2024版高考生物总复习：细胞的物质输入和输出课件

第3讲细胞的物质输入和输出课标考情——知考向核心素养——提考能课标要求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、胞吐进出细胞生命观念通过归纳物质运输方式的实例和判断方法，建立生命结构与功能相统一的观点科学思维通过分析影响渗透作用和物质跨膜运输的因素，培养逻辑思维能力科学探究观察植物细胞的质壁分离与复原，探究物质跨膜运输方式社会责任通过对渗透作用和质壁分离等知识学习，能够指导其在农业生产中的应用知识点一细胞的吸水和失水[自主学习]1.渗透作用原理(1)发生渗透作用的条件：①具有________；②膜两侧溶液具有浓度差。

(2)渗透作用的实质：单位时间内由清水进入蔗糖溶液中的水分子________蔗糖溶液进入清水中的水分子，导致蔗糖溶液液面________。

半透膜多于上升2.动物细胞的吸水和失水(1)人成熟的红细胞中发生渗透作用的条件：①________相当于半透膜；②____________________之间存在浓度差。

(2)引起细胞失水和吸水的条件：外界溶液与细胞质之间存在________。

细胞膜细胞质与外界溶液浓度差3.植物细胞的吸水和失水(1)成熟植物的细胞结构。全透性小原生质层半透膜大(2)原理和现象。大于小于等于(3)质壁分离的原因。①外因：________浓度＜外界溶液浓度，细胞通过渗透作用失水。

②内因：细胞壁的伸缩性______原生质层的伸缩性。

细胞液小于[自主检测]1.思考判断(1)渗透作用中膜两侧溶液的浓度指的是质量浓度。(

)(2)在渗透作用中，当半透膜两侧溶液浓度相等时，水分子不再通过半透膜。(

)(3)将动物细胞放入一定浓度的外界溶液中，不能发生渗透作用。(

)(4)植物细胞的原生质层包括细胞膜、细胞质和细胞核。(

)(5)无机盐离子都是逆浓度梯度跨膜运输的。(

)×××××2.热图导析图甲是一个典型的渗透装置，作为成熟植物细胞也应符合渗透系统的全部条件。请指出图乙中与图甲a、b、c对应的分别是什么?【答案】提示：a对应①细胞液，b对应⑥原生质层，c对应外界溶液知识点二物质出入细胞的方式[自主学习]1.物质运输的方式、特点和实例2.根据图示进一步确定物质跨膜运输的方式和影响因素(1)填写以下有关跨膜运输方式及结构的名称：图甲：________；图乙：________；图丙：__________；a：________；图丁：____；图戊：______。

(2)填写以下有关跨膜运输方式的影响因素：图甲：__________；图乙：_________________；图丙：________________。

转运蛋白和能量自由扩散协助扩散主动运输载体蛋白胞吞胞吐浓度差浓度差和转运蛋白[自主检测]1.思考判断(1)细胞质中的氢离子可以通过扩散作用进入液泡内。(

)(2)Na+与有关载体蛋白结合排出神经细胞属于主动运输。(

)(3)细胞外液中的K+进入神经细胞属于自由扩散。(

)(4)液泡中积累了大量离子，故液泡膜不具有选择透过性。(

)(5)主动运输使膜内外物质浓度趋于一致，维持了细胞的正常代谢。(

)×××√√2.深挖教材(1)同一种物质进出同一细胞的方式相同吗?请举例说明：_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

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；神经元吸收钾离子的方式是主动运输，而静息时钾离子外流的方式是协助扩散(2)小肠绒毛上皮细胞能够吸收葡萄糖，却很难吸收相对分子质量比葡萄糖小的木糖。这个事实说明_____________________________________，这与细胞生活的关系是____________________________________________________________________________________________________________。

【答案】提示：细胞尽可能地只吸收自身需要的物质，细胞不需要或对细胞有害的物质常被阻挡在细胞外细胞膜对物质进入细胞具有选择透过性____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。3.热图导析：分析物质进出细胞的有关图像(1)甲、乙的物质进出细胞方式一样吗?为什么?提示：不一样。图甲中a点以后物质是逆浓度梯度运输的，为主动运输；图乙中物质顺浓度梯度运输，需要转运蛋白，但不消耗能量，为协助扩散(2)图乙的物质运输方式也可以逆浓度梯度进行吗?___________________________________________________。

(3)只要是消耗能量的运输方式就是主动运输吗?_______________________________________________________________________。

提示：不能，逆浓度梯度运输一定消耗能量

提示：不是，需要消耗能量的运输方式除了主动运输，还有胞吞和胞吐渗透作用的原理和应用[深度讲解]1.常见渗透装置图示分析(1)溶质不能通过半透膜的情况。①若S1溶液浓度大于S2溶液浓度，则单位时间内由S2→S1的水分子数多于由S1→S2的水分子数，宏观上表现为S1溶液液面上升；若S1溶液浓度小于S2溶液浓度，则情况相反，宏观上表现为S1溶液液面下降。②在达到渗透平衡后，若存在如图所示的液面差Δh，则S1溶液浓度仍大于S2溶液浓度。因为液面高的一侧形成的压强，会阻止溶剂由低浓度一侧向高浓度一侧扩散。(2)溶质能通过半透膜的情况。若S1溶液浓度大于S2溶液浓度，则最初单位时间内由S2→S1的水分子数多于由S1→S2的，随着溶质的扩散，最终S1和S2溶液浓度相等，宏观上表现为S1溶液液面先上升后下降，最终S1和S2溶液液面持平；若S1溶液浓度小于S2溶液浓度，则情况相反。2.渗透系统的应用(1)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(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3.半透膜和选择透过性膜的区别有关渗透作用的3个易错点(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%葡萄糖溶液和质量分数为10%蔗糖溶液的质量浓度相等，但质量分数为10%蔗糖溶液的渗透压小，故水可通过半透膜由蔗糖溶液侧向葡萄糖溶液侧移动。(2)渗透平衡只意味着半透膜两侧水分子移动达到平衡状态，不可看作没有水分子移动。(3)只有活的、成熟的植物细胞才能发生质壁分离和复原。[考向预测](一)考查渗透作用的条件及渗透装置的分析(素养目标：科学思维)1.右图装置中，甲、乙、丙中分别放置了相等物质的量浓度的蔗糖溶液、麦芽糖溶液和乳糖溶液(溶液体积关系：V甲＝V丙＜V乙)，a、b表示用半透膜(水分子和单糖可以自由通过，但二糖不能通过)将它们分隔开，对装置进行相关处理。下列说法正确的是

(

)A.若向甲、丙中分别加入等体积相同物质的量浓度的蔗糖酶和乳糖酶，稳定后液面高度：乙＞甲＞丙B.若向乙中加入一定量麦芽糖酶溶液，稳定后液面高度：乙＜甲＝丙C.若向丙中加入一定量的半乳糖后，稳定后液面高度：甲＝乙＝丙，并且甲、乙、丙中半乳糖含量相同D.本实验中半乳糖等单糖分子从浓度高的一侧向浓度低的一侧通过半透膜的扩散称为渗透作用【答案】B【解析】向甲、丙中分别加入等体积相同物质的量浓度的蔗糖酶和乳糖酶，甲中的蔗糖水解成两分子单糖，丙中的乳糖分解为两分子单糖，都可通过半透膜进入乙中，引起乙液面升高，稳定后液面高度乙＞甲＝丙，A错误；向乙中加入一定量麦芽糖酶溶液后，乙中的麦芽糖水解为两分子的葡萄糖，会通过半透膜分别进入甲和丙，稳定后液面高度乙＜甲＝丙，B正确；向丙中加入一定量的半乳糖后，由于半乳糖可以通过半透膜，因此稳定后液面高度甲＝乙＝丙，但因为乙体积最大，所以乙中半乳糖含量最多，C错误；渗透作用是指水分子或其他溶剂分子通过半透膜的扩散，本实验中水分子是溶剂分子，故本实验中半乳糖等单糖分子从浓度高的一侧向浓度低的一侧通过半透膜的扩散，不能称为渗透作用，D错误。(二)细胞吸水和失水情况的判断(素养目标：科学思维)2.(2022年广东惠州模拟)科研人员将人的成熟红细胞分别置于蒸馏水和几种等渗溶液中，测定红细胞溶血(溶血是指红细胞破裂后血红蛋白渗出的现象)所需时间，实验结果如图所示。以下叙述错误的是(

)A.红细胞膜主要由磷脂和蛋白质构成B.处于等渗溶液中的红细胞吸水涨破是由于溶质分子进入细胞导致细胞质浓度升高C.氯化铵、甘油、乙醇、丙酮进入红细胞的速度依次减小D.上述实验可以证明脂溶性物质更易通过细胞膜【答案】C【解析】分析题图可知，氯化铵、甘油、乙醇、丙酮扩散进入红细胞的速度大小关系为丙酮＞乙醇＞甘油＞氯化铵，C错误。物质出入细胞的方式的影响因素及实验设计[深度讲解]1.影响物质跨膜运输的因素(1)物质浓度(在一定的范围内)。(2)氧气浓度(哺乳动物成熟红细胞的主动运输与O2浓度无关)。(3)温度。2.物质跨膜运输方式的判断与实验设计(1)据物质浓度判断跨膜运输方式。①顺浓度梯度(溶质)→被动运输。②逆浓度梯度(溶质)→主动运输。③水分子的运输方式为自由扩散，从溶液角度分析，是从低浓度溶液(水的相对含量多)→高浓度溶液(水的相对含量少)。④实例：兴奋产生与传导过程中Na+、K+的运输方式判断。a.由于细胞外Na+浓度高，细胞内K+浓度高，因此神经细胞静息时K+外流和兴奋时Na+内流的运输方式都是被动运输。b.细胞维持膜外Na+浓度高，膜内K+浓度高，需要不断吸K+排Na+，此时K+、Na+的运输方式为主动运输。②探究是自由扩散还是协助扩散。(2)物质跨膜运输方式的实验设计与分析。①探究是主动运输还是被动运输。(1)胞吐、胞吞的不一定是大分子物质，如神经递质是小分子物质，通过胞吐排出细胞。(2)生物大分子不一定都是以胞吞、胞吐方式运输的，如RNA和蛋白质可通过核孔出入细胞核。(3)消耗能量的运输方式并不一定就是主动运输，胞吞和胞吐也消耗能量。(4)同一种物质进出细胞的方式不一定相同。物质运输方式的几个“不一定”

[考向预测](一)物质出入细胞的方式及特点(素养目标：生命观念)1.钠钾泵是普遍存在于动物细胞表面的一种载体蛋白，如图所示，它具有ATP酶活性，能将Na+排到细胞外，同时将K+运进细胞内，维持细胞内外Na+和K+的浓度差。载体蛋白1和载体蛋白2依赖于细胞膜两侧Na+浓度差完成相应物质的运输。下列叙述错误的是

(

)A.图中所示过程说明细胞膜具有选择透过性B.图中细胞对C6H12O6的吸收和对K+的吸收方式均属于主动运输C.载体蛋白2可能与细胞内pH的调节有关D.图中各种载体蛋白只具有运输功能【答案】D【解析】图示体现了细胞膜对进出细胞的物质具有选择性，即体现了细胞膜的选择透过性，A正确；由图可知，C6H12O6和Na+由载体蛋白1协助运输，由题干信息“载体蛋白1和载体蛋白2依赖于细胞膜两侧Na+浓度差完成相应物质的运输”可知，Na+顺浓度梯度进入细胞可产生一定的势能，该能量可促使C6H12O6逆浓度梯度进入细胞，即C6H12O6进入细胞的方式为主动运输；钠钾泵具有ATP酶活性，可将K+逆浓度梯度运进细胞，即K+进入细胞的方式为主动运输，B正确；载体蛋白2将Na+运进细胞，而将H+运出细胞，结合B项分析可知，Na+顺浓度梯度进入细胞可产生一定的势能，该势能使H+以主动运输方式被运出细胞，进而可调节细胞内的pH，C正确；由题意可知，钠钾泵具有两方面作用：一是可作为载体蛋白，具有运输功能，二是具有ATP酶活性，具有催化功能，D错误。(二)影响物质出入细胞的因素(素养目标：生命观念)2.研究表明，主动运输根据能量的来源不同分为三种类型，如图中a、b、c所示，■、▲、●代表跨膜的离子或小分子。下列叙述正确的是

(

)

A.a类型中Y离子转运所需的能量来自X离子的转运过程B.肌细胞吸收氨基酸分子是通过c类型进行的C.蓝细菌、水绵、叶肉细胞、萤火虫发光器细胞内均可发生c类型D.温度、酸碱度、氧气浓度均会影响a、b、c三种类型的运输速率【答案】A

【解析】由图可知，Y物质是低浓度向高浓度一侧运输，应属于主动运输，此时能量应来源于X离子的转运过程，A正确；肌细胞吸收氨基酸分子的方式是ATP驱动的主动运输，属于b类型，B错误；蓝细菌、水绵、叶肉细胞的细胞内有光合色素均可利用光能，能发生c类型，而萤火虫发光器细胞没有光合色素，不能利用光能，故不能发生c过程，C错误；温度、酸碱度均会影响a、b、c三种类型的运输速率，而氧气浓度只影响b过程，D错误。观察植物细胞质壁分离和复原[实验理论]1.实验原理(1)成熟的植物细胞的原生质层相当于一层半透膜。(2)细胞液具有一定的浓度，能渗透吸水和失水。(3)原生质层比细胞壁的伸缩性大得多。2.质壁分离与复原实验流程3.现象与结论4.实验拓展应用(1)判断成熟植物细胞的死活。(2)测定细胞液浓度范围。(3)比较不同植物细胞的细胞液浓度大小。(4)比较未知浓度溶液的浓度大小。(5)鉴别不同种类的溶液(如KNO3溶液和蔗糖溶液)。[方法透析]关于质壁分离和复原实验的四个注意点(1)将发生质壁分离的植物细胞置于低浓度的溶液或蒸馏水中，植物细胞会发生质壁分离的复原，但如果所用溶液为葡萄糖、KNO3、尿素、乙二醇等能被细胞吸收的物质，发生质壁分离后因细胞主动或被动吸收溶质而使细胞液浓度增大，植物细胞会吸水引起质壁分离后的自动复原。(2)质壁分离过程中，外界溶液浓度大于细胞液浓度，质壁分离程度越大，植物细胞吸水能力越强；质壁分离复原过程中，外界溶液浓度小于细胞液浓度。(3)质壁分离与复原过程中水分子的移动是双向的，但结果是单向的。(4)本实验用显微镜观察了三次，第一次与第二次形成对照，第三次与第二次形成对照，该对照方法为自身对照。[诊断小练](一)实验原理及操作1.图1为洋葱鳞片叶外表皮质壁分离及复原实验流程图，图2为某同学根据该实验中某时刻观察到的图像绘制的模式图。下列说法正确的是

(

)A.图1中d过程不能观察到图2所示的细胞状态B.显微镜下观察到的不同细胞质壁分离的程度完全相同C.该细胞可能正在同时进行DNA分子复制、呼吸作用和光合作用D.若用适宜浓度的KNO3溶液替换蔗糖溶液，则有可能观察不到图2所示的细胞【答案】D【解析】图2细胞正处于质壁分离状态，图1中的d、f过程都可能观察到图2所示的细胞状态，A错误；不同细胞的状态、体积大小、细胞液浓度不总是完全一致的，所以显微镜下观察到的质壁分离程度不可能完全相同，B错误；洋葱鳞片叶外表皮细胞高度分化且无叶绿体，不能进行DNA分子复制和光合作用，C错误；细胞置于KNO3溶液中，细胞发生质壁分离后会自动复原，所以有可能观察不到图2所示的细胞，D正确。(二)实验结果分析2.(2021年广东适应性考试)某同学用黑藻叶临时装片观察叶绿体后，进一步探究植物细胞的吸水和失水现象。下列叙述正确的是

(

)A.可观察到细胞中有螺旋带状叶绿体B.不同细胞的叶绿体运动方向一致C.高浓度乙醇可引起细胞的质壁分离D.质壁分离后期细胞吸水能力增强【答案】D【解析】水绵的叶绿体为带状，黑藻叶片中叶绿体为椭球形或球形，A错误；不同细胞中的叶绿体的运动方向可能不同，但同一细胞中的不同叶绿体的运动方向是相同的和定向的，即叶绿体环绕中央大液泡循着同一个方向旋转式流动着，即细胞质基质环流，B错误；高浓度的乙醇会使细胞死亡，C错误；质壁分离过程中细胞失水，细胞液的浓度增加，细胞吸水能力增强，D正确。1.(2022年全国甲卷)植物成熟叶肉细胞的细胞液浓度可以不同。现将a、b、c三种细胞液浓度不同的某种植物成熟叶肉细胞，分别放入三个装有相同浓度蔗糖溶液的试管中，当水分交换达到平衡时观察到：①细胞a未发生变化；②细胞b体积增大；③细胞c发生了质壁分离。若在水分交换期间细胞与蔗糖A.水分交换前，细胞b的细胞液浓度大于外界蔗糖溶液的浓度B.水分交换前，细胞液浓度大小关系为细胞b＞细胞a＞细胞cC.水分交换平衡时，细胞c的细胞液浓度大于细胞a的细胞液浓度D.水分交换平衡时，细胞c的细胞液浓度等于外界蔗糖溶液的浓度溶液没有溶质的交换，下列关于这一实验的叙述，不合理的是

(

)【答案】C【解析】由于细胞b在水分交换达到平衡时细胞的体积增大，说明细胞吸水，则水分交换前，细胞b的细胞液浓度大于外界蔗糖溶液的浓度，A正确；水分交换达到平衡前，细胞a的细胞液浓度等于外界蔗糖溶液的浓度，细胞b的细胞液浓度大于外界蔗糖溶液的浓度，细胞c的细胞液浓度小于外界蔗糖溶液的浓度，因此水分交换前，细胞液浓度大小关系为细胞b＞细胞a＞细胞c，B正确；由题意可知，水分交换达到平衡时，细胞a未发生变化，说明其细胞液浓度与外界蔗糖溶液浓度相等；水分交