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(共38张PPT)
第7讲细胞的物质输入和输出
2024
2024届生物一轮复年高考考点分析
题型 考点 核心素养
22年，单选题3 被动运输和主动运输 生命观念——物质与能量观
21年，单选题2 物质进出细胞的方式 生命观念——结构与功能观
20年，单选题8B选项 影响物质跨膜运输的因素 生命观念——结构与功能观
一些小分子物质（如水）能透过,而另一些较大物质则不能透过的多孔性薄膜。能否跨膜取决于物质的直径与孔径的大小。
1.半透膜
非生物膜：
生物膜：
细胞膜、核膜、细胞器膜
玻璃纸、鸡蛋的壳膜、鱼鳔、动物膀胱膜、肠衣
是指具有活性的生物膜，对物质的通过既具有半透膜的物理性质，还具有主动的选择性，如细胞膜。
选择透过性膜
选择透过性膜一定是半透膜，半透膜不一定是选择透过性膜。
考点一 水进出细胞的原理
2.扩散
物质分子从高浓度向低浓度区域转移，直到均匀分布的现象。神经递质在突触间隙中的迁移就是一种扩散。
考点一 水进出细胞的原理
1.漏斗管内的液面为什么会升高？如果漏斗管足够长，管内的液面会无限升高吗？
两溶液的水分子双向运动，但由于蔗糖溶液渗透压越大，对水的吸引力越强，因此单位时间内，由清水进入蔗糖溶液的水分子数多于从蔗糖溶液进入清水的分子数，最终使漏斗管内的液面升高。
蔗糖溶液对清水的渗透压（F1)
水柱产生的静水压（F2)
随着液面上升，水柱产生的静水压F2逐渐增大，当F2=F1时,该渗透系统（即该装置）达到渗透平衡，此时半透膜两侧水分子交换速率相等，液面不再升高。
2.当漏斗中的液面不再升高（即渗透平衡）时，还有水分子进出吗？此时，漏斗内外溶液浓度一定相同吗？如果不同，浓度较高的是
(1)渗透作用产生的条件
半透膜
半透膜两侧的溶液具有浓度差
3.(科学思维) 渗透作用
考点一 水进出细胞的原理
考点一 水进出细胞的原理
3.渗透作用
(1)概念：指水分子(或其他溶剂分子)通过________的扩散，称为渗透作用。
半透膜
(2)发生条件
②膜两侧溶液具有浓度差。
①具有半透膜。
渗透作用所指的溶液浓度为物质的量浓度而非质量浓度。
(3)渗透作用结果：
(4)渗透作用中水的运输方向
水分子可以通过半透膜进行双向扩散，直到水分子进出速率达到动态平衡
①从溶质的角度分析：
低浓度溶液→高浓度溶液
②从水分子自身的角度分析：
高含量一侧→低含量一侧
半透膜
含水量___
含水量___
___浓度溶液
___浓度溶液
低
高
高
低
渗透平衡时水分子进出速率相等
(科学思维)不同渗透装置中水分子运动情况及液面变化
①若溶液浓度S1＞S2，则单位时间内水分子由S2→S1 由S1→S2，此
时 液面上升。
②若溶液浓度S1＜S2，则情况相反，外观上表现为 液面上升。
③在达到 后，若存在上图所示的液面差Δh，此时溶液浓度S1 S2。
多于
S1
S2
渗透平衡
＞
(△h的液体重力=漏斗中溶液的吸水力)
(1)溶质不能通过半透膜的情况
（2）溶质能通过半透膜的渗透装置
S1和S2是两种不同的溶质
且只有水和S1能透过半透膜
S1溶液
S2溶液
半透膜
S1和S2是同种溶质，且能透过半透膜， S1溶液浓度大于S2溶液浓度
S1溶液
S2溶液
半透膜
① S1的物质的量浓度大于S2的物质的量浓度
S1液面升高
S1中的溶质透过半透膜进入S2
S2液面升高，最终高于S1
② S1的物质的量浓度小于S2的物质的量浓度
S1液面始终低于S2液面
①由于半透膜两侧存在浓度差，由S2 →S1的水分子数多于S1 →S2的。导致S1液面上升。
②随后S1中的溶质透过半透膜进入S2 ，浓度差逐渐减小，S1和S2的溶液浓度相等，液面持平。
(科学思维)不同渗透装置中水分子运动情况及液面变化
10%葡萄糖溶液的物质的量浓度大，因此水分子由10%蔗糖溶液→10%葡萄糖溶液较多，右侧液面升高
液面不变
实质
半透膜只允许水分子通过
酶的特性可通过实验进行验证。现有质量分数为10%的淀粉溶液、质量分数为10%的蔗糖溶液、质量分数为10%的麦芽糖溶液、蔗糖酶溶液、清水、半透膜(只允许水分子通过)，长颈漏斗、烧杯、底部中央可放置半透膜的U形管各一个。请根据渗透作用的原理，选用一套装置设计实验，实验现象能支持酶的催化作用具有专一性，要体现等量原则等实验设计的基本原则。请写出最合理的实验思路及实验预期。
___________________________________________________________________
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_________________________________________________________________。
实验思路：在底部中央放置半透膜的U形管两侧分别加入等量的蔗糖溶液和麦芽糖溶液，再在两侧各加入等量的蔗糖酶溶液，适宜温度下放置一段时间后，观察两侧液面的变化。
实验预期：蔗糖溶液一侧液面明显升高，则支持酶的催化作用具有专一性(或麦芽糖溶液一侧液面明显降低，则支持酶的催化作用具有专一性)
类比推理
细胞膜
细胞内溶液
1.如果将装置中的漏斗换成细胞还会不会吸水？
2、如果吸水会发生什么呢？
如果细胞吸水涨破则说明细胞也能发生渗透吸水，动物细胞的细胞膜相当于
半透膜
渗透作用产生的条件
提出假说
具有半透膜——细胞膜 ;
半透膜两侧存在浓度差——细胞质浓度和外界溶液浓度。
水分子可以跨过动物细胞膜从低浓度进入高浓度溶液
实验设计思路
将哺乳动物的红细胞放入不同浓度的NaCl溶液中，一段时间后，观察细胞形态变化
实验结果
实验结论
动物细胞也是渗透系统
清水中
高浓度NaCl
生理盐水
考点二 动物细胞的吸水和失水
科学实践：探究植物细胞的吸水和失水
观察现象：
a.将白菜剁碎做馅时,常常放一些盐,一会儿后就可看到水分渗出。
b.对农作物施肥过多，会造成“烧苗”现象。
提出问题：
a植物细胞在什么情况下会吸水和失水？
b什么结构相当于一层半透膜？
细胞壁
细胞膜
细胞质
液泡膜
细胞液
原生质层？
细胞膜、液泡膜以及两膜之间的细胞质
相当于半透膜
提出问题
作出假设
设计实验
进行实验
实验结论
水分进出植物细胞是通过渗透作用吗？
原生质层是不是相当于一层半透膜？
原生质层相当于一层半透膜
①制作临时装片, 观察植物细胞 正常形态 ；
②将植物细胞浸润在 较高浓度的蔗糖溶液 中，观察其大小变化；③再将植物细胞浸润在 清水 中，观察其大小的变化。
①细胞的正常形态
②高浓度蔗糖溶液中
③在清水中
考点三 植物细胞的吸水和失水
——质壁分离及复原
3.实验设计：
（1）材料和工具：新鲜的紫色洋葱鳞片叶外表皮。低倍显微镜
（2）操作步骤：
科学实践：探究植物细胞的吸水和失水
盖上盖玻片，制成紫色洋葱鳞片叶外表皮临时装片
1
2
3
4
滴清水
撕取紫色洋葱鳞片叶外表皮
低倍镜观察
5
6
低倍镜
观察
在盖玻片的一侧滴加0.3g/mL的蔗糖溶液，在另一侧用吸水纸吸引
7
8
在盖玻片的一侧滴加清水，在另一侧用吸水纸吸引
低倍镜观察
4.现象：
考点三 植物细胞的吸水和失水
外界溶液 中央液泡大小 原生质层的位置 细胞大小
蔗糖溶液
清水
逐渐变小
逐渐变大，恢复原来大小
逐渐脱离细胞壁
逐渐贴近细胞壁
基本不变
基本不变
植物细胞的原生质层相当于一层半透膜，植物细胞也是通过渗透作用吸水和失水的。
5.实验结论
植物细胞的质壁分离
植物细胞的质壁分离复原
科学实践：探究植物细胞的吸水和失水——质壁分离及复原
1.条件
①细胞是活的（死细胞的细胞膜具有全透性），具有细胞壁。
②细胞有中央大液泡。
③细胞外溶液的浓度高于细胞液浓度。
细胞发生质壁分离后，细胞壁与细胞膜之间的空隙充满的是外界溶液。
干种子的细胞、根尖分生区等未成熟的植物细胞、死细胞、动物细胞不能发生质壁分离。
2.原因
（1）外因：
原生质层具有选择透过性
细胞壁伸缩性小于原生质层伸缩性
外界溶液浓度大于细胞液浓度
（2）内因：
质壁分离的“质”指原生质层；
在实验中，当质壁分离现象出现后，观察时间不宜过长，以免细胞因长期处于失水状态而死亡，影响质壁分离复原现象的观察。
细胞壁的伸缩性小于原生质层，在渗透失水时发生质壁分离，在此基础上，渗透吸水会导致质壁分离复原。
质量浓度为0.3 g/mL蔗糖下会出现质壁分离，加清水后发生质壁分离复原。其原因是？
质量浓度为0.5 g/mL蔗糖溶液会出现质壁分离，加清水后不会发生质壁分离复原，其原因是？
外界浓度过高导致植物细胞过度失水而死亡。
浓度为0.3 g/mL的硝酸钾溶液中会出现质壁分离自动复原，原因是？
水分子扩膜运输的同时K+和NO3-也在跨膜运输，导致细胞液与外界溶液浓度逆转。
考点三 植物细胞的吸水和失水
如硝酸钾、甘油、尿素、乙二醇等
1.在一定浓度（溶质不能透过半透膜）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.在质壁分离过程中，由于细胞失水，细胞液渗透压升高，细胞对水的吸引力增强。
4.质壁分离复原过程中，细胞液渗透压下降，植物细胞吸水能力逐渐减弱，失水能力逐渐增强。
5. 对于植物细胞而言，由于细胞壁的存在，细胞不可能无限吸水，当细胞因吸水体积增大到细胞壁所能膨大的最大限度时，细胞将不再吸水。
考点三 植物细胞的吸水和失水
补充
(必修1 P74“复习与提高—非选择题3”拓展)将若干生理状况基本相同、长度为4 cm的鲜萝卜条分为四组，分别置于清水(对照组)和浓度相同的三种溶液中(实验组)，尿素溶液、KNO3溶液和蔗糖溶液分别编号为1、2、3组。测量每组萝卜条的平均长度，结果如下图。据图分析回答下列问题。
(1)实验组中是否都发生了质壁分离和复原
现象？说出判断依据是___________。
提示　第3组只发生质壁分离。据图分析可
知，在尿素溶液中，萝卜条长度先变短再变
长，最后保持原来的长度不变，说明细胞先
失水，后来由于尿素进入细胞，细胞吸水复原；在KNO3溶液中，萝卜条长度先变短再变长，最后保持原来的长度不变，说明细胞先失水，后来K＋、NO3-进入细胞，细胞吸水复原；在蔗糖溶液中，萝卜条失水长度变短，细胞只能发生质壁分离。
考点三 植物细胞的吸水和失水
(必修1 P74“复习与提高—非选择题3”拓展)将若干生理状况基本相同、长度为4 cm的鲜萝卜条分为四组，分别置于清水(对照组)和浓度相同的三种溶液中(实验组)，尿素溶液、KNO3溶液和蔗糖溶液分别编号为1、2、3组。测量每组萝卜条的平均长度，结果如下图。据图分析回答下列问题。
(2)1组中的尿素分子和2组中的K＋、NO3-都
进入了细胞，进入的方式分别为_____。
提示　尿素分子进入细胞的方式是自由扩散，
而K＋、NO3-进入细胞的方式是主动运输。
考点三 植物细胞的吸水和失水
判断成熟植物细胞的死活
待测成熟植物细胞
一定浓度蔗糖溶液
镜检
发生质
壁分离
无质壁
分离
活细胞
死细胞
1
质壁分离与复原实验拓展
测定细胞液浓度范围
2
待测成熟植物细胞
一系列浓度梯度的蔗糖溶液
镜检
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
3
鉴别不同种类的溶液（如KNO3溶液和蔗糖溶液）
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
溶质不能透过半透膜（如蔗糖溶液）
溶质能透过半透膜（如KNO3溶液）
质壁分离与复原实验拓展
发生质壁分离——活细胞
发生质壁分离——活细胞
判断成熟植物细胞的死活
测定细胞液浓度范围
4.拓展应用
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
考点三 植物细胞的吸水和失水
比较不同成熟植物细胞的细胞液浓度
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
03
观察植物细胞的质壁分离和复原
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
4.拓展应用
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
03
观察植物细胞的质壁分离和复原
鉴别不同种类的溶液（如KNO3溶液和蔗糖溶液）
4.拓展应用
溶液不能透过半透膜（如蔗糖溶液）
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）
1.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(　　)
C
2.右图所示为渗透作用实验装置,实验开始时长颈漏斗内外液面平齐,记作零界面。实验开始后,长颈漏斗内部液面的变化趋势为(注:坐标原点处表示零界面,膀胱膜不变形）（ ）
B
AD
3.(不定项)(2023·山东德州期末)海水稻是一种在海边滩涂等地生长的、耐盐碱的水稻品种。研究发现，海水稻根部细胞的细胞液浓度比生长在普通土壤中的水稻(淡水稻)根部细胞的高。某兴趣小组欲验证上述结论，利用不同浓度的NaCl溶液分别处理海水稻和淡水稻的根部细胞，实验结果如下图所示。假设实验开始时两种水稻根部细胞原生质体体积大小相同，其他条件均相同且适宜。下列说法错误的是(　　)
A.该实验的自变量是NaCl溶液的浓度
B.A、B两组分别为海水稻、淡水稻的
根部细胞
C.海水稻根部细胞的细胞液浓度介于
6～8(g·L－1)NaCl溶液浓度之间
D.经不同浓度的
NaCl溶液处理，
海水稻根部细胞都会发生质壁分离现象
二.被动运输
1.概念：
2.分类：
(1)自由扩散
概念：通过简单的扩散作用进出细胞的方式，也叫简单扩散。
特点: ①不需能量②顺浓度梯度运输③不需要 的协助
实例：
(2)协助扩散
概念：
特点：
实例：
物质以扩散方式进入细胞， 消耗细胞内化学反应所释放的能量的物质跨膜运输方式。包括 和 。
不需要
自由扩散
协助扩散
转运蛋白
O2、CO2、脂溶性小分子(乙醇、甘油、苯)等
借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式，也叫易化扩散。
①不需能量②顺浓度梯度运输③ 转运蛋白的协助
需要
①水通过水通道蛋白
②维持静息电位时的K+外流、产生动作电位时的Na+内流
③红细胞吸收葡萄糖
【离子通道】
转运蛋白
载体蛋白
通道蛋白
：只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过，而且每次转运时都会发生自身构象的改变；
：只容许与自身通道的直径和形状相适配，大小和电荷相适宜的分子或离子通过，分子或离子通过通道蛋白时，不需要与通道蛋白相结合。
【需要闸门打开和关闭来控制】
生物科学史话
水的进出细胞的方式
过去人们普遍认为，水分子都是通过自由扩散进出细胞的，但后来的研究表明，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的。
三.主动运输
1.概念：
2.特点：
3.实例：吸收小分子营养物质（氨基酸、核苷酸、离子等）
4.意义：
物质 梯度进行跨膜运输，需要___________的协助，同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，这种方式叫作主动运输。
逆浓度
载体蛋白
主动运输普遍存在于动植物和微生物细胞中，通过主动运输来选择吸收所需要的物质，排出代谢废物和对细胞有害的物质，从而保证细胞和个体生命活动的需要。
课本P70
主动运输
载体蛋白
ATP
ADP+Pi
三.胞吞胞吐
1.概念：
2.特点：①主要运输大分子
② 消耗能量
③ 载体蛋白协助
④依赖于膜的 性
3.实例：胞吞：
胞吐：分泌蛋白的分泌；
神经递质的释放；【小分子】
变形虫排出食物残渣和废物等
①胞吞：当细胞摄取大分子时，首先是大分子与膜上的蛋白质结合，从而引起这部分细胞膜内陷形成小囊，包围着大分子。然后，小囊从细胞膜上分离下来，形成囊泡，进入细胞内部，这种现象叫胞吞。
②胞吐：细胞需要外排的大分子，先在细胞内形成囊泡，囊泡移动到细胞膜处，与细胞膜融合，将大分子排出细胞，这种现象叫胞吐。
变形虫摄取食物、吞噬细胞吞噬病原体等
需要
不需要
流动性
——结构特性
物质出入细胞的方式 被动运输
图例
运输方向 _________
是否需要载体
是否消耗能量
实例
归纳总结：各种物质出入细胞方式的比较
自由扩散
高浓度→低浓度
协助扩散
主动运输
胞吞
胞吐
低浓度→高浓度
胞外→胞内
胞内→胞外
否
是
是
否
否
是
是
O2、CO2 甘油、
乙醇、苯
人的红细胞吸收葡萄糖
小肠上皮细胞吸收葡萄糖、氨基酸、无机盐等
吞噬细胞吞噬抗原
分泌蛋白
神经递质
科学探究：影响跨膜运输速率的因素
内部因素：载体的数量
外部因素：物质浓度
影响呼吸作用强度的因素：O2,温度等
(1)物质浓度
自由扩散
协助扩散
运输速率
膜内外浓度差
转运蛋白数量有限
科学探究：影响跨膜运输速率的因素
(2)氧气浓度
能量？
(3)温度
温度可影响生物膜的流动性和酶的活性，因而会影响物质跨膜运输的速率。
关于曲线的分析要点：
一看轴：两坐标轴的含义：分清自变量（横轴）与因变量（纵轴）
二看点：即曲线的起点、终点、顶点、转折点、交叉点等点的含义
三看线：曲线的变化：利用数学模型法观察同一条曲线的升、降或平的变化，掌握变量变化的生物;学意义。如在分析物质深度对运输速率的影响时，当运输速率达到最大达时，限制因素是除了横坐标所表示因素之外的其他因素。
一.探究的目的：探究X对Y的影响
二.Q点：
P点：
三.QP段：
四.P点后：
在一定范围内，Y随X的增大而增大。
X达到之d点之后，因受到除X轴之外的其他因素的影响
3.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 (　 )
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
D
P37

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