4.第四章 细胞的物质输入和输出（PPT课件）-【高考突破新方案】2027年高考生物大一轮复习学案

该高中生物学高考复习课件聚焦“细胞的吸水和失水”“物质进出细胞的方式及影响因素”核心考点，依据高考评价体系梳理渗透作用、质壁分离实验、主动运输类型等考查要求，通过真题分析明确质壁分离实验、运输方式判断等高频考点权重，归纳实验分析、图表解读等常考题型，体现备考针对性。 课件亮点在于“真题训练+考法突破+易错警示”策略，如以2024山东卷质壁分离实验题为依托，运用科学思维归纳“细胞液浓度测定”实验设计步骤，结合探究实践素养解析主动运输类型分类突破方法。特设“易混易错清单”和“答题模板”，助力学生掌握得分技巧，教师可据此高效指导复习。

目 录 CONTENTS 第1节 细胞的吸水和失水 第2节 物质进出细胞的方式及影响因素 主动运输的类型 微专题 返回目录 第1节　细胞的吸水和失水 返回目录 2 知识清单 水进出细 胞的原理 ——渗透 作用 概念 水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散过程 装置及 分析 (1)发生条件 ①具有半透膜 ②半透膜两侧的溶液存在浓度差,如S1溶液的浓度> S2溶液的浓度 (2)渗透方向:水分子从水的相对含量高的一侧(S2溶 液)向相对含量低的一侧(S1溶液)渗透 (3)达到渗透平衡时,半透膜两侧仍有水分子进出,且进出速率相等,此时存在液面差Δh,S1溶液的浓度仍大于S2溶液的浓度 返回目录 动物细胞 的吸水和 失水 材料 哺乳动物红细胞 原理 (1)细胞膜可看作半透膜 (2)外界溶液与细胞质之间存在浓度差 现象 (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 返回目录 探究植物 细胞的吸 水和失水 材料 紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞(具有中央液泡) 原理   过程及 现象   特殊 情形 如果外界溶液换成0.5 g/mL的蔗糖溶液,则植物细胞过度失水、死亡。如果外界溶液换成1.0 g/mL的KNO3溶液,则质壁分离后可发生自动复原 返回目录 知识链接　气孔的开闭与保卫细胞的吸水和失水有关:保卫细胞通过改变细胞液的渗 透压(与K+、Cl-或蔗糖等有关)来控制细胞的吸水和失水。保卫细胞吸水膨胀,气孔开 度加大;失水皱缩,气孔开度减小,甚至关闭。 易混易错    (1)判定半透膜两侧溶液的浓度大小时,应使用物质的量浓度。 (2)不同物质的溶液浓度相等时,渗透压不一定相同,如等物质的量浓度的葡萄糖溶液和 NaCl溶液,因NaCl溶液中含Na+和Cl-,故NaCl溶液的渗透压较大。 小表达    (必修1 P64改编)施肥过多会引起“烧苗”现象,其原因为_______________。 答案:施肥过多会使土壤溶液的浓度高于植物细胞细胞液的浓度,从而使植物细胞大量 失水而死亡 返回目录 即练即清 ·········· 真题选改判 ·········· 1.(2024江苏,7)以紫色洋葱为实验材料,进行“观察植物细胞的质壁分离和复原”实验 时,通过观察紫色中央液泡体积大小变化,可推测表皮细胞是处于吸水还是失水状态。  (         ) √ 2.(2024山东,4)细胞失水过程中,细胞液浓度增大。 (         ) √ 返回目录 3.(2022浙江6月选考,11)可用洋葱根尖分生区细胞观察植物细胞的质壁分离与复原。  (         ) ✕ 解析　活的成熟(含有中央液泡)的植物细胞可发生质壁分离,而洋葱根尖分生区细胞 没有中央液泡,观察不到质壁分离与复原。 4.(2021湖南,3)1 mol/L NaCl溶液和1 mol/L蔗糖溶液的渗透压大小相等。 (         ) ✕ 解析　渗透压是溶液中溶质微粒对水的吸引力,溶质微粒数越多,渗透压越大,因为1 mol/L NaCl溶液中含有1 mol/L Na+和1 mol/L Cl-,所以其渗透压大于1 mol/L蔗糖溶液。 返回目录 ··········从真题到教材·········· 5.植物叶肉细胞失水发生质壁分离,原生质层与细胞壁分离的原因是原生质层的伸缩 性_________细胞壁。(必修1 P65)(2025全国,30) 　大于     6.采用紫色洋葱鳞片叶外表皮进行质壁分离实验时,选用_________(“低倍”或“高 倍”)显微镜观察(2021江苏,12)。滴加蔗糖溶液后,细胞发生质壁分离,质壁分离过程 中,细胞液浓度_________,细胞的吸水能力逐渐_______(2021湖南,3)。滴加清水后,细 胞吸水,发生质壁分离复原,细胞_________(“会”或“不会”)涨破,因为____________ _______(2022浙江6月选考,11)。(必修1 P64—65) 保护     　有细胞壁的 　不会     　增强     　增大     　低倍     返回目录 考法　植物细胞吸水和失水的拓展应用 考法清单 1.依据:水分流动方向“低浓度溶液→高浓度溶液”。 2.分析 注:外界溶液中的溶质不进入细胞,细胞和溶液之间没有溶质交换 返回目录 水分交换前 细胞液浓度高于外界 溶液浓度,故细胞吸 水 细胞液浓度低于外界 溶液浓度,故细胞失 水 细胞液浓度等于外界 溶液浓度,故细胞体 积不变 水分交换 平衡时 细胞液浓度 减小 增大 不变 细胞吸水能力 减弱 增强 不变 外界溶液浓度 增大 减小 不变 注意　完成质量浓度、质量分数、体积分数向物质的量浓度的转化以能对溶液渗透 压大小进行比较。 返回目录 3.应用 (1)判断成熟植物细胞的死活   (3)鉴别不同种类的溶液(如KNO3溶液和蔗糖溶液)   (2)测定细胞液浓度范围   (4)比较不同成熟植物细胞的细胞液浓度   返回目录 典例    在相同条件下,先分别用不同浓度的蔗糖溶液处理洋葱鳞片叶表皮细胞,再分别 用清水处理上述细胞,两次处理后都观察并统计细胞质壁分离的情况,实验结果见表。 下列叙述错误的是(         ) 不同浓度蔗糖溶液处理后质壁分离细胞比例(%) D 处理方式 蔗糖溶液浓度 C1 C2 C3 C4 蔗糖溶液处理后 52 90 98 100 清水处理后 0 0 19 75 A.为了便于观察,实验应选择洋葱鳞片叶外表皮细胞 B.各组蔗糖溶液浓度的大小关系为C1<C2<C3<C4 C.C3和C4组蔗糖溶液处理后部分细胞可能已经失去活性 D.各组蔗糖溶液处理过程中,水分子不能从蔗糖溶液进入细胞液 返回目录 解析　洋葱鳞片叶外表皮细胞中的中央液泡呈紫色,便于实验现象的观察,A正确;不同 浓度的蔗糖溶液处理细胞液浓度相同的植物细胞,一定范围内,蔗糖溶液浓度越大,质壁 分离的细胞占比越大,故各组蔗糖溶液浓度的大小关系为C1<C2<C3<C4,B正确;C3和C4组 蔗糖溶液处理后,再用清水处理,仍有部分细胞处于质壁分离状态,说明该部分细胞可能 已失去活性,C正确;水分子进出细胞是双向的,细胞发生质壁分离,说明从蔗糖溶液进入 细胞液的水少于从细胞液进入蔗糖溶液的水,D错误。 返回目录 变式　(同考法复杂情境·质壁分离与复原时间分析)(2026届湖北黄冈期初)为探究 植物细胞质壁分离与复原情况,某研究小组用图一所示细胞进行了相关实验,实验结果 如图二所示。下列相关叙述正确的是 (         )  　      返回目录 A.图一中的1、4及它们之间的所有结构构成了该细胞的原生质层 B.可配制一系列浓度小于0.05 g/mL的蔗糖溶液进一步探究细胞液浓度 C.细胞质壁分离所需的时间越长,在清水中复原所需的时间也越长 D.图示细胞质壁分离后复原的过程中,细胞吸水能力越来越强 答案 B 返回目录 解析　图一中1是液泡膜,4是细胞膜,细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质(不是 所有结构,不包括细胞核)称为原生质层,A错误;细胞液浓度介于未发生质壁分离和刚 发生质壁分离的两蔗糖溶液浓度之间,图二中最低浓度的0.05 g/mL蔗糖溶液也会使细 胞发生质壁分离,故需配制一系列浓度小于0.05 g/mL的蔗糖溶液进一步探究细胞液浓 度,B正确;图二中0.15 g/mL蔗糖溶液比0.20 g/mL蔗糖溶液中质壁分离所需的时间长,但 清水中复原所需的时间相同,C错误;细胞质壁分离后复原的过程中,细胞逐渐吸水,细胞 液浓度逐渐降低,细胞吸水能力减弱,D错误。 返回目录 第2节　物质进出细胞的方式及影响因素 返回目录 18 知识清单 被动运输 主动运输 胞吞 胞吐 自由扩散 协助扩散 图例         方向 高浓度→低浓度 低浓度→高浓度 胞外→胞内 胞内→胞外 特点 (1)不消耗能量 (2)不需要转运蛋 白协助 (1)不消耗能量 (2)需要转运蛋白 协助 (1)消耗能量 (2)需要载体蛋白协助 (1)消耗能量 (2)不需要转运蛋白的协助,但需要膜 上蛋白质的参与,如需要膜上受体蛋 白的识别 返回目录 被动运输 主动运输 胞吞 胞吐 自由扩散 协助扩散 实例 气体(如O2、CO2 等)、脂溶性小分 子(如甘油、性激 素、苯)等 哺乳动物成熟的 红细胞吸收葡萄 糖;水分子通过水 通道蛋白的运输 小肠上皮细胞等 逆浓度梯度吸收 无机盐离子、氨 基酸、葡萄糖等 吞噬细胞吞噬抗 原 胰岛素、消化 酶、抗体等的分 泌 主要 影响 因素 温度:影响膜的流动性;可通过影响呼吸作用相关酶的活性来影响ATP产生的速度,从而影响主 动运输或胞吞、胞吐 细胞内外物质浓 度差:   细胞内外物质浓度差、转运蛋白数量:   载体蛋白数量、 O2浓度(能量):   O2浓度(能量) 返回目录 知识归纳　转运蛋白 载体蛋白 通道蛋白 特点及图示   运输过程中,载体蛋白需与被运输的 物质结合,且转运时自身构象会改变 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,且运输物质时不需要与被 转运物质结合,如水通道蛋白 参与的运输方式 主动运输、协助扩散 协助扩散 共同点 两者都是膜上的转运蛋白,都具有选择性 返回目录 易混易错    (1)胞吐不是只能运输大分子物质,也可以运输小分子物质,如乙酰胆碱等神 经递质。 (2)生物大分子不一定都是以胞吞、胞吐方式运输的,如RNA可通过核孔出细胞核(此 过程耗能,且具有选择性)。 (3)某些物质的跨膜运输方式并非只有一种,如神经细胞产生动作电位时,Na+内流属于 协助扩散,但Na+通过Na+-K+泵运出细胞为主动运输。 (4)水分子进出细胞的方式有自由扩散和协助扩散,其更多的是借助水通道蛋白以协助 扩散的方式进出细胞。 返回目录 即练即清 ·········· 真题选改判 ·········· 1.(2025广东,8)心肌细胞主动运输Ca2+时参与转运的载体蛋白仅与Ca2+结合。 (         ) ✕ 解析　心肌细胞主动运输Ca2+时,载体蛋白不仅要与Ca2+结合,还需与ATP水解产生的磷 酸基团结合,进而发生载体蛋白磷酸化。 2.(2024山东,2)转运有机酸ITA时,载体蛋白L的构象会发生改变。 (         ) √ 返回目录 3.(2024贵州,4)硒蛋白从细胞内转运到细胞壁需转运蛋白。 (         ) ✕ 解析　硒蛋白为大分子物质,从细胞内转运到细胞壁的方式为胞吐,协助扩散和主动运 输需转运蛋白参与。 4.(2024安徽,1)液泡膜上的一种载体蛋白只能主动转运一种分子或离子。 (         ) ✕ 解析　载体蛋白可参与主动运输或协助扩散,且有些载体蛋白能转运两种分子或离子。 5.(2024安徽,2)变形虫通过胞吞方式摄取食物的过程不需要质膜上的蛋白质参与。  (         ) ✕ 解析　胞吞过程通常需要膜上的蛋白质参与。 返回目录 6.(2024甘肃,3)根系呼吸产生的能量减少使水分吸收所需的能量不足。 (         ) ✕ 解析　根系可通过自由扩散或协助扩散吸收水分,不消耗能量。 7.(2024浙江6月选考,15)Cl-、N 通过离子通道进入液泡不需要ATP直接供能。(         ) √ 解析　借助通道蛋白进行的运输方式为协助扩散,协助扩散不需要ATP供能。 返回目录 ··········从真题到教材·········· 8.水分的吸收以_____________为主,___________为辅(必修1 P67)(2025全国,30)(2025 河南,3)(2024黑吉辽,18)(2024安徽,1)。婴儿的肠道上皮细胞可吸收母乳中的免疫球蛋 白,需要经过上皮细胞表面的_____________识别,利用了细胞膜的__________(结构特 性)(2024浙江1月选考,3)。 　流动性     　受体蛋白     　自由扩散     　协助扩散     返回目录 9.通过通道蛋白进行跨膜转运的方式为___________,常见的通道蛋白有____________ 和离子通道蛋白(必修1 P66—67)(2025云南,3)(2025河南,3)(2024广东,15)。分子或 离子通过通道蛋白时,_______(“是”或“否”)需要与通道蛋白结合(2025重庆,8)(2025 广东,8)。许多离子通道的开启需要特定的信号,如神经纤维某一部位受到刺激时,_____ 通道开启产生动作电位;突触后膜上的某些离子通道接受___________后才能开启,这些 离子通道也具备受体的功能(选必1 P28—29)。 　神经递质     　Na+ 　否     　水通道蛋白 　协助扩散     返回目录 10.主动运输一定需要_____________的协助,同时需要消耗能量(必修1 P69)(2025云南, 3)(2024江西,2)。消耗的能量可以来自ATP,如Na+-K+泵、Ca2+泵和质子泵(H+-ATP酶) 等,ATP水解释放的磷酸基团可使载体蛋白发生__________,且伴随着____________的 改变(必修1 P88)(2024甘肃,2);也可以是膜两侧________的浓度差,如心肌细胞上的 Na+-Ca2+交换体,其转入Na+的同时排出Ca2+,Ca2+的排出由Na+浓度梯度驱动(2024甘肃,2) (2023福建,14)(2023湖北,15)。 　离子     　空间构象     　磷酸化     　载体蛋白     返回目录 考法　物质运输方式的判断 考法清单 依据“物质 种类”判断 气体分子和脂溶性物质(甘油、脂肪酸、性激素等)为自由扩散;分泌蛋白 (如蛋白类激素、抗体)、神经递质的分泌为胞吐,吞噬细胞吞噬抗原为胞吞 依据“模 型”判断   ①自由扩散:顺浓度梯度、不需转运 蛋白、不消耗能量;②④协助扩散:顺 浓度梯度、需转运蛋白、不消耗能 量;③⑤主动运输:逆浓度梯度、需转 运蛋白、消耗能量;⑥胞吞和⑦胞吐: 经囊泡进出、消耗能量 返回目录 依据“运输 条件”判断   返回目录 典例    (2024江西,2,2分)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 (         ) C 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 返回目录 解析　由题意知,甲、乙、丙、丁为小肠上皮细胞吸收(细胞外→细胞内)营养物质的 四种方式,方式甲为逆浓度梯度的运输,需要消耗能量和转运蛋白,为主动运输,A正确; 方式乙为顺浓度梯度运输,不需要消耗能量,需要转运蛋白,为协助扩散,B正确;胞吞过 程虽需要消耗能量,但不需要转运蛋白的协助,则丙不为胞吞作用,C错误;方式丁为顺浓 度梯度运输,不需要消耗能量和转运蛋白,为自由扩散,D正确。 返回目录 变式　(同考法不同情境·依据“物质种类”和“模型”判断物质运输方式)(2025四 川,4,3分)某细菌能将组氨酸脱羧生成组胺和CO2,相关物质的跨膜运输过程如图。下列 叙述正确的是 (          ) A.转运蛋白W可协助组氨酸逆浓 度梯度进入细胞 B.胞内产生的组胺跨膜运输过程 需要消耗能量 C.转运蛋白W能同时转运两种物 质,故不具特异性 D.CO2分子经自由扩散,只能从胞内运输到胞外 B 返回目录 解析       转运蛋白W能同时转运特定的两种物质,具有特异性,C错误;CO2分子经自由扩散,可以 从胞内运输至胞外,也可以从胞外运输至胞内,D错误。 返回目录 微专题　主动运输的类型 返回目录 35 探索命题规律 　　主动运输是物质跨膜运输的重要方式,因其消耗能量、逆浓度梯度运输、需要载 体蛋白的特点而成为考查生物膜功能、细胞能量供应以及结构与功能相适应等生物 学观点的载体。主要在选择题中出现,深入考查主动运输的工作原理以及影响其速率 的因素,常与光合作用、呼吸作用、神经调节、内环境稳态等知识综合考查。(2025重庆,8)(2024浙江6月选考,15)(2024甘肃,2)(2023湖北,15) 返回目录 一、ATP驱动泵+协同转运蛋白 典例1    (质子泵+协同转运蛋白)(2024甘肃,2,3分)维持细胞的Na+平衡是植物的耐盐 机制之一。盐胁迫下,植物细胞膜(或液泡膜)上的H+-ATP酶(质子泵)和Na+-H+逆向转运 蛋白可将Na+从细胞质基质中转运到细胞外(或液泡中),以维持细胞质基质中的低Na+水 平(见图)。下列叙述错误的是 (         ) 返回目录 A.细胞膜上的H+-ATP酶磷酸化时伴随着空间构象的改变 B.细胞膜两侧的H+浓度梯度可以驱动Na+转运到细胞外 C.H+-ATP酶抑制剂会干扰H+的转运,但不影响Na+转运 D.盐胁迫下Na+-H+逆向转运蛋白的基因表达水平可能提高 答案 C 返回目录 解析　ATP水解释放的磷酸基团使蛋白质等分子磷酸化,这些分子被磷酸化后,空间结 构发生变化,A正确;分析Na+-H+逆向转运蛋白协助物质转运的图示可知,H+顺浓度梯度 进入细胞,Na+逆浓度梯度出细胞,且转运过程中不直接消耗ATP,故推知膜两侧的H+浓 度梯度为Na+转运提供驱动力,B正确;结合B项分析可知,Na+转运的动力来自膜两侧的 H+浓度梯度,H+浓度梯度的维持需要H+-ATP酶进行的H+的主动转运,故H+-ATP酶抑制剂 也会干扰Na+的转运,C错误;盐胁迫下,细胞质基质中的低Na+水平的维持需要H+-ATP酶 和Na+-H+逆向转运蛋白,故盐胁迫下Na+-H+逆向转运蛋白的基因表达水平可能提高,D正 确。 返回目录 典例2　(钠钾泵+协同转运蛋白)(2023湖北,15,2分)心肌细胞上广泛存在Na+-K+泵和 Na+-Ca2+交换体(转入Na+的同时排出Ca2+),两者的工作模式如图所示。已知细胞质中钙 离子浓度升高可引起心肌收缩。某种药物可以特异性阻断细胞膜上的Na+-K+泵。关于 该药物对心肌细胞的作用。下列叙述 正确的是(         ) A.心肌收缩力下降 B.细胞内液的钾离子浓度升高 C.动作电位期间钠离子的内流量减少 D.细胞膜上Na+-Ca2+交换体的活动加强 C 返回目录 解析     返回目录 二、光驱动泵 典例3    (2025届湖北八市二模)科学家为验证人工构建的质子梯度能够驱动ATP合成 的假说,设计了如下实验:分别将细菌紫膜质、ATP合酶、解偶联剂按照如图所示加入 人工脂质体上,光照处理后结果如图。下列叙述不正确的是(         ) 返回目录 A.H+通过细菌紫膜质进入脂质体的方式是主动运输 B.脂质体上的ATP合酶能够将光能转化为ATP中活跃的化学能 C.无光条件下,图C中脂质体内pH低于外界时可能会有ATP产生 D.图D实验结果进一步验证了质子梯度对ATP合成的关键作用 答案 B 返回目录 解析　结合图A分析,H+跨膜运输需要细菌紫膜质的协助,且从低浓度向高浓度运输,为 主动运输,A正确;ATP合酶能利用质子梯度驱动ATP的合成,而不是直接将光能转化为 ATP中的化学能,B错误;无光条件下,图C中脂质体内pH低于外界时,即脂质体内H+多于 外界,ATP合酶可利用脂质体内外的H+电化学势能合成ATP,C正确;图D表示脂质体内 的H+可通过解偶联剂运出,使膜内外的H+浓度梯度减小,ATP合酶不能合成ATP,该结果 进一步验证了质子梯度对ATP合成的关键作用,D正确。 返回目录 突破指南     根据能量来源不同,将主动运输分为ATP驱动泵(ATP直接供能)、协同转运蛋白(ATP 间接供能)和光驱动泵三种类型。 类型 ATP驱动泵 协同转运蛋白 光驱动泵 能量来源 ATP水解直接供能 离子浓度梯度形成的电化学势能(由ATP驱动建立),ATP间接供能 光能 内容 参与运输的转运蛋白既是 载体,也是催化ATP水解的 酶 (1)转运蛋白顺浓度梯度运输一种物质的同时同向(或逆向)逆浓度梯度运输另一种物质 (2)顺浓度梯度运输物质时释放的电化学势能,驱动另一种物质的逆浓度梯度运输 光驱动泵主要发现于细菌 细胞,将H+的主动运输与光 能的输入相偶联 返回目录 类型 ATP驱动泵 协同转运蛋白 光驱动泵 举例 Na+-K+泵、Ca2+泵、质子泵 葡萄糖-Na+同向转运体、Na+/H+转运体 细菌紫膜质利用光能驱动 H+转运 图解   易混易错　借助钠钾泵驱动的运输由ATP直接供能,借助协同转运蛋白的运输能量来 源是电化学势能。 返回目录 $