2025版高考生物一轮总复习必修1第2单元细胞的基本结构与物质输入和输出第3讲细胞的物质输入和输出课件

这是一份2025版高考生物一轮总复习必修1第2单元细胞的基本结构与物质输入和输出第3讲细胞的物质输入和输出课件，共60页。PPT课件主要包含了考情研读·备考定位，半透膜，②现象，精准命题，细胞液，2实验步骤，3现象与结论，胞内→胞外，分子或，直径和形状等内容，欢迎下载使用。
考点一　渗透作用与细胞的吸水和失水
必备知识 · 夯实基础
知|识|巩|固1．渗透作用(1)概念：指水分子(或其他溶剂分子)通过_________的扩散过程。(2)原理
1．渗透作用与扩散的比较扩散：分子从高浓度一侧向低浓度一侧运动的现象。渗透作用：水分子或其他溶剂分子通过半透膜的扩散。2．渗透方向：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．这里的浓度是溶质物质的量浓度，不是溶质的质量浓度。例如向两烧杯水中，各加入1 g葡萄糖和1 g蔗糖完全溶解后，葡萄糖溶液的物质的量浓度大于蔗糖溶液物质的量浓度。
4．液面稳定时，处于动态平衡，两者之间还是有水分子进出，只不过数目基本相同。5．液面稳定后，只要存在液面差，原高浓度的溶液浓度仍大于原低浓度的溶液。
2．动植物细胞的吸水和失水(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
思|维|辨|析易错整合，判断正误。(1)渗透作用中膜两侧溶液的浓度指的是质量浓度。(　　 )(2)当外界溶液浓度低时，哺乳动物成熟红细胞一定会吸水涨破。(　　 )(3)红细胞吸水与失水的多少取决于红细胞内外浓度的差值。(　　 )(4)植物细胞内的液体环境主要指的是细胞质基质中的细胞液。(　　 )(5)植物细胞的原生质层包括细胞膜、细胞质和细胞核。(　　 )
延|伸|探|究1．对于动植物细胞来说，单位时间内，水分子进出细胞的数量相等时，细胞内外液体的浓度一定相等吗？为什么？提示：不一定。对于动物细胞来说，水分子进出细胞的数量相等时，细胞内外溶液的浓度相等。但植物细胞有细胞壁的支持、保护作用，单位时间内水分子进出植物细胞的数量相等时，有可能细胞液浓度大于细胞外溶液浓度。
2．下图甲、乙、丙分别是细胞在不同浓度溶液中水分子的跨膜运输示意图(箭头大小代表水分子数的多少)。请回答下列问题。(1)若将人的成熟红细胞放入清水中，会出现上图所示哪种现象？分析原因。提示：会出现图甲所示现象。将人的成熟红细胞放入清水中，发生渗透作用，从细胞外进入细胞内的水分子多于从细胞内到细胞外的水分子，细胞吸水。
(2)若将洋葱表皮细胞放在质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液中，会出现上图所示哪种现象？达到平衡时，水分子进出细胞的状况是上图中哪一种？提示：将洋葱表皮细胞放在质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液中，细胞外界溶液浓度较大，细胞失水，如图丙所示；达到平衡时，水分子进出细胞的速率相等，如图乙所示。(3)若某叶肉细胞正处于图甲所示状态，一段时间内细胞体积增大，最终会不会涨破？为什么？提示：细胞不会涨破，因为植物细胞的细胞壁有支持和保护作用。
剖析难点 · 考点突破
重|难|精|讲1．影响渗透作用中液面变化的因素分析
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①具有半透膜
②半透膜两侧溶液具有浓度差
(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：
考向一　围绕渗透作用的原理及应用分析，考查理解能力 (2024·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
解析：漏斗液面高于烧杯液面说明漏斗中蔗糖溶液浓度大于烧杯中蔗糖溶液浓度，A错误；若t2时刻烧杯中加入蔗糖酶，蔗糖分解为单糖，烧杯内溶液浓度会先上升，由于c允许单糖通过，继而烧杯内溶液浓度会下降，则Δh将先变小后变大，最终将变大，B错误；t2时刻半透膜两侧水分子进出速率相等，但是由于漏斗与烧杯的液面不一样高，因此膜两侧溶液浓度不可能相等，C错误；若t2时刻漏斗中加入蔗糖酶，蔗糖分解为单糖，漏斗内溶液浓度会先上升，由于c允许单糖通过，继而漏斗内溶液浓度会下降，则Δh将先变大后变小，D正确。
渗透装置中溶液渗透方向与浓度的判断
〔变式训练1〕　如图为一个渗透装置，假设溶液中的分子或离子不能通过半透膜，实验开始时，液面a和b平齐。下列判断正确的是(　　 )A．如果甲、乙都是蔗糖溶液，甲的浓度低于乙，则液面a会下降，液面b会上升B．如果甲、乙分别是葡萄糖溶液和蔗糖溶液，两者的质量分数相同，则液面a会下降，液面b会上升C．当半透膜两侧的渗透作用达到平衡时，甲、乙溶液的浓度相等D．当半透膜两侧的渗透作用达到平衡时，甲、乙溶液的渗透压一定相等
解析：如果甲、乙都是蔗糖溶液，甲的浓度低于乙，则水分子主要向乙一侧扩散，液面a会下降，液面b会上升，A正确；如果甲、乙分别是葡萄糖溶液和蔗糖溶液，两者的质量分数相同，由于蔗糖是二糖，葡萄糖是单糖，因此甲的物质的量浓度大于乙，则液面a会上升，液面b会下降，B错误；当半透膜两侧的渗透作用达到平衡时，由于两侧的液面高度差可能不同，因此甲、乙溶液的浓度不一定相等，甲、乙溶液的渗透压也不一定相等，C、D错误。
考向二　动植物细胞吸水和失水分析 (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；水分交换前，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，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。
〔变式训练2〕　(2023·江西高三阶段练习)将人成熟的红细胞置于盛有0.9%氯化钠溶液的烧杯中，细胞形态没有发生改变。下列有关分析正确的是(　　 )A．在光学显微镜下能观察到水分子进出成熟红细胞B．氯化钠溶液中的Na＋和Cl－不能通过成熟红细胞的细胞膜C．水分子可以进出成熟红细胞，但需要消耗能量D．若向烧杯中加入少量葡萄糖，则细胞可能会皱缩后再恢复原状
解析：在光学显微镜下不能观察到水分子的运动方向，A错误；氯化钠溶液中的Na＋和Cl－能通过成熟红细胞的细胞膜进入红细胞内，B错误；水分子可以通过磷脂双分子层和水通道蛋白进出红细胞，不消耗能量，C错误；若向烧杯中加入少量葡萄糖，则由于外界溶液浓度较高，细胞可能先发生失水，而后由于葡萄糖进入细胞使得细胞内的溶质浓度增大，导致细胞吸水，D正确。
考点二　探究植物细胞的吸水和失水
知|识|巩|固观察植物细胞的质壁分离及复原(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，能渗透吸水和失水。③原生质层比细胞壁的伸缩性___。
思|维|辨|析易错整合，判断正误。(1)观察质壁分离可用0.15 g/mL蔗糖溶液作为试剂。(　　 )(2)必须用高倍镜才能观察到质壁分离现象。(　　 )
延|伸|探|究1．将0.3 g/mL的蔗糖溶液换成一定浓度的KNO3溶液，细胞为什么发生质壁分离后能自动复原？提示：K＋、NO都可转运到细胞内，使细胞液浓度升高，细胞渗透吸水而发生自动复原。
2．将成熟的植物细胞依次浸于蒸馏水、物质的量浓度为0.3 ml/L的蔗糖溶液和0.5 ml/L的尿素溶液中，原生质体(即植物细胞中细胞壁以内的部分)的体积随时间的变化如图，请分析各曲线变化的原因。
提示：曲线A表示细胞在蒸馏水中：细胞略膨胀，但是由于细胞壁的存在，原生质体的体积不能无限膨胀。曲线B表示细胞在0.5 ml/L的尿素溶液中：细胞先因渗透失水而发生质壁分离，后由于尿素能进入细胞，使得质壁分离后的细胞因吸水而自动复原。曲线C表示细胞在0.3 ml/L的蔗糖溶液中：蔗糖不能进入细胞，因此质壁分离后细胞不能发生自动复原。
重|难|精|讲1．质壁分离及复原发生的条件(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，才可复原)。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＋、NO、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在高浓度溶液中可发生质壁分离现象，但不会发生质壁分离复原现象。④盐酸、酒精、醋酸等溶液能杀死细胞，不适合做质壁分离实验的溶液。
2．质壁分离实验的拓展应用(1)判断成熟植物细胞的死活
(2)测定细胞液浓度范围(3)比较不同植物细胞的细胞液浓度大小
(4)比较未知浓度的溶液的浓度大小(5)鉴别不同种类的溶液(如KNO3溶液和蔗糖溶液)
(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，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：滴加蔗糖溶液①后一段时间，保卫细胞气孔张开一定程度，说明保卫细胞在蔗糖溶液①中吸收一定水分；滴加蔗糖溶液②后一段时间，保卫细胞气孔关闭，说明保卫细胞在蔗糖溶液②中失去一定水分；滴加蔗糖溶液③后一段时间，保卫细胞气孔张开程度较大，说明保卫细胞在蔗糖溶液③中吸收水分多，且多于蔗糖溶液①，由此推断三种蔗糖溶液浓度大小为：②>①>③，D正确；通过分析可知，①细胞处吸水量少于③处细胞，说明保卫细胞细胞液浓度①处理后>③处理后，A错误；②处细胞失水，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正确。
〔变式训练1〕　(2022·浙江卷)“观察洋葱表皮细胞的质壁分离及质壁分离复原”实验中，用显微镜观察到的结果如图所示。下列叙述正确的是(　　 )A．由实验结果推知，甲图细胞是有活性的B．与甲图细胞相比，乙图细胞的细胞液浓度较低C．丙图细胞的体积将持续增大，最终涨破D．若选用根尖分生区细胞为材料，质壁分离现象更明显
解析：能发生质壁分离的细胞应为活的植物细胞，据图分析，从甲到乙发生了质壁分离现象，说明甲细胞是活细胞，A正确；乙图所示细胞发生质壁分离，该过程中细胞失水，故与甲图相比，乙图细胞的细胞液浓度较高，B错误；由于有细胞壁的限制，丙图细胞体积不会持续增大，且不会涨破，C错误；根尖分生区细胞无中央大液泡，不能发生质壁分离现象，D错误。
〔变式训练2〕　(2021·湖南卷)质壁分离和质壁分离复原是某些生物细胞响应外界水分变化而发生的渗透调节过程。下列叙述错误的是(　　 )A．施肥过多引起的“烧苗”现象与质壁分离有关B．质壁分离过程中，细胞膜可局部或全部脱离细胞壁C．质壁分离复原过程中，细胞的吸水能力逐渐降低D．1 ml/L NaCl溶液和1 ml/L蔗糖溶液的渗透压大小相等
解析：施肥过多使外界溶液浓度过高，大于细胞液的浓度，细胞发生质壁分离导致植物过度失水而死亡，引起“烧苗”现象，A正确；发生质壁分离的内因是细胞壁的伸缩性小于原生质层的伸缩性，而原生质层包括细胞膜、液泡膜以及两膜之间的细胞质，质壁分离过程中，细胞膜可局部或全部与细胞壁分开，B正确；植物细胞在发生质壁分离复原的过程中，因不断吸水导致细胞液的浓度逐渐降低，与外界溶液浓度差减小，细胞的吸水能力逐渐降低，C正确；溶液渗透压的大小取决于单位体积溶液中溶质微粒的数目，1 ml/L的NaCl溶液和1 ml/L的蔗糖溶液的渗透压不相同，因NaCl溶液中含有钠离子和氯离子，故其渗透压高于蔗糖溶液，D错误。
考点三　物质出入细胞的方式
知|识|巩|固1．各种物质出入细胞方式的比较
2.膜上的两种转运蛋白比较
3.物质跨膜运输的方式与细胞膜结构的关系(1)协助扩散和主动运输依赖细胞膜上____________的种类和数量，或转运蛋白____________的变化，这也是细胞膜具有____________的结构基础。(2)胞吞和胞吐也需要膜上_________的参与，更离不开膜上磷脂双分子层的_________。
思|维|辨|析易错整合，判断正误。(1)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。(　　 )(2)一种载体蛋白通常只适合与一种或一类离子或分子结合。(　　 )(3)胞吞、胞吐依赖于膜的流动性，主动运输、协助扩散与膜的流动性无关。(　　 )(4)果脯在腌制过程中细胞通过主动运输吸收蔗糖分子。(　　 )
延|伸|探|究1．分析物质进出细胞的有关图像(1)图甲、乙所示物质进出细胞的方式一样吗？为什么？提示：不一样。图甲中a点以后物质是逆浓度梯度运输，为主动运输；图乙中物质顺浓度梯度运输，需要载体蛋白，但不消耗能量，为协助扩散。
(2)图乙所示的运输方式可以逆浓度梯度进行吗？为什么？提示：不能。逆浓度梯度运输一定消耗能量。(3)只要是消耗能量的运输方式就一定是主动运输吗？请说明理由。提示：不一定。消耗能量的运输方式除了主动运输，还有胞吞和胞吐以及穿越核孔的运输方式。
2．主动运输过程中载体蛋白发生怎样的变化？提示：离子或分子与载体蛋白结合后，载体蛋白的空间结构发生变化，运输完成后载体蛋白又恢复原状。
重|难|精|讲1．模式图中物质跨膜运输的方式的判断
2．影响物质出入细胞的因素的曲线分析(1)物质浓度(在一定的范围内)
3．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
考向一　结合物质出入细胞方式的判断，考查科学思维能力 (2021·河北卷)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：肌肉细胞进行有氧呼吸时，消耗O2，产生CO2，可以判断气体A和B分别是CO2和O2，A正确；①和②表示气体进出红细胞，一般气体等小分子进出细胞的方式为自由扩散，④是载体蛋白运输葡萄糖进入红细胞，顺浓度梯度，不需要消耗能量，为协助扩散，⑤是H2O通过水通道蛋白进入红细胞，属于协助扩散，B正确；③为红细胞通过消耗能量主动吸收K＋排出Na＋，成熟红细胞没有线粒体，不能进行有氧呼吸，只能通过无氧呼吸分解葡萄糖产生ATP，为③提供能量，C正确；成熟红细胞没有核糖体，不能再合成新的蛋白质，细胞膜上的糖蛋白不能更新，糖蛋白存在于细胞膜的外表面，由于细胞膜具有流动性，其表面的糖蛋白处于不断流动中，D错误。
“三看法”快速判定物质出入细胞的方式
〔变式训练1〕　(2024·吉林省实验中学联考)如图表示植物从土壤中吸收某种矿质元素离子的过程。下列相关叙述错误的是(　　 )A．该矿质元素离子的运输既需要载体蛋白也需要消耗能量，为主动运输B．该矿质元素离子逆浓度梯度运输C．如果细胞膜上运输该矿质元素离子的载体蛋白被去除，则该矿质元素离子不能被运输D．运输该矿质元素离子的载体蛋白不能被重复使用
解析：据题图可知，该矿质元素离子的运输既需要载体蛋白也需要消耗能量，是主动运输，A正确；该矿质元素离子逆浓度梯度运输，B正确；该矿质元素离子的运输需要载体蛋白，如果细胞膜上运输该矿质元素离子的载体蛋白被去除，则该矿质元素离子不能被运输，C正确；载体蛋白可重复使用，D错误。
考向二　影响物质跨膜运输的因素分析 (2024·山东省枣庄市三中高三开学考)肝细胞和细菌都能以协助扩散的方式吸收葡萄糖，其中细菌协助葡萄糖运输的载体蛋白为GLUT1，肝细胞协助葡萄糖运输的载体蛋白为GLUT2，其运输的速率和葡萄糖浓度的关系如图所示，下列推测错误的是(　　 )A．协助扩散可以降低细胞内外葡萄糖的浓度差B．A点与B点相比，制约葡萄糖转运速率的因素是GLUT1数量C．C点与A点相比，C点葡萄糖转运速率低的原因可能是肝细胞GLUT2少D．载体蛋白的存在能显著提高细胞摄取葡萄糖的速率
解析：协助扩散是将物质顺浓度梯度的运输，运输过程中，膜两侧的浓度差缩小，所以协助扩散可以降低细胞内外葡萄糖的浓度差，A正确；A点与B点相比，制约葡萄糖转运速率的主要因素是葡萄糖的浓度，B错误；C点与A点相比，两点葡萄糖浓度一样，可能载体蛋白数量不同而运输速率不同，C正确；与无蛋白质的磷脂双分子层相比，有载体蛋白时运输速率明显加快，所以载体蛋白的存在能显著提高细胞摄取葡萄糖的速率，D正确。
〔变式训练2〕　(2024·湖南长沙高三统考考前演练)当人体血糖浓度偏高时(血糖浓度>肝细胞内葡萄糖浓度)，细胞膜中的某种葡萄糖载体可将葡萄糖转运至肝细胞内，血糖浓度偏低时(血糖浓度