2027届高三生物人教版一轮复习导学案第四章 细胞物质的输入和输出

该高中生物学高考复习学案系统梳理了“细胞的物质输入和输出”核心考点，涵盖被动运输（渗透作用、细胞吸水与失水、探究实验）和主动运输与胞吞胞吐（跨膜运输方式、影响因素），按“原理-实例-应用”逻辑构建知识网络，通过问题链和任务单引导学生自主归纳渗透条件、运输方式特点，形成层次分明的认知体系。 亮点在于诊断性例题与实验探究结合，如开篇设置渗透作用动态平衡分析题，学生通过错题定位薄弱点，实验模块提供质壁分离操作步骤及异常现象归因指导，培养科学思维与探究实践素养。每个考点配方法总结（如运输方式判断技巧）和反思表，助力个性化复习，教师可依学情精准辅导，提升备考效率。

第四章 细胞的物质输入和输出 ( 学习笔记 ) 第一节 被动运输 ( 渗透作用是自由扩散 的一种形式，渗透作 用必须经过半透膜。 )一、渗透作用 1. 概念 水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜，从相对含量高的一侧向相对含量低的一侧扩散。 2. 渗透发生的条件 （ 1 ）具有半透膜（半透膜是指某些物质可以透过而另一些物质不能透过的多孔性薄膜）。 （2）半透膜两侧溶液有浓度差。 ( 蒸馏水 蔗糖溶液 半透膜 )3. 渗透作用的发生 （ 1 ）溶质分子不能直接穿过半透膜。 （2）液面上升的原因：单位时间内由烧杯中通过半透膜进入漏斗中的水分子数大于单位时间内由漏斗中通过半透膜进入烧杯中的水分子数。 （3）现象：液面开始上升，上升到一定高度后不再升高。 （4）注意： ( 液面上升到一定程度 时产生静水压，当该压力与漏斗中吸水能力相等时液面不再升 高。 )① 水分子的移动是双向的，但最终结果是从低浓度溶液流向高浓度溶液。 ② 达到渗透平衡时还是存在水分子透过半透膜的现象，这时单位时间内从烧杯扩散到漏斗的水分子与从漏斗扩散到烧杯的水分子数量相等，被称为动态平衡。 ③ 达到动态平衡后只要有液面差，内外溶液浓度就不相等。 ④ 溶液浓度是指物质的量浓度而不是质量浓度。 a. 质量浓度相同的蔗糖溶液和葡萄糖溶液相比：葡萄糖相对分子质量小，因此物质的量浓度更大。 b. 物质的量浓度相同的蔗糖溶液和葡萄糖溶液：二者等渗，水分子进出动态平衡。 1 必修一：分子与细胞 ( 学习笔记 )例： 某同学设计了如图甲所示的渗透作用实验装置，实验开始时，长颈漏斗与液面平齐，记作零液面。实验开始后，长颈漏斗的内部液面的变化趋势如图乙所示，下列对图乙有关现象的分析不正确的是( ) ( A B O 零液面 0 液面高度 时间 ) ( 半透膜 ) ( 零液面 蒸馏水 蔗糖溶液 ) 甲 乙 A. 在 OA 段漏斗里的溶液浓度大于烧杯中的溶液浓度 B. AB 段液面不再上升的原因是半透膜两侧的溶液浓度相等 C. OA 段液面能够不断上升的直接原因是从烧杯进入漏斗的水分子数多于从漏斗进入烧杯的水分子数 D. AB 段液面不再上升的直接原因是相同时间内从漏斗进入烧杯的水的量与从烧杯进入漏斗的水的量相同 ( 解析： ) A. 在 OA 段漏斗内液面上升，说明漏斗内的溶液浓度大于烧杯中的溶液浓度，A 正确。 B. AB 段液面不再上升的原因是半透膜两侧水分子扩散到两侧的数量达到动态平衡，此时漏斗内溶液浓度仍高于烧杯中溶液浓度，B 错误。 C. 水分子在半透膜两侧是双向运动的，OA 段液面能够不断上升的直接原因是相同时间内从烧杯进入漏斗的水分子数多于从漏斗进入烧杯的水分子数，C 正确。 D. AB 段液面平衡的直接原因是相同时间内从漏斗进入烧杯的水量与从烧杯进入漏斗的水量相同，D 正确。 答案：B 二、细胞吸水与失水 1. 动物细胞的吸水和失水 原理： ① 细胞膜相当于半透膜。 ② 细胞质与外界溶液存在浓度差。 2 ( 学习笔记 )当细胞质浓度 < 外界溶液浓度时，细胞失水皱缩。 当细胞质浓度 >外界溶液浓度时，细胞吸水膨胀。 当细胞质浓度 = 外界溶液浓度时，细胞吸水失水平衡，维持正常形态。 2. 植物细胞的吸水和失水（以成熟细胞为例） ( 原生质体：植物细胞 除细胞壁外部分的统 称。 ) ( 细胞核 细胞液 细胞壁 (全透性) 细胞膜 细胞质 液泡膜 原生质层 (选择透过性) 不包括细胞核 ) 原生质层：相当于半透膜。 细胞液与外界溶液：提供浓度差。 必修一：分子与细胞 3 学科网（北京）股份有限公司 植物细胞吸水方式 ( 在种子萌发过程中， 先进行吸胀吸水，后 进行渗透吸水。 )吸胀吸水渗透吸水 （ 1 ）吸胀吸水：主要依赖亲水物质（如蛋白质、淀粉、纤维素等）。 （2）渗透吸水：是成熟细胞的主要吸水方式，如根尖成熟区细胞、紫 色洋葱表皮等具有中央大液泡的细胞。 （3）现象： ① 当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞发生质壁分离现象。 ② 当外界溶液浓度小于细胞液浓度时，细胞吸水膨胀，由于存在细胞壁，细胞不会涨破。 ③ 当外界溶液浓度等于细胞液浓度时，细胞维持正常形态。 3. 应用 （ 1 ）盐碱地中植物不易存活，或一次施肥过多造成“烧苗”，都是因为土壤溶液浓度过高，导致根不易吸水甚至失水。 （2）糖渍食品不易变质，是因为外部溶液浓度过高，微生物不能在其中生存和繁殖。 ( 50 0 1 2 3 4 时间 /h 原生质体的相对体积 % 100 )例： 将某种植物的成熟细胞放入一定浓度的物质 A溶液中，发现其原生质体（即植物细胞中细胞壁以外的部分）的体积变化趋势如图所示，下列叙述正确的是( ) ( 学习笔记 )A. 0 ~ 4 h 内物质 A 没有通过细胞膜进入细胞内 B. 0 ~ 1 h 内细胞体积与原生质体体积的变化量相等 C. 2 ~ 3 h 内物质 A 溶液的渗透压小于细胞液的渗透压 D. 0 ~ 1 h 内液泡中液体的渗透压大于细胞质基质的渗透压 ( 解析： ) 该植物细胞质壁分离后的复原是因为物质 A 进入了细胞，使细胞液渗透压升高导致细胞吸水，A 错误。植物细胞发生质壁分离的内因是原生质层的伸缩性大于细胞壁，所以0~1 h 内，细胞体积变化量小于原生质体体积变化量， B 错误。2~3 h 内原生质体的相对体积增大，此时细胞液的渗透压大于细胞外溶液的渗透压，故 C 正确。0~1 h 内原生质体的相对体积减少，液泡中的水分进入细胞质基质，此时细胞质基质的渗透压大于液泡中液体的渗透压， D 错误。 答案：C 三、实验：探究植物细胞的吸水和失水实验 1. 原理 ( （ 1 ）（ 2 ）为内因， （ 3 ）为外因。 )（ 1 ）成熟植物细胞的原生质层相当于一层半透膜。 （2）原生质层伸缩性大于细胞壁。 （3）细胞液具有一定的浓度，能与外界溶液形成一定的浓度差，组成一个渗透系统，细胞通过渗透作用失水和吸水。 ( 采用质量浓度为 0.3 g/mL 的蔗糖溶液，浓度过小会使质壁分离现象不明显；浓度过大会使细胞在短时间内因失水过多而死亡，无法观察到质壁分离复 原现象。 )2. 实验步骤 制作洋葱鳞片叶外表皮临时装片 ( ①有一个紫色的中央大液泡 ②原生质层紧贴细胞壁 吸水纸吸引 盖玻片 低倍镜观察 滴加蔗糖溶液 反复几次 ) ( ①中央大液泡由大变小, 颜色加深, 吸水能力增强 ②原生质层与细胞壁逐渐分离 清水 (反复几次) ①中央液泡逐渐变大, 颜色变浅, 吸水能力下降 ②原生质层逐渐贴近细胞壁 临时装片 低倍镜观察 吸水纸 吸引 低倍镜观察 临时装片 ) 4 学科网（北京）股份有限公司 ( 学习笔记 )3. 现象与结论 ( 质壁分离 (质量浓度为 0.3 g/ mL 的蔗糖溶液) 质壁分离复原 (清水) 细胞液 细胞液 ) ( 4. 质壁分离实验应用 ) ( 判断动物细胞死活用 台盼蓝染色法。 ) （ 1 ）判断成熟植物细胞的死活：死细胞不发生质壁分离及复原。 （2）测定细胞液浓度范围：待测细胞 + 一系列浓度梯度的蔗糖溶液，分别镜检。细胞液浓度介于使细胞未发生质壁分离和细胞刚刚发生质壁分离的外界溶液浓度之间。 （3）比较不同植物的细胞液浓度大小。 不同植物细胞 + 同一浓度的蔗糖溶液分别镜检，比较刚发生质壁分离所需时间长短（或观察相同时间内不同植物细胞质壁分离程度，以此来判断质壁分离速度或细胞浓度）。时间越短细胞液浓度越小。 5. 注意事项 （ 1 ）新鲜紫色洋葱鳞片叶的外表皮细胞有紫色大液泡，质壁分离现象明显，但也可以用无色的紫色洋葱鳞片叶内表皮细胞做材料，此时加入的高渗溶液应有色，如红墨水等。 ( 盐酸、酒精、醋酸等溶液能杀死细胞，不 适于用作质壁分离实 验的溶液。 )（2）将植物细胞置于葡萄糖、 KNO3 、NaCl、尿素溶液中，会先发生质壁分离，后因细胞吸收溶质使细胞液浓度增大，植物细胞会再吸水引起质壁分离复原。 （3）若无法质壁分离复原。 ( 可能原因有 )细胞失水过多已死亡 溶质分子无法进入细胞 （4）植物的细胞液浓度 >外界溶液浓度时，细胞吸水但不会涨破，因为细胞壁伸缩能力不强，会限制细胞的吸水膨胀。 例： 下图为某同学利用紫色洋葱鳞片叶作为实验材料，观察植物细胞质壁 分离与复原的基本操作步骤。下列相关叙述错误的是( ) 必修一：分子与细胞 5 学科网（北京）股份有限公司 ( 学习笔记 ) ( a b c d ) ( 低倍 显微 镜下 观察 f 低倍 显微 镜下 观察 低倍 显微 镜下 观察 吸水纸 e 蔗糖溶液 吸水纸 制片 清水 ) A. 第二次观察（d）和第一次观察（b）形成对照，第三次观察（f）和第二次观察（d）形成对照 B. 该实验用显微镜主要观察原生质层和细胞壁的位置关系，以及液泡颜色和大小等 C. 如果将蔗糖溶液换成浓度适宜的 KNO3 溶液则可以省略 e 过程 D. 增大蔗糖溶液的浓度，实验效果会更明显且不影响细胞的活性 ( 解析： ) 题图中共有三次显微镜观察，观察的指标主要是原生质层和细胞壁的位置关系以及液泡的大小和颜色，B 正确。第二次观察与第一次观察形成对照，第三次观察与第二次观察形成对照，A 正确。如果将蔗糖溶液换成适宜浓度的 KNO3 溶液，由于细胞在失水的同时，不断以主动运输的方式获得 K+ 和 NO3 (_)，导致细胞液浓度升高，当其大于外界溶液浓度时，细胞开始吸水，从而出现质壁分离自动复原的现象，C 正确。如果蔗糖溶液的浓度过高，会导致细胞过度失水死亡，故 D 错误。 答案：D 6 学科网（北京）股份有限公司 第二节 主动运输与胞吞、胞吐 ( 学习笔记 ) ( 1. 物质运输方式比较 ) ( 有些小分子物质也可 通过胞吞胞吐运输， 如神经递质。 ) ( 主动运输的意义：保 证了活细胞能够按照生 命活动的需要，主动 选择吸收需要的营养物 质，排出代谢废物和 对细胞有害的物质。 ) ( 物质进出核孔不跨膜， 因此不属于跨膜运输。 )一、跨膜运输方式 比较项目 离子和小分子物质 大分子物质 跨膜运输 非跨膜运输 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 高浓度→低浓度 低浓度→高浓度 细胞外→细胞内 细胞内→细胞外 特点 不需要载体 不消耗能量 需要载体不消耗能量 需要载体 消耗能量 不需要载体消耗能量 模式图 外 细胞膜 内 外 细胞膜 内 外 细胞膜 内 ( ATP ) 物质进出细胞实例 O2、CO2 等气体，水、 甘 油、 脂肪酸、乙醇、苯、尿素 红 细 胞 吸收 葡 萄糖， K+ 流出神经细胞， Na+ 流入神经细胞，肾对水的重吸收 小肠上皮细胞吸收葡萄糖， Na 一 K 泵 白细胞吞噬 病毒，变形 虫吞噬食物颗粒 分泌各种蛋白，如抗体 影响 因素 浓度差 浓度差、载体种类和数量 载体种类和数量、能量 温度、能量 被动运输中的“高浓度”和“低浓度”是指运输的离子和小分子本身的浓度，而不是它们所处溶液的浓度。 2. 转运蛋白的分类 ( 同一物质进入不同细 胞的方式可能不同，同一物质出入同一细胞的方式也不一定相 同。 )（ 1 ）载体蛋白参与协助扩散或主动运输，其运输物质时需要与被运输的物质结合，且会发生构象改变。 （2）通道蛋白质参与协助扩散，其运输物质时不需要与被运输物质结合。 3. 同一物质的不同运输方式归纳 （ 1 ）葡萄糖。 进入红细胞：协助扩散。 必修一：分子与细胞 7 学科网（北京）股份有限公司 ( 学习笔记 )进入小肠绒毛上皮细胞、肾小管重吸收：主动运输。 （2）Na+。 进入神经细胞：协助扩散（依靠离子通道）。 运出神经细胞：主动运输（依靠 Na-K 泵）。 （3）K+。 进入神经细胞：主动运输（依靠 Na-K 泵）。 运出神经细胞：协助扩散（依靠离子通道）。 （4）水 水分于主要通过协助扩散方式进出细胞，也可通过自由扩散方式进出细胞。 ( 区分载体蛋白和通道 蛋白 ①载体蛋白：只容许 与自身结合部位相适 应的分子或离子通过， 且每次转运时都会发 生自身构象的改变。 ②通道蛋白：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。分子或离 子通过通道蛋白时，不 需要与通道蛋白结合。 )例 1. 研究发现，成熟植物的细胞质基质内 Ca2+ 浓度较低，原因在于其液泡膜上含有转运 Ca2+ 的载体蛋白，可以将细胞质基质中的 Ca2+ 运入液泡内储存起来。而当细胞受到刺激时， Ca2+ 又会借助另一通道蛋白从液泡中运出，下列有关叙述正确的是( ) A. Ca2+ 进入液泡时，细胞内 ATP 的含量会明显下降 B. Ca2+ 进入液泡需要消耗细胞内化学反应所释放的能量 C. 载体蛋白运输 Ca2+ 的过程中空间结构不会发生变化 D. Ca2+ 借助通道蛋白进入细胞质基质的过程属于主动运输 ( 解析： ) A. ATP 在细胞内的含量是相对稳定的，不会明显下降，A 错误。 B. Ca2+ 进入液泡是逆浓度梯度进行运输的，需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，B 正确。 C. 载体蛋白在运输物质时需要与所运输的物质发生结合，载体蛋白的结构发生了变化，所以载体蛋白运输 Ca2+ 的过程中空间结构会发生变化，C 错误。 D. Ca2+ 借助通道蛋白进入细胞质基质的过程是顺浓度梯度的运输，属于被动运输，D 错误。 答案：B 例 2. 下面是物质进入细胞的四种方式图解，小肠绒毛上皮细胞吸收葡萄糖的方式是( ) 8 学科网（北京）股份有限公司 必修一：分子与细胞 9 学科网（北京）股份有限公司 A B ( ATP )ADP+Pi C ( 学习笔记 ) D ( 解析： ) 小肠绒毛上皮细胞吸收葡萄糖的方式是从低浓度一侧运输到高浓度一侧的主动运输，需要载体蛋白协助，并消耗能量，C 正确，ABD 错误。 答案：C ( 温度可通过影响所运 物质的扩散速度、载 体蛋白活性和酶活性 来影响物质运输效率； pH 值可以通过影响酶 活性、载体蛋白活性 来影响物质运输效率。 )二、影响物质跨膜运输的因素 内部因素：载体蛋白的种类、数量 外部因素：温度、pH 、O2 浓度 ( 协助扩散和主动运输受细胞膜上转运蛋白 数量的限制，当转运 蛋白的利用达到饱和 时，其运输速率不再 随物质浓度差的增大 而增大。 ) 自由扩散 协助扩散 主动运输 物质浓度 运输效率 浓度 运输效率 / · 浓度 运输效率 / ·浓度 O2 浓度 运输效率 O2浓度 ( O 2 浓度 ) ( 运输效率 ) 运输效率 O2浓度 载体蛋白 运输效率 数量 运输效率 / 数量 运输效率 / ·数量 例 1. 下列关于细胞的物质跨膜运输的叙述，错误的是( ) A. 某些小分子物质可以通过胞吐的方式从细胞中运出 B. 抑制细胞膜上载体的作用不会阻碍性激素进入细胞 C. 葡萄糖进入人体细胞的方式有主动运输和协助扩散两种 D. 细胞主动运输物质的结果是使该物质在细胞膜内外的浓度趋于平衡 ( 学习笔记 ) ( 解析： ) 某些小分子物质（如氨基酸类神经递质）也可通过胞吐的方式从细胞运出，A 项正确。性激素的化学本质为脂质中的固醇，它是以自由扩散的方式跨膜运输的，自由扩散不需要载体的协助，所以抑制细胞膜上的载体的作用不会阻碍性激素进入细胞，B 项正确。葡萄糖进入人体小肠绒毛上皮细胞的方式是主动运输，进入人体红细胞的方式是协助扩散，即葡萄糖进入人体细胞的方式有主动运输和协助扩散两种，C 项正确。主动运输是逆浓度梯度进行的，因此细胞主动运输的结果不会使该物质在细胞膜内外的浓度趋于平衡，D 项错误。 答案：D ( O O 2 浓度 ) ( O O 2 浓度 )例 2. 某哺乳动物的一种成熟细胞不含 DNA。图中能正确表示在一定 O2浓度范围内，葡萄糖进入该细胞的速率与 O2 浓度关系的曲线是( ) ( O O 2 浓度 ) ( O O 2 浓度 )运输速率 运输速率 运输速率 运输速率 A B C D ( 解析： ) 由题干“某哺乳动物的一种成熟细胞不含 DNA”推知该细胞是成熟红细胞。葡萄糖进入红细胞的方式是协助扩散，需要载体蛋白协助，不消耗 能量，因此 O2 浓度不影响葡萄糖进入成熟红细胞的速率。 答案：A 10 学科网（北京）股份有限公司 $