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教学课件

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教学课件，共60页。PPT课件主要包含了水进出细胞的原理，被动运输，主动运输与胞吞胞吐等内容，欢迎下载使用。
第六讲 细胞的物质输入和输出
1.阐明质膜具有选择透过性。2.活动：观察植物细胞质壁分离与复原。3.阐明被动运输的原理和特点。 阐明主动运输的过程、特点和意义。4.举例说明大分子物质可以通过胞吞、胞吐进出细胞
主要考点 必备知识
考点一　水进出细胞的原理
考点三 主动运输与胞吞胞吐
什么是渗透作用？渗透作用需要哪些条件？细胞在什么情况下吸水或失水？水是怎样进出植物细胞的？质壁分离和复原实验的原理、步骤、结果分析？质壁分离和复原实验有哪些具体应用？
1.漏斗管内的液面为什么会升高？
两溶液的水分子双向运动，但由于蔗糖溶液渗透压越大，对水的吸引力越强，因此单位时间内，由清水进入蔗糖溶液的水分子数多于从蔗糖溶液进入清水的分子数，最终使漏斗管内的液面升高。
2.如果漏斗管足够长，管内的液面会无限升高吗？
蔗糖溶液对清水的渗透压（F1)
水柱产生的静水压（F2)
随着液面上升，水柱产生的静水压F2逐渐增大，当F2=F1时,该渗透系统（即该装置）达到渗透平衡，此时半透膜两侧水分子交换速率相等，液面不再升高。
3.渗透装置中，当漏斗内溶液不再上升时，半透膜两侧的溶液浓度相同吗？
不同。渗透作用达到平衡时，水分子通过半透膜的双向扩散速率相等，漏斗内蔗糖溶液的浓度仍高于烧杯中清水的浓度。
一些小分子物质（如水）能透过,而另一些较大物质则不能透过的多孔性薄膜。能否跨膜取决于物质的直径与孔径的大小。
细胞膜、核膜、细胞器膜
玻璃纸、鸡蛋的壳膜、鱼鳔、动物膀胱膜、肠衣
是指具有活性的生物膜，对物质的通过既具有半透膜的物理性质，还具有主动的选择性，如细胞膜。
选择透过性膜一定是半透膜，半透膜不一定是选择透过性膜。
物质分子从高浓度向低浓度区域转移，直到均匀分布的现象。神经递质在突触间隙中的迁移就是一种扩散。
(1)概念：指水分子(或其他溶剂分子)通过__________的扩散， 称为渗透作用。
②膜两侧溶液具有浓度差。
渗透作用所指的溶液浓度为物质的量浓度而非质量浓度。
水由相对含量高的地方向相对含量低的地方扩散
A中水分子 少于 B中水分子
从溶剂角度： 高浓度 低浓度从溶质角度： 低浓度 高浓度
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(　　)
1.右图所示为渗透作用实验装置,实验开始时长颈漏斗内外液面平齐,记作零界面。实验开始后,长颈漏斗内部液面的变化趋势为(注:坐标原点处表示零界面,膀胱膜不变形）（ ）
生物选修1关于渗透压概念：溶液中单位体积溶质微粒对水的吸引力。与溶液浓度成正比单位体积溶质微粒越多,对水的吸引力越大,溶液渗透压越高；反之，溶液渗透压越低。
如果半透膜只允许水通过，一段时间后，水面高度如何变化？
如果半透膜允许水和葡萄糖分子通过，一段时间后，水面高度如何变化？
1ml/LNaCl溶液和1ml/L蔗糖溶液的渗透压大小相等？
1ml/LNaCl 溶液﹥ 1ml/L蔗糖溶液
具有半透膜——细胞膜 ;半透膜两侧存在浓度差——细胞质浓度和外界溶液浓度。
水分子可以跨过动物细胞膜从低浓度进入高浓度溶液
将哺乳动物的红细胞放入不同浓度的NaCl溶液中，一段时间后，观察细胞形态变化
二、动物细胞的吸水和失水
动物细胞与外界溶液构成一个渗透系统。
细胞质与外界溶液具有浓度差
医用生理盐水浓度为0.9%，其渗透压与人体细胞外液的渗透压相当，可以使人体细胞保持正常的形态和功能。
将白菜剁碎做馅时,常常放一些盐,一会儿后就可看到水分渗出对农作物施肥过多，会造成“烧苗”现象。
①植物细胞在什么情况下会吸水和失水？ ②什么结构相当于一层半透膜？③如何验证你的假说？
三、植物细胞的吸水和失水
水分进出植物细胞是通过渗透作用吗？原生质层是不是相当于一层半透膜？
原生质层相当于一层半透膜
①制作临时装片, 观察植物细胞 正常形态 ；②将植物细胞浸润在 较高浓度的蔗糖溶液 中，观察其大小变化；③再将植物细胞浸润在 清水 中，观察其大小的变化。
原生质层是指细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质。
成熟的植物细胞内的液体环境主要指的是液泡里的细胞液。
① 成熟的植物活细胞，保证细胞具有中央大液泡和原生质层。
② 细胞液应具有颜色，紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液为紫色， 易于观察。
③ 还可以使用具有较多叶绿体的材料，如黑藻（绿到发黑）， 通过观察叶绿体分布情况判断是否发生质壁分离现象
刀片、镊子、滴管、载玻片、盖玻片、吸水纸、显微镜
如果细胞无色，可在外界溶液中加染料，便于观察
四、探究植物细胞的吸水和失水
① 对细胞无害。盐酸、酒精、醋酸等溶液能杀死细胞， 不适于用作实验试剂。
② 常选用质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液作为外界溶液，原因是：该浓度的蔗糖溶液既能使细胞发生明显的质壁分离，又不会导致细胞过快死亡。
若蔗糖溶液过高，如0.5g/mL的蔗糖溶液，原生质层分离的速率虽快，但不久就会死亡，不能再进行质壁分离实验；若蔗糖溶液的浓度过低，则不能使细胞发生明显的质壁分离或质壁分离速率较慢。
植物细胞的原生质层相当于一层半透膜，植物细胞也是通过渗透作用吸水和失水的。 P65第一段
逐渐变大，恢复原来大小
①细胞是活的（死细胞的细胞膜具有全透性），具有细胞壁。
③细胞外溶液的浓度高于细胞液浓度。
细胞发生质壁分离后，细胞壁与细胞膜之间的空隙充满的是外界溶液。
干种子的细胞、根尖分生区等未成熟的植物细胞、死细胞、动物细胞不能发生质壁分离。
原生质层具有选择透过性
细胞壁伸缩性小于原生质层伸缩性
外界溶液浓度大于细胞液浓度
宏观上：植物由坚挺→萎蔫
1.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、在一定浓度（溶质可透过半透膜）的溶液中（如硝酸钾、甘油、尿素、乙二醇等）可发生质壁分离，并能自动复原，因为K+、NO3-、尿素、乙二醇等可转运到细胞内，使细胞液浓度升高，细胞渗透吸水而发生自动复原。
五、质壁分离与复原——补充
3.在质壁分离过程中，由于细胞失水，细胞液渗透压升高， 细胞对水的吸引力增强。
4.质壁分离复原过程中，细胞液渗透压下降，植物细胞吸水能力 逐渐减弱，失水能力逐渐增强。
5. 对于植物细胞而言，由于细胞壁的存在，细胞不可能无限吸水， 当细胞因吸水体积增大到细胞壁所能膨大的最大限度时，细胞将 不再吸水。
判断成熟植物细胞的死活
六、质壁分离与复原实验拓展
鉴别不同种类的溶液（如KNO3溶液和蔗糖溶液）
1.渗透作用中膜两侧溶液的浓度指的是质量百分比浓度(　　)2.在渗透作用中，当半透膜两侧溶液浓度相等时，水分子不再通过半透膜(　　)3.虽然红细胞没有具膜细胞器，但将其放入一定浓度的外界溶液中，也能发生渗透作用(　　)4.植物细胞的原生质层包括细胞膜、细胞质和细胞核(　　)
5.(必修1 P63)红细胞的细胞膜相当于半透膜。习惯上说的半透膜是_______________ 薄膜，物质能否通过取决于____________；选择透过性膜是 的生物膜，其对不同物质的通过性不仅取决于 ，还与 有关。因此细胞膜和半透膜类似，又有所不同。
1.(必修1 P62)渗透作用：水分子(或其他溶剂分子)通过 的扩散。2.(必修1 P63)原生质层： 。3.(必修1 P62)如果半透膜两侧存在 ，渗透的方向就是水分子______________________________________________。4.(必修1 P65)当细胞不断失水时，由于 ，原生质层就会与细胞壁逐渐分离开来。
细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质
的相对含量高的一侧向相对含量低的一侧渗透
原生质层比细胞壁的伸缩性大
1.成熟的植物细胞在发生质壁分离的过程中，细胞吸水能力逐渐减弱(　　)2.在蔗糖溶液中加入适量红墨水，可观察紫色洋葱鳞片叶内表皮细胞的质壁分离(　　)
1.(必修1 P65)当细胞不断失水时，由于 ，原生质层就会与细胞壁逐渐分离开来。
下列有关质壁分离及复原实验的叙述，不正确的是（ ）A.紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的液泡中有色素，有利于实验现象的观察B.观察植物细胞质壁分离及复原实验时，必须始终保持细胞的活体状态C.用紫色洋葱鳞片叶外表皮不同部位观察到的质壁分离程度可能不同D.以洋葱鳞片叶内表皮为材料不能观察到质壁分离E.用黑藻叶片进行实验时，叶绿体的存在会干扰实验现象的观察F.植物细胞的原生质层包括细胞膜、细胞质、和细胞核G.成熟植物细胞在发生质壁分离过程中，细胞的吸水能力逐渐减弱H.需要高倍显微镜下才能观察到洋葱鳞片叶外表皮细胞的质壁分离
.在观察植物细胞的质壁分离和复原的过程中,某同学在视野中看到生活着的洋葱表皮细胞正处于如图所示的状态。a、b表示该部位的溶液浓度,由此可推测(　　)A.a>b,细胞渗透吸水 B.a=b,渗透系统保持动态平衡C.a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
(1)观察植物细胞吸水和失水时，可用蔗糖溶液处理紫色洋葱鳞片叶外表皮。(2021·全国乙卷，2D)( )(2)质壁分离过程中，黑藻细胞绿色加深、吸水能力减小。(2020·山东卷，3C)( )提示　质壁分离过程中，细胞液浓度增大，吸水能力增大。(3)可以用大蒜根尖分生区细胞作实验材料来观察细胞的质壁分离与复原。(2020·全国卷Ⅰ，4A)( )提示　根尖分生区细胞没有大液泡，不适合作此实验材料。
(4)需要高倍显微镜下才能观察到洋葱鳞片叶外表皮细胞的质壁分离。(2019·海南卷，7C)( )提示　整个实验过程只需低倍镜即可。(5)用黑藻叶片进行质壁分离实验时，叶绿体的存在会干扰实验现象的观察。(2014·全国卷Ⅰ，4B)( )提示　黑藻叶肉细胞液泡无颜色，叶绿体的存在有利于观察。
什么是被动运输？包括哪些类型？分别有什么特点？转运蛋白和和通道蛋白有什么异同点？什么是主动运输？与被动运输的区别是？对于细胞的生命活动有什么意义？胞吞和胞吐有什么特点？对于细胞生命活动有什么意义？
1.概念：物质以扩散方式进出细胞，________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。
来自细胞内外物质的浓度差。
物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式，叫作自由扩散，也叫简单扩散。
1.实例：①小分子物质：②脂溶性物质：
①顺浓度梯度进出细胞；
氧气、二氧化碳、氮气、尿素
苯、甘油、乙醇、脂肪酸、固醇
②不需要膜上转运蛋白参与；
二、自由扩散——影响因素
1.O2是怎样进入血液以及组织细胞？
2.O2从肺泡腔进入血液需要穿过几层生物膜？
（肺泡壁、毛细血管壁为单细胞层）
3.O2从肺泡腔进入组织细胞需要穿过 几层生物膜？
生物膜、磷脂分子层、磷脂双分子层
物质借助膜上的转运蛋白进出细胞的扩散方式，叫作协助扩散，也叫易化扩散。
1.实例：离子和一些小分子物质，如葡萄糖进入红细胞、 钠离子进入神经细胞、水通过细胞膜等。
②转运蛋白的种类和数量。
②需要膜上转运蛋白参与；
只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过，而且每次转运时都会发生自身构象的改变。如运输糖、氨基酸、核苷酸等水溶性物质的载体蛋白，有专一性和饱和性。
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。如水通道、钾离子通道，有专一性和快速性。
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
P点后，运输速率受转运蛋白数量限制
细胞内外浓度差、转运蛋白的种类和数量
三、协助扩散——影响因素
O2、CO2、甘油、乙醇等
离子和一些小分子有机物如葡萄糖、氨基酸等
浓度高的一侧→浓度低的一侧
1.A表示的运输方式是 ，转运速率主要取决于膜两侧物质的 。
2.图B表示的运输方式可能是 ，ab段主要受 的影响，bc段受到 的限制，运输速率不能再上升。
3.C 表示的运输方式是 ，转运速率主要取决于膜两侧物质的 。
(1)细胞膜上参与主动运输的ATP酶是一种跨膜蛋白。(2021·湖北卷，1B)( )(2)小肠上皮细胞摄入和运出葡萄糖与细胞质中各种溶质分子的浓度有关。(2021·江苏卷，3B)( )提示　小肠上皮细胞摄入葡萄糖与Na＋的浓度有关，而与细胞质中其他溶质分子的浓度无关。(3)肾小管上皮细胞通过主动运输方式重吸收氨基酸。(2021·江苏卷，3D)( )
(4)胰岛B细胞分泌胰岛素不需要消耗能量。(2021·福建卷，2C)( )提示　胰岛B细胞分泌胰岛素的方式为胞吐，需要消耗能量。(5)新冠病毒进入宿主细胞的跨膜运输方式属于被动运输。(2020·全国卷Ⅱ，1A)( )提示　胞吞，依靠膜的流动性。
1.葡萄糖穿越细胞膜进入红细胞的运输速度存在一个饱和值，该值的大小取决于(    ) A.细胞内的氧浓度 B.细胞膜外的糖蛋白数量 C.细胞膜上相应载体的数量 D.细胞内外葡萄糖浓度差值2.细胞膜的选择透过性保证了细胞内相对稳定的微环境。下列物质中，以自由扩散方式通过细胞膜的是( ) A.Na+ B.二氧化碳C.RNAD.胰岛素
图中甲、乙分别表示载体介导和通道介导的两种跨膜方式,其中通道介导的扩散速度比载体介导的快1 000倍。下列叙述正确的是 (　　)
A.载体蛋白和通道蛋白在细胞膜上是静止不动的B.载体蛋白和通道蛋白均具有一定的专一性C.甲、乙两种方式中只有甲属于被动运输D.被动运输是细胞最重要的吸收和排出物质的方式
4.（2022·全国·高三专题练习）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
(1)少数水分子借助水通道蛋白进出细胞，更多的水分子以自由扩散方式进出细胞( )(2)无机盐离子都是逆浓度梯度跨膜运输的( )(3)分子或离子通过通道蛋白时，需要与通道蛋白结合( )(4)自由扩散只能顺浓度梯度，而协助扩散既可以顺浓度梯度也可以逆浓度梯度( )
过去人们普遍认为，水分子都是通过自由扩散进出细胞的，但后来的研究表明，水分子更多的是借助细胞膜上的水通道蛋白以协助扩散方式进出细胞的。
1.概念：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，这种方 式叫做主动运输。
ATP→ADP+Pi+
①逆浓度梯度进出细胞；
②需要膜上载体蛋白参与；
小肠上皮细胞吸收葡萄糖、氨基酸、Na+ 、K+等。
甲状腺滤泡上皮细胞内碘浓度比血液中的高20~25倍。人红细胞中K+的浓度比血浆高30倍。轮藻细胞中K+的浓度比周围水环境高63倍。
　　主动运输普遍存在于动植物和微生物细胞中，细胞通过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。
载体蛋白的数量、能量
P点后，运输速率受载体蛋白数量限制
a点后，胞外0.3(ml·L－1)NaCl，但不一定是细胞内NaCl浓度≥0.3(ml·L－1)，A错误；分析乙、丙组结果可知，与0时(原生质体表面积大约分别为0.6 μm2、0.75 μm2)相比，乙、丙组原生质体表面积均有下降，说明乙、丙组NaCl处理皆使细胞发生质壁分离，处理解除后细胞即可发生质壁分离复原，B正确；该菌的正常生长，细胞由小变大可导致原生质体表面积增加，该菌吸水也会导致原生质体表面积增加，C正确；若将该菌先65 ℃水浴灭活，细胞死亡，细胞膜失去选择透过性，再用NaCl溶液处理，原生质体表面积无变化，D正确。
3.(2021·河北卷，4)人体成熟红细胞能够运输O2和CO2，其部分结构和功能如图，①～⑤表示相关过程。下列叙述错误的是(　　)
A.血液流经肌肉组织时，气体A和B分别是CO2和O2B.①和②是自由扩散，④和⑤是协助扩散C.成熟红细胞通过无氧呼吸分解葡萄糖产生ATP，为③提供能量D.成熟红细胞表面的糖蛋白处于不断流动和更新中
解析　血液流经肌肉组织时，进入红细胞的是CO2，运出红细胞的是O2，A正确；题图中①②是气体的运输过程，运输方式为自由扩散，④和⑤过程均是顺浓度梯度运输且需要转运蛋白的协助，运输方式为协助扩散，B正确；成熟的红细胞中没有线粒体，只能进行无氧呼吸，产生的ATP可为③主动运输提供能量，C正确；成熟的红细胞内没有细胞核和核糖体等细胞器，不能合成蛋白质，因此成熟红细胞表面的糖蛋白不能更新，D错误。
主动运输需要载体蛋白，此时载体蛋白达到饱和