《被动运输》细胞的物质输入和输出PPT
第一部分内容：必备知识·素养奠基
一、水进出细胞的原理
1.渗透作用:
(1)含义:水分子(或其他溶剂分子)通过_______的扩散。
(2)方向:从_____________的一侧向___________的一侧渗透。
2.水进出动物细胞(以哺乳动物红细胞为例):
(1)动物细胞所形成的“渗透装置”。
①半透膜:_______。
②浓度差:_____________________________。
(2)现象。
①当外界溶液浓度_____细胞质的浓度时,细胞失水。
②当外界溶液浓度_____细胞质的浓度时,水分进出平衡。
③当外界溶液浓度_____细胞质的浓度时,细胞吸水。
【激疑】
动物细胞长时间处于低渗溶液中细胞形态会发生什么变化?
提示:细胞膨胀,有可能涨破。
3.水进出植物细胞(以成熟植物细胞为例):植物细胞所形成的“渗透装置”。
(1)半透膜(原生质层):_____________________________________。
(2)浓度差:细胞液与外界溶液之间的浓度差。
二、探究植物细胞的吸水和失水
1.探究过程:
提出问题→_________→实验设计思路→_________→记录结果→分析结果,得出结论→___________→进一步探究。
2.实验原理:
3.材料分析:
(1)选择材料必须是活细胞,因为___________________________________________________________________________。
(2)要用含有_________的成熟植物细胞。
(3)洋葱鳞片叶外表皮细胞的液泡为_____,易于观察。
4.实验过程:
三、被动运输——自由扩散和协助扩散
1.特点:物质进出细胞时,___浓度梯度进行的扩散。
2.两种被动运输的方式:
(1)自由扩散与协助扩散的图形。
①甲属于_________,也叫_________。
判断理由:___________________________。
②乙属于_________,也叫_________。
判断理由:_________________________。
(2)自由扩散与协助扩散的比较。
下列属于自由扩散的是_______,属于协助扩散的是_______。
①顺浓度运输
②逆浓度运输
③需要转运蛋白
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被动运输PPT，第二部分内容：关键能力·素养形成
知识点一 渗透现象及原理分析
1.渗透作用与扩散作用的比较:
2.渗透作用的对象、实质:
(1)渗透对象:渗透作用的对象是指溶剂分子,而不是溶质分子。
(2)扩散方向:渗透时溶剂分子的扩散是双向的。
(3)平衡实质:渗透平衡是指半透膜两侧的水分子移动到达平衡状态。
【思考·讨论】
1.半透膜两侧溶剂分子的扩散方向取决于一种溶质浓度还是取决于溶质的总浓度?(科学思维)
提示:取决于半透膜两侧溶质的总浓度,也就是所有溶质的物质的量浓度。
2.教材中渗透装置漏斗液面达到平衡状态时,试比较漏斗内外侧液体浓度的高低,并分析原因。(科学思维)
提示:(1)漏斗内是蔗糖溶液,烧杯中是清水,蔗糖溶液浓度>清水。
(2)漏斗内的液体浓度高,保持向上的吸水力,当吸水力与液柱的重力相等时达到平衡。
【素养案例】
某同学为探究膜的通透性而设计了如图所示的渗透装置,开始时烧杯内的液面和长颈漏斗内的液面相平。在长颈漏斗内液面上升的过程中 ( )
A.液面上升的速率先加快后减慢,最终维持稳定
B.水分子通过半透膜从清水向蔗糖溶液扩散的速率逐渐增大
C.当半透膜两侧液体浓度相等时,水分子不再通过半透膜扩散
D.当半透膜两侧水分子进出速率相等时,长颈漏斗内液面最高
【解题导引】
(1)回忆关键知识点:水分子扩散的速率与浓度差大小的关系:浓度差越大,扩散的越快。
(2)认清渗透平衡的本质:渗透压(长颈漏斗的吸水力)=液柱的重力。
【解析】选D。液面上升的速率开始时最快,随后逐渐减慢,A项错误;水分子通过半透膜由清水向蔗糖溶液扩散的速率逐渐减小,B项错误;半透膜两侧液体浓度相等时,水分子进出的速率相等,而不是不再通过半透膜扩散,C项错误;当半透膜两侧水分子进出速率相等时,达到动态平衡,长颈漏斗内液面达到最高,D项正确。
【素养·探究】——母题追问
(1)科学思维——演绎与推理
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过半透膜的溶质。
(2)科学思维——演绎与推理
若在平衡状态下向烧杯中添加少量葡萄糖(不能通过半透膜),漏斗液面会有什么变化?为什么?
提示:漏斗液面下降。因为半透膜两侧的浓度差降低了。
【素养·迁移】
向猪膀胱内注入一半质量分数为30%的蔗糖溶液,扎紧入口,然后将其浸入质量分数为5%的蔗糖溶液中,每隔10 min称一次猪膀胱的重量,能正确表示测定结果的是图中的( )
【解析】选B。猪膀胱是半透膜,蔗糖不能通过,水能通过。外界蔗糖溶液浓度小于猪膀胱中蔗糖溶液的浓度,水分子从低浓度溶液通过半透膜进入高浓度溶液,即水从5%的蔗糖溶液流向注有质量分数为30%的蔗糖溶液的猪膀胱中,膀胱中溶液的重量不断增加,直到膀胱两侧溶液浓度相当时,水分进出处于相对平衡状态,故膀胱的重量不发生变化,即B正确。
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知识点二 探究细胞的吸水和失水
1.实验过程分析:
(1)细胞变化:
(2)两组对照:
(3)操作细节:
①滴加蔗糖溶液或清水时,应在实验台上操作,滴加液体不要太多,避免污染物镜镜头。
②观察质壁分离的时间不宜过长,以免细胞因长时间处于失水状态而死亡,影响对复原现象的观察。
2.质壁分离及复原实验的应用:
(1)可确定植物细胞膜的存在。
正常生理状态下,植物的细胞膜与细胞壁紧贴在一起。通过光学显微镜,只能看到细胞壁。当质壁分离时,由于原生质层的收缩,光学显微镜下会在细胞壁内侧观察到一个边界。边界的存在,间接证明了细胞膜的存在。
(2)判断细胞的死活。
在一定浓度的蔗糖溶液中,植物细胞若发生质壁分离,则证明细胞处于存活状态。
(3)测量细胞液的浓度。
①测量原理:植物细胞在低渗溶液和等渗溶液中均不会发生质壁分离,只有在高渗溶液中才会发生质壁分离的现象。
②测量关键:配制一系列浓度梯度的溶液,分别镜检。
【思考·讨论】
1.将植物细胞放在清水中,当细胞表现为不再吸水时,细胞内外浓度是否相等?为什么?(科学思维)
提示:不相等。因为细胞外是清水,浓度为零,肯定是细胞内浓度高。细胞不再吸水的原因是细胞壁的束缚造成的。
2.参照动物细胞在低浓度溶液中吸水涨破,若将植物细胞放入清水中是否也会发生吸水涨破?(科学思维)
提示:植物细胞在清水中不会涨破,细胞壁起到保护和支持作用。
【素养案例】
(2017·全国卷Ⅱ)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.0～4 h内物质A没有通过细胞膜进入细胞内
B.0～1 h内细胞体积与原生质体体积的变化量相等
C.2～3 h内物质A溶液的渗透压小于细胞液的渗透压
D.0～1 h内液泡中液体的渗透压大于细胞质基质的渗透压
【解题导引】
(1)获取关键信息:根据曲线变化正确判断原生质体处于失水(体积缩小)还是吸水(体积增大)状态。
(2)分析浓度变化对吸水、失水的影响:外界溶液浓度>细胞液浓度,细胞失水;反之,吸水。
(3)关键知识点:理解质壁分离后自动复原的原因:外界溶液进入细胞内,导致细胞内溶液浓度大于外界溶液浓度,细胞吸水。
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知识点三 自由扩散和协助扩散
1.被动运输两种形式比较:
2.转运蛋白的特性:
(1)专一性:一种转运蛋白在对细胞内外物质进行运输时只能对应地运送唯一的一种或性质非常相近的一类物质。
(2)饱和性:细胞膜上的转运蛋白数量有限,在运输过程中当所有转运蛋白都已承担相应的运输任务时,运输的速度不再因其他条件而加快。
【思考·讨论】
协助扩散的速率跟什么有关?(科学探究)
提示:协助扩散的速率跟膜内外的浓度梯度和转运蛋白的数量有关。
【素养案例】
如图表示物质出入细胞膜的两种方式,从图解可以看出 ( )
A.甲、乙两种物质都能够自由出入细胞膜
B.细胞对甲物质的吸收也可以用蛋白质作载体
C.甲、乙两种物质都能从高浓度向低浓度运输
D.甲、乙两种物质都是细胞代谢所必需的物质
【解题导引】(1)审题关键:甲、乙两种物质分别被细胞以自由扩散和协助扩散的方式吸收。
(2)判断技巧:顺浓度梯度:不需要转运蛋白→自由扩散;需要转运蛋白→协助扩散。
【解析】选C。细胞膜具有选择透过性,甲、乙两种物质不能够自由出入细胞,A错误; 细胞吸收甲物质的方式是自由扩散,不需要用蛋白质作载体,B错误; 甲、乙两种物质都能从高浓度向低浓度运输,属于被动运输,C正确; 甲物质以自由扩散的方式进入细胞,乙物质以协助扩散的方式进入细胞,但不能说明两种物质是细胞代谢所必需的物质,D错误。
【素养·探究】——母题追问
(1)生命观念——结构与功能观
上题中的转运蛋白的合成与运输与什么细胞器有关?
提示:膜上的转运蛋白的合成与运输过程与核糖体、内质网、高尔基体、线粒体有关。
(2)科学思维——演绎与推理
温度能影响题目中的哪种物质的运输速率?
提示:温度能够影响膜上磷脂和蛋白质分子的运动,从而影响物质转运速率,因此甲、乙两种物质的运输速率都受影响。
【素养·迁移】
比较生物膜和人工膜(双层磷脂)对多种物质的通透性,结果如图。据此不能得出的推论是 ( )
A.H2O通过生物膜不需要蛋白质的协助
B.生物膜对K+、Na+、Cl-的通透具有选择性
C.甘油以自由扩散的方式通过人工膜
D.分子的大小影响其通过人工膜的扩散速率
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