第三節物質通過多種方式出入細胞學習目標1.舉例說明有哪些物質順濃度梯度進出細胞,不需要額外提供能量;有哪些物質逆濃度梯度進出細胞,需要能量和載體蛋白。2.舉例說明大分子物質可以通過胞吞、胞吐進出細胞。素養定位1.比較擴散與滲透的差異,歸納總結滲透發生的條件,培養科學思維能力。2.通過質壁分離與質壁分離復原實驗培養科學探究與科學思維能力。3.運用歸納與概括的方法比較被動轉運、主動轉運與胞吞、胞吐等運輸方式的差異,并能夠嘗試解釋生產生活中的生物學問題,培養科學思維和社會責任意識。讀教材相信我能行攻難點讓我更出色一、被動轉運不需要消耗能量1.擴散和滲透梳理必備知識儲備素養根基高濃度處讀教材相信我能行項目概念過程與結果擴散分子或離子從

向

運動的現象使得該分子或離子分布

,直到平衡滲透水分子通過

的擴散水分子是從其分子數

的一側進入水分子數

的一側(即水分子是從溶液中溶質的濃度

一側進入濃度

的一側)低濃度處均勻半透膜相對較多相對較少低高2.動植物細胞的吸水和失水(1)動物細胞的吸水和失水(以哺乳動物成熟紅細胞為例)。項目吸水水分子進出平衡失水條件外界溶液濃度

.細胞內液濃度外界溶液濃度

.細胞內液濃度外界溶液濃度

.細胞內液濃度現象細胞

.

.細胞無變化細胞

.小于等于大于吸水漲大甚至破裂皺縮(2)植物細胞的吸水和失水(以成熟植物細胞為例)。項目吸水水分子進出平衡失水條件外界溶液濃度

.細胞液濃度外界溶液濃度

.細胞液濃度外界溶液濃度

.細胞液濃度現象細胞膨脹細胞無變化細胞發生

,小于等于大于質壁分離3.被動轉運(1)含義:物質由

的一側轉運至

的一側。這種轉運不需要消耗能量。(2)類型:擴散和

。濃度較高濃度較低易化擴散(3)易化擴散(如圖)。①運輸方向:A(

濃度)→B(

濃度)。②能量需求:

。③需要C(

)協助。高低不耗能載體蛋白二、觀察植物細胞的質壁分離及質壁分離復原現象1.實驗原理(1)植物細胞浸泡在不同濃度溶液中,由于

與外界溶液中溶質的濃度差異,植物細胞可能因吸水、失水引起細胞形態變化。(2)細胞質壁分離或質壁分離復原現象可以通過

觀察到。2.方法步驟(1)制作洋蔥表皮的臨時裝片。載玻片中央滴一滴

→紫色洋蔥外表皮(約0.5cm2)放在載玻片水滴中,展平→蓋上

。細胞液顯微鏡清水蓋玻片(2)觀察質壁分離現象及質壁分離復原現象。①觀察初始狀態:先低倍鏡觀察→再用高倍鏡觀察(可能觀察到細胞膜及其以內部分緊緊地貼著

)。②觀察質壁分離:在蓋玻片的一側滴入質量濃度為

溶液,在蓋玻片的另一側用吸水紙吸引,先低倍鏡再高倍鏡觀察。③觀察質壁分離復原現象:從蓋玻片的一側滴入

,在蓋玻片的另一側用吸水紙吸引,先低倍鏡再高倍鏡觀察。細胞壁0.3g/mL的蔗糖清水1.發生滲透作用時需具備什么條件?思維點撥提示:①半透膜;②半透膜兩側的溶液具有濃度差。2.人體成熟紅細胞會發生質壁分離現象嗎?為什么?提示:不會。該細胞無細胞壁。3.易化擴散和擴散的主要區別是什么?提示:前者需要載體蛋白,后者不需要。三、主動轉運需要載體蛋白,并且消耗能量1.圖示2.圖示分析(1)運輸方向:

濃度→

濃度。(2)需要A:

協助。(3)能量需求:需要消耗B,B代表

。低高載體蛋白ATP如何區分易化擴散和主動轉運?思維點撥提示:二者均需要載體蛋白,但前者不耗能,物質轉運方向是由高濃度到低濃度,后者正好相反。四、有些物質通過胞吞、胞吐進出細胞1.運輸特點運輸物質需要被

包裹。2.運輸物質類型主要是

,如蛋白質、多糖等。3.能量需求需要消耗能量。4.運輸物質的性質可以是

,也可以是

。細胞膜某些生物大分子固體液體胞吞和胞吐現象依賴于細胞膜的什么特性?思維點撥提示:流動性。[自主學習檢測]——教材基礎熟記于心1.滲透作用能使紅細胞皺縮。(

)2.胞吞、胞吐都需要消耗能量,也需要載體。(

)提示:胞吞、胞吐不需要載體,但需要消耗細胞代謝產生的能量。×3.主動轉運是細胞最重要的吸收或排出物質的方式。(

)√√提示:質壁分離發生的條件之一是細胞液的濃度小于外界溶液濃度。4.質壁分離發生的條件之一是細胞液的濃度大于外界溶液濃度。(

)×6.胞吞作用發生時,包裹物質的細胞膜會與整個細胞膜脫離。(

)√提示:易化擴散需要載體,但不需要能量。8.載體蛋白與被轉運的分子或離子結合后改變形狀,這種改變不能恢復。(

)提示:載體蛋白與被轉運的分子或離子結合后改變形狀,這種改變是可以恢復的。×7.擴散不需要載體和能量,而易化擴散需要載體和能量。(

)×9.易化擴散運輸的物質一般不溶于細胞膜的磷脂雙分子層中,或體積太大,不能直接穿過細胞膜。(

)10.將紅細胞置于等滲的溶液中,沒有水分子進出細胞。(

)√提示:將紅細胞置于等滲的溶液中,有水分子進出細胞,此時進出細胞的水分子數相等。×攻難點讓我更出色任務一比較動植物細胞滲透作用的發生[任務突破1]滲透裝置與滲透作用的發生(1)發生條件。逐點擊破疑難提升關鍵能力(2)滲透裝置。①滲透裝置的構成:半透膜及膜兩側的濃度差。②成熟植物細胞相當于一個滲透系統:成熟的植物細胞的細胞膜、液泡膜和兩層膜之間的細胞質可看作一層半透膜,細胞液和外界溶液往往具有一定的濃度差,因此成熟的植物細胞可看作是一個滲透系統。(3)現象分析。①漏斗內液面上升的原因:單位時間內由清水進入蔗糖溶液中的水分子數多于由蔗糖溶液進入清水中的水分子數。②漏斗內液面停止上升的原因:隨著液面的不斷上升,漏斗內液體的壓強越來越大,從而使水分子從漏斗內移向燒杯的速度加快,水分子進出漏斗的速率越來越接近,直至完全相等,漏斗內液面不再升高,此時水分子的進出達到相對平衡。[遷移應用][典例1-1]如圖是滲透裝置示意圖,在長頸漏斗的開口端有一層半透膜(蔗糖分子不能通過,水分子可自由通過)。下列敘述錯誤的是(

)A.成熟的植物細胞可看作是一個滲透系統B.實驗開始后液面上升的速度逐漸減慢C.只要漏斗內液體濃度高于燒杯內液體濃度,液面將持續上升D.漏斗內液面達到穩定后仍然有水分子進出C解析:成熟的植物細胞的原生質層具有一定的選擇性,可看作一層半透膜,細胞液和外界溶液往往具有一定的濃度差,因此成熟的植物細胞相當于一個滲透系統;漏斗內為蔗糖溶液,燒杯內為清水,由于半透膜兩側存在濃度差,因此實驗開始后液面開始上升,隨著水分子進入漏斗,半透膜兩側的濃度差減小,因此液面上升的速度逐漸減慢,直至不再上升;由于上升的液面所形成的高度差會產生一定的壓力,阻止水分子繼續向漏斗內擴散,因此液面不會持續上升;漏斗內液面達到穩定后仍然有水分子進出,只是進出的水分子達到了平衡。[任務突破2]比較動植物細胞滲透作用的共性與差異(1)共性。①細胞內液的濃度與外界溶液濃度存在差異,動植物細胞均會出現滲透現象,若外界溶液濃度高,則滲透失水,若細胞內液濃度高,則滲透吸水。②達到平衡后,動植物細胞仍有水分子的進出,此時不存在滲透,進出的水分子源于水分子的隨機運動。(2)差異。①失水后的表現不同:動物細胞不具有細胞壁,因此動物細胞失水后表現為皺縮,而植物細胞則一般表現為質壁分離現象。②吸水后的表現不同:動物細胞在低滲環境中,會吸水膨脹甚至破裂;植物細胞因細胞壁的保護,無論在何種低滲環境下,均只會吸水膨脹,不會破裂。[遷移應用][典例1-2]將家兔紅細胞置于不同濃度的溶液中,水分子的跨膜運輸示意圖如圖(箭頭方向表示水分子的進出,箭頭粗細表示水分子出入的多少)。下列敘述正確的是(

)A.一段時間后,甲細胞會發生質壁分離B.能發生滲透作用的是甲細胞和丙細胞C.光學顯微鏡下可觀察到乙細胞有水分子的進出D.若將甲、乙和丙細胞同時分別置于蒸餾水中,甲細胞先破裂B解析:家兔紅細胞屬于動物細胞,沒有細胞壁,不能發生質壁分離;滲透作用的條件是半透膜和半透膜兩側存在濃度差,則甲細胞和丙細胞與外界溶液存在濃度差,能發生滲透作用;光學顯微鏡無法觀察到水分子運輸;將甲、乙和丙細胞同時分別置于蒸餾水中,由于丙細胞在開始時就吸水膨脹,則在蒸餾水中先破裂。任務二觀察植物細胞的質壁分離及質壁分離復原現象[任務突破1]質壁分離及質壁分離復原現象相關問題分析。(1)質壁分離及質壁分離復原實驗中的對照實驗。本實驗存在兩組前后對照實驗。(2)引發質壁分離的兩種原因。[遷移應用][典例2-1]將紫色洋蔥鱗片葉表皮細胞浸潤在0.3g/mL的蔗糖溶液中,1分鐘后進行顯微鏡觀察,結果如圖,圖中M、L代表細胞結構,N代表物質,下列敘述錯誤的是(

)A.圖中M可能是液泡,N是蔗糖溶液B.圖中L相對M具有較強的收縮性C.將視野中的細胞浸潤在清水中,M的體積會增大D.如果洋蔥外表皮紫色較淺,則應換用小光圈和平面反光鏡B解析:將紫色洋蔥鱗片葉表皮細胞浸潤在0.3g/mL的蔗糖溶液中,發生了質壁分離現象,圖中M可能是液泡,N是蔗糖溶液;圖中M相對L具有較強的收縮性;將視野中的細胞浸潤在清水中,細胞吸水,M的體積會增大;如果洋蔥外表皮紫色較淺,則應換用小光圈和平面反光鏡,調暗視野有利于實驗現象的觀察。[任務突破2]植物細胞的吸水和失水實驗的拓展應用(1)判斷成熟植物細胞的死活。(2)測定細胞液濃度范圍。(3)比較不同植物細胞的細胞液濃度大小。(4)比較未知濃度溶液的濃度大小。(5)鑒別不同種類的溶液(如KNO3溶液和蔗糖溶液)。[遷移應用][典例2-2]洋蔥鱗片葉放在0.3g/mL的蔗糖溶液中,細胞發生質壁分離;放在0.2g/mL的蔗糖溶液中,細胞有脹大趨勢。而放在0.25g/mL的蔗糖溶液中,細胞似乎不發生什么變化,這表明(

)A.洋蔥表皮細胞已經死亡B.細胞膜不允許水分子自由通過C.蔗糖分子進入細胞導致內外滲透壓平衡D.細胞液濃度為0.25g/mL左右D解析:死亡的細胞原生質層是全透性的,不會發生質壁分離;活細胞的原生質層具有選擇透過性,水分子較小可自由通過;蔗糖分子較大,不能通過;當外界溶液的濃度大于細胞液的濃度時,細胞失水,細胞發生質壁分離,反之細胞吸水,當外界溶液的濃度等于細胞液濃度時,細胞既不失水,也不吸水,細胞幾乎不發生什么變化。任務三比較物質出入細胞的方式及影響因素[任務突破1]“三步法”判斷物質出入細胞的方式[遷移應用][典例3-1]如圖為物質出入細胞的方式(①～④表示物質轉運的方式),下列有關