2024届高三生物复习第6讲　细胞的物质输入和输出课件PPT

这是一份2024届高三生物复习第6讲　细胞的物质输入和输出课件PPT，共53页。PPT课件主要包含了被动运输，1渗透作用概念，①具有半透膜，3渗透作用结果，①从溶质的角度分析，渗透作用，含水量，浓度溶液，失水皱缩，吸水膨胀等内容，欢迎下载使用。
02 探究植物细胞的吸水和失水
03 主动运输与胞吞、胞吐
04 重温真题　经典再现
Q1.漏斗内的液面为什么会升高？
半透膜：让小分子通过而大分子不能通过的一类多孔性薄膜的总称.可以是生物性的选择透过性膜，如细胞膜。也可以是物理性的过滤膜，如玻璃纸

Q2.如果漏斗管足够长，管内的液面会无限升高吗？为什么？
溶液渗透压：指溶液中溶质微粒对水的吸引力。
不会，当管内的液面上升到一定高度之后，管中的水柱产生的压力将加快漏斗中水分向外扩散的速度，最终达到平衡，液面将不再上升。
(2)渗透作用发生条件:
②半透膜两侧溶液存在浓度差
(4)渗透作用中水的运输方向
水分子或其他溶剂分子透过半透膜的扩散
水分子可以通过半透膜进行双向扩散，直到水分子进出速率达到动态平衡
低浓度溶液→高浓度溶液
②从水分子自身的角度分析：
高含量一侧→低含量一侧
说明：半透膜两侧的浓度差是指溶质颗粒的物质的量浓度，不是质量浓度。
渗透平衡时水分子进出速率相等
2.渗透装置及现象分析
（1）溶质分子不通过半透膜
提醒　①渗透≠扩散：渗透作用必须通过半透膜，扩散则不一定需要；扩散适用于各种物质，渗透仅指溶剂分子。渗透是一种特殊的扩散。②渗透平衡≠两侧溶液浓度相等：渗透平衡时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）溶质能通过半透膜的渗透装置
S1和S2是两种不同的溶质且只有水和S1能透过半透膜
S1和S2是同种溶质，且能透过半透膜， S1溶液浓度大于S2溶液浓度
① S1的物质的量浓度大于S2的物质的量浓度S1液面升高S1中的溶质透过半透膜进入S2 S2液面升高，最终高于S1② S1的物质的量浓度小于S2的物质的量浓度S1液面始终低于S2液面
2.酶的特性可通过实验进行验证。现有质量分数为10%的淀粉溶液、质量分数为10%的蔗糖溶液、质量分数为10%的麦芽糖溶液、蔗糖酶溶液、清水、半透膜(只允许水分子通过)，长颈漏斗、烧杯、底部中央可放置半透膜的U形管各一个。请根据渗透作用的原理，选用一套装置设计实验，实验现象能支持酶的催化作用具有专一性，要体现等量原则等实验设计的基本原则。请写出最合理的实验思路及实验预期。_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
实验思路：在底部中央放置半透膜的U形管两侧分别加入等量的蔗糖溶液和麦芽糖溶液，再在两侧各加入等量的蔗糖酶溶液，适宜温度下放置一段时间后，观察两侧液面的变化。
实验预期：蔗糖溶液一侧液面明显升高，则支持酶的催化作用具有专一性(或麦芽糖溶液一侧液面明显降低，则支持酶的催化作用具有专一性)
2．(2023·广东六校联考)某兴趣小组用图甲研究渗透作用，a和b均为蔗糖溶液，c允许单糖通过。图乙为实验结果。下列说法正确的是(　　)A．烧杯中蔗糖溶液浓度大于漏斗中蔗糖溶液浓度B．若t2时刻烧杯中加入蔗糖酶，则Δh最终将变小C．t2时刻半透膜两侧蔗糖溶液浓度相同D．若t2时刻漏斗中加入蔗糖酶，则Δh将先变大后变小
【考向1】结合渗透作用的原理及应用，考查科学思维
考点二 探究植物细胞的吸水和失水
1．(2022·全国甲卷，2)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
3. 动物细胞的吸水和失水
(2)现象：①当外界溶液浓度＞细胞质浓度时，细胞 ；②当外界溶液浓度＜细胞质浓度时，细胞 ；③当外界溶液浓度=细胞质浓度时
水分进出平衡，细胞形态不变。
植物细胞中的水大部分储存在细胞的什么结构中？
3.植物细胞的吸水和失水(以成熟植物细胞为例)
3.植物细胞的吸水和失水(以成熟植物细胞为例)(1)原理
实验思路：将植物细胞分别浸润在较高浓度的蔗糖溶液和清水中， 用显微镜观察液泡大小、原生质层位置的变化。
本实验存在两组对照实验：本实验存在的两组实验均为自身对照，自身对照指对照组和实验组在同一研究对象上进行，是实验前后之间的对照。
可以选用黑藻或者洋葱鳞片叶内表皮细胞进行实验吗？
质壁分离及复原实验分析
(1)从细胞角度分析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。
(2)从溶液角度分析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(如KNO3、甘油、尿素、乙二醇等)中可发生质壁分离，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。③本实验选用0.3 g/mL的蔗糖溶液。若质量浓度过高，质壁分离速度虽快，但会使细胞在短时间内因失水过多而死亡，质壁分离后不能复原；若质量浓度过低则不能引起质壁分离或质壁分离速度太慢。
(必修1 P74“复习与提高—非选择题3”拓展)将若干生理状况基本相同、长度为4 cm的鲜萝卜条分为四组，分别置于清水(对照组)和浓度相同的三种溶液中(实验组)，尿素溶液、KNO3溶液和蔗糖溶液分别编号为1、2、3组。测量每组萝卜条的平均长度，结果如下图。据图分析回答下列问题。(1)实验组中是否都发生了质壁分离和复原现象？说出判断依据是___________。提示　第3组只发生质壁分离。据图分析可知，在尿素溶液中，萝卜条长度先变短再变长，最后保持原来的长度不变，说明细胞先失水，后来由于尿素进入细胞，细胞吸水复原；在KNO3溶液中，萝卜条长度先变短再变长，最后保持原来的长度不变，说明细胞先失水，后来K＋、NO3-进入细胞，细胞吸水复原；在蔗糖溶液中，萝卜条失水长度变短，细胞只能发生质壁分离。
(必修1 P74“复习与提高—非选择题3”拓展)将若干生理状况基本相同、长度为4 cm的鲜萝卜条分为四组，分别置于清水(对照组)和浓度相同的三种溶液中(实验组)，尿素溶液、KNO3溶液和蔗糖溶液分别编号为1、2、3组。测量每组萝卜条的平均长度，结果如下图。据图分析回答下列问题。(2)1组中的尿素分子和2组中的K＋、NO3-都进入了细胞，进入的方式分别为_____。提示　尿素分子进入细胞的方式是自由扩散，而K＋、NO3-进入细胞的方式是主动运输。
实验拓展应用（1）判断成熟植物细胞的死活
实验拓展应用（2）测定细胞液浓度范围
实验拓展应用（3）鉴别不同种类的溶液(如KNO3溶液和蔗糖溶液)
1.(2021·江苏卷，12)采用紫色洋葱鳞片叶外表皮进行质壁分离实验，下列相关叙述正确的是(　　)A.用镊子撕取的外表皮，若带有少量的叶肉细胞仍可用于实验B.将外表皮平铺在洁净的载玻片上，直接用高倍镜观察细胞状态C.为尽快观察到质壁分离现象，应在盖玻片四周均匀滴加蔗糖溶液D.实验观察到许多无色细胞，说明紫色外表皮中有大量细胞含无色液泡
结合实验原理及实验步骤，考查科学思维
2.(2023·山东青岛检测)植物细胞质壁分离程度可用原生质层长度(B)与细胞长度(A)的比值(B/A)表示。某同学用同一浓度的蔗糖溶液对4种不同植物细胞处理后，得到结果如下。由此可推测(　　)
A.处理前细胞Ⅰ的细胞液浓度等于细胞Ⅱ的细胞液浓度B.处理前细胞Ⅲ的细胞液浓度大于细胞Ⅳ的细胞液浓度C.实验中B/A的比值越小，植物细胞的吸水能力越弱D.一段时间后，细胞Ⅲ和细胞Ⅳ的B/A值会逐渐增加到1
3.(2023·广东广州模拟)耐盐碱水稻是指能在盐浓度0.3%以上的盐碱地生长的水稻品种。现有普通水稻和耐盐碱水稻若干，由于标签损坏无法辨认类型，某生物兴趣小组使用0.3(g·mL－1)的KNO3溶液分别处理两组水稻细胞，结果如图，下列叙述正确的是(　　)
围绕实验的拓展及应用，考查科学思维
A.Ⅱ组水稻原生质体的体积增加，说明Ⅱ组水稻为耐盐碱水稻B.Ⅱ组水稻的曲线不能无限上升仅受限于细胞壁的伸缩性C.A→B段，Ⅰ组水稻细胞的吸水能力逐渐减弱D.B→C段是由于添加清水
4.(不定项)(2023·山东德州期末)海水稻是一种在海边滩涂等地生长的、耐盐碱的水稻品种。研究发现，海水稻根部细胞的细胞液浓度比生长在普通土壤中的水稻(淡水稻)根部细胞的高。某兴趣小组欲验证上述结论，利用不同浓度的NaCl溶液分别处理海水稻和淡水稻的根部细胞，实验结果如下图所示。假设实验开始时两种水稻根部细胞原生质体体积大小相同，其他条件均相同且适宜。下列说法错误的是(　　)
A.该实验的自变量是NaCl溶液的浓度B.A、B两组分别为海水稻、淡水稻的根部细胞C.海水稻根部细胞的细胞液浓度介于6～8(g·L－1)NaCl溶液浓度之间D.经不同浓度的NaCl溶液处理，海水稻根部细胞都会发生质壁分离现象
5.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：分为自由扩散和协助扩散两类。
被动运输的速率还与该物质分子的大小、脂溶性程度、温度等有关
通道蛋白与载体蛋白的异同
名师解读载体与受体的区别载体是协助物质运输的蛋白质，如血红蛋白是运输氧的载体，细胞膜上有运输葡萄糖、Na＋、K＋等的转运蛋白；受体是接受信号分子的蛋白质，如神经递质受体、激素分子受体，其主要作用是实现细胞间信息交流。
3．(2022·湖北卷，4)哺乳动物成熟红细胞的细胞膜含有丰富的水通道蛋白，硝酸银(AgNO3)可使水通道蛋白失去活性。下列叙述错误的是(　　)A．经AgNO3处理的红细胞在低渗蔗糖溶液中会膨胀B．经AgNO3处理的红细胞在高渗蔗糖溶液中不会变小C．未经AgNO3处理的红细胞在低渗蔗糖溶液中会迅速膨胀D．未经AgNO3处理的红细胞在高渗蔗糖溶液中会迅速变小
【考向2】借助显微镜结合被动运输，考查科学思维
4．(2023·福州市质检)下列关于通道蛋白的说法，错误的是(　　)A．一种离子通道蛋白只允许一种离子通过B．水通道蛋白是镶在细胞膜表面的蛋白质C．细胞膜上的钠离子通道蛋白与水通道蛋白在空间结构上有差异D．物质通过通道蛋白的运输属于被动运输，不消耗能量
考点三 主动运输与胞吞、胞吐
主要体现膜的功能特点——选择透过性
三种物质运输方式的比较
氧气、水、二氧化碳、乙醇、甘油等通过细胞膜
葡萄糖进入其它细胞。氨基酸，核苷酸，离子等
1.物质出入细胞的模式图
P44微专题1——识图判断
若曲线3表示哺乳动物成熟红细胞的物质运输，还可表示主动运输
2、4中P点之后运输速率不变的限制因素主要是载体蛋白的数量
三种（类）常考物质进出细胞的方式
关键：是否需要水通道蛋白
关键：转运蛋白类型、 浓度梯度
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
(必修1 P72“练习与应用—拓展应用2”改编)某学校生物兴趣小组验证牛的成熟红细胞吸收葡萄糖的方式为协助扩散，而非主动运输。现提供如下材料：牛的成熟红细胞若干、培养瓶、葡萄糖浓度测试仪、蒸馏水、5%的葡萄糖溶液、5 mL葡萄糖载体抑制剂和5 mL呼吸抑制剂等，请完善如下实验过程。(1)实验原理：主动运输需要载体和消耗能量，协助扩散需要载体和具有浓度差。(2)实验步骤：①取三个培养瓶，编号A、B、C，向三个培养瓶中分别加入等量的牛的成熟红细胞和5%的葡萄糖溶液。②向A瓶中加入5 mL蒸馏水，向B瓶中加入5 mL葡萄糖载体抑制剂，向C瓶中加入5 mL呼吸抑制剂。③在相同且适宜的培养条件下培养一定时间后，利用葡萄糖浓度测试仪测定各培养瓶中葡萄糖的含量。　
(必修1 P72“练习与应用—拓展应用2”改编)某学校生物兴趣小组验证牛的成熟红细胞吸收葡萄糖的方式为协助扩散，而非主动运输。现提供如下材料：牛的成熟红细胞若干、培养瓶、葡萄糖浓度测试仪、蒸馏水、5%的葡萄糖溶液、5 mL葡萄糖载体抑制剂和5 mL呼吸抑制剂等，请完善如下实验过程。(1)实验原理：主动运输需要载体和消耗能量，协助扩散需要载体和具有浓度差。(3)请写出预期结果和实验结论。预期结果：A瓶和C瓶中葡萄糖含量大致相等且小于B瓶。实验结论：牛的成熟红细胞吸收葡萄糖的方式为协助扩散，而非主动运输。
主要体现膜的结构特点——流动性
当细胞摄取大分子时，首先是大分子与膜上的蛋白质结合，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，这种现象叫作胞吞（教材P71）细胞需要外排的大分子，先在细胞内形成囊泡，囊泡移动到细胞膜处，与细胞膜融合，将大分子排出细胞，这种现象叫作胞吐（教材P71）
提醒　①小分子物质的运输方式不一定都是被动运输或主动运输，如神经递质的释放方式是胞吐。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无机盐离子的运输方式不一定是主动运输，如兴奋产生过程中的K＋外流和Na＋内流的方式均为协助扩散。
1.(多选)(2023·山东威海模拟)ABC转运蛋白是一类跨膜转运蛋白，主要由TMD(跨膜区)和NBD(ATP结合区)两部分组成。研究表明，某些ABC转运蛋白能将已经进入肿瘤细胞的化疗药物排出(如图)。相关叙述正确的是(　　)A.TMD亲水性氨基酸比例比NBD高B.图示化疗药物的运输方式属于主动运输C.物质转运过程中，ABC转运蛋白构象发生改变D.肿瘤细胞中ABC转运蛋白基因大量表达可能使其耐药性增强
【考向1】结合物质跨膜运输方式的判断，考查科学思维
2.(多选)(2023·山东滨州期末)哺乳动物细胞内有较高浓度的钾离子，细胞外有较高浓度的钙离子和钠离子。离子浓度的维持与细胞膜上的离子泵、离子通道等转运蛋白有关。如图表示部分离子的转运机制。下列说法正确的是(　)A.①过程中，Na＋－K＋泵的空间构象会出现周期性变化B.Ca2＋通过②过程的转运不直接消耗ATP，属于被动运输C.③过程中，Ca2＋需要与Ca2＋通道上的特异性位点结合D.抑制Na＋－K＋泵的活性，会导致细胞内Ca2＋的浓度升高
3．(2023·广东名校联盟)沙枣主要分布在西北各省区和内蒙古西部，可以在富含硫酸钠的盐土上生存。研究发现，其液泡膜上含有能运输Na＋的载体蛋白M，且有助于液泡富集Na＋，从而使液泡中的Na＋浓度高于细胞质基质。下列相关叙述错误的是(　　)A．载体蛋白M 发挥作用的过程不仅其结构要发生改变，还需要消耗能量B．Na＋从细胞质基质进入液泡的过程体现了生物膜的选择透过性C．液泡膜上的该载体蛋白对Na＋运输具有专一性D．载体蛋白M的作用结果使细胞质基质的渗透压下降，不利于沙枣吸收水分
【考向2】围绕物质出入细胞方式，考查科学思维
4．(2023·湖南长沙一中调研)肾小管上皮细胞部分生理过程如图甲所示，其中cAMP是由ATP在酶的催化下形成的，在调节细胞代谢方面发挥重要作用；该细胞的细胞膜局部亚显微结构如图乙所示，其中1～5为运输方式。下列相关叙述错误的是(　　)A．如果cAMP的合成量减少，那么水通道蛋白合成量会受影响B．肾小管上皮细胞吸水的方式有图乙中的2和3两种C．图乙中的1和5两种运输方式受O2浓度的影响D．植物的根吸收无机盐离子的方式与图乙中的3、4相同
1．(2021·湖北卷，11)红细胞在高渗NaCl溶液(浓度高于生理盐水)中体积缩小，在低渗NaCl溶液(浓度低于生理盐水)中体积增大。下列有关该渗透作用机制的叙述，正确的是(　　)A．细胞膜对Na＋和Cl－的通透性远高于水分子，水分子从低渗溶液扩散至高渗溶液B．细胞膜对水分子的通透性远高于Na＋和Cl－，水分子从低渗溶液扩散至高渗溶液C．细胞膜对Na＋和Cl－的通透性远高于水分子，Na＋和Cl－从高渗溶液扩散至低渗溶液D．细胞膜对水分子的通透性远高于Na＋和Cl－，Na＋和Cl－从高渗溶液扩散至低渗溶液
2．(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
3．(2022·湖南卷，10)原生质体(细胞除细胞壁以外的部分)表面积大小的变化可作为质壁分离实验的检测指标。用葡萄糖基本培养基和NaCl溶液交替处理某假单孢菌，其原生质体表面积的测定结果如图所示。下列叙述错误的是(　　)A．甲组NaCl处理不能引起细胞发生质壁分离，表明细胞中NaCl浓度≥0.3(ml·L－1)B．乙、丙组NaCl处理皆使细胞质壁分离，处理解除后细胞即可发生质壁分离复原C．该菌的正常生长和吸水都可导致原生质体表面积增加D．若将该菌先65 ℃水浴灭活后，再用NaCl溶液处理，原生质体表面积无变化
4．(2022·全国乙卷，29)农业生产中，农作物生长所需的氮素可以NO3-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NO3-的速率与O2浓度的关系如图所示。回答下列问题：(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___________________________________________________________________。
主动运输需要呼吸作用提供能量，氧气浓度小于a点，根细胞对NO3-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