高中生物人教版必修1学案43物质跨膜运输的方式.docx
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高中生物人教版必修1学案43物质跨膜运输的方式
第3节 物质跨膜运输的方式
课前自主预习案
一、被动运输
1．概念：
物质进出细胞，顺浓度梯度的扩散。
2．类型
方式
自由扩散
协助扩散
特点
物质通过简单的扩散作用进出细胞
进出细胞的物质借助载体蛋白进出细胞
实例
水、O2、CO2、甘油、乙醇、苯等
葡萄糖进入红细胞
二、主动运输
1．运输方向：
从低浓度一侧运输到高浓度一侧。
2．基本条件
（1）细胞膜上相应载体蛋白的协助。
（2）消耗细胞内化学反应所释放的能量。
3．生理意义：
保证活细胞按照生命活动的需要，主动选择吸收所需要的营养物质，排出代谢废物和对细胞有害的物质。
三、大分子物质的运输
1．胞吞：
大分子附着在细胞膜表面，这部分细胞膜内陷形成小囊，包围着大分子。
然后小囊从细胞膜上分离下来，形成囊泡，进入细胞内部。
2．胞吐：
细胞需要外排的大分子，先在细胞内形成囊泡，然后移动到细胞膜处，并与之融合将大分子排出细胞。
1.离子和小分子物质的跨膜运输[连线]
2．大分子物质的运输[填表]
类别
方式
过程
进细胞
胞吞
大分子→细胞膜表面→细胞膜内陷形成小囊→小囊从细胞膜上分离下来，形成囊泡→进入细胞内部
出细胞
胞吐
大分子先在细胞内形成囊泡→囊泡移动到细胞膜处→与细胞膜融合→大分子排出细胞
课堂互动探究案
【课程标准】
举例说明有些物质顺浓度梯度进出细胞，不需要额外提供能量；有些物质逆浓度梯度进出细胞，需要能量和载体蛋白
举例说明大分子物质可以通过胞吞、胞吐进出细胞
【素养达成】
1．通过列表比较，掌握物质跨膜运输方式的三种类型。
（科学思维）
2．掌握区分被动运输和主动运输的方法。
（科学思维）
3．结合具体实例，理解主动运输对细胞生活的意义。
（社会责任）
师：
这是洋葱鳞片叶外表皮，它在什么情况下吸水，又在什么情况下失水呢？
生：
当洋葱细胞的细胞液浓度高于外界溶液浓度时，细胞吸水；小于外界溶液浓度时，细胞失水。
师：
对。
细胞要进行正常的生命活动，不仅要吸收水，还要吸收许多其他的物质，这些物质进出细胞是不是也像水一样取决于细胞内外溶液的浓度差呢？
科学家对此已经进行了大量的研究，并已经弄清了许多物质的跨膜方式。
今天，我们就来共同学习——物质跨膜运输的方式。
探究点一 被动运输
【师问导学】
物质顺浓度梯度扩散进出细胞的过程称为被动运输，结合下图分析其特点。
1．对两种方式进行比较，完成下表
方式
转运方向
是否需要载体蛋白
是否消耗能量
方式1
高浓度→低浓度
不需要
不消耗
方式2
高浓度→低浓度
需要
不消耗
（1）方式1中，物质通过简单的扩散作用进出细胞，叫做自由扩散。
（2）方式2中，进出细胞的物质借助载体蛋白的扩散，叫做协助扩散。
（3）下列物质中，以方式1运输的是①②④⑤⑥；以方式2运输的是③。
①O2和CO2进出肺泡 ②苯被鼻黏膜细胞吸收 ③红细胞吸收血液中的葡萄糖 ④水分进出根毛细胞 ⑤胆固醇进入肝细胞 ⑥甘油和乙醇被小肠上皮细胞吸收
2．影响被动运输的因素有很多，下面A、B是两种被动运输方式的运输速率和被运输物质的浓度之间的关系曲线：
（1）A表示的方式是自由扩散，转运速率主要取决于膜内外两侧物质的浓度差。
（2）B表示的方式可能是协助扩散，ab段主要受浓度差的影响，bc段受到载体蛋白数量的限制，运输速率不能再上升。
（3）请在C图中画出被动运输的运输速率和细胞能量供应的关系曲线。
答案：
【智涂笔记】
被动运输的影响因素
（1）自由扩散的影响因素：
物质运输速率主要取决于浓度差，也与物质分子大小和脂溶性有关。
（2）协助扩散的影响因素：
除了膜两侧物质的浓度差外，还与膜上载体蛋白的种类和数量有关。
当载体蛋白达到饱和时，物质浓度再增加，物质的运输速率也不再增加。
【师说核心】
1．自由扩散（图1）
（1）概念：
物质通过简单的扩散作用进出细胞，叫做自由扩散。
（2）特点：
由高浓度到低浓度；不需要载体蛋白；不消耗能量。
（3）实例
①水分子进出细胞取决于细胞内外溶液的浓度差。
②当肺泡内氧的浓度大于肺泡细胞内部的浓度时，氧便通过扩散作用进入肺泡细胞内部。
③组织细胞内由于细胞呼吸使二氧化碳浓度升高时，二氧化碳便通过扩散作用排出细胞，进入细胞外液，经血液循环运送至肺泡，最终排出体外。
2．协助扩散（图2）
（1）概念：
进出细胞的物质借助于载体蛋白的扩散，叫做协助扩散。
（2）特点：
由高浓度到低浓度；需要载体蛋白；不消耗能量。
（3）实例：
有一些物质不能自由通过细胞膜，如葡萄糖进入红细胞需要特殊蛋白质的协助。
【检测反馈】
1．物质出入细胞的方式中，自由扩散区别于协助扩散的是（ ）
A．由高浓度向低浓度扩散 B．需要载体
C．由低浓度向高浓度扩散D．不需要载体
解析：
自由扩散与协助扩散的相同之处是顺浓度梯度（高浓度→低浓度），同时均不消耗能量；不同之处表现在自由扩散不需要载体，而协助扩散需要载体。
答案：
D
2．甲、乙两种物质分别以自由扩散和协助扩散进入细胞，如果以人工合成的无蛋白磷脂双分子膜代替细胞膜，并维持其他条件不变，则（ ）
A．甲物质的运输被促进B．乙物质的运输被促进
C．甲物质的运输被抑制D．乙物质的运输被抑制
解析：
是否需要载体蛋白是自由扩散与协助扩散的区别。
由于人工合成的无蛋白磷脂双分子膜无蛋白质，也就没有载体蛋白，协助扩散将受到抑制。
答案：
D
探究点二 主动运输和胞吞、胞吐
【师问导学】
1．甲、乙、丙三种植物对土壤中M离子的吸收情况不同，甲不能吸收，乙、丙能吸收且丙吸收的速率更快，据此分析：
（1）研究表明甲根毛细胞膜上不具有运输M的载体蛋白，乙、丙根毛细胞膜上具有运输M的载体蛋白，而且丙的细胞膜上运输M的载体蛋白数量多。
这说明影响主动运输的因素之一是什么？
（2）研究表明，丙植物对M离子的运输速率和细胞的能量供应之间的关系如图所示，请分析：
①ab段的变化说明了什么？
②bc段的变化原因是什么？
③在真核细胞中，与主动运输关系最密切的两种细胞器是什么？
答案：
（1）载体蛋白的种类和数量。
（2）①随能量供应的增加，运输速率增大，说明主动运输需要消耗能量。
②载体蛋白数量的限制，运输速率不再增加。
③核糖体和线粒体。
2．分析下面关于胞吞和胞吐的两个问题：
（1）胞吞和胞吐都要发生膜的弯曲、折叠和融合，这主要体现了生物膜的什么特点？
（2）如果用呼吸抑制剂降低细胞呼吸，细胞的能量供应减少，胞吞和胞吐也会受到影响，这说明什么？
答案：
（1）流动性特点。
（2）胞吞和胞吐需要消耗能量。
【智涂笔记】
[方法链接] 物质出入细胞方式的判断方法
（1）根据物质大小与载体蛋白、能量的需要与否
（2）根据运输方向判断：
逆浓度梯度的跨膜运输方式是主动运输。
【师说核心】
1．主动运输
（1）运输方向
从低浓度一侧运输到高浓度一侧。
（2）条件
①需要载体蛋白的协助。
②需要消耗能量。
（3）意义：
保证了活细胞按照生命活动的需要，主动的选择吸收所需要的营养物质，排出代谢废物和对细胞有害的物质。
2．胞吞和胞吐
（1）胞吞：
当细胞摄取大分子时，首先是大分子附着在细胞膜表面，这部分细胞膜内陷形成小囊，包围着大分子。
然后小囊从细胞膜上分离下来，形成囊泡，进入细胞内部。
（2）胞吐：
细胞需要外排的大分子，先在细胞内形成囊泡，然后移动到细胞膜处，并与之融合，将大分子排出细胞。
3．影响主动运输的因素
（1）载体蛋白的种类和数量：
决定所运输的物质的种类和数量（如图）。
载体蛋白的数量有限，当细胞膜上的载体蛋白达到饱和时，细胞吸收相应物质的速率不再随物质浓度的增大而增加。
（2）能量：
凡是影响细胞产生能量的因素都能影响主动运输，如O2浓度、温度等（如图）。
【检测反馈】
1．下图是植物根从土壤中吸收某矿质离子示意图。
据图判断，该离子跨膜进入根毛细胞的方式为（ ）
A．自由扩散 B．协助扩散
C．主动运输D．被动运输
解析：
结合图示可以看出，该矿质离子的跨膜运输有两个特点：
一是逆浓度梯度，二是消耗ATP，故应为主动运输。
答案：
C
2．如图表示细胞对大分子物质“胞吞”和“胞吐”的过程。
下列与此有关的叙述错误的是（ ）
A．a与b均要以膜的流动性为基础才可能发生
B．a要由细胞表面识别和内部供能才可能完成
C．b表示细胞分泌的同时会导致膜成分的更新
D．b与a分别是细胞排泄废物和摄取养分的基本方式
解析：
胞吞和胞吐是膜流动性的具体体现，胞吞是物质通过膜外表面的糖被识别，消耗能量进入细胞内；细胞分泌是高尔基体由“出芽”形成的囊泡与细胞膜融合，将大分子物质排到膜外，因此，有部分高尔基体膜的成分转移到细胞膜；排出废物和摄取养分的基本方式不是胞吞和胞吐，而是利用膜的选择透过性直接通过细胞膜以自由扩散、主动运输等方式进行。
答案：
D
3．如图是胡萝卜在不同的含氧情况下从硝酸钾溶液中吸收K＋和NO
的曲线。
影响A、B两点和B、C两点吸收量不同的因素分别是（ ）
A．载体蛋白数量、能量
B．能量、载体蛋白数量
C．载体蛋白数量、离子浓度
D．能量、离子浓度
解析：
A、B两点对应的氧浓度不同，细胞呼吸产生的能量不同，导致NO
的吸收量不同。
B、C两点处于相同氧浓度下，呼吸作用产生能量相同，但吸收量有差异，是因为膜上运输NO
的载体蛋白比运输K＋的载体蛋白数量多。
答案：
B
【网络建构】
【主干落实】
1．自由扩散既不需要载体，也不需要能量，水、气体及脂溶性物质以自由扩散方式运输。
2．协助扩散需要载体，但不需要能量，如红细胞吸收葡萄糖。
3．主动运输既需要能量，又需要载体，无机盐离子主要以主动运输方式出入细胞。
4．大分子物质进出细胞的方式是胞吞、胞吐，不属于跨膜运输。
►问题探讨·教材P70
1．提示：
从图上可以看出，氧气、二氧化碳、氮气、苯等小分子（苯还是脂溶性的）很容易通过合成的脂双层；水、甘油、乙醇等较小的分子也可以通过；氨基酸、葡萄糖等较大的有机分子和带电荷的离子则不能通过合成的脂双层。
2．提示：
葡萄糖不能通过人工合成的无蛋白质的脂双层，但小肠上皮细胞能大量吸收葡萄糖，推测小肠上皮细胞的细胞膜上有能够转运葡萄糖的蛋白质。
3．提示：
通过观察此图还可联想并提出，细胞需要的离子是否也通过细胞膜上的蛋白质来运输等问题。
►思考与讨论·教材P71
1．提示：
自由扩散和协助扩散都不需要消耗能量，因为二者都是顺物质的浓度梯度进行的。
2．提示：
自由扩散与协助扩散的共同之处是都不需要细胞消耗能量。
不同之处是：
前者不需要蛋白质的协助，后者必须有蛋白质的协助才能实现。
3．提示：
因为自由扩散和协助扩散都是顺物质的浓度梯度进行的，不需要细胞消耗能量，所以统称为被动运输。
►旁栏思考题·教材P72
提示：
这是细胞的胞吞作用。
这对于人体有防御功能，并有利于细胞新陈代谢的正常进行。
►技能训练·教材P73
1．提示：
K＋和Mg2＋是通过主动运输进入细胞的。
2．提示：
Na＋和Cl－是通过主动运输排出细胞的。
3．提示：
因为以上四种离子细胞膜内外的浓度差较大，细胞只有通过主动运输才能维持这种状况。
►练习·教材P73
基础题
1．提示：
D A选项离子主要通过主动运输进入细胞；B选项大分子物质主要通过胞吞进入细胞；C选项协助扩散需要载体，不需能量。
2．提示：
A 果脯在腌制过程中，细胞已经死亡，细胞膜失去了选择透过性。
拓展题
提示：
低温环境肯定会影响物质的跨膜运输。
温度会影响分子运动的速率，影响化学反应的速率，因此，组成细胞膜的分子的流动性也会相应降低，呼吸作用释放能量的过程也会因有关酶的活性降低而受到抑制。
这些都会影响物质跨膜运输的速率。
第四章 章尾
►自我检测·教材P76
一、概念检测
判断题 1.× 2.× 3.× 4.× 5.×
选择题 1.D 2.C
画概念图
二、知识迁移
提示：
小肠绒毛上皮细胞能够从消化了的食物中吸收葡萄糖，却很难吸收相对分子质量比葡萄糖小的木糖，这一事实说明细胞膜对物质进入细胞具有选择透过性。
这与细胞的生活关系密切，细胞膜的这一特性使细胞尽可能地只吸收自身需要的物质，细胞不需要或对细胞有害的物质需被阻挡在细胞外。
三、技能应用
提示：
略
四、思维拓展
提示：
在顺浓度梯度的情况下，葡萄糖、氨基酸等分子可以通过协助扩散进入细胞。
当细胞外葡萄糖或氨基酸的浓度低于细胞内时，如果此时细胞的生命活动需要这些营养物质，细胞还能吸收这些营养物质，是通过主动运输。
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