人教版2024届高考生物一轮复习细胞的物质输入和输出课件

这是一份人教版2024届高考生物一轮复习细胞的物质输入和输出课件，共60页。PPT课件主要包含了半透膜，相对平衡，细胞膜，大液泡，3现象，分子或离子，自身构象，直径和形状，自由扩散，协助扩散或主动运输等内容，欢迎下载使用。

1．水分子从水的相对含量高的一侧向相对含量低的一侧渗透。 ( )2．植物细胞壁具有选择透过性，水分子可以自由通过细胞壁。 ( )3．对农作物施肥过多，会造成“烧苗”现象。 ( )4．细胞失水时，由于原生质层比细胞壁的伸缩性小，原生质层会与细胞壁分开。 ( )5．转运蛋白可以分为载体蛋白和通道蛋白。 ( )6．胞吞、胞吐过程不需要膜上蛋白质的参与。 ( )
系统学习(一)　水进出细胞的原理(释疑点)　　　　　　基础知识·全面掌握(一)渗透作用
(二)动物细胞和植物细胞的吸水和失水1．动物细胞的渗透吸水和失水(以哺乳动物红细胞为例)
2.植物细胞的吸水和失水(1)条件：成熟植物细胞具有中央________。(2)原理
————————■链教材资料·发展科学思维■—————————(必修1 P67“拓展应用”T2)温度变化会影响水分通过半透膜的扩散速率吗？请你提出假设，并设计检验该假设的实验方案。材料及用具：有如图所示相同的渗透装置三个，酒精灯(或水浴锅)、冰块及用具若干。①实验假设：___________________________________________________。②实验方案设计：_______________________________________________________________________________________________________________。
提示：①温度变化会影响水分子通过半透膜的扩散速率。在一定温度范围内，提高温度会加快水分子通过半透膜的速率；而降低温度则减缓水分子通过半透膜的速率。②实验方案设计如下：准备如图所示的渗透装置三套，在第一组的烧杯外用酒精灯或水浴锅加热升温；第二组烧杯外加冰块降温；第三组留作对照。三组装置同时开始实验，并记录液面变化及时间。
　　　　　　重难盲点·讲练疏通———————微点释解(一) 理清渗透作用—————————————1．渗透作用的现象分析(1)渗透系统的溶液浓度指物质的量浓度而非质量浓度，实质是指渗透压。如质量分数为10%的葡萄糖溶液和质量分数为10%的蔗糖溶液的质量浓度相等，但质量分数为10%的蔗糖溶液的渗透压小，故水分子可通过半透膜由蔗糖溶液向葡萄糖溶液移动。
(2)水分子由低浓度溶液流向高浓度溶液是表观现象，实际上水分子是双向移动的，只是由低浓度溶液流向高浓度溶液的水分子数较多。(3)漏斗内液面上升的原因：单位时间内由清水进入蔗糖溶液中的水分子数多于由蔗糖溶液进入清水中的水分子数。(4)漏斗内液面停止上升的原因：随着液面的不断上升，漏斗内液体的压强越来越大，从而使水分子从漏斗内移向烧杯的速率加快，水分子进出漏斗的速率越来越接近，直至完全相等，漏斗内液面不再升高，此时水分子的进出达到相对平衡。(5)若渗透平衡后，半透膜两侧液面仍存在液面高度差，则半透膜两侧溶液就存在浓度差，且液面高的一侧溶液浓度高。
2．渗透作用实验装置的拓展应用(1)验证渗透作用发生的条件
(2)比较不同溶液浓度的大小漏斗内溶液浓度为M，烧杯内溶液浓度为N，以下为各种现象及对应的结论：(3)探究物质能否通过半透膜的方法(以碘和淀粉为例)
[对点练习]1．某实验小组为探究蔗糖分子能否透过某种半透膜，制作了如图所示的渗透装置，将该渗透装置放置3 h，观察到漏斗液面明显上升，3 h 时取烧杯内液体加入试管甲和试管乙中，再分别加入蔗糖酶和等量蒸馏水，适宜条件下处理一定时间后用斐林试剂检测，试管中甲出现砖红色沉淀，试管乙中无砖红色沉淀。下列叙述错误的是 (　 )
A．放置3 h时，漏斗内溶液浓度大于烧杯内溶液浓度B．试管乙作为对照可排除无关变量对实验结果的影响C．当液面高度不再变化时，漏斗内液面仍高于烧杯内液面D．将实验中的蔗糖溶液换成淀粉溶液，甲试管内无砖红色沉淀解析：放置3 h漏斗液面明显上升，说明漏斗内溶液浓度大于烧杯内溶液浓度，A正确；试管乙作为对照，证明加热时斐林试剂本身不会产生砖红色沉淀，可排除无关变量对实验结果的影响，B正确；甲试管有砖红色沉淀，说明漏斗内的蔗糖分子可通过半透膜进入烧杯，达到渗透平衡后液面相平，C错误；淀粉不能被蔗糖酶水解，淀粉是非还原糖，不能与斐林试剂反应生成砖红色沉淀，故将实验中的蔗糖溶液换成淀粉溶液，甲试管内无砖红色沉淀，D正确。答案：C　
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。将蛋壳内灌入质量分数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。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所致C．若将清水换为质量分数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：本实验中壳膜相当于渗透装置中的半透膜，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所致，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，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物质的量浓度大于壳膜外的溶液的物质的量浓度，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。答案：D　
———————微点释解(二) 细胞的吸水与失水——————————[典例]　(2023·成都期末)将若干细胞液浓度相同的萝卜条放在不同浓度的蔗糖溶液中进行实验，在保持细胞活性的条件下，在相同实验时间后，测得在不同浓度蔗糖溶液中各组萝卜条细胞内含水量的情况如图，其中N点代表实验前萝卜条细胞内含水量。下列有关叙述正确的是(　 )A．实验中水分子进出细胞需要消耗ATPB．在浓度为c的蔗糖溶液中没有水分子进出细胞C．在浓度为d的蔗糖溶液中细胞发生渗透吸水D．在浓度为g、h的蔗糖溶液中细胞失去活性
[解析]　实验中水分进出细胞的方式是被动运输，不需要消耗能量，A错误；蔗糖溶液浓度为c时，萝卜条细胞内的含水量基本不变，说明萝卜条细胞液浓度与蔗糖溶液浓度c相当，此时水分子进出细胞达到动态平衡，B错误；在浓度为d的蔗糖溶液中细胞含水量增加，细胞发生渗透吸水，C正确；在浓度为g、h的蔗糖溶液中细胞内的含水量增加，说明细胞发生渗透吸水，没有失去活性，D错误。[答案]　C
[规律方法]　两种方法判断细胞的吸水和失水方法一：通过比较细胞外溶液和细胞液的浓度大小来判断：细胞外溶液浓度>细胞液浓度⇒细胞失水；细胞外溶液浓度<细胞液浓度⇒细胞吸水；细胞外溶液浓度＝细胞液浓度⇒失水量和吸水量相等，处于动态平衡。方法二：根据重量或长度变化来判断：重量增加或长度变长⇒吸水；反之则失水。　　
[对点练习]3．植物体内有三个相邻的细胞a、b、c，已知它们的细胞液浓度大小关系是a>b>c，那么它们三者之间水分渗透的方向表示正确的是(　　)解析：细胞液的浓度越高，则吸水能力越强，a细胞液浓度最高，c细胞液浓度最低，b细胞液浓度介于a、c细胞液浓度之间，水分的渗透方向是由c→b→a，以及由c→a。答案：C　
4．将小鼠一些肝细胞放置于不同浓度的NaCl溶液中，一段时间后测定细胞体积和数量，实验结果如图。下列叙述正确的是(　 )A．乙曲线表明不同肝细胞内的溶液浓度并不相同B．甲曲线说明，当NaCl溶液浓度大于P时细胞开始增殖C．在NaCl溶液浓度大于Q点所对应的浓度时，细胞开始渗透失水D．当细胞体积不再发生变化时，说明细胞内外溶液的NaCl浓度相等
解析：乙曲线表明在不同浓度的NaCl溶液中，不同细胞的体积是不一样的，说明细胞失水的量不一样，即不同细胞内的溶液浓度不一样，A正确；甲曲线说明，当NaCl溶液浓度大于P时肝细胞数量开始增多，说明在不同浓度下的NaCl溶液中，细胞存活数量是不一样的，不能说明细胞开始增殖，B错误；乙曲线表明当NaCl溶液浓度大于P时，细胞开始渗透失水，细胞体积减小，C错误；当细胞体积不再发生变化时，可能是细胞内外溶液的NaCl浓度相等，也可能是细胞过度失水，已经死亡，D错误。答案：A　
5．(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cC．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
解析：由于细胞b在水分交换达到平衡时细胞的体积增大，说明细胞吸水，则水分交换前，细胞b的细胞液浓度大于外界蔗糖溶液的浓度，A正确。由水分交换达到平衡时三种细胞的状态可知，水分交换前，细胞液浓度大小关系为细胞b>细胞a>细胞c，B正确。由题意可知，水分交换达到平衡时，细胞a未发生变化，说明其细胞液浓度与外界蔗糖溶液浓度相等；水分交换达到平衡时，虽然细胞c内外溶液浓度相同，但细胞c失水后外界蔗糖溶液的浓度减小，因此，水分交换平衡时，细胞c的细胞液浓度小于细胞a的细胞液浓度，C错误。在一定的蔗糖溶液中，细胞c发生了质壁分离，水分交换达到平衡时，其细胞液浓度等于外界蔗糖溶液的浓度，D正确。答案：C　
系统学习(二)　物质出入细胞的方式(固基点)　　　　　　主干知识·记准理清1．物质进出细胞的方式
2．膜上的两种转运蛋白比较
3.物质跨膜运输速率的曲线分析
(1)图1、2表示物质浓度对跨膜运输速率的影响，其中图1表示的运输方式为_________，图2表示的运输方式是___________________。图2中P点之后运输速率不变的原因是______________________________________。(2)图3、4表示O2浓度对跨膜运输速率的影响，其中图3表示的运输方式为____________________，图4表示的运输方式为_________。图4中P点之后运输速率不变的限制因素是___________________。(3)若图3表示哺乳动物成熟红细胞的物质运输，还可表示_________。
膜上转运蛋白的数量有限或能量供应不足
————————■链教材资料·发展科学思维■——————————1．(必修1 P70“与社会的联系”)引起囊性纤维化疾病的直接原因和根本原因分别是什么？提示：直接原因是转运氯离子的载体蛋白的功能发生异常，根本原因是三个碱基对缺失造成基因突变。2．(必修1 P72正文发掘)举例说明物质跨膜运输的方式与细胞膜结构的关系。提示：①协助扩散和主动运输依赖细胞膜上转运蛋白的种类和数量，或转运蛋白空间结构的变化，这也是细胞膜具有选择透过性的结构基础。②胞吞和胞吐也需要膜上蛋白质的参与，更离不开膜上磷脂双分子层的流动性。
3．(必修1 P72“概念检测”T2延伸应用)举例说明同一种物质进出细胞的运输方式相同吗？提示：不一定相同，人的红细胞吸收葡萄糖的方式是协助扩散，肾小管细胞重吸收葡萄糖的方式是主动运输。神经细胞吸收钾离子的方式是主动运输，而神经细胞维持静息电位时钾离子外流的方式是协助扩散。
　　　　　题点考法·练全练通考法(一)　考查物质进出细胞的方式1．如图为绿色植物叶肉细胞的细胞膜亚显微结构示意图，其中a、b、c、d代表被运输的物质，①②③④代表物质的运输方式，甲、乙、丙代表物质或结构。请据图分析，下列说法错误的是(　 )
A．据图判断，A侧是细胞的外侧，细胞膜能将细胞与外界环境分隔开B．水分子进出细胞的方式有①和②，大部分水分子是通过方式②进出细胞的C．与③方式相比，④方式必须消耗由细胞质基质、线粒体、叶绿体提供的ATP(能量)D．④方式能够保证活细胞按照生命活动的需要，主动选择吸收所需的营养物质，排出代谢废物和对细胞有害的物质
解析：据图分析，丙表示糖蛋白，只分布在细胞膜外表面，所以A侧代表细胞外，细胞膜能将细胞与外界环境分隔开，保持内部环境的相对稳定，A正确；水分子进出细胞的方式有①自由扩散和②协助扩散，由于协助扩散运输速率快，因此大部分水分子通过方式②协助扩散进出细胞，B正确；与③方式相比，④方式必须消耗能量，能量可由细胞质基质、线粒体提供，而叶绿体中光反应形成的ATP只能用于暗反应，C错误；④主动运输能够保证细胞按照生命活动的需要，主动地选择吸收所需要的物质，排出代谢所产生的废物和对细胞有害的物质，是一种对生命活动非常重要的物质运输方式，D正确。答案：C　
2．如图为肾小管上皮细胞重吸收水分和K＋的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正确的是(　 )A．水通道蛋白往往贯穿于磷脂双分子层中B．K＋通道蛋白运输物质的方式为协助扩散，需要消耗ATPC．通道蛋白运输时没有选择性，比通道直径小的物质可自由通过D．机体只能通过调节细胞膜上通道蛋白的数量来调节物质的运输
解析：水通道蛋白位于细胞膜上，往往贯穿于磷脂双分子层中，A正确；分析题图可知，K＋通道运输K＋的方式为协助扩散，不消耗能量，B错误；通道蛋白运输物质时具有选择性，如水通道蛋白只能运输水分、K＋通道蛋白只能运输K＋，C错误；水通道蛋白的数量受核基因调控，据此可推测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，D错误。答案： A 　
[规律方法]　判定物质出入细胞的方式(1)“三看法”快速判定物质出入细胞的方式
(2)物质跨膜运输方式图解
考法(二)　考查物质跨膜运输的影响因素
A．A点时影响离子吸收速率的主要因素是能量B．B点时离子吸收速率不再增大是因为载体的数量有限C．C点时影响离子吸收速率的主要因素是底物浓度D．D点时离子吸收速率不再增大是因为底物浓度太高，细胞发生质壁分离
[规律方法]　物质出入细胞曲线题的解题关键(1)分析此类曲线题时，要注意区分横坐标表示的意义，曲线横坐标不同，表示的物质运输方式不完全相同。(2)解答此类问题时，要明确自由扩散、协助扩散和主动运输三种跨膜运输方式的区别和联系，主要从是否需要能量和载体蛋白两个方面考虑。　　
A.甲组为对照组，仅分析甲组的实验结果不能确定柽柳根对X的吸收方式B．若乙组中X的吸收速率比甲组的低，说明X被吸收的方式为协助扩散C．若丙组中X的吸收速率与甲组的相等，说明X被吸收的方式为被动运输D．若乙、丙两组中X的吸收速率均比甲组的低，说明X被吸收的方式为主动运输
解析：甲组用柽柳根＋X溶液，属于自然状态下的处理，属于对照组，仅分析甲组的实验结果不能确定柽柳根对X的吸收方式，A正确；乙组施用X载体蛋白抑制剂，若乙组中X的吸收速率比甲组的低，说明X被吸收的方式为协助扩散或主动运输，B错误；若丙组中X的吸收速率与甲组的相等，说明根部吸收X不消耗能量，即是通过被动运输吸收的，C正确；若乙、丙两组中X的吸收速率小于甲组的，说明根部吸收X既需要载体，也消耗能量，故是通过主动运输吸收的，D正确。答案：B　
6．植物液泡中的花青素在碱性环境中呈蓝色，酸性环境中呈红色。某同学用紫色矮牵牛花瓣为材料探究Na＋跨膜运输的方式，具体操作流程及结果如下图。下列相关叙述正确的是 (　 )A．显微观察时需经解离、漂洗、染色等步骤制作临时装片B．伴随钼酸钠的进入，液泡因pH降低而呈现蓝色C．该实验中“显微观察液泡初始颜色”的步骤可以略去D．实验结果说明Na＋跨膜运输的方式可能为主动运输
解析：探究Na＋跨膜运输的方式，需要的活细胞，不能解离，A错误；伴随钼酸钠进入液泡，液泡因pH升高，而呈现蓝色，B错误；该实验需要与初始颜色比较，才能判断颜色是否变化，C错误；B组添加了呼吸抑制剂，细胞没有能量的产生，B组细胞液泡几乎不变色，说明钼酸钠进入液泡需要消耗能量，所以推测Na＋的跨膜运输方式为主动运输，D正确。答案：D　
[规律方法]　探究物质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
系统学习(三)　观察植物细胞的质壁分离和复原(实验探究)1．实验原理(1)成熟的植物细胞的原生质层相当于一层_______。(2)_______ 具有一定的浓度，细胞能渗透吸水和失水。(3)原生质层比细胞壁的伸缩性____。
2．实验步骤3．实验结论成熟植物细胞能与外界溶液构成渗透系统并发生渗透作用：当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞_____；当外界溶液浓度小于细胞液浓度时，细胞_____。
[考法全训]考法(一)　探究植物细胞的吸水和失水实验1．本实验存在两组对照实验
2．质壁分离发生的条件
[对点练习]1．某同学用不同浓度的蔗糖溶液分别处理红山茶花的花瓣表皮临时装片，观察花瓣表皮细胞的吸水和失水。图1为0.35 g·mL－1蔗糖溶液的处理结果。该同学用显微镜连接计算机并通过相关软件分别计算不同蔗糖溶液浓度下花瓣表皮细胞和液泡的面积，求出液泡面积与细胞面积的比值，得到平均值H，相关数据如图2所示。下列叙述正确的是(　 )
A．图1丙区域表示细胞质基质，该面积可作为质壁分离的观察指标B．图1甲区域为蔗糖溶液，乙区域和丙区域的溶液几乎不含蔗糖C．用0.45 g·mL－1蔗糖溶液处理的装片，细胞失水量更大，图1乙区域平均面积更大D．H值可反映细胞的质壁分离程度，H值越小，细胞液的渗透压越小解析：图1丙区域表示原生质体，乙区域是细胞壁与原生质层之间的蔗糖溶液，A、B错误；由图2柱形图可知，用0.45 g·mL－1蔗糖溶液处理的装片，细胞失水量更大，图1乙区域平均面积更大，丙区域平均面积更小，C正确；H值可反映细胞的质壁分离程度，H值越小，细胞液浓度越高，渗透压越大，D错误。答案：C　
2．用2 ml·L－1的乙二醇溶液和2 ml·L－1的蔗糖溶液分别浸泡取自同一部位的植物表皮。每隔相同时间在显微镜下测量视野中若干个细胞的长度x和原生质体长度y(如图1)，并计算x/y的平均值，得到图2所示结果。下列对结果曲线的分析，错误的是 (　 )A．2 ml·L－1的乙二醇溶液和2 ml·L－1的蔗糖溶液的渗透压相等B．a点前比值不变说明表皮细胞水分子进出平衡C．b点前表皮细胞的吸水能力逐渐增大D．c点后表皮细胞发生质壁分离复原
解析：渗透压的大小取决于单位体积溶液中溶质微粒的数目，2 ml·L－1的乙二醇溶液和2 ml·L－1的蔗糖溶液的渗透压相等，A正确；a点前比值不变且等于1，说明一开始细胞失水较少，原生质体与细胞壁还未分离，B错误；b点前曲线上升，表明表皮细胞在蔗糖溶液中发生质壁分离现象，其吸水能力逐渐增大，C正确；c点后，曲线下降，表明乙二醇(属于脂类小分子物质)可以进入细胞内部从而引起表皮细胞发生质壁分离复原现象，D正确。答案：B　
考法(二)　质壁分离和复原实验的拓展应用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．比较未知浓度溶液的浓度大小5．鉴别不同种类的溶液(如KNO3溶液和蔗糖溶液)
[对点练习]3．某实验小组从同一萝卜上取相同长度的萝卜条5根，其中4根分别放置在浓度为a、b、c、d的蔗糖溶液中处理1 h，另外一根不做处理，作为对照组。然后将这5根萝卜条依次放入质量相同的甲、乙、丙、丁、戊5杯蒸馏水中静置1 h后，取出萝卜条，测定蒸馏水溶液质量的变化量，结果如图所示。据此判断，下列推测正确的是 (　 )