2017-2018学年高中生物 第3章 细胞的代谢 第2节 物质出入细胞的方式学案（无答案）浙科版必修

第二节　物质出入细胞的方式1．说出渗透过程。2．说明红细胞和植物细胞吸水与失水的原因。3．解释植物细胞质壁分离及质壁分离复原现象。(重点)4．说明渗透、被动转运和主动转运。(重难点)5．描述细胞胞吞、胞吐的过程。扩散和渗透1．扩散是分子或离子从高浓度处向低浓度处运动的现象。2．渗透指水分子通过膜的扩散。结果是水分子从其分子数相对较多处向相对较少处扩散。3．动物细胞的吸水和失水(1)当细胞内外水分子的相对数相等时，细胞无变化。(2)当细胞外水分子的相对数较多时，细胞破裂。(3)当细胞外水分子的相对数较少时，细胞收缩。4．植物细胞的吸水和失水(1)当细胞内外水分子的相对数相等时，细胞无变化。(2)当细胞外水分子的相对数较多时，细胞膨胀。(3)当细胞外水分子的相对数较少时，细胞质壁分离。5．质壁分离和质壁分离复原质壁分离质壁分离复原原因外因内因原生质体与细胞壁的膨胀系数不同过程中的现象液泡颜色浅→深深→浅细胞液浓度低→高高→低吸水能力弱→强强→弱 应用根据细胞能否发生质壁分离及复原，判断细胞的死活下图为渗透系统的组成(如下图)(开始液面AB等高)探讨：漏斗内液面升高的原因是什么？提示：单位体积的清水中水分子数大于蔗糖溶液中的水分子数。单位时间内由清水进入蔗糖溶液的水分子多于由蔗糖溶液进入清水的水分子。探讨：漏斗内的液面会一直上升吗？为什么？提示：不会，随着漏斗内液面的上升，漏斗内液面与烧杯内液面差产生的静水压会增大，由于静水压的作用，漏斗内的水分子向烧杯扩散的速度会加快，当水分子由蔗糖溶液向清水扩散的速度与由清水向蔗糖溶液扩散的速度相等时，扩散达到平衡状态，漏斗内的液面不再上升。探讨：渗透装置中，当漏斗内溶液不再上升时，半透膜两侧的溶液浓度相同吗？提示：不同。渗透作用达到平衡时，水分子通过半透膜的双向扩散速率相等，漏斗内蔗糖溶液的浓度仍高于烧杯中清水的浓度。探讨：如果用纱布代替玻璃纸，漏斗液面还会升高吗？提示：不会，因为纱布是全透性的，水分子和蔗糖溶液都能通过。探讨：如果烧杯内不是清水，而是同浓度的蔗糖溶液，漏斗液面还会升高吗？提示：液面不会升高，因为半透膜两侧溶液没有浓度差。探讨：根据以上的探讨，思考发生渗透作用需要具备哪些条件？提示：半透膜和浓度差。1．对渗透现象的分析(1)图示 　　　　　　　①　　　　　　　　　　　②(2)原理分析(3)上述装置图②中漏斗液面上升到一定程度后，不再升高的原理分析分析上图②可知：Δh产生的压强与水和蔗糖溶液产生的渗透压差达到平衡，使半透膜两侧水分子的交换率相等时，液面不再升高。2．动、植物细胞均符合发生渗透作用的条件细胞种类具备条件动物细胞成熟植物细胞半透膜细胞膜原质膜及液泡膜浓度差细胞质与外界溶液细胞液与外界溶液1．如图为两个大小相同的萝卜，分别在上面挖一个大小相同的洞，并在洞内各插入一支口径与洞口相同的玻璃管，甲玻璃管内注入3mL清水。乙玻璃管内注入3mL浓盐水，一段时间后，两玻璃管中液面变动情况是(　　)A．甲中升高，乙中降低B．甲中降低，乙中先升高后降低C．甲、乙中均降低D．甲、乙中均升高【解析】　依据细胞渗透作用原理，甲管下部细胞吸水，使液面下降；乙管下部细胞失水，使液面升高。细胞可以吸收钠离子和氯离子，发生质壁分离复原，细胞吸水，液面又下降，B正确。 【答案】　B2．某同学在缺少实验仪器的情况下，做了这样一个实验，将生鸡蛋大头的蛋壳去掉，保留壳膜完好，将小头打破，让蛋清和蛋黄流出，如图所示。然后，在蛋内灌上清水，把它放在0.3g/mL的蔗糖溶液中，并且用铅笔在鸡蛋壳上标上最初的吃水线，半小时后，他发现鸡蛋上浮。原吃水线高出水面。请分析：(1)鸡蛋壳上浮的原因是__________________________________________。(2)如果里面是蔗糖溶液，外面是清水，蛋壳将会____________________。(3)典型的渗透装置必须：①具有________；②在其两侧的溶液具有__________________________。【解析】　(1)鸡蛋壳能沉在水中是因为其中盛有清水，但由于底部同0.3g/mL蔗糖溶液相接触，壳膜相当于半透膜，清水透过壳膜从壳中渗入蔗糖溶液中，故壳内水减少，重量减轻。(2)若里面是蔗糖溶液，外面是清水，水会通过壳膜渗入壳中，导致重量增大，下沉。(3)典型的渗透装置必须具备两个条件，一是具有半透膜，二是半透膜两侧具有浓度差。【答案】　(1)因壳内清水通过壳膜渗透进入蔗糖溶液，壳内水减少，重量减轻(2)下沉　(3)半透膜　浓度差细胞膜的物质运输方式2．胞吞与胞吐细胞摄取或排出大分子或颗粒状物质时通过胞吞、胞吐，该过程与膜的流动性有关。 探讨：试从物质运输动力角度分析，为什么扩散和易化扩散被称为被动运输？提示：扩散和易化扩散的物质运输动力都是物质浓度差，即都是顺浓度梯度进行的，不需要消耗能量，所以统称为被动运输。探讨：主动转运需要的能量主要通过细胞进行需氧呼吸提供。植物生长需从土壤中吸收大量无机盐。请解释在农业生产中为什么要给作物松土？提示：松土增加土壤O2含量，促进需氧呼吸，有利于植物主动吸收各种无机盐离子。探讨：从主动转运的条件角度分析，与主动转运有直接关系的细胞器有哪些？提示：能量——线粒体；载体蛋白——核糖体。探讨：胞吞和胞吐是否需要消耗能量？是否需要载体蛋白协助？与膜的流动性是否有关？提示：需要能量，不需要载体，与膜的流动性有关。1．三种物质转运方式的比较离子和小分子物质大分子和颗粒物质扩散易化扩散主动转运胞吞胞吐转运方向高浓度→低浓度高浓度→低浓度低浓度→高浓度细胞外→内细胞内→外转运动力浓度差浓度差能量(ATP)能量(ATP)能量(ATP)载体蛋白不需要需要需要不需要不需要实例水、CO2、O2、甘油、乙醇红细胞吸收葡萄糖K＋、Ca2＋、Mg2＋、小肠吸收氨基酸、葡萄糖白细胞吞噬病菌、变形虫吞食食物颗粒胰岛β细胞分泌胰岛素　　2．影响物质跨膜运输的因素(1)物质浓度(在一定的浓度范围内)： 　　　扩散　　　　　　　易化扩散或主动转运(2)氧气浓度：扩散或易化扩散　　　　　主动转运1．下图表示在一定范围内细胞膜外某物质浓度变化与该物质进入细胞膜内速率的关系，据图分析，下列说法正确的是(　　)A．该物质进入细胞的方式是扩散B．该物质通过膜时必须与载体蛋白结合C．该物质可能是水或甘油D．该物质只能从浓度低的一侧向浓度高的一侧移动【解析】　由图可知，该物质跨膜速率刚开始时与膜外该物质浓度成正比，说明是顺着浓度梯度运输的。最后跨膜速率达到饱和，说明该物质运输还与膜上载体的数量有关。水和甘油通过扩散进出细胞。【答案】　B2．细胞吸收物质的方式之一是胞吞，具体过程是：当物质吸附在细胞膜上时，细胞膜内陷，形成小囊泡，囊泡在移动的过程中在细胞内溶解消失，把物质留在细胞质内。以下对胞吞的理解正确的是(　　)【导学号：36500067】A．体现了细胞膜的功能特性是选择透过性B．这个过程不需要消耗能量C．该过程用于吸收小分子物质D．体现了细胞膜的结构特点是具有一定的流动性【解析】　由题意知，该物质进入细胞时，并非通过细胞膜；其原理是以细胞膜的流动性为生理基础；膜分子的运动亦需要消耗能量。胞吞主要是细胞吸收大分子物质的方式，体现了细胞膜的结构特点具有一定的流动性。【答案】　D3．下图为某种离子跨膜运输的示意图，由此做出的判断正确的是(　　) 　　　　　　　　甲　　　　　　乙　　　　　　丙A．图中离子跨膜的正确顺序是乙→丙→甲B．离子跨膜有随机性并消耗ATP中的能量C．磷脂的运动使离子跨膜的通道自动开闭D．图示的离子跨膜方式为扩散【解析】　细胞内的物质先与开口朝内的载体蛋白结合，然后在能量的驱动下，载体蛋白开口朝外，将物质释放出去；细胞膜具有选择透过性；磷脂的运动不能使离子跨膜的通道自动开闭；图示的离子跨膜方式既需要载体又需要能量，为主动转运。【答案】　A观察洋葱表皮细胞的质壁分离及质壁分离复原1．植物细胞质壁分离及复原的原理中央液泡大小原生质的位置0.3g/mL蔗糖溶液变小(细胞失水)原生质与细胞壁逐渐分离清水逐渐恢复到原来大小(细胞吸水)原生质恢复到原来位置2．操作过程探讨：为什么要用紫色洋葱外表皮作为实验材料？ 提示：紫色洋葱外表皮细胞的细胞液中有花青素，使液泡中的细胞液呈紫色，有利于观察。探讨：实验中共涉及三次显微镜观察，其中第一次观察的目的是什么？提示：观察正常洋葱鳞片叶表皮细胞的状态，以便与处理后的状态形成对照。探讨：细胞质壁分离过程中，细胞液的浓度和细胞的吸水能力有什么变化？质壁分离复原过程中，两者又有什么变化？提示：质壁分离过程中，随着质壁分离程度增大，细胞液的浓度增大，植物细胞吸水能力增强；质壁分离复原过程中，随着质壁分离复原的进行，细胞液的浓度变小，植物细胞吸水能力减弱。探讨：发生质壁分离的洋葱表皮细胞的原生质与细胞壁之间是何物质？提示：因为细胞壁是全透性的，所以洋葱表皮细胞原生质与细胞壁之间是蔗糖溶液。探讨：本实验选用0.3g/mL的蔗糖溶液作试剂，若浓度过高或过低对实验有何影响？提示：选用0.3g/mL的蔗糖溶液作试剂，既明显出现质壁分离，又不会杀死细胞。若浓度过高，质壁分离速度过快，细胞会因失水过多而死亡，不能再进行质壁分离复原；若浓度过低，不能引起质壁分离或质壁分离速度太慢。探讨：若用合适浓度的KNO3溶液进行实验，结果发现细胞质壁分离后，没有滴加清水，出现了自动质壁分离复原现象。请分析原因是什么？提示：开始外界溶液浓度较大，细胞发生质壁分离；细胞主动吸收K＋和NO后，随着细胞液浓度增大，质壁分离又会自动复原。探讨：根尖分生区细胞会不会出现质壁分离？提示：不会，因为它无大液泡。1．本实验成功的关键(1)注意材料的选择：必须选用活的，且含有大型液泡的成熟植物细胞。洋葱鳞片叶表皮细胞的细胞液为紫色，易于观察，是最佳的实验材料。(2)使用蔗糖溶液的浓度要适宜：浓度过小，质壁分离现象不明显，影响观察；浓度过大，会使细胞在短时间内因失水过多而死亡，无法观察质壁分离复原。2．本实验的拓展应用(1)判断植物细胞的死活待测细胞＋蔗糖溶液制成临时装片―→镜检：若发生质壁分离和复原，则该细胞是活细胞；若不发生质壁分离和复原，则该细胞是死细胞。(2)测定细胞液浓度待测细胞＋一系列浓度梯度的蔗糖溶液制成临时装片― →分别镜检：细胞液浓度范围介于未发生质壁分离和刚发生质壁分离的相邻的外界溶液的浓度范围之间。1．紫色洋葱表皮细胞发生质壁分离后，在显微镜下观察到(　　)【解析】　解此题的关键是观察图中细胞核的位置及液泡颜色深浅。紫色洋葱表皮细胞色素分布在液泡中，细胞质无色；洋葱表皮细胞的细胞核在细胞质中，不在液泡内；发生质壁分离的细胞，液泡紫色变深，故C正确。【答案】　C2．将三种洋葱鳞片叶表皮细胞放在相同浓度的蔗糖溶液中，一段时间后制成临时装片放在显微镜下观察到下图不同状态的细胞图像。这3个细胞原来细胞液浓度的高低关系是(　　)A．乙>甲>丙B．甲<乙<丙C．丙<乙<甲D．甲＝乙＝丙【解析】　丙细胞失水最多，细胞液的浓度最小；乙细胞只有少量失水，细胞液的浓度较小；甲没有失水，细胞液的浓度最大。【答案】　C3．为探究植物A能否移植到甲地生长，某生物研究性学习小组通过实验测定了植物A细胞液的浓度，实验结果如下表。为保证植物A移植后能正常生存，则甲地土壤溶液的浓度应(　　)【导学号：36500068】 浓度(mol/L)0.150.20.250.3质壁分离状态不分离刚分离显著分离显著分离A．≤0.15mol/LB．≤0.2mol/LC．≥0.2mol/LD．≥0.3mol/L【解析】　当植物细胞液的浓度小于周围土壤溶液的浓度时，细胞会失水发生质壁分离，植物将不能正常生存。由表中信息可知，该植物细胞液的浓度介于0.15mol/L和0.2mol/L之间。因此，为保证植物移植后能正常生存，甲地土壤溶液的浓度应≤0.15mol/L。【答案】　A1．下列现象属于渗透作用的是(　　)①水分子通过植物细胞的细胞壁②水分子或其他溶剂分子通过细胞膜③蔗糖分子通过细胞壁④水分子或其他溶剂分子通过液泡膜⑤水分子或其他溶剂分子通过原生质层A．①②③B．③④⑤C．②④⑤D．①③⑤【解析】　水分子或其他溶剂分子通过半透膜的扩散叫渗透作用。【答案】　C2．某同学拟选择一种半透性的膜材料，用于自制渗透计。他采用如图1所示的装置(示意图)，对收集到的四种材料甲、乙、丙和丁进行实验，得到了倒置漏斗中的液面高度随时间变化的曲线(如图2)。据图分析，该同学应选择的膜材料是(　　)　　　　　　　　　　图1　　　　　　　　图2 A．甲　　　B．乙　　　C．丙　　　D．丁【解析】　根据图1可知，漏斗内糖水的浓度高于烧杯中的水，说明一定时间内，烧杯中的水渗透到漏斗中而使其液面升高，但当液面差达到一定高度时，由于浓度差和压力差的综合作用使液面不再升高。此变化与图2中甲曲线相符。【答案】　A3．把数条5cm长的马铃薯条分别浸在蒸馏水和不同浓度的蔗糖溶液中，每隔一段时间测量马铃薯条的长度。如图显示马铃薯条在不同浓度溶液中长度改变的百分率。下列相关叙述错误的是(　　)【导学号：36500069】A．马铃薯条通过渗透吸(失)水改变其长度B．在0.10M蔗糖溶液中马铃薯细胞质壁分离C．马铃薯细胞液浓度相当于0.30M的蔗糖溶液D．在0.40M蔗糖溶液中马铃薯细胞失水皱缩【解析】　在0.10M蔗糖溶液中马铃薯细胞吸水膨胀。【答案】　B4．如图为物质出入细胞的四种方式示意图，请据图回答下列问题。(1)图中A表示的运输方式为________，B表示的运输方式为________，C表示的运输方式为________，D表示的运输方式为________。(2)K＋、O2和葡萄糖三种物质中，通过B方式进入红细胞的是________。(3)与A方式相比，B方式的主要特点是需要借助________，该物质是在细胞内的 ________上合成的。(4)胰岛B细胞分泌胰岛素是通过________方式进行的，该种运输方式体现出细胞膜具有________的特点。(5)若在细胞中注入某种呼吸抑制剂(影响细胞产能)，________方式将会受到较大影响。【解析】　本题考查物质进出细胞的四种方式：扩散、易化扩散、主动转运和胞吐。扩散受膜两侧物质浓度差的影响，浓度差越大，物质进出细胞的速度就越快；而易化扩散和主动转运都受到细胞膜上载体蛋白数量的限制；主动转运和胞吐又受到能量的限制。【答案】　(1)扩散　易化扩散　主动转运　胞吐(2)葡萄糖　(3)载体蛋白　核糖体　(4)D(或胞吐)　流动性　(5)C、D(或主动转运和胞吐)课堂小结：网络构建核心回扣1.分子从高浓度处向低浓度处运动的现象叫扩散，水分子通过膜的扩散叫渗透。2.被动转运是指物质由浓度高的一侧转运至浓度较低的一侧，它包括扩散、渗透和易化扩散。3.逆浓度梯度的转运称为主动转运，它需要相应载体蛋白，也需要消耗能量。4.大分子物质进出细胞的方式是胞吞和胞吐。5.物质进出细胞未必都通过质膜，有时某些物质会被部分质膜包被起来，然后该部分质膜与整个膜脱离，裹着物质运到内侧(胞吞)或外侧(胞吐)。