第2单元 第2讲 细胞的物质输入和输出（学生讲义）-【新高考方案】2026年高考生物Ⅰ一轮总复习

第2讲　细胞的物质输入和输出 明确 目标 1.阐明细胞膜具有选择透过性;　2.举例说明有些物质顺浓度梯度进出细胞,不需要额外提供能量;有些物质逆浓度梯度进出细胞,需要能量和载体蛋白;　3.举例说明大分子物质或颗粒性物质等可以通过胞吞、胞吐进出细胞。 建构 知识 体系 主题研习(一)　水进出细胞的原理 重难点(一)　渗透作用的原理及实验装置的拓展应用 1.渗透作用原理 (1)液面上升的原因是单位时间由烧杯中通过半透膜进入漏斗中的水分子数　　　单位时间由漏斗中通过半透膜进入烧杯中的水分子数。  (2)液面不会一直上升的原因:液面上升到一定程度就会产生一个静水压(图中Δh),当该压力和漏斗中的吸水能力　　　时液面不再上升。  2.验证渗透作用发生的条件 3.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: 　　[例1]　(2023·重庆高考)某兴趣小组利用图示装置和表中试剂探究了透析袋的透性。当a为①、b为⑤,袋内溶液逐渐变为蓝色; 当a为②、b为③,水浴(55 ℃)后透析袋内、外均不出现砖红色。下列叙述正确的是 (　　) 编号 ① ② ③ ④ ⑤ 试剂 质量分数为3%的可溶性淀粉溶液 质量分数为5%的葡萄糖溶液 斐林试剂 淀粉酶溶液 碘溶液 (棕红色) A.若a为①+②、b为③,水浴后透析袋外最终会出现砖红色 B.若a为①+②、b为⑤,透析袋外的溶液最终会出现蓝色 C.若a为①+④、b为⑤,透析袋内的溶液最终会出现棕红色 D.若a为①+④、b为③,水浴后透析袋内最终会出现砖红色 听课随笔: 重难点(二)　细胞的吸水和失水的判断 |探|究|学|习| 1.动物细胞的吸水和失水 (1) (2)现象 2.植物细胞的吸水和失水(以成熟植物细胞为例) (1)当外界溶液浓度>细胞液浓度时,细胞失水,发生　　　　　现象。  (2)当外界溶液浓度<细胞液浓度时,细胞吸水,失水的细胞发生　　　　　　　　现象。  (3)当外界溶液浓度=细胞液浓度时,水分子进出平衡,细胞保持原态。 　　[例2]　(2024·汉中二模)将萝卜切成长度、宽度和厚度相同的细条,测定其长度并记录,再将其分成a、b、c、d、e五组,分别置于不同浓度的蔗糖溶液中,一段时间后,测量各组萝卜条的长度,实验前与实验后的长度比值为:a组1.4,b组1.2,c组1.0,d组0.8,e组0.6。下列叙述正确的是 (　　) A.a组萝卜条实验前与实验后的长度比值大于1,所以表现为吸水 B.e组萝卜条实验后吸水达到平衡时,细胞液浓度一定等于外界蔗糖溶液浓度 C.萝卜条失水过程中,原生质层相当于半透膜,且细胞的吸水能力逐渐变强 D.c组萝卜条实验前与实验后的长度比值等于1,浸泡期间水分子不进出细胞 听课随笔: |认|知|生|成|　判断细胞吸水和失水的主要依据(与正常状态相比) 依据 分析 细胞液浓度变化 细胞液浓度增大,表明细胞渗透失水;细胞液浓度减小,表明细胞渗透吸水 原生质体体积变化 原生质体体积增大,表明细胞渗透吸水;原生质体体积减小,表明细胞渗透失水 细胞液中色素颜色深浅变化(细胞液中含有色素的细胞) 细胞液中色素颜色变深,表明细胞渗透失水;细胞液中色素颜色变浅,表明细胞渗透吸水 液泡直径与细胞壁直径比值变化 液泡直径与细胞壁直径比值减小,细胞渗透失水;液泡直径与细胞壁直径比值增大,细胞渗透吸水 题点(一)　渗透作用的原理及应用分析 1.(2025·广安模拟)为研究成熟植物细胞的渗透现象,设计简易渗透装置如图甲所示。将洋葱表皮细胞浸入某种浓度的蔗糖溶液或清水中所发生的变化如图乙所示。下列相关叙述错误的是 (　　) A.若图甲表示达到渗透平衡状态,则S1和S2溶液浓度的大小关系是S1>S2 B.图乙中左侧细胞的吸水能力比右侧细胞弱 C.图乙中相当于图甲中半透膜的是③④⑤ D.图乙所示细胞中②处的液体是清水 [归纳拓展]　分析渗透作用时的关注点 ①渗透≠扩散:渗透作用必须通过半透膜,扩散则不一定需要;扩散适用于各种物质,渗透仅指溶剂分子。渗透是一种特殊的扩散。 ②若渗透平衡后,半透膜两侧液面仍存在高度差,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。 ③渗透装置中溶液的浓度一般指物质的量的浓度,即溶质微粒的数量浓度。若为质量浓度,则需要分析相对分子质量的大小。 ④在分析时要特别注意半透膜和透析袋与溶质的关系,半透膜或透析袋是否允许溶质通过。 2.(2024·青岛期末)为探究渗透作用的条件,生物学习小组的同学设计了下图装置。在U型管的底部安装半透膜,在甲、乙两侧注入等量的蒸馏水,然后将两个装有等量、等质量分数的淀粉和葡萄糖溶液的透析袋,分别置于甲、乙两侧的蒸馏水中,一段时间后分别取两侧溶液用斐林试剂进行检测,同时在乙侧加入 适量碘—碘化钾溶液(透析袋和半透膜大分子无法通过,小分子可以自由通过)。下列说法错误的是 (　　) A.甲、乙两侧所取溶液检测时均会产生砖红色沉淀 B.液面稳定后甲侧的液面高于乙侧 C.甲侧的透析袋内呈现蓝色、乙侧不会呈现蓝色 D.葡萄糖可以通过协助扩散的方式通过透析袋和半透膜 题点(二)　动植物细胞吸水与失水的分析 3.(2024·湖南高考)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,如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 (　　) 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8~48 h,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 4.仙人掌的茎由内部薄壁细胞和进行光合作用的外层细胞等组成,内部薄壁细胞的细胞壁伸缩性更大。水分充足时,内部薄壁细胞和外层细胞的渗透压保持相等;干旱环境下,内部薄壁细胞中单糖合成多糖的速率比外层细胞快。下列说法错误的是 (　　) A.细胞失水过程中,细胞液浓度增大 B.干旱环境下,外层细胞的细胞液浓度比内部薄壁细胞的低 C.失水比例相同的情况下,外层细胞更易发生质壁分离 D.干旱环境下内部薄壁细胞合成多糖的速率更快,有利于外层细胞的光合作用 主题研习(二)　观察植物细胞的质壁分离和复原(实验) 1.实验原理 内因 ①成熟的植物细胞的原生质层相当于一层　　　　;  ②原生质层比细胞壁的伸缩性大 外因 　　　　与外界溶液之间具有一定的浓度差,细胞能渗透吸水或失水  2.实验步骤 3.现象与结论 (1)当细胞液的浓度小于外界溶液的浓度时,细胞　　　,发生　　　　　。  (2)发生质壁分离的细胞,当细胞液的浓度　　　外界溶液的浓度时,细胞　　　,发生质壁分离复原。  [思考探究]右图表示处于质壁分离状态的紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞,请分析并回答相关问题: (1)实验时一定要选择紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞吗?选用此细胞的理由是什么? 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (2)c处的溶液是什么? 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (3)c处溶液浓度是否一定大于b处?理由是什么? 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1.质壁分离及复原的条件 (1)从细胞角度分析 ①死细胞、动物细胞及未成熟的植物细胞(如根尖分生区细胞)不能发生质壁分离及复原现象。 ②细菌细胞也能发生质壁分离,但现象不明显。 (2)从溶液角度分析 ①在一定浓度溶质不能透过半透膜的溶液中只会发生质壁分离现象,不能发生自动复原现象(只有用清水或低渗溶液处理,方可复原)。 ②在一定浓度溶质可透过半透膜(如KNO3、甘油、尿素、乙二醇等)的溶液中可发生质壁分离,并能自动复原,因为K+、N、尿素、乙二醇等可转运到细胞内,使细胞液浓度升高,细胞渗透吸水而发生自动复原。 ③本实验选用质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液。若质量浓度过高,质壁分离速度虽快,但会使细胞在短时间内因失水过多而死亡,质壁分离后不能复原;若质量浓度过低,则不能引起质壁分离或质壁分离速度太慢。 2.实验拓展应用 (1)判断成熟植物细胞的死活 (2)测定细胞液浓度范围 (3)鉴别不同种类的溶液(如KNO3溶液和蔗糖溶液) 题点(一)　实验原理、步骤和结果观察 1.(2025·广州模拟)“观察洋葱表皮细胞的质壁分离及质壁分离复原”实验中,用显微镜观察到的结果如图所示。下列叙述正确的是 (　　) A.甲、乙、丙不能在同一个细胞内依次发生 B.与甲图细胞相比,乙图细胞的细胞液浓度较低 C.由实验结果推知,甲图细胞是有活性的 D.该实验只是观察了质壁分离和复原现象,没有设计对照实验 2.(2025·茂名一模)紫色洋葱鳞片叶是观察植物细胞质壁分离的常用实验材料。为拓展该实验材料的来源,兴趣小组选择几种有色叶片进行了探究,结果如下表所示。下列相关叙述错误的是 (　　) 材料 取材部位 颜色 细胞重叠度 质量分数10%KNO3处理后效果 质量分数30%蔗糖处理后效果 虎耳草叶片 下表皮 紫红色 极易得到单层 很明显 很明显 紫甘蓝叶片 上、下表皮 蓝紫色 较易得到单层 很明显 很明显 紫色洋葱鳞片叶 外表皮 紫红色 不易得到单层 很明显 很明显 A.各种叶片发生质壁分离的外因是外界溶液浓度大于细胞液浓度 B.各种叶片发生质壁分离的过程中,细胞的吸水能力都逐渐增强 C.质量分数10%KNO3处理后各种叶片均能观察到质壁分离复原 D.相较于紫色洋葱鳞片叶,选择虎耳草叶片进行实验时更易操作 题点(二)　实验的拓展分析及应用 3.(2025·柳州模拟)某研究性学习小组为了测定某植物组织细胞液浓度设计了如下实验:取相同试管分为甲、乙两组,依次编号为1~6号,相同的试管编号中加入相同浓度的蔗糖溶液。在甲试管中放入待测植物材料一段时间后,从中取小液滴滴入乙试管(如图所示),结果如表所示 (注:甲试管内加入适量的亚甲蓝,亚甲蓝可使蔗糖溶液变蓝,忽略亚甲蓝对蔗糖浓度的影响)。下列相关叙述错误的是 (　　) 乙组试管编号 1 2 3 4 5 6 乙组试管蔗糖浓度/(mol·L-1) 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 蓝色小液滴升降情况 下降 下降 下降 上升 上升 上升 注:液滴下沉表明液滴的浓度大于试管内溶液浓度,反之则小于试管内溶液浓度。 A.若上述实验中蓝色小液滴均上升,则需适当降低外界溶液浓度 B.分析表格数据可知待测植物的细胞液浓度相当于1.5~2.0 mol·L-1的蔗糖溶液 C.上述实验可以用适宜浓度的硝酸钾溶液代替蔗糖溶液 D.蓝色小液滴在1~3号试管中均下降,下降速度最快的是在1号试管中 课下请完成课时跟踪检测(六) 主题研习(三)　物质进出细胞的方式 　(一)被动运输 1.概念:物质以扩散方式进出细胞,　　　　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。  2.类型:分为自由扩散和协助扩散两类。 项目 自由扩散 协助扩散 概念 物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式 借助膜上的　　　　　进出细胞的物质扩散方式  运输方向 　　浓度→　　浓度  　　浓度→　　浓度  转运蛋白 　　　  需要 能量 不消耗 　　　  影响因素 浓度差大小 浓度差大小;转运蛋白的数量 3.通道蛋白与载体蛋白的异同 (二)主动运输 (三)大分子进出细胞的方式——胞吞和胞吐 1.图示分析 项目 胞吞 胞吐 图例 运输方向 胞外→胞内 胞内→胞外 举例 巨噬细胞吞噬抗原、变形虫摄食 胰岛素、消化酶、抗体等分泌 2.特点 (1)主要运输　　　　　,如蛋白质、多糖。  (2)　　　消耗能量。  (3)不需要转运蛋白协助,但需要特定的膜蛋白参与。 (4)依赖膜的　　　　。  　　自我诊断 1.概念理解(判断正误) (1)婴儿肠道上皮细胞吸收母乳中免疫球蛋白的过程不涉及受体蛋白识别和载体蛋白协助。 (　　) (2)葡萄糖是机体能量的重要来源,能经自由扩散通过细胞膜。 (　　) (3)物质进出细胞方式中的被动运输过程与膜蛋白无关。 (　　) (4)肾小管上皮细胞通过主动运输方式重吸收氨基酸。 (　　) (5)胰岛B细胞分泌胰岛素不需要消耗能量。 (　　) 2.事理分析 (1)(人教版必修1 P67“图4⁃5”发掘)细胞外的K+能够通过离子通道进入植物的根细胞。离子通道是由　　　　复合物构成的,其运输的特点是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(答出1点即可)。  (2)(人教版必修1 P69正文发掘)Na+、K+、Ca2+等物质在逆浓度跨膜运输时,首先要与膜上的载体蛋白的特定部位结合,然后进行运输,请说明此过程中载体蛋白发生的变化:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (3)(人教版必修1 P68“科学史话”探究)非洲爪蟾卵母细胞几乎对水不通透,是进行水通道蛋白研究的良好材料。阿格雷等人将CHIP28蛋白的mRNA注入非洲爪蟾卵母细胞。72 h后,CHIP28蛋白大量表达。把卵母细胞移到低渗溶液中,显微观察发现卵母细胞迅速吸水膨胀。阿格雷由此确定CHIP28蛋白是一种水通道蛋白。 ①有人对此实验提出质疑,请说明合理的质疑理由:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  ②请再补充实验以证明CHIP28蛋白就是一种水通道蛋白:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  重难点(一)　物质运输方式的判断 |情|境|探|究| 　　小肠上皮细胞靠近肠腔的一侧形成很多微绒毛,对吸收来自肠腔的营养物质有重要意义。图1为氨基酸从肠腔进入组织液的简要过程。新生儿小肠上皮细胞还能直接吸收母乳中的免疫球蛋白到血液中。人体进食后,小肠微绒毛外侧葡萄糖浓度由于二糖的水解而局部高于细胞内,这部分葡萄糖能通过GLUT2转运;大部分葡萄糖通过SGLT1转运,过程如图2所示。 　请根据以上材料回答下列问题: (1)氨基酸从肠腔进入小肠上皮细胞是什么运输方式?判断的依据是什么?氨基酸从小肠上皮细胞转运至组织液是什么运输方式? 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (2)Na+从小肠上皮细胞运输到肠腔时,Na+转运蛋白的空间构象是否发生改变?并说明理由。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (3)新生儿小肠上皮细胞直接吸收母乳中的免疫球蛋白是什么运输方式?需要膜蛋白发挥作用吗? 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (4)小肠上皮细胞通过SGLT1、GLUT2转运葡萄糖分别属于什么运输方式? 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 |认|知|生|成|　“三看法”快速判断物质进出细胞的方式 重难点(二)　设计实验探究物质跨膜运输的方式 　　[例1]　(人教版必修1 P72“拓展应用T2”改编)某生物兴趣小组选用生理状况相同的柽柳根、一定浓度的X溶液、X载体蛋白抑制剂和呼吸酶抑制剂进行了如下三组实验(每组均选用了6条柽柳根),以探究柽柳根对X的吸收方式。下列分析错误的是 (　　) 甲组 柽柳根+X溶液→一段时间后测定溶液中的X浓度,计算出X的吸收速率 乙组 柽柳根+X溶液+X载体蛋白抑制剂→一段时间后测定溶液中的X浓度,计算出X的吸收速率 丙组 柽柳根+X溶液+呼吸酶抑制剂→一段时间后测定溶液中的X浓度,计算出X的吸收速率 A.甲组为对照组,仅分析甲组的实验结果不能确定柽柳根对X的吸收方式 B.若乙组中X的吸收速率比甲组的低,说明柽柳根对X的吸收方式为协助扩散 C.若丙组中X的吸收速率与甲组的相等,说明柽柳根对X吸收方式为被动运输 D.若乙、丙两组中X的吸收速率均比甲组的低,说明柽柳根对X的吸收方式为主动运输 听课随笔: |认|知|生|成|　探究物质运输方式的思路 (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 重难点(三)　影响物质进出细胞因素的曲线分析 1.物质浓度 2.O2浓度 3.温度 　　[例2]　(2022·全国乙卷)农业生产中,农作物生长所需的 氮素可以N的形式由根系从土壤中吸收。一定时间内作物甲和作物乙的根细胞吸收N的速率与O2浓度的关系如图所示。回答下列问题。 (1)由图可判断N进入根细胞的运输方式是主动运输,判断的依据是　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (2)O2浓度大于a时作物乙吸收N速率不再增加,推测其原因是　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (3)作物甲和作物乙各自在N最大吸收速率时,作物甲根细胞的呼吸速率大于作物乙,判断依据是 　 　　　　　　　　　　　　　　。  (4)据图可知,在农业生产中,为促进农作物对N的吸收利用,可以采取的措施是　　　　　　　　。  题点(一)　物质进出细胞的方式及其判断 1.(2024·江西高考)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 (　　) 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 2.(2025·济南模拟)研究发现,当硝酸盐转运蛋白(NET1.1)磷酸化后,可以通过图1的方式吸收低浓度的硝酸盐,当NET1.1去磷酸化后,可以通过图2的方式吸收高浓度的硝酸盐,下列相关叙述错误的是 (　　) A.NET1.1的磷酸化过程属于吸能反应 B.图1中蛋白1转运H+过程中需要与H+结合 C.若细胞膜对H+通透性发生改变可能会影响硝酸盐转运 D.图2中NET1.1转运的速率与浓度成正比 　　[易错提醒] 关注物质进出细胞方式的几个“不一定” ①同一种物质进出细胞的运输方式不一定相同,如人的红细胞吸收葡萄糖的方式是协助扩散,肾小管上皮细胞重吸收葡萄糖的方式是主动运输。 ②消耗能量的运输方式不一定是主动运输,也可能是胞吞或胞吐;需要载体蛋白的运输方式不一定是主动运输,也可能是协助扩散。 ③通过胞吞、胞吐运输的不一定是大分子物质,如神经递质通过胞吐释放;顺浓度运输的方式不一定是自由扩散,也可能是协助扩散。 题点(二)　影响物质跨膜运输的因素 3.如图甲、乙分别表示洋葱根尖在不同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N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 4.丽藻是一种水生植物,某实验小组测定了丽藻细胞液中离子浓度与其生活的池水中相应离子浓度的比值,统计结果如下表,下列相关叙述错误的是 (　　) 离子种类 H2P S Cl- K+ Na+ Ca2+ Mg2+ 比值 18 050 25 100 1 065 46 13 10 A.表格数据说明丽藻对不同离子的吸收存在差异,说明细胞膜具有选择透过性 B.表格中的比值不同反映了丽藻细胞膜上运输不同离子的载体蛋白数量不同 C.若池水缺氧,则离子的吸收将受影响,但丽藻对水的吸收不受影响 D.若池水温度降低,丽藻对离子的吸收速率都将减慢 　　[归纳拓展] 影响物质运输的因素 ①浓度差:主要影响自由扩散和协助扩散。 ②转运蛋白数量:影响协助扩散和主动运输。 ③能量:影响主动运输和胞吞、胞吐。 ④温度:通过影响膜的流动性和酶活性间接影响物质运输速率。 课下请完成课时跟踪检测(七) 学科网（北京）股份有限公司 $$