版生物新学案同步必修1第4章 第3节 物质跨膜运输的方式.docx
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版生物新学案同步必修1第4章第3节物质跨膜运输的方式
第3节 物质跨膜运输的方式
[学习目标] 1.说明物质进出细胞的方式。
2.进行图表数据的解读。
一、物质跨膜运输的方式
读图，回答相关问题：
1．自由扩散
（1）图A表示的方式是自由扩散，是指物质通过简单的扩散作用进出细胞。
（2）方向：
从高浓度一侧到低浓度一侧。
（3）条件：
不需要载体，也不需要消耗能量。
（4）举例：
水、甘油、乙醇、氧气、二氧化碳、氮气、苯等进出细胞。
2．协助扩散
（1）图C表示的方式是协助扩散。
（2）方向：
从高浓度一侧到低浓度一侧。
（3）条件：
需要载体蛋白的协助。
（4）举例：
葡萄糖进入人体成熟的红细胞。
3．主动运输
（1）图B表示的方式是主动运输。
（2）方向：
从低浓度一侧到高浓度一侧。
（3）条件：
需要载体蛋白的协助，需要消耗能量。
（4）举例：
氨基酸、葡萄糖、核苷酸、各种离子等进入细胞。
（5）意义：
保证了活细胞能够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。
例1
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
答案 D
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。
例2
甲（○）、乙（●）两种物质在细胞膜两侧的分布情况如图所示（颗粒的多少表示浓度的高低），在进行跨膜运输时，下列说法正确的是（ ）
A．乙进入细胞一定有载体蛋白的参与
B．乙运出细胞一定有载体蛋白的参与
C．甲进入细胞一定需要能量
D．甲运出细胞一定不需要能量
答案 A
解析 乙物质进入细胞是逆浓度梯度运输，一定是主动运输，需要载体蛋白的协助；乙物质运出细胞是顺浓度梯度，不一定需要载体蛋白的参与；甲物质进入细胞是顺浓度梯度运输，属于被动运输，不需要消耗能量；甲物质运出细胞是逆浓度梯度运输，一定消耗能量。
二、影响物质跨膜运输的因素
1．图甲表示细胞外溶液浓度对自由扩散方式运输速率的影响，该方式只受膜内外物质浓度差的影响，浓度差越大，自由扩散的速率越大。
2．图乙表示细胞外溶液浓度对协助扩散、主动运输方式运输速率的影响，这两种方式都受细胞外溶液浓度和载体数量的影响。
图中P点之后，物质运输速率不再增加的原因是载体达到饱和（载体的数量有限）。
3．图丙表示的物质运输方式是主动运输，该方式受细胞外溶液浓度、载体数量和能量供应的影响。
4．图丁表示氧分压对离子吸收速率的影响，细胞吸收离子的方式是主动运输，图丁中氧分压为0时，离子吸收速率不为0，其原因是细胞通过无氧呼吸提供能量，B点后离子吸收速率不再增加的原因是载体达到饱和（载体的数量有限）。
例3
如图表示在一定范围内细胞膜外某物质浓度变化与该物质进入细胞膜内的速率的关系，据图分析，下列说法正确的是（ ）
A．该物质进入细胞的方式是自由扩散
B．该物质通过膜时必须与载体蛋白结合
C．该物质可能是水或甘油
D．该物质只能从浓度低的一侧向浓度高的一侧移动
答案 B
解析 由题图可知，该物质的跨膜速率刚开始随膜外该物质的浓度的增加而增加，最后跨膜速率不再随膜外浓度增大而增加，说明该物质的跨膜运输还与膜上的载体蛋白有关，因此该物质跨膜运输方式为协助扩散或主动运输。
例4
（2015·全国卷Ⅱ，1）将三组生理状态相同的某植物幼根分别培养在含有相同培养液的密闭培养瓶中，一段时间后，测定根吸收某一矿质元素离子的量。
培养条件及实验结果见下表：
培养瓶中气体
温度/℃
离子相对吸收量/%
空气
17
100
氮气
17
10
空气
3
28
下列分析正确的是（ ）
A．有氧条件有利于该植物幼根对该离子的吸收
B．该植物幼根对该离子的吸收与温度的变化无关
C．氮气环境中该植物幼根细胞吸收该离子不消耗ATP
D．与空气相比，氮气环境有利于该植物幼根对该离子的吸收
答案 A
解析 17℃条件下氮气（缺氧）环境中该植物幼根对离子的吸收量比氧气条件下低，说明幼根吸收离子需要消耗ATP，与空气环境相比不利于该植物幼根对离子的吸收，A正确，D错误；氮气环境中该植物幼根细胞吸收该离子仍需消耗ATP，C错误；空气中培养，温度为17℃时的离子吸收量明显高于3℃时的，可知该植物幼根对离子吸收与温度有关，B错误。
三、大分子进出细胞的方式
读图，回答相关问题：
1．a方式称为胞吞，大分子物质进入细胞时，大分子附着在细胞膜的表面，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．b方式称为胞吐，细胞需要外排的大分子，先在细胞内形成囊泡，囊泡移动到细胞膜处，与细胞膜融合，将大分子排出细胞。
3．图中a、b表示的物质运输方式需要（填“需要”或“不需要”）消耗能量，这两种方式依赖于细胞膜的流动性。
易错提醒
有关物质出入细胞方式的6个“不要漏掉”
（1）需要载体蛋白协助的运输方式除主动运输外，不要漏掉协助扩散。
（2）消耗能量的运输方式除主动运输外，不要漏掉胞吞和胞吐。
（3）从高浓度到低浓度的运输方式除自由扩散外，不要漏掉协助扩散。
（4）影响协助扩散运输速率的因素除载体蛋白数量外，不要漏掉浓度差。
（5）与主动运输有关的细胞器除供能的线粒体外，不要漏掉载体蛋白的合成场所——核糖体。
（6）运输速率与O2浓度无关的运输方式除自由扩散外，不要漏掉协助扩散。
例5
受体介导的胞吞是一种特殊类型的胞吞作用，主要用于摄取特殊的生物大分子，其过程如图所示，下列有关叙述不正确的是（ ）
A．该过程以膜的流动性为基础
B．该过程不能体现细胞膜的选择透过性
C．Na＋、K＋等无机盐离子也可通过此方式跨膜运输
D．受体介导的胞吞过程存在细胞识别并需要内部供能
答案 C
解析 该过程细胞膜向内凹陷，以膜的流动性为基础，A项正确；该过程体现了细胞膜的流动性，不能体现选择透过性，B项正确；Na＋、K＋等无机盐离子是通过主动运输的方式进行跨膜运输的，C项错误；受体介导的胞吞过程存在细胞识别并需要内部供能，D项正确。
例6
如图表示物质P和Q跨膜运出细胞，下列叙述正确的是（ ）
A．物质P可能是氧气
B．物质Q一定是水分子
C．物质P和Q运出细胞都需要载体蛋白
D．物质P和Q运出细胞不是都消耗能量
答案 D
解析 物质P从细胞内低浓度一侧向细胞外高浓度一侧运输，为主动运输，所以P一定不是氧气，A错误；物质Q从细胞内高浓度一侧向细胞外低浓度一侧扩散，为自由扩散或协助扩散，可能为水分子、二氧化碳、脂质等小分子，B错误；主动运输和协助扩散需要载体蛋白，自由扩散不需要，C错误；物质P运出细胞为主动运输，需要消耗能量，而物质Q运出细胞是顺浓度梯度的运输，不需要消耗能量，D正确。
方法技巧
物质进出细胞方式的判断
（1）根据分子大小与是否需要载体蛋白、能量判断
（2）根据运输方向判断
逆浓度梯度的跨膜运输方式一定是主动运输。
被动运输一定是顺浓度梯度的跨膜运输。
1．下列叙述，正确的打“√”，错误的打“×”。
（1）水分子和脂质分子都可以通过自由扩散进入细胞（ ）
（2）自由扩散和协助扩散都不需要载体蛋白和能量（ ）
（3）在一定浓度范围内，协助扩散的速率与膜两侧的浓度差成正比（ ）
（4）同种物质在不同情况下的运输方式可能不同（ ）
（5）大分子有机物要通过载体蛋白的协助才能进入细胞内（ ）
（6）需要消耗ATP的运输方式都是主动运输（ ）
（7）胞吞、胞吐过程体现了细胞膜的选择透过性（ ）
答案
（1）√
（2）× （3）√ （4）√ （5）× （6）× （7）×
2．下列属于主动运输的是（ ）
A．动物肺泡细胞释放CO2
B．蔗糖通过植物细胞的细胞壁
C．苯分子进入人的皮肤细胞
D．丽藻细胞吸收SO
的过程
答案 D
解析 CO2属于小分子，苯分子属于脂溶性物质，二者均以自由扩散的方式进出细胞；蔗糖以扩散的方式通过细胞壁；丽藻细胞吸收SO
的过程属于主动运输。
3．红细胞吸收无机盐和葡萄糖的共同点是（ ）
A．都可以从低浓度一侧向高浓度一侧
B．都需要供给ATP
C．都需要载体蛋白协助
D．既需要载体蛋白协助又需要消耗能量
答案 C
解析 红细胞吸收无机盐是主动运输，既需要载体蛋白协助也需要消耗细胞代谢释放的能量（ATP）；红细胞吸收葡萄糖是协助扩散，只需要载体蛋白协助，不需要消耗细胞代谢释放的能量。
4．吞噬细胞能够吞噬衰老的细胞以及侵入人体的病原菌，对这一过程的认识正确的是（ ）
A．消耗ATP，体现了细胞膜的流动性和选择透过性
B．消耗ATP，体现了细胞膜的流动性和识别功能
C．不消耗ATP，吞噬的动力来源于膜的流动性
D．不消耗ATP，吞噬过程的实质是病原菌的入侵
答案 B
解析 吞噬细胞能够吞噬衰老的细胞以及侵入人体的病原菌，属于胞吞，需要消耗能量（ATP），体现了细胞膜的流动性和识别功能。
5．如图所示为物质通过红细胞膜的示意图，其中黑点代表物质分子，圆圈代表载体蛋白，
表示能量，请据图回答下列问题：
（1）①表示________________，②表示______________，③表示__________________。
（2）K＋、O2和葡萄糖三种物质中，通过②方式进入红细胞的是____________________。
（3）与①方式相比，③方式的主要特点是需要借助_________________，该物质是在细胞内的____________上合成的。
与③相比，②方式的不同之处是______________________________。
（4）若在细胞中注入某种呼吸抑制剂，________________（填序号）方式将会受到较大影响。
答案
（1）自由扩散 主动运输 协助扩散
（2）K＋ （3）载体蛋白 核糖体 还需要消耗能量 （4）②
[对点训练]
题组一 被动运输
1．（2018·河北省石家庄第一中学高一上学期期中）下列物质中，通过自由扩散方式进入小肠绒毛上皮细胞的是（ ）
A．氨基酸B．胆固醇
C．Na＋D．葡萄糖
答案 B
解析 氨基酸进入小肠绒毛上皮细胞的方式是主动运输，A错误；胆固醇属于脂溶性物质，进出细胞的方式是自由扩散，B正确；Na＋进出小肠绒毛上皮细胞的方式是主动运输，C错误；葡萄糖进出小肠绒毛上皮细胞的方式是主动运输，D错误。
2．实验表明，K＋不能通过磷脂双分子层的人工膜，但如果在人工膜中加入少量缬氨霉素（含12个氨基酸的脂溶性抗菌素）时，则K＋能通过膜从高浓度处向低浓度处扩散，则它通过人工膜的方式是（ ）
A．自由扩散B．协助扩散
C．主动运输D．渗透作用
答案 B
解析 由题意可知，K＋通过人工膜的运输需要缬氨霉素，所以不是自由扩散；K＋从高浓度处向低浓度处扩散，且缬氨霉素不能提供能量，所以也不是主动运输。
综合分析，K＋通过人工膜的方式是协助扩散。
题组二 主动运输
3．（2017·安徽省淮北市濉溪县高一上学期期末）关于植物细胞通过主动运输方式吸收所需矿质元素离子的叙述，正确的是（ ）
A．叶肉细胞不能以主动运输方式吸收矿质元素离子
B．低温不影响矿质元素离子的吸收速率
C．主动运输矿质元素离子的过程只发生在活细胞中
D．吸收不同矿质元素离子的速率都相同
答案 C
解析 主动运输矿质元素离子的过程需要载体和能量，因此该过程只发生在活细胞中，C正确。
4．如图表示植物细胞正常生活过程中的细胞膜对物质的转运。
物质转运的方向如箭头所示，黑点的数量表示物质的浓度，则该物质可能是（ ）
A．氧气B．叶绿素
C．呼吸酶D．钠离子
答案 D
解析 氧气的运输方式属于自由扩散，自由扩散是物质从高浓度向低浓度一侧扩散，并且不需要能量和载体蛋白，A错误；叶绿素存在于叶绿体中，但叶绿体膜和细胞膜具有选择透过性，一般不能进行跨膜运输，只存在于细胞内，B错误；呼吸酶属于蛋白质，蛋白质属于生物大分子，并且呼吸酶一般不进行跨膜运输，C错误；钠离子的跨膜运输方式属于主动运输，D正确。
5．某探究性学习小组研究营养液中O2含量变化对某植物吸收K＋速率的影响（其他条件都是适宜的），实验结果如图，下列说法错误的是（ ）
A．可分析得出该植物吸收K＋是要消耗能量的
B．从图中可以看出，没有氧气该植物就不能吸收K＋
C．ab段限制吸收K＋速率的主要因素是营养液中O2含量
D．bc段表示除了营养液中O2含量还有其他因素影响K＋的吸收速率
答案 B
解析 没有氧气，细胞可以通过无氧呼吸为K＋的吸收提供能量。
6．如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
答案 C
解析 据图可知，该植物根从土壤中吸收某矿质离子，既需要细胞膜上载体蛋白的协助，又需要消耗ATP，符合主动运输的特点。
题组三 胞吞和胞吐
7．下列过程可用下图来表示的是（ ）
A．小肠上皮细胞吸收K＋
B．O2进入线粒体
C．胰岛B细胞向外分泌大分子物质胰岛素
D．Na＋进入人体肾脏细胞
答案 C
解析 由题图可知，图中所示为胞吐过程。
小肠绒毛上皮细胞对K＋的吸收是主动运输，体现细胞膜具有选择透过性，A错误；氧气进入线粒体是自由扩散，B错误；胰岛B细胞向外分泌大分子物质胰岛素是胞吐，体现细胞膜的流动性，C正确；Na＋进入人体肾脏细胞是主动运输，D错误。
题组四 物质出入细胞方式的综合应用
8．（2018·黑龙江省大庆实验中学高一上学期期中）下列说法中错误的是（ ）
A．大肠杆菌吸收K＋属于主动运输，既消耗能量，又需要膜上的载体蛋白
B．果脯在腌制中慢慢变甜，是细胞主动吸收糖分的结果
C．葡萄糖进入红细胞需要载体蛋白的帮助，但不消耗能量，属于协助扩散
D．水分子进出细胞是通过自由扩散实现的
答案 B
解析 果脯在腌制中慢慢变甜，这是由于细胞在高浓度溶液中失水过多死亡，细胞膜失去选择透过性，糖分进入细胞所致，B错误。
9．（2018·安徽省合肥第六中学高一上学期期中）如图为氨基酸和Na＋进出肾小管上皮细胞的示意图。
据图分析不正确的是（ ）
A．管腔中氨基酸进入上皮细胞的方式为主动运输
B．上皮细胞中氨基酸进入组织液既需要载体协助，也需要消耗能量
C．Na＋进、出上皮细胞的方式是不同的
D．管腔中Na＋进入上皮细胞能体现细胞膜的选择透过性
答案 B
解析 根据题图可知，肾小管管腔中的氨基酸进入上皮细胞为逆浓度梯度的运输，属于主动运输（其动力来自Na＋协同运输中的离子梯度）；上皮细胞中氨基酸进入组织液，是由高浓度向低浓度一侧扩散，并且需要载体蛋白的协助，属于协助扩散；管腔中Na＋进入上皮细胞，是由高浓度向低浓度一侧扩散，并且需要载体蛋白的协助，属于协助扩散；上皮细胞中Na＋进入组织液是由低浓度向高浓度逆浓度运输，需要载体、消耗能量，属于主动运输。
10．（2018·安徽省郎溪中学高一上学期期中）如图表示动物某组织细胞膜转运部分物质的示意图，与图中信息不相符的是（ ）
A．甲侧为细胞外，乙侧为细胞内
B．图中葡萄糖的运输方式与细胞吸收甘油的方式相同
C．图中葡萄糖运输的直接驱动力不是ATP
D．Na＋的运输既可顺浓度梯度也可逆浓度梯度
答案 B
解析 糖蛋白分布在细胞膜的外表面，则甲侧为细胞外，乙侧为细胞内，A符合；图中葡萄糖的运输需要载体协助，但不消耗能量，属于协助扩散，而细胞吸收甘油的方式是自由扩散，二者不同，B不符合；图中葡萄糖运输的直接驱动力是钠驱动，不消耗ATP，C符合；由图可知，Na＋进入细胞是顺浓度梯度，Na＋排出细胞是逆浓度梯度，D符合。
11．下图甲表示某生物膜结构，a、b、c、d表示物质跨膜运输方式，图乙和图丙表示物质运输曲线。
若某物质跨膜运输过程中，细胞内、外该物质浓度变化符合图丙，则该物质跨膜运输方式分别对应图甲和图乙中的（ ）
A．c，NB．b，M
C．a，ND．c，M
答案 A
解析 据图丙分析，该物质可以从细胞外低浓度向细胞内高浓度运输，为主动运输。
甲图c需要载体和能量，为主动运输；乙图N物质运输一开始随着浓度增加而增加，达到一定浓度时受到其他因素（载体和能量）限制，为主动运输，M表示运输速度与物质浓度成正比，为自由扩散。
12．下列关于图中序号的描述，正确的是（ ）
A．①和②所示的过程都需要消耗能量
B．只有①所示的过程能逆浓度梯度运输物质
C．大分子物质只有通过①过程才能进入细胞
D．氨基酸进入组织细胞与过程②有关
答案 B
解析 由题图分析可知：
①为主动运输；②为协助扩散；③、④为协助扩散与主动运输的实例。
协助扩散不需要消耗能量，顺浓度梯度运输，需要载体蛋白协助，A项错误；大分子物质进入细胞的方式为胞吞，C项错误；氨基酸进入组织细胞属于主动运输，与①有关，D项错误；只有主动运输能逆浓度梯度运输物质，B项正确。
[综合强化]
13．下图是A、B、C三种物质跨膜运输的方式，请分析回答下列问题：
（1）物质A、B、C跨膜运输的方式依次是____________、__________________、__________________。
（2）某种物质能专一性地破坏物质C的载体蛋白，若用其处理细胞后，物质B跨膜运输的速率将________，物质C跨膜运输的速率将________。
（3）三种物质的运输中，与图1曲线相符的是________。
与图2中甲曲线相符的是________，与乙曲线相符的是____________________________。
答案
（1）自由扩散 协助扩散 主动运输
（2）不变 下降 （3）物质C 物质A 物质B或物质C
解析
（1）根据图示判断三种运输方式依次是自由扩散、协助扩散和主动运输。
（2）载体蛋白具有专一性，破坏物质C的载体蛋白，对物质B的运输没有影响，会使物质B跨膜运输速率降低。
（3）图1中当细胞内的浓度高于细胞外浓度时，仍能吸收该物质，说明是主动运输，图2中甲吸收速率和物质的浓度成正比，是自由扩散；乙具有载体蛋白饱和的现象，说明该方式需要载体蛋白，是主动运输或协助扩散。
14．（2018·河北省石家庄第一中学高一上学期期中）下图表示细胞膜结构，图中a、b、c、d表示物质跨膜运输方式。
请据图回答下列问题：
（1）A代表_______________分子；B代表_______________________，它构成了膜的基本支架。
（2）在a～e的五种过程中，代表主动运输的是__________（填字母）。
这五种过程体现了细胞膜的________________________功能特点。
（3）在细胞膜的外表，具有识别作用的是[ ]________。
答案
（1）蛋白质 磷脂双分子层
（2）a、e 选择透过性
（3）D 糖蛋白
解析
（1）据图分析可知，A表示蛋白质；B表示磷脂双分子层，是细胞膜的基本支架。
（2）据图分析可知，a、e表示主动运输，b表示自由扩散，c、d表示协助扩散，这五个过程体现了细胞膜的选择透过性。
（3）图中D表示糖蛋白，位于细胞膜的外侧，具有识别、润滑等功能。
15．（2018·河南省开封市高一上学期期中）图甲是物质A通过细胞膜的示意图，请回答下列问题：
（1）物质A跨膜运输的方式是______________，判断理由是________________________。
其运输方式也可用图乙中的曲线______________表示。
如果物质A释放到细胞外，则运输方向是______________（填“Ⅰ→Ⅱ”或“Ⅱ→Ⅰ”）。
（2）图甲中细胞膜的模型被称为______________，科学家用该模型很好地解释了生物膜的结构及特点。
（3）图乙中曲线②Q点之前影响物质运输速率的因素可能有__________________。
答案
（1）主动运输 物质运输逆浓度梯度进行 ② Ⅱ→Ⅰ
（2）流动镶嵌模型 （3）载体数量和能量
解析
（1）物质A的跨膜运输能逆浓度梯度进行，故运输方式是主动运输，图乙中，曲线②反映出物质进入细胞可以逆浓度梯度进行，说明物质运输方式与A相同。
Ⅰ侧含有糖蛋白，代表膜外，如果物质A释放到细胞外，则运输方向是Ⅱ→Ⅰ。
（2）图甲中细胞膜的结构图是亚显微结构模式图，该图是在电子显微镜下观察得到的，该膜的模型被称为流动镶嵌模型。
（3）图乙中曲线②表示主动运输，Q点之前影响物质运输速率的因素可能有载体数量和能量。
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