最新高中生物物质跨膜运输的方式导学案 精品.docx
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4.3物质跨膜运输的方式
一、学习目标
①举例说明物质进出细胞的方式
②学会正确解读图表数据，提高图文转化能力
二、学习重、难点
1.重点：
主动运输
2.难点：
学会正确解读图表数据，提高图文转化能力
三、知识网络
四、导学过程
“导”—自主预习
一、被动运输
1．自由扩散
概念：
物质通过简单的进出细胞。
方向：
物质分子从一侧到一侧。
扩散速度：
取决于的浓度差，还与分子大小，溶解度及电荷性质有关。
实例：
、氧气、CO2、甘油、乙醇等
2．协助扩散
概念：
进出细胞的物质借助的扩散。
方向：
物质分子从一侧运输到一侧。
条件：
细胞膜两侧存在物质分子；细胞膜上的协助。
实例：
从血浆进入红细胞。
二、主动运输
方向：
物质分子从一侧运输到一侧。
条件：
细胞膜上相应的协助，消耗细胞内化学反应所释放的能量。
实例：
K＋、Ca2＋、Na＋、氨基酸等通过细胞膜。
意义：
主动运输普遍存在于中，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，排出和对细胞有害的物质。
三、大分子物质的运输
1．胞吞过程：
大分子或颗粒附着在细胞膜上，这部分内陷形成，然后从细胞膜上分离下来，形成进入细胞内部。
实例：
单细胞生物如变形虫、草履虫都可以吞食细菌或食物颗粒，人体的吞噬细胞能吞噬细菌、
细胞碎片及衰老的红细胞。
2．胞吐过程：
大分子先在细胞内形成，囊泡移动到细胞膜处，与细胞膜，将大分子排出细胞。
实例：
胰岛细胞分泌胰岛素、胰腺细胞分泌酶原颗粒。
“学”—互动探究
探究一物质跨膜运输方式的比较
思考讨论：
每种运输方式各有何特点？
提示：
物质出入细胞的方式
被动运输
主动运输
自由扩散
协助扩散
运输方向
高浓度→低浓度
高浓度→低浓度
低浓度→高浓度
是否需
要载体
不需要
需要
需要
是否消
耗能量
不消耗
不消耗
消耗
图例
曲线模型
举例
O2、CO2、H2O、甘油、乙醇、苯等出入细胞
红细胞吸收葡萄糖
小肠绒毛上皮细胞吸收葡萄糖、氨基酸和无机盐等
【经典回眸】甲（○）乙（●）两种物质在细胞膜两侧的分布情况如下图所示（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
【解析】从题目所给出的图中可以看出：
甲物质颗粒胞外多于胞内，即甲物质的浓度膜外大于膜内；乙物质颗粒胞内多于胞外，即乙物质的浓度膜内大于膜外。
因此，结合自由扩散与主动运输的特点，甲物质运出细胞、乙物质进入细胞，均为从低浓度到高浓度的运输，即主动运输，必定有载体蛋白的参与，并需要能量。
因此，只有A选项符合分析。
答案：
A
【变式训练】1.下列各项中，在跨膜运输时需要载体，但不需要能量的是（ ）
A．O2进入组织细胞
B．红细胞吸收葡萄糖
C．小肠绒毛上皮细胞吸收葡萄糖
D．组织细胞排出Na＋
探究二物质跨膜运输速度的影响因素及曲线分析
思考讨论：
1.上述方式中，物质运输速度的影响因素有哪些？
提示：
影响自由扩散、协助扩散和主动运输的因素
运输方式
影响因素
自由扩散
细胞膜内外被转运物质的浓度差
协助扩散
①细胞膜内外被转运物质的浓度差
②细胞膜上运载物质的载体的种类和数目
主动运输
①细胞膜上载体的种类和数目。
载体具有特异性，运输不同物质的载体是不同的，不同细胞膜上的载体种类和数目也不同，且载体具有饱和现象，当细胞膜上的载体全部参与物质的运输时，细胞吸收该载体运输的物质的速度不再随物质浓度的增大而增大。
②能量。
凡是能影响细胞内产生能量的因素都能影响主动运输。
如O2浓度、温度等
2.影响物质运输速度的曲线分析
提示：
（1）自由扩散速度与物质浓度的关系
由上图可解读出以下信息：
①图A中物质从浓度高的一侧通过细胞膜向浓度低的一侧转运，不消耗能量也不需载体协助，所以此图是指物质通过细胞膜时的自由扩散过程。
②可以预测，图A中随着细胞膜内外物质浓度差的减小，自由扩散的速度会越来越慢。
③图A中箭头表示当细胞外物质浓度高于细胞内时物质的转运方向。
④图B表示物质的运输速度与细胞内外物质浓度差呈正比关系，说明自由扩散过程主要受细胞内外物质浓度差的影响。
（2）协助扩散中物质运输速度的影响因素
由上图可解读出以下信息：
①图A代表协助扩散过程，不消耗能量，物质从高浓度向低浓度转运，需要载体蛋白协助。
②可以预测，图A中物质转运速度会受细胞膜上载体蛋白的制约，如图B的ab段，即细胞内外物质浓度差再大，物质运输速度也不再增加。
③图B的Oa段随细胞内外物质浓度差的增大，物质运输速度逐渐加快，说明此段的限制因素是细胞内外物质浓度差，而载体蛋白是充足的。
④协助扩散运输速度不仅受细胞内外物质浓度差影响，还受载体数量的影响。
（3）主动运输速度的影响因素
由上图可解读出以下信息：
①图A为主动运输过程，因为物质是由低浓度向高浓度转运，并且需要能量和载体。
②图B中，a点表示氧分压为零时，也可发生主动运输；ab段表示随氧分压的升高，物质运输速度增加，此时，限制物质运输速度的直接因素是能量；bc段表示随氧分压的升高，物质运输速度不再增加，此时限制物质运输速度的直接因素是细胞膜上载体蛋白的数量。
③图C中，b点温度适宜，能量供应充足，此时，限制因素主要是载体数量。
偏离b点能量供应成为限制因素，物质运输速度下降。
【经典回眸】科学家在研究物质跨膜运输时发现有下列四种关系，分别用图中四条曲线表示，在研究具体的物质X时，发现与曲线②和④相符。
试问：
物质X跨膜运输的方式（ ）
A．自由扩散 B．主动运输C．协助扩散D．胞吐
【解析】曲线①说明运输速度与物质的量浓度呈正相关，不受其他因素的限制，应为自由扩散。
曲线③说明运输速度与氧气浓度无关，说明这种方式不是主动运输，而是一种被动运输方式（自由扩散或协助扩散）。
曲线②在一定浓度范围内随物质的量浓度升高运输速度加快，当达到一定程度后，由于受到载体数量的限制，运输速度不再增加，而保持稳定，说明这种运输需要载体，不是自由扩散，可能是协助扩散或主动运输。
曲线④说明运输速度与氧气浓度有关，说明这个过程是需要能量的，只能是主动运输。
综上所述，运输物质X的方式是主动运输。
答案：
B
【变式训练】2.物质出入细胞要穿过细胞膜，不同物质穿过细胞膜的方式不同，下列各图表示在一定范围内膜外物质进入细胞膜内的三种不同情况。
回答下列问题：
（1）据图指出A、B、C所表示的物质运输方式，A：
__________，B：
__________，C：
__________。
（2）上述三种运输方式中，哪一种能量不足时曲线发生变化？
为什么？
（3）乙醇、二氧化碳和氨基酸进入细胞的方式分别是__________、__________、__________。
【解析】自由扩散是小分子进出细胞膜的方式，它总是从高浓度一侧向低浓度一侧扩散，扩散速度与浓度差成正比，如题中A图曲线所示。
协助扩散也是从高浓度向低浓度扩散，但必须有载体来转运，当细胞膜上的载体达到饱和时，其扩散速度就会受到限制，如B图曲线所示。
主动运输是物质进出细胞的主要方式，该过程需要载体和能量。
主动运输在能量充足、载体没有达到饱和之前，运输速度随浓度的增加而加快；当载体饱和或能量不足时，主动运输就会减弱，如C图曲线所示。
探究三大分子物质的运输———胞吞和胞吐
思考讨论：
人体的白细胞能吞噬入侵的细菌、细胞碎片及衰老的红细胞，大部分细胞也能够摄入或排出特定大分子，它们是怎样进出细胞的？
提示：
载体蛋白虽能帮助许多离子和小分子通过细胞膜，但是对于像蛋白质这样的大分子的运输却无能为
力。
可是大部分细胞能够摄入或排出特定大分子，这些大分子是不能直接跨膜通过，大分子物质是通过胞吞和胞吐进出细胞的。
【经典回眸】右图示细胞对大分子物质“胞吞”和“胞吐”的过程，下列有关叙述错误的是
A．a和b均以膜的流动性为基础
B．a过程存在细胞识别并需要内部供能
C．b过程存在膜成分的更新
D．小泡内的物质都要穿过2层磷脂分子
【解析】胞吞和胞吐都依赖于细胞膜的流动性，需要消耗能量，实际上没有从膜的一侧穿过膜到膜的另一侧。
答案：
D
【变式训练】3.一般情况下，蛋白质是不能透过细胞膜的，但在一些分泌细胞里，蛋白质分泌物是可以透过细胞膜到细胞外面去的。
这一生理过程在生物学上叫（ ）
A.被动运输B.主动运输C.胞吞D.胞吐
变式训练参考答案：
1.B2.
（1）自由扩散 协助扩散 主动运输
（2）加入呼吸抑制剂后主动运输（或C）曲线发生变化。
因为主动运输需要呼吸作用提供能量。
（3）自由扩散 自由扩散 主动运输3.D
五、达标检测
1.新生儿小肠上皮细胞通过消耗能量，可以直接吸收母乳中的免疫球蛋白和半乳糖，这两种物质分别被吸收到血液中的方式是（ ）
A.主动运输、主动运输B.胞吞、主动运输
C.主动运输、胞吞D.被动运输、主动运输
2.如下图表示小肠绒毛上皮细胞中的细胞膜对不同物质的转运（每种转运的方向由箭头表明，黑点的数量代表每种物质的浓度，ATP代表能量），下列叙述正确的是（ ）
A.a物质可能是氧气，b物质可能是葡萄糖
B.a物质可能是水，b物质可能是甘油
C.a物质可能是胆固醇，b物质可能是氧气
D.a物质可能是葡萄糖，b物质可能是氨基酸
3．海带细胞中碘的浓度比海水中高出许多，其原因是（ ）
A．海水中碘的含量高B．海带细胞膜为全透性
C．碘的通透性强D．海带细胞膜上运输碘的载体多
4．下列生理功能必须通过主动运输来实现的是（ ）
A．大部分维生素进入小肠绒毛上皮细胞
B．红细胞从血浆中摄取K＋
C．O2从血液透过血管壁进入组织细胞
D．葡萄糖进入红细胞
5．小肠绒毛上皮细胞易吸收葡萄糖，却难吸收相对分子质量比葡萄糖小的木糖，原因是（ ）
A．细胞膜上无木糖载体B．细胞膜的磷脂分子排列紧密
C．木糖的浓度太低D．以上三项都正确
参考答案：
1.B2.A3．D4．B5．A
六、依据考点，归纳总结
【例1】人体组织细胞从组织液中吸收甘油的量主要取决于（ ）
A．组织液中甘油的浓度
B．细胞膜上甘油载体的数量
C．细胞呼吸强度
D．细胞膜上载体的种类
解析：
组织细胞通过自由扩散的方式从组织液中吸收甘油，不需要载体和能量，吸收甘油的量取决于组织液中甘油的浓度。
答案：
A
【温馨提示】影响被动运输的因素
在被动运输中，物质运输的速度除取决于浓度差外，还与该物质分子的大小以及脂溶性有关。
一般而言，分子越小、脂溶性越大，运输速度就越快。
对于协助扩散，还与载体的种类和数量有关。
如图所示，自由扩散随着溶液中物质浓度的升高，运输速度可持续升高；而协助扩散需要载体蛋白的协助，当超过一定程度时，随着溶液中物质浓度的升高，运输速度不再升高，这是由于细胞膜上载体蛋白的数量有限，即载体具有饱和性。
【例2】下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速度的关系，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
解析：
由题图可知，该物质跨膜速度刚开始时与膜外该物质浓度成正比，说明是顺着浓度梯度运输的。
最后跨膜速度达到饱和，说明该物质运输还与膜上载体数量有关。
水和甘油通过自由扩散进出细胞。
答案：
B
【例3】用磷脂双分子层将某种不容易进入细胞的药物包裹成小球，通过小球膜与细胞膜的融合将药物送入细胞，从而达到治疗疾病的目的。
该药物的化学成分和进入细胞的方式最可能是（ ）
A．固醇，自由扩散B．性激素，协助扩散
C．蛋白质，主动运输D．蛋白质，胞吞
解析：
性激素和固醇都是脂类物质，经自由扩散通过细胞膜；蛋白质是大分子物质，通过胞吞进入细胞。
答案：
D
【例4】物质进入细胞都要穿过细胞膜，不同物质穿过细胞膜的方式不同。
如图所示，为一定范围内，细胞膜外物质进入细胞膜内的三种不同情况。
（1）据图指出A、B、C所示物质运输方式：
A是，B是，C是。
（2）上述三种运输方式中，哪一种加入呼吸酶抑制剂后曲线会发生变化？
为什么？
（3）乙醇、CO2和氨基酸进入细胞的方式分别是、、。
解析：
要解答此题需理解曲线表示的含义，结合物质跨膜运输方式的特点，综合来分析。
答案：
（1）自由扩散协助扩散主动运输
（2）主动运输（C），因为主动运输需细胞呼吸提供能量
（3）自由扩散自由扩散主动运输
七、布置作业
一、选择题：
1．甲、乙两种物质分别依赖自由扩散（简单扩散）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．甲运输被促进B．乙运输被促进
C．甲运输被抑制D．乙运输被抑制
2．线粒体DNA上的基因所表达的酶与线粒体功能有关。
若线粒体DNA受损伤，则下列细胞的功能受影响最大的是（ ）
A．红细胞吸收葡萄糖B．小肠上皮细胞吸收水C．神经细胞吸收K＋D．肺泡细胞吸收氧气
3．苏丹Ⅳ是一种致癌的有机染料，某地区的一些养殖户用掺入苏丹Ⅳ的饲料喂养蛋鸭，结果产出了有毒的“红心”鸭蛋。
由此推断，苏丹Ⅳ能进入卵黄，说明它可能是（ ）
A．脂溶性物质，进入方式是“主动运输”
B．脂溶性物质，进入方式是“被动运输”
C．水溶性物质，进入方式是“主动运输”
D．水溶性物质，进入方式是“被动运输”
4．下列说法正确的是（ ）
①协助扩散和主动运输都需要细胞膜上的同一种载体蛋白②小分子物质和离子只有通过协助扩散和自由扩散才能进入细胞 ③所有细胞都有相同的细胞膜结构，“嵌入”支架或“漂浮”在支架两侧的蛋白质种类和数量相同 ④当细胞内外存在浓度差时，细胞就会发生质壁分离和复原现象 ⑤温度变化会影响水分子通过半透膜的扩散速率
A．⑤B．②⑤
C．②④D．①②③④⑤
5．新生儿小肠绒毛上皮细胞通过消耗能量，可以直接吸收母乳中的免疫球蛋白和半乳糖。
这两种物质分别被吸收到血液中的方式是（ ）
A．主动运输、主动运输B．胞吞、主动运输
C．主动运输、胞吞D．被动运输、主动运输
6．以洋葱表皮为材料，分别以0.3g/mL蔗糖溶液、0.5g/mL蔗糖溶液、0.3g/mL尿素溶液及清水进行的实验（m表示开始用四种溶液分别处理；n表示开始用清水处理），测得的细胞原生质体体积变化（如图）。
实验结果可以表明（ ）
A．a代表的物质以主动运输方式进出细胞
B．b代表的物质应是0.3g/mL尿素溶液
C．n点以后，c代表的物质开始进入细胞
D．经d代表的物质处理后的细胞代谢旺盛
7．下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．载体数量、能量B．能量、载体数量
C．载体数量、离子浓度D．能量、离子浓度
8．甲（○）、乙（●）两种物质在细胞膜两侧的分布情况如右图（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
二、非选择题：
9．一项研究发现，某植物根系对某营养物质的吸收与该物质溶液浓度的关系如图所示。
从图中曲线可以看出，在一定浓度范围内，该植物根系对该物质的吸收速率随浓度增加而增加，当达到P点后吸收速率不再增加。
有人认为这种现象可表明该植物根系对该物质的吸收方式为主动吸收，也有人认为是被动吸收，请设计一个实验加以确定。
（1）设计实验步骤。
（2）预测实验结果并分析。
10.在适宜温度下，采用完全营养液培养黄瓜幼苗，研究营养液中O2相对含量变化对K＋吸收速率的影响。
实验结果如图所示，分析并回答下列问题。
（1）黄瓜幼苗根系细胞吸收K＋的方式是________，图中ab段为此提供的依据是________________________________，表明该过程需要________。
曲线bc段限制K＋吸收速率的内在因素是__________________________________。
（2）植物的生长都有一个最适温度。
在氧含量等条件稳定、适宜的情况下，研究在10～40°C范围内的温度变化对黄瓜幼苗K＋吸收速率的影响。
预测K＋吸收速率变化的趋势是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
参考答案：
1．D 解析：
乙物质进入细胞的方式为协助扩散，在去除蛋白质的同时，也去除了参与运输的载体，因此乙物质的运输将受到抑制。
2．C 解析：
若线粒体DNA受到损伤，线粒体不能完成正常功能，则耗能生理活动受影响最大。
A为协助扩散，B、D项为自由扩散，均不消耗能量。
神经细胞吸收钾离子的方式为主动运输，需要消耗能量，故其受影响最大。
3．B 解析：
苏丹Ⅳ在鸭蛋产出前已进入活细胞—卵黄细胞，细胞膜没有阻挡住它的进入，说明为脂溶性物质，且为被动运输。
4．A 解析：
载体具有专一性，一种载体只能转运一种或几种物质；一些离子可通过主动运输转运进入细胞；不同细胞的功能不一样，其细胞膜的结构和蛋白质的种类和数量也不相同；只有具有成熟大液泡的植物细胞才会发生质壁分离和复原现象。
5．B 解析：
免疫球蛋白是大分子蛋白质，不能进行跨膜运输，而是以胞吞方式进入细胞。
半乳糖是小分子物质，能进行跨膜运输，因为运输时需要消耗能量，所以运输方式是主动运输。
6．B 解析：
a代表的物质是清水可以自由扩散的方式进出细胞；b代表的物质是0.3g/mL尿素溶液，细胞在此溶液中发生质壁分离后会复原（注意：
质壁分离复原发生在n点用清水处理之前）；c代表的是0.3g/mL蔗糖溶液，蔗糖分子不能进入细胞内；d代表的0.5g/mL蔗糖溶液，用清水处理后细胞没有发生变化说明此时细胞已经死亡。
7．B 解析：
植物细胞吸收离子通过主动运输，而主动运输需要载体和能量。
O2浓度不同，则细胞中可提供的能量多少不同，A、B两点与O2浓度不同有关。
硝酸钾溶液中K＋、NO
浓度相等，B、C两点吸收量不同显然不是由于离子浓度不同，而是由于根细胞膜上运载K＋、NO
的载体数量不同。
8．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，要有载体蛋白的协助；C选项中甲进入细胞是顺浓度梯度运输，三种运输方式都有可能，只有主动运输才消耗能量；D选项中甲物质运出细胞是逆浓度梯度运输，一定消耗能量。
9．
（1）①取生长发育状况相同的植株分为甲、乙2组，放入适宜浓度的含有该营养物质的溶液中；②甲组的根系给正常的呼吸条件，乙组的根系完全抑制呼吸，其他条件相同；③一段时间后测定两组植株的根系对该物质的吸收速率。
（2）①若两组植株的根系对该物质的吸收速率一样，说明该植物的根系对该物质的吸收是被动吸收；②若乙组吸收速率明显小于甲组吸收速率，或者完全不吸收，说明该植物根系对该物质的吸收是主动吸收。
解析：
由题干中曲线可看出，植物对该物质的吸收速率存在最大值，因此可确定该物质的吸收方式为协助扩散或主动运输。
在确定实验思路时，应针对协助扩散和主动运输的不同点进行单一变量处理，再根据实验结果予以判断。
探究性实验的结果预测应分情况讨论，结果分析要和结论一致。
主动运输和协助扩散的区别在于是否需要消耗细胞呼吸所释放的能量。
因此，可确定实验的单一变量为细胞呼吸，其他变量如植物的种类、数量、大小、发育状况、处理时间等都应相同。
对实验组应进行抑制其细胞呼吸的处理，对照组给予正常的细胞呼吸条件。
若处理后实验组和对照组对该物质的吸收速率相同，说明该物质的吸收方式为被动运输；若实验组与对照组相比，吸收速率发生明显变化，则说明该物质的吸收方式为主动运输。
10．
（1）主动运输 K＋的吸收速率随O2相对含量的增加而增加 能量 根部细胞膜上运输K＋的载体数量
（2）10°C到最适温度范围内，随温度的升高而升高；超过最适温度，随温度的升高而降低
解析：
正确识别题图是解题的关键。
植物细胞对K＋的吸收是一个需要载体协助、消耗能量的主动运输过程。
影响能量产生的因素均可影响K＋的吸收，如氧分压、温度等。
当氧分压较低、产生能量较少时，能量是限制吸收K＋的因素。
当氧分压较高，产生能量较多时，细胞膜上的载体数量成为限制吸收K＋的因素。
温度影响酶的活性，从而影响呼吸作用中能量的形成，进而影响K＋的吸收。
在一定范围内，K＋吸收速率随温度的升高而升高；超过最适温度，则随温度的升高而降低
八、课后反思
同学们，通过这节课学习，你有哪些收获和体会，存在哪些疑问，请把它填在下面的表格中，以便及时总结、弥补知识缺漏。
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