高中生物人教版（2019）必修1 第4章 细胞的物质输入和输出 章末总结(课件共49张PPT)

(共49张PPT)
第4章　细胞的物质输入和输出
归纳 · 专题小结
选择透过性膜与半透膜(人工膜)比较
膜的种类 物质透过性 特点
半透膜 较小物质通过，较大物质不能通过 无生物活性，只要分子够小就可以透过了
选择透
过性膜 要选择吸收的离子、小分子可以通过，而其他的离子、小分子和大分子不能通过 具有选择性和生物活性，是生物膜，即分子够小时也未必能透过，需依据细胞主动选择
　比较生物膜和人工膜(双层磷脂)对多种物质的通透性，结果如图。据此不能得出的推论是(　　)
A．生物膜上存在着协助H2O通过的物质
B．生物膜对K＋、Na＋、Cl－的通透具有选择性
C．离子以易化(协助)扩散方式通过人工膜
D．分子的大小影响其通过人工膜的扩散速率
【答案】C　
【解析】观察图像，除甘油、O2和CO2外，其余物质在生物膜上的通透性均比在人工膜上的通透性大，说明生物膜上存在协助运输某些物质的物质，A正确；由于K＋、Na＋、Cl－在生物膜上的通透性有差异，所以能够体现选择性，B正确；图像中没有信息证明离子在跨膜运输过程中是否消耗能量，因此不能判断离子的跨膜运输方式为协助扩散，C错误；图像中不同物质的分子大小不同，膜对其通透性也不同，说明分子大小影响其跨膜运输的速率，D正确。
盐碱地中生活的某种植物，其细胞的液泡膜上有一种载体蛋白，能将细胞质基质中的Na＋逆浓度梯度运入液泡，降低Na＋对细胞质基质中酶的伤害。下列有关叙述不正确的是(　　)
A．Na＋进入液泡的方式属于主动运输
B．Na＋进入液泡的过程体现了液泡膜的选择透过性
C．该载体蛋白作用的结果降低了细胞的吸水能力
D．该载体蛋白作用的结果提高了植物的耐盐性
【答案】C　
【解析】当Na＋运入液泡后，提高了细胞液的浓度，可以增强细胞的吸水能力，提高了植物的耐盐性，故C错误。
1．探究是主动运输还是被动运输(或探究是否耗能)
物质跨膜运输方式的实验探究
2．探究是自由扩散还是协助扩散(或探究是否需转运蛋白)
注：但凡影响呼吸作用的因素(如供氧状况、温度等)均会影响供能状况进而影响主动运输或胞吞、胞吐。
下图是生物膜的流动镶嵌模型及物质跨膜运输方式示意图，其中离子通道是一种通道蛋白，通道蛋白是横跨细胞膜的亲水性通道，具有离子选择性。请仔细观察图示回答有关问题：
(1)很多研究结果都能够有力地支持“脂溶性物质易透过生物膜，不溶于脂质的物质不易透过生物膜”这一理论。这证明组成细胞膜的主要成分中有[　]________(方框里填标号)。
(2)鲨鱼体内能积累大量的盐，当盐分过高时就要及时将多余的盐分排出体外。经研究，鲨鱼体内多余的盐分是经②途径排出的，那么其跨膜运输的方式是________。
(3)对蟾蜍的离体心脏施加某种毒素后，其对Ca2＋的吸收明显减少，但对K＋、C6H12O6的吸收不受影响，最可能的原因是该毒素抑制了心肌细胞膜上运输Ca2＋的[　]________的活性。
(4)柽柳是一种泌盐植物，其叶子和嫩枝可以将吸收于植物体内的盐分排出。现欲判断柽柳从土壤中吸收无机盐的方式是主动运输还是被动运输，请设计实验加以证明。
①实验步骤：
a．取甲、乙两组生长发育状况相同的柽柳植株，放入适宜浓度的含有Ca2＋、K＋的溶液中。
b．甲组给予正常的呼吸条件，乙组____________。
c．一段时间后，测定________________________。
②实验结论：
a．若两组植株对Ca2＋、K＋的吸收速率相同，说明___________。
b．若乙组植株对Ca2＋、K＋的吸收速率明显________甲组，说明___________________________________________。
【答案】(1)甲　磷脂分子　(2)协助扩散　(3)乙　载体蛋白
(4)①b.完全抑制呼吸　c．两组植株对Ca2＋、K＋的吸收速率　②a.柽柳从土壤中吸收无机盐的方式是被动运输　b．小于　柽柳从土壤中吸收无机盐的方式是主动运输
【解析】(1)由题意可知，细胞膜组成成分中有脂质分子，结合图示分析，该物质应为(甲)磷脂分子。(2)②途径是通过通道蛋白的协助进行的，鲨鱼体内多余的盐分可在通道蛋白的协助下由高浓度的细胞膜内侧运输到低浓度的细胞膜外侧，因此其跨膜运输的方式应为协助扩散。(3)蟾蜍的心肌细胞对Ca2＋、K＋、C6H12O6的吸收都是通过主动运输进行的，运输这些物质的载体蛋白的种类各不相同，“施加某种毒素后，其对Ca2＋的吸收明显减少，但对K＋、C6H12O6的吸收不受影响”说明该毒素只抑制了心肌细胞膜上运输Ca2＋的(乙)载体蛋白的活性。
(4)主动运输和被动运输相比，前者需要消耗能量，后者不需消耗能量。本实验可通过控制供能的多少来确定柽柳吸收无机盐的方式。若两组植株对Ca2＋、K＋的吸收速率相同，说明柽柳对无机盐的吸收不需消耗能量，应为被动运输；若乙组吸收速率明显小于甲组，则说明柽柳从土壤中吸收无机盐需要消耗能量，应为主动运输。
主动运输作为一种重要的跨膜运输方式，使细胞可以按照生命所需吸收营养物质，排出代谢废物，体现了生命活动的“主动性”。为探究主动运输的特点，科研人员利用如图装置进行实验，其中HgCl2是一种可以影响ATP水解的细胞代谢抑制剂(ATP水解可释放能量)。请分析回答：
(1)主动运输的特点是______________________________________。
(2)本实验的名称是______________________________________。
(3)请写出实验进行过程中需要控制的两个无关变量：
____________________________________________________。
(4)实验得到如图所示的结果。
①根据实验结果，科研人员在实验前后需测定________________。
②乙组和甲组结果比较，得出的结论是_____________________。
③与甲组相比，丙组吸收磷酸盐较少的原因可能是
____________________________________________________。
【答案】(1)逆浓度梯度，需要载体和能量　(2)探究HgCl2和细胞成熟程度对细胞主动运输(吸收磷酸盐)的影响
(3)温度、pH、溶氧量、溶液的量、胡萝卜片的量等
(4)①溶液中磷酸盐的浓度　②细胞主动运输(吸收磷酸盐)需要能量(或能量供应不足，影响主动运输)　③幼嫩组织细胞供能少，幼嫩组织细胞膜上载体少
【解析】(1)主动运输具有逆浓度梯度、需要载体和能量的特点。(2)该实验中的自变量为细胞成熟程度和HgCl2的有无，因变量为细胞通过主动运输吸收磷酸盐的量，所以实验名称为探究细胞成熟程度和HgCl2对细胞主动运输(吸收磷酸盐)的影响。(3)在本实验中，胡萝卜片和溶液的量可能影响实验结果，另外，影响细胞代谢的其他因素，如温度、pH、溶氧量等也是实验的无关变量。(4)①结合实验目的及实验结果示意图可判断，该实验过程中若KH2PO4被胡萝卜片细胞吸收，则溶液中KH2PO4的浓度会发生变化，所以，可通过测定KH2PO4浓度的变化判断细胞主动运输程度的变化。
②从实验结果可看出，乙组实验前后溶液中磷酸盐的浓度差明显小于甲组，说明加入HgCl2后乙组磷酸盐的吸收受到影响，而HgCl2可以抑制ATP水解，说明磷酸盐的吸收需要能量。③甲组和丙组实验的自变量为细胞的成熟程度，细胞吸收磷酸盐需要能量和载体，所以丙组吸收磷酸盐较少可能是因为幼嫩组织细胞供能少或幼嫩组织细胞膜上载体少。
1．生命观念：强化结构与功能相适应观：细胞膜的流动性与胞吞、胞吐等功能的适应性；细胞膜上的蛋白质与细胞膜选择透过性的适应性结构与功能观。基于细胞膜的选择透过性，认识到生命的自主性，从而更深刻地理解生命的本质。
2．科学思维：基于质壁分离探究实验的结果和科学家的研究资料进行演绎推理，构建细胞模型，阐述细胞的生命活动。
3．科学探究：基于探究水进出细胞的原理这一实验，体验科学探究的一般过程，提高动手操作能力和设计实验的能力，并能运用到其他类似的科学探究活动中。
4．社会责任：通过对物质跨膜运输知识的学习和运用，能够解释常见的生活现象，分析解决如蔬菜腌制、合理施肥、合理灌溉等问题。
1．(生命观念)(2021·全国甲卷)植物的根细胞可以通过不同方式吸收外界溶液中的K＋。回答下列问题：
(1)细胞外的K＋可以跨膜进入植物的根细胞。细胞膜和核膜等共同构成了细胞的生物膜系统，生物膜的结构特点是________________。
(2)细胞外的K＋能够通过离子通道进入植物的根细胞。离子通道是由________复合物构成的，其运输的特点是____________________(答出一点即可)。
(3)细胞外的K＋可以通过载体蛋白逆浓度梯度进入植物的根细胞。在有呼吸抑制剂的条件下，根细胞对K＋的吸收速率降低，原因是_____
_______________________________________________________。
【答案】(1)具有一定的流动性　(2)蛋白质　顺浓度梯度运输(或不消耗能量)　(3)根细胞吸收K＋为主动运输，所需要的
2．(科学思维)影响物质进出细胞速率的因素很多，如温度、氧分压、细胞外物质浓度等，如甲图为离体番茄根细胞中K＋的含量和氧分压的关系图解。请据图甲回答下列问题：
(1)AB曲线说明_____________________________________，原因是___________________________。
(2)BC曲线说明_____________________________________，原因是______________________________________。
(3)在B点，______________成为根细胞内K＋含量继续升高的限制因素。
(4)图乙中能说明红细胞运输葡萄糖的速率与血浆中葡萄糖浓度之间的关系的是(　　)
乙
【答案】(1)在一定的氧分压范围内，番茄根吸收K＋与氧分压的高低成正比　氧分压越高，细胞呼吸作用越强，产生的能量越多，番茄根细胞吸收的K＋就越多
(2)当氧分压达到一定值后，K＋的吸收就不随氧分压的增高而增加　根细胞膜上运输K＋的载体蛋白达到了饱和　(3)载体蛋白的数量　(4)C
【解析】主动运输需要载体蛋白和能量，载体蛋白的多少和种类以及呼吸作用的强弱(与能量产生的多少有关)，这些因素都会影响到主动运输。葡萄糖进入红细胞的运输方式为协助扩散，在一定浓度范围内，葡萄糖浓度越大，运输速率越快，但因膜上运输葡萄糖的载体蛋白的数量是有限的，所以当葡萄糖浓度达到一定值时，运输速率不再加快。
3．(科学探究)甲、乙两图是渗透装置示意图，丙图是根毛细胞示意图(甲图是发生渗透作用的初始状态，乙图是发生了较长时间渗透作用之后达到平衡的状态。图甲中，1为清水，2为一定浓度的蔗糖溶液)。请根据甲、乙、丙三图回答下列问题：
(1)典型的渗透装置必须具备2个条件：①______________(指明甲图中相应部位)，②______________。
(2)在图丁中绘出[2]中蔗糖溶液浓度的变化趋势。
(3)图丙中[7]的名称为________。图甲中的[3]相当于图丙中的________(填序号)，它与图丙中相应结构的区别是________________。
(4)若将根毛细胞放在质量分数为90%的蔗糖溶液中，它将出现____________，过一段时间再放入清水中细胞会出现什么现象？
_____________。
试分析原因：_______________________________。
【答案】(1)具有[3]半透膜　膜两侧有浓度差　
(2)如图所示
(3)原生质层　7　图甲中的3属于半透膜，没有选择透过性，图丙中7属于生物膜，具有选择透过性
(4)质壁分离现象　细胞形态未发生变化(不发生质壁分离复原)　由于蔗糖溶液浓度过高，根毛细胞失水过多，导致根毛细胞死亡
【解析】(1)渗透装置必须具备的条件有：①具有半透膜，②膜两侧有浓度差。(2)蔗糖溶液浓度的变化趋势是先下降，最后趋于稳定。(3)(4)7为原生质层，相当于半透膜，若将根毛细胞放入90%的蔗糖溶液中，会由于外界溶液浓度太大，细胞失水过多而死亡，因此再放到清水中不会发生质壁分离复原。
4．(科学探究)如图为研究渗透作用的实验装置，请回答下列问题：
(1)漏斗内溶液(S1)和漏斗外溶液(S2)为两种不同浓度的蔗糖溶液，漏斗内外起始液面一致。渗透平衡时的液面差为Δh，此时S1和S2浓度大小关系为______。
(2)图中半透膜模拟的是成熟植物细胞中的________，两者在物质透过功能上的差异是______________________________________。
(3)为进一步探究两种膜的特性，某兴趣小组做了以下实验。
实验材料：紫色洋葱。
实验器具：如图所示的渗透装置(不含溶液)，光学显微镜，载玻片，盖玻片，镊子，刀片，吸水纸，擦镜纸，滴管，记号笔等。
实验试剂：蒸馏水，0.3 g/mL的蔗糖溶液和与其等渗的KNO3溶液。
部分实验步骤和结果如下：
①选两套渗透装置，标上代号X和Y。在两个烧杯里均加入一定量的蒸馏水，分别在装置X和Y的漏斗内加入适量的蔗糖溶液和KNO3溶液，均调节漏斗内外液面高度一致。渗透平衡时出现液面差的装置有________(填代号)。
②选两片洁净的载玻片，________，在载玻片中央分别滴加________，制作洋葱鳞片叶外表皮临时装片并分别观察装片中细胞的初始状态。
③观察临时装片中浸润在所提供的蔗糖溶液和KNO3溶液中的洋葱鳞片叶外表皮细胞发生的变化，两者都能出现的现象是________。
(4)上述实验中最能体现两种膜功能差异的实验现象是____________________________________________________。
【答案】(1)S1＞S2　(2)原生质层　原生质层能主动运输有关物质而半透膜不能　(3)①X　②标号　蒸馏水　③质壁分离
(4)KNO3溶液中的细胞质壁分离后会自动复原
【解析】(1)由于渗透平衡时存在Δh，所以漏斗内的蔗糖溶液浓度仍然大于漏斗外，即S1＞S2。(2)图中的半透膜模拟的是成熟植物细胞中的原生质层。半透膜没有生物活性，不具有选择透过性；而原生质层具有生物活性，有选择透过性，可以主动运输有关物质。(3)①两套渗透装置中，加蔗糖溶液的渗透装置会出现液面差，而加KNO3溶液的渗透装置不出现液面差。②选两片洁净的载玻片，标号，在载玻片中央分别滴加蒸馏水，然后将撕取的洋葱鳞片叶外表皮展平置于蒸馏水中，加上盖玻片，制成洋葱鳞片叶外表皮临时装片。
③将洋葱鳞片叶外表皮细胞分别浸润在所提供的蔗糖溶液和KNO3溶液中，由于外界溶液的浓度高于洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液浓度，细胞失水，因此两个临时装片中的洋葱鳞片叶外表皮细胞都出现质壁分离现象；但是浸润在KNO3溶液中的洋葱鳞片叶外表皮细胞在一段时间后还会出现质壁分离后自动复原现象。
典例　如图所示为物质出入细胞的方式(其中a表示生物膜上的糖蛋白，①～③表示物质运输的三种方式)，下列有关叙述不合理的是(　　)
A．①方式可表示肌细胞从组织液中吸收氧气
B．①②③运输方式均能体现细胞膜的选择透过性
C．此图若表示小肠上皮细胞的细胞膜，则吸收氨基酸的过程中涉及③方式
D．糖醋蒜腌制过程中，蔗糖和醋进入细胞的过程与②和③有关
考查角度 从“细胞膜的流动镶嵌模型”“细胞膜两侧的物质浓度和运输方向”“运输所需要的条件”等多个角度综合考查
考查目的 考查学生提取、整合信息的能力以及科学思维、科学探究的核心素养
考查难度 考查的知识点单一，难度适中
解题思路：
(1)解题角度　从物质浓度和运输方向看是顺浓度还是逆浓度进行初步分析，再从是否需要转运蛋白协助和是否需要能量做最后的分析。
(2)解题步骤　找出题目与教材中密切相关知识点，结合做答。
“四看法”确定物质出入细胞的方式：
(1)看物质运输方向(不考虑胞吞、胞吐的情况下)：若逆浓度梯度，则为主动运输；若顺浓度梯度，则为被动运输。
(2)看是否需要能量：若需要能量，则为主动运输、胞吐或胞吞；若不需要能量，则为被动运输，即自由扩散或协助扩散。
(3)看是否需要转运蛋白：若需要转运蛋白，则为协助扩散或主动运输，若不需要转运蛋白，则为自由扩散、胞吐或胞吞。
(4)看是否是大分子：若为大分子、颗粒，则为胞吐或胞吞；若为小分子、离子，则一般为被动运输或主动运输。
特别提醒：①需要转运蛋白协助的不一定是主动运输，还有可能是协助扩散。
②消耗能量的不一定是主动运输，还有可能是胞吞或胞吐。
③顺浓度梯度进行的不一定是自由扩散，还有可能是协助扩散。
④与主动运输有关的细胞器不只有线粒体，还有核糖体。
⑤通过膜的融合进(出)细胞的物质运输方式为胞吞(吐)，这些物质穿过细胞膜的层数为0。
分析题图，根据物质跨膜运输过程中细胞膜内外的浓度差，是否需要转运蛋白，是否消耗能量，可判断①为自由扩散、②为协助扩散、③为主动运输。含有糖蛋白的一侧代表膜外，①方式为物质从膜外运输到膜内，从高浓度运输到低浓度，所以可表示肌细胞从组织液中吸收氧气。主动运输和被动运输均能体现细胞膜的选择透过性，而胞吞、胞吐不能体现。若此图表示小肠上皮细胞的细胞膜，则吸收氨基酸的过程中需要载体和能量，故涉及③方式。糖醋蒜腌制过程中，细胞膜失去了选择透过性，蔗糖和醋是通过扩散的方式进入细胞的。故选D。