高中生物（新人教版必修1）教案：第4章《细胞的物质输入和输出》第3课时

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【考纲】1.通过模拟实验探究膜的透性 b 2.观察植物细胞的质壁分离和复原 b 3.物质出入细胞的方式 B【作业布置】1.某物质从低浓度向高浓度跨膜运输，该过程A.没有载体参与 B.为自由扩散 C.为协助扩散 D.为主动运输2.下列关于物质跨膜运输的叙述，错误的是 A．植物细胞积累K+ 需消耗能量 B．细胞对离子的吸收具有选择性 C．海水中的海藻细胞可通过积累溶质防止质壁分离 D．液泡中积累大量离子，故液泡膜不具有选择透过性3.苏丹Ⅳ是一种致癌的有机染料，其分子结构简式如下图。某地区的一些养殖户用掺入苏丹Ⅳ的饲料喂养蛋鸭，结果产出了有毒的“红心”鸭蛋。由此推断，苏丹Ⅳ能进入卵黄，说明它可能是 A.脂溶性物质，进入方式是“主动运输” B.脂溶性物质，进入方式是“被动运输”C.水溶性物质，进入方式是“主动运输” D.水溶性物质，进入方式是“被动运输”4.关于右图概念图的分析，正确的是（多选） A.②所示的过程不需要消耗细胞释放的能量B.只有①所示的过程能逆浓度梯度运输物质C.大分子只有通过①所示的过程才能进入细胞D.果脯腌制时蔗糖进入细胞与过程①和②有关5.浸泡在一定浓度的KNO3溶液中的洋葱表皮细胞，发生了质壁分离后又出现质壁分离复原，与质壁分离复原过程相关的细胞器有（多选） A.液泡 B. 细胞膜 C.线粒体 D.叶绿体6.下列关于物质运输的说法正确的是A.钾离子主动运输进入细胞，对维持细胞内液渗透压起重要作用B.尿液中的尿素含量远高于原尿中，是因为肾小管具有很强的分泌功能C.糖醋蒜在腌制中慢慢具有糖醋味，是细胞主动吸收糖分子和乙酸分子的结果D.紫甘蓝叶片被沸水烫后，水呈红色，是因为细胞中的色素主动运输出细胞外7.下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,多角形表示能量，请回答:（1）①属于:            ；②属于:           ；③属于:           。8.某实验小组为了探究细胞膜的通透性，将小鼠肝细胞在体外培养一段时间后，检测培养液中的氨基酸、葡萄糖和尿素含量，发现它们的含量发生了明显得变化。请回答问题。（1）由图可知，随培养时间延长，培养液中葡萄糖和氨基酸含量 ，尿素含量 。由于在原培养液中没有尿素，推测其是 的产物。（2）培养液中的氨基酸进入细胞后，其主要作用是 ；被吸收的葡萄糖主要通过 作用，为细胞提供 。（3）转氨酶是肝细胞内参与氨基酸分解与合成的一类酶，正常情况下这类酶不会排出胞外，若在细胞培养液中检测到该类酶，可能的原因是 。（4）由（1）和（3）可初步判断，细胞膜对物质的转运具有 的特性。8.（1）降低 增加 细胞代谢 （2）作为蛋白质合成的原料 细胞呼吸 能量（3）肝细胞膜受损或细胞裂解 （4）选择透过性【教学后记】 【教学过程】三、细胞跨膜运输的其他实例 1.物质跨膜运输的特点（1）水分子是顺相对含量的梯度跨膜运输的（2）无机盐的跨膜运输：吸收方式是主动运输 → 无机离子的吸收与呼吸作用密切相关①不同植物（如水稻、番茄）对离子的吸收具有选择性；同种植物对不同无机盐离子的吸收具有选择性。结构基础：它与细胞膜上载体的种类和数量多少有关 内因（遗传因素）： 决定 决定不同生物DNA不同/ 同种生物基因选择性表达 → 载体种类、数量不同 → 选择性吸收； 外因（主要影响呼吸作用的因素）： 影响 影响 土壤中氧气含量/温度/蛋白酶、呼吸酶抑制剂等 → 呼吸作用ATP生成 → 主动运输②人体甲状腺滤泡上皮细胞可以逆相对含量梯度从血液中吸收碘。③不同微生物对不同矿物质的吸收表现出较大的差异。④吸水和吸收矿质离子的关系：吸水为自由扩散，吸收矿质离子为主动运输，且无机盐离子必须溶于水后才能被吸收，所以吸水和吸收无机盐离子是两个相对独立的过程。2.实例分析的结论：活细胞细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜（含义)思考：轮作的原理：在同一块田里种植的作物种类会因年份不同而有所不同，也就是有计划地更换作物种类来种，这与作物根系对矿质营养元素的选择性吸收有什么关系？（农业生产上的轮作是针对不同作物根系对矿质元素的选择性吸收而采取的生产措施，如果长期在同一块田里种植同一种作物，地力就会下降（俗称伤地），即某些元素含量下降，这样就会影响作物的产量。） 2)表示丁瓶溶液中K+含量变化的曲线图是 B   。(2)植物吸收矿质元素的主要方式是 主动运输 ，这一观点可通 甲、乙（或丙、丁） 两装置的实验加以验证。(3)植物的地上部分为根提供 能源物质 ，这一观点可通过 甲、丙（或乙、丁） 两装置的实验加以验证。(4)经过—定时间后，如果甲瓶中的番茄幼苗出现了萎蔫现象，其原因可能是 因蒸腾作用失水，使培养液浓度增高，当培养液浓度大于根毛细胞液浓度时，根毛细胞不能吸水 。四、物质出入细胞的方式1.小分子物质跨膜运输方式——膜的选择透过性运输方式运输方向载体消耗能量图例曲线举例被动运输自由扩散高→低不需要不消耗O2、CO2、H2O、甘油、乙醇、苯等进出细胞协助扩散高→低需要不消耗红细胞吸收葡萄糖、静息电位产生时K+外流、动作电位产生时Na+内流主动运输低→高（可顺、可逆）需要消耗小肠吸收葡萄糖、氨基酸、K+等注意：①图例：A.自由扩散和协助扩散的主要区别:是否需要载体蛋白B.判断主动运输和被动运输的有效依据：排除胞吐胞吐后判断是否需要能量：消耗能量的一定是主动运输；物质运输方向:逆浓度梯度的一定是主动运输。达到平衡时浓度：有浓度差的一定是主动运输C.主动运输的意义：a.主动选择吸收营养物质；b.排除代谢废物和对细胞有害的物质。②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，而小肠细胞吸收葡萄糖为主动运输。③需要消耗能量的运输方式：主动运输、胞吞和胞吐 ④自由扩散、协助扩散、扩散、植物渗透吸水之间的关系？用数集的图形加以表示。例1：关于细胞内物质运输的相关叙述，不正确的是(多选) A.线粒体内的水必须通过生物膜才能进入细胞质基质B.葡萄糖进入红细胞需要消耗能量C.氧气进入线粒体不需要消耗能量 D.Na+以协助扩散方式通过液泡膜例2：甲（○）、乙（●)两种物质在细胞膜两侧的分布情况如下图（颗粒的多少表示浓度的高低），在进行跨膜运输时，下列说法正确的是 A.甲进入细胞一定需要能量 B.甲运出细胞一定不需要能量C.乙进入细胞一定有载体蛋白的参与 D.乙运出细胞一定有载体蛋白的参与例3：线粒体DNA上的基因所表达的酶与线粒体功能有关。若线粒体DNA受损伤，则下列细胞的功能受影响最大的是 A.红细胞吸收葡萄糖 B.小肠上皮细胞吸收水 C.神经细胞吸收K+ D.肺泡细胞吸收氧气例4：某种植物细胞在浓度分别为200mmol∕L和400mmol∕L的M物质溶液中，细胞吸收M的速率都是10mmol∕min。对此结果最合理的解释 A.细胞吸收M的方式为自由扩散 B.细胞吸收M的方式为主动运输 C.细胞吸收M需要载体蛋白的参与 D.所需能量供应不足2.大分子物质非跨膜运输方式——膜的流动性胞吞胞吐条件细胞摄取或排出大分子和颗粒物质的方式原理生物膜的流动性（结构基础）特点物质通过小泡转移，需要消耗能量，不需要载体方向细胞外→内细胞内→外实例变形虫吞食食物颗粒，白细胞吞噬病菌等胰岛B细胞分泌胰岛素（蛋白质类激素、消化酶等）、神经递质的分泌、释放、糖蛋白等思考：1.分泌蛋白释放到细胞外这一过程中通过的生物膜的层数是? （0层） 2.叶肉细胞有氧呼吸产生的CO2扩散到利用部位穿膜层数？（同一细胞：4层；相邻细胞：6层）3.影响物质运输速率的因素思考：判断下列曲线图可能是何种运输方式：（1）影响自由扩散的因素：细胞膜内外物质的浓度差（2）影响协助扩散的因素：①细胞膜内外物质的浓度差 ②细胞膜上载体蛋白的种类和数量（在最高点之前限制因子是细胞外浓度，之后为细胞膜上的载体已达饱和）影响主动运输的因素：①载体蛋白（核糖体）②能量（细胞质基质、线粒体），凡能影响细胞内产生能量的因素，都能影响主动运输，如氧气浓度、温度等。例5：右图是胡萝卜在不同的含氧情况下从硝酸钾溶液中吸收K+ 和NO3-的曲线。影响A、B两点和B、C两点吸收量不同的因素分别是A．能量、载体数量　　 B．能量、离子浓度 C．载体数量、能量　 D．载体数量、离子浓度注意：载体蛋白的化学本质和作用特点：A.载体蛋白是细胞膜上的一类蛋白质，具有特异性，一种载体蛋白通常只能转运一类分子或离子；不同物质的载体不同，不同生物细胞膜上的载体蛋白的种类和数量也不同。B.载体蛋白与分子或离子的结合是可逆的。C.载体蛋白具有饱和现象，当细胞膜上的某物质的载体蛋白达到饱和时，细胞吸收该物质的速率不再随物质浓度的增大而增大。温度对物质跨膜运输速率的影响说明：温度可影响分子运动速率，影响酶的活性，因此影响生物膜的流动性和化学反应速率，呼吸作用释放能量的过程也会因有关酶的活性降低而受到抑制，这些都会会影响物质跨膜运输的速率。例1.某小组要对“低温是否会影响物质的跨膜运输”进行实验探究，设计了如下实验。实验步骤：①组装渗透装置两套，分别编号为1、2。②在两组烧杯中分别加入等量的水，在长颈漏斗中分别加入等量的同一浓度的蔗糖溶液，保持管内外液面高度相等。③对两组装置进行不同处理：1组用水浴锅加热至37℃，2组的烧杯外加冰块降温。④两组装置同时开始实验，几分钟后观察记录漏斗的液面刻度变化。请分析回答下列问题：（1）本实验是通过测定水分子通过膜的扩散即 渗透作用速率来进行探究的。（2）此实验的自变量是 渗透系统所处的不同温度环境 ；为了直观地表示相对速率，用 漏斗液面高度的变化 作为因变量。（3）该实验可能的结果与结论：①若1组漏斗液面比2组高，则说明 低温会影响物质的跨膜运输且运输速率减慢。② 若2组漏斗的液面比1组高，则说明低温会影响物质的跨膜运输且运输速率加快 ③ 若1、2组漏斗的液面高度相同，则说明温度高低并不影响物质的跨膜运输 （4）如果上述实验结果证明了“低温能影响物质跨膜运输的速率”，那么对于生物活细胞来讲，产生这种情况的原因是：① 低温会影响细胞膜的流动性，从而影响其功能 ② 低温会影响酶的活性，从而影响细胞呼吸释放能量的过程 例2.物质通过细胞膜与膜的流动性有密切关系，为了探究温度对膜的流动性的影响，有人做了下述实验：分别用红色和绿色荧光剂标记人和鼠细胞膜上的蛋白质，然后让两个细胞在37℃条件下融合并培养。40 min后，融合的细胞膜上红色和绿色均匀相间分布。（1）该探究实验的设计严密吗？若你认为不严密的，应如何补充？不严密，缺少对照实验。再分别用红色和绿色荧光物质标记人和鼠细胞膜上的蛋白质，设置两组，然后分别让两个细胞在10℃、40℃条件下融合并培养，观察并记录融合的细胞膜上红色、绿色荧光物质分布均匀所用的时间 。（2）本实验可以通过在相同时间后，观察红色和绿色荧光物质在细胞膜上的分布情况来判断温度对膜流动性的影响，还可以通过哪种方式来比较说明这种影响？两种荧光物质在细胞膜上分布均匀所用的时间 （3）实验预测及相应结论（在你纠正的基础上进行）①实验预测： 40℃条件下两种荧光物质分布均匀所用时间小于40 min，10℃条件下两种荧光物质分布均匀所用时间大于40 min 相应结论： 温度升高时细胞膜的流动加快、加强 ②实验预测： 40℃条件下两种荧光物质分布均匀所用时间大于40 min，10℃条件下两种荧光物质分布均匀所用时间小于40 min 相应结论： 温度升高时细胞膜的流动减慢、减弱 。③实验预测： 40℃、37℃、10℃条件下两种荧光物质分布均匀所用时间等于40 min 相应结论： 温度变化对膜的流动性没有影响 。（4）在以上各种预测中最可能的结论是什么？在一定范围内随温度升高，膜的流动性会加快、加强 。【二次备课】