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第4章
细胞的物质输入和输出
目录
思维导图
学习目标
考点解读
思维导图
1.阐明细胞膜的选择透过性。
2.进行关于植物细胞吸水和失水的实验设计和操作。
3.分析植物细胞质壁分离与复原现象说明了什么。
4. 阐明被动运输的原理和特点。
5. 阐明主动运输的特点和对细胞生活的意义。
6.比较主动运输与被动运输的区别。
7.简述胞吞、胞吐的特点和意义。
8.分析物质跨膜运输方式与细胞结构的关系。
学习目标
4个重点:
1.被动运输的原理和特点。
2.探究植物细胞的吸水和失水。
3.主动运输的过程和特点。
4.胞吞、胞吐的过程。
学习重难点
4个难点:
1.探究植物细胞的吸水和失水。
2.转运蛋白的种类和作用。
3.主动运输的过程和特点。
4. 胞吞、胞吐的过程。
学习重难点
考点一 渗透作用
1.渗透作用：
②半透膜的两侧的溶液具有浓度差
①具有半透膜
2.条件：
低浓度溶液
（水多）
水分子数多 水分子数少
（物质的量浓度）
注意：渗透平衡时水分子进出速率相等
水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散。
3.方向：
高浓度溶液
（水少）
考点一 渗透作用
4.常见的渗透装置
10%
葡萄糖
10%
蔗糖
考点一 渗透作用
5.水进出动物细胞的原理
将哺乳动物的红细胞放入不同浓度的氯化钠溶液中，一段时间后，红细胞将会发生以下的变化。
考点一 渗透作用
渗透作用的原理解释动物细胞的吸水和失水
条件一:半透膜
条件二:半透膜的两侧的溶液具有浓度差
动物细胞的细胞质膜相当于半透膜。
细胞质与外界溶液可以具有浓度差
过程 条件 现象
渗透吸水 外界溶液的浓度<细胞质的浓度 吸水膨胀
渗透失水 外界溶液的浓度>细胞质的浓度 失水皱缩
水分子进出平衡 外界溶液的浓度=细胞质的浓度 形态不变
对点练习
1．某研究小组用浓度为2mol L-1的乙二醇溶液和2mol L-1的蔗糖溶液分别处理同种植物细胞，观察细胞的质壁分离现象，得到其原生质体体积变化情况如图所示。下列表述正确的是（ ）
A．实验所用细胞可能是洋葱根尖分生区细胞
B．图中B点时细胞壁与原生质层之间无蔗糖溶液
C．图中A、B、D三点的细胞液浓度最大的是A点
D．图中AC过程中乙二醇以自由扩散的方式进入细胞
A、实验所用细胞不可能是洋葱根尖分生区细胞，因为该细胞不具有中央大液泡，无法发生质壁分离现象；
B、图中B点时细胞质壁分离明显此时细胞壁和原生质层之间是蔗糖溶液，因为细胞壁是全透性的；
C、图中A、B、D三点的细胞液浓度最大的是B点，D点时可能细胞会因为失水过多而死亡；
D、图中AC过程中乙二醇以自由扩散的方式进入细胞，因而在最低点时，细胞液浓度大于外界乙二醇溶液浓度，细胞发生质壁分离自动复原现象， 选D
对点练习
2.在如图所示的装置中，A、B、C中均为一定浓度的蔗糖溶液，溶液之间均用半透膜隔开，一段时间后达到渗透平衡形成一定的高度差，如图所示，h1>h2，在达到平衡后，A、B、C中蔗糖溶液的浓度大小关系为（ ）
A．A＝B＝C B．A>B>C C．A>C>B D．无法确定
要使装置A端内液面升高，渗透平衡时h1会产生压力与AB两端因溶液浓度差产生的压力的大小相等，渗透平衡时，两种溶液的浓度是A浓度>B浓度，同理C浓度>B浓度，又因为h1>h2可推断出A浓度>C浓度。ABD错误 。 选C
考点二 植物细胞的吸水和失水
1.水进出植物细胞的原理
细胞壁（全透性）（伸缩性小）
（选择透过性）
（伸缩性大）
细胞液
外界溶液
具有浓度差
相当于半透膜
细胞膜
细胞质
液泡膜
原生质层
考点二 植物细胞的吸水和失水
2.植物细胞发生质壁分离的原因
(1)成熟的植物细胞的原生质层相当于一层半透膜。
(2)原生质层比细胞壁的伸缩性大。
(3)细胞液和外界液存在浓度差，细胞能渗透吸水和失水。
内因
外因
考点二 植物细胞的吸水和失水
1.探究植物细胞的吸水和失水
水分进出植物细胞是通过渗透作用吗？
原生质层是否相当于一层半透膜？
水分通过渗透作用进出植物细胞，原生质层相当于一层半透膜
考点二 植物细胞的吸水和失水
1.探究植物细胞的吸水和失水
设计方案：
将植物细胞浸润在较高浓度的蔗糖溶液中，观察液泡、原生质层及细胞大小的变化；再浸润在清水中，观察其大小的变化。
预期结果：
在蔗糖溶液中植物细胞的中央液泡会变小，细胞皱缩；
在清水中植物细胞的中央液泡会变大，细胞膨胀。
考点二 植物细胞的吸水和失水
实验步骤:
考点二 植物细胞的吸水和失水
考点二 植物细胞的吸水和失水
“质”指原生质层，“壁”指细胞壁
1.你知道质壁分离的的“质”与“壁”分别指什么吗？
2.在质壁分离及复原的过程中，细胞液浓度及细胞吸水力的变化趋势如何？
质壁分离——
质壁分离复原——
4.若用KNO3、NaCl、尿素、乙二醇等溶液做实验，会出现什么现象？
细胞液浓度变大，细胞吸水力变大
细胞液浓度变小，细胞吸水力变小
KNO3等溶液的浓度大于细胞液的浓度，细胞失水，发生质壁分离，质壁分离后因细胞主动吸收K+和NO3_等溶质微粒，而使细胞液浓度增大，植物细胞又会吸水，引起质壁分离后的自动复原。
3.如果将0.3g/ml的蔗糖溶液换成0.5g/ml的蔗糖溶液，能观察到质壁分离吗？再放入清水中能观察到质壁分离复原呢？
可以观察到质壁分吗，但不能观察到复原，因为细胞死亡，原生质层失去选择透过性
考点二 植物细胞的吸水和失水
1.取材是什么？为什么？
2.用什么显微镜观察？
3.滴0.3g/ml的蔗糖溶液时，看到什么现象？
液泡的体积与颜色有什么变化？原因是什么？
4.再滴清水时，看到什么现象？
液泡的体积与颜色有什么变化？原因是什么？
5.若放入0.5g/ml的蔗糖溶液时，会怎样？
再放清水中如何？为什么？
6.此实验要求细胞始终处于什么状态？
紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞，有颜色、易观察
光学、低倍镜观察
质壁分离
液泡变小，颜色加深；细胞因为渗透作用失水。
质壁分离复原
液泡变大，颜色变浅；细胞因为渗透作用吸水。
严重质壁分离
不会复原；过度失水死亡。
活细胞
考点二 植物细胞的吸水和失水
7.植物细胞的哪个结构可相当于半透膜？它由什么组成？
浓度差是指哪两个溶液之间的浓度？
8.植物细胞放于清水中什么现象？为什么与动物细胞不一样？
放于高浓度溶液中什么现象？
质壁分离指谁与谁的分离？
再放到清水中会怎样？
9.哪些植物细胞能发生质壁分离？
10.质壁分离时细胞壁与细胞膜之间是什么？
外界溶液和细胞液
质壁分离
原生质层与细胞壁
不会发生质壁分离复原
有中央大液泡的 活的
外界溶液
原生质层；包括细胞膜、液泡膜及两层膜之间的细胞质
略微膨胀，但不会涨破，因为有细胞壁的支持和保护。
对点练习
3．下列哪项不是使细胞渗透失水进而发生质壁分离的必备条件（ ）
A．植物细胞是活的而且有液泡的
B．原生质层两侧的溶液具有浓度差
C．细胞壁的伸缩性小于原生质层
D．液泡要含有色素
A、植物细胞是活的而且有大液泡，细胞膜、液泡膜和两层膜之间的细胞质构成的原生质层是发生质壁分离的结构基础；
B、细胞发生质壁分离的外因就是外界溶液浓度大于细胞液浓度，即原生质层两侧的溶液具有浓度差；
C、细胞发生质壁分离的内因就是原生质层伸缩性大于细胞壁伸缩性
D、液泡中含有色素，只是便于观察，不是质壁分离的必备条件 选D
对点练习
4．将紫色洋葱鳞片叶内表皮细胞置于适宜浓度的胭脂红溶液（胭脂红是一种水溶性的大分子色素，呈红色）中观察质壁分离现象，然后再进行质壁分离复原实验。下列叙述错误的是（ ）
A．本实验的对照类型属于自身对照
B．本实验需在显微镜下进行多次观察
C．质壁分离复原过程中细胞中的红色区域变小
D．细胞在胭脂红溶液中发生质壁分离后，不需滴加清水即可自动复原
D、胭脂红是大分子，不能被吸收到细胞内，细胞在胭脂红溶液中发生质壁分离后，需滴加清水才能使细胞发生质壁分离复原，D错误。 选D
考点三 被动运输
自由扩散
协助扩散
2.被动运输分为自由扩散和协助扩散两类。
1.像水分子这样，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。
被动运输
考点三 被动运输
自由扩撒
物质通过简单扩散作用进出细胞，叫做自由扩散，也叫简单扩散。
顺浓度梯度运输（高→低）
不需要转运蛋白
不需要能量
浓度差
自由扩散速率
① 气体分子，如O2、CO2、N2等
② 水
③ 脂溶性小分子，如甘油、脂肪酸、乙醇，苯、尿素 、固醇等
2.特点：
1.概念：
3.实例：
4.影响因素 :
细胞内外浓度差
扩散速率
O2浓度 / 氧分压
考点三 被动运输
协助扩撒
2.特点：
3.实例：
1.概念：
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
顺浓度梯度运输
需要转运蛋白协助
不消耗能量
血浆中的葡萄糖进入红细胞，水通道蛋白运输水，部分离子
0 浓度差
协助扩散速度
A
曲线分析
(1)OA段：限制因素为浓度差。
(2)A点以后：达到饱和，此时
限制因素为转运蛋白的数量。
水的运输方式主要是协助扩散
考点三 被动运输
载体蛋白 通道蛋白
转运特点 只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过 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
自身构象
是否与转运 的分子结合
有无特异性
实例
改变
结合
具有
不改变
不结合
具有
血浆中葡萄糖进入红细胞
水分子通过水通道蛋白进出细胞
考点三 被动运输
项 目 自由扩散 协助扩散
运输方向
是否需要转运蛋白
是否消耗细胞内的能量
举例
不需要
需要
不消耗
不消耗
水、气体（O2 、CO2、N2）、 脂溶性小分子（甘油、乙醇、苯）、脂质分子（胆固醇、性激素等）
水分子进出细胞(水通道蛋白）
离子进出细胞(离子通道蛋白）血浆中葡萄糖进入红细胞
高浓度
低浓度
比较自由扩散和协助扩散的异同
高浓度
低浓度
对点练习
5．如图为水分子通过哺乳动物细胞膜的两种方式，下列有关分析正确的是（ ）

A．水分子通过方式1的运输量只与细胞膜上磷脂分子的紧密程度相关
B．水分子通过方式2的运输速率比方式1快且不与通道蛋白结合
C．图示水的两种运输方式均与体外环境温度变化有关，温度低则运输慢
D．水只能从浓度低的溶液向浓度高的溶液运输，最终两者浓度达到相等
A、水分子通过方式1的运输量除了与细胞膜上磷脂分子的紧密程度相关，还与H2O在膜两侧的浓度差有关，A错误；
C、温度会使分子运输速率加快，温度低则运输慢，但哺乳动物自身有调节体温的能力，体温处于相对稳定的状态，因此体外环境温度变化基本不会影响水的两种运输方式，C错误；
D、水可以进出膜的两侧，但从浓度低的溶液向浓度高的溶液运输的水比从浓度高的溶液向浓度低的溶液运输的水，最终浓度高的一侧溶液浓度仍然偏高，D错误。 选B
考点四 主动运输
能量和载体蛋白
Na+ 、K+、等离子通过细胞膜；
葡萄糖、氨基酸通过小肠上皮细胞。
从低浓度一侧运输到高浓度一侧，需载体蛋白协助，同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的能量。
1.定义：
3.例子：
2.特点：
需能量 需载体蛋白
主动运输
4.影响因素：
对点练习
6．如图为小肠上皮细胞转运葡萄糖过程示意图，下列有关叙述正确的是（ ）
A．葡萄糖进出小肠上皮细胞均为协助扩散
B．Na+进入小肠上皮细胞的方式是主动运输
C．抑制细胞呼吸影响K+通过Na+-K+泵的转运
D．能同时转运葡萄糖和Na+的载体蛋白不具有特异性
A、葡萄糖进入小肠上皮细胞时，是由低浓度向高浓度一侧运输，属于主动运输；而运出细胞时，是从高浓度向低浓度一侧运输，需要转运蛋白的协助，属于协助扩散
B、Na+进入小肠上皮细胞时，是由高浓度向低浓度一侧运输，需要转运蛋白的协助，属于协助扩散D、能同时转运葡萄糖和Na+的载体蛋白只能转运葡萄糖和Na+，并不能转运任意的物质，说明其具有特异性 选C
考点五 胞吞、胞吐
胞吞胞吐
胞吞：当细胞摄取大分子时，首先是大分子附着在细胞膜的表面，这部分细胞内陷形成小囊，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。需要能量，不需要载体。
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，将大分子排除细胞。需要能量，不需要载体。
考点五 胞吞、胞吐
不需要载体
③影响因素：
细胞膜的流动性、温度和能量等
①特点：
膜具有一定流动性
②结构基础：
需要能量
胞吞胞吐
对点练习
7．如图表示细胞对大分子物质“胞吞”和“胞吐”的过程。下列与此有关的叙述错误的是（ ）

A．变形虫通过a过程摄取水中的有机颗粒
B．乳腺细胞合成的蛋白可通过b过程排出
C．a、b过程都与细胞膜上的蛋白质有关
D．a、b过程都不需要消耗细胞呼吸代谢的能量
A、变形虫摄取水中有机颗粒的方式为胞吞，利用了细胞膜具有流动性的结构特点，A正确；
B、乳腺细胞合成的蛋白为大分子物质，可通过b过程（胞吐）排出，B正确；
C、a胞吞、b胞吐过程都与细胞膜上的蛋白质有关，C正确；
D、a胞吞、b胞吐过程都需要消耗细胞呼吸代谢的能量，D错误。
选D
对点练习
8．人体肠道内寄生的痢疾内变形虫，能够将蛋白分解酶分泌到肠道，溶解人的肠壁组织，同时可以“吃掉”肠壁组织细胞，并引发阿米巴痢疾。上述现象体现物质进出细胞的方式是（ ）
A．胞吐和胞吞 B．主动运输和被动运输
C．主动运输和胞吞 D．协助扩散和胞吞
大部分细胞都能够摄入和排出特定的大分子物质，在物质的跨膜运输过程中，胞吞、胞吐是普遍存在的现象，由题意可知，变形虫先通过胞吐作用分泌蛋白分解酶，溶解人的肠壁组织，再通过胞吞作用“吃掉”肠壁组织细胞，因此上述现象体现物质进出细胞的方式是胞吐和胞吞，A正确，BCD错误。 选A
小结 （不同运输方式的比较）
物质出入细胞的方式 被动运输 主动运输 胞吞 胞吐
自由扩散 协助扩散 图例
运输方向
是否需要转运蛋白
是否消耗能量
举例
是
否
是
是
否
是
否
是
否
水、气体、甘油、乙醇、苯的跨膜运输
高浓度→低浓度
低浓度→高浓度
胞外→胞内
胞内→胞外
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
巨噬细胞吞噬抗原
胰岛素、消化酶、抗体的分泌
小结 （影响物质跨膜运输的因素）
自由扩散
转运蛋白
协助扩散或主动运输
1.物质浓度
小结 （影响物质跨膜运输的因素）
2.氧气浓度
自由扩散或协助扩散
主动运输
小结 （影响物质跨膜运输的因素）
3.载体蛋白的数量
其他条件适宜的情况下，图3表示运输方式是_________________，图4表示的运输方式是_________________，图5表示的运输方式是____________。图5在B点后运输速率不再继续增加，原因是_________________________ 。
自由扩散
协助扩散
主动运输
受能量供应限制
小结 （影响物质跨膜运输的因素）
4.温度
流动性
对点练习
9．下图表示给某种细胞施予呼吸抑制剂后，细胞对某物质的吸收速率与细胞内外该物质浓度差的关系。下列有关叙述错误的是（　　）
A．该细胞吸收这种物质与ATP的水解无直接关系
B．该物质不能直接穿过细胞膜上的磷脂分子间隙
C．该细胞对这种物质的吸收速率与核糖体的功能有关
D．这种物质进入该细胞的方式与O2进入该细胞的方式相同
A、图示运输方式为协助扩散，不消耗ATP，与ATP的水解无直接关系，A正确；
B、协助扩散需要转运蛋白才能进入细胞，不能直接穿过细胞膜上的磷脂分子间隙，B正确；
C、协助扩散需要载体，而载体的化学本质是蛋白质，在核糖体上合成，则该细胞对这种物质的吸收速率与核糖体的功能有关，C正确；
D、图示运输方式为协助扩散，细胞吸收O2是自由扩散，进入该细胞的方式不同，D错误。
选D
对点练习
10．物质的跨膜运输对细胞的生存和生长至关重要。小分子物质跨膜运输主要有3种途径：自由扩散、协助扩散和主动运输。如图是各种物质跨膜运输方式的特点的模式图。据图分析相关叙述不正确的是（ ）
A．自由扩散和协助扩散都是顺浓度梯度进行跨膜转运，也都不需要细胞提供能量
B．自由扩散不需要转运蛋白协助，而协助扩散需要转运蛋白的协助
C．主动运输过程中溶质逆浓度梯度进行跨膜转运，都需要线粒体提供能量
D．载体蛋白既能够参与协助扩散，又能够参与主动运输，而通道蛋白只能参与协助扩散
A、据图可知，简单扩散和协助运输都是顺浓度梯度进行跨膜转运，都不需要细胞提供能量，运输动力来自于被运输物质的浓度差，A正确；
B、自由扩散不需要膜转运蛋白参与，协助扩散需要，二者都是顺浓度梯度进行的，B正确；
C、主动运输过程中溶质逆浓度梯度运输，但能量不只来自于线粒体，还可来自于细胞质基质，C错误；
D、主动运输需要载体蛋白参与，协助扩散需要膜转运蛋白的参与，转运蛋白包括载体蛋白和通道蛋白，说明载体蛋白能够执行协助扩散和主动运输，通道蛋白只能执行被动运输，D正确。
选D
对点练习
小结

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