2025届高三一轮复习生物：细胞的物质输入和输出课件

第四章 细胞的物质输入和输出 第一节 物质跨膜运输的实例 师说P29必修一P60 你吃比较咸的食物时，如腌制的咸菜、连续磕带盐的瓜子等，你的口腔和唇的黏膜会有什么感觉？为什么？ 当你把白菜剁碎准备做馅时，常常放一些盐，过一段时间后就可见有水分渗出，水分从哪里来？为什么会有水分渗出？ 萎蔫的青菜放入清水中浸泡一段时间后，会有什么变化？为什么？ 思考 1 2 3 清水 玻璃纸 (半透膜) 蔗糖溶液 蔗糖分子 水分子 5 4 一、渗透作用 1、渗透系统 误区警示：1、漏斗内液面上升仅仅因为清水中水分子进入漏斗吗？ 2、漏斗内液面不再上升仅仅因为清水中水分子不再进入漏斗吗？ 2、渗透作用 （1）、定义： 渗透作用是指水分子（或其他溶剂分子）透过半透膜 从低浓度溶液向高浓度溶液扩散现象。 （2）、发生条件： 具有半透膜 半透膜两侧有浓度差 （3）、渗透作用的原理 （4）、渗透作用与扩散作用的比较 其他半透膜：肠衣、猪膀胱膜、蛋壳上的膜、蚕豆的种皮、鱼鳔 S1溶液 S2溶液 ①若S1溶液浓度＞S2溶液浓度，则单位时间内由S2溶液移动到S1溶液的水分子数多于由S1溶液移动到S2溶液的水分子数，漏斗内液面升高 ②若S1溶液浓度＜S2溶液浓度，则单位时间内由S1溶液移动到S2溶液的水分子数多于由S2溶液移动到S1溶液的水分子数，漏斗内液面下降 ③若S1溶液浓度＝S2溶液浓度，水分子的移动处于动态平衡，漏斗内液面不变 比较项目 渗透作用 扩散作用 概念 水分子（或其他溶剂分子）透过半透膜 的扩散现象。 物质从相对含量多的地方向相对含量少的地方的自由移动 条件 具有半透膜；半透膜两侧有浓度差 两处物质相对含量不等 结果 透过半透膜的水或其他溶剂分子达到动态平衡(浓度一般不等) 两处物质相对含量相等 联系 渗透作用是扩散作用的一种特殊形式 二、细胞的吸水和失水 1、动物细胞的吸水和失水（以哺乳动物成熟红细胞为例） （1）条件： ①半透膜：红细胞的　 　。 ②浓度差： 存在浓度差。 细胞膜 外界溶液与细胞质 （2）实验过程 吸水膨胀 失水皱缩 水分进出平衡 低浓度溶液中:由于外界溶液浓度＜细胞质的浓度　红细胞__________。 高浓度溶液中:由于外界溶液浓度＞细胞质的浓度　细胞__________。 在等渗溶液中:由外界溶液浓度=细胞质的浓度 红细胞_________。 实验现象记录 低浓度溶液 高浓度溶液 人的红细胞 生理盐水 其它动物细胞吸水和失水和原理与红细胞的是一样的。 细胞壁 细胞膜 细胞质 液泡膜 原生质层 (1)、成熟植物细胞的结构 细胞液 2. 植物细胞的吸水和失水： 全透性，收缩性小 细胞核 具有选择透过性，相当于半透膜；伸缩性大 （2）原理和现象： ①外界溶液浓度______细胞液浓度时，细胞失水，发生________现象。 ②外界溶液浓度_____细胞液浓度时，细胞吸水，发生___________ 现象。 （3）质壁分离的前提（原因）： ①外因：细胞（活细胞）内外溶液存在________ 　 ②内因：原生质层相当于一层_______； 细胞壁的伸缩性________ 原生质层。 大于 质壁分离 小于 质壁分离复原 浓度差 小于 半透膜 提示：①相同点：某些物质可以通过，另一些物质不能通过。 思考：半透膜与选择透过性膜有哪些异同点？ 选择透过性膜：水分子可以自由通过，细胞要选择吸收的一些离子和小分子也可以通过，而其他的离子、小分子和大分子物质则不能通过。 半透膜：水分子可以自由通过，蔗糖分子则不能通过。 师说P30 ②不同点：选择透过性膜有生物活性，膜上有载体蛋白，半透膜没有生物活性。所以半透膜不一定是选择透过性膜，而选择透过性膜一定是半透膜。 （1）对比分析： 3、渗透系统的组成分析及应用： 渗透作 用模型 植物细胞与外界溶液形成渗透系统 图解 师说P30 基本组 成或条 件　　 半透膜；且两侧的溶液具有浓度差 原生质层——选择透过性膜 浓度差——细胞液与外界溶液之间 原理 水分子通过半透膜的扩散作用 细胞液通过原生质层与外界溶液之间发生渗透作用 水扩散方向 低浓度溶液―→高浓度溶液 水分子相对含量多的一侧向水分子相对含量少的一侧移动 溶液浓度指物质的量浓度而非质量浓度，如10%葡萄糖溶液和10%蔗糖溶液的质量浓度相等，但10%蔗糖溶液的物质的量浓度小，故水可通过半透膜由蔗糖溶液向葡萄糖溶液移动。 特别提醒： 例1：下图表示一中间隔以半透膜（只允许水分子通过）的水槽，两侧分别加入等质量分数的葡萄糖溶液和麦芽糖溶液。然后在半透膜两侧加入等质量的麦芽糖酶，在加入麦芽糖酶前后A、B两侧液面的变化是（　） A. 加酶前A侧上升，加酶后B侧上升并等于A侧高度 B. 加酶前A侧上升，加酶后B侧上升并高于A侧高度 C. 加酶前后A、B两侧液面不变 D. 加酶前A、B两侧液面不变，加酶后B侧上升并高于A侧高度 B 师说P32考向1 ⅱ、具有浓度差： （2）验证渗透作用发生的条件： ⅰ、具有半透膜： 漏斗内 烧杯内 溶液浓度 M N 现象及结论 ①若漏斗内液面上升，则_____ ②若漏斗内液面不变，则_____ ③若漏斗内液面下降，则_____ （3）渗透系统的应用： ①比较不同溶液浓度大小： M>N M＝N M<N 注意：渗透系统适用于比较溶质不能透过半透膜的溶液浓度的大小。 ②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 4、观察植物细胞的质壁分离及复原： （1）实验原理： ①成熟的植物细胞构成渗透系统可发生渗透作用。原生质层相当于一层半透膜，细胞壁的伸缩性小于原生质层； ③外界溶液浓度小于细胞液浓度时，细胞吸水，发生质壁分离复原现象。 ②外界溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞失水，发生质壁分离现象。 师说p34 （2）质壁分离与复原实验流程： 引流法 渗透失水 细胞壁的伸缩性小于原生质层 渗透吸水 为什么做质壁分离和复原实验时要选择紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞？ 提示：由于液泡内含大量花青素,使液泡呈紫色,便于观察. 能否选择紫色洋葱鳞片叶内表皮细胞、白色洋葱鳞片叶表皮细胞、根尖成熟区细胞？ 根尖分生区细胞？筛管细胞？动物细胞？ 提示：都有中央大液泡，能发生质壁分离和复原，但是液泡无色,不便于观察. 提示：由于根尖分生区细胞无中央大液泡,筛管细胞是死细胞，原生质层无选择透过性，动物细胞无细胞壁，所以不能发生质壁分离和复原 选材标准：有颜色的成熟的具有大液泡的活的植物细胞 中央液泡大小 颜色 原生质层的位置 细胞大小 蔗糖溶液 逐渐? 紫色逐渐 原生质层 ? 细胞壁 基本不变 清水 逐渐恢复 ? 大小 紫色逐渐 原生质层 原来位置 基本不变 观察结果记录 变小 脱离 原来 （3）实验结果 （4）实验结论 原生质层相当于半透膜,成熟植物细胞是一个渗透系统 变深 变浅 恢复 注意：质壁分离时，原生质层的外界面是_______，细胞壁与原生质层之间是________。 细胞膜 外界溶液 （5）实验中的注意事项： ①选材：选取带有____的、____的具有大液泡的 __的___细胞---紫色洋葱鳞片叶外表皮 ②观察到质壁分离后应____做质壁分离复原的实验，避免细胞长时间处于高浓度的溶液中，失水过度而死亡。 ③选用的蔗糖溶液浓度（__g/ml）要适宜。浓度过低(___发生质壁分离或速度___)过高（质壁分离速度虽__，但细胞会过度失水死亡, ___发生质壁分离复原）都不行。且选用的溶液要恰当,盐酸、酒精、醋酸不宜选用，容易___细胞。适宜浓度的NaCl溶液和硝酸钾溶液也可以。 水棉、黑藻、鸭拓草也是常用材料 颜色 成熟 活 植物 迅速 0.3 不会 很慢 快 不会 杀死 思考：发生质壁分离自动复原的原因？ 溶质分子通过主动运输（如K+、NO3-、Cl- 、 Na+ 、等）或自由扩散（如甘油、尿素、乙二醇等）进入细胞液，增大了细胞液浓度，当增大到大于外界溶液浓度时细胞吸水。所以这些物质可以出现质壁分离和自动复原现象。 师说P31跟踪训练1 ①判断植物细胞的死活： （6）质壁分离实验的应用： 待测植物细胞＋系列浓度梯度的蔗糖溶液，细胞液浓度介于______质壁分离和刚刚____质壁分离的蔗糖溶液的浓度之间。 待测植物细胞＋蔗糖溶液→发生质壁分离，细胞是____的；未发生质壁分离，细胞是死的。 ②测定细胞液浓度范围： 活 未发生 发生 师说P34注意问题 同一植物的相同_____细胞＋一系列未知浓度的溶液，比较刚刚发生质壁分离所需所用时间长短―→判断溶液浓度的大小(时间越短，未知溶液的浓度越___)。 ③比较不同植物细胞的细胞液浓度大小： 不同植物细胞＋同一浓度的蔗糖溶液，比较刚刚发生质壁分离时所需时间的长短―→判断细胞液浓度大小(时间越短，细胞液浓度越____)。 ④比较一系列未知溶液的浓度的大小： 小 成熟 大 ⑤鉴别不同种类的溶液(KNO3溶液和蔗糖溶液)： 相同成熟植物细胞＋不同种类溶液： 若只发生________现象→溶质____通过原生质层的溶液（如蔗糖溶液）； 若质壁分离后________→溶质能通过原生质层的溶液（ KNO3溶液）。 质壁分离 不能 自动复原 　　ⅰ、质壁分离过程中蔗糖分子不进入细胞中。 ⅱ、质壁分离过程中细胞液中的色素分子不进入外界溶液中。 ⑥验证原生质层确实具有选择透过性： ⑦观察植物细胞的细胞膜 ⑧验证细胞壁的伸缩性小于原生质层的伸缩性 质壁分离→原生质层的外界面是细胞膜 三、物质跨膜运输的其他实例 1、番茄和水稻吸收无机盐离子的比较 （1）水稻吸收水分和SiO44-较多，吸收Ca2+和Mg2+较少, 说明同种植物对不同离子的______不同，具有_______。 （2）而番茄相反，说明不同植物对无机盐离子的吸收 是有_____的。 （3）植物细胞在同一时间内水和无机盐的______不同，说明吸收水和无机盐离子是两个_________的过程。 教材P63 吸收量 选择性 差异 相对独立 吸收量 ___________对同种矿物质的吸收以及同种微生物对___________的吸收表现出较大的_____。 3、微生物吸收矿物质的特点 2、人体甲状腺滤泡上皮细胞吸收碘说明：碘进入甲状腺滤泡上皮细胞是从低浓度向高浓度运输，即______梯度进行。 总结: （1）物质跨膜运输并不都是______梯度的，而且细胞对于物质的输入和输出有______。 （2）细胞膜和其他生物膜都是__________膜 逆浓度 不同微生物 不同矿物质 差异 顺浓度 选择性 选择透过性 例2、撕去紫色洋葱外表皮，分为两份，假定两份外表皮细胞的大小、数目和生理状态一致，一份在完全营养液中浸泡一段时间，浸泡后的外表皮称为甲组；另一份在蒸馏水中浸泡相同的时间，浸泡后的外表皮称为乙组。然后，两组外表皮都用浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液里处理，一段时间后外表皮细胞中的水分不再减少。此时甲、乙两组细胞水分渗出量的大小，以及水分运出细胞的方式是(　　)。 A．甲组细胞的水分渗出量与乙组细胞的相等，主动运输 B．甲组细胞的水分渗出量比乙组细胞的高，主动运输 C．甲组细胞的水分渗出量比乙组细胞的低，被动运输 D．甲组细胞的水分渗出量与乙组细胞的相等，被动运输 　 C 例3、将浸润在0.3 g/L蔗糖溶液中的紫色洋葱表皮制成装片，放在显微镜下观察，结果如图所示。请据图回答下列问题。 (1)洋葱表皮细胞通过渗透作用失水，导致细胞发生质壁分离，原生质层在该过程中充当了________。以下结构或物质属于原生质层的是________。 A．液泡膜 　　　B．线粒体 　　　C．液泡色素 D．细胞核 　　　E．细胞壁 半透膜 AB (2)请在坐标系中绘出细胞吸水力随质壁分离程度变化曲线。 (3)藓类小叶是否是观察线粒体的理想实验材料？________，为什么？ ________。 → 不是 细胞中有叶绿体，影响染色后的线粒体的观察 物质出入细胞的方式 离子、小分子的跨膜运输 大分子和颗粒物质的膜泡运输 被动运输 主动运输 自由扩散 协助扩散 胞吞 胞吐 第三节 物质跨膜运输的方式 葡萄糖等一些物质______梯度跨膜运输，进出细胞需借助 的协助，但不需要_____,如______吸收葡萄糖。 浓度差 载体蛋白 载体 一、物质跨膜运输： 1．被动运输： (1)自由扩散： 一些小分子物质利用细胞内外溶液的 ，通过简单的扩散作用进出细胞，不需要 和____，如水、气体（CO2、O2）、脂质（磷脂、固醇：胆固醇、性激素、VD）、有机溶剂（甘油、脂肪酸、乙醇、苯、四氯化碳）等。 (2)协助扩散： 能量 顺浓度 红细胞 能量 2．主动运输： 某些离子和小分子物质，能够从 一侧运输到 一侧，需要 的协助，同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的 。 低浓度 高浓度 载体蛋白 能量 保证活细胞能够按照生命活动的需要主动选择吸收所需要的_______并排出_______和对细胞有害的物质。 （1）主动运输概念（条件）： （2）主动运输实例： 细胞吸收大多数离子（除去静息电位K外流和动作电位Na内流）、氨基酸、核苷酸、葡萄糖（除去红细胞吸收葡萄糖）等。 （3）主动运输意义： 营养物质 代谢废物 3、自由扩散、协助扩散和主动运输的比较： 物质出入 细胞方式 被动运输 主动运输 自由扩散 协助扩散 运输方向 是否需 要载体 是否消 耗能量 高浓度→ 低浓度 高浓度→ 低浓度 低浓度→ 高浓度 不需要 需要 需要 不消耗 不消耗 消耗 师说P31 师说P32跟踪训练2 图例 举例 曲线(一定浓度范围内) 动力 O2、CO2、 H2O、甘油、 乙醇、苯等 红细胞吸 收葡萄糖 葡萄糖、 氨基酸、 无机盐等 浓度差 浓度差 能量(ATP) 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 当细胞摄取大分子和颗粒物质时，附着在_____的表面，细胞膜内陷形成小囊，分离后形成_____，进入细胞内，这种现象叫____ 。细胞需要外排的大分子和颗粒物质，先在细胞内形成囊泡，后与______融合，将其排出，这种现象叫______ 。 二、非物质跨膜运输---膜泡运输： 胞吞 胞吐 细胞膜 囊泡 因此膜泡运输跨过___层膜。 0 细胞膜 胞吞 胞吐 条件 细胞摄取或排出大分子和颗粒物质的方式 原理 特点 方向 实例 变形虫、草履虫吞食物颗粒，白细胞吞噬细菌等 变形虫草履虫的排泄、胰岛素和神经递质的释放 生物膜的______ 通过小泡转移，需要消耗____，不需要____ 细胞外→内 细胞内→外 体现膜的流动性（师说P20）：胞吞、胞吐和细胞分裂、细胞融合和植物细胞质壁分离及复原、动物细胞吸水膨胀与失水皱缩 流动性 能量 载体 三、影响物质运输速率的因素： 1、物质浓度： 在一定浓度范围内，协助扩散或主动运输速率不再随物质浓度的增大而加快时，主要是因为细胞膜上运输该物质的载体蛋白的数量有限。主动运输还可能受细胞内能量供应的限制。 师说P31 主动运输 2、O2浓度： 自由扩散和协助扩散统称为被动运输，其运输方向都是从高浓度一侧到低浓度一侧，其运输的动力都是浓度差，不需要能量，因此与氧浓度无关，运输速率不随氧浓度增大而改变。 主动运输方式既需要载体协助又需要消耗能量。在氧气浓度为零时，通过细胞无氧呼吸供能，但无氧呼吸产生能量较少所以运输速率较低，在一定范围内随氧气浓度增加运输速率不断加快，当氧浓度足够高时，运输速率不再随氧浓度增大而加快。 3、温度： 4.影响主动运输的因素： (1)载体：载体是细胞膜上的一类蛋白质。 ①载体具有_______，不同物质运输所需的载体不同，不同生物细胞膜上载体的____和____也不同。其根本原因是由_____决定的。 ②载体具有______现象，当细胞膜上的载体已经达到饱和，细胞吸收该载体运载的物质的速度不再随物质浓度的增大而增大。 (2)能量：凡能影响细胞内产生能量的因素，都能影响主动运输，如氧气浓度、温度等。 需要耗能的运输方式：主动运输、___、胞吐 基因 种类 数目 特异性 饱和 胞吞 例3、由图中曲线a、b表示物质跨膜运输的两种方式，下列表述正确的是(　　)。 A．脂溶性小分子物质不能通过方式a运输 B．与方式a有关的载体蛋白覆盖于细胞膜表面 C．方式b的最大转运速率与载体蛋白数量有关 D．抑制细胞呼吸对方式a和b的转运速率均有影响 C 训练1、图甲表示四种不同的物质在一个动物细胞内外的相对浓度差异。通过图乙所示的过程来维持细胞内外浓度差异的物质是(　　)。 A．Na＋ B．K＋ C．胰岛素 D．CO2 B $$