浙科版高三生物一轮复习必修1专题三第3讲物质通过多种方式出入细胞课件

专题三ATP、酶与物质运输的方式第3讲物质通过多种方式出入细胞必修1

分子与细胞精读课本盘点基础知识一、扩散与渗透1．扩散分子或离子从________向________运动的现象，扩散使得该分子或离子分布均匀，直到平衡。此后分子或离子继续运动，以维持平衡的状态。2．渗透(1)渗透的含义：水分子通过______的扩散称为渗透。(2)渗透发生的条件：________和______________。高浓度处低浓度处半透膜有半透膜膜两侧有浓度差(3)渗透作用的方向：溶液中的水分子从溶液中____________的一侧进入浓度高的一侧(或从水分子数相对较多的一侧进入水分子数相对较少的一侧)。(4)结果：发生渗透作用失水或吸水，使膜两侧的溶液浓度趋向于相等。(5)实例①一个动物细胞就是一个渗透系统，因为动物细胞的细胞膜相当于一层______，膜两侧有浓度差，渗透作用即可发生。溶质的浓度低半透膜②一个成熟的植物细胞也可以形成一个渗透系统，可将植物细胞的细胞膜、液泡膜及两者之间的细胞质三部分看成一层选择透过性膜，相当于一层半透膜，细胞液与外界溶液存在浓度差时渗透作用即可发生。细胞液细胞壁原生质层细胞溶液浓度差红细胞变化植物细胞变化内外溶液浓度相等(等渗溶液)不变(不发生渗透作用)不变(不发生渗透作用)外界溶液浓度相对较低(低渗溶液)吸水膨胀或涨破吸水膨胀外界溶液浓度相对较高(高渗溶液)失水皱缩质壁分离[注意点]

(1)水分子的移动方向是双向的，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。(2)渗透平衡≠浓度相等。渗透平衡只意味着半透膜两侧水分子移动达到平衡状态，既不可看作没有水分子移动，也不可看作两侧溶液浓度绝对相等。(3)注意细胞膜与半透膜的区别。红细胞的细胞膜相当于半透膜：习惯上说的半透膜是无生命的物理性薄膜，物质能否通过取决于微粒的大小；选择透过性膜是具有活性的生物膜，其对不同物质的通过性不仅取决于分子大小，还与细胞的需求有关。因此细胞膜和半透膜类似，又有所不同。问题与思考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？[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和保护，会限制植物细胞吸水，当单位时间内水分子进出植物细胞数量相等时，有可能细胞液浓度大于细胞外溶液浓度。二、活动：观察植物细胞的质壁分离及质壁分离复原现象1．发生质壁分离的条件具有__________的活的、成熟的植物细胞可发生质壁分离及复原现象。2．实验过程中央大液泡

逐渐变小变深

逐渐膨胀变浅[注意点]

(1)选材时应注意选用细胞液与原生质层的颜色对比度较大的材料，以便观察。(2)实验过程中要一边滴加溶液(或清水)，一边观察视野中质壁分离或复原的过程。(3)单独观察处于质壁分离的静态图像，不能判断细胞是正在发生质壁分离还是质壁分离复原。(4)质壁分离过程中，外界溶液浓度大于细胞液浓度时，质壁分离程度越大，植物细胞吸水能力越强。(5)质壁分离复原过程中水分子的移动是双向的，表现为进的水分子比出的水分子多。

问题与思考2．若选取洋葱内表皮细胞，为了便于观察，可以采取什么措施？[提示]

若选取洋葱内表皮细胞，为了便于观察可在外界溶液中滴加染液(如红墨水)，使外界溶液呈现一定的颜色。

三、物质通过多种方式出入细胞1．被动转运不需要消耗能量(1)概念：物质由浓度较高的一侧转运至浓度较低的一侧，称为被动转运。这种转运不需要消耗能量。

(2)类型

方式扩散易化扩散特点直接穿过磷脂双分子层进出细胞借助于膜上的________进出细胞扩散方向被运输物质由______一侧转运至______一侧是否需要载体__________是否需要能量____________实例水、O2、CO2、酒精、甘油、苏丹Ⅲ染液、性激素等①神经细胞中的Na＋内流、K＋外流②水分子借助水通道蛋白进出细胞载体蛋白高浓度低浓度不需要需要不需要不需要(3)影响被动转运的因素①被动转运的速率直接受膜内外物质浓度梯度大小的影响。②易化扩散的速率还与________的数量有关。

[拓展点]

转运蛋白的种类可分为载体蛋白和通道蛋白。载体蛋白的转运对象是与自身结合部位相适应的分子或离子，每次转运时都会发生自身构象的改变；通道蛋白的转运对象是与自身通道的直径和形状相适配、大小和电荷相适宜的分子或离子，分子或离子通过通道蛋白时，不需要与通道蛋白结合。载体蛋白2．主动转运需要载体蛋白，并且消耗能量(1)运输方向：逆浓度梯度，一般情况下物质分子或离子从______一侧运到______一侧。(2)基本条件①有细胞膜上相应________的协助。②需要消耗细胞内化学反应所释放的____。

低浓度高浓度载体蛋白能量(3)载体蛋白的特点①具有特异性。②与被转运的____或____结合。③转运过程中会发生____变化。④具有饱和性。⑤可重复利用。(4)生理意义：通过主动转运来选择吸收所需要的物质，排出代谢废物和对细胞有害的物质，从而保证细胞和个体生命活动的需要。

分子离子形状3．有些物质通过胞吞、胞吐进出细胞(1)运输的物质：______物质或颗粒性物质。(2)特点：不需要载体，需要能量的供应。(3)实例①胞吞：细胞外→细胞内，____(填“消耗”或“不消耗”)能量，如白细胞吞噬病菌、变形虫的摄食过程等。②胞吐：细胞内→细胞外，____(填“消耗”或“不消耗”)能量，如消化酶、抗体、蛋白质类激素等分泌蛋白的分泌。

大分子消耗消耗内化知识突破重点难点一、常见渗透装置图分析A

B1．当溶液浓度S1＞S2时，水分子就通过半透膜主要由S2流向S1；当溶液浓度S1＜S2时，水分子就通过半透膜主要由S1流向S2。2．在达到渗透平衡后，半透膜两侧有水分子的进出，若存在如A、B图所示的液面差Δh，则溶液浓度S1＞S2。因为液面高的一侧形成的净水压，会阻止溶剂由低浓度一侧向高浓度一侧扩散。3．在B图所示的U形玻璃管内用半透膜隔开，左右管内分别装入质量分数为10%的葡萄糖与麦芽糖溶液，如图C。初始时两管中液面相平，假设溶质分子不能透过半透膜。一段时间后，两管中液面的变化为：甲管液面升高，乙管液面降低。由此可知，溶液的渗透压是由单位体积的溶液中所含溶质的分子数决定的，而与分子的大小无关。如血浆渗透压由血浆蛋白与无机盐共同决定，而组织液的渗透压主要由无机盐决定。当半透膜两侧溶液的液面不再发生变化时，半透膜两边液面高度不同，葡萄糖溶液的液面高于麦芽糖溶液，由于液面高的一侧形成的净水压，会阻止水分子由渗透压低的一侧向渗透压高的一侧扩散，所以此时葡萄糖溶液的渗透压大于麦芽糖溶液的渗透压。液面高度稳定后再同时向两管内加入等量的麦芽糖酶，两管中液面的变化分别为：甲管液面先下降后稳定在一定高度，乙管液面先上升，后稳定在与甲管相同的高度。4．将甲、乙两个同种植物的成熟体细胞放在清水中，一段时间后两个细胞都吸水膨胀到最大程度，此时，甲细胞的体积略大于乙细胞，则甲细胞的细胞液的渗透压大于乙细胞。例1

(2023·宁波一模)如图中E、F、G为3个半透膜制成的透析袋，透析袋E中装有溶液甲，透析袋F和G中装有溶液乙。E、F、G3个透析袋的上端分别与口径相同的小玻璃管e、f、g连接。开始时3个小玻璃管内的液面高度相同。透析袋E和F的容积相同，但G的容积较大。3个透析袋均置于盛有溶液丙的大烧杯中。已知3种溶液的浓度高低顺序为甲>乙>丙。下列有关叙述正确的是(

)A．平衡时没有水分子从透析袋G向溶液丙中运动B．平衡时透析袋F和透析袋G中溶液浓度相同C．当玻璃管中液面不再变化时，f管与g管相比，f管中的液面更高D．当玻璃管中液面不再变化时，e管与f管相比，e管中的液面更高√[解析]

平衡时水分子从透析袋G向溶液丙中扩散的量与从溶液丙向透析袋G内扩散的量相等，A错误；透析袋F和透析袋G的容积不同，所以溶液丙中的水分子向透析袋F和透析袋G中扩散的量不同，故透析袋F和透析袋G内的溶液浓度不相同，B错误；由于透析袋G的容积比透析袋F的容积大，单位时间内由溶液丙进入透析袋G内的水分子更多，所以当玻璃管中液面不再变化时，f管与g管相比，g管中的液面更高，C错误；由于3种溶液的浓度高低顺序为甲>乙>丙，透析袋E内外溶液浓度差更大，单位时间内进入透析袋E内的水分子数更多，所以当玻璃管中液面不再变化时，e管与f管相比，e管中的液面更高，D正确。例2

(2021·湖北选择性考试)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√[解析]

大多数水分子以易化扩散的方式进出红细胞，少数水分子以扩散的方式进出红细胞，而Na＋和Cl－以主动转运的方式进出红细胞。扩散和易化扩散比主动转运更容易，故细胞膜对水分子的通透性远高于Na＋和Cl－。由于扩散和易化扩散都是顺浓度梯度运输，主动转运是逆浓度梯度运输，故水分子从低渗溶液扩散至高渗溶液，Na＋和Cl－从低渗溶液扩散至高渗溶液，B正确，A、C、D错误。二、质壁分离及质壁分离复原实验的拓展应用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)例3

(2021·广东选择性考试)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后有较多的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]

通过题图分析可知，①处理后的细胞吸水量少于③处理后的细胞吸水量，说明①处理后保卫细胞细胞液浓度>③处理后，A错误；②处理后的细胞失水，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后有较多的水分子进入保卫细胞，C正确；通过分析可推测3种蔗糖溶液浓度高低为②>①>③，D正确。例4

(2023·杭州模拟)将小鼠肝细胞置于不同浓度NaCl溶液中，一段时间后测定细胞体积和数量，实验结果如图所示。下列叙述正确的是(

)A．曲线甲表示细胞数量的变化B．曲线乙说明当NaCl溶液浓度大于a时细胞开始吸水C．NaCl溶液浓度为b时小鼠肝细胞内、外溶液浓度相等D．实验过程中细胞体积的变化说明细胞膜具有一定的流动性√[解析]

肝细胞在较低浓度的NaCl溶液中会吸水涨破，数量为0，在较高浓度的NaCl溶液中会失水皱缩，所以曲线甲代表细胞体积的变化，曲线乙代表细胞数量的变化，A错误；曲线乙说明当NaCl溶液浓度大于a时，小鼠肝细胞数量开始增多，B错误；NaCl溶液浓度为b时，细胞失水，细胞内、外溶液浓度不相等，C错误；实验过程中细胞体积的变化说明细胞膜具有一定的流动性，D正确。三、影响物质跨膜运输因素的分析1．物质跨膜运输方式图解2．浓度差对物质跨膜运输的影响浓度差主要影响扩散和易化扩散。扩散中，浓度差越大，运输速率越大；易化扩散中，浓度差达到一定程度后运输速率不再继续增加，原因是受载体蛋白数量的限制。3．载体蛋白数量对物质跨膜运输的影响载体蛋白主要影响易化扩散和主动转运。其他条件适宜的情况下，易化扩散中载体蛋白数量越多，运输速率越大；主动转运中载体蛋白数量达到一定程度后运输速率不再增加，原因可能是受能量供应的限制。扩散不受载体蛋白数量的影响。4．氧气含量对物质跨膜运输的影响通过影响细胞呼吸进而影响主动转运的速率。(1)P点时：厌氧呼吸为物质的运输提供能量。(2)PQ段：随着氧气含量的增加，需氧呼吸产生的能量越多，主动转运的速率越大。(3)Q点以后：当氧气含量达到一定程度后，受载体蛋白数量以及其他限制因素的影响，运输速率不再增加。5．温度对物质跨膜运输的影响例5

(2023·浙江1月选考)缬氨霉素是一种脂溶性抗生素，可结合在微生物的细胞膜上，将K＋运输到细胞外(如图所示)，降低细胞内外的K＋浓度差，使微生物无法维持细胞内离子的正常浓度而死亡。下列叙述正确的是(

)A．缬氨霉素顺浓度梯度运输K＋到膜外B．缬氨霉素为运输K＋提供ATPC．缬氨霉素运输K＋与细胞膜的结构无关D．缬氨霉素可致噬菌体失去侵染能力√[解析]

结合题意“将K＋运输到细胞外，降低细胞内外的K＋浓度差”和题图中缬氨霉素运输K＋的过程，可推测缬氨霉素运输K＋的方式为易化扩散，顺浓度梯度运输，A正确；结合A选项分析可知，K＋的运输方式为易化扩散，不需要消耗ATP，B错误；缬氨霉素是一种脂溶性抗生素，可结合在微生物的细胞膜上，能在磷脂双分子层间移动，该过程与细胞膜具有一定的流动性这一结构特点有关，C错误；噬菌体为DNA病毒，病毒没有细胞结构，故缬氨霉素不会影响噬菌体的侵染能力，D错误。例6

(2024·浙江1月选考)婴儿的肠道上皮细胞可以吸收母乳中的免疫球蛋白，此过程不涉及(

)A．消耗ATP

B．受体蛋白识别C．载体蛋白协助 D．细胞膜流动性[解析]

免疫球蛋白的化学本质是蛋白质，是大分子物质，吸收方式为胞吞，需要消耗ATP，胞吞体现了细胞膜具有一定的流动性的结构特性，A、D不符合题意；免疫球蛋白是有机大分子物质，细胞吸收该物质需要受体蛋白的识别，不需要载体蛋白的协助，B不符合题意，C符合题意。√例7

如图1～4表示细胞内外物质浓度差或氧气浓度与物质跨膜运输速率间关系的曲线图。下列相关叙述错误的是(

)图1

图2图3

图4A．图1、图2、图3可表示不同条件下人体细胞吸收水分子的过程B．图2与图3可表示人体成熟的红细胞吸收K＋的过程C．若是酒精被小肠上皮细胞吸收，运输速率可用图1与图3表示D．图1与图4的曲线能出现在同一种物质的运输过程中[解析]

水的吸收有扩散和易化扩散两种方式，图1表示扩散，图2可以表示易化扩散，图3表示易化扩散或扩散，A正确；若某物质跨膜运输的速率可用图2与图3表示，说明该物质的运输方式是易化扩散或只进行厌氧呼吸的细胞的主动转运，即图2与图3可表示人体成熟的红细胞吸收K＋的过程，B正确；若某物质跨膜运输的速率可用图1与图3表示，说明该物质的运输方式是扩散，酒精被小肠上皮细胞吸收就是扩散，C正确；图4曲线代表主动转运，图1表示扩散，不能代表同一种物质的运输，D错误。√延伸迁移实现融会贯通考向1考查渗透的原理，强化科学思维素养1．如图所示，溶液甲为清水，乙为0.1g/mL的蔗糖溶液(蔗糖不能透过半透膜)，F、G为两个半透膜袋，G体积大于F体积，上端分别接上口径相同的小玻璃管。最初时两个小玻璃管内液面与烧杯液面相平，当F和G中液面均不再变化时，两液面的高度情况是(

)A．F高于G

B．G高于FC．F等于G D．无法确定√12345678910B

[因为溶液甲(清水)的浓度小于溶液乙(0.1g/mL的蔗糖溶液)的浓度，根据渗透作用原理，F、G吸水，液面都上升。由于G的体积比F大，G吸水就比F多，小玻璃管里的液面高度G高于F。]123456789102．如图为研究渗透作用的实验装置，半透膜只允许水分子和单糖分子通过，漏斗内(S1)和漏斗外(S2)为两种不同浓度的蔗糖溶液，实验开始时漏斗内外液面相平，达到渗透平衡时液面差为Δh。下列说法错误的是(

)A．达到渗透平衡时，水分子进出半透膜的速度相等B．若吸出漏斗管内Δh以内的液体，则重新平衡时，Δh的高度保持不变C．若在漏斗管内、外加入一定量蔗糖酶，则重新平衡时Δh会减小D．内外液面达到平衡时，溶液浓度S1>S2√12345678910B

[达到渗透平衡时，液面差为Δh，水分子进出半透膜的速度相等，A正确；若吸出漏斗管内Δh以内的液体，漏斗管内溶质分子数减少，对水的吸引力减弱，则重新平衡时，Δh的高度会减小，B错误；在漏斗管内、外加入一定量蔗糖酶，蔗糖会被水解为单糖，而半透膜只允许水分子和单糖分子通过，因此重新平衡时Δh会减小，最终为0，C正确；内外液面达到平衡时，溶液浓度S1>S2，D正确。]12345678910考向2结合细胞的吸水与失水，考查生命观念素养3．(2023·浙江嘉兴教学测试)将处于高浓度蔗糖溶液中的紫色洋葱表皮细胞a放到清水中，依次成为b、c所示状态(如图)。下列叙述错误的是(

)A．液泡中色素含量：a＞b＞cB．细胞液浓度：a＞b＞cC．细胞的吸水能力：a＞b＞cD．原生质体体积：a＜b＜c√12345678910A

[液泡中色素含量不变，A错误；放在清水中，细胞液浓度大于外界溶液浓度，细胞吸水，因此细胞液浓度为a＞b＞c，B正确；细胞液浓度越大，吸水能力越强，因此吸水能力为a＞b＞c，C正确；原生质体是植物细胞除了细胞壁以外的部分，质壁分离复原过程中，原生质体体积为a＜b＜c，D正确。]123456789104．(2023·宁波开学测试)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胞菌，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(

)甲组：0.3mol/LNaCl

乙组：1.0mol/LNaCl丙组：1.5mol/LNaCl12345678910A．该菌的正常生长和吸水都可使原生质体表面积增加B．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C．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≥0.3mol/LD．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√12345678910C

[假单胞菌的正常生长会使细胞体积增大，原生质体表面积增加，该菌吸水也会使原生质体表面积增加，A正确；将该菌65℃水浴灭活后，细胞死亡，不具有选择透过性，因此再用NaCl溶液处理，原生质体表面积无变化，B正确；由图可知，甲组NaCl处理后，原生质体表面积不断增大，说明细胞不断吸水，因此细胞液内浓度大于0.3mol/L，但细胞中NaCl浓度不一定大于0.3mol/L，C错误；由图可知，乙组和丙组NaCl处理后，原生质体表面积减小，说明细胞失水，发生质壁分离，处理解除后细胞即可发生质壁分离复原，D正确。]12345678910考向3围绕实验的选材、原理与步骤，考查科学探究素养5．在“观察植物细胞的质壁分离及质壁分离复原现象”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．为了节约实验时间，通常可以省略第一次显微镜观察步骤B．质壁分离过程中细胞的吸水能力逐渐减弱C．质壁分离和复原的过程中，水分子进出细胞的方式均为扩散D．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√12345678910C

[质壁分离实验中有三次显微镜观察，第一次观察为紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞未发生质壁分离的观察，第二次观察为蔗糖溶液中质壁分离现象的观察，第三次观察为质壁分离复原现象的观察，三次观察形成前后自身对照，不可以省略，A错误；质壁分离过程中细胞的吸水能力逐渐增强，B错误；吸水纸的主要作用是“引流”，即吸引液体在盖玻片下移动，使植物细胞完全浸在液体中，D错误。]123456789106．(2023·浙江Z20联盟二模)某兴趣小组利用一定浓度的M溶液处理紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞，下图1为显微镜下观察到的该细胞的某一时刻示意图，图2为实验过程中测得其x/y值随时间的变化曲线图。下列叙述正确的是(

)A．随着x/y值增大，细胞吸水能力逐渐增强B．M溶液的溶质微粒从t1时开始进入细胞C．该细胞在实验过程中细胞内外浓度差逐渐减小D．在t3时，细胞内外存在浓度差，但水分子进出达到平衡图1

图2√12345678910D

[随着x/y值增大，说明M物质可被细胞吸收，细胞液浓度增加，细胞吸水，但吸水能力逐渐减弱，A错误；根据以上分析可知，M物质可被细胞吸收，因此M溶液的溶质微粒从开始时就能进入植物细胞，B错误；该细胞在实验过程中细胞内外浓度差先逐渐减小至0，由于溶质M不断进入细胞液，浓度差又逐渐增大，C错误；在t3时，由于溶质不断进入细胞液，质壁分离复原后由于细胞壁的阻挡，体积不再增大，所以细胞内外还存在浓度差，此时水分子进出细胞平衡，D正确。]12345678910

√12345678910

123456789108．(2024·浙江9＋1联盟)液泡是植物细胞中储存Ca2+的主要细胞器，Ca2+进入液泡的过程如图所示。下列说法错误的是(

)A．液泡既能维持细胞形态，也可吞噬衰老细胞器B．Ca2+通过CAX的跨膜运输方式属于易化扩散C．加入H＋焦磷酸酶抑制剂，Ca2+通过CAX的运输速率变慢D．H＋从细胞溶胶转运到液泡的跨膜运输方式属于主动转运√12345678910B

[液泡内有细胞液，其中含有糖类、无机盐、色素和蛋白质等物质，能维持细胞形态，液泡中富含水解酶，能吞噬衰老的细胞器，A正确；Ca2+通过CAX的跨膜运输方式为主动转运，所需要的能量由H＋顺浓度梯度产生的势能提供，B错误；加入H＋焦磷酸酶抑制剂，则液泡中的H＋浓度降低，液泡膜两侧的H＋浓度梯度差减小，为Ca2+通过CAX的运输提供的能量减少，Ca2+通过CAX的运输速率变慢，C正确；液泡中的H＋浓度较高，H＋从细胞溶胶转运到液泡为逆浓度梯度的运输，该跨膜运输的方式为主动转运，D正确。]12345678910考向5