2022年秋高中生物 第四章 物質的輸入和輸出第3節(jié) 物質跨膜運輸的方式學案 新人教版必修1

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1、2022年秋高中生物 第四章 物質的輸入和輸出 第3節(jié) 物質跨膜運輸的方式學案 新人教版必修1 學習目標 1．舉例說明物質跨膜運輸方式的類型及特點。(重點) 2．說出被動運輸與主動運輸方式的異同點。(難點) 3．闡述主動運輸對細胞生活的意義。 核心概念 被動運輸　自由擴散　協(xié)助擴散　主動運輸　胞吞　胞吐 一、被動運輸和主動運輸——跨膜運輸 1．被動運輸 2．主動運輸 [預習反饋] 連線。 __①—b—Ⅰ__②—c—Ⅱ__③—a—Ⅲ____ 二、大分子物質的運輸 ？思考 1．結合主動運輸所需要的條件分析，與主動運輸有關的細胞器有哪些？ 提示：

2、核糖體、線粒體。 2．葡萄糖不能通過無蛋白質的磷脂雙分子層，但是小腸細胞能大量吸收葡萄糖，對此該如何解釋？ 提示：葡萄糖的跨膜運輸需要載體蛋白的協(xié)助，推測小腸上皮細胞的細胞膜上有能夠轉運葡萄糖的蛋白質。 H　　判斷題 1．大分子物質，如蛋白質，進出細胞穿過0層生物膜。(　√　) 2．胞吞和胞吐都需要消耗能量，也需要載體。(　×　) 3．胞吞和胞吐體現了膜的結構特性——流動性。(　√　) 4．分泌蛋白主要是通過主動運輸的方式排出細胞外。(　×　) 5．已知骨骼肌細胞和脂肪細胞膜上的載體蛋白轉運葡萄糖的過程不消耗ATP，則葡萄糖進入骨骼肌細胞內的運輸方式是協(xié)助擴散。(　√　) 6

3、．協(xié)助擴散和主動運輸需要細胞膜上的同一種載體蛋白。(　×　) 7．較大的分子，如葡萄糖等，只有通過主動運輸才能進入細胞。(　×　) 8．抑制細胞呼吸對自由擴散和主動運輸的轉運速率均有影響。(　×　) 知識點1　被動運輸 Z　 1．擴散與被動運輸 (1)擴散：物質分子從高濃度區(qū)域向低濃度區(qū)域轉移，直到均勻分布的現象，擴散的速率與物質的濃度梯度成正比。 擴散速度在氣體中最大，液體中其次，固體中最小；而且濃度差越大、溫度越高、參與的粒子質量越小，擴散速度也越大。 (2)被動運輸：物質順濃度梯度進出細胞的擴散。 2．被動運輸的類型——自由擴散和協(xié)助擴散 自由擴散 協(xié)助擴散

4、 概念 物質通過簡單的擴散作用進出細胞的方式 物質借助載體蛋白進出細胞的擴散 運輸方向 高濃度→低濃度 高濃度→低濃度 特點 不需載體蛋白和能量 需載體蛋白，不需能量 示意圖 曲線 實例 小分子或脂溶性物質，如O2、CO2、H2O、甘油、脂肪酸、乙醇、苯、尿素 紅細胞吸收葡萄糖 知識貼士 ①被動運輸的速率還與該物質分子的大小、脂溶性程度等有關，如分子越小、脂溶性越強，運輸速率越快。 ②表中“高濃度”和“低濃度”是指運輸離子或小分子本身的濃度，而不是所處溶液的濃度。 ③兩種運輸方式的動力均來自細胞內外物質的濃度差，此外，協(xié)助擴散還與載體蛋白的種

5、類和數量有關。 D　 典例1　下列現象中屬于自由擴散的是(　A　) A．水通過細胞膜　 B．K＋通過細胞膜 C．蛋白質通過細胞膜　 D．C6H12O6通過紅細胞膜 [解析]　水通過細胞膜屬于自由擴散；K＋通過細胞膜是主動運輸；蛋白質通過細胞膜是胞吞或胞吐；C6H12O6通過紅細胞膜是協(xié)助擴散。 〔變式訓練1〕　甲、乙兩種物質分別依賴自由擴散(簡單擴散)和協(xié)助擴散進入細胞，如果以人工合成的無蛋白磷脂雙分子膜代替細胞膜，并維持其他條件不變，則(　D　) A．甲運輸被促進　 B．乙運輸被促進 C．甲運輸被抑制　 D．乙運輸被抑制 [解析]　乙的運輸過程需要載體蛋白的參與，而人工合成

6、的膜無蛋白質。 知識點2　主動運輸和胞吞胞吐 Z　 1．概念 從低濃度一側運輸到高濃度一側，需要載體蛋白的協(xié)助，同時還要消耗細胞內化學反應所釋放的能量，這種方式叫做主動運輸，如圖 (1)特點 (2)實例：小腸絨毛上皮細胞對K＋、Na＋、葡萄糖、氨基酸等營養(yǎng)物質的吸收。 2．主動運輸的意義 主動運輸普遍存在于動植物和微生物細胞中，保證了活細胞能夠按照生命活動的需要，主動選擇吸收所需要的營養(yǎng)物質，排出代謝廢物和對細胞有害的物質。 3．大分子物質通過細胞膜的方式——胞吞和胞吐 (1)過程 胞吞：大分子物質囊泡―→大分子物質進入細胞內 胞吐：大分子物質囊泡大分子物質排出細

7、胞外 (2)結構基礎：細胞膜的流動性。 (3)特點：需要消耗能量。 (4)實例 知識貼士 胞吞和胞吐不是跨膜運輸 自由擴散、協(xié)助擴散和主動運輸，都是將細胞要選擇吸收的物質從細胞膜的一側運到另一側，即跨膜運輸；而胞吞和胞吐是大分子以囊泡的形式進出細胞的運輸方式。胞吞是通過細胞膜內陷形成囊泡，將大分子包圍起來進入細胞。胞吐是在細胞內形成囊泡，囊泡與細胞膜融合后，將內含物釋放出去。 D　 典例2　如圖表示植物從土壤中吸收某種礦質元素離子的過程。下列敘述中不正確的是(　D　) A．該礦質元素離子的運輸既需要載體蛋白也需要ATP，所以為主動運輸 B．該礦質元素離子可以從低濃度

8、一側向高濃度一側運輸 C．如果細胞膜上運輸該礦質元素離子的載體蛋白被去除，那么該礦質元素離子不能被運輸 D．運輸該礦質元素離子的載體蛋白不能被重復利用 [解析]　從圖中可以看出，該礦質元素離子的運輸既需要載體蛋白也需要ATP，且運輸方向是從低濃度一側到高濃度一側，所以可以判斷其運輸方式為主動運輸，A、B兩項正確。如果細胞膜上運輸該物質的載體蛋白被去除，那么該礦質元素離子不能再被運輸，C項正確。載體蛋白可以被重復利用，D項錯誤。 典例3　如圖所示為細胞對大分子物質進行“胞吞”和“胞吐”的過程。下列與此有關的敘述，錯誤的是(　D　) A．a與b均要以膜的流動性為基礎才可能發(fā)生 B．

9、a要有細胞表面識別和內部供能才可能完成 C．b在細胞分泌的同時導致膜成分的更新 D．b與a分別是細胞排出廢物和攝取養(yǎng)分的基本方式 [解析]　胞吞和胞吐是膜具有流動性的具體體現，A項正確。胞吞是物質通過細胞膜外表面的糖蛋白識別并消耗能量進入細胞內的過程，B項正確。細胞分泌是高爾基體以“出芽”形式形成的囊泡與細胞膜融合，將大分子物質排到膜外的過程，因此，部分高爾基體膜的成分轉移到細胞膜上，導致膜成分的更新，C項正確。細胞排出廢物和攝取養(yǎng)分的基本方式是物質的跨膜運輸；被動運輸和主動運輸，D項錯誤。 〔變式訓練2〕　下表是人體成熟紅細胞與血漿中的K＋和Mg2＋在不同條件下的含量比較，據表分析不

10、確切的是(　A　) 處理前(mmol) 用魚藤酮處理后(mmol) 用烏本苷處理后(mmol) 細胞內 血漿中 細胞內 血漿中 細胞內 血漿中 K＋ 145 5 11 5 13 5 Mg2＋ 35 1.4 1.8 1.4 35 1.4 A．魚藤酮對K＋和Mg2＋的載體蛋白的生理功能均有抑制作用 B．烏本苷抑制K＋的載體蛋白的生理功能而不影響Mg2＋的載體蛋白的生理功能 C．魚藤酮抑制ATP的合成從而影響K＋和Mg2＋的運輸 D．正常情況下血漿中K＋和Mg2＋均通過主動運輸進入紅細胞 [解析]　由表格中處理前的數據可知：K＋和Mg2＋由

11、血漿進入紅細胞內是逆濃度運輸，即為主動運輸。用魚藤酮處理后，K＋和Mg2＋的運輸均受到影響，主動運輸一需要能量(ATP)，二需要載體蛋白，所以魚藤酮可能抑制ATP的合成，也可能影響載體蛋白的功能，從而影響K＋和Mg2＋的運輸。經魚藤酮處理后，紅細胞內兩種離子的量均有變化，說明魚藤酮對不同離子的影響沒有專一性，即不是作用于不同離子的載體蛋白，而是作用于呼吸作用某過程而抑制ATP的合成，從而抑制不同離子的運輸。 一、物質運輸方式的判斷 1．結合實例直接進行判斷 運輸方式 實例 自由擴散 水、氣體(O2、CO2等)、脂溶性物質(甘油、脂肪酸、性激素、乙醇、乙二醇、苯等)進出細胞 協(xié)

12、助擴散 葡萄糖進入紅細胞 主動運輸 無機鹽離子、氨基酸、核苷酸、葡萄糖(進入紅細胞除外)進出細胞 胞吐、胞吞 蛋白質的分泌、吞噬細胞吞噬抗原和細胞碎片等 2．根據分子大小及對載體蛋白、能量的需要情況進行判斷(如圖) 3．根據運輸方向判斷 順濃度梯度的跨膜運輸方式是自由擴散和協(xié)助擴散，逆濃度梯度的跨膜運輸方式一定是主動運輸。 4．根據達到平衡時的濃度判斷 若達到平衡時細胞內外仍存在濃度差，則是主動運輸，因為自由擴散和協(xié)助擴散達到平衡時，細胞內外濃度相等。 5．不同條件下運輸方式的判斷 (1)消耗能量的運輸方式有胞吞、胞吐和主動運輸。 (2)需要載體蛋白參與，不消耗能

13、量的運輸方式一定是協(xié)助擴散。 6．根據曲線判斷 (1)隨物質濃度的增加，有飽和點的曲線表示協(xié)助擴散或主動運輸(如圖甲)。 (2)成正比關系的曲線表示自由擴散(如圖乙)。 (3)與細胞呼吸或O2濃度有關的曲線表示主動運輸(如圖丙)。 知識貼士 無機鹽離子的運輸方式 無機鹽離子的運輸方式并非都是主動運輸，在順濃度梯度的情況下，也可通過被動運輸方式進出細胞。如在神經沖動的傳導過程中Na＋、K＋的運輸，興奮時Na＋內流和恢復靜息狀態(tài)時K＋外流都是協(xié)助擴散。 二、影響物質跨膜運輸的因素 1．影響自由擴散和協(xié)助擴散的因素： 方式 影響因素 影響趨勢 曲線 自由 擴散 膜

14、兩側物質的濃度差 與濃度差成正相關 協(xié)助 擴散 ①膜兩側物質的濃度差； ②膜上載體蛋白的種類和數量 當載體蛋白達到飽和時，物質濃度增加，物質的運輸速率也不再增加 2．影響主動運輸的因素： (1)載體蛋白的種類和數量：決定所運輸的物質的種類和數量(如圖)。載體蛋白的數量有限，當細胞膜上的載體蛋白達到飽和時，細胞吸收相應物質的速率不再隨物質濃度的增大而增加。 (2)能量：凡是影響細胞產生能量的因素都能影響主動運輸，如O2濃度、溫度等(如圖)。 注意：與O2濃度沒有關系的跨膜運輸方式有自由擴散和協(xié)助擴散，這兩種方式都不需要細胞呼吸提供能量。 典例4　某哺乳動物神

15、經細胞內外的K＋和Na＋濃度見下表。下列屬于主動運輸的是(　D　) 細胞內濃度(mmol·L－1) 細胞外濃度(mmol·L－1) K＋ 140.0 3.0 Na＋ 18.0 145.0 A．K＋經鉀離子通道排出細胞 B．K＋與有關載體蛋白結合排出細胞 C．Na＋經鈉離子通道進入細胞 D．Na＋與有關載體蛋白結合排出細胞 [解析]　根據表格中信息，神經細胞外Na＋濃度較高，細胞內K＋濃度較高，K＋經離子通道排出細胞和Na＋經過離子通道進入細胞屬于被動運輸，A、C兩項錯誤；K＋與有關載體蛋白結合排出細胞，運輸方向是由高濃度到低濃度，運輸方式為協(xié)助擴散，B項錯誤；Na

16、＋與有關載體蛋白結合排出細胞，運輸方向是由低濃度到高濃度，運輸方式為主動運輸，D項正確。 典例5　科學家在研究細胞膜運輸物質時發(fā)現有下列四種關系，分別用下圖中四條曲線表示，在研究具體的物質X時，發(fā)現與曲線②和④相符。試問：細胞膜運輸物質X的方式是(　B　) A．自由擴散　　 B．主動運輸 C．協(xié)助擴散　 D．胞吐 [解析]　分析跨膜運輸的方式，主要應從影響跨膜運輸的因素入手，尤其從載體蛋白和能量兩方面考慮。曲線①說明運輸速度與物質濃度呈正相關，不受其他因素的限制，應為自由擴散。因為氧氣濃度的高低影響細胞呼吸，進而影響能量的供應，而主動運輸需要消耗能量，曲線③說明運輸速度與氧氣濃度無

17、關，說明這種方式不是主動運輸，而是一種被動運輸方式(自由擴散或協(xié)助擴散)。曲線②在一定范圍內隨物質濃度升高運輸速度加快，當達到一定程度后，而保持穩(wěn)定，說明這種方式需要載體，不是自由擴散，可能是協(xié)助擴散或主動運輸。曲線④說明運輸速度與氧氣濃度有關，說明這個過程是需要能量的，只能是主動運輸。經綜合分析，運輸物質X的方式是主動運輸。 1．大分子物質進出細胞的方式：胞吞、胞吐。 2．被動運輸：物質順濃度梯度進出細胞。 (1)自由擴散：物質通過簡單的擴散作用進出細胞。(2)協(xié)助擴散：進出細胞的物質借助載體蛋白的擴散。 3．主動運輸：從低濃度一側運輸到高濃度一側，需要載體蛋白的協(xié)助，同時還需要消耗細胞內化學反應所釋放的能量。 4．被動運輸和主動運輸體現了膜的選擇透過性特點，胞吞和胞吐體現了膜的流動性特點。