第6讲 细胞的物质输入和输出-【大鹏生物】2025年高考生物一轮复习讲义

第6讲　细胞的物质输入和输出 一、物质跨膜运输的实例 知识回顾 1．渗透作用 (1)概念：指水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散过程。 (2)渗透作用产生的条件：一是具有半透膜，二是半透膜两侧的溶液具有浓度差。 2．动物细胞和植物细胞的吸水和失水 (1)动物细胞的吸水和失水 ②现象 (2)植物细胞的吸水和失水(以成熟植物细胞为例) ①原理 ②现象 3．物质跨膜运输的其他实例 (1)植物对无机盐离子的吸收 ①不同植物对同种无机盐离子的吸收有差异。 ②同种植物对不同无机盐离子的吸收也有差异。 (2)人体甲状腺滤泡上皮细胞对碘的吸收是逆(填“逆”或“顺”)浓度梯度进行的。 (3)不同微生物对不同矿物质的吸收表现出较大的差异性。 重点剖析 渗透作用现象分析及拓展应用 (1)渗透作用的现象分析 ①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，如质量分数为10%的葡萄糖溶液和质量分数为10%的蔗糖溶液的质量浓度相等，但质量分数为10%的蔗糖溶液的渗透压小，故水可通过半透膜由蔗糖溶液向葡萄糖溶液移动。 渗透作用现象分析及拓展应用 (1)渗透作用的现象分析 ②水分子由低浓度溶液流向高浓度溶液是表观现象，实际上水分子是双向移动的，只是由低浓度溶液流向高浓度溶液的水分子数较多。 ③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。 ④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，此时水分子的进出达到相对平衡。 (2)渗透作用实验装置的拓展应用 ①验证渗透作用发生的条件 ②比较不同溶液浓度的大小 漏斗内溶液浓度为M，烧杯内溶液浓度为N，以下为各种现象及对应的结论： ③探究物质能否通过半透膜的方法(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 考向一　渗透作用的原理及应用分析 1．某同学设计的渗透装置实验如图所示(开始时状态)，烧杯中盛放有蒸馏水。图中猪膀胱膜允许单糖透过。倒置的长颈漏斗中先装入蔗糖溶液一段时间后再加入蔗糖酶(微量)。有关该实验描述正确的是(　　) A．漏斗中液面开始时先上升，加酶后即下降 B．漏斗中液面先上升，加酶后继续上升，然后下降，最后保持内外液面基本相平 C．漏斗中液面先上升，加酶后继续上升，然后保持一定的液面差不变 D．加酶后在烧杯中可检测出的有机物仅有葡萄糖 2.如图为一个渗透装置，假设溶质分子或离子不能通过半透膜，实验开始时，液面a和b平齐。下列判断不正确的是(　　) A．如果甲、乙都是蔗糖溶液，甲的浓度低于乙，则液面a会下降，液面b会上升 B．如果甲、乙分别是葡萄糖溶液和蔗糖溶液，两者的质量分数相同，则液面a会上升，液面b会下降 C．当半透膜两侧的渗透作用达到平衡时，甲、乙溶液的浓度不一定相等 D．当半透膜两侧的渗透作用达到平衡时，甲、乙溶液的渗透压一定相等 考向二　动植物细胞吸水与失水的分析 3．五个大小相同的白萝卜幼根与植物甲的幼根分别放入A～E五种不同浓度的蔗糖溶液中，30分钟后，取出称重，重量变化如下图所示。以下关于该实验结果的说法，正确的是(　　) A．植物甲比白萝卜更耐干旱 B．植物甲在与白萝卜幼根细胞液等渗的完全培养液中不能正常生长 C．五种蔗糖溶液浓度由低到高依次是B、D、A、E、C D．白萝卜与植物甲的幼根细胞在C溶液中水分子不会通过细胞膜向外转移 4．将家兔红细胞置于不同浓度的溶液中，水分子的跨膜运输示意图如图(箭头方向表示水分子的进出，箭头粗细表示水分子出入的多少)。下列叙述不正确的是(　　) A．一段时间后，甲细胞的吸水能力会增强 B．图中乙细胞不能发生渗透作用 C．光学显微镜下无法观察到图中乙细胞有水分子的进出 D．可用家兔、鸡等常见生物材料的红细胞制备纯净的细胞膜 二、物质出入细胞的方式及影响因素 知识回顾 各种物质出入细胞方式的比较 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 高浓度→低浓度 低浓度→高浓度 胞外→胞内 胞内→胞外 是否需要载体 否 是 是 否 是否消耗能量 否 否 是 是 举例 O2、CO2、 H2O、甘油、 乙醇、苯的 跨膜运输 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 胰岛素、消 化酶、抗体 的分泌 重点剖析 1．判定物质出入细胞的方式 (1)“三看法”快速判定物质出入细胞的方式 (2)物质跨膜运输方式图解 2．影响物质跨膜运输因素的分析 (1)浓度差对物质跨膜运输的影响 浓度差主要影响自由扩散和协助扩散。自由扩散中，浓度差越大，运输速率越大；协助扩散中，浓度差达到一定程度后运输速率不再继续增加，原因是受载体蛋白数量的限制。 (2)载体蛋白数量对跨膜运输的影响 载体蛋白主要影响协助扩散和主动运输。其他条件适宜的情况下，协助扩散中载体蛋白数量越多，运输速率越大；主动运输中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。自由扩散不受载体蛋白数量的影响。 (3)氧气含量对跨膜运输的影响 通过影响细胞呼吸进而影响主动运输的速率。 ①P点时：无氧呼吸为物质的运输提供能量。 ②PQ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。 ③Q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。 (4)温度 3．探究物质跨膜运输方式的实验设计思路 (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 考向一　物质跨膜运输方式的判断 5．下列关于物质出入细胞方式的叙述，错误的是(　　) A．细胞膜中某些蛋白质结构异常，可能影响一些物质的跨膜运输 B．物质进出细胞时可能需要消耗能量而不需要载体蛋白协助 C．Na＋等离子仅能通过主动运输进出细胞 D．低温环境会使细胞膜的流动性降低 6．主动运输消耗的能量可来自ATP或离子电化学梯度等。如图为Na＋、葡萄糖进出小肠上皮细胞的示意图。下列关于图中物质跨膜运输过程的分析错误的是(　　) A．葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞是不需耗能的主动运输 B．Na＋从小肠上皮细胞进入组织液是需要消耗ATP的主动运输 C．葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞与Na＋从肠腔进入小肠上皮细胞相伴随 D．Na＋从肠腔到小肠上皮细胞以及葡萄糖从小肠上皮细胞到组织液均为被动运输 考向二　影响物质跨膜运输的因素分析 7．如图甲、乙分别是洋葱根尖在不同O2浓度及不同底物浓度情况下(其他条件适宜)，从含硝酸钾的全营养液中吸收NO3-的速率曲线图。下列相关描述不正确的是(　　) A．a点时影响离子吸收速率的主要因素是能量 B．b点时离子吸收速率不再增大是因为载体蛋白的数量有限 C．c点时影响离子吸收速率的主要因素是底物浓度 D．d点时离子吸收速率不再增大是因为底物浓度太高，细胞发生质壁分离 8．离子泵是一种具有ATP水解酶活性的载体蛋白，能利用水解ATP释放的能量跨膜运输离子，下列叙述正确的是(　　) A．离子通过离子泵的跨膜运输属于协助扩散 B．离子通过离子泵的跨膜运输是顺着浓度梯度进行的 C．动物一氧化碳中毒会降低离子泵跨膜运输离子的速率 D．加入蛋白质变性剂会提高离子泵跨膜运输离子的速率 考向三 物质跨膜运输的有关探究实验分析 9．主动运输是一种重要的跨膜运输方式，体现了生命活动的“主动性”。为探究主动运输的特点，科研人员利用下图装置进行实验，其中HgCl2是一种可以影响ATP水解的新陈代谢抑制剂。请分析回答： (1)本实验的名称是____________________________________________________________。 (2)写出实验进行过程中需要控制的两个无关变量：______________________________。 (3)实验得到如图所示的结果。 ①根据实验结果，科研人员在实验前后需测定____________________。 ②比较乙组和甲组结果，得出的结论是____________________________________。 ③与甲组相比，丙组吸收磷酸盐较少的原因可能是________________________________。 三、观察植物细胞的质壁分离和复原 知识回顾 1．实验原理 2．实验步骤 3．现象与结论 重点剖析 1．质壁分离和复原实验分析 (1)质壁分离发生的条件 ①从细胞角度分析 a．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。 b．具有中央大液泡的成熟的植物活细胞可发生质壁分离及复原现象，且细胞液最好带有一定的颜色，便于观察，以活的紫色洋葱鳞片叶外表皮最佳。 c．细菌细胞也能发生质壁分离，但现象不明显。 (2)质壁分离后在细胞壁和细胞膜之间的是浓度降低的外界溶液。这是因为细胞壁是全透性的，且有水分子通过原生质层渗透出来。 (3)本实验存在的两组对照实验 本实验存在的两组实验均为自身对照，自身对照指对照组和实验组在同一研究对象上进行，是实验前后之间的对照。 2．质壁分离和复原实验的拓展应用 (1)判断成熟植物细胞的死活 (2)测定细胞液浓度范围 (3)比较不同成熟植物细胞的细胞液浓度 (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) 考向一　实验原理和基本步骤分析 10．为研究植物细胞质壁分离现象，某同学将某植物的叶表皮放入一定浓度的甲物质溶液中，一段时间后观察到叶表皮细胞发生了质壁分离现象。下列说法错误的是(　　) A．该植物的叶表皮细胞是具有液泡的活细胞 B．细胞内甲物质的浓度高于细胞外甲物质的浓度 C．细胞液中的H2O可以经自由扩散进入甲物质溶液中 D．甲物质和H2O能自由通过该叶表皮细胞的细胞壁 11．下列关于植物细胞质壁分离与复原实验的叙述，错误的是(　　) A．该实验已存在对照，不需要增设一组对照组 B．在该实验中，操作步骤为：制片、低倍镜观察、滴加蔗糖溶液、高倍镜观察 C．用菠菜叶做该实验时，叶绿体的存在不会干扰实验现象的观察 D．实验材料的不同部位其细胞质壁分离程度并不完全一致 考向二　实验的拓展和应用 12．正确的实验往往能达到特定的目的。下列各项中，不能通过植物细胞质壁分离实验达到相关实验目的的是(　　) A．判断成熟的植物细胞的死活 B．原生质层比细胞壁的伸缩性大 C．成熟的植物细胞能进行渗透吸水 D．水分子可以通过通道蛋白进入细胞 13.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， 测得细胞失水量的变化如图 1，液泡直径的变化如图 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 学科网（北京）股份有限公司 $$