2020高考生物人教(湖北)课件第二单元 第6讲

第6讲细胞的物质输入和输出[目标要求] 1.说明物质进出细胞的方式。

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。

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．动物细胞和植物细胞的吸水和失水(1)动物细胞的吸水和失水②现象外界溶液浓度<细胞质浓度⇒细胞吸水膨胀；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。

(2)植物细胞的吸水和失水(以成熟植物细胞为例)①原理②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，植物细胞逐渐发生质壁分离现象。

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溶液浓度，植物细胞吸水，逐渐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①不同植物对同种无机盐离子的吸收有差异。

②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。

教材拾遗(1)红细胞的细胞膜相当于半透膜(P61思考与讨论)：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。

(2)细胞壁是全透性的，水分子和溶解在水里的物质都能够自由通过。

(P63)(3)轮作的意义：防止长期在同一块田里种植同种作物导致土壤肥力下降。

(P64练习拓展题)(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(×)易错警示(1)水分子由低浓度溶液流向高浓度溶液是表观现象，实际上水分子是双向移动的，只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，只意味着半透膜两侧水分子移动达到动态平衡状态。

考向一渗透作用的原理及应用分析渗透作用实验装置的拓展应用(1)验证渗透作用发生的条件(2)比较不同溶液浓度的大小(3)探究物质能否通过半透膜的方法(以碘和淀粉为例)1．(2019·四川成都石室中学高三入学考)下图为研究渗透作用的实验装置，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，水分子可以透过半透膜，而蔗糖分子则不能。

当渗透达到平衡时，液面差为m。

下列有关叙述正确的是()A．渗透平衡时S1溶液的浓度等于S2溶液的浓度B．若向漏斗中加入蔗糖分子，则平衡时m变小C．当漏斗内外的高度差达到平衡时，没有水分子进出半透膜D．若吸出漏斗中高出烧杯液面的溶液，再次平衡时m将变小答案 D解析渗透平衡时S1液面比S2液面高，S1溶液的浓度大于S2溶液的浓度，A错误；向漏斗中加入蔗糖分子，漏斗中蔗糖溶液浓度增大，通过渗透作用进入漏斗中的水分子增加，m增大，B错误；漏斗内外的高度差达到平衡，说明进出半透膜的水分子达到动态平衡，C错误；吸出漏斗中高出烧杯液面的溶液，由于存在浓度差，水分子还会进入漏斗，水分将漏斗中的溶液稀释，渗透压下降，再次平衡时m将变小，D正确。

2．如图为一个渗透装置，假设溶质分子或离子不能通过半透膜，实验开始时，液面a和b 平齐。

下列判断正确的是()A．如果甲、乙都是蔗糖溶液，甲的浓度低于乙，则液面a会下降，液面b会上升B．如果甲、乙分别是葡萄糖溶液和蔗糖溶液，两者的质量分数相同，则液面a会下降，液面b会上升C．当半透膜两侧的渗透作用达到平衡时，甲、乙溶液的浓度相等D．当半透膜两侧的渗透作用达到平衡时，甲、乙溶液的渗透压一定相等答案 A解析如果甲、乙都是蔗糖溶液，甲的浓度低于乙，则水分子主要向乙一侧扩散，液面a会下降，液面b会上升，A项正确；如果甲、乙分别是葡萄糖溶液和蔗糖溶液，两者的质量分数相同，由于蔗糖是二糖，葡萄糖是单糖，因此甲的物质的量浓度大于乙，则液面a会上升，液面b会下降，B项错误；当半透膜两侧的渗透作用达到平衡时，由于两侧的液面高度差可能不同，因此甲、乙溶液的浓度不一定相等，甲、乙溶液的渗透压也不一定相等，C、D项错误。

考向二动植物细胞吸水与失水的分析如图甲、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。

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，因为植物细胞的细胞壁有支持和保护作用，所以细胞不会涨破。

3．(2020·郑州质检)将a、b、c三组红细胞分别置于不同浓度的氯化钠溶液中进行实验，浸泡一段时间后其细胞形态如下图所示。

下列叙述错误的是()A．图中所示细胞内液的渗透压，a组的比b组的高B．浸泡过程中a组细胞失水量小于c组细胞失水量C．若向a组烧杯中加入少量葡萄糖，则其细胞可能会皱缩后恢复原状D．上述实验中引起细胞形态的改变而消耗ATP的数量比较：c>b>a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；a组细胞失水量小于c组细胞失水量；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．(2017·全国Ⅱ，4)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()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答案 C解析由图可知，原生质体先失水发生质壁分离，1.5 h后又开始发生质壁分离复原，说明物质A进入细胞，A错误；0～1 h内细胞失水，由于原生质层的收缩性大于细胞壁，因此原生质体体积的变化大于细胞体积的变化，B错误；2～3 h原生质体表现吸水，说明细胞液的浓度大于外界溶液的浓度，C正确；0～1 h内原生质体表现失水，而水分移动的方向总是由渗透压小的液体移动到渗透压大的液体，因此液泡中液体的渗透压小于细胞质基质的渗透压，D错误。

方法总结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，水分进出细胞处于动态平衡。

(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。

1．各种物质出入细胞方式的比较特别提醒物质出入细胞方式的4点提醒(1)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。

(2)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(神经元兴奋传递时)进出细胞。

(3)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。

(4)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。

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，协助扩散中载体蛋白数量越多，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呼吸进而影响主动运输的速率。

①P点时：无氧呼吸为物质的运输提供能量。

②PQ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。

③Q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)温度教材拾遗(1)囊性纤维病：有的细胞中某种蛋白质结构异常，影响了Na＋和Cl－的跨膜运输，导致肺部细胞外侧Na＋的聚积，使肺易受细菌伤害。

(P73与社会的联系)(2)通道蛋白：是一类跨越细胞膜磷脂双分子层的蛋白质，分为两大类：水通道蛋白和离子通道蛋白。

肾小球的滤过作用和肾小管的重吸收作用都与水通道有关；神经信息的传递与离子通道密切相关。

(P74科学前沿)(1)细胞质中的氢离子可以通过扩散作用进入液泡内(×)(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)激素都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(×)易错警示物质出入细胞的4个易错点(1)物质进出细胞核并非都通过核孔。

核孔是RNA和蛋白质等大分子物质进出细胞核的通道；一般，小分子物质进出细胞核是通过跨膜运输实现的，这两种方式都具有选择性。