2025届高三生物一轮复习课件 第6讲 《细胞的物质输入和输出》

高考一轮复习 《细胞的物质输入和输出》 4 2 1 3 渗透作用 动物、植物细胞的吸水和失水 探究实验：植物细胞的质壁分离和复原 被动运输、主动运输和胞吞、胞吐 5 影响物质跨膜运输的因素及曲线分析 考点梳理 考点一 渗透作用 1.渗透作用 （1）概念： （2）方向： （3）发生条件： ① 具有半透膜 ② 二是半透膜两侧的溶液具有浓度差。 （4）渗透压： 指水分子或其他溶剂分子通过半透膜的扩散，称为渗透作用。 从水的相对含量多的一侧向相对含量少的一侧渗透。 溶液中溶质微粒对水的吸引力。 溶质微粒越多，溶液浓度越高，对水的吸引力越大， 溶液渗透压越高，反之，溶液渗透压越低。 知识梳理 1. 渗透作用 （5）现象分析： ① 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。 渗透作用 （5）现象分析： ② 漏斗内液面停止上升的原因： 此时水分子的进出达到相对平衡 （液面上升到一定高度就会产生一个静水压，当这个压力和漏斗内的渗透压对水分 子的作用效果相等时，即通过半透膜进出的水分子数是相等的，液面高度不变） 6 考点二 动物、植物细胞的吸水和失水 吸水膨胀 失水皱缩 维持 正常形态 1. 动物细胞的吸水和失水 （1）原理 （2）条件及现象 低渗溶液 （清水中） 高渗溶液 （20%的蔗糖溶液中） 等渗溶液（0.9%NaCl溶液中） 动物细胞的细胞膜相当于半透膜 细胞质溶液与外界溶液具有浓度差 外 界 溶 液 浓 度 细 胞 质 的 浓 度 小于 大于 等于 知识梳理 8 2.植物细胞的吸水和失水 （1）条件： （2）成熟植物细胞的结构 具有中央大液泡的成熟植物细胞。 相邻细胞 的细胞壁 ① 全透性 ② 伸缩性较小 细胞液：液泡里面的细胞液 细胞膜 细胞质 液泡膜 原生质层 细胞壁 ≠原生质体 去除了细胞壁 以后所剩下的 植物细胞 知识梳理 2.植物细胞的吸水和失水 （3）原理 半透膜： 结构特征 浓度差： 原生质层 细胞壁：全透性、伸缩性小 原生质层：选择透过性、伸缩性大 细胞液与外界溶液存在浓度差 知识梳理 正常的洋葱 外表皮细胞 0.3g/mL的 蔗糖溶液 质壁分离的 洋葱表皮细胞 清水 质壁分离复原的 洋葱表皮细胞 ① 当外界溶液浓度>细胞液浓度时， ② 当外界溶液浓度<细胞液浓度时， ③ 当外界溶液的浓度＝细胞质的浓度时， 细胞失水，发生质壁分离现象。 细胞吸水，发生质壁分离的复原现象。 细胞形态不变。 2、所有质壁分离的细胞都可以复原吗？ 严重失水或失水时间过长会导致细胞死亡，无法质壁分离复原，失去选择透过性。 质:指原生质层，壁:指细胞壁 注意 3、为什么植物细胞放在清水中不会吸收涨破？ 植物细胞的细胞壁具有支持与保护作用 1、质壁分离的细胞中“质”和“壁”分别指什么？ 4.将植物细胞浸泡在浓度大于细胞液的KNO3溶液中， ①短时间内会发生什么变化？ ②一段时间后细胞又会发生什么样的变化？ 短时间内，由于外界KNO3溶液浓度>细胞液浓度，细胞先失水，发生质壁分离； 一段时间后，随着KNO3进入细胞，细胞液浓度上升，细胞开始吸水，发生质壁分离自动复原现象。 葡萄糖、KNO3、NaCl、尿素、乙二醇等可以被细胞吸收，使植物细胞质壁分离自动复原。 3、半透膜和选择透过性膜的区别 （1）半透膜： （2）选择透过性膜： 4、不同状态下，水分子移动情况 （1）渗透平衡时，细胞吸水速率＝失水速率，达到动态平衡， 但膜两侧溶液浓度不一定相等。 （2）细胞吸水时，细胞吸水速率＞失水速率，水分子流向细胞内多于细胞外。 （3）细胞失水时，细胞吸水速率＜失水速率，水分子流向细胞外多于细胞内。 是无生命的物理性薄膜，物质能否通过取决于分子的大小。 是具有生物活性的生物膜， 细胞膜上的转运蛋白决定对不同物质的通过具有选择性。 知识梳理 1. （2021·广东卷）保卫细胞吸水膨胀使植物气孔张开。适宜条件下，制 作紫鸭跖草叶片下表皮临时装片，观察蔗糖溶液对气孔开闭的影响，下 图为操作及观察结果示意图。下列叙述错误的是( ) 比较保卫细胞细胞液浓度，③处理后>①处理后 质壁分离现象最可能出现在滴加②后的观察视野中 C. 滴加③后有较多水分子进入保卫细胞 D. 推测3种蔗糖溶液浓度 高低为②>①>③ A 精题精练 2. 图甲为渗透装置，半透膜袋内有50 mL质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶 液，图乙为放置在某溶液中植物细胞失水量的变化情况，下列有关叙 述不正确的是(　　) 图甲玻璃管液面上升速率逐渐降低， 最终玻璃管液面与清水液面形成一定高度差 若将图甲蔗糖溶液换为0.3 g/mL淀粉溶液， 则玻璃管液面与清水液面的高度差变小 C. 图乙中a点植物细胞失水量最大， 此时细胞的吸水能力最强 D. 图乙中细胞在10 min内发生质壁分离， b点后开始自动质壁分离复原 D 精题精练 判断植物细胞的死活的常用方法： ①能否发生质壁分离与复原； ②细胞质是否流动（观察叶绿体的运动）； ③细胞膜是否有选择透过性（台盼蓝染色法）。 知识梳理 （1）对农作物的合理灌溉，既满足了作物对水分的需要，同时也降低了土壤溶液的浓度，有利于水分的吸收。 （2）盐碱地中的植物不易存活或一次施肥过多造成“烧苗”现象，都是由土壤溶液浓度过高，甚至超过了根细胞液浓度，导致根细胞不易吸水甚至失水造成的。 （3）防腐杀菌：在高浓度的溶液中，细菌等微生物将因失水过多而死亡，从而有效防止了食品腐烂变质。糖渍、盐渍食品不易变质的原因是高浓度的溶液使微生物（如细菌）不能生存和繁殖，从而能较长时间保存食物。 （4）医用生理盐水浓度为0.9%，其渗透压与人体细胞外液的渗透压相当，可以使人体细胞保持正常的形态和功能。 7、细胞吸水和失水原理在生产生活中的应用 知识梳理 考点三 被动运输、主动运输和胞吞、胞吐 物质以扩散方式进出细胞，不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量， 这种物质跨膜运输方式称为被动运输。 1、被动运输 （1）概念： （2）类型： 分为自由扩散和协助扩散两类。 种类 是否需要 转运蛋白 转运蛋白的 构象是否改变 所需能量 运输方向 举例 自由 扩散 　 　 协助 扩散 　 不需要 需要 易化扩散 简单扩散 知识梳理 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， 载体蛋白： 通道蛋白： 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； 注意：转运蛋白 通过时不需要与通道蛋白相结合。 协助扩散 通道蛋白 载体蛋白 物质以扩散方式进出细胞，不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量， 这种物质跨膜运输方式称为被动运输。 1、被动运输 （1）概念： （2）类型： 分为自由扩散和协助扩散两类。 种类 是否需要 转运蛋白 转运蛋白的 构象是否改变 所需能量 运输方向 举例 自由 扩散 　 　 协助 扩散 　 顺浓度梯度 不需要 需要 — 改变 不消耗ATP 不消耗ATP 顺浓度梯度 ① 水分子（多数）：通道蛋白 ② 葡萄糖、氨基酸进入红细胞 ③ 神经细胞K+外流和Na+内流：通道蛋白 ① 水分子（少数） ② 氧、二氧化碳 ③ 甘油、乙醇、苯 小分子物质 脂溶性小分子有机物 知识梳理 生物科学史话 水的进出细胞的方式 过去人们普遍认为，水分子都是通过自由扩散进出细胞的，但后来的研究表明，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的。 知识梳理 物质逆浓度梯度进行跨膜运输， 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， 这种方式叫做主动运输。 2、主动运输 （1）概念： （2）实例： （2）意义： 主动运输普遍存在于动、植物和微生物细胞中， 通过主动运输来选择吸收所需要的物质， 排出代谢废物和对细胞有害的物质， 从而保证细胞和个体生命活动的需要。 小肠上皮细胞吸收氨基酸、葡萄糖、无机盐等 离子、有机小分子逆浓度梯度运输。 主动运输 载体蛋白 ATP ADP+Pi 知识梳理 24 2、主动运输 注意： 某物质的具体运输方式并不唯一，需要根据具体情况去分析判定。 ①葡萄糖（氨基酸）进入红细胞的方式是协助扩散， 葡萄糖（氨基酸）进入小肠上皮细胞的方式是主动运输。 ②Na＋、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。 知识梳理 3、胞吞与胞吐 （1）胞吞： 当细胞摄取大分子时，首先是大分子与膜上的蛋白质结合，从而引起这部分细胞膜内陷形成小囊，包围着大分子。然后，小囊从细胞膜上分离下来，形成囊泡，进入细胞内部。 变形虫摄取食物、 吞噬细胞吞噬病原体等 知识梳理 3、胞吞与胞吐 （1）胞吞： （2）胞吐： 当细胞摄取大分子时，首先是大分子与膜上的蛋白质结合，从而引起这部分细胞膜内陷形成小囊，包围着大分子。然后，小囊从细胞膜上分离下来，形成囊泡，进入细胞内部。 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。 实例：变形虫摄取食物、吞噬细胞吞噬病原体等 实例：分泌蛋白的分泌，神经递质的释放，变形虫排出食物残渣和废物等。 知识梳理 3、胞吞与胞吐 （3）特点 主要运输生物大分子，如蛋白质和多糖，某些小分子物质（如某些神经递质的释放）也可通过胞吞和胞吐方式运输。 ② 需要消耗能量 ③ 不需要载体蛋白，但需要特定的膜蛋白参与 ④ 依赖膜的流动性 胞吞、胞吐会导致膜成分的更新 体现了生物膜的流动性 知识梳理 2. （2021·汕头一模）下图为人小肠绒毛上皮细胞从肠腔中吸收葡萄糖并 运输葡萄糖至组织液中的过程示意图，下列有关说法不正确的是(　　) A.葡萄糖通过载体1和载体3的运输方式不同 B.载体1和载体2运输Na＋的方式不同 C.载体2具有ATP酶活性，能够水解ATP， 为运输Na＋和K＋提供能量 D.载体1运输葡萄糖和运输Na＋的方式 都是主动运输 D 精题精练 考点四 影响物质跨膜运输的 因素及曲线分析 1. 影响物质跨膜运输因素的分析 知识梳理 自由扩散 协助扩散 主动运输 运输 方向 载体 能量 举例 不需要 需要 需要 不消耗 不消耗 消耗 顺浓度梯度 高浓度→低浓度 O2、CO2 H2O、 脂溶性小分子 葡萄糖进 入红细胞，水 小肠吸收葡萄糖、氨基酸，Na+ 、K+、等离子； 顺浓度梯度 高浓度→低浓度 逆浓度梯度 低浓度→高浓度 分析重点 1. 影响物质跨膜运输因素的分析 影响 因素 内部因素： 外部因素 转运蛋白的种类、数量等 细胞膜两侧物质的浓度差； 影响细胞呼吸强度的因素（如O2浓度、温度）等 知识梳理 （1）物质浓度（差） ① 自由扩散：浓度差越大，运输速率越大； ② 协助扩散、主动运输：P点前，浓度差越大，运输速率越大；浓度差达到一定程度（P点后）运输速率不再继续增加，原因是受转运蛋白数量的限制。 1、影响物质跨膜运输因素的分析 知识梳理 33 1、 影响物质跨膜运输因素的分析 通过影响细胞呼吸进而影响主动运输的速率 P点时： PQ段： ③ 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。 （2）氧气浓度： 无氧呼吸为物质的运输提供能量。 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。 与呼吸供能 状况无关 主动运输 （注意：红细胞的主动运输与氧气无关） 知识梳理 ① 温度通过影响分子运动而影响物质的跨膜运输，如图甲。 ② 温度直接影响转运蛋白的活性从而影响 主动运输和协助扩散，如图乙。 ③ 温度通过影响酶的活性影响细胞呼吸， 进而影响细胞的能量供应，如图乙。 1、影响物质跨膜运输因素的分析 生物膜的流动性 温度 物质运输速率 （3）温度： 酶活性 呼吸速率 主动运输 被动运输 影响 影响 影响 影响 知识梳理 ① 其他条件适宜的情况下，协助扩散中转运蛋白数量越多，运输速率越大； ② 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。 ③ 自由扩散不受转运蛋白数量的影响。 1、影响物质跨膜运输因素的分析 （4）转运蛋白数量： 协助扩散 主动运输 知识梳理 2. “三看法”快速判定物质出入细胞的方式 一看 二看 三看 浓度 低浓度 → 高浓度 高浓度 → 低浓度 ：一定为主动运输 不需转运蛋白 需转运蛋白 ：自由扩散 ：协助扩散 能量 不耗能 → 被动运输 耗能 → 是否需囊泡 需载体 不需载体 ：自由扩散 ：协助扩散 需囊泡 不需囊泡 ：胞吞、胞吐 ：主动运输 物质种类 水、脂溶性物质、气体 氨基酸、离子 ：自由扩散 ：一般为主动运输 知识梳理 蛋白质抑制剂 （或蛋白酶） （2）探究是自由扩散还是协助扩散 （1）探究是主动运输还是被动运输 3、探究物质跨膜运输方式的实验设计思路 植株 + 培养液 对某离子吸收减弱或停止 不影响离子吸收 呼吸 抑制剂 → 主动运输 → 被动运输 植株 + 培养液 对某离子吸收减弱或停止 不影响离子吸收 → 协助扩散 → 自由扩散 知识梳理 学科网 rbm.xkw.com rbm.xkw.com rbm.xkw.com Lavf58.29.100 学科网版权所有 $$