《被動運輸》細胞的物質(zhì)輸入和輸出PPT
第一部分內(nèi)容：必備知識·素養(yǎng)奠基
一、水進出細胞的原理
1.滲透作用:
(1)含義:水分子(或其他溶劑分子)通過_______的擴散。
(2)方向:從_____________的一側(cè)向___________的一側(cè)滲透。
2.水進出動物細胞(以哺乳動物紅細胞為例):
(1)動物細胞所形成的“滲透裝置”。
①半透膜:_______。
②濃度差:_____________________________。
(2)現(xiàn)象。
①當外界溶液濃度_____細胞質(zhì)的濃度時,細胞失水。
②當外界溶液濃度_____細胞質(zhì)的濃度時,水分進出平衡。
③當外界溶液濃度_____細胞質(zhì)的濃度時,細胞吸水。
【激疑】
動物細胞長時間處于低滲溶液中細胞形態(tài)會發(fā)生什么變化?
提示:細胞膨脹,有可能漲破。
3.水進出植物細胞(以成熟植物細胞為例):植物細胞所形成的“滲透裝置”。
(1)半透膜(原生質(zhì)層):_____________________________________。
(2)濃度差:細胞液與外界溶液之間的濃度差。
二、探究植物細胞的吸水和失水
1.探究過程:
提出問題→_________→實驗設計思路→_________→記錄結(jié)果→分析結(jié)果,得出結(jié)論→___________→進一步探究。
2.實驗原理:
3.材料分析:
(1)選擇材料必須是活細胞,因為___________________________________________________________________________。
(2)要用含有_________的成熟植物細胞。
(3)洋蔥鱗片葉外表皮細胞的液泡為_____,易于觀察。
4.實驗過程:
三、被動運輸——自由擴散和協(xié)助擴散
1.特點:物質(zhì)進出細胞時,___濃度梯度進行的擴散。
2.兩種被動運輸?shù)姆绞?
(1)自由擴散與協(xié)助擴散的圖形。
①甲屬于_________,也叫_________。
判斷理由:___________________________。
②乙屬于_________,也叫_________。
判斷理由:_________________________。
(2)自由擴散與協(xié)助擴散的比較。
下列屬于自由擴散的是_______,屬于協(xié)助擴散的是_______。
①順濃度運輸
②逆濃度運輸
③需要轉(zhuǎn)運蛋白
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被動運輸PPT，第二部分內(nèi)容：關鍵能力·素養(yǎng)形成
知識點一 滲透現(xiàn)象及原理分析
1.滲透作用與擴散作用的比較:
2.滲透作用的對象、實質(zhì):
(1)滲透對象:滲透作用的對象是指溶劑分子,而不是溶質(zhì)分子。
(2)擴散方向:滲透時溶劑分子的擴散是雙向的。
(3)平衡實質(zhì):滲透平衡是指半透膜兩側(cè)的水分子移動到達平衡狀態(tài)。
【思考·討論】
1.半透膜兩側(cè)溶劑分子的擴散方向取決于一種溶質(zhì)濃度還是取決于溶質(zhì)的總濃度?(科學思維)
提示:取決于半透膜兩側(cè)溶質(zhì)的總濃度,也就是所有溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度。
2.教材中滲透裝置漏斗液面達到平衡狀態(tài)時,試比較漏斗內(nèi)外側(cè)液體濃度的高低,并分析原因。(科學思維)
提示:(1)漏斗內(nèi)是蔗糖溶液,燒杯中是清水,蔗糖溶液濃度>清水。
(2)漏斗內(nèi)的液體濃度高,保持向上的吸水力,當吸水力與液柱的重力相等時達到平衡。
【素養(yǎng)案例】
某同學為探究膜的通透性而設計了如圖所示的滲透裝置,開始時燒杯內(nèi)的液面和長頸漏斗內(nèi)的液面相平。在長頸漏斗內(nèi)液面上升的過程中 ( )
A.液面上升的速率先加快后減慢,最終維持穩(wěn)定
B.水分子通過半透膜從清水向蔗糖溶液擴散的速率逐漸增大
C.當半透膜兩側(cè)液體濃度相等時,水分子不再通過半透膜擴散
D.當半透膜兩側(cè)水分子進出速率相等時,長頸漏斗內(nèi)液面最高
【解題導引】
(1)回憶關鍵知識點:水分子擴散的速率與濃度差大小的關系:濃度差越大,擴散的越快。
(2)認清滲透平衡的本質(zhì):滲透壓(長頸漏斗的吸水力)=液柱的重力。
【解析】選D。液面上升的速率開始時最快,隨后逐漸減慢,A項錯誤;水分子通過半透膜由清水向蔗糖溶液擴散的速率逐漸減小,B項錯誤;半透膜兩側(cè)液體濃度相等時,水分子進出的速率相等,而不是不再通過半透膜擴散,C項錯誤;當半透膜兩側(cè)水分子進出速率相等時,達到動態(tài)平衡,長頸漏斗內(nèi)液面達到最高,D項正確。
【素養(yǎng)·探究】——母題追問
(1)科學思維——演繹與推理
若要使漏斗液面上升的更高,可采取什么措施?
提示:向漏斗中添加一些蔗糖或其他不能通過半透膜的溶質(zhì)。
(2)科學思維——演繹與推理
若在平衡狀態(tài)下向燒杯中添加少量葡萄糖(不能通過半透膜),漏斗液面會有什么變化?為什么?
提示:漏斗液面下降。因為半透膜兩側(cè)的濃度差降低了。
【素養(yǎng)·遷移】
向豬膀胱內(nèi)注入一半質(zhì)量分數(shù)為30%的蔗糖溶液,扎緊入口,然后將其浸入質(zhì)量分數(shù)為5%的蔗糖溶液中,每隔10 min稱一次豬膀胱的重量,能正確表示測定結(jié)果的是圖中的( )
【解析】選B。豬膀胱是半透膜,蔗糖不能通過,水能通過。外界蔗糖溶液濃度小于豬膀胱中蔗糖溶液的濃度,水分子從低濃度溶液通過半透膜進入高濃度溶液,即水從5%的蔗糖溶液流向注有質(zhì)量分數(shù)為30%的蔗糖溶液的豬膀胱中,膀胱中溶液的重量不斷增加,直到膀胱兩側(cè)溶液濃度相當時,水分進出處于相對平衡狀態(tài),故膀胱的重量不發(fā)生變化,即B正確。
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知識點二 探究細胞的吸水和失水
1.實驗過程分析:
(1)細胞變化:
(2)兩組對照:
(3)操作細節(jié):
①滴加蔗糖溶液或清水時,應在實驗臺上操作,滴加液體不要太多,避免污染物鏡鏡頭。
②觀察質(zhì)壁分離的時間不宜過長,以免細胞因長時間處于失水狀態(tài)而死亡,影響對復原現(xiàn)象的觀察。
2.質(zhì)壁分離及復原實驗的應用:
(1)可確定植物細胞膜的存在。
正常生理狀態(tài)下,植物的細胞膜與細胞壁緊貼在一起。通過光學顯微鏡,只能看到細胞壁。當質(zhì)壁分離時,由于原生質(zhì)層的收縮,光學顯微鏡下會在細胞壁內(nèi)側(cè)觀察到一個邊界。邊界的存在,間接證明了細胞膜的存在。
(2)判斷細胞的死活。
在一定濃度的蔗糖溶液中,植物細胞若發(fā)生質(zhì)壁分離,則證明細胞處于存活狀態(tài)。
(3)測量細胞液的濃度。
①測量原理:植物細胞在低滲溶液和等滲溶液中均不會發(fā)生質(zhì)壁分離,只有在高滲溶液中才會發(fā)生質(zhì)壁分離的現(xiàn)象。
②測量關鍵:配制一系列濃度梯度的溶液,分別鏡檢。
【思考·討論】
1.將植物細胞放在清水中,當細胞表現(xiàn)為不再吸水時,細胞內(nèi)外濃度是否相等?為什么?(科學思維)
提示:不相等。因為細胞外是清水,濃度為零,肯定是細胞內(nèi)濃度高。細胞不再吸水的原因是細胞壁的束縛造成的。
2.參照動物細胞在低濃度溶液中吸水漲破,若將植物細胞放入清水中是否也會發(fā)生吸水漲破?(科學思維)
提示:植物細胞在清水中不會漲破,細胞壁起到保護和支持作用。
【素養(yǎng)案例】
(2017·全國卷Ⅱ)將某種植物的成熟細胞放入一定濃度的物質(zhì)A溶液中,發(fā)現(xiàn)其原生質(zhì)體(即植物細胞中細胞壁以內(nèi)的部分)的體積變化趨勢如圖所示,下列敘述正確的是( )
A.0～4 h內(nèi)物質(zhì)A沒有通過細胞膜進入細胞內(nèi)
B.0～1 h內(nèi)細胞體積與原生質(zhì)體體積的變化量相等
C.2～3 h內(nèi)物質(zhì)A溶液的滲透壓小于細胞液的滲透壓
D.0～1 h內(nèi)液泡中液體的滲透壓大于細胞質(zhì)基質(zhì)的滲透壓
【解題導引】
(1)獲取關鍵信息:根據(jù)曲線變化正確判斷原生質(zhì)體處于失水(體積縮小)還是吸水(體積增大)狀態(tài)。
(2)分析濃度變化對吸水、失水的影響:外界溶液濃度>細胞液濃度,細胞失水;反之,吸水。
(3)關鍵知識點:理解質(zhì)壁分離后自動復原的原因:外界溶液進入細胞內(nèi),導致細胞內(nèi)溶液濃度大于外界溶液濃度,細胞吸水。
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知識點三 自由擴散和協(xié)助擴散
1.被動運輸兩種形式比較:
2.轉(zhuǎn)運蛋白的特性:
(1)專一性:一種轉(zhuǎn)運蛋白在對細胞內(nèi)外物質(zhì)進行運輸時只能對應地運送唯一的一種或性質(zhì)非常相近的一類物質(zhì)。
(2)飽和性:細胞膜上的轉(zhuǎn)運蛋白數(shù)量有限,在運輸過程中當所有轉(zhuǎn)運蛋白都已承擔相應的運輸任務時,運輸?shù)乃俣炔辉僖蚱渌麠l件而加快。
【思考·討論】
協(xié)助擴散的速率跟什么有關?(科學探究)
提示:協(xié)助擴散的速率跟膜內(nèi)外的濃度梯度和轉(zhuǎn)運蛋白的數(shù)量有關。
【素養(yǎng)案例】
如圖表示物質(zhì)出入細胞膜的兩種方式,從圖解可以看出 ( )
A.甲、乙兩種物質(zhì)都能夠自由出入細胞膜
B.細胞對甲物質(zhì)的吸收也可以用蛋白質(zhì)作載體
C.甲、乙兩種物質(zhì)都能從高濃度向低濃度運輸
D.甲、乙兩種物質(zhì)都是細胞代謝所必需的物質(zhì)
【解題導引】(1)審題關鍵:甲、乙兩種物質(zhì)分別被細胞以自由擴散和協(xié)助擴散的方式吸收。
(2)判斷技巧:順濃度梯度:不需要轉(zhuǎn)運蛋白→自由擴散;需要轉(zhuǎn)運蛋白→協(xié)助擴散。
【解析】選C。細胞膜具有選擇透過性,甲、乙兩種物質(zhì)不能夠自由出入細胞,A錯誤; 細胞吸收甲物質(zhì)的方式是自由擴散,不需要用蛋白質(zhì)作載體,B錯誤; 甲、乙兩種物質(zhì)都能從高濃度向低濃度運輸,屬于被動運輸,C正確; 甲物質(zhì)以自由擴散的方式進入細胞,乙物質(zhì)以協(xié)助擴散的方式進入細胞,但不能說明兩種物質(zhì)是細胞代謝所必需的物質(zhì),D錯誤。
【素養(yǎng)·探究】——母題追問
(1)生命觀念——結(jié)構(gòu)與功能觀
上題中的轉(zhuǎn)運蛋白的合成與運輸與什么細胞器有關?
提示:膜上的轉(zhuǎn)運蛋白的合成與運輸過程與核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、線粒體有關。
(2)科學思維——演繹與推理
溫度能影響題目中的哪種物質(zhì)的運輸速率?
提示:溫度能夠影響膜上磷脂和蛋白質(zhì)分子的運動,從而影響物質(zhì)轉(zhuǎn)運速率,因此甲、乙兩種物質(zhì)的運輸速率都受影響。
【素養(yǎng)·遷移】
比較生物膜和人工膜(雙層磷脂)對多種物質(zhì)的通透性,結(jié)果如圖。據(jù)此不能得出的推論是 ( )
A.H2O通過生物膜不需要蛋白質(zhì)的協(xié)助
B.生物膜對K+、Na+、Cl-的通透具有選擇性
C.甘油以自由擴散的方式通過人工膜
D.分子的大小影響其通過人工膜的擴散速率
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