2023届高三生物一轮复习课件：第二单元 第5、6课时 细胞的物质输入和输出

[课标要求]阐明质膜具有选择透过性。活动：观察植物细胞的质壁分离和复原。第二单元

第5课时

水进出细胞的原理什么是渗透作用？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？内容聚焦一、渗透作用水分子（或其他溶剂分子）从相对含量高的地方向相对含量低的地方通过半透膜扩散的过程。产生条件：具有半透膜

;半透膜两侧存在浓度差。（2）渗透压：溶液中单位体积溶质微粒对水的吸引力。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。（1）渗透作用:1.概念和原理扩散、自由扩散？水分子都是从相对含量多的到相对含量少的方向净扩散；水分子都是从渗透压低的地方净流向渗透压高的地方。液面上升的原因：单位时间内通过半透膜进入漏斗内的水分子数大于通过半透膜进入烧杯内的水分子数。达到平衡时，通过半透膜进出的水分子数是相等的，液面高度不变。（液面上升到一定高度就会产生一个静水压，当这个压力和漏斗内的渗透压对水分子的作用效果相等时，即通过半透膜进出的水分子数是相等的，液面高度不变。）蔗糖分子不能透过半透膜，达到平衡时，漏斗内的渗透压还是大于烧杯内的渗透压。一、渗透作用1.概念和原理——注意事项2.渗透装置的变式分析10%葡萄糖溶液的物质的量浓度大，因此水分子由10%蔗糖溶液→10%葡萄糖溶液较多，液面不变（1）半透膜只允许水分子通过一、渗透作用右侧液面升高加蔗糖酶蔗糖被水解为两分子单糖，导致左侧浓度升高，水分子由10%的葡萄糖溶液→10%的蔗糖溶液较多，则左侧液面升高，最终高于右侧液面稳定后，将右侧液面高出部分吸走右侧液面继续升高并达到新的平衡（1）半透膜只允许水分子通过2.渗透装置的变式分析一、渗透作用（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S2S2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S1液面先上升后下降，最后液面持平。S1溶液S2溶液半透膜S1溶液S2溶液半透膜2.渗透装置的变式分析一、渗透作用考向一渗透作用的原理及应用分析1.如图是平衡时的渗透装置，二糖不能通过半透膜，在此基础上继续实验。下列判断正确的是A.若向漏斗中滴入清水，平衡时m将不变B.若向漏斗中加入蔗糖分子，则平衡时m不变C.若吸出漏斗中高出烧杯液面的溶液，则平衡时m减小D.向烧杯中加入适量清水，平衡时m将增大C考向突破强化关键能力2.下图装置中，甲、乙、丙中分别放置了相等物质的量浓度的蔗糖溶液、麦芽糖溶液和乳糖溶液(溶液体积关系：V甲＝V丙<V乙)，a、b表示用半透膜(水分子和单糖可以自由通过，但二糖不能通过)将它们分隔开，对装置进行相关处理。下列说法正确的

A.若向甲、丙中分别加入等体积相同物质的量浓度的

蔗糖酶和乳糖酶，稳定后液面高度：乙>甲>丙B.若向乙中加入一定量麦芽糖酶溶液，稳定后液面高

度：乙<甲＝丙C.若向丙中加入一定量的半乳糖后，稳定后液面高度：甲＝乙＝丙，并且甲、乙、

丙中半乳糖含量相同D.本实验中半乳糖等单糖分子从浓度高的一侧向浓度低的一侧通过半透膜的扩散称

为渗透作用B例：下图表示渗透作用装置图，其中半透膜为膀胱膜，甲、丙装置中A、B、a、b溶液浓度分别用MA、MB、Ma、Mb表示，乙、丁装置分别表示一段时间后甲、丙装置的状态，液面上升的高度分别为h1、h2。如果A、B、a、b均为蔗糖溶液，且MA>MB，Ma＝Mb>MA，则达到平衡后()A.h1>h2、Ma>MbB.h1>h2、Ma<MbC.h1<h2、Ma<MbD.h1<h2、Ma>MbD例.如图A所示的甲、乙、丙三个渗透装置中，三个漏斗颈的内径相等，漏斗内盛有浓度相同的蔗糖溶液，且漏斗内液面高度相同，漏斗口均封以半透膜，置于同一个水槽的清水中。三个渗透装置半透膜的面积和所盛蔗糖溶液的体积不同，如下表所示。图B中曲线1、2、3表示漏斗液面高度随时间的变化情况。曲线1、2、3与甲、乙、丙三个装置的对应关系应是（）

装置编号甲乙丙半透膜面积SS/2S蔗糖溶液体积TT2TA.1—乙；2—甲；3—丙B.1—丙；2—甲；3—乙C.1—甲；2—乙；3—丙D.1—丙；2—乙；3—甲B渗透作用产生的条件提出假说具有半透膜——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。水分子可以跨过细胞膜从低浓度进入高浓度溶液实验设计思路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，观察细胞形态变化实验结果1.动物细胞的吸水和失水实验结论二、细胞的吸水和失水动物细胞也是渗透系统清水中高浓度NaCl生理盐水例：将生鸡蛋的大头保持壳膜完好去掉蛋壳，小头开个小孔让蛋清和蛋黄流出。将蛋壳内灌入15％的蔗糖溶液，然后放在装有清水的烧杯中并用铅笔标上吃水线。下列分析错误的是()A.卵壳膜相当于渗透装置中的半透膜B.半小时后吃水线低于烧杯的水面是由清水渗入蛋壳所致C.若将清水换为15％的NaCl溶液，则蛋壳先上浮后下沉D.若将正常的线粒体放入清水中，则线粒体内膜先涨破D2.植物细胞的吸水和失水二、细胞的吸水和失水将白菜剁碎做馅时,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？提出问题：提出问题作出假设设计实验进行实验实验结论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。①细胞的正常形态②高浓度蔗糖溶液中③在清水中2.植物细胞的吸水和失水二、细胞的吸水和失水半透膜大三、观察植物细胞的质壁分离和复原1.实验原理三、观察植物细胞的质壁分离和复原2.实验步骤1.本实验对材料的选择有什么要求？能否使用黑藻叶片？细菌呢？2.使用高倍镜还是低倍镜观察？观察几次？哪几次？3.主要观察细胞的哪些结构？4.是否设置了对照组？有无对照实验？5.实验使用的溶液是？如果换成0.5g/ml或0.2g/ml的蔗糖溶液会出现什么结果？1mol/LKNO3呢？为什么？细胞壁逐渐变小变深清水逐渐变大变浅植物细胞的质壁分离植物细胞的质壁分离复原植物细胞的原生质层相当于一层半透膜，植物细胞是通过渗透作用吸水和失水的。三、观察植物细胞的质壁分离和复原3.实验结果和结论6.发生质壁分离的洋葱表皮细胞的原生质层与细胞壁之间是何物质？7.若植物细胞处于右图状态，此时细胞液与细胞外渗透压的大小关系？(1)从细胞角度分析具有中央大液泡的活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。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。4.质壁分离及复原发生的条件三、观察植物细胞的质壁分离和复原质壁分离和复原实验可以说明或证明下列中的()①植物细胞的死活②原生质层的伸缩性比细胞壁的伸缩性大③当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞渗透失水；反之，细胞则渗透吸水④原生质层具有选择透过性⑤细胞壁的主要成分是纤维素A．①③④⑤ B．①②③④C．②③④⑤ D．①④⑤具有活性的细胞才能发生质壁分离和复原才能产生浓度差B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不明显DEFGH(1)判断植物细胞的生活状况判断细胞死、活的方法：染色排除法、细胞质的流动、质壁分离和复原例：持续观察在0.3g/mL蔗糖溶液中的洋葱表皮细胞，发现中央液泡逐渐变小，说明()A.细胞壁是一层半透膜

B.洋葱表皮细胞已经死亡C.蔗糖溶液浓度小于细胞液浓度

D.细胞液的浓度逐渐增大D三、观察植物细胞的质壁分离和复原5.拓展应用(2)测定植物细胞的细胞液浓度范围细胞液的浓度介于二者之间（介于未分离和刚要分离之间）例：将洋葱鳞片叶放在0.45mol/L蔗糖溶液中，细胞发生质壁分离；放在0.35mol/L的蔗糖溶液中，细胞有胀大趋势，放在0.4mol/L的蔗糖溶液中，细胞几乎不发生变化，这表明()A.洋葱表皮细胞已经死亡B.细胞膜不允许水分子自由通过C.蔗糖分子进入细胞导致渗透平衡D.细胞液浓度为0.4mol/L左右D三、观察植物细胞的质壁分离和复原5.拓展应用(3)比较不同植物细胞的细胞液浓度例：将不同植物的三个未发生质壁分离的细胞置于同一蔗糖溶液中，形态不再变化后的细胞图像如下图。则有关各细胞实验前细胞液浓度的判断，正确的是()

A.甲>乙>丙

B.乙>甲>丙C.乙>丙>甲

D.丙>甲>乙B三、观察植物细胞的质壁分离和复原5.拓展应用例.下图表示以洋葱表皮为材料及清水、0.3g/mL蔗糖溶液、0.5g/mL蔗糖溶液、0.3g/mL尿素溶液进行相关实验（时间1表示开始用四种溶液分别处理洋葱表皮；时间2表示开始用清水处理洋葱表皮），测得该细胞原生质体体积变化，图中代表尿素溶液处理结果的是（）

A.aB.bC.cD.dB(4)鉴别不同种类的溶液(如KNO3溶液和蔗糖溶液)三、观察植物细胞的质壁分离和复原5.拓展应用(5)农业生产中的水肥管理【合理施肥：施肥要适度】【合理灌溉】(6)生活中杀菌、防腐、腌制食品【过高浓度杀死细胞】三、观察植物细胞的质壁分离和复原5.拓展应用例：将新鲜的萝卜切成长度为6cm、粗细相同的萝卜条，再将它们分别放入四组不同浓度的蔗糖溶液以及一组硝酸钾溶液中，一段时间后测得萝卜条长度如表所示。相关叙述错误的是()组别蔗糖溶液a蔗糖溶液b蔗糖溶液c蔗糖溶液d硝酸钾溶液长度6.1

cm5.8

cm5.5

cm5.5

cm5.8

cmA.

该萝卜细胞液的渗透压处于a与b之间B.

溶液c中萝卜细胞的细胞液浓度增大，吸水能力增强C.

溶液d中萝卜细胞可能因失水过多而死亡D.

实验结束时，硝酸钾溶液与溶液b中萝卜细胞液的渗透压相同D解释教材中相关的生物学现象：①当吃咸的食物时，你的口腔和唇的黏膜有什么感觉？为什么？②白菜剁馅时，常常要放一些盐，为什么稍后有水渗？③对农作物施肥过多，为什么会造成“烧苗”？④说出萎蔫的菜叶浸泡在清水中能够变得硬挺的原因。⑤解释果脯在腌制过程中慢慢变甜。⑥

不同饮料的浓度不同，浓度低的饮料可以用来补充体内水分，浓度高的饮料能起这样的作用吗？生产高浓度饮料的厂家能够宣传他们的产品很解渴吗？三、观察植物细胞的质壁分离和复原P74复习与提高：用物质的量浓度为2mol•L-1的乙二醇溶液和2mol•L-1的蔗糖溶液分别浸泡某种植物细胞，观察细胞的质壁分离现象，得到其原生质体体积变化情况如下图所示。回答问题。（1）原生质体体积A-B段的变化说明：在该段时间内水从原生质体__________，细胞液的浓度_________。（2）在1min后，处于2mol•L-1蔗糖溶液中细胞的细胞液的浓度将__________________，此时，在细胞壁与原生质层之间充满了___________溶液。要使该细胞快速复原，应将其置于_______中。（3）在2min后，处于2mol•L-1乙二醇溶液中细胞的原生质体体积的变化是由于_______逐渐进入细胞内，引起细胞液的浓度__________。（4）并不是该植物的所有活细胞都能发生质壁分离，能发生质壁分离的细胞还必须具有___________等结构特点。渗出增大缓慢增大后趋于稳定蔗糖溶液清水乙二醇增大大液泡2013江苏

下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_________________________________。S1>S2原生质层原生质层能主动转运有关物质而半透膜不能

（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，0.3g/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________。X标号蒸馏水质壁分离KNO3溶液中的细胞质壁分离后会自动复原[课标要求]1.举例说明有些物质顺浓度梯度进出细胞，不需要额外提供能量，有些物质逆浓度梯度进出细胞，需要能量和载体蛋白。2.举例说明大分子物质可以通过胞吞、胞吐进出细胞。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？第二单元

第6课时

物质出入细胞的方式和影响因素物质出入细胞的方式和影响因素内容聚焦

1.被动运输物质通过简单扩散作用进出细胞。借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式。注意：都是顺浓度梯度运输，不消耗能量，但协助扩散需要转运蛋白协助，具有特异性，饱和性，比自由扩散转运速率高。自由扩散协助扩散两者的区别：是否需要膜转运蛋白。膜转运蛋白包括载体蛋白和通道蛋白水、O2、CO2、苯、甘油、脂肪酸、尿素、固醇、乙醇。四、物质出入细胞的方式和影响因素载体蛋白，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。只参与协助扩散水通道蛋白膜上的两种转运蛋白比较四、物质出入细胞的方式和影响因素哺乳动物细胞内外Na+和K+浓度细胞内浓度细胞外浓度Na+10～20mmol/L约150mmol/LK+约100mmol/L约5mmol/L依靠被动运输，能不能建立起细胞内外K+、Na+的浓度差?（Na+-K+泵）Na+-K+泵逆浓度梯度进行Na+和K+的主动运输，以建立膜两侧Na+和K+的浓度差，运输过程中需要消耗能量(ATP)以改变载体蛋白的空间结构。2.主动运输四、物质出入细胞的方式和影响因素①运输方向：②特点：④实例：③影响因素：逆浓度梯度能量：ATP水解\电势能\光能等需要载体需要能量(ATP)物质的浓度、载体蛋白的种类和数量、能量离子、氨基酸、葡萄糖等2.主动运输四、物质出入细胞的方式和影响因素主动运输对于生命活动有什么意义？保证了活细胞能够按照生命活动的需要，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1.主动运输消耗的能量可来自ATP或离子电化学梯度等。如图为Na＋、葡萄糖进出小肠上皮细胞的示意图。下列关于图中物质跨膜运输过程的分析错误的是A.葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞是不需耗能的主动运输B.Na＋从小肠上皮细胞进入组织液是需要消耗ATP的主动运输C.葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞与Na＋从肠腔进入小肠上皮细胞相伴随D.Na＋从肠腔到小肠上皮细胞以及葡萄糖从小肠上皮细胞到组织液均为被动运输离子电化学梯度√提醒：

某物质的具体运输方式并不唯一，需要根据具体情况去分析判定项目自由扩散协助扩散主动运输运输方向顺浓度梯度顺浓度梯度逆浓度梯度载体蛋白不需要需要需要细胞内的能量不消耗不消耗需要消耗代表例子氧气、水、甘油等通过细胞膜葡萄糖通过红细胞水通过水通道K+通过离子通道葡萄糖、氨基酸通过小肠上皮细胞膜；离子通过细胞膜等细胞外细胞内bcdea代表各种物质分子或离子能量能量注意：某物质的具体运输方式并不唯一，需要根据具体情况去分析判定3.胞吞胞吐四、物质出入细胞的方式和影响因素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）胞吞形成的囊泡，在细胞内可以被溶酶体降解！3.胞吞胞吐四、物质出入细胞的方式和影响因素不需要载体需要能量③影响因素：细胞膜的流动性、温度和能量等①特点：膜具有一定流动性②结构基础：3.胞吞胞吐四、物质出入细胞的方式和影响因素④实例：新生儿吸收母乳中的抗体分泌蛋白的合成3.胞吞胞吐四、物质出入细胞的方式和影响因素1.淡水中生活的原生动物，如草履虫，能通过伸缩泡排出细胞内过多的水，以防止细胞涨破。如果将草履虫放入蒸馏水或海水中，推测其伸缩泡的伸缩情况，分别会发生什么变化？放入蒸馏水中的草履虫，其伸缩泡的伸缩频率加快，放入海水中的则伸缩频率减慢。延伸应用“三看法”快速判定物质出入细胞的方式1）同一种物质进出不同细胞时，运输方式可能不同。2）RNA和蛋白质等大分子物质通过核孔进出细胞核，不是通过胞吞、胞吐作用。3）通过胞吐运输的不一定都是大分子物质，如某些神经递质的释放。4）被动运输和主动运输体现了生物膜的选择透过性；胞吞、胞吐体现了生物膜的流动性。(1)浓度差对物质跨膜运输的影响浓度差主要影响自由扩散和协助扩散。自由扩散中，浓度差越

，运输速率越

；协助扩散中，浓度差达到一定程度后运输速率不再继续增加，原因是受

的限制。大大转运蛋白数量4.影响因素四、物质出入细胞的方式和影响因素转运蛋白主要影响

和

。其他条件适宜的情况下，协助扩散中转运蛋白数量越多，运输速率越大；主动运输中载体蛋白数量达到一定程度后运输速率不再增加，可能原因是受能量供应限制。自由扩散不受转