第6讲 细胞的物质输入和输出-【名师大课堂】2025年高考生物艺术生总复习必备（word教师用书）

第6讲　细胞的物质输入和输出 考点一　细胞的吸水和失水 1．渗透作用原理 （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）发生渗透作用的条件：一是具有　半透膜　，二是半透膜两侧的溶液具有　浓度差　。 （3）渗透的方向：水分子从水的相对含量　高　的一侧向相对含量　低　的一侧渗透。 2．动物细胞的吸水和失水 (2)现象 3．成熟植物细胞的吸水和失水 （1）当外界溶液的浓度大于细胞液浓度时，植物细胞就通过　渗透作用　失水，发生　质壁分离　现象。 （2）将已发生质壁分离的植物细胞放入清水中，此时细胞液的浓度　大于　外界清水的浓度，植物细胞吸水，发生　质壁分离复原　现象。 [学以致用] 诊断常考语句，澄清易错易混 1．（必修1 P62“问题探讨”）渗透作用中膜两侧溶液的浓度指的是质量浓度。（　×　） 2．（必修1 P63“思考·讨论”）红细胞吸水与失水的多少取决于红细胞内外溶液浓度的差值。（　√　） 3．（必修1 P63正文）植物细胞内的液体环境主要指的是细胞质基质中的细胞液。（　×　） 4．（必修1 P64“探究·实践”）在不染色的条件下，最适合观察细胞质壁分离现象的是紫色洋葱根尖分生区细胞。（　×　） 5．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。细胞内甲物质的浓度高于细胞外甲物质的浓度。（　×　） 6．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（　√　） 阐述基本原理，突破长句表达 　（源于必修1 P67“练习与应用·拓展应用”）温度高低会提高或降低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。 材料及用具：有如图所示相同的渗透装置三个，酒精灯（或水浴锅）、冰块及用具若干。 （1）实验假设：　温度高低会提高或降低水分子通过半透膜的扩散速率。在一定温度范围内，提高温度会加快水分子通过半透膜的速率；而降低温度则减缓水分子通过半透膜的速率　。 （2）实验方案设计如下：准备如图所示的渗透装置三套，在第一组的烧杯外用酒精灯或水浴锅加热升温；第二组烧杯外加　冰块降温　；第三组留作对照。三组装置同时开始实验，并记录液面变化及时间。 1．物质出入细胞的 4 个易错点 （1）物质进出细胞核并非都通过核孔。核孔是 RNA 和蛋白质等大分子物质进出细胞核的通道； 一般，小分子物质进出细胞核是通过跨膜运输实现的，这两种方式都具有选择性。 （2）Na＋、K＋等无机盐离子一般以主动运输方式进出细胞，但也可通过协助扩散（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。 （3）植物吸收水分的方式是自由扩散，而吸收无机盐离子的方式是主动运输，因此可以说植物对水分和无机盐的吸收是两个相对独立的过程。 （4）物质跨膜运输（自由扩散、协助扩散、主动运输）体现了生物膜的选择透过性；大分子物质和颗粒性物质的胞吞、胞吐体现了生物膜的流动性。 2．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。 （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。 （5）若渗透平衡后，半透膜两侧液面仍存在液面高度差，则半透膜两侧溶液就存在浓度差，且液面高的一侧溶液浓度高。 [真题真练] （2024·湖南卷）缢蛏是我国传统养殖的广盐性贝类之一，自身存在抵抗外界盐度胁迫的渗透调节机制。缢蛏体内游离氨基酸含量随盐度的不同而变化，图为缢蛏在不同盐度下鲜重随培养时间的变化曲线。下列叙述错误的是（　B　） A.缢蛏在低盐度条件下先吸水，后失水直至趋于动态平衡 B．低盐度培养8～48h，缢蛏通过自我调节以增加组织中的溶质含量 C．相同盐度下，游离氨基酸含量高的组织渗透压也高 D．缢蛏组织中游离氨基酸含量的变化与细胞呼吸有关 解析：分析图中曲线，缢蛏在低盐度条件下鲜重先增大后减小，说明其先吸水后失水，最后趋于动态平衡，A正确；低盐度培养时，缢蛏组织渗透压大于外界环境，导致缢蛏吸水，为恢复正常状态，缢蛏应通过自我调节使组织中的溶质含量减少，从而降低组织渗透压，引起组织失水，B错误；组织渗透压的高低与其中的溶质含量有关，溶质越多，渗透压相对越高，因此，相同盐度下，游离氨基酸含量高的组织渗透压也高，C正确；细胞呼吸过程中产生的中间产物可转化为氨基酸、甘油等非糖物质，由此推测缢蛏组织中游离氨基酸含量的变化与细胞呼吸有关，D正确。故选B。考点二　探究植物细胞的吸水和失水 1．实验原理 （1）成熟的植物细胞的原生质层相当于一层　半透膜　。 （2）　细胞液　具有一定的浓度，细胞能渗透吸水和失水。 （3）原生质层比细胞壁的伸缩性　大　。 2．实验步骤 3．现象与结论 1．实验中的两组对照实验 2．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有生物活性 （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）鉴别不同种类的溶液（如KNO3溶液和蔗糖溶液） [真题真练] （2022·全国卷）植物成熟叶肉细胞的细胞液浓度可以不同。现将a、b、c三种细胞液浓度不同的某种植物成熟叶肉细胞，分别放入三个装有相同浓度蔗糖溶液的试管中，当水分交换达到平衡时观察到：①细胞a未发生变化；②细胞b体积增大；③细胞c发生了质壁分离。若在水分交换期间细胞与蔗糖溶液没有溶质的交换，下列关于这一实验的叙述，不合理的是（　C　） A．水分交换前，细胞b的细胞液浓度大于外界蔗糖溶液的浓度 B．水分交换前，细胞液浓度大小关系为细胞b>细胞a>细胞c C．水分交换平衡时，细胞c的细胞液浓度大于细胞a的细胞液浓度 D．水分交换平衡时，细胞c的细胞液浓度等于外界蔗糖溶液的浓度 解析：由于细胞b在水分交换达到平衡时细胞的体积增大，说明细胞吸水，则水分交换前，细胞b的细胞液浓度大于外界蔗糖溶液的浓度，A正确；水分交换达到平衡时，细胞a的细胞液浓度等于外界蔗糖溶液的浓度，细胞b的细胞液浓度大于外界蔗糖溶液的浓度，细胞c的细胞液浓度小于外界蔗糖溶液的浓度，因此水分交换前，细胞液浓度大小关系为细胞b>细胞a>细胞c，B正确；由题意可知，水分交换达到平衡时，细胞a未发生变化，说明其细胞液浓度与外界蔗糖溶液浓度相等；水分交换达到平衡时，虽然细胞内外溶液浓度相同，但细胞c失水后外界蔗糖溶液的浓度减小，因此，水分交换平衡时，细胞c的细胞液浓度小于细胞a的细胞液浓度，C错误；在一定的蔗糖溶液中，细胞c发生了质壁分离，水分交换达到平衡时，其细胞液浓度等于外界蔗糖溶液的浓度，D正确。故选C。 考点三　物质跨膜运输的方式 1．各种物质出入细胞的方式 （1）被动运输：物质通过　顺浓度梯度　的扩散进出细胞的方式。 （2）主动运输：　逆浓度梯度　的运输进出细胞的方式。 （3）胞吞胞吐：物质通过　囊泡　进出细胞的方式。 2．被动运输与主动运输的比较 被动运输 自由扩散(简单扩散) 协助扩散(易化扩散) 主动运输 运输方向 __高__浓度→__低__浓度 __低__浓度→ __高__浓度 是否需要转运蛋白 __否__ __是__ __是__ 是否消耗能量 __否__ __否__ __是__ 举例 O2、CO2、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 [提醒]　（1）协助扩散需要转运蛋白，包括载体蛋白和通道蛋白。主动运输需要载体蛋白。 （2）水分子进出细胞： ①自由扩散；②协助扩散（为主）：水通道蛋白。 3．胞吞与胞吐 胞吞 胞吐 图例 运输方向 胞外→胞内 __胞内→胞外__ 是否需要转运蛋白 __否__ 是否消耗能量 __是__ 举例 吞噬细胞吞噬抗原 胰岛素、消化酶、抗体等的分泌 [提醒]　小分子物质跨膜运输体现了生物膜的选择透过性；大分子物质和颗粒性物质的胞吞、胞吐体现了生物膜的流动性。通过胞吐运输的不一定都是大分子物质，如神经递质的释放。 [学以致用] 诊断常考语句，澄清易错易混 1．（必修1 P66正文）水分子和脂溶性小分子有机物都可以通过自由扩散进入细胞。（　√　） 2．（必修1 P67正文）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。（　√　） 3．（必修1 P69正文）一种载体蛋白通常只适合与一种或一类离子或分子结合。（　√　） 4．（必修1 P69正文）轮藻细胞中K＋浓度比它们生活的水环境高63倍，说明轮藻吸收K＋的方式为主动运输。（　√　） 5．（必修1 P72正文）胞吞、胞吐依赖于膜的流动性，主动运输、协助扩散与膜的流动性无关。（　×　） 6．以胞吐的方式排出细胞的物质不一定都是生物大分子（　√　） 7．主动运输使膜内外物质浓度趋于一致，维持了细胞的正常代谢（　×　） 8．人红细胞吸收胆固醇与吸收葡萄糖的相同点是需要转运蛋白的协助（　×　） 9．通过胞吞或胞吐方式进出细胞，需要膜上蛋白质的参与，更离不开膜上磷脂双分子层的流动性（　√　） 阐述基本原理，突破长句表达 1．举例说明同一种物质进出细胞的运输方式相同吗？ 　不一定相同，人的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。神经元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．在农业生产中要给作物松土的原因是　松土可以增加土壤中O2含量，促进植物根的有氧呼吸，有利于植物吸收无机盐离子　。 1．比较物质出入细胞的方式 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 是否需要转运蛋白 不需要 需要 需要 不需要转运蛋白，但需要与特定的膜蛋白结合 是否消耗能量 不消耗 不消耗 消耗 消耗 消耗 举例 O2、CO2、甘 油、乙醇等 人的红细胞吸收葡萄糖、肾小管细胞吸收水 小肠上皮细胞吸收氨基酸 变形虫摄取食物 分泌蛋白的分泌 [特别提醒]　物质出入细胞方式的5点提醒 （1）同一种物质进出不同细胞时，运输方式可能不同，如红细胞吸收葡萄糖的方式是协助扩散，小肠上皮细胞吸收葡萄糖的方式则是主动运输。 （2）Na＋、K＋等无机盐离子一般以主动运输的方式进出细胞，但也可通过协助扩散（神经元兴奋传递时）进出细胞。 （3）RNA和蛋白质等大分子物质通过核孔进出细胞核，而不是通过胞吞、胞吐作用。 （4）通过胞吐运输的不一定都是大分子物质，也可能是小分子物质，如某些神经递质的释放。 （5）自由扩散、协助扩散、主动运输体现了生物膜的选择透过性；胞吞、胞吐体现了生物膜的流动性。 2．被动运输和主动运输影响因素分析 （1）浓度差对物质跨膜运输的影响 ①对自由扩散的影响：浓度差越大，运输速率越大。 ②对协助扩散的影响：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）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增多，主动运输的速率增大。 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。 （3）温度对物质运输速率的影响 [真题真练] （2024·江西卷）营养物质是生物生长发育的基础。依据表中信息，下列有关小肠上皮细胞吸收营养物质方式的判断，错误的是（　C　） 方式 细胞外 相对浓度 细胞内 相对浓度 需要 提供能量 需要 转运蛋白 甲 低 高 是 是 乙 高 低 否 是 丙 高 低 是 是 丁 高 低 否 否 A．甲为主动运输 B．乙为协助扩散 C．丙为胞吞作用 D．丁为自由扩散 解析：甲表示的运输方向为逆浓度进行，且需要消耗能量，并通过载体转运，为主动运输，A正确；乙为顺浓度梯度进行，需要转运蛋白，不需要消耗能量，为协助扩散，B正确；丙逆浓度梯度进行排出，需要转运蛋白，需要消耗能量，为主动运输，C错误；丁顺浓度梯度进行吸收，不需要转运蛋白，也不需要能量，是自由扩散，D正确。故选C。 要语必背 必背教材结论性语句 1．(必修1 P62)如果半透膜两侧存在浓度差，渗透的方向就是水分子从水的相对含量高的一侧向相对含量低的一侧渗透。 2．(必修1 P65)当细胞不断失水时，由于原生质层比细胞壁的伸缩性大，原生质层就会与细胞壁逐渐分离开来。 3．(必修1 P66)转运蛋白分为载体蛋白和通道蛋白两类，通道蛋白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，不需要与通道蛋白结合。而载体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。 4．(必修1 P69)一种载体蛋白通常只适合与一种或一类离子或分子结合。 5．(必修1 P72)通过胞吞或胞吐进出细胞，需要膜上蛋白质的参与，更离不开膜上磷脂双分子层的流动性。 学科网（北京）股份有限公司 $$