第4章 细胞的物质输入和输出 第4课时-【高考零起点】2025年新高考生物总复习学用word（艺考）

第四章　细胞的物质输入和输出 第4课时 一、渗透作用 定义：水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散。 发生渗透作用的条件：①具有半透膜；②膜两侧具有浓度差。 【注意】浓度指物质的量浓度。　 二、水进出细胞的原理 1．动物细胞的吸水和失水 (1)外界溶液浓度＜细胞质浓度→细胞吸水膨胀。 (2)外界溶液浓度＞细胞质浓度→细胞失水皱缩。 (3)外界溶液浓度＝细胞质浓度→细胞形态不变(处于动态平衡)。 (4)动物细胞的细胞膜相当于一层半透膜。 2．植物细胞的吸水和失水 (1)相关结构 细胞液：液泡里面的液体。 细胞壁：伸缩性小，具有全透性。 原生质层：细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质。(原生质层相当于一层半透膜，具有选择透过性，伸缩性大) (2)原理 ①外界溶液浓度＞细胞液浓度→细胞失水→质壁分离。 ②外界溶液浓度＜细胞液浓度→细胞吸水→质壁分离复原。 ③外界溶液浓度＝细胞液浓度→细胞形态不变(处于动态平衡) (3)质壁分离产生的条件 ①具有中央液泡；②具有细胞壁；③外界溶液浓度>细胞液浓度。 (4)发生质壁分离的细胞不能复原的原因可能是外界溶液浓度过高而使细胞失水过度或失水时间过长而死亡。 (5)发生质壁分离时，原生质层与细胞壁之间充满了外界溶液。 (6)在适宜浓度的KNO3溶液中，植物细胞能主动吸收K＋和NO，因此细胞发生质壁分离后会自动复原　。 三、比较几组概念 1．扩散：物质从高浓度到低浓度的运动叫作扩散。(扩散与过膜与否无关，如：O2从浓度高的地方向浓度低的地方运动) 2．渗透：水分子或其他溶剂分子通过半透膜的扩散又称为渗透。 3．半透膜：是一类可以让小分子(如水)物质通过，而较大分子物质不能通过的多孔性薄膜(如玻璃纸、鸡蛋的卵壳膜等)。 4．选择透过性膜：细胞膜上具有载体，且不同生物的细胞膜上载体种类和数量不同，构成了对不同物质吸收与否和吸收多少的选择性。物质是否通过膜根据生命活动的需要与否，而非物质分子的直径大小。 四、渗透压 1．定义 渗透压指恰好阻止纯水中水分子通过半透膜进入溶液所加的外压。将溶液　(S)放入下端封以半透膜的粗玻璃管中，在管内溶液上方装有不漏水的活塞，将此装置放入纯水中，水分子将通过半透膜进入溶液中。如果在溶液上方加以正外压，其大小恰好阻止水分子净进入膜内，溶液与纯水达到渗透平衡，这时正外压产生的压强称为该溶液(在给定温度及该浓度下)的渗透压　。 测定溶液(S)渗透压的简单装置 2．定量计算(仅作了解即可) 水溶液渗透压P＝iCRT，其中C为溶液的物质的量浓度，R为气体常数，i为渗透常数，T为绝对温度。(该公式可看成由理想气体状态方程PV＝nRT　推出) 3．渗透压反映的是溶液微粒对水分子的吸引力，如果半透膜两侧是不同溶液，则其中一种溶液的渗透压反映的是其对另外一种溶液中水分子的吸引力。 五、物质进出细胞的方式 1．被动运输：物质以顺浓度梯度扩散形式进出细胞，不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量的物质跨膜运输方式，分为自由扩散和协助扩散。 (1)自由扩散：指物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式，又叫作简单扩散。 (2)协助扩散：借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式，又叫作易化扩散。 转运蛋白分为载体蛋白和通道蛋白。 载体蛋白只容许与自身结合部分相适应的分子或离子通过，并且转运时自身构象发生改变； 通道蛋白只容许与自身通道直径和形状相适配、大小和电荷相适宜的分子或离子通过。 2．主动运输：从低浓度一侧运输到高浓度一侧(逆浓度梯度)，需要载体蛋白的协助，同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的能量的跨膜运输方式。 3．胞吞、胞吐　 大分子进出细胞时，只能以胞吞、胞吐的形式进行。 胞吞：细胞摄取大分子时，大分子先与膜上的蛋白质结合，使得相应细胞膜内陷形成小囊，将大分子包裹，然后小囊从细胞膜上分离下来，形成囊泡，进入细胞内部，这个过程叫胞吞。 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，将大分子排出细胞，这个过程叫胞吐。 【注意】　(1)胞吞和胞吐体现了细胞膜的流动性，需要消耗能量。 (2)胞吐结束后，囊泡成为细胞膜的一部分。 4．物质进出细胞方式的比较 项目 类别 运输方向 是否需要转运蛋白 是否消耗能量 实例 备注 物 质 进 出 细 胞 的 方 式 跨 膜 运 输 被 动 运 输 自由扩散 顺浓度梯度 不需要 不消耗 O2、CO2、乙醇、甘油、苯等脂溶性分子 ①H2O进出细胞以协助扩散为主(通道蛋白)，以自由扩散为辅 ② 一般情况下，所有离子进出细胞都是主动运输(包括H＋、Cl－、K＋、Na＋、PO、CO等)，但静息状态下，K＋流出神经元，以及产生动作电位时，Na＋流入神经元均为协助扩散 ③葡萄糖和氨基酸进出细胞的方式以主动运输为主，以协助扩散为辅，取决于进入细胞的类型和生理条件 协助扩散 需要　 H2O进出细胞(通道蛋白)、葡萄糖进入红细胞(载体蛋白)等 主动运输 逆浓度梯度 需要 消耗 小肠上皮细胞吸收葡萄糖、氨基酸，各种离子进出细胞等 胞吞、胞吐 与浓度无关 不需要 消耗 生物大分子如蛋白质和多糖进出细胞，分泌蛋白输出细胞 一、选择 1．若半透膜允许水分子通过，不允许蔗糖分子通过，下列关于渗透现象的说法正确的是(　B　) A．初始状态半透膜一侧是蔗糖，一侧是清水，渗透平衡时，半透膜两侧浓度相等 B．初始状态半透膜一侧是蔗糖，一侧是清水，渗透平衡时，半透膜两侧浓度不可能相等 C．初始状态半透膜两侧是不同浓度的蔗糖溶液，渗透平衡时，膜两侧浓度不可能相等 D．初始状态半透膜两侧是不同浓度的蔗糖溶液，渗透平衡时，半透膜两侧浓度一定相等 2．如图所示，把体积与质量浓度相同的葡萄糖溶液与蔗糖溶液用半透膜(允许溶剂和葡萄糖通过，不允许蔗糖通过)隔开，开始时和一段时间后液面情况是(　C　) A．甲高于乙 B．乙高于甲 C．甲先高于乙，乙后高于甲 D．乙先高于甲，甲后高于乙 3．透析袋通常是由半透膜制成的袋状容器。现将3%的淀粉溶液装入透析袋，再放于清水中，实验装置如图所示。30 min后，会发现(　A　) A．透析袋胀大 B．试管内液体浓度减小 C．透析袋缩小 D．试管内液体浓度增大 4．(2022·全国甲卷)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 5．如图表示小肠绒毛上皮细胞细胞膜对不同物质的转运(每种物质转运的方向由箭头表明，黑点的数量代表每种物质的浓度)。下列叙述正确的是(　A　) A．a物质可能是氧气和甘油，运输方式为自由扩散 B．a物质可能是葡萄糖，进入细胞不需要消耗能量，为协助扩散 C．b物质可能是葡萄糖，需要载体蛋白，顺浓度梯度进入细胞内 D．b物质可能是氨基酸和胆固醇，运输方式为主动运输 6．下图是外界因素对物质跨膜运输速率的影响的示意图。下列叙述错误的是(　D　) A．①可表示小肠上皮细胞吸收酒精 B．②可表示肌肉细胞吸收氨基酸 C．③可表示哺乳动物成熟的红细胞吸收K＋ D．④可表示乳酸菌吸收培养基中的葡萄糖 7．下图表示物质出入细胞的方式，其中①～③表示跨膜运输的三种方式，下列有关叙述不正确的是(　A　) A．③方式可表示细胞从外界吸收K＋ B．①方式可表示细胞吸收甘油、乙醇 C．②方式不消耗细胞内化学反应所释放的能量 D．糖醋蒜腌制过程中，蔗糖和醋进入细胞的过程与②和③无关 8．如图曲线a、b表示分子跨膜运输速率与O2浓度的关系，下列分析错误的是(　B　) A．曲线a代表被动运输，曲线b可能代表主动运输 B．曲线a代表的分子跨膜运输一定不需要载体蛋白 C．曲线b运输速率达到饱和的主要原因是生物膜上载体蛋白的数量有限 D．温度可影响生物膜的流动性，从而对曲线a、b代表的运输速率产生影响 9．(2022·湖北卷)哺乳动物成熟红细胞的细胞膜含有丰富的水通道蛋白，硝酸银(AgNO3)可使水通道蛋白失去活性。下列叙述错误的是(　B　) A．经AgNO3处理的红细胞在低渗蔗糖溶液中会膨胀 B．经AgNO3处理的红细胞在高渗蔗糖溶液中不会变小 C．未经AgNO3处理的红细胞在低渗蔗糖溶液中会迅速膨胀 D．未经AgNO3处理的红细胞在高渗蔗糖溶液中会迅速变小 10．(2022·重庆卷)如图为小肠上皮细胞吸收和释放铜离子的过程。下列关于该过程中铜离子的叙述，错误的是(　C　) A．进入细胞需要能量 B．转运具有方向性 C．进出细胞的方式相同 D．运输需要不同的载体 11．(2022·全国甲卷)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 12．(2022·湖南卷)原生质体(细胞除细胞壁以外的部分)表面积大小的变化可作为质壁分离实验的检测指标。用葡萄糖基本培养基和NaCl溶液交替处理某假单孢菌，其原生质体表面积的测定结果如图所示。下列叙述错误的是(　A　) A．甲组NaCl处理不能引起细胞发生质壁分离，表明细胞中NaCl浓度≥0.3 mol/L B．乙、丙组NaCl处理皆使细胞质壁分离，处理解除后细胞即可发生质壁分离复原 C．该菌的正常生长和吸水都可导致原生质体表面积增加 D．若将该菌先65 ℃水浴灭活后，再用NaCl溶液处理，原生质体表面积无变化 13．(2022·山东卷)NO和NH是植物利用的主要无机氮源，NH的吸收由根细胞膜两侧的电位差驱动，NO的吸收由H＋浓度梯度驱动，相关转运机制如图。铵肥施用过多时，细胞内NH的浓度增加和细胞外酸化等因素引起植物生长受到严重抑制的现象称为铵毒。下列说法正确的是(　B　) A．NH通过AMTs进入细胞消耗的能量直接来自ATP B．NO通过SLAH3转运到细胞外的方式属于被动运输 C．铵毒发生后，增加细胞外的NO会加重铵毒 D．载体蛋白NRT1.1转运NO和H＋的速度与二者在膜外的浓度呈正相关 14．(多选)2021年诺贝尔生理学或医学奖获得者在研究辣椒素的过程中发现了TRPV1，这是一种能被疼痛和热激活的细胞膜上的离子通道。它的合成过程与分泌蛋白类似。下列说法正确的是(　BD　) A．离子通过TRPV1运输时，需要与其结合并改变TRPV1自身的构象 B．参与TRPV1形成的细胞器有核糖体、内质网、高尔基体和线粒体 C．TRPV1是热激活的离子通道，所以高温条件下一定不会失活 D．TRPV1具有运输功能与其结构相适应 二、填空 12．研究人员在豚鼠胰腺腺泡细胞中注射3H标记的亮氨酸，通过检测放射性的聚集和转移情况，研究分泌蛋白的合成和分泌过程。请回答下列问题： (1)该实验采用了同位素标记法进行研究，以追踪相关物质的去向。 (2)预测实验结果：放射性在不同结构中聚集和转移的先后顺序是③⑦⑤②⑤①(以图中序号作答)。这一结果体现了细胞内各种结构之间的协调配合(或分工合作)关系。 (3)研究人员采用某种方法使腺泡细胞的高尔基体全部解体，再进行相关实验。结果发现，放射性只在细胞内进行转移，但却未出现在细胞外，这表明高尔基体与分泌蛋白的分泌有关。 13．下图是细胞核的亚显微结构示意图，据图回答下列问题： (1)大肠杆菌细胞中观察不到此图所示结构，原因是大肠杆菌是原核生物，无核膜包被的细胞核。 (2)图中①的名称是染色质，将其彻底水解可得到的小分子主要有氨基酸、含氮碱基、脱氧核糖、磷酸。 (3)图中③(填序号)属于生物膜系统的组成部分，其基本支架是磷脂双分子层。 (4)结构②的功能是与核糖体和某种RNA的形成有关。 (5)图示信息显示核孔的功能是实现核质间频繁的物质交换和信息交流。 学科网（北京）股份有限公司 $$