2023届高考生物二轮复习第3讲物质跨膜运输的方式课件

这是一份2023届高考生物二轮复习第3讲物质跨膜运输的方式课件，共31页。PPT课件主要包含了半透膜，浓度差，不需要，壁分离，情境引领，主动运输，自由扩散，协助扩散或主动运输，协助扩散，2O2浓度等内容，欢迎下载使用。

知识盘点 构建知识导图·形成知识体系
热点突破 突破热点专题·达到知识融通
热点一　水进出细胞的原理及质壁分离实验
[情境引领]如图为研究渗透作用的实验装置,漏斗内溶液(S1)和漏斗外溶液(S2)为两种不同浓度的蔗糖溶液,水分子可以透过半透膜,而蔗糖分子则不能。当达到平衡时,液面差为m。据图判断下列有关叙述正误。
(1)渗透平衡时,溶液S1的浓度等于溶液S2的浓度。(　 　)提示:由于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,因此溶液S1的浓度大于溶液S2的浓度。(2)若向漏斗中加入蔗糖分子,则平衡时m变小。(　 　)提示:若向漏斗中加入蔗糖分子,则漏斗内溶液(S1)和漏斗外溶液(S2)浓度差增大,平衡时m变大。(3)达到渗透平衡时,仍有水分子通过半透膜进出。(　 　)(4)若吸出漏斗中高出烧杯液面的溶液,再次平衡时m将增大。(　 　)提示:达到渗透平衡时,漏斗内的溶液(S1)浓度下降,漏斗外溶液(S2)浓度则增大,漏斗内溶液(S1)和漏斗外溶液(S2)浓度差下降,此时若吸出漏斗中高出烧杯液面的溶液,再次平衡时m将变小。
[基础巩固]1.渗透装置的两个基本条件半透膜、膜两侧存在浓度差。2.引发植物细胞质壁分离的两种原因
[思维拓展]1.原生质体和原生质层的区别是什么?原生质层包括细胞核、细胞器吗?提示:原生质体是指脱去细胞壁的植物细胞,动物细胞也可算作原生质体。原生质层是指成熟植物细胞的细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质。原生质层包括细胞质中的细胞器,但不包括细胞核。2.哺乳动物红细胞在低渗溶液中能迅速吸水涨破,有人推测这可能与水通道蛋白有关。请设计实验,验证这个推测是正确的。(写出实验思路、预期实验结果)提示:实验思路将甲组红细胞膜中的蛋白质破坏,乙组红细胞不作处理,然后将两组细胞同时置于蒸馏水中,测定两组细胞吸水涨破所需的时间。预期实验结果若乙组吸水涨破所需时间短,说明推测正确。
渗透作用的原理及动植物细胞吸水与失水的分析
1.(2022·全国甲卷)植物成熟叶肉细胞的细胞液浓度可以不同。现将a、b、c三种细胞液浓度不同的某种植物成熟叶肉细胞,分别放入三个装有相同浓度蔗糖溶液的试管中,当水分交换达到平衡时观察到:①细胞a未发生变化;②细胞b体积增大;③细胞c发生了质壁分离。若在水分交换期间细胞与蔗糖溶液没有溶质的交换,下列关于这一实验的叙述,不合理的是(　 　)A.水分交换前,细胞b的细胞液浓度大于外界蔗糖溶液的浓度B.水分交换前,细胞液浓度大小关系为细胞b>细胞a>细胞cC.水分交换平衡时,细胞c的细胞液浓度大于细胞a的细胞液浓度D.水分交换平衡时,细胞c的细胞液浓度等于外界蔗糖溶液的浓度
解析:由“①细胞a未发生变化”可推出细胞a在该蔗糖溶液中的吸水量等于失水量,即水分交换前,细胞a的细胞液浓度与外界蔗糖溶液的浓度相等;由“②细胞b体积增大”可推出细胞b在该蔗糖溶液中的吸水量大于失水量,即水分交换前,细胞b的细胞液浓度大于外界蔗糖溶液的浓度;由“③细胞c发生了质壁分离”可推出细胞c在该蔗糖溶液中的失水量大于吸水量,即水分交换前,细胞c的细胞液浓度小于外界蔗糖溶液的浓度。综合上述分析可以推出,水分交换前,细胞b的细胞液浓度大于外界蔗糖溶液的浓度;水分交换前,细胞液浓度大小关系为细胞b>细胞a>细胞c;水分交换平衡时,细胞a和细胞c的细胞液浓度都与各自所处的外界蔗糖溶液的浓度相等,由于细胞c发生了质壁分离,有水进入蔗糖溶液中,故水分交换平衡时,细胞c的细胞液浓度小于细胞a的细胞液浓度。
2.(2022·河南郑州模拟)质壁分离和质壁分离复原是某些生物细胞响应外界水分变化而发生的渗透调节过程。下列叙述错误的是(　 　)A.质壁分离和复原中,体现了生物膜的流动性和选择透过性B.质壁分离开始前的细胞液浓度,分离程度明显的细胞要大于分离程度不明显的C.质壁分离复原过程中,细胞的吸水能力逐渐降低D.发生质壁分离的细胞有时能自动复原,原因是细胞吸收了外界溶液中的溶质分子
解析:质壁分离及复原过程的基础是生物膜的流动性和选择透过性;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,质壁分离的细胞,分离程度越明显,说明细胞液与外界溶液的浓度差别越大,故质壁分离开始前的细胞液浓度,分离程度明显的细胞要小于分离程度不明显的;质壁分离复原过程中,由于细胞吸水,渗透压降低,细胞的吸水能力逐渐降低;发生质壁分离的细胞有时能自动复原,原因是细胞吸收了外界溶液中的溶质分子,细胞液浓度加大,当细胞液的浓度高于外界溶液时,植物细胞吸水,发生质壁分离自动复原的现象。
[易错提醒]有关渗透作用的4个易错点(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。(2)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较多。(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,既不可看作没有水分子移动,也不可看作两侧溶液浓度绝对相等。(4)只有活的、成熟的植物细胞才能发生质壁分离和复原。
热点二　物质出入细胞的方式
如图为细胞膜部分结构与功能的示意图,其中a、b、c、d代表被运输的物质,①②③④代表物质的运输方式,甲、乙、丙代表结构或物质,据图判断下列叙述正误。
(1)葡萄糖出入细胞的方式可以是图中的④。(　 　)(2)b、c、d出入细胞都受温度影响,而a不受温度影响。(　 　)提示:温度会影响酶的活性进而影响能量的供应,温度也能影响细胞膜的流动性,所以温度可以影响所有的跨膜运输。(3)突触前膜释放神经递质的方式为图中的③。(　 　)提示:突触前膜释放神经递质的方式为胞吐,图中③为主动运输。(4)b可能是水分子,也可能是钠离子。(　 　)(5)若a 为水分子,其运动方向为溶液浓度高一侧流向浓度低一侧。(　 　)提示:水分子的流动方向为低浓度溶液流向高浓度溶液。(6)果脯在腌制过程中慢慢变甜,与图中③有关。(　 　)提示:果脯在腌制过程中慢慢变甜,是细胞膜的选择透过性被破坏,导致蔗糖分子进入细胞。
[基础巩固]1.物质出入细胞方式的总结
2.影响物质跨膜运输的三个因素(1)物质浓度(在一定的浓度梯度范围内)。
(3)温度可影响生物膜的 和酶的 ,因而会对两种被动运输方式和主动运输的运输速率产生影响,温度影响了 的速率,因此温度对主动运输速率的影响更为明显。
[思维拓展]1.柽柳是一种泌盐植物,叶子和嫩枝可以将吸收的盐分排出,是强耐盐植物。柽柳从土壤中吸收无机盐的方式是主动运输还是被动运输?请设计实验加以证明。实验材料:柽柳幼苗若干,适宜浓度的含Ca2+和K+的完全培养液,细胞呼吸抑制剂,蒸馏水。请写出实验步骤,并预测实验结果。提示:实验步骤①将柽柳幼苗随机均分为甲、乙两组,分别培养在适宜浓度的含Ca2+和K+的完全培养液中。②甲组柽柳幼苗的培养液中加入一定量的细胞呼吸抑制剂,乙组柽柳幼苗的培养液中加入等量的蒸馏水,在适宜的条件下培养。③分别测定两组柽柳幼苗吸收Ca2+和K+的速率,并进行比较。预期实验结果若两组植株对Ca2+和K+的吸收速率相同,则柽柳从土壤中吸收无机盐的方式是被动运输;若甲组植株对Ca2+和K+的吸收速率明显小于乙组植株对Ca2+和K+的吸收速率,则柽柳从土壤中吸收无机盐的方式是主动运输。
2.将若干生理状况基本相同,长度为3 cm的鲜萝卜条分为四组,分别置于三种浓度的溶液(即0.3 g·mL-1蔗糖溶液,0.3 g·mL-1KNO3溶液及0.5 g·mL-1蔗糖溶液)(实验组)和清水(对照组)中,测量每组萝卜条的平均长度,结果如图。(1)依据图示四条曲线变动趋势,推测a～d依次为哪种溶液。提示:(1)a.清水,b.0.3 g·mL-1KNO3溶液,c.0.3 g·mL-1蔗糖溶液,d.0.5 g·mL-1蔗糖溶液。(2)对照组中萝卜条长度增加较少的原因是什么?提示:(2)细胞壁伸缩性较小,限制细胞胀大。(3)b曲线在用清水处理前即由下降趋势转为上升趋势,原因是什么?与之相关的细胞器有哪些?
围绕物质出入细胞的方式,考查生命观念
1.(2021·山东卷)液泡是植物细胞中储存Ca2+的主要细胞器,液泡膜上的H+焦磷酸酶可利用水解无机焦磷酸释放的能量跨膜运输H+,建立液泡膜两侧的H+浓度梯度。该浓度梯度驱动H+通过液泡膜上的载体蛋白CAX完成跨膜运输,从而使Ca2+以与H+相反的方向同时通过CAX进入液泡并储存。下列说法错误的是(　 　)A.Ca2+通过CAX的跨膜运输方式属于协助扩散B.Ca2+通过CAX的运输有利于植物细胞保持坚挺C.加入H+焦磷酸酶抑制剂,Ca2+通过CAX的运输速率变慢D.H+从细胞质基质转运到液泡的跨膜运输方式属于主动运输
解析:Ca2+通过CAX的跨膜运输方式为主动运输,所需要的能量由H+顺浓度梯度产生的势能提供;Ca2+通过CAX的运输进入液泡增加细胞液的浓度,提高细胞液的渗透压,有利于植物细胞从外界吸收水分,有利于植物细胞保持坚挺;加入H+焦磷酸酶抑制剂,则液泡中的H+浓度降低,液泡膜两侧的H+浓度梯度差减小,为Ca2+通过CAX的运输提供的能量减少;H+从细胞质基质转运到液泡的跨膜运输方式需要水解无机焦磷酸释放的能量来提供,为主动运输。
[总结提升]几种特殊物质出入细胞的情况(1)葡萄糖进入人的红细胞的方式为协助扩散。静息状态时,神经纤维膜内K+外流方式为协助扩散;受刺激时,神经纤维膜外Na+内流方式为协助扩散。(2)物质能否通过细胞膜,并不是取决于分子大小,而是取决于细胞生命活动是否需要。如木糖分子比葡萄糖分子小,但细胞吸收葡萄糖而不吸收木糖。(3)胞吞与胞吐的共同点为能运输生物大分子等,在运输过程中形成囊泡,需要消耗能量,不需要载体。大多数神经递质虽是小分子,但仍以胞吐的方式由突触前膜释放。
以物质跨膜运输为载体,考查科学探究能力
3.(2020·全国Ⅱ卷)取某植物的成熟叶片,用打孔器获取叶圆片,等分成两份,分别放入浓度(单位为g/mL)相同的甲糖溶液和乙糖溶液中,得到甲、乙两个实验组(甲糖的相对分子质量约为乙糖的2倍)。水分交换达到平衡时,检测甲、乙两组的溶液浓度,发现甲组中甲糖溶液浓度升高。在此期间叶细胞和溶液之间没有溶质交换。据此判断下列说法错误的是(　 　)A.甲组叶细胞吸收了甲糖溶液中的水使甲糖溶液浓度升高B.若测得乙糖溶液浓度不变,则乙组叶细胞的净吸水量为零C.若测得乙糖溶液浓度降低,则乙组叶肉细胞可能发生了质壁分离D.若测得乙糖溶液浓度升高,则叶细胞的净吸水量乙组大于甲组
解析:甲、乙两组糖溶液的质量浓度(单位为g/mL)相同,但甲糖的相对分子质量大于乙糖,所以甲、乙两组糖溶液的物质的量浓度不同(甲<乙),将相同的叶细胞浸入两种不同物质的量浓度的溶液中,在吸水和失水的表现上可能不同。据题意可推测,甲糖溶液浓度低于叶细胞的细胞液浓度,叶细胞吸水导致甲糖溶液浓度升高;若测得乙糖溶液浓度不变,则乙糖溶液浓度等于叶细胞的细胞液浓度,水分子进出乙组叶细胞的量相等,净吸水量为零;若测得乙糖溶液浓度降低,则乙糖溶液浓度高于叶细胞的细胞液浓度,乙组叶肉细胞可能会发生渗透失水而表现为质壁分离;若测得乙糖溶液浓度升高,则甲、乙浓度均小于叶细胞的细胞液浓度,两组细胞均吸水,但由于甲糖溶液的物质的量浓度小于乙糖溶液,所以乙组叶细胞的净吸水量小于甲组叶细胞。