2027届高三生物人教版一轮复习课件：第4讲细胞的物质输入与输出

第二单元 细胞的基本结构和物质的运输 第三讲 细胞的物质输入与输出 课标内容　(1)阐明细胞膜具有选择透过性。(2)举例说明哪些物质顺浓度梯度进出细胞，不需要额外提供能量；哪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可以通过胞吞、胞吐进出细胞。 2.3细胞的物质输入与输出 一、动植物细胞的吸水与失水 （1）.渗透作用 半透膜 半透膜 判断： 发生渗透作用时，水分子的运动方向是顺浓度梯度，从高浓度到低浓度运输。（ ） × （2）.渗透装置及现象分析 （1）半透膜与生物膜（选择透过性膜）的区别？ （2）判定初始状态和水平衡状态条件下S1与S2的浓度大小关系 （3）判定初始状态到水平衡状态下水分子的运动情况 注意：①渗透≠扩散 1、渗透作用 渗透平衡≠两侧溶液浓度相等 2.3细胞的物质输入与输出 一、动植物细胞的吸水与失水 半透膜一般指无生命的物理性薄膜，物质能否通过取决于分子的大小； 选择透过性膜是具有活性的生物膜，载体蛋白的存在决定了其对不同物质吸收的选择性。细胞死亡或膜载体蛋白失活后，其选择透过性丧失。 特别提醒　有关渗透作用的两个易错点 (1)水的运输特点: 无论细胞吸水还是失水，水分子通过半透膜的扩散都是双向进行的。 (2)渗透平衡的实质: 渗透平衡只意味着半透膜两侧的水分子移动到达平衡状态， 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。 1、渗透作用 2.3细胞的物质输入与输出 一、动植物细胞的吸水与失水 溶质能通过半透膜 （1）若初始状态S1溶液浓度大于S2溶液浓度，且两侧 溶质分子均可通过半透膜，则两侧液面的变化情况如何？ 水平衡状态下，两侧的浓度差如何？渗透压如何？ （2）若初始状态S1溶液中蔗糖的质量等于S2溶液中葡萄 糖的质量，两侧溶质分子蔗糖不可通过半透膜，葡萄糖可 通过半透膜则两侧液面的变化情况如何？水平衡状态下， 两侧的浓度差如何？ （3）利用渗透的思路，人们如何从海水中提取淡水？ 1、渗透作用 2、细胞的吸水和失水 2、细胞的吸水和失水 (1)动物细胞的吸水和失水 原理 “半透膜” 浓度差 间具有浓度差 细胞膜 细胞质与外界溶液 失水皱缩，可能死亡； 现象：吸水膨胀，可能涨破； 水分进出平衡 2.3细胞的物质输入与输出 一、动植物细胞的吸水与失水 1、渗透作用 2、细胞的吸水和失水 2、细胞的吸水和失水 (2)植物细胞的吸水和失水 原理 现象 a.当外界溶液的浓度大于细胞液浓度时，细胞就通过 失水，植物细胞就发生 现象。 b.将已发生质壁分离的植物细胞放入清水中，此时细胞液的浓 度 外界清水，植物细胞就渗透吸水，发生 现象。 渗透作用 质壁分离 质壁分离的复原 高于 2.3细胞的物质输入与输出 一、动植物细胞的吸水与失水 1、渗透作用 2、细胞的吸水和失水 3、观察植物细胞的质 壁分离和复原 (1).实验原理 中央液泡大小、细胞液的颜色深浅 原生质层的体积、位置等 (2).观察指标 注意: 植物细胞大小基本不变。（壁具有支持作用） ①选择有紫色大液泡的洋葱鳞片叶外表皮细胞。 或含有叶绿体的叶肉细胞。 ②一般不选择酵母细胞，它能发生质壁分离，但现象不明显。且要观察还需将视野调暗 ③不能选择动物细胞，它无细胞壁，不能发生质壁分离现象 (3). 正确选择实验材料: 2.3细胞的物质输入与输出 一、动植物细胞的吸水与失水 1、渗透作用 2、细胞的吸水和失水 3、观察植物细胞的质 壁分离和复原 2.3细胞的物质输入与输出 一、动植物细胞的吸水与失水 1、渗透作用 2、细胞的吸水和失水 3、观察植物细胞的质 壁分离和复原 紧贴细胞壁 质量浓度为 0.3g/mL的蔗糖溶液 清水 变深 变浅 逐渐变大 逐渐变小 引流法 从四角开始分 在四角最后紧贴 2.3细胞的物质输入与输出 一、动植物细胞的吸水与失水 1、渗透作用 2、细胞的吸水和失水 3、观察植物细胞的质 壁分离和复原 (2)若选择无色的洋葱鳞片叶内表皮细胞，可以发生质 壁分离和复原现象吗？如何观察？ ①可配合有色溶液进行观察 ②或是在用显微镜观察时改用平面反光镜，缩小光圈； (1)该状态下的洋葱鳞片叶外表皮细胞，其细胞液 浓度和外界溶液浓度大小关系如何？ [深挖教材] 大于、小于、等于均可 (3)为什么当部分细胞发生了质壁分离时，也有部分区域的细胞没发生 质壁分离？ 不同部位的细胞的细胞液浓度有差异。 (4)清水中，植物细胞会一直吸水吗？为什么？最后两侧浓度会等吗？ 植物细胞有细胞壁，细胞壁的收缩性是有限度的，植物细胞因吸水产生的膨压作用于细胞壁，细胞壁产生壁压，最后达到动态平衡。 不会。 (5)把实验试剂改成0.8 g/mL的蔗糖溶液，结果会怎样？你能解释一 下蜜饯的产生原理吗？ (6)把实验试剂改为0.3 g/mL的葡萄糖溶液，结果会怎样？为什么？ 因为蔗糖溶液浓度过高，植物细胞因失水过多而死亡。你能解释一下蜜饯？ 只能观察到质壁分离现象， 不能观察到质壁分离复原现象。 因为葡萄糖是植物细胞选择吸收的物质，可以进入植物细胞，直至发生浓度逆转，当细胞液浓度大于外界溶液浓度，细胞由失水变为吸水，从而发生质壁分离并自动复原现象。 注意：当以植物细胞可吸收的物质作溶质(如甘油、尿素、KNO3、葡萄糖等)时，可出现质壁分离及自动复原现象。 盐酸、酒精、醋酸等溶液能杀死细胞，不适于做质壁分离的试剂。 因为开始时这些物质的浓度大于细胞液的浓度，细胞渗透________，发生________________；同时，甘油和尿素以自由扩散的方式、葡萄糖或钾离子和硝酸根离子以主动运输的方式进入细胞，使细胞液的浓度_________，当浓度增大到一定程度后，细胞开始渗透_________，发生________________。 2.3细胞的物质输入与输出 一、动植物细胞的吸水与失水 1、渗透作用 2、细胞的吸水和失水 3、观察植物细胞的质 壁分离和复原 失水 增大 质壁分离 吸水 质壁分离的复原 分析： 水分子的运动 溶质分子运动 渗透压的变化 图甲是人的红细胞长时间处在不同浓度的NaCl溶液中，红细胞的体积(V)与初始体积(V0)之比的变化曲线；图乙是某植物细胞在一定浓度的NaCl溶液中细胞失水量的变化情况。下列分析正确的是( ) A.从图甲可见250 mmol·L－1NaCl溶液不影响人红细胞的代谢 B.图乙中植物细胞体积会发生明显的变化，先减小后增大 C.图乙中a点细胞失水量最大，此时细胞吸水能力最小 D.人的红细胞长时间处在300 mmol·L－1NaCl溶液中可能死亡，图乙中的处理时间内细胞一直有生物活性 D 图乙中植物细胞失水量先变大后变小，之后表现为吸水，故植物细胞原生质体体积先变小后变大，植物细胞由于细胞壁的保护作用，细胞体积几乎不变，B错误； 最大 2.3细胞的物质输入与输出 一、动植物细胞的吸水与失水 1、渗透作用 2、细胞的吸水和失水 3、观察植物细胞的质 壁分离和复原 （4）.质壁分离和复原实验的拓展应用 将甲、乙、丙三个未发生质壁分离的成熟植物细胞置于同一蔗糖溶液中，在显微镜下持续观察它们的状态，直到细胞形态不再发生变化时，三个细胞的状态如表所示:下列判断正确的是(　　) 细胞种类 细胞状态 甲细胞 刚发生质壁分离 乙细胞 没有发生质壁分离 丙细胞 质壁分离现象明显 A. 细胞形态不再发生变化是因为细胞已经死亡 B. 实验前甲、乙、丙三个细胞的细胞液浓度关系是乙>甲>丙 C. 实验后甲、乙、丙三个细胞的细胞液浓度关系是乙<甲<丙 D. 细胞形态不再发生变化时三个细胞的细胞液浓度相等 B (1)判断成熟植物细胞的死活 (2)测定细胞液浓度范围 (3)比较不同成熟植物细胞的细胞液浓度 (4)鉴别不同种类的溶液(如KNO3溶液和蔗糖溶液) 2.3细胞的物质输入与输出 一、动植物细胞的吸水与失水 1、渗透作用 2、细胞的吸水和失水 3、观察植物细胞的质 壁分离和复原 2.保卫细胞吸水膨胀使植物气孔张开。适宜条件下，制作紫鸭跖草叶片下表皮临时装片，观察蔗糖溶液对气孔开闭的影响，如图为操作及观察结果示意图。下列叙述错误的是 A.比较保卫细胞细胞液浓度， ③处理后>①处理后 B.质壁分离现象最可能出现 在滴加②后的观察视野中 C.滴加③后有较多水分子进入保卫细胞 D.推测3种蔗糖溶液浓度高低为②>①>③ √ 《创新》P42 3.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 1 2 3 4 √ 2.3细胞的物质输入与输出 一、动植物细胞的吸水与失水 1、渗透作用 2、细胞的吸水和失水 3、观察植物细胞的质 壁分离和复原 二、物质出入细胞的方式及影响因素 1、物质出入细胞方式的比较 有识别过程 有识别过程 有识别过程 都会受到温度的影响，只是机理不同 此处浓度均为物质的量浓度 1、物质出入细胞方式 的比较 （1）、比较 2.3细胞的物质输入与输出 一、动植物细胞的吸水与失水 1、渗透作用 2、细胞的吸水和失水 3、观察植物细胞的质 壁分离和复原 二、物质出入细胞的方式及影响因素 1、物质出入细胞方式 的比较 识图并思考以下问题： 1.CO2通过细胞膜的运输途径是什么？ 2.肺泡、组织液、细胞质中CO2运输方向及其原因? 3.主动运输的意义？ 4.胞吞、胞吐的特点? 与主动运输的异同？ 5.水、葡萄糖、Na+、K+运输方式？ （1）、比较 1.胞吞、胞吐的特点： ①.需要消耗能量； ②.会形成囊泡； ③.通常运输大分子物质等 2.主动运输和胞吞/共异同： 同： ①.需要消耗能量；（受温度、O2浓度） ②.需要膜上蛋白质的参与； ③.依赖膜的流动性 异： 主动运输需工载体蛋白参与； 胞吞、胞吐跨膜层数为0层 2.3细胞的物质输入与输出 一、动植物细胞的吸水与失水 1、渗透作用 2、细胞的吸水和失水 3、观察植物细胞的质 壁分离和复原 二、物质出入细胞的方式及影响因素 1、物质出入细胞方式的比较 (1)归纳记忆同一物质的不同运输方式 葡萄糖 水 Na+ K+ 协助扩散 主动运输 葡萄糖进入红细胞 消化道吸收葡萄糖，肾小管重吸收葡萄糖 自由扩散 协助扩散 根吸收水，消化道吸收水（渗透作用） 肾小管、集合管重吸收水， 肾小球的滤过作用 协助扩散 主动运输 协助扩散 主动运输 运入神经细胞 运出神经细胞 运出神经细胞 运入神经细胞 泵 注：所有的离子都不能通过自由扩散进行运输 1、物质出入细胞方式 的比较 水分子进出细胞时，既可以直接穿过磷脂双分子层，也可以穿过水通道蛋白，因此渗透作用的实质是水的自由扩散和协助扩散的叠加，以协助扩散为主。 离子泵的本质是水解ATP的酶 （1）、比较 典例 比较生物膜和人工膜（双层磷脂）对多种物质的通透性，结果如图。 （1）人工膜上离子能否以协助扩散的形式进行跨膜运输？其原因是什么？ （2）生物膜上水的跨膜运输方式是什么？ 依据是什么？ 不能，原因是人工膜上无运输离子的转运蛋白 自由扩散和协助扩散。依据是：图中水通过生物 膜的透性强于通过人工膜的透性。若只有自由扩 散，两透性值应该等大。 (2)关于物质运输的易错点 ①小分子物质的运输方式不一定都是被动运输和主动运输，如神经递质的释放是胞吐(外排)作用。 ②生物大分子不一定都是以胞吞、胞吐方式运输的，如RNA和蛋白质可通过核孔出入细胞核。 ③消耗能量的运输方式并不一定就是主动运输，胞吞和胞吐也消耗能量，物质通过核孔的选择性也会消耗能量。 ④小分子跨膜运输体现了膜的 特点—— 胞吞和胞吐体现了膜的 特点—— ⑤大分子胞吞、胞吐过程中穿过的生物膜层数为 层。 选择透过性； 流动性。 0 功能 结构 2.3细胞的物质输入与输出 一、动植物细胞的吸水与失水 1、渗透作用 2、细胞的吸水和失水 3、观察植物细胞的质 壁分离和复原 二、物质出入细胞的方式及影响因素 (2)转运蛋白 I. 转运蛋白、载体蛋白、通道蛋白与的关系： II. 载体蛋白、通道蛋白运输时的异同： 载体蛋白：可用于协助扩散，也可用于主动运输。 通道蛋白：只用于协助扩散。 包括水通道蛋白和离子通道蛋白。 运输过程中：同：两种蛋白都具有特异性； 异：①载体蛋白会与运输物质结合，通道蛋 白不与运输物质结合。 ②通道蛋白比载体蛋白运输速度更快。 1、物质出入细胞方式 的比较 （1）、比较 ( 2 )、转运蛋白 2.3细胞的物质输入与输出 一、动植物细胞的吸水与失水 1、渗透作用 2、细胞的吸水和失水 3、观察植物细胞的质 壁分离和复原 二、物质出入细胞的方式及影响因素 (3)一些不清楚的知识 Ⅰ转运蛋白、载体蛋白、通道蛋白与运输方式的关系： 载体蛋白：可用于协助扩散，也可用于主动运输。 通道蛋白：只用于协助扩散。 包括水通道蛋白和离子通道蛋白。 离子通道是由蛋白质复合物构成的。 其特点是：一种离子通道只允许一种离子通过。 运输过程中：两种蛋白都具有特异性；载体蛋白会与 运输物质结合，通道蛋白不与运输物质结合。 运输速度：通道蛋白比载体蛋白运输速度更快。 1、物质出入细胞方式 的比较 能量一般由ATP直接提供， 但也可来源于膜两侧离子的电化学浓度梯度 （3）主动运输中的能量来源： 2.3细胞的物质输入与输出 一、动植物细胞的吸水与失水 1、渗透作用 2、细胞的吸水和失水 3、观察植物细胞的质 壁分离和复原 二、物质出入细胞的方式及影响因素 1、物质出入细胞方式 的比较 同种物质进出细胞的方式有差异 （1）、比较 ( 2 )、转运蛋白 ( 3 )、主动运输中 的能量来源 (1)钠钾泵 (2)质子泵 A 2.3细胞的物质输入与输出 一、动植物细胞的吸水与失水 1、渗透作用 2、细胞的吸水和失水 3、观察植物细胞的质 壁分离和复原 二、物质出入细胞的方式及影响因素 1、物质出入细胞方式 的比较 2、影响因素分析 2.3细胞的物质输入与输出 一、动植物细胞的吸水与失水 1、渗透作用 2、细胞的吸水和失水 3、观察植物细胞的质 壁分离和复原 二、物质出入细胞的方式及影响因素 1、物质出入细胞方式 的比较 2、影响因素分析 影响物质跨膜运输的因素及相关曲线 (1)物质浓度(在一定的浓度范围内) (2)氧浓度 2.3细胞的物质输入与输出 一、动植物细胞的吸水与失水 1、渗透作用 2、细胞的吸水和失水 3、观察植物细胞的质 壁分离和复原 二、物质出入细胞的方式及影响因素 1、物质出入细胞方式 的比较 2、影响因素分析 (3)温度 影响物质跨膜运输的因素及相关曲线 (1)由图可判断NO3-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NO3-速率不再增加，推测其原因是：__________________________ (3)作物甲和作物乙各自在NO3-最大吸收速率时，作物甲根细胞的呼吸速率大于作物乙，判断的依据是_________________________________________________。 (4)据图可知，在农业生产中，为促进农作物根对NO3-的吸收利用，可以采取的措施是________________(答出1点即可)。 主动运输因为需要呼吸作用提供能量，氧气浓度小于a点，根细胞对NO的吸收速率与氧气浓度呈正相关 主动运输需要载体蛋白，此时载体蛋白达到饱和 甲的NO3-最大吸收速率大于乙，甲需要能量多，消耗氧气多 定期松土 2.3细胞的物质输入与输出 一、动植物细胞的吸水与失水 1、渗透作用 2、细胞的吸水和失水 3、观察植物细胞的质 壁分离和复原 二、物质出入细胞的方式及影响因素 1、物质出入细胞方式 的比较 2、影响因素分析 3、探究物质跨膜运输 的实验设计 3．探究物质跨膜运输的实验设计 (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 2.3细胞的物质输入与输出 一、动植物细胞的吸水与失水 1、渗透作用 2、细胞的吸水和失水 3、观察植物细胞的质 壁分离和复原 二、物质出入细胞的方式及影响因素 1、物质出入细胞方式 的比较 2、影响因素分析 3、探究物质跨膜运输 的实验设计 4、物质跨膜运输的特 点 4、物质跨膜运输的特点 (1)植物对无机盐离子的吸收 科学家将番茄和水稻分别放在含有Ca2＋、Mg2＋和SiO4-的培养液中培养，结果及分析如下： 水稻吸收水分子的相对量多于吸收Mg2＋、Ca2＋的相对量 1、根吸水和吸无机盐是同一生理过程吗？说出其判定依据。 2、该实验的结论是？ 不是。依据：培养前后，培养液中溶液浓度发生了改变。 不同植物对不同离子的吸收有差异，即根对无机盐的吸收具有选择性。 4．农业生产中，农作物生长所需的氮素可以NOeq \o\al(－,3)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NOeq \o\al(－,3)的速率与O2浓度的关系如图所示。回答下列问题： $