2026届高三生物一轮复习课件第4章 细胞的物质输入和输出　

第4章 细胞的物质输入和输出 第2节 主动运输与胞吞、胞吐 第1节 被动运输 1. 观察植物细胞吸水和失水时,可用蔗糖溶液处理紫色洋葱鳞片叶外表皮。 ( ) 2. 质壁分离过程中,黑藻细胞绿色加深、吸水能力减小。 ( ) 分析:质壁分离过程中,细胞液浓度增大,吸水能力增大。 3. 可以用大蒜根尖分生区细胞作实验材料来观察细胞的质壁分离与复原。 ( ) 分析:根尖分生区细胞没有大液泡,不适合作此实验材料。 4. 在高倍显微镜下才能观察到洋葱鳞片叶外表皮细胞的质壁分离。 ( ) 分析:整个实验过程只需低倍镜观察。 5. 植物细胞的原生质层包括细胞膜、细胞质和细胞核。 ( ) 分析:植物细胞的原生质层包括细胞膜、液泡膜及两者之间的细胞质。 √ 课前研判 渗透装置 渗透系统 两个溶液体系(同种或不同种溶液) 中间的半透膜 联系生活 发 生 渗透作用 吸水失水 微观: 宏观: (失水) (吸水) 显微镜可见 西红柿拌糖、黄瓜放盐、焉黄瓜放清水 问题探讨 液面升高的原因? 单位时间由烧杯进入漏斗中的水分子数 单位时间由漏斗进入烧杯中的水分子数 > 液面上升到一定程度就会产生静水压( h),当静水压和漏斗中的吸水能力相等 时,液面不在上升。 1.原因: 2. 不会出现原来的现象。纱布的孔隙大,蔗糖分子 也可通过,因而液面不会升高。 3. 同样浓度的蔗糖液面会保持不变。没有浓度差。 不会无限升高: 半透膜 浓度差: 水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散。 是自由扩散的一种特殊形式,仅指溶剂分子。 一、渗透作用 2.条件 1.概念: 指物质的量浓度,而非质量浓度 如向两烧杯等量的水中各加入1g葡萄糖和1g蔗糖完全溶解后,葡萄糖溶液的物质的量浓度 蔗糖溶液的物质的量浓度。 c=n/v n=m/M 葡萄糖M=180g/mol c=m/Mv 大于 溶液渗透压大 选择透过性膜也属于半透膜 归纳提升:半透膜和选择透过性膜的区别 . 4.水移动方向: 3.渗透装置常见类型: a b 双向 最终结果: 水分子从水的相对含量高的一侧向水相对含量低的一侧渗透 低浓度溶液(水多)液面 高浓度溶液(水少)液面 宏观表现: 升高 降低 5.渗透平衡 (动态平衡) 实质:是半透膜两侧水分子移动达到平衡状态,即进出 漏斗或S1 S2的水分子数相等 宏观表现: 既不可看作没有水分子移动 也不可看作两侧溶液浓度绝对相等 注意 结论:∆h越大,浓度差就越大,且液面高者溶液浓度高、渗透压大 高浓度溶液液面升高、低浓度溶液液面降低 (同种溶液渗透平衡时溶液浓度相等) 液面高的一侧产生的静水压 h会阻止水分子进一步扩散 如图:在一个U形管底部的中间装上半透膜(允许水分子通过)向U形管 中添加溶液使A、B两侧初始液面持平。分析渗透平衡时的情况: (1)不允许葡萄糖通过: A下降B上升 B高于A 清水 5%葡萄糖溶液 液面变化 两侧浓度 渗透压 B浓度高于A B渗透压高于A (2)允许葡萄糖通过: B先上升后下降 最后AB相平 浓度相等 渗透压相等 例1. 典例分析 (1)不允许葡萄糖通过: A下降B上升 B高于A 液面变化 两侧浓度 渗透压 B浓度高于A B渗透压高于A (2)允许葡萄糖通过: A上升B下降 A高于B A浓度高于B 例2. 5%葡萄糖溶液 5%蔗糖 A渗透压高于B 典例分析 (1)不允许葡萄糖通过: A上升B下降 A高于B 液面变化 两侧浓度 渗透压 A浓度高于B A渗透压高于B (2)允许葡萄糖通过: A上升B下降 最后AB相平 浓度相等 例3. 渗透压相等 5%葡萄糖溶液 10%葡萄糖溶液 典例分析 方法步骤: (1)向AB两侧加入等量的蔗糖酶溶液,水浴保温,观察两侧液面变化。 (2)取AB两管内适量液体,分别加入ab两只试管中,再加入斐林试剂,水浴加热至适宜温度,2分钟后观察有无砖红色沉淀。 例4. 渗透装置初始状态如图,探究蔗糖水解产物能否通过半透膜? 水 5%蔗糖 ∆h 预期结果: (1)若AB两侧∆h缩小,且ab试管均有砖红色沉淀,说明蔗糖水解产物能通过半透膜 (2)若AB两侧∆h增大,且a管有砖红色沉淀,b管无砖红色沉淀,说明蔗糖水解产物不能通过半透膜 1. 在一个U形管底部的中间装上半透膜(允许水分子和单糖分子通过,二糖不能通过),向U形管中添加溶液使A、B两侧初始液面持平。下列分析正确的是( ) A.若在A侧添加清水,B侧添加蔗糖溶液,一段时间后两侧溶液的浓度相同 B.若在A、B侧分别添加相同质量的蔗糖和葡萄糖溶液,则B侧液面变化过程为先下降然后维持平衡,最终A侧液面高于B侧 C.在A、B侧添加等量且不同浓度的蔗糖溶液,若A侧蔗糖溶液的浓度低于B侧的浓度,当液面不再变化时,B侧的渗透压较大 D.在A、B侧添加等量且不同浓度的蔗糖溶液,若A侧蔗糖溶液的浓度高于B侧的浓度,在A侧再加入微量的蔗糖酶,最终A侧液面上升 C A液面开始时 上升,加酶后,再上升后又下降 B液面先上升后下降 【精练 提能力】 【精练 提能力】 2.将生鸡蛋的大头保持壳膜完好去掉蛋壳,小头开个小孔让蛋清和蛋黄流出。将蛋壳内灌入15%的蔗糖溶液,然后放在烧杯的清水中并用铅笔标上吃水线如图所示。下列分析错误的是( ) A.壳膜相当于渗透装置中的半透膜 B.半小时后吃水线低于烧杯的水面是由于清水渗入蛋壳 C.若将清水换为15%的NaCl溶液,则蛋壳先上浮后下沉 D.若将正常的线粒体放入清水中,则线粒体内膜先涨破 【解析】选D 本实验中相当于渗透装置中半透膜的是壳膜,A正确;蛋壳内为15%的蔗糖溶液,单位时间内进入壳膜的水分子多于从壳膜流出的水分子,导致蛋壳下沉,半小时后吃水线低于烧杯的水面是由于清水渗入蛋壳,B正确;若将清水换为15%的NaCl溶液,则NaCl溶液的摩尔浓度大于蔗糖溶液,单位时间内进入壳膜的水分子少于从壳膜流出的水分子,导致蛋壳上浮,随着Cl-和Na+进入壳膜,导致壳膜内的溶液的摩尔浓度大于壳膜外的溶液的摩尔浓度,单位时间内进入壳膜的水分子多于从壳膜流出的水分子,导致蛋壳下沉,C正确;线粒体内膜内折形成嵴,内膜面积远大于外膜,若将正常的线粒体放入清水中,则线粒体外膜先涨破,D错误。 2.条件 3.分析 二、动物细胞的吸水和失水(以红细胞为例) 细胞膜 细胞质与外界溶液 半透膜 浓度差 细胞状态 _相当于半透膜 外界溶 液浓度 > 细胞质的浓度 < = 不变 细胞膜 失水皱缩 吸水膨胀 1.原理: 渗透作用 根 1.吸水部位: 三、植物细胞的吸水与失水 根尖 2.条件 原生质层 细胞液与外界溶液 蔗糖溶液 思考:1. 说出图中的结构? 2. 画出原生质层? 3. 此图是分离还是复原? 4. 细胞壁与细胞膜之间是? 3.实验-探究植物细胞的吸水和失水 提出问题 作出假设 设计实验 进行实验 分析结果 表达和交流 (原生质层是一层半透膜吗?) (原生质层相当于一层半透膜) 实验思路: 当外界溶液浓度>细胞液浓度,细胞失水, 原生质层与细胞壁分离开来(质壁分离) 当外界溶液浓度<细胞液浓度,细胞吸水,与细 胞壁分离的原生质层慢慢复原(质壁分离的复原) 假设正确 设计实验: 实验题目: (1)原理:P63 ①内因:原生质层的伸缩性比细胞壁的大 ②外因: 外界溶液浓度>细胞液浓度- 细胞失水(发生质壁分离) 外界溶液浓度<细胞液浓度-细胞吸水(质壁分离复原) (2)目的: 探究/验证原生质层相当于一层半透膜 (3)材料用具: 紫色洋葱鳞片叶外表皮 刀片、镊子、滴管、载玻片、盖玻片、吸水纸、显微镜 质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液,清水 材料分析 ④紫色洋葱鳞片叶内表皮:外界溶液用有颜色的大分子溶液 ① 理论:活的有细胞壁的细胞 ② 最佳:活的成熟的具有中央大液泡的植物细胞。 未成熟的(根尖分生区细胞)不具有大液泡,不能选 ③死细胞、动物细胞:不发生质壁分离现象 紫色洋葱鳞片叶外表皮:易剥离、有紫色大液泡,实验现象明显 材料拓展 (4)实验步骤(3次观察2次对照) 制作临时装片 显微镜观察 有紫色液泡 原生质层紧贴细胞壁 0.3g/mL 蔗糖溶液 显微镜观察 液泡体积变小、紫色变深 原生质层与细胞壁逐渐分离 清水 显微镜观察 液泡体积变大、颜色变浅 质壁分离复原 (5)实验现象: 中央液 泡大小 原生质层 的位置 细胞 大小 蔗糖 溶液 清水 变小 逐渐恢复原来大小 原生质层恢 复原来位置 原生质层脱离细胞壁 基本不变 基本不变 原生质层相当于一层半透膜。 (6)实验结论: (1)质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液: (2)质量浓度为0.5g/mL的蔗糖溶液: (3)自动复原的物质: (4)盐酸、酒精、醋酸等: 1. 实验试剂 刚好质壁分离 分离后不能复原 如甘油、尿素、KNO3溶液等 能杀死细胞,使原生质层失去选择透过性,不能作为质壁分离实验的溶液。 质壁分离程度越大,吸水能力越强 拓展归纳 生活中杀菌防腐、腌制果脯 (1)鉴定细胞的死活 (2)验证原生质层比细胞壁伸缩性大 (3)观察细胞膜 (4)验证原生质层有选择透过性 2. 质壁分离和复原实验的应用 农业生产中的水肥管理:防止“烧苗” (5)测细胞液/外界溶液浓度? (腌制糖蒜:蔗糖无法通过细胞膜进入细胞质) 拓展归纳 (1)判断成熟植物细胞的死活: (2)测定细胞液浓度范围: 拓展应用-质壁分离和复原实验的应用(紫色册子44页) (3)比较不同成熟植物细胞的 细胞液浓度: (4)比较未知溶液的浓度大小: 拓展应用-质壁分离和复原实验的应用 (5)鉴别不同种类的溶液(如KNO3溶液和蔗糖溶液): 1.(2021 湖北选择考)红细胞在高渗NaCl溶液(浓度高于生理盐水)中体积缩小,在低渗NaCl溶液(浓度低于生理盐水)中体积增大。下列有关该渗透作用机制的叙述,正确的是( ) A.细胞膜对Na+和Cl-的通透性远高于水分子,水分子从低渗溶液扩散至高渗溶液 B.细胞膜对水分子的通透性远高于Na+和Cl-,水分子从低渗溶液扩散至高渗溶液 C.细胞膜对Na+和Cl-的通透性远高于水分子,Na+和Cl-从高渗溶液扩散至低渗溶液 D.细胞膜对水分子的通透性远高于Na+和Cl-,Na+和Cl-从高渗溶液扩散至低渗溶液 B 高考再现 2.(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 ( ) 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 C 高考再现 3.(2023 全国甲卷)探究植物细胞的吸水和失水实验是高中学生常做的实验。某同学以紫色洋葱鳞片叶外表皮为材料进行实验,探究蔗糖溶液、清水处理外表皮后,外表皮细胞原生质体和液泡的体积及细胞液浓度的变化。图中所提到的原生质体是指植物细胞不包括细胞壁的部分。下列示意图中能够正确表示实验结果的是 ( ) C 高考再现 1.自由扩散(简单扩散) (1)概念:物质通过简单的扩散作用进出细胞。 ① 梯度运输 ②不需要转运蛋白协助(通过磷脂双分子层) ③不需要消耗能量 (2)特点 (3)实例: 顺浓度(高 低) ①小分子物质: 气体(如O2、CO2)、尿素等 苯、甘油、乙醇、脂肪酸、固醇 ②脂溶性物质: ③少部分水 四、物质跨膜运输的方式 知识梳理 2. 协助扩散(易化扩散) (1)概念:借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散,叫做协助扩散。 (2)特点 ① 顺浓度梯度运输 ② 需要转运蛋白协助 ③不需要消耗能量 (3)实例: 如红细胞吸收葡萄糖、水通道蛋白、Na+进入神经细胞等 离子和一些小分子物质: 知识梳理 归纳提升-转运蛋白 载体蛋白 通道蛋白 图示 转运 对象 特点 共同点 每次转运时都会发生 的改变。 只容许与自身通道的 相适配、 相适宜的分子或离子通过。 只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过。 分子或离子通过通道蛋白时不需要与通道蛋白结合。 ①均为蛋白质;②均分布在细胞的膜结构中; ③均控制特定物质的跨膜运输,具有特异性 直径和形状 大小和电荷 自身构象 镶嵌在膜上的一些特殊蛋白质,能够协助离子和一些小分子有机物顺浓度梯度跨膜运输 归纳提升-被动运输 来自细胞内外物质的浓度差 自由扩散 协助扩散 协助扩散 思考? ①相同 点? 被动运输 顺浓度梯度;不消耗能量 ②动力? ③水分子? 自由扩散 协助扩散 知识梳理 3. 主动运输 ① 梯度运输 ②需要消耗能量 ③需要载体蛋白协助 (1)特点: 逆浓度(低 高) (2)实例: ① Ca2+等(Na+-K+泵等); ② 无机盐离子、氨基酸、葡萄糖 (3)意义: 甲状腺滤泡上皮细胞内碘的浓度高 桐花树的泌盐现象 ①主动选择吸收所需要的营养物质 ②排出代谢废物和对细胞有害的物质 保证活细胞正常生命活动的需要 4.胞吞、胞吐 (2)胞吞实例: 白细胞吞噬病菌、变形虫吞食细菌等。 知识梳理 (1)概念:课本71页 (3)胞吐实例: 分泌蛋白的分泌、神经递质的释放。 磷脂分子重排 形成囊泡 (4)特点: ①要消耗能量 ②不需要载体蛋白,需要某些特定的 膜蛋白的作用(胞吞时的受体蛋白) 1.(2025 重庆 高考真题)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( ) 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 高考再现 B 2.(2025 湖南 高考真题)蛋白R功能缺失与人血液低胆固醇水平相关。蛋白R是肝细胞膜上的受体,参与去唾液酸糖蛋白的胞吞和降解,从而调节胆固醇代谢。下列叙述错误的是( ) A.去唾液酸糖蛋白的胞吞过程需要消耗能量 B.去唾液酸糖蛋白的胞吞离不开膜脂的流动 C.抑制蛋白R合成能增加血液胆固醇含量 D.去唾液酸糖蛋白可以在溶酶体中被降解 C 高考再现 1. 温度(pH) a. 温度会影响生物膜的 性和酶 ,进而影响运输速率; b. pH会影响 ,进而影响运输速率。 流动 活性 酶活性 温度 生物膜的流动性 酶活性 呼吸速率 影响 影响 影响 影响 物质运输速率 五、影响物质跨膜运输速率的因素 知识梳理 2.浓度差 自由扩散 浓度差 运输速率 O 浓度差 协助扩散 主动运输 运输速率 O P P 后: (1)OP段主要是受 的影响; (2)P点后受 的限制。 浓度差 膜上转运蛋白数量有限 3.转运蛋白数量 自由扩散 自由扩散不受载 体数量的影响 协助扩散/主动运输 其他条件适宜的情况下,载体数量越多,运输速率越大 自由扩散/协助扩散 主动运输 a. oA不进行 呼吸,能量由 呼吸提供; b. AB段主要受 影响; c. B点后受 的限制。 有氧 无氧 O2浓度 载体蛋白种类和数量 4.氧气浓度 1.下图是几种物质进出细胞方式中,运输速率与影响因素间的关系曲线图,下列与此图相关的叙述中,正确的是( ) A. 与氧气进出细胞相符的图有①③⑤ B. 与葡萄糖进入红细胞相符的图有①④⑥ C. 与K+进入神经细胞相符的图有②④⑤ D. 与蛋白质类物质进出细胞相符的图有②③⑥ 对点训练 A 2.(2025 广东 高考真题)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O₂从肺泡向肺毛细血管扩散的速率受O₂浓度的影响 B.心肌细胞主动运输Ca ⁺时参与转运的载体蛋白仅与Ca ⁺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Na⁺与通道蛋白结合后使其通道开放进而被重吸收 A 对点训练 作业:册子与课程同步 2 PART 1.ATP直接供能 2.ATP间接供能 3.光能供能 ATP驱动泵 离子梯度差 光驱动泵 某些细菌质膜上存在细菌视紫红质蛋白,该物质能够利用光能驱动H+的主动运输。 协同转运 同向运输 反向运输 拓展延伸-主动运输的能量来源 ATP酶 载体蛋白 Na+-K+泵 Ca2+泵 H+泵 拓展延伸-ATP驱动泵 1. 概念:是一类依赖ATP水解供能,进行物质跨膜转运的蛋白质。 2. 类型: P型离子泵 V型质子泵 F型质子泵 ABC超家族 会磷酸化 构象改变 不发生 磷酸化 氧化磷酸 化偶联型 构象变化 ATP酶 载体蛋白 拓展延伸-ATP驱动泵 实例:钠钾泵(Na+/K+-ATP酶) 几乎所有动物细胞膜 钙 泵(Ca ⁺- ATP酶) 细胞膜、内质网膜、肌浆网膜 质子泵(H+/K+ - ATP酶) 胃黏膜细胞 分布: (1)P型离子泵 功能:钠钾泵水解1分子ATP泵出3个Na+,泵入2个K+,维持静息电位 钙泵将细胞内Ca ⁺泵到细胞外或细胞器(如内质网、肌浆网) 质子泵向胃腔泵出H+,同时泵入K+,分泌胃酸(维持胃内pH ) 磷酸化构象改变 拓展延伸-ATP驱动泵 实例:质子泵(H+泵) (2)V型质子泵 功能:将H⁺泵入细胞器内部,维持细胞器 的酸性环境(如溶酶体pH调节) 分布:溶酶体膜、植物液泡膜等分泌泡膜上 不发生磷酸化 拓展延伸-ATP驱动泵 (3) F型质子泵 实例:ATP合酶 分布:线粒体内膜、叶绿体类囊体膜、细菌细胞膜 功能:将H⁺流动的化学势能转化为ATP的化学能 区别:旋转机制 (转子-定子模型) 拓展延伸-ATP驱动泵 实例:CFTR蛋白( 囊性纤维化跨膜蛋白)转运Cl⁻ 分布:广泛存在于细胞膜、细胞器膜(如内质网、线粒体膜) 功能:转运离子及多种小分子,还可转运脂质、药物、毒素等 (4) ABC超家族 含ATP结合域,通过ATP水 解驱动构象变化实现转运 对点训练 运输物质结合位点 载体蛋白 ATP结合位点 磷酸化 p 去磷酸化 ATP p ADP 识别下列ATP驱动泵属于哪一种类型?并说明理由。 作业:册子与课程同步 2 PART $