新课标2023版高考生物一轮总复习第二单元细胞的基本结构与物质的输入和输出第2讲细胞的物质输入和输出课件

整合大概念1．水分子从水的相对含量高的一侧向相对含量低的一侧渗透。

()2．植物细胞壁具有选择透过性，水分子可以自由通过细胞壁。

(

)3．对农作物施肥过多，会造成“烧苗”现象。

(

)4．细胞失水时，由于原生质层比细胞壁的伸缩性小，原生质层会与细胞壁分开。

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)5．转运蛋白可以分为载体蛋白和通道蛋白。

(

)6．胞吞、胞吐过程不需要膜上蛋白质的参与。

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)√×√×√×系统学习(一)水进出细胞的原理(释疑点)

基础知识·全面掌握(一)渗透作用概念指水分子或其他溶剂分子通过______的扩散过程，是自由扩散的一种形式发生条件①有一层_______；②半透膜两侧的溶液具有浓度差(物质的量浓度而非质量浓度)现象①开始时，漏斗内液面上升；②当水分子进出达到_________时，漏斗内液面停止上升半透膜半透膜相对平衡(二)动物细胞和植物细胞的吸水和失水1．动物细胞的渗透吸水和失水(以哺乳动物红细胞为例)半透膜浓度差细胞状态________相当于一层半透膜外界溶液浓度＞细胞质的浓度_______________＜______________＝不变细胞膜皱缩膨胀2.植物细胞的吸水和失水(1)条件：成熟植物细胞具有中央________。(2)原理大液泡(3)现象当外界溶液浓度_____细胞液浓度时，细胞发生质壁分离现象当外界溶液浓度______细胞液浓度时，细胞吸水膨胀，由于存在细胞壁，细胞不会涨破当外界溶液浓度_____细胞液浓度时，细胞维持正常形态大于小于等于————————■链教材资料·发展科学思维■—————————(必修1P67“拓展应用”T2)温度变化会影响水分通过半透膜的扩散速率吗？请你提出假设，并设计检验该假设的实验方案。材料及用具：有如图所示相同的渗透装置三个，酒精灯(或水浴锅)、冰块及用具若干。①实验假设：___________________________________________________。②实验方案设计：_______________________________________________________________________________________________________________。提示：①温度变化会影响水分子通过半透膜的扩散速率。在一定温度范围内，提高温度会加快水分子通过半透膜的速率；而降低温度则减缓水分子通过半透膜的速率。②实验方案设计如下：准备如图所示的渗透装置三套，在第一组的烧杯外用酒精灯或水浴锅加热升温；第二组烧杯外加冰块降温；第三组留作对照。三组装置同时开始实验，并记录液面变化及时间。

重难盲点·讲练疏通———————微点释解(一)

理清渗透作用—————————————1．渗透作用的现象分析(1)渗透系统的溶液浓度指物质的量浓度而非质量浓度，实质是指渗透压。如质量分数为10%的葡萄糖溶液和质量分数为10%的蔗糖溶液的质量浓度相等，但质量分数为10%的蔗糖溶液的渗透压小，故水分子可通过半透膜由蔗糖溶液向葡萄糖溶液移动。(2)水分子由低浓度溶液流向高浓度溶液是表观现象，实际上水分子是双向移动的，只是由低浓度溶液流向高浓度溶液的水分子数较多。(3)漏斗内液面上升的原因：单位时间内由清水进入蔗糖溶液中的水分子数多于由蔗糖溶液进入清水中的水分子数。(4)漏斗内液面停止上升的原因：随着液面的不断上升，漏斗内液体的压强越来越大，从而使水分子从漏斗内移向烧杯的速率加快，水分子进出漏斗的速率越来越接近，直至完全相等，漏斗内液面不再升高，此时水分子的进出达到相对平衡。(5)若渗透平衡后，半透膜两侧液面仍存在液面高度差，则半透膜两侧溶液就存在浓度差，且液面高的一侧溶液浓度高。2．渗透作用实验装置的拓展应用(1)验证渗透作用发生的条件(2)比较不同溶液浓度的大小漏斗内溶液浓度为M，烧杯内溶液浓度为N，以下为各种现象及对应的结论：(3)探究物质能否通过半透膜的方法(以碘和淀粉为例)烧杯内盛淀粉溶液漏斗内盛碘液结论变蓝不变蓝碘能通过半透膜，而淀粉不能不变蓝变蓝淀粉能通过半透膜，而碘不能变蓝变蓝淀粉和碘都能通过半透膜不变蓝不变蓝淀粉和碘都不能通过半透膜[对点练习]1．某实验小组为探究蔗糖分子能否透过某种半透膜，制作了如图所示的渗透装置，将该渗透装置放置3h，观察到漏斗液面明显上升，3h时取烧杯内液体加入试管甲和试管乙中，再分别加入蔗糖酶和等量蒸馏水，适宜条件下处理一定时间后用斐林试剂检测，试管中甲出现砖红色沉淀，试管乙中无砖红色沉淀。下列叙述错误的是

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)A．放置3h时，漏斗内溶液浓度大于烧杯内溶液浓度B．试管乙作为对照可排除无关变量对实验结果的影响C．当液面高度不再变化时，漏斗内液面仍高于烧杯内液面D．将实验中的蔗糖溶液换成淀粉溶液，甲试管内无砖红色沉淀解析：放置3h漏斗液面明显上升，说明漏斗内溶液浓度大于烧杯内溶液浓度，A正确；试管乙作为对照，证明加热时斐林试剂本身不会产生砖红色沉淀，可排除无关变量对实验结果的影响，B正确；甲试管有砖红色沉淀，说明漏斗内的蔗糖分子可通过半透膜进入烧杯，达到渗透平衡后液面相平，C错误；淀粉不能被蔗糖酶水解，淀粉是非还原糖，不能与斐林试剂反应生成砖红色沉淀，故将实验中的蔗糖溶液换成淀粉溶液，甲试管内无砖红色沉淀，D正确。答案：C

2．将生鸡蛋的大头保持壳膜完好去掉蛋壳，小头开个小孔让蛋清和蛋黄流出。将蛋壳内灌入质量分数15%的蔗糖溶液，然后放在烧杯的清水中并用铅笔标上吃水线。下列分析错误的是

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)A．壳膜相当于渗透装置中的半透膜B．半小时后吃水线低于烧杯的水面是由于清水渗入蛋壳所致C．若将清水换为质量分数15%的NaCl溶液，则蛋壳先上浮后下沉D．若将正常的线粒体放入清水中，则线粒体内膜先涨破解析：本实验中壳膜相当于渗透装置中的半透膜，A正确；蛋壳内为15%的蔗糖溶液，单位时间内进入壳膜的水分子多于从壳膜流出的水分子，导致蛋壳下沉，半小时后吃水线低于烧杯的水面是由于清水渗入蛋壳所致，B正确；若将清水换为15%的NaCl溶液，则NaCl溶液的摩尔浓度大于蔗糖，单位时间内进入壳膜的水分子少于从壳膜流出的水分子，导致蛋壳上浮，随着Cl－和Na＋进入壳膜，导致壳膜内的溶液的物质的量浓度大于壳膜外的溶液的物质的量浓度，单位时间内进入壳膜的水分子多于从壳膜流出的水分子，导致蛋壳下沉，C正确；线粒体内膜内折，形成嵴，内膜面积远大于外膜，若将正常的线粒体放入清水中，则线粒体外膜先涨破，D错误。答案：D

———————微点释解(二)

细胞的吸水与失水——————————[典例]

(2022·石家庄模拟)将新鲜萝卜切成大小、形状相同的细条，分别置于清水和两种渗透压相同的溶液中，浸泡一段时间后测量各组萝卜条的长度，实验结果如图。下列分析错误的是

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)A．a组的变化是因为细胞壁具有一定的伸缩性B．c组实验后的萝卜细胞吸水能力比实验前强C．用一定的方法可在低倍镜下观察到质壁分离现象D．b组细胞在实验过程中不会发生质壁分离[解析]

a组置于清水中，细胞吸水，由于细胞壁具有一定的伸缩性，故细胞体积有所变大，A正确；c组置于蔗糖溶液中，细胞失水，细胞液浓度变大，故实验后的萝卜细胞吸水能力比实验前强，B正确；质壁分离即原生质层与细胞壁分离，两者之间充满外界溶液，故用一定的方法可在低倍镜下观察到质壁分离现象，C正确；在葡萄糖溶液中细胞先失水，萝卜条长度变短，发生质壁分离，后来由于葡萄糖进入细胞内，细胞吸水复原，萝卜条最后保持原来的长度不变，D错误。[答案]

D[规律方法]两种方法判断细胞的吸水和失水方法一：通过比较细胞外溶液和细胞液的浓度大小来判断：细胞外溶液浓度>细胞液浓度⇒细胞失水；细胞外溶液浓度<细胞液浓度⇒细胞吸水；细胞外溶液浓度＝细胞液浓度⇒失水量和吸水量相等，处于动态平衡。方法二：根据重量或长度变化来判断：重量增加或长度变长⇒吸水；反之则失水。

[对点练习]3．植物体内有三个相邻的细胞a、b、c，已知它们的细胞液浓度大小关系是a>b>c，那么它们三者之间水分渗透的方向表示正确的是

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)解析：细胞液的浓度越高，则吸水能力越强，a细胞液浓度最高，c细胞液浓度最低，b细胞液浓度介于a、c细胞液浓度之间，水分的渗透方向是由c→b→a，以及由c→a。答案：C

4．将小鼠一些肝细胞放置于不同浓度的NaCl溶液中，一段时间后测定细胞体积和数量，实验结果如图。下列叙述正确的是

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)A．乙曲线表明不同肝细胞内的溶液浓度并不相同B．甲曲线说明，当NaCl溶液浓度大于P时细胞开始增殖C．在NaCl溶液浓度大于Q点所对应的浓度时，细胞开始渗透失水D．当细胞体积不再发生变化时，说明细胞内外溶液的NaCl浓度相等解析：乙曲线表明在不同浓度的NaCl溶液中，不同细胞的体积是不一样的，说明细胞失水的量不一样，即不同细胞内的溶液浓度不一样，A正确；甲曲线说明，当NaCl溶液浓度大于P时肝细胞数量开始增多，说明在不同浓度下的NaCl溶液中，细胞存活数量是不一样的，不能说明细胞开始增殖，B错误；乙曲线表明当NaCl溶液浓度大于P时，细胞开始渗透失水，细胞体积减小，C错误；当细胞体积不再发生变化时，可能是细胞内外溶液的NaCl浓度相等，也可能是细胞过度失水，已经死亡，D错误。答案：A

5．(2020·全国卷Ⅱ)取某植物的成熟叶片，用打孔器获取叶圆片，等分成两份，分别放入浓度(单位为g/mL)相同的甲糖溶液和乙糖溶液中，得到甲、乙两个实验组(甲糖的相对分子质量约为乙糖的2倍)。水分交换达到平衡时，检测甲、乙两组的溶液浓度，发现甲组中甲糖溶液浓度升高。在此期间叶细胞和溶液之间没有溶质交换。据此判断下列说法错误的是

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)A．甲组叶细胞吸收了甲糖溶液中的水使甲糖溶液浓度升高B．若测得乙糖溶液浓度不变，则乙组叶细胞的净吸水量为零C．若测得乙糖溶液浓度降低，则乙组叶肉细胞可能发生了质壁分离D．若测得乙糖溶液浓度升高，则叶细胞的净吸水量乙组大于甲组解析：甲、乙两组糖溶液的质量浓度(单位为g/mL)相同，但甲糖的相对分子质量大于乙糖，所以甲、乙两组糖溶液的物质的量浓度不同(甲<乙)，将相同的叶圆片浸入两种不同物质的量浓度的溶液中，在吸水和失水的表现上可能不同。若测得乙糖溶液浓度升高，则甲、乙两组溶液浓度均小于叶细胞的细胞液浓度，两组细胞均吸水，但由于甲糖溶液的物质的量浓度小于乙糖溶液，所以乙组叶细胞的净吸水量小于甲组叶细胞，D错误。答案：D

系统学习(二)物质出入细胞的方式(固基点)

主干知识·记准理清1．物质进出细胞的方式2．膜上的两种转运蛋白比较名称转运对象特点载体蛋白只容许与自身结合部位相适应的___________通过每次转运时都会发生_________的改变通道蛋白只容许与自身通道的__________相适配、大小和电荷相适宜的分子或离子通过转运分子或离子不需要与通道蛋白结合分子或离子自身构象直径和形状3.物质跨膜运输速率的曲线分析(1)图1、2表示物质浓度对跨膜运输速率的影响，其中图1表示的运输方式为_________，图2表示的运输方式是___________________。图2中P点之后运输速率不变的原因是______________________________________。(2)图3、4表示O2浓度对跨膜运输速率的影响，其中图3表示的运输方式为____________________，图4表示的运输方式为_________。图4中P点之后运输速率不变的限制因素是___________________。(3)若图3表示哺乳动物成熟红细胞的物质运输，还可表示_________。自由扩散协助扩散或主动运输膜上转运蛋白的数量有限或能量供应不足自由扩散或协助扩散主动运输膜上载体蛋白的数量主动运输————————■链教材资料·发展科学思维■——————————1．(必修1P70“与社会的联系”)引起囊性纤维化疾病的直接原因和根本原因分别是什么？提示：直接原因是转运氯离子的载体蛋白的功能发生异常，根本原因是三个碱基对缺失造成基因突变。2．(必修1P72正文发掘)举例说明物质跨膜运输的方式与细胞膜结构的关系。提示：①协助扩散和主动运输依赖细胞膜上转运蛋白的种类和数量，或转运蛋白空间结构的变化，这也是细胞膜具有选择透过性的结构基础。②胞吞和胞吐也需要膜上蛋白质的参与，更离不开膜上磷脂双分子层的流动性。3．(必修1P72“概念检测”T2延伸应用)举例说明同一种物质进出细胞的运输方式相同吗？提示：不一定相同，人的红细胞吸收葡萄糖的方式是协助扩散，肾小管细胞重吸收葡萄糖的方式是主动运输。神经细胞吸收钾离子的方式是主动运输，而神经细胞维持静息电位时钾离子外流的方式是协助扩散。

题点考法·练全练通考法(一)考查物质进出细胞的方式1．ABC转运蛋白是一类跨膜转运蛋白，参与细胞吸收多种营养物质，每一种ABC转运蛋白对物质运输具有特异性，ABC转运蛋白的结构及转运过程如图所示。下列有关叙述正确的是

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)A．ABC转运蛋白可提高O2的跨膜运输速度B．ABC转运蛋白可协助葡萄糖顺浓度梯度进入细胞C．Ca2＋和氨基酸依赖同一种ABC转运蛋白跨膜运输D．若ATP水解受阻，ABC转运蛋白不能完成转运过程解析：O2的跨膜方式是自由扩散，所以ABC转运蛋白不能提高O2的跨膜运输速度，A错误；由于ABC转运蛋白转运物质时需要消耗能量，而葡萄糖顺浓度梯度进入细胞不需要消耗能量，因此，ABC转运蛋白不可协助葡萄糖顺浓度梯度进入细胞，B错误；由于每一种ABC转运蛋白对物质运输具有特异性，所以Ca2＋和氨基酸依赖不同种ABC转运蛋白跨膜运输，C错误；由于ABC转运蛋白转运物质时需要消耗能量，若ATP水解受阻，ABC转运蛋白不能完成转运过程，D正确。答案：D

2．如图为肾小管上皮细胞重吸收水分和K＋的通道蛋白的立体结构的示意图。下列与通道蛋白有关的叙述正确的是

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)A．水通道蛋白往往贯穿于磷脂双分子层中B．K＋通道蛋白运输物质的方式为协助扩散，需要消耗ATPC．通道蛋白运输时没有选择性，比通道直径小的物质可自由通过D．机体只能通过调节细胞膜上通道蛋白的数量来调节物质的运输解析：水通道蛋白位于细胞膜上，往往贯穿于磷脂双分子层中，A正确；分析题图可知，K＋通道运输K＋的方式为协助扩散，不消耗能量，B错误；通道蛋白运输物质时具有选择性，如水通道蛋白只能运输水分、K＋通道蛋白只能运输K＋，C错误；水通道蛋白的数量受核基因调控，据此可推测机体可通过调节细胞膜上通道蛋白的数量或开关来调节物质的运输，D错误。答案：

A

[规律方法]判定物质出入细胞的方式(1)“三看法”快速判定物质出入细胞的方式(2)物质跨膜运输方式图解考法(二)考查物质跨膜运输的影响因素答案：B

A．A点时影响离子吸收速率的主要因素是能量B．B点时离子吸收速率不再增大是因为载体的数量有限C．C点时影响离子吸收速率的主要因素是底物浓度D．D点时离子吸收速率不再增大是因为底物浓度太高，细胞发生质壁分离答案：D

[规律方法]

物质出入细胞曲线题的解题关键(1)分析此类曲线题时，要注意区分横坐标表示的意义，曲线横坐标不同，表示的物质运输方式不完全相同。(2)解答此类问题时，要明确自由扩散、协助扩散和主动运输三种跨膜运输方式的区别和联系，主要从是否需要能量和载体蛋白两个方面考虑。

组别Na2MoO4溶液浓度/(mol·L－1)ATP溶液浓度/(mol·L－1)变色细胞的比例/%甲组0.00504.1乙组0.0055×10－710.5丙组05×10－70答案：A

6．(2022·北京顺义区模拟)植物液泡中的花青素在碱性环境中呈蓝色，酸性环境中呈红色。某同学用紫色矮牵牛花瓣为材料探究Na＋跨膜运输的方式，具体操作流程及结果如下图。下列相关叙述正确的是

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A．显微观察时需经解离、漂洗、染色等步骤制作临时装片B．伴随钼酸钠的进入，液泡因pH降低而呈现蓝色C．该实验中“显微观察液泡初始颜色”的步骤可以略去D．实验结果说明Na＋跨膜运输的方式可能为主动运输解析：探究Na＋跨膜运输的方式，需要的活细胞，不能解离，A错误；伴随钼酸钠进入液泡，液泡因pH升高，而呈现蓝色，B错误；该实验需要与初始颜色比较，才能判断颜色是否变化，C错误；B组添加了呼吸抑制剂，细胞没有能量的产生，B组细胞液泡几乎不变色，说明钼酸钠进入液泡需要消耗能量，所以推测Na＋的跨膜运输方式为主动运输，D正确。答案：D

[规律方法]

探究物质运输方式的实验设计思路(1)探究是主动运输还是被动运输(2)探究是自由扩散还是协助扩散系统学习(三)观察植物细胞的质壁分离和复原(实验探究)1．实验原理(1)成熟的植物细胞的原生质层相当于一层_______。(2)_______

具有一定的浓度，细胞能渗透吸水和失水。(3)原生质层比细胞壁的伸缩性____。半透膜细胞液大2．实验步骤3．实验结论成熟植物细胞能与外界溶液构成渗透系统并发生渗透作用：当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞_____；当外界溶液浓度小于细胞液浓度时，细胞_____。失水吸水[考法全训]考法(一)探究植物细胞的吸水和失水实验1．本实验存在两组对照实验第一组实验组经质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液处理后发生质壁分离的洋葱鳞片叶外表皮细胞对照组自然状态下的洋葱鳞片叶外表皮细胞第二组实验组用清水处理后发生了质壁分离复原的洋葱鳞片叶外表皮细胞对照组发生了质壁分离的洋葱鳞片叶外表皮细胞2．质壁分离发生的条件从细胞角度分析①死细胞、动物细胞及未成熟的植物细胞(如根尖分生区细胞)不发生质壁分离及复原现象②具有中央大液泡的成熟植物活细胞可发生质壁分离及复原现象从溶液角度分析①在一定浓度(溶质不能透过膜)的溶液中只会发生质壁分离现象，不能发生自动复原现象(只有用清水或低渗溶液处理，方可复原)②在一定浓度(溶质可透过膜)的溶液(如KNO3、甘油等)中可发生质壁分离后自动复原现象③在高浓度溶液中可发生质壁分离现象，但不会发生质壁分离复原现象[对点练习]1．某同学用不同浓度的蔗糖溶液分别处理红山茶花的花瓣表皮临时装片，观察花瓣表皮细胞的吸水和失水。图1为0.35g·mL－1蔗糖溶液的处理结果。该同学用显微镜连接计算机并通过相关软件分别计算不同蔗糖溶液浓度下花瓣表皮细胞和液泡的面积，求出液泡面积与细胞面积的比值，得到平均值H，相关数据如图2所示。下列叙述正确的是

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)A．图1丙区域表示细胞质基质，该面积可作为质壁分离的观察指标B．图1甲区域为蔗糖溶液，乙区域和丙区域的溶液几乎不含蔗糖C．用0.45g·mL－1蔗糖溶液处理的装片，细胞失水量更大，图1乙区域平均面积更大D．H值可反映细胞的质壁分离程度，H值越小，细胞液的渗透压越小解析：图1丙区域表示原生质体，乙区域是细胞壁与原生质层之间的蔗糖溶液，A、B错误；由图2柱形图可知，用0.45g·mL－1蔗糖溶液处理的装片，细胞失水量更大，图1乙区域平均面积更大，丙区域平均面积更小，C正确；H值可反映细胞的质壁分离程度，H值越小，细胞液浓度越高，渗透压越大，D错误。答案：C

2．(2022·苏州联考)用2mol·L－1的乙二醇溶液和2mol·L－1的蔗糖溶液分别浸泡取自同一部位的植物表皮。每隔相同时间在显微镜下测量视野中若干个细胞的长度x和原生质体长度y(如图1)，并计算x/y的平均值，得到图2所示结果。