高中生物必修1 第三单元第三课时《物质的跨膜运输》导学案

第5课时　物质的跨膜运输
学习目标
知识点
教学突破策略
学习技巧点拨
知识点一:物质跨膜运输方式
让学生了解自由扩散、协助扩散和主动运输三种物质跨膜运输方式及胞吞和胞吐两种物质出入细胞的方式
从物质运输方向(是否顺浓度梯度)、是否需要载体和是否需要消耗能量三个方面比较三种物质跨膜运输方式;通过对人工肾工作原理的了解,认识生物膜的选择透过性对于细胞生命活动的意义
知识点二:实验——观察植物细胞的质壁分离与复原
让学生了解实验原理、实验步骤,学会对实验现象进行科学的分析
通过理解渗透作用的含义,说明动物细胞和成熟的植物细胞吸水和失水的原理;通过对原生质层的学习,掌握植物细胞的质壁分离与复原实验,并对实验现象能做出科学的分析
预习检测
一、被动运输
1.概念:物质①梯度进出细胞,②消耗细胞代谢释放的能量的扩散。
2.类型:③和④。
3.动力:⑤。
4.渗透作用:⑥通过半透膜从低浓度流向高浓度的过程。
二、主动运输
1.概念:物质⑦梯度进出细胞,既需要膜上⑧的参与,又需要消耗细胞代谢释放的⑨的运输方式。
2.意义:使活细胞主动选择吸收,及时排出和对细胞的物质,保证细胞的顺利完成。
三、细胞的胞吞作用和胞吐作用
1.物质和物质主要是通过胞吞作用进入细胞。
2.细胞内小囊泡中的物质分泌到细胞外的方式叫。
四、观察植物细胞的质壁分离与复原
1.实验步骤
(1)制作洋葱表皮的临时装片。
(2)用光学低倍显微镜观察洋葱表皮细胞,看到紫色的中央大液泡,还可以看到原生质层紧紧地贴着。
(3)在盖玻片一侧滴上溶液,在另一侧用吸水纸吸引,重复多次,使细胞浸润在蔗糖溶液中。
(4)用低倍镜观察质壁分离现象。
(5)在盖玻片的一侧滴上,在另一侧用吸水纸吸引,重复多次,使细胞浸润在蒸馏水中。
(6)用低倍镜观察质壁分离复原现象。
2.现象
(1)质壁分离:中央大液泡,细胞液浓度升高、颜色,原生质层和细胞壁。
(2)质壁分离复原:中央大液泡恢复原状,细胞液浓度、颜色变浅,原生质层和细胞壁恢复原样。
五、选择题
1.下列不属于膜的选择透过性应用的是(　　)。
A.海水淡化
B.人工肾
C.污水处理
D.地膜育苗
2.下列现象属于渗透作用的是(　　)。
A.蔗糖在水中溶解后使水变甜
B.春天放在空气中的食盐潮解
C.小麦种子浸在水中逐渐胀大
D.新鲜菜叶放在水中变硬
3.将红细胞放在质量分数为9%的食盐溶液中制成装片后,用显微镜观察,可以发现红细胞的状态变化是(　　)。
A.不能判断
B.正常状态
C.胞膜破裂
D.细胞皱缩
4.(2014年浙江高考)下列关于物质出入细胞方式的叙述,正确的是(　　)。
A.被细胞胞吞的一定是固体物质
B.突触前膜释放乙酰胆碱属于易化扩散
C.通过载体蛋白的物质转运属于主动转运
D.胞吐过程一定会发生分泌泡与质膜的融合
5.(2014年新课标Ⅰ高考)下列关于植物细胞质壁分离实验的叙述,错误的是(　　)。
A.与白色花瓣相比,采用红色花瓣有利于实验现象的观察
B.用黑藻叶片进行实验时,叶绿体的存在会干扰实验现象的观察
C.用紫色洋葱鳞片叶外表皮不同部位观察到的质壁分离程度可能不同
D.紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的液泡中有色素,有利于实验现象的观察
重难点探究
知识点一:物质出入细胞的方式
1.请列表比较自由扩散、协助扩散和主动运输的区别和联系。
2.细胞膜具有选择透过性的原因是什么
3.通常什么物质是通过细胞的胞吞作用或胞吐作用进出细胞的 请利用图示的形式表示出它们的过程。
例1　下图中曲线a、b表示物质跨(穿)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
知识点二:细胞的失水和吸水
1.请补充完成下表,比较渗透作用与扩散作用的区别和联系。
项目
渗透作用
扩散作用
区别
概念
条件
结果
联系
　　2.请完成原生质层的构成图解。
3.质壁分离指的是细胞什么结构间的分离 动物细胞会发生质壁分离现象吗
4.以下是简单的实验流程:
制作洋葱鳞片叶临时装片低倍镜下观察滴0.3
g/L
的蔗糖溶液低倍镜下观察滴蒸馏水低倍镜下观察结论
其中②过程中可观察到细胞有两方面的变化,它们是什么 请绘出一个处于②过程中洋葱鳞片叶的结构示意图。
5.请思考“质壁分离与复原的实验”有何应用
例2　右图甲是发生渗透作用的初始状态,图乙是发生了较长时间的渗透作用之后达到平衡的状态。
(1)典型的渗透装置必须具备两个条件:具有甲中的③　　　　和其两侧　　　　　　　;根据图乙的现象判断,图甲中①和②处溶液浓度的大小是①　　　②(填“大于”或“小于”)。

(2)根据渗透作用的原理,将一个鸡蛋的壳小心地剥去一小块,但其余部分完好,然后将其放到清水中,几小时后在图中符合实际情况的是　　　　。
(3)下图表示A、B、C三个洋葱鳞片叶表皮细胞处于不同浓度溶液中的不同生理状态,图中细胞的细胞液浓度依次是　　　　>　　　　>　　　　,C细胞中标号①指的物质是　　　　　　　　　。
当堂检测
1.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。这种物质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
2.(2014年北京高考)比较生物膜和人工膜(双层磷脂)对多种物质的通透性,结果如下图。据此不能得出的推论是(　　)。
A.生物膜上存在着协助H2O通过的物质
B.生物膜对K+、Na+、Cl-的通透具有选择性
C.离子以易化(协助)扩散方式通过人工膜
D.分子的大小影响其通过人工膜的扩散速率
3.将紫色洋葱鳞片叶表皮细胞置于0.3
g/mL的蔗糖溶液中,光镜下所观察到的现象是(　　)。
①液泡逐渐变小,颜色由浅变深　②液泡逐渐变小,颜色由深变浅　③原生质层脱离细胞壁逐渐形成球形小团　④细胞膜、液泡膜结构明显　⑤原生质层与细胞壁之间是蔗糖溶液
A.①③
B.①③④
C.②③
D.①③⑤
4.(2014年上海高考)以紫色洋葱鳞叶为材料进行细胞质壁分离和复原的实验,原生质层长度和细胞长度分别用X和Y表示(如图),在处理时间相同的前提下(　　)。
A.同一细胞用不同浓度蔗糖溶液处理,X/Y值越小,则紫色越浅
B.同一细胞用不同浓度蔗糖溶液处理,X/Y值越大,则所用蔗糖溶液浓度越高
C.不同细胞用相同浓度蔗糖溶液处理,X/Y值越小,则越易复原
D.不同细胞用相同浓度蔗糖溶液处理,X/Y值越大,则细胞的正常细胞液浓度越高
5.下图为物质出入细胞膜的示意图,请据图回答:
(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)可能代表氧气转运过程的是图中编号　　　　;葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞的过程是图中编号　　　　。
参考答案
知识体系梳理
①顺浓度　②不需要　③自由扩散　④协助扩散　⑤物质的浓度差　⑥水分子　⑦逆浓度　⑧载体蛋白　⑨能量　⑩营养物质　代谢废物　有害　各项生命活动　大分子
颗粒性　胞吐作用　细胞壁　蔗糖　蒸馏水　变小　加深　分离　降低
预习效果检测
1.D　【解析】地膜育苗是用塑料膜人为地创造一个与外界相比温度较高、湿度较大的小环境,以利于幼苗的发育,它不是利用膜的选择透过性。
2.D　【解析】解题的关键是理解渗透作用的两个条件:半透膜及半透膜两侧的溶液浓度差。蔗糖在水中的溶解无半透膜控制,只是扩散现象;食盐潮解是一个简单吸收环境水分子的化学过程;小麦种子胀大是依靠亲水性物质形成的吸胀吸水;新鲜菜叶是由成熟的植物细胞构成的,原生质层是选择透过性膜,细胞液与清水有浓度差,因而渗透吸水变硬。
3.D　【解析】红细胞所处血浆中无机盐的浓度为0.9%,它可维持血细胞的形态,浓度偏高,细胞会发生渗透失水而皱缩;浓度偏低,细胞会发生渗透作用吸水而涨大,甚至涨破。
4.D　【解析】胞吞作用包括吞噬作用和胞饮作用,吞噬作用是以大的囊泡形式,内吞较大的固体颗粒,而胞饮作用则是将滴状液体吞入细胞内的过程,故A项错误;突触前膜释放乙酰胆碱属于胞吐作用,B项错误;通过载体蛋白的物质转运包括主动运输和易化扩散,C项错误;胞吐的过程一定会产生分泌泡与质膜(细胞膜)融合,故D项正确。
5.B　【解析】红色花瓣细胞的液泡呈红色,比白色花瓣更便于观察质壁分离现象,A项正确;黑藻叶片的叶肉细胞中液泡呈无色,叶绿体的存在使原生质层呈绿色,有利于实验现象的观察,B项错误;紫色洋葱鳞片叶外表皮不同部位细胞的细胞液浓度不一定都相同,用相同浓度的外界溶液进行质壁分离实验时观察到的质壁分离程度可能不同,C项正确;紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的液泡含有色素,呈紫色,有利于实验现象的观察,D项正确。
重点难点探究
知识点一:物质出入细胞的方式
1.
　方式项目　
被动运输
主动运输
自由扩散
协助扩散
运输方向
高浓度→低浓度
高浓度→低浓度
低浓度→高浓度
是否需要载体
不需要
需要
需要
是否消耗能量
不消耗
不消耗
消耗
模型
图例
举例
氧气、二氧化碳、甘油、乙醇等出入细胞
人的红细胞吸收葡萄糖
小肠细胞吸收葡萄糖、氨基酸、无机盐等
影响因素
细胞膜内外物质的浓度差
细胞膜内外物质的浓度差、细胞膜上载体蛋白质的数量
细胞膜上载体蛋白的种类和数量、供给能量的多少
2.细胞膜上载体的种类和数量是决定因素,由于细胞膜上的载体具有专一性,所以细胞膜具有选择透过性。
3.大分子物质和颗粒性物质主要通过细胞的胞吞作用和胞吐作用进出细胞。
(1)细胞的胞吞作用:
大分子物质囊泡大分子物质进入细胞内
(2)细胞的胞吐作用:
大分子物质囊泡排出细胞外
例1　C
【解析】据图分析,曲线a表示被转运分子的转运速率与浓度成正比,符合自由扩散的特点;曲线b表示在被转运分子的浓度较低时,随着浓度提高,转运速率增加,浓度较高时出现饱和现象,符合协助扩散和主动运输的特点(受载体数量限制)。A项中,脂溶性小分子的跨膜运输方式是简单扩散;B项中,简单扩散与细胞膜表面的载体蛋白无关;D项中,抑制细胞呼吸,停止能量供给,影响主动运输,但对自由扩散和协助扩散无影响。
知识点二:细胞的失水和吸水
1.
项目
渗透作用
扩散作用
区别
概念
水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散
物质从相对含量多的地方到相对含量少的地方的自由运动
条件
具有一层半透膜;半透膜两侧溶液存在浓度差
两处物质相对含量不等即可
结果
透过半透膜的溶剂分子达到动态平衡
两处物质相对含量相等
联系
渗透作用是扩散作用的一种特殊方式
2.①细胞壁　②细胞膜　③细胞质　④液胞膜　⑤细胞液
3.质壁分离指的是细胞壁与原生质层间的分离。动物细胞不会发生质壁分离现象。
4.细胞有两方面的变化:(1)中央大液泡逐渐变小,颜色变深;(2)原生质层与细胞壁逐渐分离。如下图:
5.(1)可以用于验证成熟的植物细胞是一个渗透系统或成熟植物细胞发生渗透作用。
(2)可以验证原生质层是一层选择透过性膜。
(3)协助观察细胞膜。
(4)证明细胞的死活。
(5)测定细胞液的浓度。
(6)比较未知浓度溶液的浓度大小。
例2　(1)半透膜　溶液具有浓度差　小于　(2)B
(3)C>A>B　外界溶液
【解析】鸡蛋壳内壁紧贴一层膜(卵壳膜),它属于半透膜,当剥去一小块蛋壳的鸡蛋放在清水中,会因为渗透吸水而呈现图B的现象。
当堂知能检测
1.D　【解析】包括人体各种细胞在内的所有动物细胞,其细胞内液和细胞外液中K+浓度都有很大的不同。这是因为在各种细胞膜上普遍存在着一种特殊的蛋白质载体,可被K+、Na+等激活,水解ATP以获得能量,并逆着浓度梯度将膜外的K+移入膜内,同时也将膜内的Na+移出膜外。所以这种方式属于主动运输。
2.C　【解析】A项由于H2O在生物膜上的通透性要大于在人工膜上的速度,而CO2、O2和甘油的自由扩散速度相同,可断定在生物膜上有协助H2O运输的物质;B项由K+、Na+、Cl-在生物膜上的通透性有差异可得知,生物膜对这些离子具有选择性;C项由于人工膜无载体蛋白质,故无法推出离子以易化扩散方式通过人工膜;D项分子量大小不同的物质在人工膜上的通透性不同可推知分子的大小影响其通过的速率。
3.D　【解析】将紫色洋葱鳞片叶表皮细胞置于0.3
g/mL的蔗糖溶液中,由于外界溶液浓度大于细胞液浓度,故会发生质壁分离现象,液泡逐渐变小,颜色由浅变深,原生质层脱离细胞壁逐渐形成球形小团,由于液泡很大,细胞膜为无色透明,故细胞膜结构不明显,由于细胞壁是全透性的膜,故原生质层与细胞壁之间充满的是蔗糖溶液。
4.D　【解析】同一细胞用不同浓度蔗糖溶液处理,X/Y值越小,表示失水越多,质壁分离越明显,紫色越深;X/Y值越大,失水越少,所用蔗糖溶液浓度越小。不同细胞用相同浓度蔗糖溶液处理,X/Y值越小,表示失水0越多,越不易复原,所以A、B、C项都不正确;X/Y值越大,表示该细胞失水越少,则该细胞的正常细胞液浓度越高,所以D项正确。
全新视角拓展
5.(1)蛋白质　
磷脂双分子层　多糖　(2)选择透过性　
(3)流动性　(4)b、c、d　(5)b　a
【解析】题干给出细胞膜剖面图,根据细胞膜的有关知识可以知道:细胞膜是由磷脂双分子层(B)构成基本骨架,蛋白质(A)以不同的深度镶嵌在磷脂双分子层中。细胞膜的特性是具有一定的流动性,从功能上看细胞膜是一层选择透过性膜,具体表现在细胞要吸收的离子、小分子可以通过,其通过的方式有被动运输和主动运输。被动运输最主要的特点是由高浓度向低浓度转运(b、c、d),主动运输则是从低浓度向高浓度转运,并且需要载体、需要消耗能量(a、c);氧气是小分子物质,可以通过自由扩散进出细胞膜(b),葡萄糖从肠腔进入小肠绒毛上皮细胞必须是通过主动运输(a)。