高考生物专题课件5：细胞的物质输入与输出（共70张PPT）

第5讲　细胞的物质输入与输出
高考生物专题课件
?
一、细胞的吸水和失水
1.原理:发生了渗透作用。
该作用必须具备两个条件:
(1)具有①????半透膜????;
(2)膜两侧溶液具有②????浓度差????。
必备知识
2.动物细胞的吸水和失水(连一连)
?
③????A—c　B—a　C—b????
3.植物细胞的吸水和失水
(1)结构?
(2)条件:成熟植物细胞中央具有⑥????大液泡????。
(3)验证
A.当外界溶液的浓度大于细胞液浓度时,细胞就通过渗透作用失水,植
物细胞就发生⑦????质壁分离????现象。
B.将已发生质壁分离的植物细胞放入清水中,此时细胞液的浓度高于外
界清水的浓度,植物细胞就吸水,发生⑧????质壁分离复原????现象。
?
巧学妙记????记忆渗透作用的发生
渗透作用要发生,满足条件来促成,
半透膜和浓度差,缺少其一都不行。
植物细胞需成熟,具备液泡才可能,
细胞膜、质、液泡膜,原生质层来组成。
放入外界环境中,渗透系统全形成,
水分运动啥方向,全由两液浓度定。
二、物质跨膜运输的其他实例
1.不同物质的跨膜运输特点
(1)水分子:⑨????顺相对含量梯度????(高→低)。
(2)离子和小分子:依据细胞生命活动需要进行⑩????选择吸收????。
2.水稻和番茄吸收不同离子的特点
?
(1)同种生物细胞对不同物质的吸收具有?????选择性????,与其含有离子
载体的?????种类和数量????有关。
(2)不同种生物细胞对同种物质吸收具有?????差异性????。
三、小分子和离子跨膜的方式(b为ATP)
?
1.填写有关跨膜方式及结构名称
甲:?????自由扩散????;　　　　　　乙:?????协助扩散????;
丙:?????主动运输????;　　　　　　a:?????载体蛋白????。
2.写出影响甲、乙、丙三种跨膜方式运输速率的因素
(1)制约甲的是膜两侧的?????浓度差????;
(2)决定乙的因素之一是a的?????种类和数量????;
(3)决定丙的动力是?????能量(ATP)????。
3.实例分析(填写甲、乙、丙三种跨膜运输方式)
(1)水分子进入红细胞是?????甲????;
(2)葡萄糖进入红细胞是?????乙????;
(3)K+进入红细胞是?????丙????。
四、大分子物质进出细胞的方式
1.胞吞
(1)过程:大分子或颗粒附着在细胞膜上,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
(1)过程: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。
(2)实例:胰岛B细胞分泌胰岛素。
?
1.渗透作用时,水分子由低浓度一侧扩散到高浓度一侧,是单方向的。?
( ? )
2.渗透平衡时,膜两侧溶液的浓度相等。?( ? )
3.水分子、小分子物质和离子都能自由通过选择透过性膜。?( ? )
4.植物细胞的原生质层由细胞膜和液泡膜组成,相当于半透膜。?( ? )
5.当外界溶液浓度大于细胞液浓度时,植物细胞就会发生质壁分离。
( ? )
6.同一细胞用不同浓度蔗糖溶液处理,原生质层长度和细胞长度比值越
小,则紫色越浅。?( ? )
7.质壁分离过程中,细胞液浓度增大,细胞吸水能力减弱。?( ? )
8.脂溶性物质更容易通过脂质双分子层。?( √ )
9.生物膜对K+、Na+、Cl-的通透具有选择性。?????( √ )
10.通过载体蛋白的物质转运属于主动运输。?????( ? )
11.海带细胞通过主动运输积累I-等溶质,因而不会在海水中发生质壁分
离。?( √ )
12.氧气浓度影响主动运输和协助扩散。?( ? )
13.主动运输使膜内物质浓度趋于一致,维持了细胞的正常代谢。( √ )
14.大分子物质通过胞吞、胞吐进出细胞时不耗能。?( ? )
突破1　渗透系统及其应用
?
深化突破
1.渗透系统的组成条件
如图所示,作为一个渗透系统,必须同时具备以下两个条件:
(1)具有半透膜?
(2)半透膜两侧为溶液体系(S1、S2),且两侧溶液具浓度差。
2.渗透作用模型和植物细胞的图例比较
?
3.渗透作用的发生特点
(1)水分子总是由溶液浓度低的一侧向浓度高的一侧渗透。
(2)半透膜两侧溶液的浓度差是渗透作用发生的动力,既决定着渗透的
方向,又决定着渗透的速度,即浓度差越大,渗透速度越快。
?易混辨析????常见渗透装置图分析
(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。
1.比较不同溶液浓度大小

漏斗内
烧杯内
溶液浓度
M
N
现象及结论
①若漏斗内液面上升,则M>N
②若漏斗内液面不变,则M=N
③若漏斗内液面下降,则M?
渗透作用原理的拓展应用
2.验证渗透作用发生的条件
?
3.探究物质能否通过半透膜(以碘和淀粉为例)
烧杯内盛淀粉溶液
漏斗内盛碘液
结论
变蓝
不变蓝
碘能通过半透膜,而淀粉不能
不变蓝
变蓝
淀粉能通过半透膜,而碘不能
变蓝
变蓝
淀粉和碘都能通过半透膜
不变蓝
不变蓝
淀粉和碘都不能通过半透膜
糖溶液的质量浓度相等,但10%蔗糖溶液的物质的量浓度小,故通过半
透膜由蔗糖溶液向葡萄糖溶液移动的水分子数多于由葡萄糖溶液向蔗
糖溶液移动的水分子数。
?
?易混辨析????(1)发生渗透平衡只意味着水分子通过半透膜向两侧移动
达平衡状态,既不可看作没有水分子移动也不可看作两侧溶液浓度相
等。
(2)溶液浓度指物质的量浓度而非质量浓度,如10%葡萄糖溶液和10%蔗
考向1　以基础判断或装置图的形式,考查渗透作用的原理及条件
1.半透膜对淀粉和葡萄糖的通透性不同(如图1),图2设计的是证明图1物
质扩散成立的实验装置。下列有关叙述正确的是?(　　)
?
A.图2甲中水柱a将持续上升
B.图2甲中水柱a将保持不变
C.图2乙中水柱b将保持不变
D.图2乙中水柱b将先上升后下降
答案 D
解析???由于淀粉不能透过半透膜,故水柱a表现为先上升,后保持不变;葡萄糖能透过半透膜,故水柱b表现出先上升,后下降。
2.渗透作用是指水分通过半透膜发生的扩散,对此有关叙述错误的是?
(　C　)
A.玻璃纸是一种不允许蔗糖分子透过的半透膜
B.半透膜两侧溶液的浓度差决定了渗透作用的速率
C.置于高浓度溶液中的活细胞都会因为渗透失水而皱缩
D.死细胞不能发生渗透作用是因为细胞膜失去了选择透过性
解析????玻璃纸是一种不允许蔗糖分子透过的半透膜,A正确;渗透作
用的速率,取决于半透膜两侧溶液的浓度差,B正确;置于高浓度溶液中
的活细胞可能会因为渗透失水而皱缩,失去活性甚至死亡,C错误;死细
胞的细胞膜失去了选择透过性,因此不能发生渗透作用,D正确。
考向2　以实验分析的形式,考查渗透作用的原理及应用
3.(2017课标全国Ⅱ)将某种植物的成熟细胞放入一定浓度的物质A溶液
中,发现其原生质体(即植物细胞中细胞壁以内的部分)的体积变化趋势
如图所示。下列叙述正确的是?(　C　)
?
A.0~4 h内物质A没有通过细胞膜进入细胞内
B.0~1 h内细胞体积与原生质体体积的变化量相等
C.2~3 h内物质A溶液的渗透压小于细胞液的渗透压
D.0~1 h内液泡中液体的渗透压大于细胞质基质的
渗透压
解析????本题考查细胞失水和吸水的相关知识。由题中原生质体的体积变化趋势曲线可知,该细胞放入物质A溶液后先出现失水现象,随后吸水,说明此过程中物质A可以被细胞吸收而进入细胞内,A错误;由于细胞壁的伸缩性和原生质体的伸缩性不同,所以前期失水过程中细胞的体积和原生质体的体积的变化量不同,B错误;2~3 h内该细胞正在吸水,物质A溶液的渗透压小于细胞液的渗透压,C正确;0~1 h内该细胞正在失水,液泡中液体的渗透压小于细胞质基质的渗透压,D错误。
A.五种蔗糖溶液浓度由低到高依次是
甲、乙、丙、丁、戊
B.物种A比马铃薯更耐干旱
C.物种A在与马铃薯幼根细胞液等渗的完
全培养液中不能正常生长
D.在丙溶液中物种A和马铃薯幼根细胞均发生渗透失水
4.(2018北京通州期末)五个大小相同的马铃薯幼根与物种A的幼根分别
放入甲~戊五种不同浓度的蔗糖溶液中,数小时后,取出称重,质量变化如
图所示。以下关于该实验结果的说法正确的是?(　C　)
?
解析　 幼根在高浓度溶液中会失水,质量减少;在低浓度溶液中吸
水,质量增加。据图可知,丙溶液中幼根质量增加最大,则丙溶液浓度最
低,五种蔗糖溶液浓度由低到高依次是丙、戊、甲、丁、乙,A错误;在
丙溶液中,马铃薯幼根吸水量大于物种A的幼根,说明马铃薯细胞液浓度
大,马铃薯更耐旱,物种A在与马铃薯幼根细胞液等渗的完全培养液中会
失水,不能正常生长,B错误,C正确;在丙溶液中物种A和马铃薯幼根细胞
均发生渗透吸水,D错误。
突破2　物质出入细胞的方式
?
1.物质出入细胞的方式
?
?
知能拓展????(1)能进行自由扩散的物质有三类:①水;②气体分子,如O2、 CO2;③脂溶性物质,如甘油、乙醇等。
(2)进行协助扩散的例子在高中阶段主要记住葡萄糖进入哺乳动物红细
胞、神经系统Na+的内流和K+的外流。
(3)进行主动运输的物质可以归纳为两类:①细胞需要的有机小分子物
质如葡萄糖、氨基酸等;②细胞需要的某些离子。
(4)由于主动运输要消耗呼吸作用释放的能量,因此凡是影响呼吸作用
的因素都会影响以主动运输方式吸收物质的速率。
(5)在一定范围内,随O2增多,有氧呼吸加强,以主动运输方式吸收离子的
速率加快,但当O2增多到一定程度时,以主动运输方式吸收离子的速率
就不再增加。
2.影响物质运输的因素及曲线图
(1)物质浓度(在一定范围内)
?
　
(3)温度
?
?
(2)氧气浓度
1.物质进出细胞方式的判断方法
(1)根据分子大小与是否需要载体、能量
?
(2)根据运输方向:逆浓度梯度的跨膜运输方式是主动运输。
(3)兴奋产生与传导过程中Na+、K+的运输方式判断
①由于细胞外Na+浓度高,细胞内K+浓度高,因此静息时K+外流和兴奋时
Na+内流的运输方式都是被动运输。
②细胞维持膜外Na+浓度高,膜内K+浓度高,需要不断吸K+排Na+,此过程
中运输方式为主动运输。
2.探究物质跨膜运输的方式
(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1　以基础判断的形式或依托相关生理过程,考查物质进出细胞的
方式及其特点
1.(2018课标全国Ⅱ)下列有关物质跨膜运输的叙述,正确的是?(　C　)
A.巨噬细胞摄入病原体的过程属于协助扩散
B.固醇类激素进入靶细胞的过程属于主动运输
C.神经细胞受到刺激时产生的Na+内流属于被动运输
D.护肤品中的甘油进入皮肤细胞的过程属于主动运输
?
解析　本题主要考查物质跨膜运输的相关知识。巨噬细胞摄入病原体的过程属于胞吞,A错误;固醇类激素属于脂溶性物质,以自由扩散的方式跨膜运输,B错误;神经细胞受到刺激时,Na+通过离子通道顺浓度梯度以被动运输的方式进入细胞,C正确;甘油为脂溶性物质,通过自由扩散的方式进入皮肤细胞,D错误。
2.(2019北京东城期末)如图所示,某些植物细胞利用①把细胞内的H+运
出,导致细胞外H+浓度较高;②能够依靠H+浓度差把H+和蔗糖分子运入
细胞。以下叙述正确的是?(　C　)
?
A.①和②的化学本质不同
B.①和②的空间结构相同
C.H+运出细胞的方式是主动运输
D.氧气浓度对细胞吸收蔗糖分子无影响
解析　①和②的化学本质都属于蛋白质,A错误;①和②功能不同,
因此空间结构也不同,B错误;由图看出,H+运出细胞需要载体蛋白和
ATP,因此属于主动运输,C正确;植物利用①把细胞内的H+运出,导致细
胞外H+浓度较高,需要消耗能量,②依靠H+浓度差把H+和蔗糖运入细胞,
因此运输蔗糖要依靠H+的浓度差,与能量有关,因此与氧气浓度有关,D
错误。
考向2　结合生物膜的结构,考查物质出入细胞的方式及其特点
3.下图是物质进出细胞的两种运输方式示意图,以下有关说法错误的是
? (　B　)
A.吞噬细胞对病原体的摄取和处理与a过程有关
B.胰岛素通过a过程进入靶细胞发挥作用
C.浆细胞产生的抗体经b过程分泌到细胞外
D.经b过程出细胞的物质不一定都是大分子物质
解析　分析图可知:a为胞吞,b为胞吐。吞噬细胞对病原体的摄取和
处理为胞吞,与a过程有关,A正确;胰岛素发挥作用是与靶细胞膜上的受
体结合,不进入靶细胞,B错误;浆细胞产生的抗体以胞吐的方式分泌到
细胞外,C正确;神经递质为小分子,其分泌过程也为胞吐,D正确。
4.(2018北京房山期末)动物细胞内低Na+高K+的离子浓度对于神经冲动
的产生、细胞渗透平衡等生命活动具有重要作用。这种浓度差与细胞
膜上的Na+- K+泵有关,其作用原理如下图所示,下列说法不正确的是?
(　　)
?
A.Na+和K+的运输方式为主动运输
B.Na+- K+泵每次运输的Na+数量多于K+
C.在细胞培养液中加入乌苯苷会影响K+的运输
D.该运输过程的持续会导致大量ADP的积累
答案 D
解析　分析图示, Na+和K+的运输需要通过膜蛋白,需要消耗能量,方
式为主动运输,A正确;Na+-K+泵每次将2个K+泵入膜内,3个Na+泵出膜外,
即每次运输的Na+数量多于K+,B正确;K+和乌苯苷的结合位点相同,因为
载体蛋白的数量是一定的,则在细胞培养液中加入乌苯苷会影响K+的运
输,C正确;ATP与ADP转化速度快,不会导致大量ADP的积累,D错误。
考向3????以曲线图表模型为依托,考查影响物质出入细胞的因素
5.将三组生理状态相同的某植物幼根分别培养在含有相同培养液的密
闭培养瓶中,一段时间后,测定根吸收某一矿质元素离子的量。培养条
件及实验结果见下表:
培养瓶中气体
温度(℃)
离子相对吸收量(%)
空气
17
100
氮气
17
10
空气
3
28
下列分析正确的是?(　A　)
A.有氧条件有利于该植物幼根对该离子的吸收
B.该植物幼根对该离子的吸收与温度的变化无关
C.氮气环境中该植物幼根细胞吸收该离子不消耗ATP
D.与空气相比,氮气环境有利于该植物幼根对该离子的吸收
解析　由培养条件为空气和氮气且温度为17 ℃的两组实验可知,有
氧条件有利于幼根对该矿质元素离子的吸收,氮气环境不利于吸收,A项
正确,D项错误;由培养条件为17 ℃和3 ℃且培养瓶中气体都为空气的两
组实验可知,幼根对该矿质元素离子的吸收与温度有关,B项错误;氮气
环境中幼根细胞需消耗无氧呼吸产生的ATP来吸收该矿质元素离子,C
项错误。
6.如图是胡萝卜在不同的含氧情况下从硝酸钾溶液中吸收K+和N?的
曲线。影响A、B两点和B、C两点吸收量不同的因素分别是?(　B　)
A.载体数量、能量
B.能量、载体数量
C.载体数量、离子浓度
D.能量、离子浓度
解析　由题图可知,A、B两点均表示运输N?,因而载体数量应相
同,但A点吸收量大于B点吸收量,A点氧气含量大于B点氧气含量,说明A
点吸收更多的N?需要消耗更多的能量;B、C两点氧气含量相同,说明
通过有氧呼吸获得的能量相同,但B点吸收量大于C点吸收量,说明运载
K+和N?的载体数量不同,B正确。
突破3　实验——观察植物细胞的质壁分离和复原
?
1.原理:成熟的植物细胞与外界溶液构成渗透系统可发生渗透作用。
?
2.流程
?????
3.质壁分离的原因分析
(1)原因?→细胞渗透失水
(2)表现?
?
1.质壁分离实验的拓展应用
(1)判断成熟植物细胞是否有生物活性:
待测成熟
植物细胞+一定浓度的
蔗糖溶液??
(2)测定细胞液浓度范围:
待测成熟植物细胞+一系列浓度梯度的蔗糖溶液?细胞液浓度介于
未发生质壁分离和刚发生质壁分离的蔗糖溶液浓度之间
(3)比较不同成熟植物细胞的细胞液浓度:
不同成熟植物细胞+同一浓度的蔗糖溶液?发生质壁分离所需时间
越短,细胞液浓度越小,反之则细胞液浓度越大
(4)鉴别不同种类的溶液(如KNO3和蔗糖溶液):
相同成熟植物细胞+不同种类溶液??
2.细胞是否发生质壁分离及复原的判断
(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(溶质不能透膜)的溶液中只会发生质壁分离现象,不能自
动复原。
②在一定浓度(溶质可透膜)的溶液(如KNO3、甘油等)中可发生质壁分
离后自动复原现象。
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。
?
考向1　以基础判断或实验分析的形式,考查实验的原理、操作及注意
事项
1.在“观察植物细胞的质壁分离和复原”实验中,对紫色洋葱鳞片叶外
表皮临时装片进行了三次观察(如图所示)。下列有关叙述正确的是?
(　　)
?
A.第一次观察时容易看到紫色大液泡和较大的无色细胞质基质区域
B.第二次观察时可以发现细胞质壁分离首先发生在细胞的角隅处
C.吸水纸的主要作用是吸除滴管滴加的多余液体,以免污染镜头
D.为了节约实验时间,通常可以省略第一次显微观察步骤
答案????B
解析　“观察植物细胞的质壁分离和复原”实验中,第一次是对正
常细胞的液泡体积、颜色等进行观察,以此作为滴加蔗糖溶液后,判断
细胞是否发生质壁分离的标准,因此不能省略,D错误;第一次观察时容
易看到较大的紫色液泡和较小的无色细胞质基质区域,A错误;吸水纸的
主要作用是引流,加速滴加的液体向对侧扩散,C错误;第二次观察的是
植物细胞的质壁分离过程,在显微镜下可以看到质壁分离最先出现在细
胞的角隅处,B正确。
2.在紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的失水和吸水实验中,显微镜下可依次
观察到甲、乙、丙三种细胞状态。下列叙述正确的是?(　B　)
?
A.由观察甲到观察乙须将5倍目镜更换为10倍目镜
B.甲、乙、丙可在同一个细胞内依次发生
C.与甲相比,乙所示细胞的细胞液浓度较低
D.由乙转变为丙的过程中,没有水分子从胞内扩散到胞外
解析　由甲、乙、丙三种细胞状态可知:甲→乙为细胞失水过程,乙
→丙为细胞吸水过程。本实验的对照方法为自身对照,对比图中三种细
胞的大小可知,在实验过程中显微镜放大倍数未改变,A项错误;实验过
程中同一个细胞可依次发生失水和吸水过程,B项正确;与甲相比,乙所
示细胞由于失水,细胞液浓度增大,C项错误;质壁分离和复原过程中水
分子的扩散是双向的,D项错误。
考向2　以实验分析的形式,考查植物细胞质壁分离与复原实验的迁移
应用
3.某同学用30%的蔗糖溶液处理某生物细胞,在操作步骤完全正确的情
况下,细胞没有出现质壁分离现象。试分析该同学所使用的实验材料可
能是?(　D　)
①根尖分生区细胞　②动物细胞　③死细胞　④去除了细胞壁的植物
细胞
A.②④　　B.①②④　　C.②③④　　D.①②③④
解析 将某生物细胞浸放在30%的蔗糖溶液中,细胞液与外界溶液
间存在着浓度差,在操作步骤完全正确的情况下,细胞没有出现质壁分
离现象,可能的原因:①该细胞是死细胞;②该细胞是没有细胞壁的细胞
(包括动物细胞及去除了细胞壁的植物细胞);③该细胞是没有大液泡的
细胞(如根尖分生区的细胞)。
4.用2 mol/L的乙二醇溶液和2 mol/L的蔗糖溶液分别浸浴某种植物细
胞,得到其原生质体变化情况的一些数据。下列表述中,正确的是?
(???B?　)
?
A.该细胞是根尖分生区细胞
B.AB段曲线表明细胞液浓度在逐渐增大
C.a处状态表明该细胞处于BD段
D.EC段表明细胞丧失选择透过性
解析　该细胞具有大液泡,不可能是根尖分生区细胞,A错误;AB段
细胞的原生质体体积逐渐减小,说明细胞在失水,细胞液浓度逐渐增大,
B正确;图中AB段为正在发生质壁分离,BD段为渗透平衡,EC段为质壁
分离后的复原,a处状态的细胞可能是正在发生质壁分离,也可能是质壁
分离后达到了渗透平衡,也可能是质壁分离后正在复原,C错误;发生EC
段的原因是细胞选择性吸收乙二醇,引起细胞液浓度增大,细胞吸水,D
错误。
网络构建
?
核心构建
填充:①????选择透过性????　②????胞吞、胞吐????　③????自由扩散????　④????协助扩散????　⑤????主动运输????　⑥????浓度差????　⑦????细胞壁和原生质层的伸缩性不同????　⑧????原生质层????　⑨????浓度差????
1.一个概念:渗透作用指水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜由低浓度
向高浓度的扩散过程。
2.两个条件:渗透作用的发生必须依赖半透膜和膜两侧的浓度差。
3.三类运输方式
(1)被动运输包括自由扩散和协助扩散,它们都是顺浓度梯度运输的过
程,不消耗能量,但是协助扩散需要载体蛋白。
要语强记
(2)主动运输是逆浓度梯度运输的过程,需要载体蛋白的协助和消耗能
量。
(3)胞吞和胞吐是借助于膜的融合完成的,与膜的流动性有关,是大分子
和颗粒性物质进出细胞的物质运输方式,靠ATP提供动力。