2024屆高考生物一輪總復習必修1第4章細胞的物質(zhì)輸入和輸出課件

第4章細胞的物質(zhì)輸入和輸出課標要求核心素養(yǎng)命題趨勢1.闡明細胞膜具有選擇透過性2.舉例說明有些物質(zhì)順濃度梯度進出細胞，不需要額外提供能量；有些物質(zhì)逆濃度梯度進出細胞，需要能量和載體蛋白3.舉例說明大分子物質(zhì)可以通過胞吞、胞吐進出細胞4.活動：探究植物細胞的吸水和失水1.生命觀念：從細胞的整體協(xié)作關系，以及結(jié)構與功能的角度理解物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞?.科學思維：深刻理解生物膜的多種功能；利用物質(zhì)跨膜運輸?shù)脑磉M行推理和判斷3.科學探究：根據(jù)植物細胞的質(zhì)壁分離與復原實驗過程分析實驗原理，交流實驗結(jié)果4.社會責任：利用物質(zhì)跨膜運輸?shù)脑?，在日常生活實踐中服務于人類，分析解決現(xiàn)實生活中的有關問題，提升社會責任以選擇題或者非選擇題的形式，重點考查跨膜運輸?shù)姆绞降耐评砑芭袛啵灰约毎氖臀疄橐劳锌疾闈B透作用的原理及應用；物質(zhì)跨膜運輸方式的相關實驗探究等[考情分析]考點一細胞的滲透吸水與失水1.滲透作用。半透膜擴散(1)概念：指水分子(或者其他溶劑分子)通過_______的_____。(2)滲透作用原理。半透膜濃度差大于2.水進出細胞的原理。細胞膜外界溶液(1)動物細胞的吸水和失水的原理。(2)植物細胞的吸水和失水的原理。①條件：具有中央大液泡的成熟植物細胞。②原理。③現(xiàn)象。大于小于等于半透膜與選擇透過性膜的比較考點二物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞郊坝绊懸蛩?.物質(zhì)進出細胞方式。(2)Na＋、K＋等無機鹽離子一般以主動運輸?shù)姆绞竭M出細胞，

(1)同一種物質(zhì)進出不同細胞時，運輸方式可能不同，如紅細胞吸收葡萄糖的方式是協(xié)助擴散，小腸上皮細胞吸收葡萄糖的方式則是主動運輸。但也可通過協(xié)助擴散進出細胞。(3)RNA和蛋白質(zhì)等大分子物質(zhì)通過核孔進出細胞核，而不是通過胞吞、胞吐作用。(4)小分子物質(zhì)的運輸方式不一定都是被動運輸或主動運輸，如神經(jīng)遞質(zhì)的釋放方式是胞吐。2.轉(zhuǎn)運蛋白的類型。(1)概念：鑲嵌在膜上的一些特殊的蛋白質(zhì)，能夠協(xié)助物質(zhì)順濃度梯度跨膜運輸，這些蛋白質(zhì)稱為轉(zhuǎn)運蛋白。(2)分類。

①載體蛋白：只容許與自身結(jié)合部位相適應的分子或離子通過，轉(zhuǎn)運物質(zhì)時，自身構象會發(fā)生變化。例如協(xié)助葡萄糖進入紅細胞的載體蛋白。

②通道蛋白：只容許與自身通道的直徑和形狀相適配、大小和電荷相適宜的分子或離子通過，分子或離子通過通道蛋白時，不需要與通道蛋白結(jié)合。例如水通道蛋白、鉀離子通道蛋白、鈣離子通道蛋白、鈉離子通道蛋白。3.影響物質(zhì)跨膜運輸因素的分析。(1)濃度差對物質(zhì)跨膜運輸?shù)挠绊懀簼舛炔钪饕绊懽杂蓴U散和協(xié)助擴散。(2)載體蛋白數(shù)量對跨膜運輸?shù)挠绊懀狠d體蛋白主要影響協(xié)助擴散和主動運輸。(3)氧氣含量對跨膜運輸?shù)挠绊懀貉鯕馔ㄟ^影響細胞呼吸進而影響主動運輸?shù)乃俾省?4)溫度對物質(zhì)跨膜運輸?shù)挠绊??！净A測評】1.易錯診斷(1)主動運輸使膜內(nèi)外物質(zhì)濃度趨于一致，維持了細胞的正常代謝。()(2)人的紅細胞吸收膽固醇與吸收葡萄糖的相同點是均需要載體蛋白的協(xié)助。()(3)分泌蛋白分泌到細胞外的過程存在膜脂的流動現(xiàn)象。()(4)協(xié)助擴散的方向取決于膜兩側(cè)被轉(zhuǎn)運物質(zhì)的相對含量。(

)(5)大分子有機物要通過載體蛋白才能進入細胞內(nèi)，并且消耗能量。()答案：(1)×

(2)×

(3)√

(4)√(5)×2.如圖為簡單滲透裝置，圖甲是初始狀態(tài)，②中濃度大于①，圖乙是一段時間后的平衡狀態(tài)。下列相關敘述正確的是()甲乙A.平衡狀態(tài)時①的濃度等于②B.平衡狀態(tài)時沒有水分子進入②C.液面上升的速率先慢后快再慢D.若②中溶質(zhì)能通過③，則②也會出現(xiàn)液面上升現(xiàn)象答案：D)3.下列有關物質(zhì)跨膜運輸?shù)臄⑹?，錯誤的是(A.細胞通過主動運輸吸收物質(zhì)需要消耗能量B.蛋白酶的分泌依賴于生物膜的流動性C.乙醇以自由擴散的方式進入細胞D.對細胞有害的物質(zhì)都不能通過細胞膜答案：D4.如圖是幾種物質(zhì)進出細胞方式中，運輸速率與影響因素間的關系曲線圖。下列與此圖相關的敘述中，正確的是()C.與K+進入神經(jīng)細胞相符的圖有②④⑤A.與氧氣進出細胞相符的圖有①③⑤B.與葡萄糖進入紅細胞相符的圖有①④⑥D(zhuǎn).與蛋白質(zhì)類物質(zhì)進出細胞相符的圖有②③⑥答案：A

考向1滲透作用現(xiàn)象分析及細胞的吸水和失水

[典例1](2021年廣東高考)保衛(wèi)細胞吸水膨脹使植物氣孔張開。適宜條件下，制作紫鴨跖草葉片下表皮臨時裝片，觀察蔗糖溶液對氣孔開閉的影響，下圖為操作及觀察結(jié)果示意圖。下列敘述錯誤的是()A.比較保衛(wèi)細胞細胞液濃度，③處理后>①處理后B.質(zhì)壁分離現(xiàn)象最可能出現(xiàn)在滴加②后的觀察視野中C.滴加③后有較多水分子進入保衛(wèi)細胞D.推測3種蔗糖溶液濃度高低為②>①>③

解析：①細胞處吸水量少于③處細胞，說明保衛(wèi)細胞細胞液濃度①處理后>③處理后，A錯誤。②處細胞失水，故質(zhì)壁分離現(xiàn)象最可能出現(xiàn)在滴加②后的觀察視野中，B正確。滴加③后細胞大量吸水，故滴加③后有較多水分子進入保衛(wèi)細胞，C正確。推測3種蔗糖溶液濃度高低為②>①>③，D正確。答案：A(1)水分子的移動方向是雙向的，但最終結(jié)果是由低濃度溶液流向高濃度溶液的水分子數(shù)多。(2)滲透系統(tǒng)的溶液濃度指物質(zhì)的量濃度，而非質(zhì)量濃度，實質(zhì)是指滲透壓。

【考向集訓】

1.(2021年湖北高考)紅細胞在高滲NaCl溶液(濃度高于生理鹽水)中體積縮小，在低滲NaCl溶液(濃度低于生理鹽水)中體積增大。下列有關該滲透作用機制的敘述，正確的是()A.細胞膜對Na＋和Cl－的通透性遠高于水分子，水分子從低滲溶液擴散至高滲溶液B.細胞膜對水分子的通透性遠高于Na＋和Cl－，水分子從低滲溶液擴散至高滲溶液C.細胞膜對Na＋和Cl－的通透性遠高于水分子，Na＋和Cl－從高滲溶液擴散至低滲溶液D.細胞膜對水分子的通透性遠高于Na＋和Cl－，Na＋和Cl－從高滲溶液擴散至低滲溶液答案：B解析：大多數(shù)水分子以協(xié)助擴散的方式進出細胞，少數(shù)水分子以自由擴散的方式進出細胞，而Na＋和Cl－以主動運輸?shù)姆绞竭M出紅細胞。自由擴散和協(xié)助擴散比主動運輸更容易，故細胞膜對水分子的通透性遠高于Na＋和Cl－。由于自由擴散和協(xié)助擴散都是順濃度梯度運輸，主動運輸一般是逆濃度梯度運輸，故水分子從低滲溶液被運輸至高滲溶液，Na＋和Cl－從低滲溶液運輸至高滲溶液。

2.(2022年全國甲卷)植物成熟葉肉細胞的細胞液濃度可以不同?，F(xiàn)將a、b、c三種細胞液濃度不同的某種植物成熟葉肉細胞，分別放入三個裝有相同濃度蔗糖溶液的試管中，當水分交換達到平衡時觀察到：①細胞a未發(fā)生變化；②細胞b體積增大；③細胞c發(fā)生了質(zhì)壁分離。若在水分交換期間細胞與蔗糖溶液沒有溶質(zhì)的交換，下列關于這一實驗的敘述，不合理的是()A.水分交換前，細胞b的細胞液濃度大于外界蔗糖溶液的濃度B.水分交換前，細胞液濃度大小關系為細胞b＞細胞a＞細胞cC.水分交換平衡時，細胞c的細胞液濃度大于細胞a的細胞液濃度D.水分交換平衡時，細胞c的細胞液濃度等于外界蔗糖溶液的濃度

解析：浸泡在蔗糖溶液中的b細胞的體積明顯增大，這說明b細胞從蔗糖溶液中吸水，即水分交換前，細胞b的細胞液濃度大于外界蔗糖溶液的濃度，A正確。三種不同濃度的植物細胞分別放入三個裝有相同濃度蔗糖溶液中，a細胞的體積基本不變，b細胞的體積增大，c細胞發(fā)生了質(zhì)壁分離，可判斷細胞液濃度的大小關系為細胞b＞細胞a＞細胞c，B正確。細胞c質(zhì)壁分離過程中，細胞液中水分子進入蔗糖溶液，使蔗糖溶液比最初蔗糖溶液濃度變小，由題干信息可知，“細胞a在蔗糖溶液中未發(fā)生變化”，說明細胞a的細胞液濃度與最初蔗糖溶液濃度相等，而水分交換平衡時細胞c的細胞液濃度等于外界蔗糖溶液的濃度，故水分交換平衡時，細胞c的細胞液濃度小于細胞a的細胞液濃度，C錯誤。水分交換平衡時，細胞c的細胞液濃度等于外界蔗糖溶液的濃度，D正確。

答案：C考向2物質(zhì)跨膜運輸方式的判斷

答案：B

【考向集訓】

3.(2021年河北高考)人體成熟紅細胞能夠運輸O2

和CO2，其部分結(jié)構和功能如圖，①～⑤表示相關過程。下列敘述錯誤的是()A.血液流經(jīng)肌肉組織時，氣體A和B分別是CO2

和O2B.①和②是自由擴散，④和⑤是協(xié)助擴散C.成熟紅細胞通過無氧呼吸分解葡萄糖產(chǎn)生ATP，為③提供能量D.成熟紅細胞表面的糖蛋白處于不斷流動和更新中

解析：紅細胞能運輸O2

和CO2，肌肉細胞進行有氧呼吸時，消耗O2，產(chǎn)生CO2，可以判斷氣體A和B分別是CO2和O2，A正確。①和②表示氣體進出紅細胞，一般氣體等小分子進出細胞量主動吸收K+排出Na+，成熟紅細胞沒有線粒體，不能進行有氧的方式為自由擴散，④是葡萄糖通過載體蛋白進入紅細胞，順濃度梯度，不需要消耗能量，為協(xié)助擴散，⑤是H2O通過水通道蛋白進入紅細胞，屬于協(xié)助擴散，B正確。③為紅細胞通過消耗能呼吸，只能通過無氧呼吸分解葡萄糖產(chǎn)生ATP，為③提供能量，C正確。成熟紅細胞沒有核糖體，不能合成新的蛋白質(zhì)，細胞膜上的糖蛋白不能更新，糖蛋白存在于細胞膜的外表面，由于細胞膜具有流動性，其表面的糖蛋白處于不斷流動中，D錯誤。答案：D膜運輸

H+，建立液泡膜兩側(cè)的

H+濃度梯度。該濃度梯度驅(qū)動

H+C.加入H+焦磷酸酶抑制劑，Ca2+通過CAX的運輸速率變慢D.H+從細胞質(zhì)基質(zhì)轉(zhuǎn)運到液泡的跨膜運輸方式屬于主動運輸4.(2021年山東高考)液泡是植物細胞中儲存Ca2+的主要細胞

通過液泡膜上的載體蛋白

CAX完成跨膜運輸，從而使

Ca2+以與(H+相反的方向同時通過CAX進入液泡并儲存。下列說法錯誤的是

) A.Ca2+通過CAX的跨膜運輸方式屬于協(xié)助擴散

B.Ca2+通過CAX的運輸有利于植物細胞保持堅挺

器，液泡膜上的H+焦磷酸酶可利用水解無機焦磷酸釋放的能量跨答案：A解析：Ca2+通過CAX的跨膜運輸方式為主動運輸，所需要的能量由H＋順濃度梯度產(chǎn)生的勢能提供，A錯誤。Ca2+通過CAX的運輸進入液泡增大細胞液的濃度，有利于植物細胞保持堅挺，B正確。加入H＋焦磷酸酶抑制劑，則液泡內(nèi)外的H＋濃度降低，液泡吸收Ca2+的動力減小，Ca2+通過CAX的運輸速度變慢，C正確。H＋從細胞質(zhì)基質(zhì)轉(zhuǎn)運到液泡的跨膜運輸方式需要水解無機焦磷酸釋放的能量來提供，為主動運輸，D正確。收外界溶液中的

K＋。回答下列問題：(1)細胞外的K＋可以跨膜進入植物的根細胞。細胞膜和核膜等(2)細胞外的K＋能夠通過離子通道進入植物的根細胞。離子通考向3影響物質(zhì)跨膜運輸?shù)囊蛩胤治鯷典例3](2021年全國甲卷)植物的根細胞可以通過不同方式吸共同構成了細胞的生物膜系統(tǒng)，生物膜的結(jié)構特點是______。道是由______復合物構成的，其運輸?shù)奶攸c是____________(答出1點即可)。(3)細胞外的K＋可以通過載體蛋白逆濃度梯度進入植物的根細胞。在有呼吸抑制劑的條件下，根細胞對K＋的吸收速率降低，的

K＋可以通過載體蛋白逆濃度梯度進入植物的根細胞，是主動運供，因此呼吸抑制劑會影響細胞對K＋的吸收速率。原因是__________________________________________。

解析：(1)生物膜的結(jié)構特點是具有一定的流動性。(2)離子通道是由蛋白質(zhì)復合物構成的，一種通道只能先讓某種離子通過，而另一些離子則不容易通過，即離子通道具有選擇性。(3)細胞外輸過程。主動運輸需要消耗能量，而細胞中的能量由細胞呼吸提(3)細胞逆濃度梯度吸收K+是主動運輸過程，需要能量，呼吸答案：(1)具有一定的流動性(2)蛋白質(zhì)選擇性抑制劑會影響細胞呼吸供能，故使細胞主動運輸速率降低

【考向集訓】

5.(2020年海南學業(yè)水平考試)ABC轉(zhuǎn)運蛋白是一類跨膜轉(zhuǎn)運蛋白，參與細胞吸收多種營養(yǎng)物質(zhì)，每一種ABC轉(zhuǎn)運蛋白對物質(zhì)運輸具有特異性。ABC轉(zhuǎn)運蛋白的結(jié)構及轉(zhuǎn)運過程如圖所示，下列有關敘述正確的是()C.Cl－和氨基酸依賴同一種ABC轉(zhuǎn)運蛋白跨膜運輸A.ABC轉(zhuǎn)運蛋白可提高O2

的跨膜運輸速度B.ABC轉(zhuǎn)運蛋白可協(xié)助葡萄糖順濃度梯度進入細胞D.若ATP水解受阻，ABC轉(zhuǎn)運蛋白不能完成轉(zhuǎn)運過程

解析：O2的跨膜運輸方式為自由擴散，不需要轉(zhuǎn)運蛋白協(xié)助，A錯誤。據(jù)圖可知，ABC轉(zhuǎn)運蛋白發(fā)揮作用過程需要消耗能量，葡萄糖順濃度梯度進入細胞不需要耗能，也就不需要ABC轉(zhuǎn)運蛋白的協(xié)助，B錯誤。據(jù)題干信息可知“每一種ABC轉(zhuǎn)運蛋白對物質(zhì)運輸具有特異性”，故Cl－和氨基酸跨膜運輸依賴的轉(zhuǎn)運蛋白不同，C錯誤。據(jù)圖可知，ABC轉(zhuǎn)運蛋白的功能發(fā)揮伴隨ATP水解的過程，故若ATP水解受阻，ABC轉(zhuǎn)運蛋白不能完成轉(zhuǎn)運過程，D正確。

答案：D

D.線粒體內(nèi)膜上的電子傳遞鏈也會發(fā)生圖示過程6.(2021年浙江1月選考)如圖為植物細胞質(zhì)膜中H＋-ATP酶將細胞質(zhì)中的H＋轉(zhuǎn)運到膜外的示意圖。下列敘述正確的是(

)A.H＋轉(zhuǎn)運過程中H＋-ATP酶不發(fā)生形變B.該轉(zhuǎn)運可使膜兩側(cè)

H＋維持一定的濃度差C.抑制細胞呼吸不影響

H＋的轉(zhuǎn)運速率答案：B解析：據(jù)圖分析可知，H＋逆濃度梯度運輸，該過程為主動運輸；在此過程中H＋-ATP酶兼有載體蛋白和ATP水解酶的功能，主動運輸過程中H＋-ATP酶作為載體蛋白，會發(fā)生形變，協(xié)助物質(zhì)運輸，A錯誤。該轉(zhuǎn)運方式為主動運輸，主動運輸?shù)慕Y(jié)果是使膜兩側(cè)H＋維持一定的濃度差，B正確。H＋的轉(zhuǎn)運方式為主動運輸，需要載體蛋白的協(xié)助，同時需要能量，抑制細胞呼吸會影響細胞的能量供應，進而影響H＋的運輸速率，C錯誤。圖示過程是消耗ATP的過程，而線粒體內(nèi)膜的電子傳遞鏈最終會生成ATP，不會發(fā)生圖示過程，D錯誤。植物細胞的吸水和失水1.實驗原理。(1)成熟的植物細胞的原生質(zhì)層相當于一層半透膜。(2)細胞液具有一定的濃度，細胞能滲透吸水和失水。(3)原生質(zhì)層比細胞壁的伸縮性大。2.實驗步驟。紫色緊貼逐漸變小加深逐漸變大

本實驗存在的兩組對照實驗：本實驗存在的兩組實驗均為自身對照，自身對照指對照組和實驗組在同一研究對象上進行，是實驗前后之間的對照。3.質(zhì)壁分離及復原發(fā)生的條件。(1)從細胞角度分析。①死細胞、動物細胞及未成熟的植物細胞(如根尖分生區(qū)細胞)不發(fā)生質(zhì)壁分離及復原現(xiàn)象。②具有中央大液泡的成熟植物細胞可發(fā)生質(zhì)壁分離及復原現(xiàn)象。(2)從溶液角度分析。

①在一定濃度(溶質(zhì)不能透過半透膜)的溶液中只會發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象，不能發(fā)生自動復原現(xiàn)象(只有用清水或低滲溶液處理，方可復原)。②在一定濃度(溶質(zhì)可透過半透膜)的溶液(如KNO3、甘油、尿尿素、乙二醇等可轉(zhuǎn)運到細胞內(nèi)，使細胞液濃度升高，細胞滲透吸水而發(fā)生自動復原。③在高濃度溶液中可發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象，但不會發(fā)生質(zhì)壁分離復原現(xiàn)象。④鹽酸、酒精、醋酸等溶液能殺死細胞，不適合做質(zhì)壁分離實驗的溶液。對照實驗的類型及實驗組、對照組的確認空白對照對照組為自然狀態(tài)下不做處理的對象組，實驗組為施加實驗變量處理的對象組自身對照實驗處理前的對象組為對照組，實驗處理后的對象組為實驗組相互對照不單設對照組，而是幾個實驗組相互對照。如“影響酶活性的條件”的實驗中，探究溫度對酶活性的影響時，要用熱水、正常溫度的水、冰水三個實驗組來探究溫度對酶活性的影響，進行相互對照，以得出相應的實驗結(jié)論(續(xù)表)(續(xù)表)條件對照即給對象施加某種實驗處理，雖不是檢驗假設需要的，但更能充分說明實驗變量的對照。例如，在用動物激素飼喂小動物的實驗方案中，飼喂甲狀腺激素的為實驗組；飼喂甲狀腺抑制劑的是條件對照組；不飼喂藥劑的是空白對照組

[典例](2022年湖南高考)原生質(zhì)體(細胞除細胞壁以外的部分)表面積大小的變化可作為質(zhì)壁分離實驗的檢測指標。用葡萄糖基本培養(yǎng)基和NaCl溶液交替處理某假單孢菌，其原生質(zhì)體表面積的測定結(jié)果如圖所示。下列敘述錯誤的是()甲組：0.3mol·L-1

NaCl乙組：1.0mol·L-1

NaCl丙組：1.5mol·L-1

NaClA.甲組NaCl處理不能引起細胞發(fā)生質(zhì)壁分離，表明細胞中NaCl

濃度≥0.3mol·L-1B.乙、丙組NaCl處理皆使細胞質(zhì)壁分離，處理解除后細胞即可發(fā)生質(zhì)壁分離復原C.該菌的正常生長和吸水都可導致原生質(zhì)體表面積增加D.若將該菌先65℃水浴滅活后，再用NaCl溶液處理，原生質(zhì)體表面積無變化

解析：甲組中原生質(zhì)體表面積隨時間變化逐漸增大，說明細胞吸水，外界溶液濃度低于細胞內(nèi)溶液濃度，但并不能說明細胞內(nèi)NaCl濃度≥0.3mol·L-1，A錯誤。乙組、丙組中用NaCl

處理時原生質(zhì)體體積都比葡萄糖基本培