2023届高三生物一轮复习课件：第6讲 细胞的物质输入和输出-第2课时

这是一份2023届高三生物一轮复习课件：第6讲 细胞的物质输入和输出-第2课时，共44页。PPT课件主要包含了必备知识整合，高浓度→低浓度，水通道蛋白，水的进出细胞的方式，低浓度→高浓度，特异性，主动运输的3种类型，自由扩散如b，重难突破，考向分析等内容，欢迎下载使用。
考点二 物质进出细胞的方式
例1.（2021山东） 液泡是植物细胞中储存 Ca2+的主要细胞器，液泡膜上的 H+焦磷酸酶可利用水解无机焦磷酸释放的能量跨膜运输 H+，建立液泡膜两侧的 H+浓度梯度。该浓度梯度驱动 H+通过液泡膜上的载体蛋白 CAX 完成跨膜运输，从而使 Ca2+以与 H+相反的方向同时通过 CAX 进行进入液泡并储存。下列说法错误的是（ ）A. Ca2+通过 CAX 的跨膜运输方式属于协助扩散B. Ca2+通过 CAX 的运输有利于植物细胞保持坚挺C. 加入 H+焦磷酸酶抑制剂，Ca2+通过 CAX 的运输速率变慢D. H+从细胞质基质转运到液泡的跨膜运输方式属于主动运输
【解析】A、Ca2+通过 CAX 的跨膜运输方式为主动运输，所需要的能量由H+顺浓度梯度产生的势能提供，A错误；B、Ca2+通过 CAX 的运输进入液泡增加细胞液的浓度，细胞液的渗透压，有利于植物细胞从外界吸收水分，有利于植物细胞保持坚挺，B正确；C、加入 H+焦磷酸酶抑制剂，则液泡中的H+浓度降低，液泡膜两侧的 H+浓度梯度差减小，为Ca2+通过 CAX 的运输提供的能量减少，C正确；D、H+从细胞质基质转运到液泡的跨膜运输方式需要水解无机焦磷酸释放的能量来提供，为主动运输，D正确。
例2.（2022山东）.NO3-和NH4+是植物利用的主要无机氮源，NH4+的吸收由根细胞膜两侧的电位差驱动，NO3-的吸收由H+浓度梯度驱动，相关转运机制如图。铵肥施用过多时，细胞内NH4+的浓度增加和细胞外酸化等因素引起植物生长受到严重抑制的现象称为铵毒。下列说法正确的是（ ）
A. NH4+通过AMTs进入细胞消耗的能量直接来自ATPB. NO3-通过SLAH3转运到细胞外的方式属于被动运输C. 铵毒发生后，增加细胞外的NO3-会加重铵毒D. 载体蛋白NRT1.1转运NO3-和H+的速度与二者在膜外的浓度呈正相关
【解析】物质跨膜运输主要包括两种方式:被动运输和主动运输，被动运输又包括自由扩散和协助扩散，被动运输是由高浓度向低浓度一侧扩散，而主动运输是由低浓度向高浓度一侧运输。其中协助扩散需要载体的协助，但不需要消耗能量:而主动运输既需要消耗能量，也需要载体的协助。【详解】A、由题干信息可知，NH4+的吸收是根细胞膜两侧的电位差驱动的，所以NH4+通过AMTs进入细胞消耗的能量不是来自ATP，A错误；B、由图上可以看到，NO3-进入根细胞膜是H+的浓度梯度驱动，进行的逆浓度梯度运输，所以NO3-通过SLAH3转运到细胞外是顺浓度梯度运输，属于被动运输，B正确；C、铵毒发生后，H+在细胞外更多，增加细胞外的NO3-，可以促使H+向细胞内转运，减少细胞外的H+，从而减轻铵毒，C错误；D、据图可知，载体蛋白NRT1.1转运NO3-属于主动运输，主动运输的速率与其浓度无必然关系；运输H+属于协助扩散，协助扩散在一定范围内呈正相关，超过一定范围后不成比例，D错误。
例3. [2021广东，13，4分]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
[解析] 由图示可知，经①②③处理后气孔变化分别为基本不变、关闭、张开，说明①②③处理后保卫细胞的变化分别为①形态几乎不变，细胞液浓度基本不变；②失水，细胞液浓度变大；③吸水，细胞液浓度变小，C正确。保卫细胞经③处理后的细胞液浓度小于①处理后，A错误。②处理后保卫细胞失水，最可能发生质壁分离，B正确。推测3种蔗糖溶液浓度的高低为②＞①＞③，D正确。
1.小分子物质跨膜运输的方式
1、哪些物质通过自由扩散运输？
3、哪些物质通过协助扩散运输？
5、协助扩散是否需要载体？
载体蛋白，需与运输分子结合，引起载体蛋白空间结构改变。包括主动运输、协助扩散
通道蛋白是在膜上形成跨膜的亲水通道，使离子或水从中通过，不需要与运输分子结合。只参与协助扩散
2.被动运输1）概念：物质以_______方式进出细胞，_________消耗细胞内化学反应所释放的能量的物质跨膜运输方式。
4）转运蛋白的分类及特点
①影响自由扩散的因素：_____________________。
②影响协助扩散的因素：_____________________________________。
膜内外物质浓度梯度和转运蛋白的数量
【课堂检测】1.美国科学家阿格雷和麦金农因研究细胞膜中的通道蛋白获得诺贝尔奖。通道蛋白分为两大类：水通道蛋白和离子通道蛋白。阿格雷成功分离了水通道蛋白，麦金农测得K＋通道蛋白的立体结构。如图为肾小管上皮细胞重吸收水分和K＋通道蛋白的立体结构的示意图。下列与通道蛋白有关的叙述错误的是(　　)A．通道蛋白或贯穿、或嵌入、或覆盖于磷脂双分子层B．K＋通道蛋白运输物质的方式为协助扩散，不需要消耗ATPC．抗利尿激素对肾小管上皮细胞上水的通透性具有调节作用D．机体可通过调节细胞膜上通道蛋白的数量或开关来调节物质的运输
1、哪些物质通过主动运输？
3.主动运输1）概念：指物质_____浓度梯度进行跨膜运输，需要___________的协助，同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的_______的运输方式。2）方向：从_____浓度一侧到_____浓度一侧。3）条件：需要___________的协助，需要消耗_______。4）意义：主动运输普遍存在于动植物和微生物细胞中，通过主动运输来选择吸收所需要的物质，排出___________和_____________的物质，从而保证细胞和个体生命活动的需要。
提醒 囊性纤维化的病因是肺部支气管上皮细胞表面转运氯离子的载体蛋白的功能发生异常，导致患者支气管中黏液增多，造成细菌感染。
Na+-K+泵逆浓度梯度进行Na+和K+的主动运输，以建立膜两侧Na+和K+的浓度差，运输过程中需要消耗能量(ATP)以改变载体蛋白的空间结构。
同向协同转运蛋白和反向协同转运蛋白
所利用的能量储存在一种溶质的电化学梯度中
光能—细菌质膜上的H+泵
注意：①主动运输不一定都是逆浓度梯度，如饭后小肠上皮细胞吸收葡萄糖属于主动运输，但是细胞外的葡萄糖浓度可能高于细胞内。②某物质的具体运输方式并不唯一，需要根据具体情况去分析判定。
【课堂检测】3.（2019全国卷II·3）某种H﹢-ATPase是一种位于膜上的载体蛋白，具有ATP水解酶活性，能够利用水解ATP释放的能量逆浓度梯度跨膜转运H﹢。①将某植物气孔的保卫细胞悬浮在一定pH的溶液中（假设细胞内的pH高于细胞外），置于暗中一段时间后，溶液的pH不变。②再将含有保卫细胞的该溶液分成两组，一组照射蓝光后溶液的pH明显降低；另一组先在溶液中加入H﹢-ATPase的抑制剂（抑制ATP水解），再用蓝光照射，溶液的pH不变。根据上述实验结果，下列推测不合理的是A．H﹢-ATPase位于保卫细胞质膜上，蓝光能够引起细胞内的H﹢转运到细胞外B．蓝光通过保卫细胞质膜上的H﹢-ATPase发挥作用导致H﹢逆浓度梯度跨膜运输C．H﹢-ATPase逆浓度梯度跨膜转运H﹢所需的能量可由蓝光直接提供D．溶液中的H﹢不能通过自由扩散的方式透过细胞质膜进入保卫细胞
【课堂检测】4.科学家在研究Na＋通过细胞膜的运输方式时，做了下述实验：先向枪乌贼神经纤维里注入微量的放射性同位素24Na＋，不久可测得神经纤维周围溶液中存在24Na＋，如果在神经纤维膜外溶液中先后加入某药物和ATP，测得周围溶液中24Na＋的量如图所示。据图作出的下列推断，错误的是 (　　)
A．加入某药物后，溶液中24Na＋的量不再增加B．加入ATP后，细胞中24Na＋的量减少C．“某药物”的作用机理是抑制ATP水解D．“某药物”的作用机理是抑制细胞呼吸
4.大分子进出细胞的方式——胞吞和胞吐
1）概念①胞吞：当细胞摄取大分子时，首先是大分子与细胞膜上的_________结合，从而引起这部分细胞膜内陷形成小囊，包围着大分子。然后，小囊从细胞膜上分离下来，形成_______，进入细胞内部。②胞吐：细胞需要外排的大分子，先在细胞内形成囊泡，囊泡移动到_________处，并与之融合将大分子排出细胞。
2）特点①主要运输生物大分子，如蛋白质、多糖。
②_______（填“需要”或“不需要”）消耗能量。
③不需要转运蛋白协助，但需要特定的膜蛋白参与。
①胞吞：___________吞噬病原体，单细胞动物（草履虫、变形虫）吞噬食物颗粒。
②胞吐：_________________、变形虫排出食物残渣和废物。
结构性（组成型）分泌途径：所有真核细胞都有从高尔基体分泌囊泡向质膜运输的过程，其作用在于更新膜蛋白和膜脂、形成质膜外周蛋白、细胞外基质、或作为营养成分和信号分子。在粗面内质网中合成的蛋白质除了某些有特殊标志的蛋白驻留在内质网或高尔基体中或选择性地进入溶酶体和调节性分泌泡外，其余的蛋白均沿着粗面内质网→高尔基体→分泌泡→细胞表面这一途径完成转运过程。 分布：存在所有的动物细胞中。
调节型外排途径：分泌细胞产生的分泌物（如激素、粘液或消化酶）储存在分泌泡内，当细胞在受到胞外信号刺激时，分泌泡与质膜融合并将内含物释放出去。其蛋白分选信号存在于蛋白本身，由高尔基体TGN上特殊的受体选择性地包装为运输小泡。 分布：调节型的外排途径存在于特化的分泌细胞。
定义： 有些物质如LDL（低密度脂蛋白）进入细胞必须先和膜上的特异性受体识别并结合，然后通过膜内陷形成囊泡，进一步脱离膜进入细胞。这个过程称为受体介导的内吞作用。经过内体的转运，内吞的物质被溶酶体酶水解消化，特异性受体重新被回收利用。
(1)胞吞过程需要某些特定的膜蛋白的作用，但是不需要转运蛋白的作用。(2)胞吐不是只能运输大分子物质，也可以运输小分子物质，如神经递质。(3)被动运输和主动运输主要体现了膜的选择透过性，胞吞、胞吐主要体现了膜的流动性。
【课堂检测】2.（2022春•烟台期末）高尔基体的TGN区对蛋白质的包装分选至少有三条途径。①溶酶体酶的包装与分选途径：具有某种标记的溶酶体酶与相应的膜受体结合，通过出芽形成囊泡，最终将溶酶体酶运送到溶酶体中；②可调节性分泌途径：特化类型的分泌细胞，新合成的可溶性分泌蛋白在分泌泡聚集、储存并浓缩，只有在特殊刺激下才引发分泌活动；③组成型分泌途径：真核细胞均可通过分泌泡连续分泌某些蛋白质至细胞表面。下列选项错误的是（　　）A．溶酶体酶的包装与分选途径体现了生物膜的结构特点B．胰岛素的分泌经过高尔基体的包装和分选，属于第二条途径C．真核细胞表面受体蛋白的形成属于组成型分泌途径D．引起三条途径的发生均需要有细胞外信号分子的刺激
【答案】D【分析】1、分泌蛋白先在内质网的核糖体上形成肽链，肽链依次进入内质网、高尔基体进行加工、分类、包装和发送，由细胞膜通过胞吐过程分泌到细胞外。2、蛋白质分选的基本途径与类型，高尔基体中加工后的蛋白一部分到溶酶体中留在细胞内，一部分在信号分子的作用下分泌出细胞外（可调节性分泌），一部分不需要信号分子的刺激直接和细胞膜融合。【解答】解：A、溶酶体酶的包装与分选途径体现了生物膜的结构具有一定的流动性，A正确；B、胰岛素的分泌经需要高血糖的刺激才能分泌，所以胰岛素的分泌经过高尔基体的包装和分选属于第二条途径，B正确；C、真核细胞均可通过分泌泡连续分泌某些蛋白质至细胞表面，所以真核细胞表面受体蛋白的形成属于组成型分泌途径，B正确；D、只有可调节性分泌途径需要有细胞外信号分子的刺激，D错误。故选：D。
1.比较物质出入细胞的方式
“三看法”快速判定物质出入细胞的方式
2.被动运输和主动运输影响因素的分析1）浓度差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，原因是受转运蛋白数量的限制。
2）转运蛋白数量对跨膜运输的影响
转运蛋白数量影响协助扩散和主动运输，自由扩散不受转运蛋白数量的影响。条件适宜的情况下,转运蛋白数量越多,协助扩散运输速率越大;主动运输中载体蛋白数量达到一定程度后运输速率不再增加,原因可能是受能量供应限制。
3）氧气含量对跨膜运输的影响：通过影响细胞呼吸进而影响主动运输的速率。
4）温度对跨膜运输的影响
3.探究物质跨膜运输方式的实验设计思路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
【课堂检测】5.研究发现，耐盐植物藜麦的表皮盐泡细胞中无叶绿体，其体积可达普通表皮细胞的1 000倍左右，相关细胞之间Na＋和Cl－的转运过程如图所示，下列叙述错误的是(　　)
A．藜麦的表皮盐泡细胞的细胞膜上不存在葡萄糖转运蛋白B．Na＋、Cl－进入藜麦的表皮盐泡细胞的运输方式是主动运输C．Na＋、Cl－进入藜麦的表皮盐泡细胞后，会被运送到液泡中储存D．在盐碱地上大面积种植藜麦等耐盐植物，能减缓土壤盐碱化程度
【课堂检测】6.研究表明，主动运输根据能量的来源不同分为三种类型，如图中a、b、c所示，■、▲、●代表跨膜的离子或小分子。下列叙述正确的是A.a类型中Y离子转运所需的能量来自于　X离子的转运过程B.肌细胞吸收氨基酸分子是通过c类型进　行的C.蓝细菌、水绵、叶肉细胞、萤火虫发光　器细胞内均可发生c类型D.温度、酸碱度、氧气浓度均会影响a、b、c三种类型的运输速率
考向一 考查物质进出细胞方式（生命观念、科学思维）
考向二 考查物质跨膜运输的影响因素（科学思维、科学探究）