高中人教版 (2019)第1节 被动运输课堂教学课件ppt

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1.通过学习渗透作用原理,归纳动植物细胞吸水、失水的条件。2.通过进行关于植物细胞吸水和失水的实验设计和操作,学会探究实验的基本步骤。3.比较并分析自由扩散与协助扩散的过程和特点。
一、水进出细胞的原理1.渗透作用(1)概念:是指水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散。(2)发生渗透作用应具备的条件:
2.动物细胞吸水、失水的条件(1)细胞质浓度大于外界溶液浓度时,细胞吸水膨胀。(2)细胞质浓度小于外界溶液浓度时,细胞失水皱缩。(3)细胞质浓度等于外界溶液浓度时,细胞形态不变。3.动物细胞的吸水和失水(1)动物细胞的细胞膜相当于半透膜。(2)细胞质与外界溶液之间存在浓度差。
4.植物细胞的吸水和失水(1)成熟植物细胞的结构:①图中a是细胞壁。其特点是具全透性,即水分子和溶解在水里的物质都能通过,伸缩性较小。②图中b是细胞膜,c是液泡膜,d是细胞质,三者构成的结构是原生质层,相当于一层半透膜,其伸缩性较大。③图中e是细胞液,具有一定的浓度。
(2)质壁分离及质壁分离复原的原理和现象:①外界溶液浓度大于细胞液浓度时,细胞失水,发生质壁分离现象。②外界溶液浓度小于细胞液浓度时,细胞吸水,发生质壁分离复原现象。微思考1如果渗透实验中,烧杯内不是清水,而是同浓度的蔗糖溶液,漏斗管内液面还会升高吗?请说明理由。提示:漏斗管内液面不会升高,因为半透膜两侧溶液没有浓度差。
微判断1基于水分进出细胞的原理,判断下列表述是否正确。1.达到渗透平衡时,半透膜两侧的水分子进行的是双向运动。( )2.动物细胞和植物细胞放在蒸馏水中都会吸水涨破。( )3.植物细胞的细胞壁是全透性的,其作用主要是保护和支持细胞。( )4.原生质层由细胞壁、细胞膜、液泡膜及所有细胞质组成。( )
微训练11.下列关于生物膜和半透膜的说法,正确的是(　　)A.半透膜是生物膜的一种B.植物细胞发生质壁分离时,细胞膜相当于半透膜C.生物膜和半透膜的主要成分都是脂质和蛋白质D.半透膜可以让离子和小分子通过,生物膜只可以让部分离子和部分小分子通过答案:D
解析:生物膜相当于半透膜,半透膜不是生物膜。植物细胞发生质壁分离时,原生质层相当于半透膜。半透膜可以是人工合成的,如玻璃纸。
2.植物体内有三个相邻的细胞a、b、c,已知它们的细胞液浓度大小关系是a>b>c,那么它们三者之间水分渗透方向是(　　)
答案:C解析:a的细胞液浓度最大,所以b和c都失水,a吸水;b的细胞液浓度>c的细胞液浓度,所以b又从c吸水。
二、被动运输1.概念物质以扩散方式进出细胞,不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量,这种物质跨膜运输方式称为被动运输。
微思考2同一种物质进出不同细胞的方式一定相同吗?请举例说明。提示:不一定相同。如少数水分子以自由扩散方式进出细胞,更多的水分子借助细胞膜上的水通道蛋白以协助扩散方式进出细胞。
微判断2基于对被动运输的认识,判断下列表述是否正确。1.自由扩散和协助扩散都是被动运输,分子从高浓度一侧通过细胞膜进入低浓度一侧。( )2.水分子和气体分子进出细胞的方式是自由扩散,脂肪酸进出细胞的方式是协助扩散。( )3.自由扩散和协助扩散都不需要转运蛋白和能量。( )4.随物质浓度的增大,协助扩散的速率与膜两侧的浓度差成正比。( )
微训练2下列物质通过自由扩散方式进入小肠绒毛上皮细胞的是(　　)A.氨基酸B.胆固醇C.Na+D.葡萄糖答案:B解析:一般情况下,脂溶性小分子有机物以及气体(O2、CO2)以自由扩散的方式进出细胞。胆固醇属于脂溶性物质,进入细胞的方式是自由扩散。
2.三种渗透模型的比较
3.渗透作用的应用(1)比较不同溶液浓度的大小。
(2)比较细胞质浓度或者细胞液浓度的大小。将不同的植物细胞或动物细胞放在相同浓度的溶液中,观察细胞的吸水和失水状态,可以根据细胞的形态判断不同细胞的细胞液或细胞质浓度的大小。
在渗透装置中,如果半透膜的面积增大一倍,其他条件不变,液面高度差Δh会不会变化?液面高度差达到Δh的时间会不会变化?提示:内外溶液的浓度差不变,液面高度差Δh不会改变,但是由于半透膜面积增大,液面高度差达到Δh的时间会变短。
典例剖析右图为渗透装置示意图,a、b分别为不同浓度的蔗糖溶液。据图判断,下列叙述错误的是(　　)A.若c为一层纱布,则不会发生此现象B.实验开始时,c两侧的溶液浓度大小是a>bC.实验过程中漏斗内的液面先上升后保持稳定D.当漏斗内的液面停止上升时,水分子进出漏斗达到动态平衡答案:B
解析:纱布不能作为半透膜,若c为一层纱布,则漏斗内的蔗糖会扩散到外界溶液中,纱布两侧不存在浓度差,漏斗内液面不会上升,A项正确。由题图可知,漏斗中液面的高度高于烧杯中液面的高度,故实验开始时,c两侧的溶液浓度大小是b>a,B项错误。实验过程中漏斗内的溶液浓度较大,水分子进入漏斗内的多于从漏斗出来的,液面先上升,达到一定高度后液面不再上升,水分子进出漏斗达到动态平衡,C、D两项正确。
解析:装置中蔗糖溶液浓度较高,由于蔗糖分子不能通过膀胱膜,从漏斗中流出的水分子多于进入漏斗中的水分子,漏斗内液面逐渐下降,直至水分子进出漏斗达到动态平衡,液面不再下降,所以曲线先下降,后趋于稳定。随着长颈漏斗内外浓度差逐渐减小,长颈漏斗液面下降的速率逐渐减小,直至为0。
二 探究植物细胞的吸水和失水重难归纳1.实验原理(1)植物细胞的原生质层相当于一层半透膜,细胞壁与原生质层均具有一定的伸缩性,但原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性。(2)外界溶液浓度>细胞液浓度→细胞失水,原生质层收缩程度比细胞壁大→发生质壁分离。(3)外界溶液浓度<细胞液浓度→细胞吸水→已发生质壁分离的细胞发生质壁分离复原现象。
3.实验结论(1)成熟植物细胞能通过渗透作用吸水和失水。当外界溶液浓度大于细胞液浓度时,细胞失水,发生质壁分离。(2)当外界溶液浓度小于发生质壁分离的细胞的细胞液浓度时,细胞吸水,发生质壁分离的复原。
4.注意事项(1)实验成功的关键之一是实验材料的选择。要选取成熟的、液泡带有一定颜色的植物细胞进行实验,便于观察实验现象。(2)滴加蔗糖溶液或清水时,应在载物台上操作,通过前后对比观察细胞的吸水和失水情况。(3)选用的蔗糖溶液浓度要适宜。过低,不足以引起质壁分离或质壁分离所需时间过长;过高,可能造成植物细胞因失水过多、过快而死亡,不能发生质壁分离复原现象。
特别提醒 有关质壁分离与复原的“三个易错点”(1)并非所有的植物细胞都能发生质壁分离。(2)发生质壁分离的植物细胞,细胞壁与原生质层之间的液体为外界溶液。(3)动物细胞无细胞壁,不能发生质壁分离,但可以看作是一个渗透系统。
探究植物细胞的吸水和失水实验中,若用尿素、乙二醇、KNO3、NaCl做实验,会出现什么现象?原因是什么?提示:若用尿素、乙二醇、KNO3、NaCl做实验,会出现质壁分离自动复原现象,因为这些物质会转移到细胞内而引起细胞液浓度升高。
典例剖析在“探究植物细胞的吸水和失水”实验中,显微镜下可依次观察到甲、乙、丙三种细胞状态。下列叙述正确的是(　　)A.由观察甲到观察乙需将5倍目镜更换为10倍目镜B.甲、乙、丙可在同一个细胞内依次发生C.与甲相比,乙所示细胞的细胞液浓度较低D.由乙转变为丙的过程中,没有水分子从细胞内扩散到细胞外
解析:甲和乙的放大倍数相等,所以不需要调换镜头,A项错误。甲是洋葱鳞片叶外表皮细胞未失水前的状态,乙是其失水后发生质壁分离,而丙是其质壁分离后的复原,所以甲、乙、丙可在同一个细胞内依次发生,B项正确。发生质壁分离后,洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液浓度相对较高,C项错误。在质壁分离复原的过程中,既有水分子从细胞外扩散到细胞内,也有水分子从细胞内扩散到细胞外,D项错误。
学以致用下列各图,能正确表示显微镜下观察到的紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞质壁分离现象的是(　　)
解析:紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞中的色素分布在细胞液中,故其液泡呈紫色,细胞壁、细胞膜和细胞质无色。当发生质壁分离时,细胞失水,细胞液浓度增大,紫色将变深。
三 被动运输重难归纳1.扩散与被动运输(1)扩散:物质从高浓度区域向低浓度区域转移,直到均匀分布的现象。(2)被动运输:物质以扩散方式进出细胞,不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量,这种物质跨膜运输方式称为被动运输。
2.被动运输的类型——自由扩散和协助扩散
特别提醒 (1)被动运输的速率还与该物质分子的大小、脂溶性强度等有关,如分子越小、脂溶性越强,运输速率越快。(2)表中“高浓度”和“低浓度”是指被运输的离子或小分子本身的浓度,而不是所处溶液的浓度。(3)两种运输方式的动力均来自细胞内外物质的浓度差。
归纳总结 载体蛋白和通道蛋白的区别
离子和一些小分子有机物如葡萄糖、氨基酸等,不能自由地通过细胞膜。镶嵌在膜上的一些特殊的蛋白质,能够协助这些物质顺浓度梯度跨膜运输,这些蛋白质称为转运蛋白。细胞膜上的转运蛋白有何特点?提示:具有特异性:不同物质的转运蛋白不同,不同细胞膜上转运蛋白的种类和数量也不同。具有饱和性:当细胞膜上的转运蛋白达到饱和时,细胞运输该物质的速率不再随膜两侧浓度差的增大而增大。
典例剖析下图表示细胞膜结构,图中a、b、c表示物质跨膜运输方式。请据图回答下列问题。
(1)A代表　　　　;B代表　　　　　　,它构成了膜的基本支架。 (2)在a~c的三种跨膜运输过程中,代表协助扩散的是　　(填字母),这二者的区别是　　　　通过通道蛋白运输物质,　　　　通过载体蛋白运输物质。 (3)由图示分析,自由扩散和协助扩散需要消耗能量吗?为什么?(4)试从物质运输动力角度分析,为什么自由扩散和协助扩散被称为被动运输?
答案: (1)转运蛋白　磷脂双分子层(2)b、c　 b　c(3)都不需要消耗能量,因为二者都是顺浓度梯度进行跨膜运输的。(4)自由扩散和协助扩散的运输动力都是膜两侧物质的浓度差,即都是顺浓度梯度进行的,不需要消耗能量,所以统称为被动运输。
解析:细胞膜主要由磷脂分子和蛋白质分子组成,磷脂双分子层构成了细胞膜的基本支架;协助扩散的特点是顺浓度梯度进行,需要借助转运蛋白的协助,因此图中b、c都属于协助扩散,但b利用的是通道蛋白,c利用的是载体蛋白。被动运输是指顺浓度梯度进行,不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量的物质跨膜运输方式。
(1)图甲表示的方式是　　　　　　,转运速率主要取决于膜内外两侧物质的　　　　　　。 (2)图乙表示的方式是　　　　　　,OA段主要受　　　的影响,AB段受到　　　　　　的限制,运输速率不再上升。(3)请在图丙中画出被动运输的运输速率与细胞能量供应的关系曲线。答案:(1)自由扩散　浓度差(2)协助扩散　浓度差　转运蛋白数量(3)见下图
1.下图中甲、乙为两个渗透装置。图甲是发生渗透作用时的初始状态,图乙是较长时间之后,漏斗内外的水分子达到动态平衡时的状态。下列有关叙述错误的是(　　)A.图甲中③为半透膜B.图甲中溶液②的浓度大于溶液①的浓度C.图乙中溶液①的浓度与溶液②的浓度相等D.图甲中溶液①和②浓度差越大,则图乙中的水柱越高
解析:在图乙中,漏斗内溶液②的浓度应比漏斗外溶液①的浓度高。
2.质壁分离与质壁分离复原实验具有广泛的应用,下列不能通过该实验来实现的是(　　)A.比较不同植物细胞的细胞液浓度大小B.估算人成熟红细胞的细胞质浓度C.鉴别、区分硝酸钾溶液和蔗糖溶液D.鉴别根尖成熟区细胞是否具有活性答案:B
解析:质壁分离指的是植物细胞在高渗环境下,因水分从液泡中流失而出现的原生质层与细胞壁分离的现象。可以通过观察不同植物细胞在同一浓度的蔗糖溶液中的状态比较其细胞液浓度的大小。人成熟红细胞没有细胞壁,不能发生质壁分离,B项符合题意。在硝酸钾溶液中,植物细胞发生质壁分离后会自动复原,而在蔗糖溶液中,植物细胞发生质壁分离后不会自动复原。活的根尖成熟区细胞可以发生质壁分离,而死细胞的细胞膜丧失选择透过性,不能发生质壁分离。