第4章 细胞的物质输入和输出（复习课件）生物人教版2019必修1

第4章 细胞的物质输入和输出 人教版2019必修一 单元复习 复习目标 [课标要求] 2.2 细胞的结构和功能 阐明细胞膜具有选择透过性。 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。 举例说明大分子物质可以通过胞吞、胞吐进出细胞。 能够运用细胞的结构与功能观，阐释物质输入与输出细胞的原理和方式，并用以分析和解释生活现象（如施肥过多“烧苗”、海水鱼不能生活在淡水中等）。 学业要求： 生命观念： 结构与功能观： 通过分析细胞膜（磷脂双分子层、载体蛋白等）的流动镶嵌模型结构，阐明其作为系统边界具有选择透过性的功能，并以此解释物质跨膜运输的多种方式。 物质与能量观： 认识到物质跨膜运输的过程往往伴随着能量的变化（如主动运输消耗ATP），初步建立生命活动中的物质交换与能量利用相联系的观念。 科学思维： 归纳与概括： 能够通过比较、列表等方式，归纳自由扩散、协助扩散、主动运输、胞吞、胞吐等运输方式的异同点，并构建概念图以表征其逻辑关系。 演绎与推理： 能够运用物质运输的原理，演绎推理并解释生活中的相关现象（如施肥过多导致“烧苗”、输液使用生理盐水等）。 科学探究：  通过分析“探究植物细胞的吸水和失水”实验，认同科学探究是建立生物学概念的重要途径，并能够对该实验的方案、现象和结论进行初步的评价与反思。 社会责任： 能够运用本章所学原理，关注并解释与人体健康、农业生产相关的生物学现象（如海带富集碘、神经递质的释放等），认识到生物学知识在社会生活中的应用价值。 复习目标 难点： 重点： 复习目标 1.细胞膜的结构与功能特性 2.物质跨膜运输的三种主要方式 3.渗透作用的原理及应用 1.不同运输方式的辨析与灵活判断 2.“选择透过性”与“流动性”的深层关系和理解 3.主动运输的意义及其与细胞生命活动的关系 4.探究实验“植物细胞的吸水和失水”的方案设计与现象分析 思维导图 细胞的物质 输入和输出 被动运输 主动运输 胞吞胞吐 渗透作用 条件 1、具有半透膜 2、半透膜两侧溶液存在浓度差 物质的量的浓度(mol/l) 水分子（或其他溶剂分子）透过半透膜的扩散 概 念 1、含水量高 → 含水量低 2、溶液浓度低 → 溶液浓度高 3、渗透压低 → 渗透压高 细胞的吸水和失水 观察植物细胞的质壁分离和复原 方式 自由扩散→不耗能→不需要转运蛋白：O2和CO2等气体；水(少数情况)；苯、乙醇等 协助扩散→不耗能→需要转运蛋白：葡萄糖、氨基酸的顺浓度梯度跨膜运输； 水通过水通道蛋白的运输 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。 葡萄糖、氨基酸、无机盐离子进入小肠上皮细胞； 意义： 选择吸收所需物质，排出代谢废物和有害物质，保证细胞和个体生命活动所需 ①需要消耗能量 ②需要与膜上特定蛋白质识别 ③依靠细胞膜的流动性 知识剖析 考点01 被动运输 知识讲解 水进出细胞的原理 1 半透膜：某些物质可以透过，而另一些物质不可以透过的多孔性薄膜，能否透过取决于物质直径的大小。（如肠衣、玻璃纸、羊皮纸等） 蔗糖分子 水分子 半透膜 6 渗透作用 Q1.漏斗内的液面为什么会升高？ 单位时间从清水流入蔗糖溶液中的水分子数 单位时间从蔗糖溶液流入清水中的水分子数 清水 0.3g/mL蔗糖溶液 渗透作用 ①具有半透膜 2 发生条件： ②半透膜两侧的溶液具有浓度差 含水量高－－ 低浓度溶液－ －渗透压低 含水量低－－ 高浓度溶液－ －渗透压高 溶质 水分子自身 3 水的运输方向 指物质的量浓度而非质量浓度 渗透压 8 外 界 溶 液 浓 度 细 胞 质 的 浓 度 吸水膨胀 失水皱缩 保持原状 小于 大于 等于 知识剖析 考点01 被动运输 知识讲解 动物细胞的吸水与失水 2 知识剖析 考点01 被动运输 知识讲解 植物细胞的吸水与失水 3 特性：全透性，伸缩性小 特性：选择透过性，伸缩性小 对比 发生渗透作用的条件 （1）原生质层相当于半透膜 （2）细胞液与外界存在浓度差 （3）原生质层的伸缩性比细胞 壁的伸缩性大 ①外界溶液浓度______细胞液浓度时，发生____________现象。 ②外界溶液浓度______细胞液浓度时，发生________________现象。 ＞　 ＜　 质壁分离　 质壁分离复原　 质 壁 知识剖析 考点01 被动运输 知识讲解 植物细胞的吸水与失水 3 0.3g/mL蔗糖溶液 清水 低浓度溶液 高浓度溶液 高浓度溶液 低浓度溶液 知识剖析 知识讲解 观察植物细胞的质壁分离和复原 4 盖上盖玻片，制成洋葱鳞片叶外表皮临时装片 3 1 滴清水 2 撕取洋葱鳞片叶外表皮 4 低倍镜观察 6 低倍镜观察 5 在盖玻片的一侧滴加0.3g/mL的蔗糖溶液，在另一侧用吸水纸引流，重复几次。 7 在盖玻片的一侧滴加清水，在另一侧用吸水纸引流，重复几次。 8 低倍镜观察 不带叶肉且不宜过大 ③细胞大小基本不变 ①表皮细胞有个紫色的中央 大液泡②原生质层紧贴细胞壁 ①紫色中央大液泡逐渐变小，颜色变深 ②原生质层与细胞壁逐渐分离 ③细胞大小基本不变 ①紫色中央大液泡逐渐变大，颜色变浅 ②原生质层逐渐贴近细胞壁 1.实验流程 考点01 被动运输 12 知识剖析 知识讲解 观察植物细胞的质壁分离和复原 4 质壁分离复原实验的拓展应用 考点01 被动运输 （1）判断成熟植物细胞的死活 待测成熟植物细胞 一定浓度的蔗糖溶液 镜检 发生质壁分离——活细胞 不发生质壁分离——死细胞 （2）测定细胞液浓度范围 待测成熟植物细胞 一系列浓度梯度的蔗糖溶液 细胞液浓度介于未发生质壁分离和刚发生质壁分离两种蔗糖溶液浓度之间 镜检 （3）比较不同成熟植物细胞液浓度 不同成熟植物细胞 同一浓度的蔗糖溶液 （4）鉴别不同种类的溶液（KNO3和蔗糖溶液） 成熟植物细胞 不同种类溶液 发生质壁分离所需时间越短，细胞液浓度越小，反之细胞液浓度越大 只发生质壁分离 质壁分离后自动复原 溶液不能透过半透膜，如蔗糖溶液 溶液能透过半透膜，如KNO3 镜检 镜检 13 知识剖析 知识讲解 被动运输 5 考点01 被动运输 物质以扩散的方式进出细胞，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。 被动运输 自由扩散 协助扩散 简单扩散 易化扩散 14 知识剖析 知识讲解 被动运输 5 考点01 被动运输 自由扩散 简单扩散 ①.顺浓度梯度运输 ②.不需要载体 ③.不需要消耗能量 实例：O2、CO2、H2O、甘油、乙醇、苯 15 知识剖析 知识讲解 被动运输 5 考点01 被动运输 协助扩散 易化扩散 ②.需要转运蛋白 ③.不需要消耗能量 实例：红细胞吸收葡萄糖、静息电位时K+外流、动作电位时Na+内流、水分子的运输 ①.顺浓度梯度运输 载体蛋白 通道蛋白 转运特点 只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过 只容许与自身通道的直径、形状相适配、大小和电荷相适宜的分子或离子通过 自身构象 不一定 是否与被转运物质结合 是否有特异性 具有 具有 图解 不结合 结合 改变 16 知识剖析 典例分析 （2025·重庆·高考真题）1、某兴趣小组利用图1装置，分别使用等体积2.5mol/L葡萄糖溶液和1.2mol/L蔗糖溶液，室温下观察渗透现象。图2是两种溶液在垂直管中，一段时间内溶液高度变化，下列说法正确的是（       ） C 考点01 被动运输 A．X表示葡萄糖溶液在垂直管中的高度变化 B．t1—t3由X液面快速上升推测水分子不会从漏斗进入烧杯 C．t2—t5取Y对应烧杯中液体能检测到还原糖 D．t5后两种溶液在垂直管中液面高度将不变             A、葡萄糖分子能通过玻璃纸，蔗糖分子不能通过。开始时葡萄糖溶液和蔗糖溶液的浓度分别为2.5mol/L和1.2mol/L，由于葡萄糖能透过玻璃纸，最终会使两侧葡萄糖浓度相等，而蔗糖不能透过，所以开始时葡萄糖溶液一侧浓度高，水分子进入多，但随着葡萄糖透过玻璃纸，其液面会下降。蔗糖溶液一侧由于蔗糖不能透过，水分子持续进入，液面持续上升。所以X表示蔗糖溶液在垂直管中的高度变化，A错误； B、t1—t3时X液面快速上升，这只能说明单位时间内从烧杯进入漏斗的水分子数量多于从漏斗进入烧杯的水分子数量，并不是水分子不会从漏斗进入烧杯，B错误； D、由于葡萄糖能通过玻璃纸，最终两侧葡萄糖浓度会相等，但蔗糖不能通过玻璃纸，所以垂直管中液面高度不会不变，D错误。 17 知识剖析 典例分析 （2025·北京·高考真题）2、“探究植物细胞的吸水和失水”实验中，在清水和0.3g/mL蔗糖溶液中处于稳定状态的细胞如图。以下叙述错误的是（       ） D 考点01 被动运输 图2发生质壁分离，水从细胞液自由扩散到外界，细胞失水，细胞液中水变少，浓度变大。 A．图1，水分子通过渗透作用进出细胞 B．图1，细胞壁限制过多的水进入细胞 C．图2，细胞失去的水分子是自由水 D．与图1相比，图2中细胞液浓度小            18 知识剖析 知识讲解 主动运输 1 考点02 主动运输与胞吞、胞吐 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。 1.逆浓度梯度运输 2.需要载体 载体蛋白的特定部位要与被运输的物质结合。由于被运输物质的大小和性质不同，不同载体的空间结构也有差别，所以一种载体只适合与一种或一类离子或分子结合。（例如葡萄糖载体也可以运输果糖、半乳糖等结构类似的单糖) 3.需要消耗能量 例如：Na+ 、K+、Ca2+、Mg2+ 等离子通过细胞膜；葡萄糖、 氨基酸通过小肠上皮细胞。 19 知识剖析 知识讲解 胞吞 2 考点02 主动运输与胞吞、胞吐 需要消耗细胞呼吸释放的能量。 体现了细胞膜的结构特性流动性，但是需要膜上蛋白质的参与。 跨0层膜 大分子物质和颗粒性物质附着在细胞膜上，首先与膜上蛋白质结合，由细胞膜内陷形成小囊，这些物质就被包入小囊内，然后，小囊从细胞膜上脱离下来形成小囊泡，进入细胞内部，这种现象叫做胞吞。 实例: 白细胞吞噬病菌、变形虫吞食细菌等。 20 知识剖析 知识讲解 胞吐 3 考点02 主动运输与胞吞、胞吐 有些物质在细胞内，细胞内需要外排的大分子物质，现在细胞内形成囊泡，囊泡移动到细胞膜处，与细胞膜融合，将大分子排出细胞，这种现象叫胞吐。 特点： ①需要消耗能量 ②需要与膜上特定蛋白质识别 ③依靠细胞膜的流动性 实例: 分泌蛋白的分泌，如抗体、胰岛素、消化酶等 21 细胞的物质输入和输出 小分子 大分子 自由扩散 协助扩散 主动运输 胞吞 胞吐 运输 方向 载体 能量 举例 影响 因素 顺浓度梯度 高浓度→低浓度 O2、CO2 、H2O 脂溶性小分子 （ 甘油、乙醇、苯） 人红细胞吸收葡萄糖、H2O通过通道蛋白的运输 小肠上皮细胞吸收葡萄糖、无机盐、氨基酸等 顺浓度梯度 高浓度→低浓度 逆浓度梯度 低浓度→高浓度 无 不需要 不消耗 白细胞 吞噬病菌 分泌蛋白 的分泌 浓度差 知识剖析 需要 需要 无 消耗 消耗 不消耗 温度、能量 载体蛋白种类和数量；能量(O2浓度、ATP) 浓度差；转运蛋白的种类和数量 知识剖析 知识讲解 影响物质运输的因素 自由扩散 协助扩散 主动运输 (1)物质浓度差对跨膜运输的影响 (2)转运蛋白数量对物质跨膜运输的影响 浓度差主要影响自由扩散和协助扩散。 自由扩散中，浓度差越大，运输速率越大； 协助扩散中，浓度差达到一定程度后运输速率不再继续增加， 原因是受载体数量的限制。主动运输一般不受浓度差的影响。 转运蛋白数量主要影响协助扩散和主动运输。其他条件适宜的情况下，相应转运蛋白数量越多，运输速率越大。自由扩散不受转运蛋白数量的影响。 自由扩散 主动运输或协助扩散 23 知识剖析 知识讲解 影响物质运输的因素 氧气含量通过影响细胞呼吸进而影响主动运输的速率。 ①P点时，无氧呼吸为主动运输提供能量。 ②P～Q段：随着氧气含量增加，有氧呼吸产生的能量越多，主动运输的速率也越大。 ③Q点以后：当氧气含量达到一定程度后，受转运蛋白数量以及其他因素的限制，运输速率不再增加。 (3)氧气含量对物质跨膜运输的影响 24 知识剖析 知识讲解 一看 二看 三看 浓度 能量 物质种类 低浓度→高浓度：主动运输 高浓度→低浓度： 不要能量→被动运输 需要能量→分子大小 需要转运蛋白→协助扩散 不要转运蛋白→自由扩散 大分子→胞吞、胞吐 小分子或离子→主动运输 水、脂溶性物质、气体→自由扩散 氨基酸、葡萄糖、离子→需要转运蛋白 顺浓度:主动运输 逆浓度:主动运输 需要转运蛋白→协助扩散 不要转运蛋白→自由扩散 25 知识剖析 典例分析 （2025·重庆·高考真题）1、骨关节炎是一种难以治愈的常见疾病，研究发现患者软骨细胞膜上的Na+通道蛋白明显多于正常人，从而影响NCX载体蛋白对Ca2+的运输，据图分析，下列叙述错误的是（       ） B 考点02 主动运输与胞吞、胞吐 A．Na+通道运输Na+不需要消耗ATP B．运输Na+时，Na+通道和NCX载体均需与Na+结合 C．患者软骨细胞的Ca2+内流增多 D．与NCX载体相比，Na+通道更适合作为研究药物的靶点 通道蛋白不需要与Na+结合 26 知识剖析 典例分析 考点02 主动运输与胞吞、胞吐 （2024·北京·高考真题）3、 胆固醇等脂质被单层磷脂包裹形成球形复合物，通过血液运输到细胞并被胞吞，形成的囊泡与溶酶体融合后，释放胆固醇。以下相关推测合理的是（       ） C A．磷脂分子尾部疏水，因而尾部位于复合物表面 B．球形复合物被胞吞的过程，需要高尔基体直接参与 C．胞吞形成的囊泡与溶酶体融合，依赖于膜的流动性 D．胆固醇通过胞吞进入细胞，因而属于生物大分子 A.磷脂分子头部亲水，尾部疏水，所以头部位于复合物表面 B.球形复合物被胞吞的过程中不需要高尔基体直接参与，直接由细胞膜形成囊泡，然后与溶酶体融合后，释放胆固醇 D.胆固醇属于固醇类物质，是小分子物质 27 综合训练 （2025·广东·高考真题）1、物质跨膜运输是维持细胞正常生命活动的基础，下列叙述正确的是（       ）                                    A．呼吸时从肺泡向肺毛细血管扩散的速率受浓度的影响 B．心肌细胞主动运输时参与转运的载体蛋白仅与结合 C．血液中葡萄糖经协助扩散进入红细胞的速率与细胞代谢无关 D．集合管中与通道蛋白结合后使其通道开放进而被重吸收 A 扩散速率受浓度差影响 28 综合训练 （2025·云南·高考真题）2、细胞作为生命活动的基本单位，需要与环境进行物质交换。下列说法正确的是（　　） C A．协助扩散转运物质需消耗ATP B．被动运输是逆浓度梯度进行的 C．载体蛋白转运物质时自身构象发生改变 D．主动运输转运物质时需要通道蛋白协助 协助扩散不耗能 被动运输为顺浓度梯度 主动运输需要载体蛋白 29 归纳总结 细胞的物质输入和输出 方式 被动运输 主动运输 胞吞 胞吐 自由扩散 协助扩散 运输方向 高浓度→低浓度 低浓度→高浓度 细胞外→细胞内 细胞内→细胞外 是否需要 蛋白质 不需要 需要 需要 需要 需要 能量 不消耗 不消耗 消耗 消耗 消耗 小分子 大分子 自由扩散 协助扩散 主动运输 胞吞 胞吐 运输 方向 载体 能量 举例 影响 因素 顺浓度梯度 高浓度→低浓度 O2、CO2 、H2O 脂溶性小分子 （ 甘油、乙醇、苯） 人红细胞吸收葡萄糖、H2O通过通道蛋白的运输 小肠上皮细胞吸收葡萄糖、无机盐、氨基酸等 顺浓度梯度 高浓度→低浓度 逆浓度梯度 低浓度→高浓度 无 不需要 需要 需要 无 不消耗 不消耗 消耗 消耗 白细胞 吞噬病菌 分泌蛋白 的分泌 浓度差 浓度差；转运蛋白的种类和数量 载体蛋白种类和数量；能量 温度、能量 人教版2019 必修一 单元复习 感谢观看 THANKS $