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第三讲 物质跨膜运输的实例与方式,一、物质进出细胞的方式的概念图,物质进出 细胞的方式,跨膜运输,膜泡运输,主动运输,被动运输,自由扩散,协助扩散,胞吞(胞饮),胞吐,特别说明:膜泡运输穿过的生物膜层数为0层。,1.物质跨膜运输方式膜的选择透过性,物质跨膜运输 的方式,物质运输方向,是否需要载体,是否消耗能量,被动转运,自由扩散,协助扩散,主动转运,高浓度低浓度,高浓度 低浓度,低浓度 高浓度,不需要,不消耗,需要,不消耗,需要,消耗ATP,二、物质进出细胞的方式的比较,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,图 例,举 例,O2、CO2、H2O、甘油、乙醇、苯等,红细胞吸收葡萄糖,小肠吸收葡萄糖、氨基酸、无机盐等,2胞吞和胞吐膜的流动性,胞吞,胞吐,细胞摄取或排出大分子和颗粒物质的方式,生物膜的流动性,物质通过小泡转移,需要消耗能量,不需要载体,细胞外内,细胞内外,变形虫吞食食物颗粒,白细胞吞噬病菌等,胰岛细胞分泌胰岛素,实例,方向,特点,原理,条件,植物对水分的吸收渗透吸水,三、物质跨膜运输的实例1,(1)渗透现象,一是具有半透膜; 二是半透膜两侧的溶液具有浓度差。即一个完整的渗透系统由两种溶液(S1和S2),以及隔在两者中间的半透膜这三者构成。,(2)渗透作用发生的条件,水的渗透方向决定于S1和S2之间的渗透压的 大小,水总是由低渗透压向高渗透压方向渗透。 所谓溶液渗透压,简单地说,是指溶液中溶 质微粒对水的吸引力。溶液渗透压的大小取决于 单位体积中溶质微粒的数目:溶质的微粒数越多, 即溶液浓度越高,对水的吸引力越大,溶液渗透 压越高;反过来,溶液渗透压越低。,半透膜与生物膜的比较: 半透膜是指一些物质可以透过,另一些物质不能透过的多孔性薄膜。对物质的透性取决于它的分子大小,只要分子直径小于此间隙的物质就可以通过。生物膜从结构上看,相当于半透膜。但是,从功能上看,只有被选择吸收的物质才能通过。因此,生物膜一定是半透膜,但是半透膜不一定具有选择透过性。,(3)一个成熟的植物细胞就是一个渗透系统。,原生质层:细胞膜、液泡膜以及两膜之间的细胞质。,原生质-是细胞内生命物质的总称,它的主要成分是蛋白质、核酸、脂质。原生质分化产生细胞膜、细胞质和细胞核。一个动物细胞就是一团原生质。植物细胞由原生质和细胞壁组成。 原生质层-在成熟的植物细胞内相当于半透膜。由细胞膜、液泡膜以及二膜之间的的细胞质组成,不包括细胞核和液泡内的细胞液两部分,且仅存在于成熟的植物细胞中。 原生质体-是去除了植物细胞壁后所剩下的植物细胞结构。可以认为原生质体包括原生质层、细胞液和细胞核三部分。,原生质、原生质体、原生质层的区别,(4)观察植物细胞的质壁分离和复原,实验操作流程,特别提醒:,1、实验方法引流法,2、试剂的选择,使细胞发生质壁分离的试剂不只一种,只要不伤害细胞即可。常用的试剂有质量分数为0.3 g/mL的蔗糖溶液。如果使用质量分数为5%的食盐溶液、甘油、7的尿素、KNO3、聚乙二醇等做分离试剂,可出现质壁分离现象,但 是质壁分离会自动复原,因为这些溶液中的溶质也能通过细胞膜进入液泡,进而改变两侧的渗透压,植物细胞吸水。,(2)测定细胞液浓度范围:,实验拓展应用 (1)判断成熟植物细胞是否有生物活性:,(3)比较不同植物细胞的细胞液浓度:,(4)鉴别不同种类的溶液(如KNO3和蔗糖溶液):,归纳小结,(1)判断细胞是否有活性,还可通过观察细胞质是否流动予以判断,细胞质流动是活细胞的特征;还可通过观察细胞是否具有选择透过性予以判断。 (2)在质壁分离及复原实验中存在自身对照,质壁分离与未分离对照为第一次对照,质壁分离复原为第二次对照。,完成:案例示法P42,植物对矿质元素离子的吸收主动运输,三、物质跨膜运输的实例2,1、典型图例分析:,(1)水稻和番茄分别主要吸收哪些离子? 答案:水稻主要吸收Si4,番茄主要吸收Ca2、Mg2。 (2)图示反映同一植物对不同离子的吸收量如何?不同植物对同一离子的吸收量又怎样? 答案:同一植物对不同的离子吸收量不同,不同植物对同一离子的吸收量不同。 (3)由此说明植物对水和无机盐离子的吸收有什么关系? 答案:植物对水和无机盐的吸收是两个相对独立的过程。,内因遗传因素 不同生物DNA不同载体 选择性吸收,种类差异性数目差异性,植物吸收的离子的种类和数量与溶 液中离子的种类和数量不成比例 植物对同一种盐的阴阳离子的吸收存在差异,2、选择性吸收的原因分析,(1)选择性吸收的条件:载体;能量。,(2)选择性吸收的影响因素。,外因影响呼吸的生态因素 呼吸作用 ATP的生成主动运输,土壤中的O2含量 温度呼吸酶的活性,3、根对离子吸收的曲线模型 (1)氧分压与根吸收离子速率的关系 AB段表示在一定范围内,根吸 收离子的速率随氧分压的升高而 加快。 BC段表示当氧分压增大到一定值时,根吸收离子的速 率不再随氧分压升高而加快,这是由于根吸收离子还与 根细胞膜上载体的数量有关。,曲线AB段表示在一定离子 浓度范围内,根吸收离子的 速率随离子浓度的增大而加快。 曲线BC段表示当离子浓度增大到一定数值时,根的吸 收速率不再增加,这是由根细胞膜上载体的数量决定的。 曲线CD段表示当离子浓度过高时,将会使根细胞失水,从而影响根细胞正常的代谢活动,使离子吸收速率下降。,(2)根吸收离子与溶液中离子浓度的关系,4、植物对水分和离子吸收的关系 (1)区别,(2)联系 矿质元素必须溶解在水中呈离子状态,才能被细胞吸收。 吸收矿质元素离子的多少可以调节细胞液的浓度,影响对水分的吸收。 矿质元素离子被吸收后随水分在导管中运输,蒸腾作用在促进水分运输的同时也促进矿质元素离子的运输。故它们的运输途径相同,都是从根毛导管胞间连丝各细胞,并且吸收的主要部位都是根的成熟区。,课堂练习,一、在小题集训中洞悉命题视角 1撕取紫色洋葱外表皮,分为两份,假定两份外表皮细胞的大小、数目和生理状态一致,一份在完全营养液中浸泡一段时间,浸泡后的外表皮称为甲组;另一份在蒸馏水中浸泡相同的时间,浸泡后的外表皮称为乙组。然后,两组外表皮都用浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液处理,一段时间后表皮细胞中的水分不再减少。请判断此时甲、乙两组细胞水分渗出量的大小,以及水分运出细胞方式说法的正误。,(1)甲组细胞的水分渗出量与乙组细胞的相等,主动转运。 ( ) (2)甲组细胞的水分渗出量比乙组细胞的高,主动转运。 ( ) (3)甲组细胞的水分渗出量比乙组细胞的低,被动转运。 ( ) (4)甲组细胞的水分渗出量与乙组细胞的相等,被动转运。 ( ),2判断下列有关物质运输说法的正误。 (1)血浆中的碘进入甲状腺滤泡上皮细胞属于扩散。 (2012海南卷T11D)( ) (2)氢离子可以通过扩散作用进入液泡内。 (2011北京卷T3B)( ) (3)主动转运过程中,需要载体蛋白协助和ATP提供能量。 (2010天津卷T4A)( ) (4)细胞对离子的吸收具有选择性。 (2009宁夏卷T3B)( ) (5)液泡中积累大量离子,故液泡膜不具有选择透性。 (2009宁夏卷T3D)( ),例1(2013无锡一中月考)右图 所示的U形管中间被半透膜(体积小于或 等于单糖的物质才能通过)隔开,两侧 分别加入等量的0.1 molL1蔗糖溶液 和麦芽糖溶液。一段时间后左右两侧液面高度变化是怎样的?若向U形管两侧加入等量某种微量物质,最终右侧液面上升,那么加入的这种微量物质最可能是什么 ( ),A右侧液面高度下降;葡萄糖 B两侧液面高度不变;蔗糖酶 C两侧液面高度不变;麦芽糖酶 D右侧液面高度下降;蒸馏水,B,(1)该实验过程中,左侧液面动态变化过程是怎样的? 提示:左侧液面开始不变,加入蔗糖酶后,左侧液面开始上升,但最终下降。 (2)若单糖也不能通过半透膜,则加入蔗糖酶后左右两侧液面最终如何变化? 提示:左侧液面上升,右侧液面下降。,例2 (2012安徽高考)蛙的神经元内、外 Na 浓度分别是 15 mmol/L 和 120 mmol/L。在膜电位由内负外正转变为内正外负过程中有 Na 流入细胞,膜电位恢复过程中有Na排出细胞。下列判断正确的是 ( ) ANa 流入是被动转运、排出是主动转运 BNa 流入是主动转运、排出是被动转运 CNa 流入和排出都是被动转运 DNa 流入和排出都是主动转运,A,1(2013黄山七校联考)用酶解法除去新鲜紫色洋葱鳞片 叶的外表皮细胞的细胞壁得到原生质体,将其置于0.3 g/mL的蔗糖溶液中,一段时间后,原生质体一定不发生 ( ) A质壁分离 B渗透失水 C颜色加深 D吸水力增大,A,2假定将甲、乙两株植物的表皮细胞分别放入蔗糖溶液和甘 油溶液中,两种溶液的浓度均比细胞液的浓度高。蔗糖分 子不能透过膜,甘油分子可以较快地透过膜。在显微镜下 连续观察,甲、乙两个细胞的变化是 ( ) A甲、乙两个细胞发生质壁分离后,不发生质壁分离复原 B甲、乙两个细胞发生质壁分离后,乙细胞随后发生质壁 分离复原 C甲、乙两个细胞发生质壁分离后,甲细胞随后发生质壁 分离复原 D甲、乙两个细胞发生质壁分离后,又都发生质壁分离复 原,B,A该载体不一定能催化ATP水解,但一定能促进物质的转运 BNa通过NaK泵的跨膜运输方式是主动转运,K通过NaK泵的跨膜运输方式是易化扩散 C葡萄糖进入红细胞的方式与Na和K通过NaK泵的跨膜运输的方式相同 DNaK泵对维持动物细胞的渗透压平衡起着非常重要的作用,D,强化训练 某科学家在研究物质运输时发现有下列四种曲线关系,在研究某种物质的运输时,发现与曲线和相符,最可能是下列哪一过程 ( ),A糖从血浆进入人的成熟红细胞 BNa通过离子通道进入神经细胞 C小肠上皮细胞从小肠内吸收氨基酸 D组织细胞从组织液吸收氧气,C,完成: P43 课堂考点集训,完成: 活页练习,完成: P44 专题培优,
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