2019届高考生物一轮复习-第7讲-物质跨膜运输的实例和方式

第7讲物质跨膜运输的实例和方式2019届高考生物一轮复习考纲内容全国卷5年考题统计1.物质出入细胞的方式Ⅱ2016,2015,2014,20132.实验：通过模拟实验探究膜的透性3.实验：植物细胞的质壁分离和复原Ⅱ2017,2014考纲展示一、渗透系统和渗透作用(1)长颈漏斗内液柱上升的直观原因是什么？根本原因是什么？(2)若将玻璃纸更换成纱布或塑料薄膜，漏斗内液面却没有升高，这说明什么？(3)若将烧杯内清水换成与长颈漏斗内浓度相同的蔗糖溶液，其他不变，液面也没有升高，这又说明什么？（4）漏斗液面不在升高时，水分子是否绝对静止不再流动了？渗透作用：水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散。2、渗透系统的组成(如图)及条件⑴半透膜⑵半透膜两侧的溶液具有浓度差。是指某些物质可以透过而另一些物质不能透过的多孔性薄膜，物质能否通过取决于分子的大小。如玻璃纸。浓度差的实质是单位体积溶液中溶质分子数的差（渗透压），即浓度差的大小与物质的量浓度有关。。(1)当S1浓度S2浓度时，漏斗(S1)液面会怎样变化？(2)当S1浓度S2浓度时，漏斗(S1)液面会怎样变化？(2)当S1浓度=S2浓度时，漏斗(S1)液面会怎样变化？3、渗透作用的分析上升。S2→S1的水分子数多于由S1→S2的水分子数，下降。S1→S2的水分子数多于由S2→S1的水分子数，不变。S1→S2的水分子数等于由S2→S1的水分子数。1、扩散与渗透的区别渗透作用是水分子等溶剂分子通过半透膜的扩散。扩散是一种物质由高浓度区域向低浓度区域的物理运动。渗透一定是扩散，但扩散不一定是渗透。渗透相对于扩散有两个要点：①要跨膜（扩散可以不跨膜）；②是溶剂分子（扩散还可以是气体分子）。特别提醒(1)水分子的移动方向是双向移动，但最终结果是水由低浓度溶液流向高浓度溶液的水分子数多（水往高处流）。即由单位体积内水分子数多的溶液向单位体积内水分子少的溶液（顺水分子浓度梯度）。(2)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10%葡萄糖溶液和10%蔗糖溶液的质量浓度相等,但10%蔗糖溶液的渗透压小,故水可通过半透膜由蔗糖向葡葡糖渗透。2、渗透系统和渗透作用的5个提醒(3)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）半透膜两侧溶液浓度是渗透作用发生的动力,既决定着渗透的方向,又决定着渗透的速度,即浓度差越大,渗透越快。（5）渗透装置可用于比较不同溶液浓度的大小和探究物质是否可以通过半透膜。及时反馈二、细胞的吸水和失水原理：渗透作用（1）原理：动物细胞的细胞膜相当于一层半透膜。细胞质溶液与外界溶液之间具有浓度差（2）现象：外界溶液浓度＞细胞质溶液浓度→细胞失水（皱缩）；外界溶液浓度＜细胞质溶液浓度→细胞吸水（膨胀甚至涨破）；外界溶液浓度＝细胞质溶液浓度→水分进出平衡1、动物细胞的吸水和失水2、成熟的植物细胞的失水和吸水（2）现象：当细胞液浓度＜外界溶液浓度时，失水，质壁分离；当细胞液浓度＞外界溶液浓度时，吸水，质壁分离复原。注意①分生区细胞和干种子细胞因无大液泡，不能发生渗透作用，（种子主要靠吸胀作用吸水）无质壁分离和复原现象。②植物细胞有细胞壁的存在，不管失水还是吸水，细胞体积变化不大。（1）原理原生质、原生质层和原生质体的区别(1)原生质是细胞内生命物质的总称。(2)原生质层是成熟的植物细胞内相当于半透膜的结构，由细胞膜、液泡膜以及两膜之间的细胞质组成，不包括细胞核和液泡内的细胞液。此结构仅存在于成熟的植物细胞中。(3)原生质体是去除了植物细胞壁后所剩下的具有生物活性的植物细胞结构，包括细胞膜、细胞质、细胞核三部分，常作为植物细胞融合的材料。动植物细胞能通过渗透作用吸水或失水动物细胞植物细胞条件①细胞膜具选择透过性，相当于半透膜②细胞内溶液与细胞外溶液构成浓度差①原生质层(由细胞膜、液泡膜及两者之间的细胞质组成)相当于半透膜②细胞液与外界溶液构成浓度差原理渗透作用渗透作用水分子运动方向低浓度溶液→高浓度溶液低浓度溶液→高浓度溶液现象皱缩或胀破质壁分离、质壁分离复原细胞吸水和失水原理在生产生活中的应用(1)对农作物的合理灌溉,既满足了作物对水分的需要,同时也降低了土壤溶液的浓度,有利于水分的吸收。(2)盐碱地中的植物不易存活或一次施肥过多造成“烧苗”现象,都是因为土壤溶液浓度过高,甚至超过了根细胞液浓度,导致根细胞不易吸水甚至失水造成的。(3)糖渍、盐渍食品不易变质的原因是在食品外面和内部形成很高浓度的溶液,使微生物不能在其中生存和繁殖所以能较长时间的保存。(4)医用的生理盐水浓度为0.9%,其渗透压与人体细胞外液的渗透压相当,可以使人体细胞保持正常的形态和功能。植物细胞吸水和失水的实验探究1．探究性实验的一般过程：观察现象，提出问题→作出假设→设计实验→进行实验→分析结果，得出结论→总结交流→进一步探究。2．假设：原生质层相当于一层半透膜。3．预期结果：由于原生质层相当于一层半透膜，水分子可以自由透过，而蔗糖分子不能透过。因此，在蔗糖溶液中植物细胞的中央液泡会变小，发生质壁分离。4、实验步骤自身前后对照现象试剂中央液泡变化原生质层位置变化细胞大小蔗糖溶液变小脱离细胞壁基本不变清水逐渐恢复原来大小恢复原位基本不变6.实验结论：实验结果与预期结果相同，说明“原生质层相当于一层半透膜”的假设是成立的。5、实验结果⑴实验成功的关键是实验材料的选择，必须选择有大液泡并有颜色的植物细胞，便于在显微镜下观察。⑵发生质壁分离原因是原生质层比细胞壁的伸缩性大。⑶质壁分离后在细胞壁和细胞膜之间充满的是浓度降低的外界溶液，因细胞壁是全透性且有水分子通过原生质层渗出来。⑷若用50%蔗糖溶液做实验，能发生质壁分离但不能复原，因为细胞过度失水而死亡。⑸若用尿素、乙二醇、KNO3、NaCl做实验会出现自动复原现象，因外界物质会转移到细胞内而引起细胞液浓度升高。特别提醒一、植物细胞质壁分离及复原实验的拓展应用1．判断细胞的死活拓展应用2．测定细胞液浓度范围真题演练1．（2017年海南卷，9）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具有液泡的活细胞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H2O可以经扩散进入甲物质溶液中D．甲物质和H2O能自由通过该叶表皮细胞的细胞壁2．（2017年新课标Ⅱ卷，4）将某种植物的成熟细胞放入一定浓度的物质A溶液中，发现其原生质体（即植物细胞中细胞壁以内的部分）的体积变化趋势如图所示。下列叙述正确的是（）A．0~4h内物质A没有通过细胞膜进入细胞内B．0~1h内细胞体积与原生质体体积的变化量相等C．2~3h内物质A溶液的渗透压小于细胞液的渗透压D．0~1h内液泡中液体的渗透压大于细胞质基质的渗透压三、物质跨膜运输和其他实例1．不同物质的跨膜运输特点(1)水分子：__________________(高→低)。(2)离子和小分子：顺相对含量梯度同一种植物对＿＿＿＿＿＿＿＿的吸收有差异，不同植物对＿＿＿＿＿＿＿＿的吸收也有差异，说明植物细胞对无机盐离子的吸收具有＿＿＿。同一种无机盐离子不同种无机盐离子选择性实例1联系实际：农业生产上的轮作：利用不同作物根系对矿质元素的选择性吸收而采取的措施，如果在同一块田里长期种植同种作物，某些元素含量会严重下降，影响作物的产量。结论：物质（如碘）的跨膜运输并不都是和水一样顺相对含量梯度的运输的。20—25倍人体甲状腺滤泡上皮细胞具有很强的摄取碘的能力250mg/L血液中碘的浓度I－实例228.1648.55米曲菌38.6651.00酵母菌2.414.93圆褐固氮菌12.9533.99大肠杆菌K2OP2O5微生物微生物吸收无机盐离子的特点⑴不同微生物对无机盐离子的吸收有＿＿＿。⑵不同微生物对各种无机盐离子的＿＿＿不同。选择性需要量水分子是顺相对含量梯度跨膜运输的。其他物质的跨膜运输并不都是这样，这取决于细胞生命活动的需要。细胞对物质的输入和输出有选择性。细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜半透膜和选择透过性膜的关系①半透膜是指小分子物质能通过，而大分子物质不能通过的膜。半透膜不一定是活的生物膜。如玻璃纸即为没有活性的半透膜。物质能否通过取决于分子的大小。②选择透过性膜是具有生命的生物膜，载体蛋白的存在决定了其对不同物质是否吸收选择性。细胞死亡或膜载体蛋白失活后，其选择透过性丧失。活的生物膜不仅具有半透性，还具有选择透过性。共性：都允许水分子自由通过，而不允许大分子物质通过。概念辨析(1)细胞膜的载体决定其对不同物质具有选择性。(2)生物膜的选择透过性是活细胞的一个重要特征。细胞死亡后，其选择透过性丧失。特别提醒四、物质跨膜运输的方式被动运输自由扩散协助扩散主动运输(一)小分子及离子跨膜运输的方式（二）大分子与颗粒性物质跨膜运输的方式胞吞胞吐“自由扩散”过程展示小分子物质细胞膜1.方向：2.是否需要载体蛋白的协助3.是否需要消耗能量总结自由扩散：4.有哪些物质跨膜的方式属于自由扩散？“协助扩散”过程展示细胞膜载体蛋白2、协助扩散：总结协助扩散：1.方向：2.是否需要载体蛋白的协助3.是否需要消耗能量4.有哪些物质跨膜的方式属于协助扩散？“主动运输”过程展示载体蛋白能量注意载体构象的变化总结主动扩散：1.方向：2.是否需要载体蛋白的协助3.是否需要消耗能量4.什么是主动运输？与协助扩散有何异同？5.有哪些物质跨膜的方式属于主动运输？6.这种跨膜的方式为什么需要消耗能量？能量7.意义胞吞作用：是细胞通过质膜内陷形成囊泡,将胞外的生物大分子、颗粒性物质或液体等摄取到细胞内,以维持细胞正常的代谢活动。胞吐作用：是细胞内合成的生物分子(蛋白质和脂质等)和代谢物以分泌泡的形式与质膜融合而将内含物分泌到细胞表面或细胞外的过程。转运过程中，物质包裹在脂双层膜包被的囊泡中，又称膜泡运输，过程涉及生物膜的断裂和融合，是一个耗能的过程。结构基础：细胞膜的流动性不需要载体，但消耗能量物质种类运输方式方向载体能量实例自由扩散高浓度→低浓度不需要不需要水、气体、胆固醇、乙醇、甘油、苯、脂肪酸、脂溶性维生素等被动运输协助扩散高浓度→低浓度需要不需要葡萄糖进入红细胞小分子物质主动运输低浓度→高浓度需要需要小肠吸收葡萄糖、氨基酸、无机盐等胞吐由膜内到膜外不需要需要分泌蛋白大分子物质胞吞由膜外到膜内不需要需要变形虫吞食绿脓杆菌（三）物质跨膜运输方式的比较小结提升(1)同一物质的跨膜运输方式可能不同（2）受细胞内外物质浓度差影响的是自由扩散和协助扩散。(3)受载体蛋白影响的是协助扩散和主动运输。(4)受O2浓度影响的只有主动运输。不受O2影响的除自由扩散外还有协助扩散。(5)运输方式都受温度影响，因为温度影响细胞膜的流动性；除此之外，温度还通过影响能量的供应来影响主动运输。特别提醒1、载体本质是蛋白质，具有专一性，不同物质的载体不同。不同生物细胞膜上的载体种类和数量也不相同2、载体具有饱和现象，在跨膜运输物质时运载能力有限。3、与主动运输有关的细胞器除供能的线粒体外还有核糖体。4、离子的跨膜运输不都是主动运输。5、胞吞过程要通过膜外表的糖蛋白的识别。5、胞吞和胞吐进行的结构基础是细胞膜的流动性；胞吞和胞吐需要消耗能量，如果分泌细胞的ATP合成受阻，则胞吞和胞吐作用不能继续进行。6、RNA和蛋白质等大分子物质进出细胞核，是通过核孔。而不是通过胞吐和胞吞。7、胞吞（吐）的大分子物质穿过细胞膜的层数为0层。（1）物质浓度（在一定的浓度范围内）（2）氧气浓度（3）温度温度可影响生物膜的流动性和酶的活性，因而会影响物质跨膜运输的速率。(四）影响跨膜运输的因素1.（2016海南卷.5）下列属于主动运输的是A.动物肺泡细胞释放CO2B.蔗糖通过植物细胞的细胞壁C.苯分子进入人的皮肤细胞D.丽藻细胞吸收SO42-的过程真题演练2.（2016课标1卷.2