2021版高考生物一轮复习第2单元细胞的结构和功能第3讲物质的跨膜运输课件苏教版必修1

2021版高考生物一轮复习第2单元细胞的结构和功能第3讲物质的跨膜运输课件苏教版必修1

第 3 讲　物质的跨膜运输 - 3 - 必备知识 • 梳理 核心重难 • 突破 关键能力 • 提升 渗透系统及其应用 1 . 渗透作用 (1) 概念 : 指水分子 ( 或其他溶剂分子 ) 通过 　　　　　　　　 的扩散过程。   (2) 发生渗透作用的条件 : 一是具有 　　　　　 , 二是半透膜两侧的溶液具有 　　　　　 。   半透膜 半透膜 浓度差 - 4 - 必备知识 • 梳理 核心重难 • 突破 关键能力 • 提升 (3) 常见渗透装置图 分析 ① 水分的流动判断 : 当溶液浓度 　　　　 时 , 水分就通过半透膜由 S 2 流向 S 1 ; 当溶液浓度 　　　　 时 , 水分就通过半透膜由 S 1 流向 S 2 。   ② 在达到渗透平衡后 , 若存在如图所示的液面差 Δ h , 则 S 1 溶液浓度仍大于 S 2 。 S 1 >S 2 S 1 ”“=” 或 “<”) 外界溶液浓度时 , 细胞失水 , 发生质壁分离 ; 当细胞液浓度 　　　 ( 填 “>”“=” 或 “<”) 外界溶液浓度时 , 细胞吸水 , 发生质壁分离复原。   - 36 - 必备知识 • 梳理 核心重难 • 突破 关键能力 • 提升 ( 实验 ) 　 探究植物细胞的吸水和失水 1 . 实验原理 (1) 成熟的植物细胞构成 　　　　　　 可发生渗透作用。   渗透 系统 < > - 37 - 必备知识 • 梳理 核心重难 • 突破 关键能力 • 提升 2 . 实验过程、 操作 紧贴 细胞壁 质量浓度 为 0.3 g/mL 的 蔗糖 溶液 逐渐变 小 变 深 细胞壁逐渐 分离 蒸馏水 逐渐变 大 变 浅 逐渐贴近 细胞壁 (1) 用黑藻叶片进行探究植物细胞的吸水和失水实验时 , 叶绿体的存在会干扰实验现象的观察。 ( 　　 ) ( 2) 低倍镜下就可以看到植物细胞质壁分离与复原。 ( 　　 ) (3) 当外界溶液浓度大于细胞液浓度时 , 植物细胞就会发生质壁分离。 ( 　　 ) - 38 - 必备知识 • 梳理 核心重难 • 突破 关键能力 • 提升 × 提示 : 黑藻叶片的叶肉细胞有叶绿体 , 使原生质层呈绿色 , 有利于实验现象的观察。 √ × 提示 : 植物细胞发生质壁分离的条件除细胞内外存在浓度差外 , 细胞中 还 应有大液泡。 正误 判断 1 . 探究植物细胞的吸水和失水的实验分析 (1) 实验材料的选择 ① 一般不选择细菌细胞 , 它能发生质壁分离 , 但现象不明显。 ② 不能选择动物细胞 , 它无细胞壁 , 不能发生质壁分离现象。 (2) 实验试剂的使用 ① 使用浓度过高的蔗糖溶液 (0.5 g/mL), 质壁分离现象明显 , 但不能复原 , 因为溶液浓度过高 , 细胞因过度失水而死亡。 ② 使用物质的量浓度为 1 mol/L 的 KNO 3 溶液时 , 因为 K + 和 可 被细胞吸收 , 使细胞液浓度增大 , 所以细胞先发生质壁分离后又自动复原。 ( 实验试剂为尿素、甘油、乙二醇时 , 现象同上 ) (3) 发生质壁分离时在细胞壁和细胞膜之间充满的是外界溶液 , 原因是细胞壁具有全透性 。 (4) 质壁分离与复原过程中水分子的移动是双向 的。 - 39 - 必备知识 • 梳理 核心重难 • 突破 关键能力 • 提升 - 40 - 必备知识 • 梳理 核心重难 • 突破 关键能力 • 提升 (2) 测定细胞液浓度范围 待测细胞 + 一系列浓度梯度的蔗糖溶液 细胞液浓度介于未发生质壁分离和刚刚发生质壁分离的蔗糖溶液的浓度之间。 2 . 探究植物细胞的吸水和失水实验的拓展应用及方法 (1) 判断细胞的死活 - 41 - 必备知识 • 梳理 核心重难 • 突破 关键能力 • 提升 (3) 比较不同植物细胞的细胞液浓度大小 不同植物细胞 + 同一浓度的蔗糖溶液 刚刚发生质壁分离时所需时间的比较 → 判断细胞液浓度大小 ( 时间越短 , 细胞液浓度越小 ) 。 (4) 比较一系列溶液的浓度大小 同一植物的相同成熟细胞 + 未知浓度的溶液 记录刚刚发生质壁分离所需时间 → 比较所用时间长短 → 判断溶液浓度的大小 ( 时间越短 , 未知溶液的浓度越大 ) 。 - 42 - 必备知识 • 梳理 核心重难 • 突破 关键能力 • 提升 考向 1 　 实验材料与步骤分析 1 .(2018 海南 ) 在不染色的条件下 , 下列实验材料中 , 最适合观察细胞质壁分离现象的是 ( 　　 ) A. 紫色洋葱鳞片叶叶肉细胞 B. 紫色洋葱根尖分生区细胞 C. 紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞 D. 紫色洋葱根尖伸长区细胞 答案 解析 解析 关闭 紫色洋葱鳞片叶叶肉细胞和伸长区细胞均属液泡无颜色、也无叶绿体的细胞 , 不适合作观察细胞质壁分离实验的材料 ; 紫色洋葱根尖分生区细胞无大液泡 , 不适合作观察细胞质壁分离实验的材料 ; 洋葱鳞片叶外表皮细胞液泡为紫色 , 适宜在不染色的条件下作观察细胞质壁分离实验的材料 , 故 C 项正确。 答案 解析 关闭 C 2 . 在探究植物细胞的吸水和失水实验中 , 对紫色洋葱鳞片叶外表皮临时装片进行了三次观察 ( 如下图所示 ) 。下列有关叙述正确的是 ( 　　 ) A . 第一次观察时容易看到紫色大液泡和较大的无色细胞质基质区域 B . 第二次观察时可以发现细胞质壁分离首先发生在细胞的角隅处 C . 吸水纸的主要作用是吸除滴管滴加的多余液体 , 以免污染镜头 D . 为了节约实验时间 , 通常可以省略第一次显微观察步骤 - 43 - 必备知识 • 梳理 核心重难 • 突破 关键能力 • 提升 答案 解析 解析 关闭 第一次观察时看到较大的紫色液泡和较小的无色细胞质基质区域。质壁分离首先发生在细胞的角隅处。吸水纸的主要作用是引流 , 加速滴加的液体向对侧的扩散。该实验中 , 第一次是对正常细胞的液泡体积、颜色等进行观察 , 以此作为滴加蔗糖溶液后 , 判断细胞是否发生质壁分离的标准 , 因此不能省略。 答案 解析 关闭 B - 44 - 必备知识 • 梳理 核心重难 • 突破 关键能力 • 提升 考向 2 　 质壁分离与复原原理的应用 3 .(2017 海南 改编 ) 为研究植物细胞质壁分离现象 , 某同学将某植物的叶表皮放入一定浓度的甲物质溶液中 , 一段时间后观察到叶表皮细胞发生了质壁分离现象。下列说法错误的是 ( 　　 ) A. 该植物的叶表皮细胞 是活 细胞 B. 细胞内甲物质的浓度高于细胞外甲物质的浓度 C. 细胞液中的 H 2 O 可以经扩散进入甲物质溶液中 D. 甲物质和 H 2 O 能自由通过该叶表皮细胞的细胞壁 答案 解析 解析 关闭 只有活细胞的生物膜才有选择透过性 , 即活细胞才能发生质壁分离 ,A 项正确。质壁分离过程的发生是由于细胞液浓度低于细胞外溶液浓度导致细胞失水 , 此时 , 细胞外甲物质的浓度高于细胞内细胞液浓度 ,B 项错误。水分子跨膜运输的方式是自由扩散 ,C 项正确。细胞壁是全透的 , 溶于水的甲物质和 H 2 O 能自由通过 ,D 项正确。 答案 解析 关闭 B - 45 - 一、渗透作用的分析 A 、 B 分别表示渗透作用装置 , 据图分析下列问题。 - 46 - (1) 水分子的流动方向 : ① 当溶液浓度 S 1 >S 2 时 , 水分子通过半透膜由 S 2 流向 S 1 数目多于由 S 1 流向 S 2 的数目 ,S 1 溶液的液面上升 ; ② 当溶液浓度 S 1 S 2 (S 1 、 S 2 中溶质不能通过半透膜 ) 。据此分析 , 对于植物细胞来说 , 单位时间内水分子进出细胞的数量相等时 , 细胞内外液体的浓度不一定相等。因为植物细胞的细胞壁有支持、保护作用 , 当单位时间内水分子进出植物细胞的数量相等时 , 有可能细胞液浓度大于细胞外溶液浓度。 - 47 - (3) 在图 B 所示的 U 形玻璃管内 , 左右管内分别装入质量分数相等的葡萄糖、麦芽糖溶液。初始时两管中液面相平 , 假设溶质分子不能透过半透膜。 ① 一段时间后 , 两管中液面的变化为 : 左管液面升高 , 右管液面降低。 ② 如同时向两管内加入等量的麦芽糖酶 , 两管中液面的变化分别为 : 左管液面先升高 , 后下降 , 右管液面先下降 , 再升高 , 最后稳定在一定高度。 - 48 - 【解释疑惑】有关半透膜认识的 3 个误区 (1) 渗透系统的溶液浓度指物质的量浓度而非质量浓度 , 实质是指渗透压 , 如质量分数为 10% 的葡萄糖溶液和质量分数为 10% 的蔗糖溶液的质量浓度相等 , 但质量分数为 10% 蔗糖溶液的渗透压小 , 故水可通过半透膜由蔗糖溶液向葡萄糖溶液移动。 (2) 水分子的运输特点 : 半透膜两侧的水分子进行的是双向运动 , 而不是单向运动 , 观测到的现象是由双向水分子运动的差别所导致的液面改变。 (3) 渗透平衡 ≠ 浓度相等。渗透平衡只意味着半透膜两侧水分子移动达到平衡状态 , 而两侧溶液的浓度并不一定相同 , 两侧的液面高度也不一定相同。 - 49 - 应用体验 1 (2019 河北衡水中学统考 ) 将同一部位的紫色洋葱外表皮细胞分别浸在甲、乙、丙 3 种溶液中 , 测得原生质层的外界面与细胞壁间距离变化如图所示 , 下列相关分析错误的是 ( 　　 ) A. 实验开始时 , 甲、乙溶液的浓度均大于洋葱表皮细胞细胞液浓度 B. 与 t 0 时相比 , t 2 时乙溶液中洋葱表皮细胞的细胞液浓度未发生变化 C. 实验过程中 , 丙溶液中有水分子进出洋葱表皮细胞 D. 实验结束时 , 甲、乙溶液的浓度有所下降 答案 解析 解析 关闭 实验开始后 , 甲、乙溶液中的原生质层的外界面与细胞壁间的距离逐渐增大 , 说明甲、乙溶液的浓度均大于洋葱表皮细胞的细胞液浓度 , 细胞失水 ,A 项正确 ; 实验开始后 , 乙溶液中的原生质层的外界面与细胞壁间的距离先逐渐增大 , 而后又逐渐减小 , 说明乙溶液中的部分溶质可被细胞吸收 , 细胞发生质壁分离后又自动复原 , 与 t 0 时相比 , t 2 时乙溶液中洋葱表皮细胞的细胞液浓度发生了变化 ,B 项错误 ; 实验过程中 , 丙溶液中的原生质层的外界面与细胞壁间的距离没有发生变化 , 说明水分子进出洋葱表皮细胞处于动态平衡 ,C 项正确 ; 实验结束时 , 甲溶液中的水分增多 , 乙溶液中的溶质有所减少 , 二者的浓度均有所下降 ,D 项正确。 答案 解析 关闭 B - 50 - 二、探究物质运输方式和快速判定物质出入细胞的方式 1 . 探究物质运输方式的方法 (1) 探究是主动运输还是被动运输的 方法 (2) 探究是自由扩散还是协助扩散的方法 - 51 - 2 .“ 三看法 ” 快速判定物质出入细胞的 方式 - 52 - 应用体验 2 (2019 山东淄博一模 ) 向某动物细胞内注入微量的 24 Na + , 一会儿可测得细胞周围溶液中出现 24 Na + ; 在细胞周围溶液中加入某物质后 , 24 Na + 外流停止 ; 再向细胞内注入 ATP 后 , 24 Na + 恢复外流。下列推断合理的是 ( 　　 ) A. 该物质改变了细胞膜的结构 B. 该物质破坏了 24 Na + 载体的结构 C. 该物质使 ATP 水解酶变性失活 D. 24 Na + 通过细胞膜外流的方式为主动运输 答案 解析 解析 关闭 根据题干信息分析 , 向某动物细胞内注入微量的 24 Na + , 一会儿可测得细胞周围溶液中出现 24 Na + , 说明 24 Na + 从细胞内向细胞外运输 ; 在细胞周围溶液中加入某物质后 , 24 Na + 外流停止 , 再向细胞内注入 ATP 后 , 24 Na + 恢复外流 , 说明 24 Na + 的运输需要消耗能量 , 为主动运输 , 加入的某种物质作用是抑制细胞呼吸 , 从而使 ATP 的产生减少。但是并没有改变细胞膜的结构 ,A 项错误 ; 若该物质破坏了 24 Na + 载体的结构 , 则加入 ATP 后 24 Na + 也不能恢复外流 ,B 项错误 ; 若该物质使 ATP 水解酶变性失活 , 则加入 ATP 后也不能为 24 Na + 外流提供能量 ,C 项错误 ; 根据以上分析可知 , 24 Na + 通过细胞膜外流的方式为主动运输 ,D 项正确。 答案 解析 关闭 D 三、特殊情况下的跨膜问题 1 . 转录形成的 mRNA 从细胞核内出来 , 跨过 0 层膜。 细胞核的核膜是双层膜 , 但 mRNA 是大分子化合物 , 无法跨膜通过 , 它从细胞核内出来是通过核膜上的通道 —— 核孔 , 因此跨过 0 层膜。 2 . 神经递质由突触前膜释放 , 再与突触后膜受体结合 , 跨过 0 层膜。 突触中 神经递质的释放属于胞吐作用 , 不跨过膜结构。在突触后膜上的受体与神经递质结合的过程中也没有跨过膜结构 , 故总计跨越了 0 层膜结构。 应用体验 3 当神经冲动在神经元之间传递时 , 突触小泡中的神经递质由突触前膜释放到突触间隙中 , 再和突触后膜上的受体结合。此过程中共跨越了几层膜结构 ? ( 　　 ) A.0 B.1 C.2 D.4 答案 答案 关闭 A