课件57张PPT。第4章 细胞的物质输入和输出
第1节 物质跨膜运输的实例一、渗透作用具备的两个条件浓度差半透膜二、细胞的吸水和失水
1.动物细胞的吸水和失水2.植物细胞的吸水和失水
(1)成熟的细胞结构:细胞膜液泡膜半透膜细胞液(2)探究植物细胞的吸水和失水:
①实验过程:
制作装片:制作_________________的临时装片
低倍镜观察:有一个_____的中央大液泡,原生质层紧贴细胞壁
滴加蔗糖溶液:在盖玻片的一侧滴加蔗糖溶液,在另一侧用吸水
纸吸引
洋葱鳞片叶外表皮紫色低倍镜观察:观察液泡大小和_________的位置
滴加清水:在盖玻片的一侧滴加清水,在另一侧用吸水纸吸引
低倍镜观察:观察_____大小和原生质层的位置原生质层液泡②将观察的结果填入下表:变小与细胞壁分离基本不变与细胞壁紧贴③发生质壁分离的原因:
a.内因:原生质层比细胞壁的_______大。
b.外因:外界溶液浓度_____细胞液浓度。伸缩性大于三、物质跨膜运输的其他实例
1.特点
(1)物质跨膜运输并不都是_______________的。
(2)细胞对于物质的输入和输出有_______。
2.原因
细胞膜和其他生物膜都是___________膜。顺相对含量梯度选择性选择透过性【思考辨析】
1.判断正误
(1)具有浓度差的溶液之间一定会发生渗透作用。( )
【分析】发生渗透作用必须具有浓度差和半透膜两个条件。
(2)植物细胞放在0.3 g/mL的蔗糖溶液中,都能发生质壁分离现
象。( )
【分析】只有具有中央大液泡的植物细胞才能发生质壁分离现
象。
(3)不同植物对同种离子的吸收速率和总量是不同的。( )
(4)植物对离子的吸收都是顺相对含量梯度进行的。( )
【分析】植物对离子的吸收可以逆相对含量梯度进行。××√×2.问题思考
(1)动物细胞在吸水的过程中,吸水速率是由哪个因素决定的?它如何变化?
提示：吸水速率是由细胞质的浓度和外界溶液的浓度差决定的,随着吸水的进行浓度差变小,吸水速率逐渐减小。
(2)若用浓度较大的蔗糖溶液探究洋葱表皮细胞的质壁分离与复原实验,滴入清水后一定会出现复原现象吗?
提示：不一定,蔗糖溶液浓度过大有可能导致细胞死亡,而不会出现复原现象。一、渗透作用的实例与原理
1.渗透作用现象的分析
(1)蔗糖溶液液面上升的原因:上述现象可以解释为:(2)当液面上升到一定程度时,液面不再升高的原因:
分析上图可知:H1产生的压强与水和蔗糖溶液产生的渗透压差达到平衡,使半透膜两侧水分子的交换率相等时,液面不再升高。2.植物细胞与渗透装置的比较
据图分析可知:
(1)原生质层——具有选择透过性,相当于半透膜。
(2)浓度差——细胞液与外界溶液之间具有浓度差。
所以一个植物细胞类似于一个渗透装置。【警示钟】
具备渗透条件不一定发生渗透现象
半透膜和浓度差是形成渗透现象的前提条件,但有半透膜和浓度差不一定形成液面的高度差,如溶质能透过半透膜的溶液。【学而后思】
(1)若将漏斗中的蔗糖溶液和烧杯中的清水互换,到达平衡时液面如何变化?半透膜两侧水分子扩散的速度如何变化?
提示：漏斗中的液面会低于烧杯中的液面;在此过程中由于浓度差是在不断减小的,所以水分子的扩散速度也是逐渐减小的。
(2)渗透装置能否用于区分两种不同浓度的葡萄糖溶液?
提示：不能,因为葡萄糖为小分子物质,能够通过半透膜,所以不能形成渗透系统,最后烧杯中和漏斗中的液面是平的,无法区分溶液浓度的高低。 【典例训练1】如图表示渗透作用装置图,其中半透膜为猪膀胱膜,图1、3表示初始状态,其装置内溶液A、B、a、b浓度分别用MA、MB、Ma、Mb表示,图2、4分别表示一段时间后的状态,液面上升的高度分别为h1、h2。如果A、B、a、b均为蔗糖溶液,且MA>MB、Ma=Mb>MA,则达到平衡后 ( )
A.h1>h2,Ma>Mb B.h1>h2,MaC.h1Mb【解题关键】解答本题的关键是明确浓度差是产生高度差的原因,而且浓度差与高度差呈正相关,进而判断出h1与h2的大小关系。
【解析】选D。由于MA>MB、Ma=Mb>MA,所以两个漏斗中的液面都会上升,由于A与a的浓度差要小于B与b的浓度差,所以h2的高度要大于h1;同时由于图2中吸水相对要少,所以a的溶液浓度相对较高。【方法规律】判断渗透作用液体变化的方法
(1)液面变化的判断:
①若半透膜两侧,A侧溶质为可以通过半透膜的(如葡萄糖等),B侧溶质为不能通过半透膜的,则B侧液面升高。
②若半透膜两侧,A侧和B侧溶质是同种均不能通过半透膜的,则浓度高的一侧液面升高。
③若半透膜两侧的溶质均能通过半透膜,则不存在高度差。
(2)高度差的大小决定于浓度差的大小变化,浓度差越大,高度差越大。
(3)浓度变化:渗透系统中,溶质不能通过半透膜时,实验刚开始浓度大的一侧达到平衡后的浓度仍大于另一侧。【变式备选1】(2013·衡水高一检测)如图为渗透作用实验,开始如图(一),A代表清水,B、C代表蔗糖溶液,过一段时间后结果如图(二),漏斗管内液面不再发生变化,H1、H2表示漏斗管内液面与清水的高度差。下列说法错误的是 ( )A.图(一)中B的浓度大于C的浓度
B.图(二)中B的浓度等于C的浓度
C.图(一)A中水分子扩散到B的速率大于A中水分子扩散到C的速率
D.图(二)A中水分子扩散到B的速率等于B中水分子扩散到A的速率
【解析】选B。在渗透作用中,漏斗内溶液高度越高,说明其内原有的溶液浓度越高,因此图(二)中B的浓度大于C的浓度。二、植物细胞质壁分离及其复原
1.植物细胞发生质壁分离的原因和表现 ①原生质层具有选择透过性
②细胞壁伸缩性小于原生质层伸缩性
外因：外界溶液浓度大于细胞液浓度
宏观上： 植物由坚挺→萎蔫
微观上：质壁分离(1)原因内因(2)表现液泡(大→小)
细胞液颜色(浅→深)
原生质层与细胞壁分离2.实验操作中注意的问题
(1)实验材料:
要选取成熟的、液泡带有一定颜色的植物组织进行实验,这样便于观察实验现象,如紫色的洋葱鳞片叶外表皮细胞。
(2)实验试剂——蔗糖溶液的浓度:
①若蔗糖溶液浓度过低,不足以引起质壁分离。
②若蔗糖溶液浓度过高,可能造成植物细胞因失水过多、过快而死亡。(3)实验操作过程:
①滴加蔗糖溶液或清水时,应在载物台上操作,滴加液体不要太多,避免污染物镜镜头。
②观察质壁分离的时间不宜过长,以免细胞因长时间处于失水状态而死亡,影响对复原现象的观察。【警示钟】
质壁分离与复原中的“并不是”
(1)并不是所有的植物细胞都能发生质壁分离与复原,如未成熟的植物细胞。
(2)并不是所有的发生质壁分离的细胞均能复原,若浓度差过大或时间过长则会导致植物细胞死亡。【学而后思】
(1)当植物细胞发生了质壁分离的现象,细胞壁和原生质层之间充满的是哪种液体?为什么?
提示：原生质层和细胞壁之间充满了外界溶液,因为细胞壁是全透性的。
(2)若外界的蔗糖溶液换为葡萄糖溶液,会出现什么样的现象?为什么?
提示：首先发生质壁分离,然后会自动复原;因为细胞主动吸收葡萄糖而使细胞液的浓度增加,进而吸收水分自动复原。【典例训练2】(2013·成都高一检测)如图所示是某同学用紫色洋葱鳞片叶的外表皮做“探究植物细胞的吸水和失水”的实验中所观察到的细胞图。下列叙述正确的是 ( )A.图中1、2、6组成了细胞的原生质层
B.图中细胞处于质壁分离状态,此时6处的浓度一定大于7处的浓度
C.图中1是细胞壁,6中充满了外界溶液
D.图中7是细胞液,在细胞发生质壁分离过程中,其颜色逐渐变浅【解题关键】解答本题的关键是:明确图中1、2、3、4、5、6、7分别表示的结构;明确质壁分离的“质”是指原生质层, “壁”是指细胞壁。
【解析】选C。图中1为细胞壁,2与4以及两者之间的5共同组成了原生质层。由于1细胞壁是全透性的,所以6处充满了外界溶液。细胞处于质壁分离状态但细胞此时不一定正在失水,所以7处的浓度不一定小于6处的浓度。在质壁分离的过程中7是失水的,所以7的颜色应该是逐渐加深。【互动探究】
(1)图中所示状态为质壁分离状态,此时细胞失水还是吸水?
提示：有可能是失水也有可能是吸水,当该状态表示的是在质壁分离的过程中则为失水,若为刚达到最大失水状态则为既不失水也不吸水,若为质壁分离复原的过程中则为吸水。
(2)7中的水分子进出细胞经过的膜结构有哪些?(用图中数字表示)
提示：2,4。【变式备选2】将紫色洋葱鳞片叶外表皮浸润在0.3 g/mL的蔗糖溶液中,1分钟后进行显微观察,结果如图所示。下列叙述错误的是 ( )
A.图中L是细胞壁,M是液泡,N是细胞质
B.将视野中的细胞浸润在清水中,原生质体会逐渐复原
C.实验说明细胞膜与细胞壁在物质透过性上存在显著差异
D.洋葱根尖分生区细胞不宜作为该实验的实验材料【解析】选A。成熟的紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞在质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液中发生了质壁分离,结合题干中的图可知,L是细胞壁,M是液泡,N是细胞壁与原生质体之间的部分,故A项错误;将视野中的细胞浸润在清水中,液泡会渗透吸水,原生质体逐渐复原,故B项正确;细胞膜具有选择透过性,蔗糖不能透过,而细胞壁允许蔗糖通过,具有全透性,故C项正确;洋葱根尖分生区细胞不具有大液泡,渗透吸水与失水不明显,因此不宜作为该实验的实验材料,故D项正确。【备选要点】
一、几组容易混淆的概念
1.渗透作用与扩散作用2.吸胀吸水与渗透吸水二、溶液种类与质壁分离和复原的关系
1.当溶质分子为蔗糖等大分子时,溶质分子不能进入细胞中,可发生质壁分离,若滴入清水,则如下图中曲线a所示;若不作处理,则如曲线b所示,实验过程可能导致细胞死亡。2.当溶质分子为葡萄糖、KNO3、尿素、乙二醇等时,则细胞主动或被动吸收溶质微粒而使细胞液的浓度增加,从而使细胞发生质壁分离后又能够自动复原,如上图中曲线a。细胞质壁分离及复原过程中曲线类题目
【案例】用2 mol/L的乙二醇溶液和2 mol/L的蔗糖溶液分别浸浴某种植物细胞,观察质壁分离现象,得到其原生质体体积的变化情况如图所示,据图回答:(1)原生质体体积在A→B段的变化说明:在该段时间内水分从原生质体 ,细胞液浓度 。
(2)在60 s后,处于2 mol/L蔗糖溶液中的细胞,其细胞液浓度将 ,此时,在细胞壁与原生质层之间充满了 。要使该细胞复原,应将其置于 中。
(3)在60 s后,处于2 mol/L乙二醇溶液中的细胞,其原生质体体积的变化是由于 逐渐进入细胞中,引起细胞液浓度
引起的。
(4)并不是该植物的所有活细胞均可发生质壁分离,能发生质壁分离的细胞必须具有 。【审题——抓准信息·快速推断】【答题——规范答案·警示失误】
(1)渗出 增大
(2)不变 蔗糖溶液 清水
错答：将蔗糖溶液错答为清水。
错因：没有搞清楚细胞壁的性质,细胞壁是全透性的,原生质层是选择透过性的,所以外界的蔗糖溶液可以通过细胞壁,但不能穿过原生质层。
(3)乙二醇溶液 增大
(4)大液泡
错答：细胞膜、细胞壁。
错因：没有注意题干所提供的信息“植物的所有活细胞”都具备“细胞膜、细胞壁”这些结构。1.(基础理论辨析题)下列描述的过程与洋葱表皮细胞质壁分离相关的是( );与质壁分离复原相关的是 ( )
A.细胞液浓度小于细胞外界溶液的浓度
B.细胞渗透失水
C.中央液泡的颜色逐渐变浅
D.中央液泡在逐渐缩小
E.将细胞放入清水中【解析】选A、B、D;C、E。质壁分离是由于细胞外界溶液的浓度高于细胞液浓度导致细胞失水,中央液泡逐渐缩小,中央液泡的颜色逐渐加深;将发生质壁分离的细胞放入清水中,吸水后中央液泡的体积逐渐变大,颜色逐渐变浅。2.将人体口腔上皮细胞转移至不同浓度(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)的三种盐溶液中,结果如图所示。这三种溶液的浓度是 ( )
A.Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ B.Ⅱ>Ⅰ>Ⅲ
C.Ⅰ<Ⅱ<Ⅲ D.Ⅰ<Ⅲ<Ⅱ【解析】选B。将口腔上皮细胞转移至不同浓度的三种盐溶液中,在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ溶液中口腔上皮细胞的形态分别为正常、皱缩和膨胀三种,所以判断出溶液浓度分别是等于、大于和小于细胞中液体的浓度。3.(2013·邗江高一检测)当你连续嗑带盐的瓜子时,口腔和唇的黏膜会有干涩的感觉。其原因是 ( )
A.口腔和唇的黏膜细胞质浓度大于细胞外液浓度,细胞失水
B.口腔和唇的黏膜细胞质浓度大于细胞外液浓度,细胞吸水
C.口腔和唇的黏膜细胞质浓度小于细胞外液浓度,细胞失水
D.口腔和唇的黏膜细胞质浓度小于细胞外液浓度,细胞吸水
【解析】选C。口腔和唇的黏膜细胞质浓度小于细胞外液的浓度而失水,从而有干涩的感觉。4.当外界溶液浓度大于细胞液浓度时,植物细胞发生质壁分离现象。质壁分离是指 ( )
A.细胞质与细胞膜之间发生分离
B.细胞质与细胞壁之间发生分离
C.原生质层与细胞壁之间发生分离
D.液泡膜与细胞壁之间发生分离
【解析】选C。由于细胞壁和原生质层的伸缩性不同,所以在大于细胞液浓度的外界溶液中,两者就会分开。5.紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞发生质壁分离后,在显微镜下观察到的正确图示是 ( )
【解析】选C。由于洋葱鳞片叶外表皮细胞呈紫色,其色素是存在于液泡中的,所以选项A是错误的,C是正确的。而选项B、D图示结构是错误的。6.在观察植物细胞质壁分离和复原的实验过程中,细胞液浓度的变化情况是 ( )
【解析】选B。由于质壁分离的过程是失水的过程,所以细胞液浓度会上升,而复原的过程是吸水的过程,细胞液浓度会下降。7.将下列细胞或细胞器置于蒸馏水中,不会破裂的是 ( )
A.红细胞 B.叶绿体
C.线粒体 D.洋葱表皮细胞
【解析】选D。由于洋葱表皮细胞有细胞壁的保护,吸水后不会破裂。8.(2013·南昌高一检测)下图中甲、乙两图是渗透装置示意图,丙图是根毛细胞示意图。请根据甲、乙、丙三图回答下列问题:(图甲是发生渗透作用的初始状态,图乙是图甲发生了较长时间的渗透作用之后达到的平衡状态)(1)典型的渗透装置必须具备两个条件:
① ;
② 。
(2)比较图甲中①和②处溶液浓度的大小:
① ②(选填“大于”“小于”或“等于”)。
(3)图丙中⑦为 ,其在渗透系统中的作用相当于图甲中的 (填序号)。
(4)图甲和图丙中都有半透膜,两者相比其本质的区别是细胞膜作为生物膜具有 性。【解析】(1)(2)图中甲、乙为渗透系统,其中③是半透膜,①与②之间存在浓度差,由于漏斗中的液面上升,所以①处的浓度小于②处的浓度。
(3)图中⑦是由细胞膜和液泡膜以及它们之间的细胞质构成的原生质层,它相当于渗透系统中的半透膜。
(4)细胞膜与半透膜最大的区别在于细胞膜是具有选择透过性的膜。
答案：(1)①具有半透膜 ②半透膜两侧具有浓度差
(2)小于
(3)原生质层 ③
(4)选择透过课件62张PPT。第2节 生物膜的流动镶嵌模型
第3节 物质跨膜运输的方式一、对生物膜结构的探索历程
1.早期经历脂溶性物质脂质脂质和蛋白质连续的两层2暗—亮—暗蛋白质—脂质—蛋白质三层结构静态2.1970年荧光标记细胞膜实验红色荧光绿色荧光红色荧光均匀分布流动性3.1972年桑格和尼克森
在新的观察和实验证据的基础上,提出为大多数人所接受的
_________模型。流动镶嵌二、生物膜的流动镶嵌模型
1.模型结构 名称：_____________
(1)图中a 地位：膜的_________
特点：具有_____________
名称：___________
___在磷脂双分子层的表面
(2)图中b 位置 部分或全部_____磷脂双分子层中
_____于整个磷脂双分子层
特点：大多数蛋白质分子是可以_____的
名称：_______，又叫_____
(3)图中c 位置：细胞膜的_______
作用：保护、润滑和_________等磷脂双分子层基本支架一定的流动性蛋白质分子镶嵌入贯穿运动糖蛋白糖被外表面细胞识别2.结构特点
具有一定的_______。流动性三、物质运输的方式
1.离子和小分子物质的跨膜运输2.大分子物质的运输胞吞胞吐小囊囊泡囊泡细胞膜【思考辨析】
1.判断正误
(1)不同细胞的形态相对固定,主要是由细胞膜决定的,因为构成细胞膜的蛋白质和磷脂分子都是相对固定不动的。( )
【分析】构成细胞膜的磷脂分子和蛋白质分子都是可以运动的,不同细胞的形态是不同的。
(2)不同细胞膜的磷脂分子是相同的,而蛋白质分子是不同的。
( )×√(3)哺乳动物成熟的红细胞吸收葡萄糖时,需要载体蛋白协助,可以逆浓度梯度进行。( )
【分析】红细胞吸收葡萄糖的方式为协助扩散,需要载体蛋白协助,不需要能量,只能从高浓度一侧向低浓度一侧运输。
(4)主动运输过程需要的能量是由ATP提供的。( )×√2.问题思考
(1)通过哪一种物质的分布可以判断细胞膜的内外?为什么?
提示：糖蛋白只分布在细胞膜的外侧,可以通过糖蛋白的分布判断细胞膜的内外。
(2)胞吞和胞吐是否需要消耗能量?此过程能体现细胞膜的哪种特点?
提示：胞吞和胞吐的过程是需要消耗能量的,此过程体现了细胞膜具有流动性的特点。一、细胞膜的结构特点和功能特性
1.结构特点——具有一定的流动性
(1)含义
构成细胞膜的磷脂分子和蛋白质分子大都不是静止的,而是可以运动的。
(2)表现
变形虫的变形运动、细胞的融合、胞吐等。2.功能特性——选择透过性
(1)含义
水分子可以自由通过磷脂双分子层,细胞需要的离子和小分子可以通过,而其他的离子、小分子和大分子则不能通过。
(2)原因:
某些离子和分子不能透过细胞膜的磷脂双分子层,与细胞膜上载体蛋白的专一性有关,如图中物质A、B有相应的载体蛋白,而物质C没有相应的载体蛋白。3.结构特点和功能特性的关系【警示钟】
细胞膜的流动性≠选择透过性
(1)流动性是细胞膜的结构特点,是选择透过性的基础。
(2)选择透过性是细胞膜的功能特性。载体蛋白具有专一性,在一定程度上决定了膜的选择透过性。【学而后思】
(1)细胞间的信息交流主要是由膜上的哪种物质完成的?为什么?
提示：糖蛋白。因为糖蛋白具有识别外来物质的能力。
(2)细胞膜的结构特点和功能特性都是在物质交换的情况下才能体现的吗?
提示：不是,流动性是细胞膜结构的固有属性,无论细胞是否与外界发生物质交换关系,流动性总是存在的,而选择透过性只在物质交换时才能体现出来。【典例训练1】下图为细胞膜的流动镶嵌模型,有关叙述不正确的是( )
A.具有①的一侧是细胞膜的外侧
B.①与细胞表面的识别作用有关
C.②是构成细胞膜的基本支架
D.细胞膜的选择透过性与①的种类和数量有关【解题关键】解答本题的关键是明确图中①②③所表示的物质,以及①的成分及在细胞膜中的分布特点,③的种类对细胞膜功能的影响等,结合选项进行分析。
【解析】选D。图中①表示的是糖蛋白,它分布在细胞膜的外侧,具有细胞识别的作用;②是磷脂双分子层,它是构成细胞膜的基本支架;细胞膜的选择透过性与细胞膜上的载体蛋白有密切的关系,载体蛋白对应于图中的③。【变式备选1】如图表示细胞膜的结构示意图。下列有关叙述错误的是( )
A.图中A是蛋白质,B是磷脂分子
B.二氧化碳和氧气通过膜需要A的协助
C.构成细胞膜的A与B大多数可以运动
D.适当提高温度,能使A和B的相对运动加快,通透性增加,有利于生命活动的进行【解析】选B。所给图形中,A为蛋白质分子,B为磷脂分子;组成细胞膜的蛋白质分子和磷脂分子大多数是可以运动的;适当提高温度后,组成细胞膜的分子运动加快,通透性增加,有利于生命活动的进行;二氧化碳和氧气都是小分子气体,以自由扩散的形式通过细胞膜,不需要载体蛋白的协助。二、物质进出细胞的方式及影响因素
1.物质进出细胞的方式比较2.影响物质跨膜运输的因素
(1)物质浓度:分析:
①图甲表示的运输方式为自由扩散,因为图甲中物质的运输速率只与物质的浓度相关。
②图乙可以用于表示协助扩散或主动运输,因为图乙物质的运输速率不仅与物质浓度相关,还受膜上载体蛋白数量的影响,其中a点之后运输速率不再上升的原因是膜上载体蛋白数量有限,若是主动运输还与能量有关。(2)O2浓度:分析:
O2的多少会影响细胞的呼吸,当氧气浓度上升时有氧呼吸增强,释放出的能量会更多。
①丙图可以表示自由扩散或协助扩散的方式,因为它们的运输速率与能量多少无关。
②丁图可以表示主动运输的方式,因为它的运输速率与能量的多少相关;其中b点之后运输速率不再改变的原因是膜上载体蛋白数量有限。(3)温度:
通过以上叙述将影响物质运输速率的因素总结如下:生物膜的流动性
酶活性进而影响细胞呼吸强度温度
影响影响 物质运输速率外界因素
内部因素：载体蛋白数量影响因素物质浓度
温度
O2浓度【警示钟】
依据条件判断运输方式的误区
(1)并不是只有主动运输需要载体蛋白,协助扩散也需要载体蛋白。
(2)并不是只有主动运输需要能量,胞吞和胞吐过程也需要能量。【学而后思】
(1)主动运输这种跨膜运输方式充分体现了细胞膜的选择透过性,影响主动运输速率的内因和外因分别有哪些?
提示：影响主动运输速率的外界因素有:物质浓度、温度和O2的浓度,影响主动运输速率的内部因素是载体蛋白的数量。
(2)从主动运输的条件角度分析,与主动运输有直接关系的细胞器有哪些?
提示：①与载体蛋白相关的细胞器为核糖体,因为载体蛋白的本质为蛋白质,蛋白质是在核糖体上合成的;②与能量相关的细胞器是线粒体,线粒体是有氧呼吸的主要场所。命题角度1 物质跨膜运输过程的分析
【典例训练2】如图为物质进出细胞的两种方式,对该图的正确理解是 ( )A.Ⅰ和Ⅱ分别表示协助扩散和主动运输
B.Ⅰ和Ⅱ分别表示胞吞和胞吐
C.葡萄糖、性激素是以方式Ⅱ进入细胞的
D.水、二氧化碳、氧气是以方式Ⅰ进入细胞的【解题关键】解答本题的关键是分析图Ⅰ和图Ⅱ所表示的运输方式中所呈现的条件,如是否需要载体蛋白、能量等;然后再判断选项中各物质进出细胞的方式,找出正确答案。
【解析】选D。图Ⅰ中细胞膜上有载体蛋白,但相应物质进入细胞不需要载体蛋白,所以表示的运输方式为自由扩散,水、二氧化碳和氧气都是通过此种方式进出细胞的;图Ⅱ中物质的运输过程既需要载体蛋白也需要能量,对应的运输方式为主动运输,其中葡萄糖除了进入红细胞外,进入其他细胞均为该方式。性激素为脂溶性物质,是以自由扩散的形式进出细胞的,而胞吞和胞吐是大分子物质进出细胞的方式。【互动探究】(1)若图Ⅰ中的运输过程需要载体蛋白,则对应哪种运输方式?
提示：协助扩散。
(2)从物质运输方向来看,图Ⅰ和图Ⅱ有什么不同之处?
提示：图Ⅰ是从高浓度到低浓度,图Ⅱ是从低浓度到高浓度。 【方法规律】判断物质运输方式的方法
(1)
(2)根据物质运输的方向:
逆浓度梯度的跨膜运输方式是主动运输。【变式备选2】(2013·十堰高一检测)如图①～④是葡萄糖分子进入红细胞的过程示意图,其中A侧表示红细胞外侧,B侧表示红细胞内侧。按葡萄糖分子进入红细胞的顺序排序,正确的是
( )
A.①→②→③→④ B.①→③→②→④
C.④→②→③→① D.④→③→②→①【解析】选D。葡萄糖进入红细胞需要载体蛋白,是从细胞外进入细胞内,A侧为细胞外,在载体蛋白的作用下进入到细胞内,顺序为④→③→②→①。命题角度2 影响物质跨膜运输速率的因素及相关曲线分析
【典例训练3】图中曲线a、b表示物质跨膜运输的两种方式,下列表述正确的是 ( )
A.脂溶性小分子物质不能通过方式a运输
B.与方式a有关的载体蛋白覆盖于细胞膜表面
C.方式b的最大转运速率与载体蛋白数量有关
D.抑制细胞呼吸对方式a和b的转运速率均有影响【解题关键】解答本题的关键是通过分析图中曲线明确a曲线表示自由扩散;b曲线表示协助扩散或主动运输。
【解析】选C。脂溶性小分子物质通过自由扩散运输,故A项错误。由于a曲线表示自由扩散,自由扩散中没有载体蛋白的参与,故B项错误。b曲线表示协助扩散或主动运输,自由扩散和协助扩散都不消耗能量,故D项错误。协助扩散或主动运输与载体蛋白有关,在被转运分子的浓度足够大的情况下,载体蛋白数量的多少决定某物质的最大转运速率,故C项正确。【互动探究】
(1)若将曲线的横坐标变为氧气浓度,a、b转运速率会如何变化?
提示：a转运速率不变;b若为协助扩散,转运速率不变,若为主动运输,转运速率逐渐增大到最大值后,保持不变。
(2)图中哪条曲线能够表示逆浓度运输的方式?此过程需要的特有条件是什么?
提示：曲线b。此过程需要能量。物质跨膜运输方式的图解类题目
【案例】下图为物质进出细胞膜的示意图,据图回答:(1)A代表 分子;B代表 ;
D代表 。
(2)细胞膜从功能上来说,它是一层 膜。
(3)动物细胞吸水膨胀时B的厚度变小,这说明B具有________
。
(4)在a～e的五种过程中,代表被动运输的是 。
(5)可能代表氧气运输过程的是图中字母 ;葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞的过程是图中字母 。【审题——抓准信息·快速推断】【答题——规范答案·警示失误】
(1)蛋白质 磷脂双分子层 多糖
(2)选择透过性
(3)一定的流动性
(4)b、c、d
(5)b a
错答：葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞的过程错答成e。
错因：忽略了进出细胞的方向。1.(基础理论辨析题)下列相关叙述与自由扩散相符的是( );与协助扩散相符的是( );与主动运输相符的是( )
A.不需要能量和载体蛋白
B.需要载体蛋白
C.需要能量
D.苯进出细胞
E.葡萄糖进入红细胞
F.从高浓度向低浓度运输
G.从低浓度向高浓度运输【解析】选A、D、F;B、E、F;B、C、G。自由扩散是小分子物质水、苯等进出细胞的方式,不需要能量和载体蛋白;协助扩散需要载体蛋白而不需要能量,它和自由扩散都是顺浓度梯度运输的;主动运输过程需要能量和载体蛋白,并可以逆浓度梯度运输。2.(2013·海安高一检测)若将细胞膜的磷脂分子提取后放入到盛水的容器中,磷脂分子的稳定分布方式为图中( )
【解析】选B。磷脂分子的头部为亲水端,尾部为疏水端,所以在水中磷脂分子的稳定分布方式如图B所示。3.下列关于生物膜结构探索历程的说法中,不正确的是 ( )
A.最初通过对现象的推理分析得出细胞膜是由脂质组成的
B.三层结构模型认为生物膜为静态的结构
C.流动镶嵌模型认为构成生物膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子是可以运动的
D.三层结构模型和流动镶嵌模型都认为蛋白质分子在膜中的分布是不均匀的
【解析】选D。三层结构模型认为生物膜结构是:蛋白质—脂质—蛋白质;认为蛋白质是均匀的、固定的。4.下列物质通过细胞膜时需要载体蛋白的是 ( )
A.水分子进入根毛细胞
B.氧气进入肺泡细胞
C.二氧化碳进入毛细血管
D.K+被吸收进入小肠绒毛上皮细胞
【解析】选D。自由扩散的运输方式不需要载体蛋白,如水分子、氧气、二氧化碳进入细胞;K+进入细胞的方式为主动运输,需要载体蛋白。5.人体中,K+很容易穿过细胞膜,但许多细胞内部的K+比这些细胞外部的K+浓度要高,如人的红细胞中K+的浓度比血浆中K+的浓度高30倍。因此,K+进入细胞的方式属于 ( )
A.自由扩散
B.协助扩散
C.被动运输
D.主动运输
【解析】选D。人的红细胞中K+浓度高于细胞外K+的浓度,表明物质能逆浓度梯度运输,为主动运输。6.(2013·广州高一检测)如图为生物膜的液态流动镶嵌模型示意图,有关叙述错误的是 ( )
A.a指磷脂分子的尾部,具有疏水性
B.构成生物膜的蛋白质分子并非都可运动
C.糖蛋白分布在细胞膜的外侧,仅有识别作用
D.细胞膜的选择透过性与b、d的种类和数量有关【解析】选C。图中a指磷脂分子的尾部,具有疏水性;构成生物膜的大多数蛋白质分子都是可以运动的;糖蛋白具有识别、润滑等作用;细胞膜的选择透过性与蛋白质的种类和数量有关。7.小肠上皮细胞与红细胞吸收葡萄糖的共同特点表现在( )
A.都是从低浓度到高浓度
B.都需要载体蛋白协助
C.都需要消耗能量
D.都与细胞膜无关
【解析】选B。葡萄糖进入小肠上皮细胞的方式为主动运输,葡萄糖进入红细胞的方式为协助扩散;两种方式都需要载体蛋白的协助。8.如图是人体小肠上皮细胞膜亚显微结构模式图,“●”表示葡萄糖分子,据图回答下列问题:(1)图中①②所指的物质分别是 、 ,其中
是细胞膜的基本支架;而另一种物质的多个分子分别以不同的深度镶嵌或 在细胞膜的基本支架中,或者覆盖在它们的表面。
(2)在低温下,物质①排列整齐。但温度上升后,会出现排列不整齐现象,其厚度也会减小,这说明①结构实质上有一定的
性。
(3)在物质通过该结构时,②起着 作用,使细胞膜具有
的功能特性。【解析】(1)图中①表示磷脂双分子层,它是构成细胞膜的基本支架;图中②是蛋白质,分布在细胞膜的不同部位。
(2)由于磷脂分子都是运动的,所以在升高温度后会使磷脂分子的运动更为剧烈。
(3)②是蛋白质,可以起到运输物质的作用,体现了细胞膜的选择透过性。
答案：(1)磷脂分子(磷脂双分子层) 蛋白质
磷脂双分子层 贯穿
(2)流动
(3)运输物质 选择透过性课件25张PPT。阶段复习课
第3章 第4章答案速填：A.纤维素
B.细胞代谢和遗传的控制中心
C.染色质 D.线粒体
E.核糖体 F.蛋白质
G.流动镶嵌模型
H.主动运输
I.协助扩散
J.选择透过性一、生物膜之间的联系与功能
1.生物膜在结构和功能上的联系(1)上图中的各种膜结构:生物膜系统主要由细胞膜、细胞核膜和细胞器膜组成,其中在分泌蛋白形成过程中细胞器膜与细胞膜发生了联系,由此判断如下:
①核膜、②细胞器膜、③细胞膜、④线粒体膜、⑤内质网膜、⑥囊泡膜、⑦高尔基体膜、⑧叶绿体的囊状结构、⑨内膜。
(2)功能上的联系:图中⑤→⑥→⑦→⑥→③各生物膜之间相互配合,完成了分泌蛋白的分泌功能。(3)结构上的联系:
结论:体现生物膜在结构上具有一定的连续性。 2.各种生物膜组成成分的比较
(1)相同点:各种生物膜的成分主要是磷脂和蛋白质分子。
(2)区别:
①细胞膜上独有的成分为糖蛋白,它分布在细胞膜的外侧,主要起识别外来物质和接受外来信息的作用。
②线粒体内膜的蛋白质含量非常高,因为内膜上含有大量的与有氧呼吸有关的酶。3.物质“过膜”而非“穿膜”的实例
(1)物质通过胞吞或胞吐的方式进出细胞:
上图过程主要发生了不同膜之间的融合,而并非物质穿膜。(2)大分子物质进出细胞核:
上图中RNA分子通过核孔出细胞核进入细胞质,核糖体合成的蛋白质分子通过核孔进入细胞核。【强化训练】
1.下列有关生物膜结构和功能的描述,不正确的是 ( )
A.动物细胞的融合依赖于细胞膜的流动性
B.合成固醇类激素的分泌细胞的内质网一般不发达
C.分泌蛋白的修饰加工由内质网和高尔基体共同完成
D.生物膜之间可通过囊泡的转移实现膜成分的更新
【解析】选B。细胞的融合是以细胞膜的流动性为基础的;合成固醇类物质的场所是内质网,所以合成固醇类激素的细胞中内质网发达;分泌蛋白的修饰加工由内质网和高尔基体共同完成;生物膜之间的间接连接是通过囊泡来完成的。2.科学家对某种动物细胞中的细胞膜、核膜、线粒体内膜和线粒体外膜的化学成分进行分析,结果如下表。下列有关说法错误的是( )A.a的基本支架是磷脂双分子层,功能特性是选择透过性
B.c最可能是线粒体内膜
C.大部分糖类与蛋白质或脂质结合形成糖蛋白或者糖脂
D.a、b、c、d都属于生物膜
【解析】选B。各种生物膜的基本支架都是磷脂双分子层,并且具有选择透过性的功能特性;由于b中的蛋白质含量最高,它最有可能为线粒体的内膜,因为线粒体的内膜上含有与有氧呼吸有关的酶;糖类与脂质或蛋白质结合会形成糖蛋白或糖脂;a、b、c、d都属于生物膜。3.内质网腔内的分泌蛋白,输送到高尔基体腔内进一步加工,最后释放到细胞外,这一过程中分泌蛋白通过的生物膜的层数是
( )
A.2层 B.3层 C.4层 D.0层
【解析】选D。由于分泌蛋白分泌到细胞外的过程属于胞吐过程,不穿过细胞膜,是囊泡形成与细胞膜融合的过程,所以通过的生物膜的层数为0层。二、物质输入和输出细胞的图表信息解读
1.自由扩散由上图获得的信息有:
(1)由甲图可知物质由浓度高的一侧移向浓度低的一侧,不消耗能量,也不需要载体蛋白协助,所以应为自由扩散。(关键词:高→低,不需要载体蛋白)
(2)乙图表示物质的运输速率与物质浓度成正比关系,说明自由扩散过程只受物质浓度的影响,所以应为自由扩散。2.协助扩散由上图获得的信息有:
(1)由甲图可知物质由浓度高的一侧移向浓度低的一侧,不消耗能量,需要载体蛋白的协助,所以应为协助扩散。(关键词:高→低,需要载体蛋白)
(2)由乙图可知物质的运输速率不仅与物质浓度有关,还与其他因素有关,所以可以表示协助扩散,但不一定就是协助扩散,也可能是主动运输。3.主动运输由上图可以获得的信息:
(1)甲图中物质从浓度低的一侧通过细胞膜向浓度高的一侧运输,需要载体蛋白协助,同时消耗能量,所以此图表示的是主动运输的过程。(关键词:低→高,需要载体蛋白和能量)
(2)乙图中ab段表示物质运输的速率随着物质浓度的升高而增快,说明在该过程中能量、载体蛋白都是充足的,物质的运输速率主要是受物质浓度的影响;bc段曲线趋于平缓,物质浓度增高,运输速率基本不再增加,说明运输该物质的载体蛋白数量或能量是有限的。【强化训练】
4.某哺乳动物的一种成熟细胞中不含有DNA,下图中能正确表示在一定O2浓度范围内,K+进入该细胞的速度与O2浓度关系的是
( )【解析】选A。由于该成熟动物细胞不含有DNA,它为成熟的红细胞,不含有细胞核及各种细胞器,不能进行有氧呼吸,能量来源是无氧呼吸,所以能量的多少与氧气的含量无关。5.如图甲表示某生物膜结构,a、b、c、d表示物质跨膜运输方式,图乙和图丙表示物质运输曲线,请据图回答:(1)若图甲是线粒体膜,b和d过程运输的气体分别是 ,
b运输方式符合图乙中的曲线 。
(2)若图甲表示人体红细胞膜,则表示葡萄糖运输的是图甲
中的 ,葡萄糖的运输方式符合图乙中曲线 。
(3)若某物质跨膜运输过程中,细胞内、外该物质浓度变化
符合图丙,则该物质跨膜运输方式分别对应图甲和图乙中的
。【解析】(1)图甲中a、b、c、d分别对应的运输方式是协助扩散、自由扩散、主动运输和自由扩散,线粒体是进行有氧呼吸的主要场所,吸收O2和放出CO2都是通过自由扩散的形式进行的;自由扩散速度只与浓度差相关,所以对应图乙中的M曲线。
(2)人体的红细胞吸收葡萄糖的方式是协助扩散,对应图甲中的a方式,符合图乙中的N曲线。
(3)通过图丙可知该物质可以逆浓度梯度进行运输,所以为主动运输,符合图乙中的曲线N。
答案：(1)O2、CO2 M (2)a N (3)c、N
