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第4章细胞的物质输入和输出 必考知识讲义(超详细超全) 高中生物人教版(2019)必修一--第1页
第 4 章 细胞的物质输入和输出
第 1 节 被动运输
1. 渗透作用
（1）概念： 水 分子等溶剂分子通过 半透膜 从 低 浓度溶液向 高 浓度溶液的扩散。
（2）发生条件：①具有 半透膜 ；②膜两侧溶液有 浓度差 [提醒：指物质的量浓度 ]。
（3）渗透作用装置
蔗糖分子 水分子 半透膜
水分子能通过半透膜、蔗糖分子不能通过半透膜
渗透现象示意图
分析：漏斗内蔗糖溶液浓度 大于 烧杯内清水浓度；半透膜允许水分子可透过，蔗糖分子不能透过。
水分子
单位体积蔗糖溶液中水分子数 少于 单位体积清水中水分子数→多的一边 ───→ 少的一边。
水分子数多
单位时间内：低浓度溶液 高浓度溶液→漏斗颈内液面 上升 。
水分子数少
漏斗内液面不再上升 (平衡后 )，仍然是漏斗内蔗糖溶液浓度 大于 烧杯内溶液浓度。
注：液面上升速度及高度差都取决于膜两侧溶液的 浓度差 。渗透作用中水分子运动方向是 双向 的。
2. 动物细胞的吸水和失水
（1）条件： 细胞膜 相当于半透膜； 细胞质 与外界溶液有浓度差。
（2）现象
①图 A：外界溶液浓度＜细胞质浓度→细胞 吸水膨胀 。
②图 B：外界溶液浓度＞细胞质浓度→细胞 失水皱缩 。
③图 C：外界溶液浓度＝细胞质浓度→水分进出细胞处于 动态平衡 ，细胞维持正常的 形态功能 。
注：动物细胞吸水和失水的速率和量取决于 浓度差 。
3. 成熟植物细胞的吸水和失水
（1）成熟植物细胞的结构
全透 小
细胞膜
液泡膜 选择透过 半透膜 大
细胞质
浓度
（2）【实验】观察植物细胞的吸水和失水
①实验原理
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第4章细胞的物质输入和输出 必考知识讲义(超详细超全) 高中生物人教版(2019)必修一--第2页
内因：原生质层具有 选择透过 性，相当于一层 半透膜 ；原生质层的伸缩性 大于 细胞壁的。
外因：原生质层两侧的溶液具有 浓度差 。
外界溶液浓度＞细胞液浓度→细胞 失水 →发生 质壁分离 现象。
外界溶液浓度＜细胞液浓度→细胞 吸水 →发生 质壁分离复原 现象。
②实验材料： 活 的(细胞有活性 ) 成熟 的(有大液泡 ) 植物 细胞 (有细胞壁 )，如 洋葱鳞片叶外表皮
或黑藻叶。采用紫色洋葱鳞片叶外表皮，是因为细胞中有一个 紫色 的中央大液泡，便于观察。
③实验步骤
外表皮 的临时装片。
中央液泡 的大小，以及 原生质层 的位置。
的蔗糖 溶液，在盖玻片的另一侧用吸水纸吸引，重复几次。
： 因细胞渗透 失水 ，所以可观察到： 原生质层与细胞壁 逐渐分离 ，发生 质
壁分离 现象；此过程中液泡体积逐渐 变小 、颜色逐渐 变深 。另外可推测出细胞液浓度逐渐 升
高 ，渗透压逐渐 升高 ，细胞吸水能力逐渐 增强 。此状态下细胞壁与原生质层间充满 蔗糖溶液 。
清水 ，在盖玻片的另一侧用吸水纸吸引，重复几次。
：因细胞渗透 吸水 ，所以可观察到：原生质层逐渐 贴近 细胞壁，发生 质壁
分离复原 现象；此过程中液泡体积逐渐 变大 、颜色逐渐 变浅 。另外可推测出此过程中液泡浓
度逐渐 降低 ，细胞吸水能力逐渐 减弱 。
蔗糖溶液
质壁分离
质壁分离复原
注：植物细胞吸水和失水的速率和量取决于 浓度差 。质壁分离及复原过程中都有水分子进出细胞。
4. 渗透现象及原理的拓展分析
（1）死细胞、动物细胞及未成熟的植物细胞 不能 发生质壁分离。
（2）在一定浓度、溶质 (如蔗糖 )不能穿膜的溶液中成熟植物细胞现象为：发生 质壁分离 。
（3）在一定浓度、溶质 (如葡萄糖溶液、 KNO 溶液、尿素、乙二醇 )可穿膜的溶液中成熟植物细胞现象
3
为：发生 质壁分离后又自动复原 。
（4）成熟植物细胞在高浓度的蔗糖溶液 (如 )中能发生 质壁分离 现象，
但不能复原，原因是 外界溶液浓度过高，导致细胞失水过多而死亡 。
（5）当细胞处于平衡状态时，细胞吸水量 等于 失水量。
（6）右图所示状态细胞， A 浓度 大于或小于或等于 B 浓度。
（7）高浓度盐水可对伤口杀菌消毒，原因是 高浓度盐水可使细菌渗透失水而死亡 。
5. 被动运输
（1）物质以 扩散 方式进出细胞，不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，这种物质跨膜运输方式称为被
动运输。
（2）特点 :①顺浓度梯度跨膜运输物质 。② 不消耗能量 。
（3）类型：
被动运输 原理 实例
自由扩散 物质通过简单的 扩散作用 进出细胞 水、 O2、CO2、甘油、乙醇、苯、性激素 等
进出细胞的物质借助 载体蛋白 的扩散 葡萄糖 进入红细胞
协助扩散
进出细胞的物质借助 通道蛋白 的协助 水、某些离子或分子
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第 2 节 主动运输与胞吞、胞吐
1. 主动运输
（1）物质逆浓度梯度 进行跨膜运输，需要载体蛋白 的协助，同时还需要消耗 细胞内化学反应所释放的能量 ，
这种方式叫作主动运输。
（2）实例：小肠上皮细胞吸收小肠液中的氨基酸和葡萄糖；多数 离子 逆浓度跨膜运输。
（3）意义：主动运输普遍存在于动植物和 微生物细胞 中，通过主动运输来选择吸收 所需要的物质 ，排出
代谢废物和 对细胞有害的物质 。
：
（1）结构基础：依赖于 膜的流动性 。
（2）胞吞：细胞外 →细胞内，消耗 能量 。如 变形虫摄食 、白细胞吞噬病原体 等。
（3）胞吐：细胞内 →细胞外，消耗 能量 。如 胰岛素、抗体等分泌蛋白的分泌 。
2. 主动运输与被动运输的比较 （体现了膜的 选择透过 性）
方向 载体 能量
方式 举例
(?浓度→ ?浓度) (需要/不需要) (消耗/不消耗)
H O、O 、CO 、甘油、脂肪酸、
2 2 2
自由扩散 高→低 不需要 不消耗
被动 乙醇、苯、尿素
运输
协助扩散 高→低 需要 不消耗 葡萄糖进入红细胞
小肠吸收 葡萄糖、氨基酸、核
主动运输 低→高 需要 消耗
苷酸、无机盐离子 等
3. 模型图分析
（1）图①表示： 自由扩散 图②表示： 协助扩散 图③表示： 主动运输 。
（2）图④表示： 自由扩散 图⑤表示： 协助扩散 图⑥表示： 主动运输 。
4. 曲线图分析
（1）图⑦表示 自由扩散 ，运输速率与物质浓度呈 正比 。
（2）图⑧可表示 协助扩散或主动运输 ，若表示协助扩散， OP 段限制因素是 物质浓度 ，P 点后限
制因素是 载体数量 ；若表示主动运输， OP 段限制因素是 物质浓度 ，P 点后限制因素是 载体数
量或能量 。
（3）图⑨曲线运输速率与 O 浓度无关，说明不消耗能量，曲线表示 被动运输 。
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（4）图⑩表示 主动运输 ，OP 段限制因素是 O 浓度 ，P 点后限制因素是 载体数量 。
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（5）图 曲线运输速率与载体数量无关，说明不需要载体，曲线表示