全章复习与测试教学内容

教学课题：细胞的物质输入和输出（必修1第4章）

高考考点：考点1：物质出入细胞的方式（Ⅱ）

考点2：观察植物细胞的质壁分离和复原

考点3：通过模拟实验探究膜的透性

教学内容：1、物质出入细胞的方式：（物质跨膜运输的方式）

2、细胞的吸水和失水

3、细胞膜结构特点和功能特点的验证

教学重点：1、物质出入细胞的方式

2、渗透作用原理

3、植物细胞的质壁分离和复原

4、细胞对水分和无机盐离子的吸收是两个相对独立的过程

5、细胞膜结构特点和功能特点的验证

教学难点：1、主动运输

2、渗透作用原理

教学性质：一轮复习教案

教学课时：6课时（第19、20、21、22、23、24课时）

教学过程：

一、知识目录：

1、

物质出入细胞的方式：

（1）物质跨膜运输方式：▲物质穿膜层数的归纳总结

①被动运输：自由扩散和协助扩散

②主动运输：▲细胞对无机盐离子的吸收

（2）胞吞和胞吐：

2、细胞的吸水和失水：

（1）渗透作用

（2）动物细胞的吸水和失水

（3）植物细胞的吸水和失水：▲观察植物细胞的质壁分离和复原

3、细胞膜的结构特点和功能特点的验证：

（1）对生物膜结构的探索历程：（必修1P65→67）

▲生物膜流动镶嵌模型的基本内容

（2）细胞膜结构特点及验证：

（3）细胞膜功能特点及验证

二、知识点讲解：

知识点1：物质出入细胞的方式

1、物质跨膜运输方式：

（1）被动运输：

①自由扩散：特点：方向：高浓度→低浓度（实质为分子运动、双向运动）

不需能量，不需载体，扩散速率仅与浓度差、温度等有关

（实质：扩散是双向的，结果最终达到动态平衡）

举例：小分子：水（水通道蛋白）

二氧化碳、氧气（透过磷脂分子间隙通过）

脂溶性小分子：甘油、乙醇、苯、胆固醇等（根据相似相溶原理进出膜）

②协助扩散：特点：高浓度→低浓度（单向）

不需能量，需载体协助（达到平衡时内外浓度相等）

举例：葡萄糖进入哺乳动物红细胞等

（2）主动运输：特点：方向：低浓度→高浓度

需能量，需载体蛋白（具专一性，载体种类和数目决定了生物膜的选择性）

举例：无机盐离子（如钾离子、钠离子等），氨基酸等有机小分子等。

▲1：细胞对无机盐离子的吸收：

①吸收方式：主动运输（关键在于载体和能量，载体的种类和数目决定吸收离子的种类和速率）

②吸收形式：离子

③实例：植物细胞对无机盐离子（矿质离子）的吸收：（必修1P63→资料分析）

★结论：Ⅰ、同种植物对不同离子吸收能力不同：原因：基因的选择性表达，导致膜上不同种离子载体数量不同。

Ⅱ、不同植物对同种离子吸收能力不同：原因：基因不同和选择性表达，决定膜上载体的种类和数量不同。

Ⅲ、植物吸水和吸收矿质离子是两个相对独立的过程：

A、区别：吸收方式不同：离子：主动运输

水：自由扩散

吸收动力不同：离子：ATP

水：浓度差、蒸腾作用

B、联系：无机盐只有溶于水才能被吸收和运输；无机盐离子的吸收，又会影响到细胞内外溶液浓度差，从而影响对水分的吸收。

例1、（2013年湖南高考理综第3题）

关于植物细胞通过主动运输方式吸收所需矿质离子的叙述，正确的是（C

）

A、吸收不同矿质离子的速率都相同

B、低温不影响矿质离子的吸收速率

C、主动运输矿质离子的过程只发生在活细胞中

D、叶肉细胞不能以主动运输方式吸收矿质元素离子

例2、分析以下资料回答问题：①钾离子和钠离子均不能通过磷脂双分子层的人工膜；

②缬氨霉素是一种脂溶性抗生素；③在人工膜上加入少量缬氨霉素，钾离子可以透过人工膜。

下列叙述不正确的是（

D ）

A、缬氨霉素的作用类似于载体蛋白

B、缬氨霉素与离子结合具有特异性

C、本实验在于研究细胞膜的选择透过性

D、钾离子透过人工膜的方式属于主动运输

▲2：物质穿膜层数的归纳总结：简图法

例3、一分子二氧化碳从叶肉细胞的线粒体基质中扩散出来，进入一相邻细胞的叶绿体基质

中，“至少”穿过的生物膜层数及磷脂分子层数分别是（B

）

A、5层和10层

B、6层和12层

C、7层和7层

D、8层和16层

例4、血浆中的一个葡萄糖分子进入组织细胞被彻底氧化分解，需要穿过几层细胞膜（B

）

A、5层

B、3层

C、6层

D、4层

例5、外界空气中氧气进入人体骨骼肌细胞被利用，至少要穿过的生物膜层数是（C

）

A、5层

B、10层

C、11层

D、12层

例6、二氧化碳从外界进入某绿色植物细胞完成光合作用和通过有氧呼吸被分解成二氧化碳

后又离开该细胞，共穿过的生物膜层数是（A

）

A、10层

B、12层

C、8层

D、6层

▲3：影响物质跨膜运输的因素：

①物质浓度差：

运输速率

自由扩散：的运输速率随物质浓度差增加而加快，呈正相关。

0 物质浓度差

自由扩散

运输速率

协助扩散和主动运输：是在一定浓度范围内，运输速率随物质

增加而加快，超过一定浓度则由于载体

蛋白数量有限，再增加物质浓度，速率

也不增加。

0

物质浓度差

②氧气浓度：

氧气主要影响细胞呼吸，进而影响能量供应，所以只对主动运输有影响，如图：

V

V

P

A

0

氧气浓度

0

氧气浓度

自由扩散或协助扩散

主动运输

③温度：温度可影响生物膜的流动性和有氧呼吸有关酶的活性，因而影响物质跨膜运输的速率。

2、胞吞和胞吐：

原理：膜的流动性

举例：大分子（蛋白质、核酸、多糖等）和颗粒性物质，如分泌性蛋白等。

注意：改过程需要能量，且实质上物质不属于跨膜运输，并未真正穿过生物膜。

知识点2：细胞的吸水和失水

1、

渗透作用：

（1）

概念：水分子（或其他溶剂分子）透过半透膜，从低浓度向高浓度溶液的扩散。

①

②

③

④

理解：①发生渗透作用的物质是指溶剂分子（水），并非指溶质。

②发生渗透作用的条件之一就是必须存在半透膜或选择透过性膜。

▲半透膜与选择透过性膜：

半透膜：是指某些物质可以通过，而另一些物质则不能通过的多孔性薄膜。（如动物的膀胱膜、肠衣膜和玻璃纸），能否通过半透膜往往取决于分子的大小，不具有主动选择性，不是生物膜。

选择透过性膜：是指细胞要选择吸收的水分子、离子和小分子能通过，而其他离

子、小分子和大分子则不能通过的生物膜。（如细胞膜、生物膜等）选择透过性膜是功能完善的一类半透膜（生物膜），当细胞死亡，细胞膜等生物膜便失去选择透过性。（选择透过性膜具有主动选择性）

③扩散方向：低浓度→高浓度（即水分子多→水分子少）

该浓度是指溶质浓度，且实际上两溶液间水分子是进行双向运动的（水分子多的向水分子少的扩散快）。

④扩散与渗透：扩散是指一种物质的分子从相对高浓度的地方移动到低浓度的地方。

渗透仅指溶剂分子（水）穿过半透膜的扩散。

（2）

渗透作用发生的条件：

①具有一层半透膜（选择透过性膜）

②膜两侧溶液存在浓度差（该浓度是指摩尔浓度而非质量浓度）

▲吸胀作用与渗透作用不同：吸胀作用是指亲水性物质（如蛋白质、淀粉、纤维素等）与水分子结合，导致细胞吸水的一种作用。

（3）通过模拟实验探究膜的透性：（必修1P60→问题探讨）

例7、如图所示，把体积与质量浓度相同的葡萄糖和蔗糖溶液用半透膜（允许溶剂和葡萄糖通过，不允许蔗糖通过）隔开，开始时和一段时间后液面情况是（C

）

A、甲高于乙

B、乙高于甲

C、甲先高于乙，乙后高于甲

D、乙先高于甲，甲后高于乙

2、

动物细胞的吸水和失水：（必修1 P60→图4－1）

动物细胞的细胞膜是一层选择透过性膜，相当于半透膜，当细胞内外存在浓度差时，细胞就会出现吸水和失水的情况。

如：细胞外液浓度<细胞内液浓度时，细胞吸水膨胀（甚至涨破）

细胞外液浓度>细胞内液浓度时，细胞失水皱缩

细胞外液浓度=细胞内液浓度时，细胞水分进出平衡，形态不变。

例8、（2011年高考）将人的红细胞放入4摄氏度蒸馏水中，一段时间后红细胞破裂，主要原因是（C

）

A、红细胞膜具有水溶性

B、红细胞的液泡体积增大

C、蒸馏水大量进入红细胞

D、低温时红细胞膜流动性增大

3、植物细胞的吸水和失水：（所有植物细胞都能吸水和失水，但不破裂）

植物细胞的细胞膜或原生质层，相当于半透膜，构成一个渗透系统，当细胞内外出现溶液浓度差是，就会出现吸水和失水的情况，成熟的植物细胞可表现为质壁分离和复原的现象。

（1）

质壁分离和复原：

①质壁分离：指成熟植物细胞壁与原生质层之间分离的现象。

理解：▲1：原生质、原生质层、原生质体：

原生质：是指细胞内生命物质的总称；包括细胞膜、细胞质和细胞核（拟核）。一个动物细胞就是一团原生质，植物细胞由原生质和细胞壁组成。

原生质层：是指成熟植物细胞中的细胞膜、液泡膜以及两膜之间的细胞质组成。不包括细胞核、细胞液和细胞壁。原生质层存在两层生物膜，相当于半透膜（选择透过性膜）。

原生质体：是指植物细胞中，去除了植物细胞壁以后所剩下的植物细胞结构。对于成熟的植物细胞，可以认为原生质体包括原生质层、细胞液和细胞核三部分。（所有正常细胞都有原生质体）

▲2：实现条件：a、活的成熟的植物细胞，即原生质层具有选择透过性

b、细胞壁的伸缩性比原生质层小（都具有伸缩性）

c、细胞外液浓度>细胞液浓度（而且一定要大到一定程度）

②质壁分离复原：是指已发生质壁分离的植物细胞的原生质层和液泡逐渐恢复原状的现象。

理解：▲1：质壁分离和质壁分离复原都是一种过程现象，它们能分别反映细胞正在失水和吸水，从而导致细胞的形态改变。

▲2：实现条件：a、已发生质壁分离的活的成熟的植物细胞

b、原生质层的伸缩性>细胞壁的伸缩性

c、细胞液浓度>细胞外液浓度

③应用：a：观察植物细胞的细胞膜，验证植物细胞的吸水和失水

b：判断植物细胞的死活

c：初步测定植物细胞的细胞液浓度

④观察植物细胞质壁分离及复原现象的实验

a、选材：选用有大液泡且最好液泡带有颜色的细胞。（如：紫色洋葱鳞片叶表皮细胞）

b、现象：质壁分离：液泡变小，细胞液紫色加深，细胞液浓度由小变大，吸水能力由小变大。

质壁分离复原：液泡变大，细胞液紫色变浅，细胞液浓度由大变小，吸水能力由大变小

c、试剂选择：

常用试剂：质量分数为30%的蔗糖溶液（较慢）和质量分数为5%的食盐溶液（较快）

自动复原试剂：质量分数为7%的尿素溶液、甘油，质量浓度为0.1克/毫升的硝酸钾溶液，质量分数为5%的食盐溶液

▲原因：此物质中溶质也能通过细胞膜，仅比水速度慢。

能出现质壁分离但不能复原的试剂：高浓度溶液（如高浓度蔗糖溶液）

不能用于质壁分离和复原的试剂：盐酸、酒精、醋酸等（能杀死细胞）。

注意：▲1：死细胞、动物细胞、植物未成熟的细胞不能发生质壁分离及复原现象。

▲2：用质壁分离与复原实验测定细胞液浓度的范围：

分别镜检

待测细胞+一系列具有浓度梯度的蔗糖溶液

细胞液浓度介于未发生质壁分离和刚好发生质壁分离的蔗糖溶液的浓度之间。

▲3：用质壁分离与复原实验比较不同植物细胞的细胞液浓度：

分别镜检

待测细胞+0.3克/毫升的蔗糖溶液

刚好发生质壁分离时所

需时间的比较

判断细胞液浓度大小（即时间越短，细胞液

浓度越小）。

例9、在观察植物细胞的质壁分离和复原的过程中，某同学在视野中看到生活着的洋葱表皮细胞正处于如图所示状态，a、b表示该部位溶液的浓度，由此可以推测（D

）

A、可能a > b，细胞渗透吸水

B、可能a = b，渗透系统保持动态平衡

C、可能a < b，细胞渗透失水

D、上述三种情况都有可能存在

例10、以紫色洋葱鳞茎表皮为材料观察植物细胞质壁分离现象，下列叙述错误的是（D

）

A、在发生质壁分离的细胞中能观察到紫色中央液泡逐渐缩小

B、滴加30%的蔗糖溶液比10%的蔗糖溶液易引起细胞质壁分离

C、发生质壁分离的细胞放入清水中又复原，说明细胞保持活性

D、用高浓度的氯化钠溶液代替蔗糖溶液不能引起细胞质壁分离

（2）植物细胞吸水和失水原理的应用：

①农业生产方面：Ⅰ、合理灌溉农作物

Ⅱ、盐碱地植物易缺水，不易存活；一次施肥过多会造成“烧苗”现象。

②食品保存方面：糖渍、盐渍食品不易变质的原因：是在食品的外面形成很高浓度的溶液，使微生物不能再上面生存，繁殖而得以较长时间地保存。

糖醋食品的制作原理是：醋酸能使细胞死亡，原生质层失去选择透过性，蔗糖分子便进入死细胞内。

③医疗方面：医用生理盐水的浓度为0.9﹪，其渗透压与人体细胞外液的渗透压相当，可使人体细胞保持正常的形态和功能。

例11、利用高浓度食盐溶液杀菌防腐的原理是：（C ）

A、由于食盐中氯离子有杀菌作用

B、由于高浓度食盐溶液中水分不足，导致不能生存

C、由于渗透作用，使细菌细胞失水而死亡

D、由于食盐溶液呈中性，不适于细菌生长

补充：植物根吸水的主要动力：是蒸腾作用（另外如根压）

①影响水分运输的主要动力也是蒸腾作用（气孔蒸腾是一种最主要的蒸腾形式）。

②气孔蒸腾是指植物体中水分以气体状态从叶片上的气孔散失到体外的现象。

③影响蒸腾作用的的最主要因素是光照，此外还有温度、湿度和风等。

④植物用根系吸收的水分，绝大多数以蒸腾作用散失，只有少部分用于各项生命活动（如：

光合作用、呼吸作用等），但蒸腾作用意义很大：a、吸水和运水的动力

b、促进导管汁液

运输

c、降低叶片温度

d、有利于气体交换

e、生态意义：调节气温、气体温度

▲吸水和吸无机盐离子：方式不同，动力不同；

运水和运无机盐离子：动力相同

知识点3：细胞膜的结构特点和功能特点的验证

1、对生物膜结构的探索历程：（必修1P65→67）

▲1：流动镶嵌模型的基本内容：（必修1P68）

2、细胞膜结构特点的验证：

（1）实验室验证：（必修1P67→人－鼠细胞荧光标记融合实验）

（2）细胞融合技术就是利用细胞膜的流动性完成。载体对物质主动运输过程，也可以认为

是蛋白质运动的一种形式。

3、细胞膜功能特点的验证：（自变量→因变量）

（1）实验1：

等量的两组花瓣（甲、乙）

甲

对照

乙

浸泡在清水中

浸泡在稀盐酸中

花瓣颜色不变，清水无色

花瓣褪色，溶液变红

得出结论

（2）实验2：浸泡后的玉米种子

煮熟的玉米种子

浸在红墨水中，一段时间纵剖，观察染成

红色的部位

胚乳红，胚未红

胚乳，胚都红

得出结论

（3）实验3：含不同矿质元素的培养液﹢不同植物

↓

测定培养液中的各种矿质元素的初始浓度

↓一段时间

测定实验结束是培养液中各种矿质离子浓度

↓

比较同一植物吸收不同无机盐离子及不同植物吸收同一矿质离子的情况

↓

得出结论