高考生物复习必修一第二单元第六讲细胞的物质输入和输出课件

这是一份高考生物复习必修一第二单元第六讲细胞的物质输入和输出课件，共53页。PPT课件主要包含了考点一被动运输，②现象，续上表，答案B，答案D，实验步骤，2氧气浓度，3温度，答案C，答案A等内容，欢迎下载使用。

第6讲　细胞的物质输入和输出【课标要求】　1.阐明质膜具有选择透过性。2.举例说明有些物质顺浓度梯度进出细胞，不需要额外提供能量，有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。
1．渗透作用(1)概念：水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散。(2)渗透作用产生的条件。
(3)渗透作用现象分析。
①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。②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度加快，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。
提醒：若渗透平衡后，半透膜两侧液面仍存在液面差，则半透膜两侧溶液就存在浓度差，液面差越大，浓度差就越大，且液面高的一侧溶液浓度高。
2．细胞的吸水和失水(1)动物细胞的吸水和失水。
(2)植物细胞的吸水和失水(以成熟植物细胞为例)。①原理。
提醒：当在显微镜下观察到细胞处于质壁分离状态时，细胞可能正在失水，也可能正在吸水；可能处于平衡状态，也可能已死亡。
3．被动运输(1)概念：物质以扩散方式进出细胞，不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，这种物质跨膜运输方式称为被动运输。(2)类型：自由扩散和协助扩散。①比较。
②转运蛋白：镶嵌在膜上的一些特殊的蛋白质，能够协助物质顺浓度梯度跨膜运输的蛋白质。
1．常见渗透装置图形分析
　A　　　　 　　　B(1)若S1溶液浓度大于S2，则单位时间内由S2→S1的水分子数多于S1→S2，外观上表现为S1液面上升；若S1溶液浓度小于S2，则情况相反，外观上表现为S1液面下降。(2)在达到渗透平衡后，若存在如图所示的液面差Δh，则S1溶液浓度仍大于S2。因为液面高的一侧形成的压强，会阻止溶剂由低浓度一侧向高浓度一侧扩散。
2．渗透作用原理的应用(1)验证渗透作用发生的条件。
(2)比较不同溶液浓度的大小。
3.对比半透膜和选择透过性膜
4．有关渗透作用的易错点(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%葡萄糖溶液和质量分数为10%蔗糖溶液的质量浓度相等，但质量分数为10%蔗糖溶液的渗透压小，故水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个综合效果，水分子的移动方向是双向移动，但最终结果是由低浓度溶液流向高浓度溶液的水分子数较多。(3)只有活的、成熟的植物细胞才能发生质壁分离和复原。成熟植物细胞发生质壁分离的原因是外界溶液的浓度大于细胞液浓度，且原生质层比细胞壁伸缩性大。
考向1　结合渗透作用的原理，考查科学思维1．(2022·河北)下图装置中，甲、乙、丙处分别放置了相等物质的量浓度的蔗糖溶液、麦芽糖溶液和乳糖溶液(溶液体积关系：V甲＝V丙A．若向甲、丙中分别加入等体积相同物质的量浓度的蔗糖酶和乳糖酶，稳定后液面高度：乙>甲>丙B．若向乙中加入一定量的麦芽糖酶溶液，稳定后液面高度：乙<甲＝丙
C．若向丙中加入一定量的半乳糖，稳定后液面高度：甲＝乙＝丙，并且甲、乙、丙中半乳糖含量相同D．本实验中半乳糖等单糖分子从浓度高的一侧向浓度低的一侧通过半透膜的扩散称为渗透作用
解析：向甲、丙中分别加入等体积相同物质的量浓度的蔗糖酶和乳糖酶，甲中的蔗糖水解成两分子单糖，丙中的乳糖分解为两分子单糖，都可通过半透膜进入乙中，引起乙液面升高，稳定后液面高度乙＞甲＝丙，A项错误；向乙中加入一定量麦芽糖酶溶液后，乙中的麦芽糖水解为两分子的葡萄糖，会通过半透膜分别进入甲和丙，稳定后液面高度乙＜甲＝丙，B项正确；向丙中加入一定量的半乳糖后，由于半乳糖可以通过半透膜，因此稳定后液面高度甲＝乙＝丙，但因为乙体积最大，所以乙中半乳糖含量最多，C项错误；本实验中水分子是溶剂分子，故本实验中半乳糖等单糖分子从浓度高的一侧向浓度低的一侧通过半透膜的扩散，不能称为渗透作用，D项错误。
考向2　结合自由扩散和协助扩散，考查科学思维2．(2022·山东日照一中)氮元素是植物生长发育必不可少的营养元素。NRT1.1(硝酸盐转运蛋白)会根据外界环境的硝酸盐浓度，通过位点的磷酸化和去磷酸化在高亲和力和低亲和力之间切换，来完成氮素的吸收，保证了植物细胞对氮素的需求，如图表示硝态氮的转运过程。下列相关叙述正确的是(　　)
A．图示中，细胞外的硝态氮进入细胞的方式为协助扩散B．改变细胞质的pH不会影响高亲和力下的硝态氮转运C．NRT1.1只能特异性运输硝态氮D．在磷酸化和去磷酸化过程中转运蛋白的构象会发生变化
解析：由图可知，硝态氮进入细胞需要载体协助，消耗H＋的电化学势能，方式为主动运输，A项错误；改变细胞质的pH会影响H＋的转运，同时影响硝态氮的运输，B项错误；由图可知，NRT1.1可以运输硝态氮和H＋，C项错误；转运蛋白在磷酸化和去磷酸化的过程中构象会发生变化，以便转运物质，D项正确。
考点二　实验：探究植物细胞的吸水和失水
1．实验原理(1)成熟植物细胞的原生质层相当于一层半透膜。(2)细胞液具有一定的浓度，细胞能渗透吸水和失水。(3)原生质层的伸缩性比细胞壁的伸缩性大。
3．现象与结论(1)现象。
(2)结论：植物细胞的原生质层相当于一层半透膜，植物细胞是通过渗透作用吸水和失水的。
1．质壁分离及复原发生的条件(1)死细胞、动物细胞及未成熟的植物细胞(如根尖分生区细胞)不发生质壁分离及复原现象。(2)具有中央大液泡的成熟植物细胞可发生质壁分离及复原现象。(3)在一定浓度(溶质不能透过半透膜)的溶液中只会发生质壁分离现象，不能发生自动复原现象(只有用清水或低渗溶液处理，方可复原)。
2．实验的注意事项(1)本实验应该选用新鲜的洋葱，以保证细胞膜具有选择透过性，能够顺利完成质壁分离和复原的实验过程。干燥、衰老的细胞生命活动较弱，影响实验效果。(2)实验过程中，要保证显微镜视野不变，在载物台上滴加蔗糖溶液或者清水，引发细胞发生质壁分离或质壁分离复原时，连续观察同一个视野中单个或多个植物细胞的失水和吸水情况。(3)质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液比较黏稠，注意实验过程中尽量不要沾到物镜镜头或载物台上，实验结束后，要尽快清洁物镜镜头和载物台。3．实验的拓展方案(1)实验材料的拓展：若无法取得合适的洋葱等材料，还可以使用具有较多叶绿体的材料，如黑藻，通过观察叶绿体分布情况判断细胞是否发生质壁分离现象。
(2)特殊的质壁分离现象：可以观察质壁分离的自动复原现象。如采用硝酸钾溶液引发质壁分离，植物会快速主动转运硝酸根离子进入细胞，较短的一段时间后会出现自动复原现象。做这个实验时，只需将前述实验的高浓度溶液换成摩尔浓度为0.6 ml/L的硝酸钾溶液，其他操作方法和步骤不变。
4．实验的拓展应用(1)判断成熟植物细胞是否有生物活性。
(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)
考向　结合植物细胞的吸水与失水，考查科学探究能力1．(2022·湖南师大附中)科研人员将某种植物叶片置于一定浓度的乙二醇溶液和蔗糖溶液中，培养相同时间后检测其原生质体(去掉细胞壁的植物细胞)体积的变化，结果如右图所示。下列相关描述错误的是(　　)
A．用于培养植物叶片的甲溶液和乙溶液起始浓度可能相同B．甲溶液是乙二醇溶液，乙溶液是蔗糖溶液C．2 min后，处于乙溶液中的植物细胞可能已经死亡D．C点时甲溶液中的溶质开始进入细胞，细胞开始发生质壁分离复原
解析：实验开始时，甲溶液中的植物叶片原生质体的体积大于乙溶液中原生质体的体积，原因可能是甲溶液中的乙二醇分子进入细胞导致细胞液浓度增大引起的，甲、乙溶液起始浓度可能相同，A项正确；植物细胞在甲溶液中先质壁分离后复原是因为乙二醇分子可以进入细胞，B项正确；2 min后，处于乙溶液中的植物细胞原生质体不再改变可能是因植物细胞过度失水而死亡，C项正确；C点前甲溶液中的溶质就开始进入细胞，D项错误。
2．(2021·广东适应性测试)某同学用黑藻叶临时装片观察叶绿体后，进一步探究植物细胞的吸水和失水现象。所叙述正确的是(　　)A．可观察到细胞中有螺旋带状叶绿体B．不同细胞的叶绿体运动方向一致C．高浓度乙醇可引起细胞的质壁分离D．质壁分离后期细胞吸水能力增强
解析：水绵的叶绿体为螺旋带状，黑藻的叶绿体为球状或椭球状，A项错误；不同细胞的细胞质流动方向不一致，因此叶绿体的运动方向也不一定一致，B项错误；高浓度乙醇会使细胞死亡，不会引起细胞的质壁分离，C项错误；质壁分离后期细胞液浓度增大，渗透压升高，细胞吸水能力增强，D项正确。
考点三　主动运输与胞吞、胞吐
1．主动运输(1)概念：是指物质逆浓度梯度进行跨膜运输，需要载体蛋白的协助，同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的能量的运输方式。(2)方向：从低浓度一侧到高浓度一侧。(3)条件：需要载体蛋白的协助，需要消耗能量。(4)意义：主动选择吸收所需要的营养物质，排出代谢废物和对细胞有害的物质，保证了细胞和个体生命活动的需要。(5)影响因素：载体蛋白的种类和数量、温度、氧浓度。
2．胞吞和胞吐(1)概念。①胞吞：细胞摄取大分子时，大分子与细胞膜上的蛋白质结合，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，形成囊泡，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，然后移动到细胞膜处，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，如蛋白质和多糖；②需要消耗能量；③不需要载体蛋白，但需要特定的膜蛋白参与；④依赖膜的流动性。(3)影响因素：温度、氧浓度。
(4)实例。①胞吞：变形虫摄取食物、吞噬细胞吞噬病原体等。②胞吐：分泌蛋白(如乳腺细胞合成的蛋白质、内分泌腺分泌细胞合成的蛋白质类激素、消化腺细胞分泌的消化酶等)的分泌，神经递质的释放，变形虫排出食物残渣和废物等。
提醒：①通过胞吞和胞吐运输的物质，一般是颗粒性物质、蛋白质等大分子，但某些小分子也可通过胞吞和胞吐运输，如某些神经递质的释放。②RNA和蛋白质等大分子物质通过核孔进出细胞核，而不是通过胞吞、胞吐作用。③胞吞形成的囊泡，在细胞内可以被溶酶体降解。
1．影响物质跨膜运输的因素(1)物质浓度。
2．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。
3．判定物质出入细胞的方式
考向1　结合物质出入细胞方式的判断，考查科学思维1．(2022·湖北黄冈中学)下图表示蔗糖分子在叶肉细胞内合成后跨膜运输至筛管内的过程，最终转运至其他部位贮存、利用。据图分析，下列叙述错误的是(　　)
A．蔗糖和K＋的运输都属于主动运输，但所需能量来源不同B．叶肉细胞内保持较低的pH有利于蔗糖分子运出C．蔗糖载体和ATP酶功能的差异，根本原因是它们的分子结构不同D．若将该叶肉细胞置于一定浓度的蔗糖溶液中，细胞可能会发生质壁分离
解析：据图分析，蔗糖和K＋的运输都属于主动运输，蔗糖的运输动力依靠的是H＋的分子势能，而K＋的运输动力依靠的是ATP释放的能量，A项正确；结合图示可知，蔗糖借助蔗糖载体运出，且与H＋出细胞协同，因此叶肉细胞保持较低的pH有利于蔗糖分子运出，B项正确；蔗糖载体(蛋白质)和ATP酶(蛋白质)功能的差异，根本原因是控制合成它们的基因不同，导致蛋白质的不同，C项错误；若将该叶肉细胞置于较高浓度的蔗糖溶液中，细胞会失水而发生质壁分离现象(细胞壁与原生质体的分离)，D项正确。
考向2　结合物质跨膜运输的影响因素，考查科学探究2．(2021·广东适应性测试)如图所示质子泵跨膜运输H＋的过程。质子泵抑制剂可与胃壁细胞膜上的质子泵共价结合，使其不可逆地失活，从而抑制胃酸的分泌。下列叙述错误的是(　　)
A．质子泵以主动运输的方式将H＋运出细胞B．质子泵参与细胞及其微环境的pH调控C．质子泵本质上是一种生物膜上的载体蛋白D．呼吸抑制剂使质子泵失活而抑制胃酸分泌
解析：根据图示，H＋的跨膜运输需要消耗ATP、载体，且逆浓度梯度进行，因此为主动运输，A项正确；质子泵将细胞内的H＋泵出，对pH有调控和维持作用，B项正确；质子泵本质上是一种具有ATP水解酶活性的载体蛋白，C项正确；呼吸抑制剂通过抑制ATP的形成来抑制胃酸分泌，呼吸酶抑制剂只是抑制呼吸作用，并不破坏质子泵的空间结构，不会使其失活，质子泵抑制剂才会使质子泵失活，D项错误。
考向3　根据物质运输在生产中的应用，考查社会责任3．(2022·湖南模拟)临床上常使用二氢吡啶类钙通道阻滞剂来治疗高血压，这类药物能抑制血管平滑肌和心肌细胞的钙离子内流，从而引起冠状动脉等全身血管的扩张、心肌的舒张，产生降压作用。下列有关说法错误的是(　　)A．血浆中钙离子的浓度保持相对稳定B．血管平滑肌和心肌细胞中钙离子的内流属于协助扩散C．若血液中钙离子含量太低，人会出现肌无力现象D．过量使用二氢吡啶类钙通道阻滞剂可能导致心力衰竭
解析：内环境稳定是指组成成分和理化性质相对稳定，故钙离子等无机盐的含量在内环境中相对稳定，A项正确；分析题意，二氢吡啶类钙通道阻滞剂可用来治疗高血压，推测该药物是通过阻断钙离子的通道发挥作用的，通过离子通道进行的方式属于协助扩散，B项正确；无机盐对于机体的正常生命活动有重要作用，哺乳动物血液中钙离子浓度太低会出现抽搐症状，C项错误；由题干推知，此药物会引起平滑肌、心肌舒张，若过量使用可能导致心力衰竭，D项正确。
高考真题体验 1.(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项正确；水分交换达到平衡时，细胞a的细胞液浓度等于外界蔗糖溶液的浓度，细胞b的细胞液浓度大于外界蔗糖溶液的浓度，细胞c的细胞液浓度小于外界蔗糖溶液的浓度，因此水分交换前，细胞液浓度大小关系为细胞b>细胞a>细胞c，B项正确；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，细胞c的细胞液浓度小于细胞a的细胞液浓度，C项错误；在一定浓度的蔗糖溶液中，细胞c发生了质壁分离，说明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项正确。
2．(2021·广东卷)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，下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：通过题图分析可知，①处理时细胞吸水量少于③处理时，说明保卫细胞的细胞液浓度，①处理后>③处理后，A项错误；②处理后细胞失水，故质壁分离现象最可能出现在滴加②后的观察视野中，B项正确；滴加③后细胞大量吸水，故滴加③后有较多水分子进入保卫细胞，C项正确。