1、版高考生物一轮复习人教版通用教师讲义和课时作业第二单元 第6讲细胞的物质输入和输出第6讲细胞的物质输入和输出考纲要求1.物质出入细胞的方式()。2.实验：(1)通过模拟实验探究膜的透性；(2)观察植物细胞的质壁分离和复原。考点一物质跨膜运输的实例1渗透作用(1)概念：指水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散过程。(2)渗透作用产生的条件：一是具有半透膜，二是半透膜两侧的溶液具有浓度差。2动、植物细胞的吸水和失水(1)动物细胞的吸水和失水现象外界溶液浓度细胞质浓度细胞失水皱缩；外界溶液浓度细胞质浓度水分进出平衡。概念辨析半透膜与选择透过性膜的比较a区别：半透膜是无生命的物理性薄膜，物质能否通过
2、取决于分子的大小；选择透过性膜是具有活性的生物膜，载体蛋白的存在决定了其对不同物质吸收的选择性。细胞死亡或膜载体蛋白失活后，其选择透过性丧失。b共性：都允许水分子自由通过，而不允许生物大分子通过。(2)植物细胞的吸水和失水(以成熟植物细胞为例)原理现象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，此时细胞液的浓度大于外界清水，植物细胞吸水，发生质壁分离复原现象。3物质跨膜运输的其他实例(1)植物对无机盐离子的吸收不同植物对同种无机盐离子的吸收有差异。同种植物对不同无机盐离子的吸收也有差异。(2)人体甲状腺滤泡上皮
3、细胞对碘的吸收是逆(填“逆”或“顺”)浓度梯度进行的。(3)不同微生物对不同矿物质的吸收表现出较大的差异性。(1)渗透作用中膜两侧溶液的浓度指的是质量百分比浓度()(2)在渗透作用中，当半透膜两侧溶液浓度相等时，水分子不再通过半透膜()(3)将动物细胞放入一定浓度的外界溶液中，不能发生渗透作用()(4)植物细胞的原生质层包括细胞膜、细胞质和细胞核()(5)无机盐离子都是逆浓度梯度跨膜运输的()如图甲、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，会出现如图所示哪种现象？分析原因。提示会出现如图甲所示现象
4、。将人的成熟红细胞放入清水中，由于发生渗透作用，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，因此细胞吸水。 (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，会出现如图所示哪种现象？达到平衡时，水分子进出细胞的状况是图中哪一种？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；达到平衡状态时，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，因为植物细胞有细胞壁的保护。1渗透作用原理的应用(1)验证渗透作用发生的条件(2
5、)比较不同溶液浓度的大小比较项目漏斗内烧杯内溶液浓度MN现象及结论若漏斗内液面上升，则MN若漏斗内液面不变，则MN若漏斗内液面下降，则Mba答案D解析分析题图可知，a组细胞基本可以维持原状，b组细胞吸水膨胀，c组细胞失水皱缩；与a组相比，b组细胞吸水，细胞内液渗透压降低；向a组烧杯中加入少量葡萄糖后，首先会使外界溶液渗透压大于细胞内液渗透压，从而使细胞失水皱缩，后来葡萄糖通过协助扩散的方式进入细胞内，造成细胞内液渗透压大于外界溶液，细胞吸水恢复原状；细胞形态的改变是细胞通过渗透作用失水或吸水造成的，不消耗ATP。4(2018博雅闻道第一次联合质检)将洋葱某部位细胞放入一定浓度的物质 A 溶液中
6、，发现其原生质体体积自行变化趋势如图所示，下列说法正确的是()A该部位可能位于洋葱的根尖分生区B物质 A 可能为 2 mol/L 的蔗糖溶液C该细胞出现质壁分离现象后又自动复原 D原生质体相对体积恢复到100%后无水进出答案C解析洋葱根尖分生区细胞没有大液泡，不能发生质壁分离，A 项错误；植物细胞在蔗糖溶液中不能发生质壁分离自动复原的现象，B项错误；分析题图可知，原生质体的相对体积先减小后增大，最终恢复到100%，说明该细胞出现质壁分离现象后又自动复原，C项正确；当原生质体相对体积恢复到100%后依然有水分子进出，D 项错误。科学思维两种方法判断细胞的吸水、失水(1)通过比较细胞外溶液和细胞液
7、的浓度大小来判断：当细胞外溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞失水；当细胞外溶液浓度小于细胞液浓度时，细胞吸水；当细胞外溶液浓度与细胞液的浓度相等时，细胞失水量和吸水量相等，处于动态平衡。(2)根据重量或长度变化(如萝卜条)来判断：若重量增加或长度变长，则吸水；反之则失水。考点二物质出入细胞的方式及影响因素1各种物质出入细胞方式的比较物质出入细胞的方式被动运输主动运输胞吞胞吐自由扩散协助扩散图例运输方向高浓度低浓度低浓度高浓度胞外胞内胞内胞外是否需要载体否是是否是否消耗能量否否是是举例O2、CO2、H2O、甘油、乙醇、苯的跨膜运输人的红细胞吸收葡萄糖小肠上皮细胞吸收葡萄糖、氨基酸、无机盐等吞噬细胞吞
8、噬抗原胰岛素、消化酶、抗体的分泌特别提醒(1)从低浓度一侧向高浓度一侧运输一定是主动运输，因为逆浓度梯度运输需要消耗能量。(2)同一种物质进出不同细胞时，运输方式可能不同，如红细胞吸收葡萄糖的方式是协助扩散，小肠上皮细胞吸收葡萄糖的方式则是主动运输。(3)Na、K等无机盐离子一般以主动运输的方式进出细胞，但也可通过协助扩散进出细胞。(4)RNA和蛋白质等大分子物质通过核孔进出细胞核，而不是通过胞吞、胞吐作用。2影响物质跨膜运输因素的分析(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，浓度差越大，运输速率越大；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
9、因是受载体蛋白数量的限制。(2)载体蛋白数量对跨膜运输的影响载体蛋白主要影响协助扩散和主动运输。其他条件适宜的情况下，协助扩散载体蛋白数量越多，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。自由扩散不受载体蛋白数量的影响。(3)氧气含量对跨膜运输的影响通过影响细胞的呼吸进而影响主动运输的速率。P点时：无氧呼吸为物质的运输提供能量。PQ段：随着氧气含量的增加，有氧呼吸产生的能量越多，主动运输的速率越大。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。(4)温度(1)细胞质中的氢离子可以通过扩散作用进入液泡
10、内()(2)Na与有关载体蛋白结合排出神经细胞属于主动运输()(3)细胞外液中的K进入神经细胞属于自由扩散()(4)液泡中积累了大量离子，故液泡膜不具有选择透过性()(5)主动运输使膜内外物质浓度趋于一致，维持了细胞的正常代谢()(6)人红细胞吸收胆固醇与吸收葡萄糖的相同点是需要载体蛋白的协助()(7)新生儿从乳汁中获得抗体需要消耗能量()(8)激素必须通过主动运输进入细胞内才能完成对细胞代谢的调节()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，
11、为协助扩散。(2)图乙所示的运输方式也可以逆浓度梯度进行吗？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是主动运输吗？提示不是，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完善物质跨膜运输方式图解命题点一物质跨膜运输方式的判断1(2018全国，2)下列有关物质跨膜运输的叙述，正确的是()A吞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答案C解析吞噬细胞摄入病原体的过程属于胞吞，A项错误；固醇类激素如性激素以自由扩散的方式
12、进入靶细胞，B项错误；静息状态时，神经细胞膜外的Na浓度高于膜内，受到刺激时产生的Na内流是由通道蛋白协助的被动运输，C项正确；护肤品中的甘油属于小分子脂溶性物质，以自由扩散的方式进入皮肤细胞，D项错误。2(2018合肥检测)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BNa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DNa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
13、动运输答案A解析由图可知，葡萄糖从肠腔逆浓度梯度进入小肠上皮细胞，属于主动运输，需消耗能量，A项错误；Na从小肠上皮细胞进入组织液是逆浓度梯度进行的，需要载体蛋白协助并需要消耗ATP，属于主动运输，B项正确；从图示可看出，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共用一个载体，C项正确；Na从肠腔进入小肠上皮细胞的方式是协助扩散，葡萄糖从小肠上皮细胞进入组织液的方式也是协助扩散,均为被动运输，D项正确。科学思维“三看法”快速判定物质出入细胞的方式命题点二影响物质跨膜运输的因素分析3(2015全国，1)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
14、，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17100氮气1710空气328下列分析正确的是()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ATPD与空气相比，氮气环境有利于该植物幼根对该离子的吸收答案A解析温度为17 条件下，氮气(缺氧)环境中该植物幼根对离子的吸收量比氧气环境中低，说明有氧条件有利于该植物幼根吸收该离子，同时说明幼根吸收该离子为主动运输，A项正确、D项错误；氮气环境中该植物幼根细胞吸收该离子仍需要消耗ATP，此时幼根消耗的ATP是无氧呼吸产
15、生的，C项错误；空气中培养，温度为17 时，离子吸收量明显高于3 时，可知该植物幼根对该离子的吸收与温度有关，B项错误。4(2019湖南五市十校高三一模)人体细胞膜上存在一种蛋白质离子通道，在膜电位发生变化时，蛋白质通道的闸门开启或关闭，完成无机盐离子进出细胞的运输。如图所示为物质进出细胞的三种途径，下列说法正确的是()A膜电位由静息电位变为动作电位时，Ca2通道蛋白开启B影响途径的因素只有物质的浓度差C温度只影响物质进出细胞方式中途径的速率D甲物质是ATP，可为途径和提供能量答案A解析分析题图可知，膜电位由内负外正的静息电位变为内正外负的动作电位时，Ca2通道蛋白开启，Ca2内流，A正确；途
16、径是葡萄糖从高浓度一侧向低浓度一侧运输且需要载体协助，运输方式为协助扩散，该运输方式不仅受物质的浓度差影响，还受载体蛋白的数量影响，B错误；温度可影响ATP的合成及膜上蛋白质的运动，途径为胞吐，需要消耗能量，途径都需要载体蛋白协助，因此运输速率都与温度有关，C错误；甲物质是细胞呼吸第一阶段和有氧呼吸第二、三阶段所产生的ATP，ATP为途径胞吐提供能量，途径依赖蛋白通道的开启，不消耗能量，D错误。命题点三物质跨膜运输的有关探究实验分析5(2017海南，6)将生长状态一致的某种植物幼苗分成甲、乙两组，分别移入适宜的营养液中在光下培养，并给甲组的营养液适时通入空气，乙组不进行通气处理。一定时间后测得
17、甲组的根对a离子的吸收速率远大于乙组的。关于这一实验现象，下列说法错误的是()A给营养液通入空气有利于该植物的生长B根细胞对a离子的吸收过程属于自由扩散C根细胞对a离子的吸收过程有能量的消耗D根细胞的有氧呼吸有利于根对a离子的吸收答案B解析由题目给出的信息“甲组的根对a离子的吸收速率远大于乙组的”，说明根对a离子的吸收过程属于主动运输，主动运输需要能量和载体蛋白，B项错误，C项正确；给营养液通入的空气中含有氧气，根细胞获得氧气，有氧呼吸能正常进行，有利于根对a离子的吸收，有利于该植物的生长，A、D项正确。6(2018天津河西区高三三模)慕尼黑工业大学的教授构建了一个能自己移动和改变形态的“类细
18、胞”模型，由膜外壳和填入物构成。请回答下列问题：(1)该模型类似于_产生的囊泡，其边界(膜外壳)由_组成。(2)该模型中填入了细胞骨架和驱动蛋白，作为运动的结构基础，另外还需要填入_作为直接能源。(3)将该结构置于一定浓度的K溶液中一段时间，检测发现K不能进入其中。你认为应怎样对该模型进行改造？并写出理由。_。答案(1)内质网、高尔基体磷脂分子(2)ATP(3)在其膜外壳中加入K的载体蛋白，因为K进入细胞的跨膜运输方式是主动运输，需要相应载体蛋白的协助解析(1)细胞中能产生囊泡的细胞器有内质网和高尔基体；该模型的边界(膜外壳)是由磷脂分子构成的。(2)生物体生命活动所需能量的直接来源是ATP。
19、(3)K进入细胞的跨膜运输方式为主动运输，需要相应的载体的协助，并消耗能量。若将该结构置于一定浓度的K溶液中一段时间，检测发现K不能进入其中，说明膜上缺乏相应的载体蛋白，因此应该在其膜外壳中加入K的载体蛋白。科学探究探究物质跨膜运输方式的实验设计思路(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点三观察植物细胞的质壁分离和复原1实验原理(1)成熟的植物细胞的原生质层相当于一层半透膜。(2)细胞液具有一定的浓度，细胞能渗透吸水和失水。(3)原生质层比细胞壁的伸缩性大。2实验步骤3现象与结论归纳总结(1)本实验存在两组对照实验(2)质壁分离后在细胞壁和细胞膜之间的是浓度降低的外
20、界溶液。这是由于细胞壁是全透性的，且有水分子通过原生质层渗出来。1不同外界溶液中植物细胞的变化分析将成熟植物的细胞依次浸于蒸馏水、物质的量浓度为0.3 mol/L的蔗糖溶液和0.5 mol/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)的体积随时间变化如图，分析如下：(1)A曲线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。(2)B曲线表示细胞在0.5 mol/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；KNO3、甘油、乙二醇等溶液中也可发生质壁分离后自动复原现象。(3)C曲线表示细胞
21、在0.3 mol/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。2质壁分离和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)比较不同成熟植物细胞的细胞液浓度(4)鉴别不同种类的溶液(如KNO3溶液和蔗糖溶液)问题探究如图表示正在进行质壁分离的紫色洋葱细胞，请分析：(1)实验时一定要选择紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞吗？提示不一定。但紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液中含有色素，使液泡呈现紫色，便于观察。(2)b的大小和颜色如何发生变化？提示b逐渐变小，颜色逐渐加深。(3)当停止质壁分离时，b与c的浓度相等。(4)该实验无独立的对照组，为什么还叫对照实
22、验？提示该实验中，实验组和对照组在同一装片中先后进行，属于自身对照。命题点一实验原理和基本步骤分析1(2018榆林二模)以紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞作为观察植物细胞质壁分离和复原实验的材料，下列有关说法正确的是()A正在发生质壁分离的细胞，其吸水能力逐渐减弱B正在发生质壁分离的细胞，其紫色区域逐渐缩小，该区域颜色逐渐变深C发生质壁分离后完全复原的细胞，其细胞液浓度最终与外界溶液浓度相同D该实验不选择紫色洋葱鳞片叶内表皮细胞作材料，是由于该类细胞不能发生质壁分离答案B解析紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液呈紫色，正在发生质壁分离的细胞，因不断失水导致细胞液的浓度逐渐增大，紫色区域逐渐缩小，该区域颜色
23、逐渐变深，其吸水能力逐渐增强，A错误，B正确；因具有支持和保护作用的细胞壁也有一定程度的伸缩性，实验发生质壁分离后完全复原的细胞，其细胞液浓度最终与外界溶液浓度相同或大于外界溶液浓度，C错误；该实验不选择紫色洋葱鳞片叶内表皮细胞作材料，是由于该类细胞的细胞液无色，不易观察质壁分离及其复原现象，D错误。2某学生将2.5%的尿素溶液滴加在载玻片上的蚕豆表皮上，观察到植物细胞的质壁分离。2 h后打算再次观察时却发现无法找到理想的视野。原因是()A错拿了对照样品B时间过长，细胞壁也收缩了C溶质颗粒被缓慢吸收，使水分再度进入细胞D2 h前观察到的现象是假象答案C命题点二实验的拓展和应用3(2018安阳一
24、模)某研究小组用5种植物材料进行质壁分离实验。在相同的放大倍数下，记录视野中的细胞数目，然后滴加蔗糖溶液，记录从滴加蔗糖溶液到发生“初始质壁分离”的平均时间，绘制成下图。下列说法正确的是()A据图分析可知，5种植物材料中山茶细胞最小B该实验在观察质壁分离现象时，没有设计对照实验C若在发生质壁分离后滴加清水，则5种材料复原时间都不同D5种材料中，红花檵木发生质壁分离的速度最快答案D解析在相同的放大倍数下，视野中山茶的细胞数目最少，说明其细胞最大，红花檵木观察到的细胞数目最多，细胞最小，A错误；蔗糖溶液滴加之前和之后形成前后自身对照，B错误；若在发生质壁分离后滴加清水，则不能确定5种材料复原时间，C错误；5种材料中，红花檵木从滴加蔗糖溶液到发生“初始质壁分离”的平均时间最短，发生质壁分离的速度最快，D正确。4取某一红色花冠的2个大小相同、生理状态相似的花瓣细胞，将它们分别放置在甲、乙两种溶液中，测得细胞失水量的变化如图1，液泡直径的变化如图2，下列叙述正确的是()A第4分钟后乙溶液中细胞由于失水过多而死亡B甲、乙两种溶液的浓度不同，溶质也不可能相同C第2分钟前乙溶液中花瓣细胞的失水速率大于甲溶液D图2中曲线和图1中乙溶液中细胞失水量曲线对应答案D解析第4分钟后乙溶液中细胞吸水，发生了质壁分离复原，A错误；图1中两条曲
