第3节 细胞的物质输入和输出

知识点11渗透作用教材实验2探究植物细胞的吸水和失水知识点12物质进出细胞的方式知识点13影响物质进出细胞的因素长句训练1与细胞有关的结构、功能和特性的描述01知识点11渗透作用单击此处添加文本具体内容，简明扼要的阐述您的观点，以便观者准确的理解您传达的思想。教材知识萃取1.渗透作用（1）概念：指水分子（或者其他溶剂分子）通过半透膜的扩散。（2）发生条件（3）渗透作用现象分析

＞&2&

（1）水分子的运输特点：无论细胞吸水还是失水，半透膜两侧水分子的移动都是双向的。（2）渗透平衡的实质：渗透平衡只意味着半透膜两侧水分子移动达到平衡状态，既不可看作没有水分子移动，也不可看作两侧溶液浓度绝对相等。（3）浓度的实质：渗透系统中的溶液浓度指物质的量浓度，而非质量浓度。（4）观察指标：漏斗内液面的变化，不能用烧杯内液面的变化，因其现象不明显。2.细胞的吸水和失水细胞类型动物细胞成熟植物细胞原理渗透作用条件半透膜半透膜两侧有浓度差现象____________________________________________吸水膨胀,甚至涨破吸水膨胀,体积略大细胞膜原生质层细胞类型动物细胞成熟植物细胞现象_________________________________________________________________________________________________细胞形态不变细胞形态不变细胞皱缩质续表

壁分离&3&

（1）[必修1P63“思考·讨论”]红细胞的细胞膜相当于半透膜，但细胞膜≠半透膜。（2）[必修1P63图4-2]原生质层≠原生质体。情境应用1.人在大量出汗或口渴时适合饮用白开水或低浓度的饮料，而不适合饮用高浓度的饮料，其原因是什么？提示因为过高浓度的饮料可能会使细胞进一步失水，不能达到补充体内水分的作用。

3.农业生产中施肥是常见的增产措施，但施肥过多，容易引起“烧苗”现象。引起“烧苗”现象的原因是什么？提示施肥过多会造成土壤溶液的浓度大于根毛细胞液的浓度，结果使根毛细胞液中的水分渗透到土壤溶液中去，这样根毛细胞会发生渗透失水，从而使植物萎蔫。深度思考1.温度会影响水分通过半透膜的扩散速率。如何设计实验方案进行验证？提示实验方案设计:准备如图所示的渗透装置三套,第一组的烧杯外用酒精灯或水浴锅加热升温;第二组在烧杯外加冰块降温;第三组作为对照。三组装置同时开始实验,并记录液面变化及时间。2.若某叶肉细胞在清水中吸水,一段时间内细胞体积增大,最终______（填“会”“不会”）像动物细胞一样涨破,原因是__________________________________。不会植物细胞的细胞壁有支持和保护作用3.用紫色洋葱鳞片叶外表皮观察质壁分离与复原时,观察不到染色体的原因是什么?提示因为紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞为高度分化的成熟细胞,已经不再进行分裂,所以看不到染色体。教材素材变式变式1渗透作用1.[链接人教版必修1P62问题探讨]如图是渗透现象示意图，在长颈漏斗的开口端有一层半透膜，半透膜不允许蔗糖分子通过，但水分子和离子可以自由通过。下列叙述错误的是(

)B

变式2渗透作用的实例

B

【解析】比较法分析：

方法技巧（1）两大角度判断细胞能否发生质壁分离和复原（2）细胞吸水（或失水）能力大小影响因素：主要与细胞液浓度大小有关，细胞液浓度越大，（有活性）细胞吸水能力越强；细胞液浓度越低，细胞吸水能力越弱。（3）判断细胞吸水或失水的主要依据（与细胞正常状态相比）依据分析细胞液浓度变化细胞液浓度增大，表明细胞渗透失水；细胞液浓度减小，表明细胞渗透吸水原生质体体积变化原生质体体积增大，表明细胞渗透吸水；原生质体体积减小，表明细胞渗透失水根据细胞液中色素颜色深浅变化（细胞液中含有色素）细胞液中色素颜色变深，表明细胞渗透失水；细胞液中色素颜色变浅，表明细胞渗透吸水根据液泡直径与细胞壁直径比值变化液泡直径与细胞壁直径比值减小，细胞渗透失水；液泡直径与细胞壁直径比值增大，细胞渗透吸水

A

【解析】图示分析:

02教材实验2探究植物细胞的吸水和失水单击此处添加文本具体内容，简明扼要的阐述您的观点，以便观者准确的理解您传达的思想。教材实验攻略1.实验的原理和过程（1）实验原理（2）实验过程2.细胞能否发生质壁分离和复原的判断

大液泡和细胞壁大液泡

质壁分离后可自动复原选择透过性或生物活性3.质壁分离与复原实验的拓展应用（1）判断成熟植物细胞的死活（2）测定细胞液的浓度范围（3）比较不同植物细胞的细胞液浓度的大小（4）比较未知浓度溶液的浓度大小（5）检测溶质能否进行跨膜运输深度思考1.为什么质壁分离实验常选择紫色洋葱鳞片叶外表皮作为实验材料？提示因为紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液中含有色素，使液泡呈现紫色，便于实验现象的观察。2.本实验无另外设置的对照组，为什么还叫对照实验？提示本实验中，实验组和对照组在同一装片中先后进行，属于自身对照。3.质壁分离实验为什么要选用成熟植物细胞？提示因为成熟植物细胞具有中央大液泡，质壁分离现象明显。

思维深化本实验对照的方法为自身对照法。用显微镜观察三次:第一次与第二次形成对照证明细胞发生了质壁分离;第三次与第二次形成对照证明细胞发生了质壁分离复原。教材实验变式1.[人教版必修1P67概念检测T3变式]某实验小组利用紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞进行实验，探究不同种类外界溶液对细胞的影响，实验结果如表所示。下列相关叙述错误的是(

)实验组5分钟再过5分钟滴加清水5分钟①质壁分离无变化质壁分离复原②质壁分离无变化无变化③质壁分离质壁分离复原无变化④无变化无变化无变化CA.实验组①中滴加清水后质壁分离复原是由水分子进入细胞导致的B.实验组②前5分钟洋葱鳞片叶外表皮细胞的液泡颜色逐渐加深C.实验组③在第一个5分钟之后随着吸水能力的增大,细胞发生质壁分离复原D.实验组④中细胞始终无变化可能是因为盐酸破坏了细胞膜结构【解析】实验组实验分析结论①实验组①中滴加清水后质壁分离复原是由于水分子通过渗透作用进入细胞，导致原生质体增大A正确②实验组②前5分钟出现了质壁分离现象，该过程中细胞失水，洋葱鳞片叶外表皮细胞的液泡颜色逐渐加深B正确③实验组③在第一个5分钟发生质壁分离，此时吸水能力较强，第一个5分钟后发生质壁分离复原，吸水能力逐渐减弱C错误④实验组④中细胞始终无变化可能是因为盐酸破坏了细胞膜结构，导致细胞死亡D正确2.[链接人教版必修1P64探究·实践，2023全国甲卷]探究植物细胞的吸水和失水实验是高中学生常做的实验。某同学用紫色洋葱鳞片叶外表皮为材料进行实验，探究蔗糖溶液、清水处理外表皮后，外表皮细胞原生质体和液泡的体积及细胞液浓度的变化。图中所提到的原生质体是指植物细胞不包括细胞壁的部分。下列示意图中能够正确表示实验结果的是(

)CA.&1&

B.&2&

C.&3&

D.&4&

【解析】图示分析：高考风向深化考查教材实验探究植物细胞的吸水和失水几乎年年都考，但每年的呈现形式各有特色。本题的实验结果用数学模型的形式呈现，主要考查细胞吸水和失水过程中原生质体体积、液泡体积以及细胞液浓度的变化，解题核心仍是掌握细胞失水和吸水的原理及相关实验结果的图文转换。备考时应以核心知识点为中心挖掘相关原理和数学模型，并能够用数学模型表达实验结果。3.[人教版必修1P67拓展应用T1变式]细胞液中物质的浓度对于维持细胞的生命活动非常重要。现提供紫色洋葱鳞片叶表皮细胞，请设计实验，测定该细胞的细胞液的浓度相当于多少质量分数的蔗糖溶液。写出你的实验思路，并预测实验结果。（1）实验思路：_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。（2）预测实验结果：细胞液浓度_________________________________________________________________________________________________________。

配制一系列质量分数梯度的蔗糖溶液，再将紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞制成若干个临时装片，分别用不同质量分数的蔗糖溶液进行处理，适当时间后在显微镜下观察质壁分离情况

介于刚好发生质壁分离的细胞所用的蔗糖溶液质量分数与尚未发生质壁分离的细胞所用的最大蔗糖溶液质量分数之间核心拓展植物细胞质壁分离与复原的应用（1）判断成熟植物细胞是否为活细胞（2）测定细胞液浓度范围（3）比较不同成熟植物细胞的细胞液浓度01知识点12物质进出细胞的方式单击此处添加文本具体内容，简明扼要的阐述您的观点，以便观者准确的理解您传达的思想。教材知识萃取物质出入细胞的方式（1）小分子和离子的跨膜运输方式物质出入细胞的方式被动运输主动运输自由扩散协助扩散图例__________________________________________________________________________________________________物质出入细胞的方式被动运输主动运输自由扩散协助扩散运输方向高浓度→低浓度低浓度→高浓度特点转运蛋白消耗能量举例红细胞吸收葡萄糖续表不需要需要需要不需要不需要需要通道蛋白与载体蛋白的异同（2）大分子和颗粒性物质出入细胞的方式物质出入细胞的方式胞吞胞吐图例___________________________________________________运输方向胞外→胞内胞内→胞外特点举例吞噬细胞吞噬抗原分泌蛋白、神经递质等的分泌影响因素与细胞代谢有关的因素等不需要

消耗（需要）明辨物质运输的“不一定”（1）小分子物质的跨膜运输方式不一定都是被动运输或主动运输，如神经递质的释放方式主要是胞吐。（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）需要消耗能量的运输方式不一定就是主动运输，胞吞和胞吐也消耗能量。

（2）[必修1P71“相关信息”]胞吞形成的囊泡，在细胞内可以被溶酶体降解。情境应用1.如果将草履虫放入蒸馏水或海水中，推测其伸缩泡的伸缩情况，分别会发生什么变化？提示若放入蒸馏水中，其伸缩泡的伸缩频率加快；若放入海水中，则伸缩频率减慢。

3.农业生产中，常给农田适时松土，这主要是有利于农作物根细胞对矿质元素的吸收。试分析这么做的原因。提示适时松土→增加土壤中氧气含量→利于根系有氧呼吸→利于根系细胞通过主动运输吸收矿质元素。深度思考1.举例说明同一种物质能否通过不同方式进出细胞？提示人的成熟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。2.果脯在腌制过程中变甜，是细胞通过主动运输吸收糖分的结果吗？说明理由。提示不是。腌制果脯时由于细胞外液浓度过高，细胞失水死亡，细胞膜变为全透性，然后糖分大量进入细胞导致果脯变甜。3.根据通道蛋白和载体蛋白的作用特点,推测两种物质运输速率的高低。提示物质通过通道蛋白时,不需要与通道蛋白结合,物质运输速率较高;载体蛋白转运物质时,载体蛋白需与物质相结合,并发生空间结构的改变,物质运输速率较低。4.水分子难以大量通过自由扩散进出细胞,从细胞膜的结构分析,其原因是什么?提示细胞膜以磷脂双分子层作为基本支架,水分子难以大量通过磷脂双分子层中的疏水区域。5.被动运输、主动运输和胞吞、胞吐分别体现了膜的什么特性？提示被动运输、主动运输主要体现了膜的选择透过性，胞吞和胞吐主要体现了膜的流动性。

教材素材变式变式1被动运输1.[链接人教版必修1P68生物科学史话]科学家经研究发现，水分子在通过细胞膜时的速率高于通过人工膜（磷脂双分子层），剥离细胞膜中的蛋白质后，水分子的跨膜运输速度变得缓慢。下列有关叙述错误的是(

)CA.水分子通过人工膜的方式是自由扩散

B.剥离的蛋白质中可能含有协助运输水的通道蛋白C.剥离蛋白质前，水分子只能通过协助扩散跨膜运输

D.剥离蛋白质后，水跨膜运输的方式只有自由扩散【解析】人工膜是磷脂双分子层，水分子通过人工膜的方式是自由扩散，A正确。剥离细胞膜中的蛋白质后，水分子的跨膜运输速度变得缓慢，说明细胞膜运输水的过程中需要其上的通道蛋白协助，即剥离的蛋白质中可能含有协助运输水的通道蛋白，B正确。剥离蛋白质前，水分子能通过协助扩散和自由扩散通过细胞膜，C错误。剥离细胞膜中的蛋白质后，由于不存在协助运输水的通道蛋白，水只能通过自由扩散的方式进入细胞，D正确。2.[链接人教版必修1P66图4-4]两种溶质分子进入肾小管细胞的方式如图所示，其中甲、乙为两种不同的转运蛋白。下列有关说法错误的是(

)B

【解析】图示分析：

归纳总结转运蛋白的种类变式2主动运输

C

4.[链接人教版必修1P70与社会的联系]囊性纤维化患者支气管被异常的黏液堵塞，常于幼年时死于肺部感染，相关机理如图所示。下列叙述不正确的是(

)D

C

【解析】图示分析：

变式3胞吞、胞吐6.[链接人教版必修1P72与社会的联系]痢疾内变形虫寄生在人体肠道内，能通过胞吐作用分泌蛋白分解酶，溶解人的肠壁组织，通过胞吞作用“吃掉”肠壁组织细胞，并引发阿米巴痢疾。已知这种病原体通过饮食传播，下列分析错误的是(

)BA.痢疾内变形虫通过细胞呼吸为胞吞提供能量

B.痢疾内变形虫胞吞肠壁细胞时需要载体蛋白参与C.注意个人饮食卫生可以预防阿米巴痢疾

D.痢疾内变形虫“吃掉”肠壁组织细胞与溶酶体有关【解析】细胞呼吸过程中释放能量，痢疾内变形虫通过细胞呼吸为胞吞提供能量，A正确。痢疾内变形虫胞吞肠壁细胞时不需要载体蛋白参与，B错误。由题意“这种病原体通过饮食传播”可知，注意个人饮食卫生可以预防阿米巴痢疾，C正确。溶酶体内具有多种水解酶，可分解衰老、损伤的细胞器，吞噬并杀死侵入细胞的病毒或细菌，痢疾内变形虫“吃掉”肠壁组织细胞与溶酶体有关，D正确。归纳总结胞吞和胞吐的比较变式4物质进出细胞方式的综合7.[链接人教版必修1P66、P69、P71正文，2023全国甲卷]物质输入和输出细胞都需要经过细胞膜。下列有关人体内物质跨膜运输的叙述,正确的是(

)B

方法技巧“三看”法快速判断物质跨膜运输方式注意：实际做题时，看哪个条件比较容易得到就对应使用哪一条，不必完全按“三看”法的顺序判断。提醒：神经递质多为小分子物质，但其由突触前膜释放的方式为胞吐。8.[人教版必修1P74非选择题T2变式]如图甲表示四种不同的物质在一个动物细胞内外的相对浓度，图乙为某种物质跨膜运输的示意图，下列有关叙述错误的是(

)C

9.[链接人教版必修1P61章首]（多选）高血压治疗药物硝苯地平属于二氢吡啶类钙通道阻滞剂，可以抑制血管平滑肌和心肌细胞的跨膜钙离子内流，能引起冠状动脉、肾小动脉等全身血管的扩张，产生降压作用。据此判断下列说法正确的是(

)BDA.硝苯地平抑制了钙离子以主动运输的方式进入平滑肌和心肌细胞B.钙通道是选择性通过钙离子的通道，其他分子或离子不能通过C.钙离子与钙通道结合后被转运进细胞内D.膜内外钙离子浓度差的大小会影响钙离子内流的速率【解析】由“硝苯地平属于二氢吡啶类钙通道阻滞剂，可以抑制血管平滑肌和心肌细胞的跨膜钙离子内流”可知，钙离子进入心肌细胞和平滑肌细胞借助通道蛋白（【技巧】通过离子通道运输的方式均为协助扩散。），运输方式为协助扩散，故硝苯地平抑制了钙离子以协助扩散的方式进入平滑肌和心肌细胞，A错误。通道蛋白和载体蛋白都具有专一性，钙通道是选择性通过钙离子的通道，其他分子或离子不能通过，B正确。钙离子借助钙通道进入细胞，但不需要与钙通道结合，C错误。由于钙离子内流是被动运输（协助扩散），故膜内外钙离子浓度差的大小会影响钙离子内流的速率，D正确。知识点13影响物质进出细胞的因素教材知识萃取1.不同因素对物质跨膜运输的影响（1）浓度差（2）氧气浓度（3）温度对物质跨膜运输的影响（影响所有运输方式）2.利用各运输方式的特点设计实验探究物质出入细胞的方式（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教材素材变式

D

据图析图曲线图分析运输方式图1物质跨膜运输速率随细胞内外物质浓度梯度增大而增大自由扩散图2一定范围内，物质跨膜运输速率随细胞内外物质浓度梯度增大而增大，但浓度梯度增大到一定程度后运输速率不再增加协助扩散图3被动运输或只进行无氧呼吸的细胞的主动运输图4主动运输

C

呼吸酶的活性降低，主动运输所需的能量减少

长句训练1与细胞有关的结构、功能和特性的描述1.[链接人教版必修1P40问题探讨]台盼蓝染液不能将活细胞染色，而能将死细胞染成蓝色，为什么？__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。长句攻略在分析与细胞有关的结构、功能和特性相关的问题时，关键要厘清相关概念。看到试题后，首先要认真审题，并且注意题干中的关键词；然后建立试题与教材知识的联系；最后要准确作答。答题时要做到：①准确用字、用词，尽可能用生物学专业术语表达；②语言表达条理要清晰、层次分明，逻辑性强；③把握答题要点，保证表达的科学性和简洁性。

活细胞的细胞膜具有选择透过性，台盼蓝染液是活细胞不需要的物质，一般情况下，其不能通过活细胞的细胞膜进入细胞，所以活细胞不能被染色。而死细胞的细胞膜失去了控制物质进出细胞的功能，所以台盼蓝染液能够进入死细胞，使其染成蓝色2.[人教版必修1P53拓展应用变式]溶酶体内含有多种水解酶，为什么溶酶体膜不会被分解?尝试提出一种假说,解释这种现象:________________________________________________________________________________。溶酶体膜与其他细胞器膜相比，经过了特殊的修饰，使其不能被水解酶水解（合理即可）3.[链接人教版必修1P63思考·讨论]当外界溶液的浓度低时，红细胞一定会由于吸水而涨破吗？________。原因是____________________________________________________________________________________________________________________________________________。不一定红细胞吸水膨胀后细胞质的浓度也会下降，如果外界溶液的浓度不是很低，有可能细胞质的浓度下降后与外界溶液的浓度达到平衡，此时，红细胞将不会涨破4.[链接人教版必修1P66边栏]甘油、乙醇等分子为什么能以自由扩散的方式进出细胞？______________________________________________________________________________________。

因为甘油、乙醇都是脂溶性物质，与磷脂分子有较强的亲和力，容易通过磷脂双分子层进出细胞5.[链接人教版必修1P42思考·讨论]用丙酮从人的胰岛B细胞中提取脂质，在空气和水的界面上铺展成单层,测得单分子层的面积远大于胰岛B细胞表面积的2倍。原因是_________________________________________________________________________。

胰岛B细胞中除细胞膜外，还有核膜和各种细胞器膜，它们的膜中都含有磷脂分子6.[链接人教版必修1P52正文]研究发现,核糖体合成的蛋白质有信号序列，而从内质网输出的蛋白质不含信号序列,推测其原因可能是___________________