高三生物一轮复习课件细胞的物质输入和输出

第6讲：细胞的物质输入和输出06一、渗透作用二、动物、植物细胞的吸水和失水三、探究实验：植物细胞的质壁分离和复原四、被动运输、主动运输和胞吞、胞吐①具有半透膜；②二是半透膜两侧的溶液具有浓度差。(1)概念：指水分子或其他溶剂分子通过________的扩散。(2)发生条件：半透膜浓度是指：溶液中溶质的物质的量浓度，即单位体积中溶质分子的微粒数，微粒数多的溶液吸水力强。比较下列溶液的渗透压大小：①0.3mol/L葡萄糖溶液

0.3mol/L蔗糖溶液

=②0.3g/L葡萄糖溶液

0.3g/L蔗糖溶液

>是物质的量浓度，而非质量浓度！③0.3mol/L葡萄糖溶液

0.3mol/LNaCl溶液

(2021湖南卷T3)<④在生理盐水（即0.9%NaCl溶液）中红细胞能维持正常形态，说明红细胞内NaCl的浓度为：

。(2022湖南卷T10)

小于0.9%是比较单位体积内所有溶质微粒数目，与微粒的大小与种类无关！(3)渗透平衡：（S表示溶液浓度）溶液S1溶液S2平衡前：S1＞S2对水的吸引力：S1＞S2渗透中：S1吸水液柱

，浓度

，吸水能力

；S2失水浓度

，膜两侧浓度差

，液柱上升动力：S1与S2的浓度差产生的吸水力液柱上升阻力：△h的液体重力平衡后：动力等于阻力，液面保持稳定△h，膜两侧浓度大小S1

S2＞升高下降下降升高下降S1-S2=△h水分子的移动方向：双向低浓度溶液高浓度溶液水分子多水分子少[判断]渗透的方向就是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。1、若S1溶液为10%的葡萄糖溶液，S2溶液为清水，半透膜只允许水分子通过2、若S1溶液为10%的葡萄糖溶液，S2溶液为清水，半透膜允许水分子和单糖分子通过3、若把题1中达到稳定后的U型管一侧液面的高出部分吸走，液面会如何变化？吸出次数与高度差的关系？4、若S1溶液为10%的麦芽糖溶液，S2溶液为10%的葡萄糖溶液，半透膜只允许水分子通过5、若S1溶液为10%的麦芽糖溶液，S2溶液为10%的葡萄糖溶液，半透膜允许水分子和单糖分子通过6、若往题4达到稳定后的U型管S1溶液中加入麦芽糖酶？如何齐平？7、若把题4中达到稳定后的U型管放到失重情况下，液面变化？膜两侧浓度差？S1溶液S2溶液(5)如图为渗透作用的初始状态，题中浓度均为质量分数，说出液面变化。1、若S1溶液为10%的葡萄糖溶液，S2溶液为清水，半透膜只允许水分子通过左侧液面升高，最后液面左高右低2、若S1溶液为10%的葡萄糖溶液，S2溶液为清水，半透膜允许水分子和单糖分子通过3、若把题1中达到稳定后的U型管一侧液面的高出部分吸走，液面会如何变化？吸出次数与高度差的关系？左侧液面继续升高，吸出次数与高度差呈负相关左侧液面先升高后下降，最后两侧液面齐平S1溶液S2溶液(5)如图为渗透作用的初始状态，题中浓度均为质量分数，说出液面变化。4、若S1溶液为10%的麦芽糖溶液，S2溶液为10%的葡萄糖溶液，半透膜只允许水分子通过右侧液面升高，最后液面右高左低5、若S1溶液为10%的麦芽糖溶液，S2溶液为10%的葡萄糖溶液，半透膜允许水分子和单糖分子通过右侧液面升高后降低，最后液面左高右低6、若往题4达到稳定后的U型管S1溶液中加入麦芽糖酶？如何齐平？左侧液面升高，最后液面左高右低7、若把题4中达到稳定后的U型管放到失重情况下，液面变化？膜两侧浓度差？右侧液面继续升高，最后液面右高左低，且S1=S2(5)如图为渗透作用的初始状态，题中浓度均为质量分数，说出液面变化。S1溶液S2溶液如图是平衡时的渗透装置，二糖不能通过半透膜，在此基础上继续实验。下列判断正确的是(

)A.若向漏斗中滴入清水，平衡时m将不变B.若向漏斗中加入蔗糖分子，则平衡时m不变C.若吸出漏斗中高出烧杯液面的溶液，则平衡时m减小D.向烧杯中加入适量清水，平衡时m将增大C具有半透膜：

半透膜两侧存在浓度差：细胞膜细胞质浓度和外界溶液浓度1、动物细胞的吸水和失水小于大于等于高渗溶液低渗溶液等渗溶液外界浓度

细胞质浓度细胞吸水膨胀外界浓度

细胞质浓度细胞失水皱缩外界浓度

细胞质浓度水分进出平衡水是生命之源，也可成为细胞”杀手”2、植物细胞的吸水和失水相邻细胞的细胞壁①全透性；②伸缩性较小细胞液细胞膜细胞质液泡膜成熟的植物细胞原生质层细胞壁①选择性；②伸缩性较大大于等于小于植物细胞发生质壁分离的原因和表现A.原因B.表现a.原生质层具有选择透过性b.细胞壁伸缩性小于原生质层伸缩性宏观上：植物由坚挺→萎蔫微观上：质壁分离液泡（大→小）细胞液颜色（浅→深）原生质层与细胞壁分离外因：外界溶液浓度大于细胞液浓度内因3、观察植物细胞的质壁分离和复原(1)材料选择：①活细胞②有细胞壁、有大液泡洋葱鳞片叶外表皮细胞黑藻细胞洋葱鳞片叶内表皮细胞根尖分生区？细菌？根尖成熟区？叶肉细胞？草履虫？使用有颜色的外界溶液紫色绿色外界溶液颜色(2)实验过程：细胞内外浓度、液泡、原生质体积位置、细胞大小、细胞液浓度、细胞吸水能力、最终细胞内外浓度此实验中共涉及到三次显微镜观察，其中第一次观察的目的？若用尿素、KNO3、甘油、葡萄糖做实验，会出现什么现象？原因？若本实验选用的是3g/mL的蔗糖溶液，实验现象会怎样？若本实验选用的是酒精、乙酸、盐酸溶液，实验现象会怎样？2022浙江卷6月：“观察洋葱表皮细胞的质壁分离及质壁分离复原”实验中，用显微镜观察到的结果如图所示。下列叙述正确的是（）A.由实验结果推知，甲图细胞是有活性的B.与甲图细胞相比，乙图细胞的细胞液浓度较低C.丙图细胞的体积将持续增大，最终胀破D.若选用根尖分生区细胞为材料，质壁分离现象更明显A发生质壁分离——活细胞不发生质壁分离——死细胞判断成熟植物细胞的死活测定细胞液浓度范围细胞液浓度介于未发生质壁分离和刚发生质壁分离的两蔗糖溶液浓度之间待测成熟植物细胞一系列浓度梯度的蔗糖溶液镜检待测成熟植物细胞一定浓度的蔗糖溶液镜检(3)质壁分离和复原实验的应用染色排除法、细胞质的流动(3)质壁分离和复原实验的应用比较不同成熟植物细胞的细胞液浓度比较未知浓度溶液的浓度大小发生质壁分离所需时间越短，未知溶液的浓度越大，反之，未知溶液的浓度越小。同一植物的相同成熟细胞未知浓度的溶液镜检发生质壁分离所需时间越短，细胞液浓度越小，反之则细胞液浓度越大不同成熟植物细胞同一浓度梯度的蔗糖溶液镜检(3)质壁分离和复原实验的应用鉴别不同种类的溶液（如KNO3溶液和蔗糖溶液）溶液不能透过半透膜（蔗糖溶液）成熟植物细胞不同种类溶液镜检只发生质壁分离质壁分离后自动复原溶质能透过半透膜（KNO3溶液）将不同植物的三个未发生质壁分离的细胞置于同一蔗糖溶液中，形态不再变化后的细胞图像如下图。则有关各细胞实验前细胞液浓度的判断，正确的是()A.甲>乙>丙B.乙>甲>丙C.乙>丙>甲D.丙>甲>乙B如图表示以洋葱表皮为材料及清水、0.3g/mL蔗糖溶液、0.5g/mL蔗糖溶液、0.3g/mL尿素溶液进行相关实验（时间1表示开始用四种溶液分别处理洋葱表皮；时间2表示开始用清水处理洋葱表皮），测得该细胞原生质体体积变化，图中代表尿素溶液处理结果的是（）A.aB.bC.cD.dB洋葱鳞片叶外表皮细胞质壁分离和复原实验过程中，在①、②时刻滴加了相应的溶液(30%蔗糖溶液或清水)，液泡的体积会随外界溶液浓度的变化而改变如甲图；乙图为实验中不同时期的两个细胞图像。下列说法错误的是()A.①②两处滴加的溶液分别为30%蔗糖溶液、清水B.甲图的①到②过程中对应乙图中的a，细胞吸水能力逐渐增大C.甲图②时刻可对应乙图中的Y细胞，此时细胞液浓度最大D.乙图中Y细胞一定是正处于发生质壁分离过程的细胞D失水吸水取某一红色花冠的2个大小相同、生理状态相似的花瓣细胞，将它们分别放置在甲、乙两种溶液中，图测得细胞失水量的变化如图1，液泡直径的变化如2，下列叙述正确的是()A.第4分钟前甲溶液中花瓣细胞的失水速率小于乙溶液B.第4分钟后乙溶液中细胞由于失水过多而死亡C.图2中曲线Ⅱ和图1中甲溶液中细胞失水量曲线对应D.甲、乙两种溶液的浓度不同，溶质种类可能相同C2021湖南卷T3.质壁分离和质壁分离复原是某些生物细胞响应外界水分变化而发生的渗透调节过程。下列叙述错误的是（）A.施肥过多引起的“烧苗”现象与质壁分离有关B.质壁分离过程中，细胞膜可局部或全部脱离细胞壁C.质壁分离复原过程中，细胞的吸水能力逐渐降低D.1mol/LNaCl溶液和1mol/L蔗糖溶液的渗透压大小相等D2022湖南卷T10.原生质体(细胞除细胞壁以外的部分)表面积大小的变化可作为质壁分离实验的检测指标。用葡萄糖基本培养基和NaCl溶液交替处理某假单孢菌，其原生质体表面积的测定结果如图所示。下列叙述错误的是（）A.甲组NaCl处理不能引起细胞发生质壁分离，表明细胞中NaCl浓度≥0.3mol/LB.乙、丙组NaCl处理皆使细胞质壁分离，处理解除后细胞即可发生质壁分离复原C.该菌的正常生长和吸水都可导致原生质体表面积增加D.若将该菌先65℃水浴灭活后，再用NaCl溶液处理，原生质体表面积无变化A(1)被动运输物质以扩散方式进出细胞，不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，这种物质跨膜运输方式称为被动运输。②类型：①概念：分为自由扩散和协助扩散两类。被动运输通过简单的扩散作用进出细胞的方式，也叫简单扩散。不需能量、不需要转运蛋白的协助、顺浓度梯度运输②特点：①概念：温度、浓度差、分子大小③实例：O2、CO2、N2、水、脂溶性小分子(乙醇、甘油、苯)等。④影响因素：自由扩散浓度差运输速率(v)被动运输②特点：①概念：③实例：④影响因素：协助扩散借助膜上的转运蛋白进出细胞扩散，也叫易化扩散。不需能量、需要转运蛋白的协助、顺浓度梯度运输温度、浓度差、蛋白质种类和数量人的红细胞吸收葡萄糖、通道蛋白（水、K＋、Na＋）等。通道蛋白载体蛋白被动运输载体蛋白通道蛋白图示转运对象特点每次转运时都会发生

的改变只容许与自身通道的

相适配、

相适宜的分子或离子通过。只容许与自身结合部位相适应的

通过。分子或离子通过通道蛋白时，

。分子或离子直径和形状大小和电荷自身构象不需要与通道蛋白结合转运蛋白：载体蛋白vs通道蛋白被动运输载体蛋白通道蛋白图示浓度图解相同转运蛋白：载体蛋白vs通道蛋白浓度差运输速率浓度差运输速率均为蛋白质；都是膜转运蛋白；均具有特异性被动运输①水通道小管液肾小管上皮细胞肾小管组织液H2OH2OH2OH2OH2O抗利尿激素水通道水分子更多的是借助细胞膜上的水通道蛋白以协助扩散方式进出细胞被动运输②神经细胞上的K+、Na+、Ca2+、Cl-通道K+Na+----Ca2+Ca2+Na+++--++--电压门控Na+通道电压门控，Ca2+通道化学门控Na+通道K+通道兴奋性神经递质++++K+----Na+----Ca2+Ca2+Cl-++--++--化学门控Cl-通道K+通道抑制性神经递质++++++++----++++被动运输③离子通道具有两个特征▶选择性:每种通道只对一种或几种离子有较高的通透能力，而对其他离子通透性很小或不通透。▶门控性:离子通道通常具有开和闭的两种状态。由不同的刺激(电压、化学物质、机械力、温度等)引起通道蛋白构像改变而实现开或闭。被动运输(2)主动运输②特点：①概念：③实例：④影响因素：浓度差运输速率需能量、需要载体蛋白的协助、逆浓度梯度运输温度、浓度差、蛋白质种类和数量、O2浓度(能量)小肠上皮细胞吸收葡萄糖、氨基酸、无机盐等。物质逆浓度梯度进行跨膜运输，需要载体蛋白的协助，同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的能量。通道蛋白介导的是协助扩散，载体蛋白介导的是协助扩散或主动运输。主动运输主动运输⑤类型：PiATPADP光H+H+H+H+ATP驱动协同转运光驱动主动运输Ⅰ.直接消耗ATP的主动运输PiATPADPATP驱动Na+-K+泵H+泵通常称为泵【ATP驱动泵】ATP驱动泵的功能？既是载体同时也是催化ATP水解的酶。（运输、催化）主动运输ATP驱动泵和ATP合成酶H+泵:利用ATP逆浓度运输H+ATP合酶：作用，分布主动运输Ⅱ.间接消耗ATP的主动运输协同转运细胞外Na+浓度高Na+顺浓度内流为其他物质逆浓度运输提供能量细胞外细胞内细胞外细胞内同向转运逆向转运Na+Na+葡萄糖H+主动运输Ⅱ.间接消耗ATP的主动运输葡萄糖Na+Na+K+ATP葡萄糖葡萄糖小肠或肾小管腔小肠或肾小管上皮细胞组织液高Na+高葡萄糖低Na+低葡萄糖高Na+低葡萄糖主动运输协助扩散葡萄糖的主动运输顶端膜基底膜协同转运同向转运主动运输Ⅱ.间接消耗ATP的主动运输ATPADP+PiH+H+植物液泡膜上有H+-Ca2+、H+-蔗糖逆向运输载体液泡腔(pH=3~6)H+Ca2+蔗糖蔗糖的主动运输Ca2+的主动运输H+Na+的主动运输Na+细胞质基质(pH=7.0)H+的主动运输协同转运逆向转运主动运输Ⅲ.光驱动的主动运输光H+H+H+H+光驱动某种噬盐的厌氧细胞膜上特有的蛋白质，可利用光能，逆浓度将H+运出细胞，造成细胞外积累高能浓度H+，且利用H+浓度差合成ATP。光H+H+H+H+H+H+ATPADP+Pi细胞外细胞内ATP合酶细菌视紫红质光能H+浓度差(势能)ATP中的化学能细菌紫膜质是来自某原核生物细胞膜上的一种膜蛋白。科研人员分别将细菌紫膜质、ATP合成酶和解偶联剂重组到脂质体(一种由磷脂双分子层组成的人工膜)上进行实验，结果如下图所示。下列叙述错误的是()BA.细菌紫膜质可以吸收光能，将H＋逆浓度运入脂质体B.图中H＋运出脂质体需要的能量由ATP直接提供C.图中ATP的合成，需细菌紫膜质和ATP合成酶的共同作用D.图丁无ATP产生，可能与解偶联剂破坏了H＋的浓度差有关被动运输、主动运输小结细胞外细胞内bcdea代表各种物质分子或离子能量能量b自由扩散cd协助扩散ae主动运输顺浓度梯度，不需要转运蛋白和能量顺浓度梯度，需要转运蛋白，不需能量逆浓度梯度，需要转运蛋白和能量2021浙江卷1月：下图为植物细胞质膜中H＋－ATP酶将细胞质中的H＋转运到膜外的示意图。下列叙述正确的是()A．H＋转运过程中H＋－ATP酶不发生形变B．该转运可使膜两侧H＋维持一定的浓度差C．抑制细胞呼吸不影响H＋的转运速率D．线粒体内膜上的电子传递链也会发生图示过程B2023湖北卷：心肌细胞上广泛存在Na+-K+泵和Na+-Ca2+交换体（转入Na+的同时排出Ca2+），两者的工作模式如图所示。已知细胞质中钙离子浓度升高可引起心肌收缩。某种药物可以特异性阻断细胞膜上的Na+-K+泵。关于该药物对心肌细胞的作用，下列叙述正确的是（）A．心肌收缩力下降B．细胞内液的钾离子浓度升高C．动作电位期间钠离子的内流量减少D．细胞膜上Na+-Ca2+交换体的活动加强C(3)胞吞与胞吐①胞吞的过程：胞吞、胞吐大分子与膜上的

结合；受体蛋白细胞膜

，包围着大分子；内陷形成小囊小囊从细胞膜

下来，形成

，

进入细胞内部。分离囊泡磷脂分子重排形成囊泡实例：变形虫摄取食物、吞噬细胞吞噬病原体等。(3)胞吞与胞吐胞吞、胞吐细胞需要外排的大分子，先在细胞内形成

；囊泡移到细胞膜处，与细胞膜

；

大分子排出到细胞外。囊泡融合①胞吐的过程：实例：分泌蛋白的分泌(抗体、胰岛素、消化酶)，神经递质的释放等。(3)胞吞与胞吐②特点：③影响因素：a.主要运输生物大分子，如蛋白质多糖；b.需要消耗能量；c.无需载体蛋白，但需膜蛋白；d.依赖膜的流动性（属于跨膜运输但穿膜0层）。胞吞、胞吐温度(细胞膜的流动性)、O2浓度(能量)胞吞、胞吐特别提醒：①胞吞和胞吐可以运输是固体，也可以是液体，一般是一些颗粒性物质、蛋白质等大分子，某些小分子物质（如某些神经递质的释放）也可通过胞吞和胞吐方式运输。②RNA和蛋白质等大分子物质是通过核孔进出细胞核的，而不是通过胞吞、胞吐的方式。③胞吞和胞吐过程中物质通过的细胞膜层数是0。④同一种物质进出不同细胞时，运输方式可能不同；⑤同一种物质进出同个细胞时，运输方式可能不同；⑥同一种物质进入同个细胞时，运输方式可能不同；