第4章第3节物质跨膜运输的方式导学案文档格式.docx
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在70页用红笔勾划出概念“自由扩散”、“协助扩散”和“被动运输”。
④用5分钟的时间,阅读教材71页的“主动运输”,观察表4-1和图4-8并思考哪些分子跨膜运输是主动运输,需要什么条件;
在71页用红笔勾划出概念“主动运输”。
⑤用5分钟的时间,阅读教材72页的楷体字内容,思考大分子物质如何进出细胞,需要什么条件。
2.方法技巧指导:
①通过小组讨论“人工无蛋白脂双分子层对不同分子的通过性”,并积极思考物质如何跨膜运输并需要什么条件。
②通过分析图4-7和图4-8,进行归纳比较,从而深入理解被动运输和主动运输的概念及其需要的条件;
③通过观察“胞吞”和“胞吞”图片,理解大分子物质进出细胞的过程。
④注意联系生活实际,理解研究物质跨膜运输的意义。
【教材助读】
1.扩散、自由扩散和渗透的比较:
扩散可分为多种,如生物学扩散、化学扩散、物理学扩散等,其需要和状态大体不相同,有些需要介质,有些需要能量,故不能将不同种类的扩散一概而论。
化学扩散是物质分子从高浓度区域向低浓度区域转移,直到均匀分布的现象,自由扩散和渗透都属于扩散,是生物学名词。
自由扩散指物质(可溶质或溶剂分子)从浓度高的一侧向浓度低的一侧转运。
渗透是溶剂分子(如水分子)通过半透膜由低浓度溶液向高浓度溶液扩散的过程,如O2进入细胞的方式属于自由扩散,但不属于渗透,而H2O进入细胞的方式属于渗透,也属于自由扩散。
2.影响物质进出细胞的因素:
物质进出细胞的方式一般有自由扩散、协助扩散和主动运输三种方式,但不同的进出方式有着相同或不同的影响因素。
①物质浓度的影响作用:
通过自由扩散和协助扩散进出细胞的物质,主要受细胞内外溶液浓度差影响,尤其是自由扩散,协助扩散受细胞膜上载体蛋白的影响。
②载体蛋白、通道蛋白、离子泵的影响作用:
载体蛋白、通道蛋白、离子泵主要影响协助扩散和主动运输,尤其是主动运输,它们与细胞膜上的蛋白质有关。
A.载体蛋白的作用:
载体蛋白是生物膜中运载离子或分子穿膜的一类跨膜蛋白质。
协助扩散和主动运输都必须有载体蛋白参与,有以下特性:
a.高度特异性——就是载体具有专一性;
b.有饱和现象——一般运输的数量与浓度成正比,但当浓度超过一定限度时运输不再增加,说明载体的数量有限;
c.竞争性。
两种物质的结构如果相似,它们会竞相与载体结合。
B.通道蛋白的作用:
通道蛋白是能形成穿膜充水小孔或通道的蛋白质,主要分为水通道蛋白和离子通道蛋白两大类。
通道蛋白是肽链因折叠而形成的球形蛋白质分子,整个球体表面有疏水性,与周围脂质相吸引,结合紧密。
而折叠时中间形成亲水孔洞,这一孔洞就会成为沟通膜两侧的水相通路,水及水中的物质将沿这一孔洞出入细胞,在细胞膜中起通道作用,但通道的开放还要受一定的机制调节。
通道蛋白的运输作用具有选择性,所以在细胞膜中有各种不同的通道蛋白。
通道蛋白参与的只是被动运输,在运输过程中并不与被运输的分子结合,也不会移动,并且是从高浓度向低浓度运输,所以运输时不消耗能量。
C.离子泵的作用:
离子泵在细胞膜中有很多,最普遍的要算钠—钾离子泵,它能始终保持膜内高K+、膜外高Na+状态。
原因是:
钠—钾离子泵能够在消耗能量的情况下,逆浓度梯度把膜内的Na+移出膜外,把膜外的K+移入膜内。
③能量的影响作用:
1)势能的作用:
以分子本身势能为动力转运的物质多见于自由扩散和协助扩散。
平常所得“自由扩散和协助扩散是不消耗能量的”是指不消耗势能以外的能量罢了。
2)ATP—泵的作用:
各种离子泵也具有酶的活性,它可以分解细胞提供的ATP,并利用释放的能量进行各种物质的主动运转。
3)电势能的作用:
细胞膜在安静状态时,膜两侧存在一定的电位差,并能维持平衡状态。
而离子泵、载体等的活动会造成膜内、外离子的分布不均,从而打破原有的平衡,造成膜对某些离子通透性改变,使离子会大量出入细胞以恢复原有的平衡状态。
【预习自测】
1.物质进出细胞时______________的扩散,叫做被动运输;
根据是否需要_________的协助,分为____________(如______、______、______等)和____________(如__________________)两类。
2.主动运输是指物质从________运输到_________一侧,需要_________的协助,同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的______。
如K+、Na+、Ca2+等一些________以及____________、____________、____________等一些小分子有机物的跨膜运输。
其特点是物质____________________进行跨膜运输,需要膜上__________协助,并需要消耗细胞内化学反应所释放的______。
主动运输普遍存在于动植物和微生物细胞中,它能保证活细胞按____________的需要,主动选择吸收所需要的____________,排出____________和对细胞_______的物质。
3.细胞摄入大分子的现象叫做____________,细胞外排大分子的现象叫做____________。
大分子进出细胞_______(需要/不需要)载体蛋白的协助,_______(需要/不需要)消耗细胞内化学反应所释放的能量,_______(属于/不属于)跨膜运输,穿过____(0/1/2)层膜。
探究案
【合作探究】
一、“人工的无蛋白质的脂双层膜对不同分子的通透性”结果分析:
1.观察结果:
观察“人工的无蛋白质的脂双层膜对不同分子的通透性”结果图发现,_____、______、______、______、______、______、______能够通过脂双层膜,离子(___、___、___、___、___、___、___)和小分子有机物(______、______、______)不能通过脂双层膜。
2.思考与讨论:
①什么样的分子能够通过脂双层?
什么样的分子不能通过?
____________________________________________________________________。
②葡萄糖不能通过无蛋白质的脂双层,但是,小肠上皮细胞能大量吸收葡萄糖,对此该如何解释?
___________________________________________________________________________
③观察此图,联系已有知识,你还能提出其他问题吗?
能不能对所提出的问题作出回答?
二、被动运输:
1.提出问题:
什么是渗透作用?
细胞在什么条件下吸水?
在细胞吸水过程中,水分子的扩散方向如何?
渗透作用是指溶剂(如水分子)通过_________从______浓度溶液向______浓度溶液的扩散过程。
当细胞内溶液浓度_________细胞外溶液浓度,细胞渗透吸水。
在细胞吸水过程中,水分子通过_________从_____浓度溶液向_____浓度溶液扩散,即水分子通过_________从_____浓度水分子向_____浓度水分子方向扩散。
2.事实陈述:
①水分子进出细胞取决于细胞内外溶液的_________。
O2和CO2也是如此。
②当肺泡内O2的浓度_____(高于/等于/低于)肺泡细胞内部O2的浓度时,O2便通过_____作用进入肺泡细胞内部。
③细胞内由于______作用使CO2的浓度_____(升高/降低)时,CO2通过______作用排出细胞,进入细胞外液。
3.概念提出:
观察图4-7,理解自由扩散和协助扩散过程。
①自由扩散:
1)概念:
物质通过_______的扩散作用进出细胞,叫做自由扩散。
2)物质扩散方向:
细胞需摄取或排出的物质分子从_____浓度一侧扩散到_____浓度一侧。
3)特点:
物质____(顺/逆)浓度梯度扩散,_______(需要/不需要)载体蛋白和_______(消耗/不消耗)细胞内化学反应所释放的_____。
4)实例:
_____、_____、_____、_____、_____。
5)影响因素:
细胞内外两侧物质存在_________。
尝试绘制出通过自由扩散方式物质的运输速率与物质浓度(一定浓度范围内)以及与O2浓度(影响细胞内化学方式释放能量多少)的关系曲线图:
②协助扩散:
进出细胞的物质借助_______的扩散,叫做协助扩散。
____________________。
细胞内外两侧物质存在_________;
细胞膜上_________的种类和数量。
尝试绘制出通过协助扩散方式物质的运输速率与物质浓度(一定浓度范围内)以及与O2浓度(影响细胞内化学方式释放能量多少)的关系曲线图:
③被动运输:
自由扩散和协助扩散统称为被动运输,都是物质____浓度梯度扩散。
4.思考与讨论:
①自由扩散和协助扩散需要消耗能量吗?
为什么?
②自由扩散和协助扩散有什么异同?
③为什么自由扩散和协助扩散统称为被动运输?
三、主动运输:
植物根系吸水时土壤溶液中水分子多于细胞内水分子,是顺浓度梯度扩散的,但一般情况下,土壤溶液中植物需要的很多矿质离子的浓度总是低于细胞液的浓度,但为何植物能够不断逆浓度梯度运输这些矿质离子呢?
①水生植物丽藻的细胞液中的K+的浓度比它们生活的池水高1065倍,其他多种离子的浓度也比池水高得多(见表4-1)。
②轮藻细胞中K+的浓度比周围水环境高63倍。
③人红细胞中K+的浓度比血浆高30倍,Na+的浓度却只有血浆的1/6。
这些细胞都在不断逆浓度梯度吸收K+。
观察图4-8,理解主动运输过程。
①概念:
Na+、K+和Ca2+等离子从___浓度一侧运输到___浓度一侧,需要______的协助,同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的_____,这种运输方式叫做主动运输。
②物质扩散方向:
细胞需摄取或排出的物质分子从_____浓度一侧运输到_____浓度一侧。
③特点:
④实例:
K+、Na+、Ca2+等一些________以及____________、____________、____________等一些小分子有机物。
⑤影响因素:
细胞膜上_________的种类和数量;
细胞内化学反应所释放的_________。
尝试绘制出通过主动运输方式物质的运输速率与物质浓度(一定浓度范围内)以及与O2浓度(影响细胞内化学方式释放能量多少)的关系曲线图:
①主动运输与被动运输有什么区别?
②葡萄糖、氨基酸进出细胞的方式一定是主动运输吗?
说出原因。
5.意义:
所以,主动运输体现了生物膜的功能特性是____________。
四、胞吞和胞吐:
1.胞吞:
当细胞摄入大分子时,首先是大分子附着在细胞膜表面,这部分细胞膜内陷形成______,包围着大分子。
然后______从细胞膜上分离下来,形成______,进入细胞内部,这种现象叫做胞吞。
2.胞吐:
当细胞需要排出大分子时,先在细胞内形成______,______移动到细胞膜处,与细胞膜融合,将大分子排出细胞,这种现象叫做胞吐。
3.实例:
白细胞吞噬病菌的现象属于______,胰岛B细胞分泌胰岛素的现象属于______。
总之,大分子物质和颗粒性物质以胞吞和胞吐的方式进出细胞,这与细胞膜的________有关,_____(需要/不需要)消耗细胞内化学反应所释放的能量,但___(有/没有)穿过生物膜。
【当堂检测】
1.右图中a、b表示物质跨膜运输的方式,下列表述正确的是()
A.脂溶性小分子物质不能通过方式a运输
B.与方式a有关的载体蛋白覆盖于细胞膜表面
C.方式b的最大转运速率与载体蛋白数量有关
D.抑制细胞呼吸对方式a和b的转运速率均有影响
2.用呼吸抑制剂处理红细胞,下列物质吸收量正确的一组是()
3.如右图表示细胞膜的亚显微结构,其中a和b为两种物质的运输方式,下列对细胞膜结构和功能的叙述正确的是()
A.不同物种的细胞中①、②、③的种类均不相同
B.移植器官往往难以存活与图中①有关
C.b物质的运输方式能体现细胞膜的选择透过性,而a物质的运输方式不能体现细胞膜的选择透过性
D.①②③构成流动性的膜,是实现细胞间信息交流的物质基础
4.将某活组织放入适宜的完全营养液中,置于适宜的条件下培养,培养液中甲、乙两种离子的浓度保持相等且恒定,定期测定细胞中两种离子的含量,得到如右图所示曲线。
据图分析下列叙述中正确的是()
A.该组织的细胞吸收甲、乙两种离子的方式分别是自由扩散和主动运输
B.该组织细胞运输离子甲的载体数量比运输离子乙的载体数量多
C.两种离子均只能从低浓度的一侧运输到高浓度的一侧
D.曲线mn段和ab段表明两种离子浓度的升高抑制了细胞对水的吸收
5.右图表示细胞对大分子物质通过“膜泡运输”的过程。
下列与此有关的叙述错误的是()
A.a要有细胞表面识别和内部供能才可能完成
B.a、b体现了生物膜在结构和功能上具有一定的连续性
C.该图解可以证明生物膜具有一定的流动性
D.b与a分别是所有细胞排泄废物和摄取养分的基本方式
【课堂总结】
1.物质进出细胞时___浓度梯度的的扩散,叫做被动运输;
根据是否需要_________的协助,分为__________和__________;
二者都是物质从_____浓度一侧运输到_____浓度一侧,都_______细胞内化学反应所释放的_____。
2.物质进出细胞时___浓度梯度的运输,叫做主动运输;
物质从_____浓度一侧运输到_____浓度一侧,需要_________的协助,同时还_____消耗细胞内化学反应所释放的______。
3.大分子物质和颗粒性物质以______和______的方式进出细胞,这与细胞膜的________有关,______消耗细胞内化学反应所释放的______。
训练案
【基础达标】
温馨提示:
10分钟独立完成。
人人过关,一个不少。
1.植物细胞对矿质离子的吸收之所以具有选择性,与下列哪一项有关()
A.外界环境中离子的浓度B.植物细胞中细胞液的浓度
C.植物细胞中液泡的大小D.细胞膜上载体蛋白的种类与数量
2.能顺浓度梯度进出红细胞并需要载体蛋白的物质是()
A.葡萄糖B.二氧化碳C.钠离子D.核酸分子
3.能够反映细胞膜具有选择透过性功能特点的实例有()
①白细胞吞噬病菌②细胞膜外K+的浓度远低于膜内
③变形虫的变形运动④唾液腺细胞分泌唾液淀粉酶
⑤海带细胞内的I-浓度远远高于海水中的I-浓度
A.①③④B.②④⑤C.①③D.②⑤
4.甲(〇)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.甲进入细胞一定需要能量
C.乙运出细胞一定有载体蛋白的参与D.甲运出细胞一定不需要能量
5.研究发现,人体通过代谢产生极少NO,NO是一种脂溶性小分子物质,它能使平滑肌细胞舒张,有扩张血管的作用,试分析NO进出平滑肌的方式()
A.自由扩散B.协助扩散C.主动运输D.胞吞作用
【能力提升】
A、B层同学10分钟独立完成。
1.下列物质进出细胞的过程与线粒体密切相关的是()
①酒精被胃黏膜吸收②细胞与内环境进行气体交换
③肾小管壁上皮细胞吸收原尿中的葡萄糖④小肠绒毛上皮细胞吸收氨基酸
A.①②B.③④C.②③④D.①②③④
2.关于右边概念图的分析,正确的是()
A.①和②所示过程都需要消耗细胞内ATP水解释放的能量
B.只有①所示过程能逆浓度梯度运输物质
C.大分子只有通过①所示的过程才能进入细胞
D.果脯腌制时蔗糖进入细胞与过程①和②有关
3.右图表示培养液中K+浓度及溶氧量对小麦根系吸收K+速率的影响。
下列有关两曲线形成机理的解释正确的是( )
A.曲线ab段的形成只能是由于细胞膜上K+载体未达到饱和以及能量充足
B.曲线bc、fg段的形成只能是由于细胞膜上K+载体数量有限
C.曲线cd段的形成是由于细胞内K+过多,细胞大量排出K+
D.e点表明植物根系可以通过自由扩散方式吸收K+
4.科学家在研究细胞膜运输物质时发现有下列四种关系,分别用下图中四条曲线表示,在研究具体的物质X时,发现与曲线②和④相符。
试问:
细胞膜运输物质X的方式是()
A.自由扩散B.主动运输C.协助扩散D.胞吐作用
5.右图为物质出入细胞膜的示意图,请据图回答:
(1)A代表__________分子;
B代表__________;
D代表__________。
(2)细胞膜从功能上来说,它是一层____________膜。
(3)动物细胞吸水膨胀时B的厚度变小,这说明B具有____________________。
(4)在a~e的五种过程中,代表被动转运的是____________________。
(5)可能代表氧气转运过程的是图中编号__________;
葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞的过程是图中编号__________。
(6)如果此为神经细胞膜,则当其受刺激后发生兴奋时,Na+的流动过程是编号__________。
【延伸拓展】
A层同学10分钟独立完成。
1.实验发现,葡萄糖进入红细胞时,若使用药物限制蛋白质活性,则葡萄糖的运输速率迅速下降,若减少能量供应,却对运输没有影响。
由此推断葡萄糖进入红细胞的方式是()
A.主动运输B.协助扩散C.自由扩散D.逆浓度梯度运输
2.在根吸收无机盐离子的过程中,下列因素对其吸收无机盐影响最大的是( )
A.根尖表皮细胞内外无机盐离子的浓度B.蒸腾作用散失水分的速度
C.离子进入根尖表皮细胞的扩散速率D.土壤溶液中氧气的浓度
3.侧芽生长素的浓度总是高于顶芽,但顶芽产生的生长素仍大量往侧芽部位积累。
生长素的这种运输方式必须具备哪些基本条件( )
①载体蛋白②ATP供能③从高浓度到低浓度④从低浓度到高浓度
A.①B.①②C.①②③D.①②④
4.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
5.请回答下列有关矿质元素吸收的问题。
取四株大小长势一致的蕃茄幼苗,分别培养在盛有等量完全培养液的培养瓶中,然后将其中两株蕃茄幼苗的地上部分同时剪去。
装置如下图。
(1)实验中,向甲、丙两瓶持续充入空气,测量四只培养瓶内溶液中的K+含量,结果如下图。
①表示甲瓶溶液中K+含量变化的曲线图是_______________。
②表示丁瓶溶液中K+含量变化的曲线图是_______________。
(2)植物吸收矿质元素的主要方式是_______________,这一观点可通过_______________两装置的实验加以验证。
(3)植物的地上部分为根提供_______________,这一观点可通过_______________两装置的实验加以验证。
(4)经过一定时间后,如果甲瓶中的番茄幼苗出现了萎蔫现象,其原因可能是:
________________________________________________________________________________________。
参考答案
1.顺浓度梯度;
载体蛋白;
自由扩散;
H2O、O2、CO2;
协助扩散;
葡萄糖进入红细胞。
2.低浓度;
高浓度;
能量;
离子;
葡萄糖、氨基酸、核苷酸;
逆浓度梯度;
生命活动;
营养物质;
代谢废物;
有害。
3.胞吞;
胞吐;
需要;
不需要;
属于;
0。
O2、CO2、N2、苯、H2O、甘油、乙醇;
H+、Na+、K+、Ca2+、Cl-、Mg2+、HCO3-;
氨基酸;
葡萄糖;
核苷酸。
(略)。
半透膜