2019-2020学年高中生物第3章第3节物质的跨膜运输教案苏教版必修1.pdf

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1、第三节 物质的跨膜运输第三节 物质的跨膜运输 学 习 目 标核 心 素 养 1.阐明质膜具有选择透过性。 2举例说明有些物质顺浓度梯度进出细 胞，不需要额外提供能量；有些物质逆浓 度梯度进出细胞，需要能量和载体蛋白。 3举例说明大分子物质可以通过胞吞、胞 吐进出细胞。 1.运用归纳与概括的方法学习物质跨膜运输的方 式。 2依据科学探究的方法，利用渗透作用装置，模 拟探究生物膜的通透性。 3熟练制作临时装片和操作光学显微镜，观察植 物细胞的质壁分离和复原。 一、被动运输 1扩散 (1)含义：物质从高浓度区域向低浓度区域迁移。 (2)类型 自由扩散 （如甲） 物质：一些分子质量相对较小或 脂溶性较

2、强的物质，如O2、乙醇、 甘油 条件：不需要载体蛋白) 协助扩散 （如乙） 条件：需要载体蛋白 实例：葡萄糖进入红细胞) (3)特点 物质顺浓度梯度进出细胞 不需要消耗细胞代谢释放的能量) 2渗透 (1)概念：水分子从溶质分子相对较少的区域向溶质分子相对较多的区域的扩散。 (2)渗透作用发生的条件：具有半透膜(也称选择透过性膜)。半透膜两侧的溶液间存 在浓度差。 (3)选择透过性膜：又叫半透膜，对进出的物质具有选择作用的膜。细胞膜和其他生物膜 都是选择透过性膜。 3动物细胞的吸水和失水 (1)动物细胞的细胞膜相当于半透膜。 (2)条件及现象 外界溶液浓度小于细胞质浓度时，细胞吸水膨胀。 外界溶

3、液浓度大于细胞质浓度时，细胞失水皱缩。 外界溶液浓度等于细胞质浓度时，水分子进出细胞处于动态平衡。 4植物细胞的吸水和失水 (1)成熟植物细胞的结构 细胞壁：全透性，即水分子和各种溶质分子都能够自由通过。 细胞内的液体环境：主要指液泡内的细胞液。 成熟植物细胞的结构 (2)原理和现象 外界溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞失水，发生质壁分离现象。 外界溶液浓度小于细胞液浓度时，细胞吸水，发生质壁分离复原现象。 二、主动运输 1运输方向：从低浓度一侧运输到高浓度一侧。 2基本条件 (1)细胞膜上相应载体蛋白的协助。 (2)消耗细胞内化学反应所释放的能量。 3生理意义 保证活细胞按照生命活动的需要，主

4、动地选择并吸收所需要的营养物质，排出代谢废物 和对细胞有害的物质。 4细胞的胞吞和胞吐作用(如下图) (1)运输方式 a：胞吞；b.胞吐。 (2)结构基础：细胞膜的流动性。 (3)条件：二者都需要消耗能量。 (4)过程 a：大分子物质囊泡大分子物质进入细胞内。 与膜上蛋白质结合 细胞膜内陷、分离 b：大分子物质囊泡大分子物质排出细胞外。 与细胞膜结合 细胞膜外凸、分离 三、质壁分离与复原实验 1实验材料：成熟的活的植物细胞(如紫色的洋葱鳞片叶外表皮细胞)。 2实验试剂：质量浓度为 0.3 g/mL 的蔗糖溶液、蒸馏水。 3实验过程 (1)制作紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞临时玻片标本。 (2)用低倍

5、镜观察鳞片叶外表皮细胞，注意紫色大液泡的相对大小和细胞质的分布情况。 (3)在盖玻片的一侧滴上蔗糖溶液，在另一侧用吸水纸吸引，重复多次，使细胞浸润在蔗 糖溶液中。 (4)用低倍镜及时观察，注意紫色大液泡的体积变化、细胞的大小变化。 (5)像滴加蔗糖溶液一样，在盖玻片的一侧滴上蒸馏水，在另一侧用吸水纸吸引，重复多 次，使细胞浸润在蒸馏水中。 (6)再用低倍镜及时观察，同样注意紫色大液泡的体积变化、细胞的大小变化。 1动物细胞的细胞膜相当于半透膜。( ) 2葡萄糖进入红细胞是协助扩散，进入小肠上皮细胞是主动运输。( ) 3细胞壁的伸缩性比原生质层大。( ) 4物质跨膜运输都是顺浓度梯度进出细胞。(

6、 ) 5细胞对于物质的进出具有选择性。( ) 6主动运输需要消耗能量，胞吞和胞吐也消耗能量。( ) 答案 1. 2. 3 提示：细胞壁的伸缩性比原生质层小。 4 提示：物质跨膜运输可以顺浓度梯度进入细胞，也可以逆浓度梯度进入细胞。 5 6. 物质的跨膜运输 问题探究 游客漂流而下 游客在漂流时顺水而下，因高度落差，游客不但不消耗能量，还感觉到 有一股力量在推动着，这是因为存在高度落差的缘故；溯游爱好者在逆流而 上时，需要借助外力的推动。事实上，物质的跨膜运输有类似于漂流的借助 于顺浓度差的运输，也有类似于需要外力推动的逆浓度运输。 1如何区分自由扩散和协助扩散？ 提示：自由扩散不需要载体蛋白，

7、协助扩散需要载体蛋白。 2结合主动运输所需要的条件分析，影响主动运输的细胞器主要有哪些？ 提示：核糖体、线粒体。 3低温会影响物质的主动运输吗？为什么？ 提示：会。主动运输需要能量，而低温可使细胞代谢速率下降，产生能量减少；同时还 会影响组成细胞膜的分子的运动。 讲解归纳 1物质跨膜运输方式的比较 被动运输 方式 自由扩散协助扩散 主动运输胞吞、胞吐 运输 方向 高浓度低浓度低浓度高浓度 载体蛋白不需要需要需要不需要是否 需要能量不消耗不消耗消耗消耗 模型 实例 水、CO2、O2、 甘油、 乙醇等 红细胞吸 收葡萄糖 小肠吸收葡萄糖、 无机 盐等 胞吐：分泌蛋白 的分泌 2.影响物质跨膜运输因

8、素的曲线分析 (1)物质浓度 (2)O2浓度 O2浓度影响物质运输的原理：O2浓度影响细胞呼吸产生能量，进而影响物质的运输。 曲线分析。 a自由扩散和协助扩散的运输速率与 O2浓度无关。 bP 点之后运输速率不变的原因是膜上载体蛋白的数量有限。 cQ 点运输速率不为 0 的原因是此时可由无氧呼吸提供能量。 (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。 特别提醒：有关物质进出细胞的两点提醒 (1)同一种物质进出不同细胞时，运输方式可能不同，如红细胞吸收葡萄糖为协助扩散， 小肠绒毛上皮细胞吸收葡萄糖则是主动运输。 (2)物质进出细胞时，需要载体蛋白的不一定消耗能量

9、，如协助扩散，消耗能量的不一定 需要载体蛋白，如胞吞、胞吐。 1下图表示植物从土壤中吸收某种矿质离子的过程。下列相关叙述不正确的是( ) A该矿质离子的运输既需要载体蛋白也需要能量，所以为主动运输 B该矿质离子可以从低浓度向高浓度运输 C该过程能保证植物细胞根据生命活动的需要从外界吸收营养物质 D随着 O2浓度的增加，植物吸收该矿质离子的速率一直增加 D 影响主动运输速率的因素还有载体蛋白的数量，所以 O2浓度增大到一定程度后，主 动运输速率将不再增加。 方法规律：判断物质运输方式的方法 (1)据分子大小判断 (2)根据运输方向判断：逆浓度梯度的跨膜运输方式是主动运输。 2将某活组织放入适宜的

10、完全培养液中，置于适宜的条件下培养。培养液中甲、乙两种 离子的浓度保持相等且恒定，定期检查细胞中两种离子的浓度，得到如图所示曲线。据图分 析下列叙述可能正确的是( ) A该组织细胞吸收甲、乙两种离子的方式分别是自由扩散和主动运输 B该组织细胞运输甲离子的载体数量比运输乙离子的多 C两种离子均只能从低浓度的一侧运输到高浓度的一侧 D曲线 mn 段、ab 段表明细胞呼吸产生的能量不足，抑制了细胞对两种离子的吸收 B 根据题图可知，当组织细胞内相应离子的浓度大于细胞外浓度时，细胞仍能吸收该 离子，所以该组织细胞吸收甲、乙两种离子的方式均为主动运输，A 错误。同一时间点，甲离 子在细胞内的浓度高于乙离

11、子在细胞内的浓度，说明甲离子的吸收速率快，主要原因可能是 该细胞运输甲离子的载体数量比运输乙离子的载体数量多，B 正确。从图中得出，两种离子既 能从低浓度运输到高浓度，也能从高浓度运输到低浓度，C 错误。曲线 mn 段和 ab 段细胞内两 种离子的浓度保持不变， 原因是此浓度是细胞所需的甲、 乙两种离子在细胞中的浓度， D 错误。 渗透作用原理和植物细胞渗透作用实例 讲解归纳 1渗透作用的条件、原理 (1)基本组 成条件 具有半透膜 半透膜两侧的溶液存在浓度差) (2)渗透系统的组成(如下图)及分析 若 S1溶液浓度大于 S2，则单位时间内由 S2S1的水分子数多于由 S1S2的水分子数， 外

12、观上表现为 S1的溶液液面上升。 在达到渗透平衡后，若存在液面差 h，则 S1溶液浓度仍大于 S2。液柱的升高所形成 的静水压，就是漏斗中溶液的渗透压，溶液浓度越高，渗透压就越高。 2成熟植物细胞是一个渗透系统 渗透作用模型植物细胞与外界溶液形成的渗透系统 图解 原理 水分子通过半透膜的 扩散作用 细胞液通过原生质层与外界溶液之间发生渗透 作用 水扩散的方向低浓度溶液高浓度溶液 3.实验流程图示 4质壁分离的原因分析 原因内因： 原生质 层具有 半透性 细胞渗 透失水 细胞壁伸缩性小 原生质层伸缩性大) 外因：外界溶液浓度大于细胞液浓度) 表现 宏观上：植物由坚挺萎蔫 微观上：质壁分离 液泡体

13、积（大小） 细胞液颜色（浅深） 原生质层与细胞壁分离) 5实验注意的问题 (1)实验成功的关键之一是实验材料的选择。要选取成熟的、液泡带有一定颜色的植物组 织进行实验，便于观察实验现象。 (2)滴加蔗糖溶液或清水时，应在载物台上操作。 (3)选用的蔗糖溶液浓度要适宜。过低，不足以引起质壁分离或质壁分离所需时间过长； 过高，可能造成植物细胞失水过多、过快而死亡。 (4)当以可吸收的物质作溶质时(如甘油、尿素、KNO3、乙二醇等)，可出现质壁分离及自 动复原现象。 6细胞能否发生质壁分离及复原的判断方法 (1)从细胞角度分析 判断依据：活的且有大液泡和细胞壁的细胞。 死细胞、动物细胞不发生质壁分离

14、现象。 成熟且具有中央大液泡的植物细胞易发生质壁分离现象，而未成熟的植物细胞(如根尖 分生区细胞等)不具有大液泡，则不易发生。 细菌细胞能发生质壁分离现象，但现象不明显。 (2)从溶液角度分析 判断依据：能保持细胞活性且能与细胞液形成浓度差的溶液。 在一定浓度的溶液(溶质不能穿膜)中只发生质壁分离现象。 在一定浓度的溶液(溶质可穿膜)中发生质壁分离后可自动复原， 如甘油、 尿素、 乙二醇、 KNO3溶液等。 在高浓度溶液中质壁分离现象明显，但溶液浓度过高时不能发生质壁分离复原，因为 溶液浓度过高，细胞会因过度失水而死亡。 盐酸、酒精、醋酸等溶液能杀死细胞，不适于作质壁分离实验的溶液。 1图甲表

15、示半透膜对淀粉和葡萄糖的透性不同，图乙和图丙是依据图甲设计的相关实验 的实验装置。下列有关叙述正确的是( ) A乙中液面 a 将持续上升 B乙中液面 a 将先上升后下降 C丙中液面 b 将持续上升 D丙中液面 b 将先上升后下降，最后保持不变 D 由图甲可知，淀粉不能透过半透膜，葡萄糖能透过半透膜。具体分析如下： 2下图为某同学利用紫色洋葱鳞片叶作为实验材料，观察植物细胞质壁分离与复原的基 本操作步骤。下列相关叙述错误的是( ) A第二次观察(D)和第一次观察(B)形成对照，第三次观察(F)和第二次观察(D)形成对照 B该实验用显微镜主要观察原生质层和细胞壁的位置、液泡的颜色和大小等 C第三次

16、观察(F)与第二次观察(D)相比，液泡颜色变深 D一定范围内适当增加蔗糖溶液的浓度，实验效果会更明显 C 与第二次观察相比，第三次观察时，质壁分离复原，液泡颜色变浅。 课堂小结 知 识 网 络 构 建核 心 语 句 归 纳 1.物质如何进出细胞取决于细胞膜的结构、构成 物质的基本微粒的大小及所带的电荷。 2.自由扩散和协助扩散的动力是物质的浓度差。 3.水分子从浓集区域通过细胞膜等结构，向水分 子稀少区域的扩散为渗透。 4.植物细胞的细胞壁是全透性的；细胞膜和液泡 膜是半透膜又称“选择透过性膜” ，水分子可以 自由通过，细胞要选择吸收的一些离子和小分子 也可以通过，而其他一些离子和分子不能通过

17、。 5.把具有液泡的植物细胞放入高浓度的溶液中 时，细胞会因失水而出现质壁分离现象；当把质 壁分离的植物细胞放入低浓度的溶液中时，细胞 会因吸水而出现质壁分离复原现象。 6.物质逆浓度梯度进出细胞，不仅需要膜上载体 蛋白的参与，还需要消耗细胞代谢释放的能量。 7.主动运输能保证活细胞按照生命活动的需要， 主动地选择并吸收营养物质，排出代谢废物和对 细胞有害的物质。 8.大分子物质进出细胞需通过胞吞、胞吐作用进 行。 1如图为物质进出细胞的两种方式，对该图的理解正确的是( ) A和分别表示协助扩散和主动运输 B和分别表示胞吞和胞吐 C葡萄糖、性激素以方式进入细胞 D水、二氧化碳是以方式进出细胞的

18、 D 图中表示物质从高浓度向低浓度运输，不需要载体和能量，属于自由扩散；表 示物质从低浓度向高浓度运输，需要载体，消耗能量，属于主动运输，A、B 错误；葡萄糖进 入不同组织细胞的方式不同，性激素属于脂质类小分子物质，以方式进入细胞，C 错误 ； 水、 二氧化碳是以方式(即自由扩散)进出细胞的，D 正确。 2下列不属于成熟植物细胞发生质壁分离原因的是( ) A外界溶液浓度大于细胞液浓度 B细胞壁和原生质层的伸缩性不同 C细胞壁和原生质层都有选择透过性 D水分子从低浓度向高浓度一侧扩散 C 本题考查植物细胞发生质壁分离的原因，属于考纲识记层次，难度较小。外界溶液 浓度大于细胞液浓度，细胞失水会发生

19、质壁分离；细胞壁的伸缩性较小，而原生质层的伸缩 性较大，原生质层可与细胞壁分离；细胞壁为全透性，而原生质层有选择透过性；水分子从 低浓度一侧向高浓度一侧扩散。 3用洋葱鳞片叶表皮制备“观察细胞质壁分离实验”的临时装片，观察细胞的变化。下 列有关实验操作和结果的叙述，正确的是( ) A将装片在酒精灯上加热后，再观察细胞质壁分离现象 B在盖玻片一侧滴入清水，细胞吸水膨胀但不会破裂 C用不同浓度的硝酸钾溶液处理细胞后，均能观察到质壁分离复原现象 D当质壁分离不能复原时，细胞仍具正常生理功能 B A 选项，酒精灯加热后，细胞死亡，无法观察到质壁分离现象；C 选项，高浓度硝酸 钾溶液处理细胞后，细胞会因

20、失水过度而死亡，无法观察到质壁分离复原现象；D 选项，当质 壁分离不能复原时，细胞已死亡，不具有正常的生理功能。 4如图表示物质通过红细胞膜的示意图(其中黑点代表物质分子，圆圈代表载体)，请回 答： (1)表示_，表示_，表示_。 (2)在 K、O2和葡萄糖三种物质中，通过方式进入红细胞的是_。 (3)与方式相比，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。与相比，方式的不同之处是_。 (4)若在细胞中注入某种呼吸抑制剂，_方式将会受到较大影响。 解析 图显示物质分子透过细胞膜时，可完全依靠膜两侧溶液的浓度差，既不需要 载体，也不需要消耗能量，应属自由扩散。图显示物质分子逆浓度

21、梯度跨膜运输需载体蛋 白协助且消耗能量，应属主动运输。图显示物质分子跨膜时需载体协助，但不消耗能量， 应属协助扩散。 答案 (1)自由扩散 主动运输 协助扩散 (2)K (3)载体蛋白 核糖体 逆浓度 梯度、需要消耗能量 (4) 教材课后习题答案(教师用书独具) 评价指南(P57) 一、单项选择题 1D 2.A 3.B 4.D 5.B 二、技能增进题 图甲中物质通过自由扩散进入细胞内，这些物质有 O2、乙醇、甘油等。自由扩散是不需 要载体蛋白参与的简单扩散，物质从高浓度区域向低浓度区域迁移。图乙中物质通过主动运 输进入细胞，如根细胞对矿质元素的吸收和葡萄糖、氨基酸进入动物小肠绒毛上皮细胞等。

22、主动运输需要载体蛋白和能量，物质能从低浓度一侧被运送至高浓度一侧。图丙中物质通过 协助扩散进入细胞，如葡萄糖进入红细胞的过程就是协助扩散，这种扩散区别于自由扩散的 特点是需要借助载体蛋白才能完成。 第三章 综合评价指南(P61) 1(1)高等植物 细胞壁 大液泡 叶绿体 高尔基体 细胞壁 (2)高等 动物 中心体 线粒体 细胞呼吸 (3)DNA 2(1)放大和成像 放大和成像 聚光 反光 (2)低 视野 高 细准焦螺旋 目镜的 放大倍数乘以物镜的放大倍数 3第二步：在 A、B 两只烧杯中，分别加入等量体积分数为 15%的盐酸和清水 第三步：选等量的红色康乃馨花瓣，分别放入 A、B 两只烧杯中，一段时间后观察 现象：水中花瓣仍为红色，水呈无色，盐酸中花瓣的颜色逐渐褪去，而溶液变红 分析：在酸性环境中生物膜上的载体蛋白变性失活，细胞膜失去了选择透过性，大分子 的色素能进入溶液 4(1)蛋白质 磷脂 糖链 (2)选择透过性 具有一定的流动性 (3)b、c、d