疟原虫胞浆大量丢失,说明胞吐还可运输液体类型的物质。
突破点 胞吞、胞吐
[典例] 如图表示细胞对大分子物质“外排”和“内吞”时发生在细胞膜上的过程。下列叙述错误的是( )A.a与b均要以膜的流动性为基础B.a与b需要细胞供能C.a说明细胞分泌的同时会导致膜成分的更新D.a与b分别是细胞排出废物和摄取养分的基本方式
解析:胞吞和胞吐均要以膜的流动性为基础;胞吞和胞吐都需要消耗能量;发生胞吐的同时会导致膜成分的更新;细胞排出废物和摄取养分的基本方式为被动转运和主动转运。
[技巧总结] “三步法”判断物质出入细胞的方式
黑藻是一种常见的沉水植物,其叶肉细胞中液泡无色,而叶绿体大而清晰。某同学观察黑藻叶肉细胞的质壁分离现象,实验步骤和观察结果如图。请回答下列问题。
(1)在制作黑藻叶片临时装片时,先在载玻片上滴加 ,把黑藻叶片放入并 ,然后加上盖玻片,进行观察。(2)步骤①中,可观察到黑藻叶肉细胞中细胞膜及其以内部分的位置是 。
解析:(1)黑藻叶肉细胞是植物细胞,在制作黑藻叶片临时装片时,先在载玻片上滴加清水,然后把黑藻叶片放入并展平,加上盖玻片,进行观察。(2)步骤①为观察正常的细胞,此时植物细胞的细胞膜及其以内部分紧贴着细胞壁。
(3)若步骤②中,从盖玻片的一侧滴加的是加有伊红(植物细胞不吸收的红色染料)的0.3 g/mL蔗糖溶液,则在显微镜下观察到A、B处颜色分别是 。(4)若将步骤②中浸润在0.3 g/mL蔗糖溶液中黑藻叶片的装片,放在80 ℃条件下处理一段时间,在显微镜下观察,如果B处呈绿色,最可能的原因是 。
解析:(3)0.3 g/mL蔗糖溶液的浓度大于黑藻的细胞液浓度,黑藻叶肉细胞因失水而发生质壁分离,由于伊红是植物细胞不吸收的红色染料,则在显微镜下观察到B处显示红色,A处为细胞质,含有叶绿体,颜色显示绿色。(4)正常情况下,叶绿素分子不会出细胞,如果B处呈绿色,则可能是高温使细胞膜、叶绿体膜失去选择透过性,叶绿素等色素进入B处导致的。
高温使细胞膜、叶绿体膜失去选择透过性,叶绿素等色素进入B处
1.(2019·浙江1月学考)葡萄糖分子在载体蛋白的协助下,顺浓度梯度进入哺乳动物红细胞。这种转运方式为( )A.渗透作用B.易化扩散C.胞吞作用D.主动转运
解析:物质顺浓度梯度转运,且需要载体蛋白协助的运输方式为易化扩散。
2.将家兔红细胞甲、乙、丙分别置于三种不同浓度(a、b、c)的溶液中,水分子的跨膜运输示意图如下(箭头方向表示水分子的进出方向,箭头粗细表示水分子出入的多少,已知实验前甲、乙、丙细胞内部溶液浓度相等)。下列叙述正确的是( )A.据图可知,三种溶液浓度a乙C.若丙换成洋葱表皮细胞,则其会破裂D.光学显微镜下可观察到乙细胞有水分子的进出
解析:分析题图,甲细胞失水最多,说明a溶液浓度最大,其次是b,最小的是c;甲细胞失去部分水后才能达到动态平衡,乙基本上不失水,因此当甲细胞达到平衡后,细胞内部液体浓度甲>乙;植物细胞因为有细胞壁的存在,不会吸水涨破;光学显微镜下无法观察到水分子。
3.图甲表示四种不同的物质在一个动物细胞内外的相对浓度差异。其中通过图乙所示的过程来维持细胞内外浓度差异的物质是( )A.Na+ B.CO2C.胰岛素D.K+
解析:图甲中Na+由高浓度运至低浓度,属于易化扩散,不消耗能量;CO2的运输方式属于扩散,不需要载体蛋白和能量;胰岛素属于分泌蛋白,运输方式属于胞吐,需要能量,不需要载体蛋白;K+是细胞外的浓度低于细胞内,从膜外运输到膜内,属于逆浓度梯度运输,需要消耗能量,符合乙图。
4.(2018·浙江4月学考)在观察某植物细胞的质壁分离及质壁分离复原实验中,依次观察到的结果示意图如下,其中①②指细胞结构。下列叙述正确的是( )A.甲状态时不存在水分子跨膜运输进出细胞的现象B.甲→乙变化的原因之一是结构①的伸缩性比结构②的要大C.乙→丙的变化是外界溶液浓度小于细胞液浓度所致D.细胞发生渗透作用至丙状态,一段时间后该细胞会破裂
解析:甲状态下存在水分子跨膜运输进出细胞的现象;甲到乙表示细胞失水发生质壁分离,发生该变化的原因之一是细胞膜(结构②)的伸缩性比细胞壁(结构①)的要大;乙到丙是细胞吸水引起的,所以外界溶液浓度小于细胞液浓度;因有细胞壁保护,所以一段时间后细胞丙不会破裂。
5.如图为葡萄糖和Na+进出小肠绒毛上皮细胞的示意图。据图判断,下列叙述中正确的是( )A.小肠绒毛上皮细胞吸收Na+的方式为主动转运B.图示葡萄糖进入小肠绒毛上皮细胞的过程直接消耗ATPC.小肠绒毛上皮细胞的所有载体蛋白都只转运一种物质D.同一物质进出同一个细胞的跨膜运输方式可能不同
解析:小肠绒毛上皮细胞吸收Na+和葡萄糖的运输方向分别是高浓度至低浓度和低浓度至高浓度,运输方式分别是易化扩散和主动转运,图示细胞吸收葡萄糖时并没有直接消耗ATP;图示中小肠绒毛上皮细胞的一种载体蛋白可负责转运葡萄糖和Na+;图中葡萄糖和Na+进出小肠绒毛上皮细胞的跨膜运输方式均不同,因此同一物质进出同一个细胞的跨膜运输方式可能不同。
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1.被动转运不需要消耗能量(1)扩散和渗透①扩散a.概念:分子或离子从 向 运动的现象。b.结果:使得该分子或离子分布 ,直到平衡。c.举例:氧、二氧化碳、酒精、甘油等物质的运动。②渗透a.概念:水分子通过 的扩散。b.方向:从水分子数 的一侧进入 的一侧。
c.动、植物细胞的渗透比较
(2)观察植物细胞的质壁分离及质壁分离复原现象①原理:植物细胞浸泡在不同浓度溶液中,会因吸水、失水引起 的变化,这种变化可通过 观察到。②流程:制作临时装片→观察 现象→观察 现象。(3)易化扩散①运输方向: 浓度→ 浓度。②能量需求: 能量。③需要 协助。
2.主动转运需要载体蛋白,并且消耗能量(1)主动转运图示
(2)图示分析①运输方向: 浓度→ 浓度。②需要A 协助。③能量需求:需要消耗B 。
3.有些物质通过胞吞、胞吐进出细胞(1)特点:运输物质需要被 包裹。(2)运输物质类型:主要是 物质,如蛋白质、多糖等。(3)能量需求: (填“需要”或“不需要”)消耗能量。(4)运输物质的性质:可以是 ,也可以是 。
概念一 被动转运不需要消耗能量[概念情境] 在一个长颈漏斗的漏斗口密封上一层玻璃纸,往漏斗内注入蔗糖溶液,然后将漏斗浸入盛有清水的烧杯中,使漏斗管内外的液面高度相等。过一段时间后,会出现如图所示的现象。(玻璃纸是一种半透膜,水分子可以透过它,而蔗糖分子则不能)
(1)漏斗管内的液面为什么会升高?提示:单位体积的清水中水分子数大于单位体积的蔗糖溶液中水分子数。单位时间内由清水透过玻璃纸进入蔗糖溶液的水分子数多于由蔗糖溶液透过玻璃纸进入清水的水分子数。(2)如果用一层纱布代替玻璃纸,漏斗管内的液面还会升高吗?为什么?提示:不会。因为纱布是全透性的,水分子和蔗糖分子都能通过,因此液面不会升高。(3)如果烧杯中不是清水,而是同样浓度的蔗糖溶液,结果会怎样?为什么?提示:液面不会升高。因为半透膜两侧溶液没有浓度差,单位时间内透过玻璃纸由烧杯进入长颈漏斗的水分子数量等于渗出的水分子数量。
突破点1 扩散与渗透的比较
[典例1] 实验装置如图所示,一段时间后,含液体3的半透膜袋萎缩,而含液体1的半透膜袋坚挺硬实,请推断实验开始时3种液体的浓度是(表中的“高”表示高浓度蔗糖溶液;“低”表示低浓度蔗糖溶液)( )
解析:溶液浓度高就会吸水,溶液浓度低就会失水,所以综合分析,三种溶液的浓度高低的顺序是液体1>液体2>液体3,结合选项可知,液体1高,液体2低,液体3是水。
[概念误区] 分析扩散和渗透内容时注意以下几点:(1)水分子的移动方向是双向的,但最终结果是由低浓度溶液流向高浓度溶液的水分子数多。(2)渗透装置中溶液浓度指物质的量浓度而非质量浓度,实质是指渗透压。(3)如果溶质分子不能透过半透膜,在达到渗透平衡时,一般两侧溶液的浓度并不相等,因为液面高的一侧形成的静水压,会阻止溶剂由低浓度一侧向高浓度一侧扩散。
突破点2 动、植物细胞的渗透作用比较
[典例2] 如图所示,渗透作用能使红细胞涨破,但只能使植物细胞膨胀,下列相关判断错误的是( )A.过程①②中水分子进入细胞的方式相同B.红细胞涨破,说明红细胞没有类似半透膜的结构C.过程②中渗透作用的方向是从细胞外到细胞内D.动物与植物细胞变化差异是二者结构不同导致的
解析:过程①②中水分子进入细胞的方式相同,都是渗透;红细胞涨破,说明红细胞的细胞膜类似半透膜;过程②中植物细胞吸水,渗透作用的方向是从细胞外到细胞内;动物与植物细胞变化差异是二者结构不同导致的。
动、植物渗透作用的共性与差异(1)共性①细胞液的浓度与外界溶液浓度存在差异时,动、植物细胞均会出现渗透现象,若外界溶液浓度高,则渗透失水;若细胞液浓度高,则渗透吸水。②达到平衡后,动、植物细胞仍有水分子的进出,此时不存在渗透,进出的水分子源于水分子的随机运动。(2)差异①失水后的表现不同:动物细胞不具有细胞壁,因此动物细胞失水后表现为皱缩,而植物细胞则一般表现为质壁分离。②吸水后的表现不同:动物细胞在低渗环境中,会吸水涨大甚至破裂;植物细胞因细胞壁的保护,无论在何种低渗环境中,均只会吸水涨大,不会破裂。
突破点3 观察植物细胞的质壁分离与质壁分离复原
[典例3] 如图为观察紫色洋葱外表皮细胞质壁分离和质壁分离复原现象实验的示意图,下列有关叙述中,正确的是( )A.步骤B中,低倍镜下不能观察到液泡,需用高倍镜才能观察到B.步骤C和E中滴加的溶液,前者为清水,后者为质量浓度0.3 g/mL的蔗糖溶液C.若步骤F中看到的细胞仍处于质壁分离状态,则说明原表皮细胞是死细胞D.步骤B与步骤F所观察到的表皮细胞应比正常生理状态下的略大
解析:步骤B中,低倍镜下能观察到液泡;步骤C和E中滴加的溶液,前者为质量浓度0.3 g/mL的蔗糖溶液,后者为清水;步骤F中看到的细胞仍处于质壁分离状态,说明原表皮细胞可能正处于质壁分离复原的状态;步骤B与步骤F所观察到的表皮细胞都是在清水中的细胞,应比正常生理状态下的略大。
观察洋葱外表皮细胞的质壁分离及质壁分离复原
(1)植物细胞质壁分离及复原的过程
(3)质壁分离及复原实验中的对照实验,本实验存在两组前后对照实验
(4)引发质壁分离的原因
(5)质壁分离在生产生活实际中的应用①观察植物细胞的细胞膜;②判断细胞的死活;③测定植物细胞的细胞液浓度范围;④鉴别不同类型的溶液。
突破点4 易化扩散实例及特点分析
[典例4] 某同学通过查阅资料,对物质跨膜运输进行如下总结:①物质由高浓度运至低浓度②载体蛋白与被转运的分子或离子结合,将其转运至膜的另一侧③需要消耗能量④不需要消耗能量⑤不需要载体蛋白的协助根据该同学的总结,请回答以下2个问题。1.在该同学总结的物质跨膜运输中,属于易化扩散运输特点的是( )A.①②④B.①③④C.①④⑤D.①②⑤
解析:易化扩散是在载体蛋白的协助下,将物质顺浓度梯度转运至膜的另一侧,不需要消耗能量。
2.如图是易化扩散运输物质的模式图,据图分析正确的是( )A.图中的溶质可能是氧气分子B.图中载体蛋白形状改变后可恢复原状C.图中的溶质分子不溶于磷脂双分子层,不能穿过细胞膜D.图中的载体蛋白的形状变化一定需要ATP提供能量
解析:该运输方式为易化扩散,氧气分子的运输方式是扩散;图中载体蛋白形状改变后可恢复原状;根据图示信息不能确定图中的溶质分子是否能溶于磷脂双分子层,但能通过易化扩散穿过细胞膜;图中载体蛋白的形状变化不需要ATP提供能量。
[特别提醒] 在易化扩散运输物质的过程中,载体蛋白会发生形变(这种形变不需要消耗能量),这种形变属于可逆形变,完成物质运输后可恢复原状。
概念二 主动转运需要载体蛋白,并且消耗能量[概念情境] 法囊藻是一种海生绿藻,如图所示为经化学测定所得的法囊藻细胞及周围海水中各种离子的浓度。图中深色部分表示法囊藻细胞液中离子的浓度,白色部分表示海水中各种离子的浓度。
请思考以下问题。(1)法囊藻细胞液中各种离子的浓度与海水中各种离子的浓度相差较大,如K+和Cl-在细胞内含量高,而Ca2+和Mg2+在细胞内含量较低。这一事实说明了什么?出现这种现象的主要原因是什么?提示:表明细胞对矿质元素离子的吸收具有选择性。出现这种现象与法囊藻细胞膜上的载体蛋白的种类和数量有关。(2)法囊藻细胞利用什么方式吸收K+和Cl-?你的判断依据是什么?提示:主动转运。依据是K+和Cl-逆浓度梯度由海水向细胞中运输。(3)你认为法囊藻细胞吸收K+和Cl-的方式对活细胞生命活动的意义是什么?提示:能保证细胞按照生命活动的需要主动地选择吸收营养物质。
突破点 主动转运的运输特点及实例分析
[典例] 如图表示葡萄糖的跨膜运输方式,下列叙述中错误的是( )A.该跨膜运输过程需要消耗能量B.温度会影响该跨膜运输过程C.图中载体蛋白也可运输蔗糖D.图中载体蛋白与葡萄糖结合从而改变形状
解析:该跨膜运输过程为主动转运,需要消耗能量;温度会影响分子的运动和酶的活性,从而影响跨膜运输过程;物质运输的过程中,载体蛋白具有专一性,该载体蛋白只能运输葡萄糖,不能运输蔗糖等其他物质;图中载体蛋白与葡萄糖分子结合从而改变形状,运输完成后恢复原状。
[特别提醒] 在主动转运过程中,载体蛋白会发生可逆形变,但是这种形变需要消耗能量。
物质浓度(在一定浓度范围内)
概念三 有些物质通过胞吞、胞吐进出细胞[概念情境] 中国中医科学院首席研究员屠呦呦获2015年诺贝尔生理学或医学奖,她研制的抗疟疾药青蒿素挽救了数百万人的生命。青蒿素是从植物黄花蒿的组织细胞中所提取的一种代谢产物,其作用方式目前尚不明确,推测可能是作用于疟原虫的食物泡,从而阻断了营养摄取的最早阶段,使疟原虫较快出现氨基酸饥饿,迅速形成自噬泡,并不断排出虫体外,使疟原虫损失大量胞浆而死亡。请思考以下问题。(1)疟原虫完成胞吞,体现了生物膜具有什么特点?提示:具有一定的流动性。
(2)若青蒿素阻断疟原虫的胞吞,使其无法形成食物泡。为什么能使疟原虫较快出现氨基酸饥饿?提示:疟原虫胞吞蛋白质,形成食物泡,在细胞内与溶酶体融合,降解蛋白质为生命活动提供氨基酸,若阻断胞吞,不能正常摄取蛋白质,氨基酸的来源受阻。(3)疟原虫形成自噬泡,并不断排出虫体外,这是什么运输方式?说明该方式还可运输什么类型的物质?提示:自噬泡排出虫体外,运输方式是胞吐。自噬泡排出虫体造成疟原虫胞浆大量丢失,说明胞吐还可运输液体类型的物质。
突破点 胞吞、胞吐
[典例] 如图表示细胞对大分子物质“外排”和“内吞”时发生在细胞膜上的过程。下列叙述错误的是( )A.a与b均要以膜的流动性为基础B.a与b需要细胞供能C.a说明细胞分泌的同时会导致膜成分的更新D.a与b分别是细胞排出废物和摄取养分的基本方式
解析:胞吞和胞吐均要以膜的流动性为基础;胞吞和胞吐都需要消耗能量;发生胞吐的同时会导致膜成分的更新;细胞排出废物和摄取养分的基本方式为被动转运和主动转运。
[技巧总结] “三步法”判断物质出入细胞的方式
黑藻是一种常见的沉水植物,其叶肉细胞中液泡无色,而叶绿体大而清晰。某同学观察黑藻叶肉细胞的质壁分离现象,实验步骤和观察结果如图。请回答下列问题。
(1)在制作黑藻叶片临时装片时,先在载玻片上滴加 ,把黑藻叶片放入并 ,然后加上盖玻片,进行观察。(2)步骤①中,可观察到黑藻叶肉细胞中细胞膜及其以内部分的位置是 。
解析:(1)黑藻叶肉细胞是植物细胞,在制作黑藻叶片临时装片时,先在载玻片上滴加清水,然后把黑藻叶片放入并展平,加上盖玻片,进行观察。(2)步骤①为观察正常的细胞,此时植物细胞的细胞膜及其以内部分紧贴着细胞壁。
(3)若步骤②中,从盖玻片的一侧滴加的是加有伊红(植物细胞不吸收的红色染料)的0.3 g/mL蔗糖溶液,则在显微镜下观察到A、B处颜色分别是 。(4)若将步骤②中浸润在0.3 g/mL蔗糖溶液中黑藻叶片的装片,放在80 ℃条件下处理一段时间,在显微镜下观察,如果B处呈绿色,最可能的原因是 。
解析:(3)0.3 g/mL蔗糖溶液的浓度大于黑藻的细胞液浓度,黑藻叶肉细胞因失水而发生质壁分离,由于伊红是植物细胞不吸收的红色染料,则在显微镜下观察到B处显示红色,A处为细胞质,含有叶绿体,颜色显示绿色。(4)正常情况下,叶绿素分子不会出细胞,如果B处呈绿色,则可能是高温使细胞膜、叶绿体膜失去选择透过性,叶绿素等色素进入B处导致的。
高温使细胞膜、叶绿体膜失去选择透过性,叶绿素等色素进入B处
1.(2019·浙江1月学考)葡萄糖分子在载体蛋白的协助下,顺浓度梯度进入哺乳动物红细胞。这种转运方式为( )A.渗透作用B.易化扩散C.胞吞作用D.主动转运
解析:物质顺浓度梯度转运,且需要载体蛋白协助的运输方式为易化扩散。
2.将家兔红细胞甲、乙、丙分别置于三种不同浓度(a、b、c)的溶液中,水分子的跨膜运输示意图如下(箭头方向表示水分子的进出方向,箭头粗细表示水分子出入的多少,已知实验前甲、乙、丙细胞内部溶液浓度相等)。下列叙述正确的是( )A.据图可知,三种溶液浓度a
解析:分析题图,甲细胞失水最多,说明a溶液浓度最大,其次是b,最小的是c;甲细胞失去部分水后才能达到动态平衡,乙基本上不失水,因此当甲细胞达到平衡后,细胞内部液体浓度甲>乙;植物细胞因为有细胞壁的存在,不会吸水涨破;光学显微镜下无法观察到水分子。
3.图甲表示四种不同的物质在一个动物细胞内外的相对浓度差异。其中通过图乙所示的过程来维持细胞内外浓度差异的物质是( )A.Na+ B.CO2C.胰岛素D.K+
解析:图甲中Na+由高浓度运至低浓度,属于易化扩散,不消耗能量;CO2的运输方式属于扩散,不需要载体蛋白和能量;胰岛素属于分泌蛋白,运输方式属于胞吐,需要能量,不需要载体蛋白;K+是细胞外的浓度低于细胞内,从膜外运输到膜内,属于逆浓度梯度运输,需要消耗能量,符合乙图。
4.(2018·浙江4月学考)在观察某植物细胞的质壁分离及质壁分离复原实验中,依次观察到的结果示意图如下,其中①②指细胞结构。下列叙述正确的是( )A.甲状态时不存在水分子跨膜运输进出细胞的现象B.甲→乙变化的原因之一是结构①的伸缩性比结构②的要大C.乙→丙的变化是外界溶液浓度小于细胞液浓度所致D.细胞发生渗透作用至丙状态,一段时间后该细胞会破裂
解析:甲状态下存在水分子跨膜运输进出细胞的现象;甲到乙表示细胞失水发生质壁分离,发生该变化的原因之一是细胞膜(结构②)的伸缩性比细胞壁(结构①)的要大;乙到丙是细胞吸水引起的,所以外界溶液浓度小于细胞液浓度;因有细胞壁保护,所以一段时间后细胞丙不会破裂。
5.如图为葡萄糖和Na+进出小肠绒毛上皮细胞的示意图。据图判断,下列叙述中正确的是( )A.小肠绒毛上皮细胞吸收Na+的方式为主动转运B.图示葡萄糖进入小肠绒毛上皮细胞的过程直接消耗ATPC.小肠绒毛上皮细胞的所有载体蛋白都只转运一种物质D.同一物质进出同一个细胞的跨膜运输方式可能不同
解析:小肠绒毛上皮细胞吸收Na+和葡萄糖的运输方向分别是高浓度至低浓度和低浓度至高浓度,运输方式分别是易化扩散和主动转运,图示细胞吸收葡萄糖时并没有直接消耗ATP;图示中小肠绒毛上皮细胞的一种载体蛋白可负责转运葡萄糖和Na+;图中葡萄糖和Na+进出小肠绒毛上皮细胞的跨膜运输方式均不同,因此同一物质进出同一个细胞的跨膜运输方式可能不同。
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