1-6 细胞的物质输入和输出（导学案）-2025年高考生物大一轮复习扫易错攻疑难学案

S1．6 细胞的物质输入和输出 ★自主复习·精细梳理 【要求】 1．精读课本，了解知识被发现的情境。 2．精细梳理知识，使知识条理化、简约化。 3．将重点、错点、疑点用不同的符号标记出来。 4．学习小组相互检查任务完成情况，抽查学习效果，签名以示负责。 【任务】 1．必修1 P61～74 2．学案第6讲 【课堂抽测】 上课开始时，对自主复习情况进行抽测，以学习小组为单位记分，作为优秀学习小组评选依据。 ★盲点错点·精准清除 【扫盲点】 1．（必修1 P63思考·讨论）水进出哺乳动物红细胞的原理 （1）当外界溶液的浓度低时，红细胞一定会由于吸水而涨破吗？ 不一定。因为红细胞吸水膨胀后细胞内液浓度也会下降，如果外界溶液浓度不是很低，有可能细胞内液浓度下降后与外界溶液的浓度达到平衡，此时，红细胞将不再吸水。 （2）红细胞吸水或失水取决于什么条件？ 取决于红细胞内外溶液的浓度差，一般情况下，浓度差越大时，细胞吸水或失水越多。 （3）临床上输液为什么要用生理盐水？ 因为生理盐水的浓度与血浆的浓度基本一致，血细胞不会因为过度吸水或失水而出现形态和功能上的异常。 2．（必修1 P64思考·讨论）探究植物细胞的吸水和失水 质壁分离和质壁分离复原实验的因变量有哪些？请设计实验结果记录表。 质壁分离和质壁分离复原实验的因变量有：中央液泡大小、原生质层的位置、细胞大小。 实验结果记录表如下： 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 3．（必修1 P67拓展应用）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，并分析其中的基本原理。 可以配制出一系列浓度梯度的蔗糖溶液，将紫色洋葱鳞片叶表皮细胞置于配好的各种浓度的蔗糖溶液中，适当时间后用显微镜观察细胞质壁分离情况。记录刚好发生质壁分离的细胞所用的蔗糖溶液浓度，以及刚好尚未发生质壁分离的细胞所用的蔗糖溶液浓度，据此推算出细胞液溶质浓度应介于这两个浓度之间。 4．（必修1 P67拓展应用）温度变化会影响水分通过半透膜的扩散速率吗？请你提出假设，并设计检验该假设的实验方案。 假设：温度变化会影响水分通过半透膜的扩散速率。 实验设计方案：将渗透装置置于不同温度的环境中，通过比较不同温度下漏斗管液面上升速度的快慢，判定温度是否影响水分子的扩散速度。实验中要注意排除各种无关变量的干扰，如置于不同温度中的漏斗内的蔗糖溶液的量和浓度必须相等，以确保实验的准确性。 5．（必修1 P71思考·讨论）胞吞、胞吐过程的特点及意义 游离于细胞质基质中的核糖体合成的蛋白质多是供细胞自身使用，而附着在内质网上的核糖体合成的蛋白质能够分泌到细胞外。试分析其中的道理。 因为游离于细胞质基质中的核糖体，所合成的蛋白质也只能游离于细胞质基质中，由于蛋白质是大分子有机物，无法直接通过被动运输或主动运输穿过细胞膜运输到细胞外，所以一般只能留在细胞内供细胞自身使用，而附着在内质网上的核糖体合成的蛋白质能够进入内质网腔中，并借助囊泡移动进入高尔基体，经加工包装后，包裹在囊泡中的蛋白质就能以胞吐的方式分泌到细胞外。 【灭错点】 1．若渗透平衡后，半透膜两侧液面仍存在液面差，则半透膜两侧溶液就存在浓度差，液面差越大，浓度差就越大，且液面高的一侧溶液浓度高。 2．水分子的移动方向是双向移动，但最终结果是由低浓度溶液流向高浓度溶液的水分子数较多。 3．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。 4．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。 5．细胞核在原生质层之中，但不属于原生质层。 6．液泡膜属于原生质层，但是细胞液不属于原生质层。 7．质壁分离过程中，水分子外流导致细胞内渗透压升高，吸水能力增强。 8．一定浓度不能透膜的溶质的溶液中只会发生质壁分离现象，不能自动复原。 9．一定浓度可透膜的溶质的溶液中可发生质壁分离后自动复原现象。 10．在高浓度溶液中可发生质壁分离现象，但不再发生质壁分离复原现象。 11．被动运输并不是不需要能量，是不消耗细胞内化学反应所释放的能量（主要是ATP），利用的是浓度差所提供的势能。 12．自由扩散的运输速率与浓度差、被运输物质分子大小、脂溶性程度、温度等有关。 13．用黑藻叶片进行质壁分离实验时，叶绿体的存在不会干扰实验现象的观察。 14．细菌细胞一般也能发生质壁分离，但现象不明显。 15．用紫色洋葱外表皮做质壁分离和复原实验时，看到的无色细胞是鳞茎细胞，不是鳞片叶细胞。 16．若将紫色洋葱鳞片叶的外表皮换成内表皮，也会发生质壁分离，只是液泡颜色浅，现象不明显。 17．生物膜上同一种载体蛋白（如离子泵）可运输不同的物质，仍能体现转运蛋白的专一性，生物膜的选择透过性。 18．离子通道是由蛋白质复合物构成的，一种离子通道只允许一种离子通过，并且只有在特定刺激发生时才瞬间开放。　　　 19．有些载体蛋白具有运输、催化和参与细胞构成的功能。 20．水分子进出细胞时，既可以直接穿过磷脂双分子层，也可以穿过水通道蛋白，因此渗透作用的实质是水的自由扩散和协助扩散的叠加，以协助扩散为主。 21．小肠上皮细胞吸收溶质发生障碍时，可导致小肠吸水减少。 22．生物大分子不一定都是以胞吞、胞吐方式运输的。 23．病毒进入人体细胞的方式通常为胞吞或膜融合。 24．根尖成熟区表皮细胞主要通过渗透作用吸水，分生区细胞主要通过吸胀作用吸水。 25．处于质壁分离状态时细胞液浓度不一定小于外界溶液浓度。 26．动物细胞没有原生质层，但因为细胞膜具有选择透过性，仍能发生渗透作用。 27．在蔗糖溶液中加入适量红墨水，可观察紫色洋葱鳞片叶内表皮细胞的质壁分离。 28．主动运输使膜内外物质维持一定的浓度差，维持了细胞的正常代谢。 29．水通道蛋白活性减弱的植物细胞在高渗溶液中也会发生质壁分离。 30．水通道蛋白活性增强的植物在缺水条件下更易发生萎蔫。 31．水通道蛋白活性增强的植物叶片气孔更易开放。 32．水通道蛋白活性减弱的植物细胞伸长生长速率降低。 33．主动运输需要消耗能量，其能量主要来自ATP，此外还可能来自离子跨膜运输的电化学势能。 34．在静息状态下，神经细胞仍进行离子的跨膜运输。 35．胞吞和胞吐不需要转运蛋白，但需要膜蛋白参与。 36．质壁分离和质壁分离复原实验的三次观察都是在低倍显微镜下进行的。 37．处于质壁分离状态的细胞有三种可能的情况：正在进行质壁分离、处于平衡状态、正在进行质壁分离复原。 ★疑点难点·精心突破 【解疑点】 1．渗透作用的原理是什么？ 渗透作用是水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散。发生渗透作用需要具备两个条件：一是要有半透膜，二是半透膜两侧的溶液要有浓度差。单位时间内，溶剂分子从低浓度溶液进入高浓度溶液的量比从高浓度溶液进入低浓度溶液的量多，从而发生渗透现象。 2．半透膜与选择透过性膜有什么区别？ 半 透 膜 选择透过性膜 性 质 物理性、多孔性膜 生物膜 选 择 性 无 有 决定因素 分子和孔的大小 磷脂双分子层、转运蛋白 实 例 玻璃纸、离体的动物膀胱膜、鱼鳔、肠衣 细胞膜、液泡膜和由其构成的原生质层 联 系 半透膜与选择透过性膜是两类概念不同的膜。但在允许某些物质通过，不允许另一些物质通过这一点上是相同的。 3．渗透作用中“浓度差”中的浓度是什么浓度？ 浓度差的实质是单位体积溶液中溶质分子数的差，即物质的量浓度之差。 溶液浓度指物质的量浓度，实质是指渗透压。如10%蔗糖溶液和10%葡萄糖溶液的质量浓度相同，但物质的量浓度比10%葡萄糖溶液的小，渗透压小，故水由蔗糖溶液向葡萄糖溶液移动。 4．在渗透过程中，水分子只能从低浓度溶液通过半透膜向高浓度溶液扩散吗？ 水分子双向移动，但最终结果是单位体积内水分子数多（低浓度）的溶液流向单位体积内水分子数少（高浓度）的溶液。 5．怎样判断渗透装置中水分子的渗透方向？ （1）若半透膜两侧是同种溶液，根据质量浓度和物质的量浓度，都能判断水分子的渗透方向。 （2）若半透膜两侧是不同的溶液，只能根据物质的量浓度判断水分子的渗透方向。因为只有物质的量浓度才能体现溶质或溶剂分子数的多少。 6．在下面的渗透装置中，漏斗内液面上升的原因和停止上升的原因分别是什么？ 漏斗内液面上升的原因：单位时间内由清水进入蔗糖溶液中的水分子数多于由蔗糖溶液进入清水中的水分子数。 漏斗内液面停止上升的原因：随着液面的不断上升，漏斗内液体的压强越来越大，从而使水分子从漏斗内移向烧杯的速率加快，水分子进出漏斗的速率越来越接近，直至完全相等，漏斗内液面不再升高，此时水分子的进出速率达到相对平衡。 7．扩散作用、渗透作用、自由扩散有什么区别与联系？ 扩散作用 渗透作用 自由扩散 研究对象 各种微粒 溶剂分子 进出细胞的物质 物质状态 气体、液体、固体 液体 液体 运动方向 高浓度→低浓度 （自身浓度） 低浓度→高浓度 （溶液浓度） 高浓度→低浓度 （自身浓度） 半透膜 有、无均可 物理膜、生物膜均可 生物膜 联 系 自由扩散属于渗透作用，渗透作用属于扩散作用 8．动物细胞能发生渗透作用吗？ 动物细胞与其生活环境组成一个渗透系统，细胞的细胞质通过细胞膜（半透膜）与外界溶液进行渗透作用。当外界溶液的浓度比细胞质的浓度低时，细胞吸水膨胀；当外界溶液的浓度比细胞质的浓度高时，细胞失水皱缩；当外界溶液的浓度比细胞质的浓度相同时，细胞形态不变。 9．幼嫩的植物细胞能发生渗透作用吗？ 幼嫩的植物细胞虽然没有中央液泡，但是它的细胞质通过细胞膜（半透膜）与外界溶液进行渗透作用，只是渗透作用没有成熟植物细胞明显。 10．成熟植物细胞能够发生质壁分离和质壁分离复原的原因是什么？ （1）内因：成熟植物细胞的原生质层相当于一层半透膜；原生质层的伸缩性比细胞壁的伸缩性大。 （2）外因：细胞液与外界溶液存在浓度差，细胞能渗透吸水和失水。 11．证明成熟植物细胞既能吸水又能失水的实验是什么实验？该实验所用的对照方法是什么？该实验要进行两次换液，换液是在哪里进行的？ 失水： 质壁分离实验 吸水： 质壁分离复原实验 换液场所： 载物台的载玻片上 对照方法： 自身对照 12．是不是所有细胞都可发生质壁分离？是不是所有溶液都使植物细胞发生质壁分离及复原？ （1）从细胞角度分析 ①死细胞、动物细胞及未成熟的植物细胞（如根尖分生区细胞）不发生质壁分离及复原现象。 ②具有中央液泡的成熟植物细胞可发生质壁分离及复原现象。 （2）从溶液角度分析 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在一定浓度溶质可透过半透膜的溶液（如KNO3、甘油、尿素、乙二醇等）中可发生质壁分离，并能自动复原，因为K＋、NO、尿素、乙二醇等可转运到细胞内，使细胞液浓度升高，细胞渗透吸水而发生自动复原。 ③在高浓度溶液中可发生质壁分离现象，但不会发生质壁分离复原现象。 ④盐酸、酒精、醋酸、重金属盐等溶液能杀死细胞，不适合做质壁分离实验的溶液。 13．免疫细胞行使免疫功能时，会涉及胞吞和胞吐这两种物质跨膜运输方式，这两种方式的共同点有哪些？ 运输生物大分子；运输过程中形成囊泡；需要消耗细胞内化学反应所释放的能量；不需要转运蛋白，但需要膜蛋白参与；依赖膜的流动性。 14．通道蛋白与载体蛋白有何异同？ 通道蛋白 载体蛋白 参与的运输方式 协助扩散 协助扩散或主动运输 与被运输物质的关系 直径和形状相适配，大小 和电荷相适宜的分子或离子 与结合部位相适应的分子或离子 是否与被运输的分子或离子结合 不 是 自身构象是否发生改变 不改变 改变 图解 共同点 均为蛋白质；均分布在细胞的膜结构中；均控制特定物质的跨膜运输，具有特异性 15．回答有关物质出入细胞方式的问题时，要注意的“6个不要漏掉”是什么？ （1）需要载体蛋白协助的运输方式除主动运输外，不要漏掉协助扩散。 （2）消耗能量的运输方式除主动运输外，不要漏掉胞吞和胞吐。 （3）从高浓度到低浓度的运输方式除自由扩散外，不要漏掉协助扩散。 （4）影响协助扩散运输速率的因素除转运蛋白数量外，不要漏掉浓度差。 （5）与主动运输有关的细胞器除供能的线粒体外，不要漏掉载体蛋白的合成场所——核糖体。 （6）Na＋、K＋等无机盐离子一般以主动运输的方式进出细胞，不要漏掉通过协助扩散（如离子通道）进出细胞，如神经细胞维持静息电位时的K＋外流和形成动作电位时的Na＋内流。 16．同一种物质进出细胞的方式一定相同吗？请举例说明。 可能不同。例如物质进、出小肠上皮细胞的方式： 物质 进细胞 出细胞 水 自由扩散 协助扩散 葡萄糖 主动运输 协助扩散 Na+ 协助扩散 主动运输 K+ 主动运输 协助扩散 17．什么叫离子泵？离子泵的本质是什么？离子泵的作用机理是怎样的？常见的离子泵有哪些？ 离子泵是膜转运蛋白之一，可看作一类特殊的载体蛋白，能驱使特定的离子逆电化学梯度穿过生物膜，同时消耗ATP释放的能量，属于主动运输。离子泵的本质是水解ATP酶。被活化的离子泵水解ATP，与水解产物磷酸根结合后自身发生构象的改变，从而将离子由低浓度转运到高浓度处，这样ATP的化学能转变成离子的电化学梯度能。细胞内的离子泵主要有钠钾泵、钙泵和质子泵。 （1）钠钾泵 （2）质子泵 （3）钙泵 钙泵是Ca2＋激活的ATP酶，每水解一个ATP转运两个Ca2＋到细胞外，形成钙离子梯度。通常细胞质游离Ca2＋浓度很低，胞外的Ca2＋即使很少量涌入胞内都会引起胞质游离的Ca2＋浓度显著变化，导致一系列生理反应。钙离子内流能迅速地将细胞外信号传入细胞内，因此Ca2＋是一种十分重要的信号物质。 18．什么叫协同运输？ 【破难点】 一、在达到渗透平衡后，半透膜两侧溶液浓度不一定相等 1．在达到渗透平衡后，只要存在液面差Δh，半透膜两侧溶液就存在浓度差，且液面差越大浓度差越大，液面高的一侧溶液浓度高。 2．溶质分子不能通过半透膜的溶液（如蔗糖溶液），达到渗透平衡时， 半透膜两侧溶液浓度不会相等。 3．溶质分子能通过半透膜的溶液（如葡萄糖溶液），达到渗透平衡时， 半透膜两侧溶液浓度相等， Δh=0。 二、设计实验验证渗透作用发生的条件 1．验证渗透作用的发生需要半透膜 2．验证渗透作用的发生需要浓度差 三、设计实验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 四、植物细胞质壁分离及质壁分离复原实验的应用 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） 五、根据曲线判断物质出入细胞的方式 1．浓度差与物质跨膜运输关系曲线 （1）图a所表示的运输方式是自由扩散，浓度差越大，运输速率越大； （2）图b所表示的运输方式是协助扩散，浓度差达到一定程度后运输速率不再继续增加，原因是受转运蛋白数量的限制。 2．载体蛋白数量与物质跨膜运输关系曲线 （1）图c所表示的运输方式是自由扩散，运输速率与载体蛋白数量无关。 （2）图d所表示的运输方式是协助扩散，在其他条件适宜的情况下，载体蛋白数量越多，运输速率越大。 （3）图e所表示的运输方式是主动运输，载体蛋白数量达到一定程度后运输速率不再增加，可能原因是受能量供应限制。 3．氧气含量与物质跨膜运输关系曲线 （1）图f所表示的运输方式是自由扩散或协助扩散或无氧呼吸细胞主动运输，运输速率与氧气含量无关，物质运输所需动力来自于膜两侧的浓度差或无氧呼吸产生的ATP。 （2）图g所表示的运输方式是主动运输，P点时，无氧呼吸为物质的运输提供能量；PQ段：随着氧气含量的增加，有氧呼吸产生的能量越多，主动运输的速率越大；Q点以后：当氧气含量达到一定程度后，受载体蛋白数量以及其他限制因素的影响，运输速率不再增加。 六、设计实验探究物质跨膜运输的方式 1．设计思路 （1）探究是主动运输还是被动运输的方法 （2）探究是自由扩散还是协助扩散的方法 2．实例 某学校生物兴趣小组验证牛的成熟红细胞吸收葡萄糖的方式为协助扩散，而非主动运输。现提供如下材料：牛的成熟红细胞若干、培养瓶、葡萄糖浓度测试仪、生理盐水、5%的葡萄糖溶液、5 mL葡萄糖载体抑制剂和5 mL呼吸抑制剂等。请完善如下实验过程。 （1）实验原理：主动运输需要载体和消耗能量，协助扩散需要载体和具有浓度差。 （2）实验步骤： ①取三个培养瓶，编号A、B、C，向三个培养瓶中分别加入等量的牛的成熟红细胞和5%的葡萄糖溶液。 ②向A瓶中加入5 mL生理盐水，向B瓶中加入5 mL葡萄糖载体抑制剂，向C瓶中加入5 mL呼吸抑制剂。 ③在相同且适宜的培养条件下培养一定时间后，利用葡萄糖浓度测试仪测定各培养瓶中葡萄糖的含量。 （3）请写出预期结果和实验结论。 预期结果：A瓶和C瓶中葡萄糖含量大致相等且小于B瓶。 实验结论：牛的成熟红细胞吸收葡萄糖的方式为协助扩散，而非主动运输。 10 学科网（北京）股份有限公司 $$