版高中生物第三章细胞的代谢第二节物质出入细胞的方式第2课时学案浙科版必修1.docx

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版高中生物第三章细胞的代谢第二节物质出入细胞的方式第2课时学案浙科版必修1

第2课时　物质出入细胞的方式及影响因素

知识内容

学考要求

选考要求

被动转运和主动转运

b

b

胞吞和胞吐

a

a

学习导航

（1）举例说明物质的被动转运和主动转运。

（2）描述胞吞、胞吐的过程。

方式一　师：

这是洋葱鳞片叶的外表皮细胞，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——物质出入细胞的方式及影响因素。

方式二　植物细胞的质壁分离和复原反映出水分进出细胞的现象，生活在海水中的鱼要不断的通过鳃上的泌盐细胞将体内多余的无机盐排出体外，糖尿病患者的尿中含糖，以上这些例子说明很多物质都能进出细胞。

物质进出细胞的方式有哪些？

有什么不同？

一、被动转运

1．扩散

（1）概念：

氧、二氧化碳、甘油等小分子的扩散以及水的渗透。

（2）特点：

由高浓度到低浓度；不需要载体蛋白；不消耗能量。

2．易化扩散

（1）概念：

某些小分子或离子需要借助于细胞膜中的一类载体蛋白才能转运至膜另一侧的扩散方式，叫做易化扩散。

（2）特点：

由高浓度到低浓度；需要载体蛋白；不消耗能量。

归纳总结

（1）扩散的转运速率主要取决于物质的浓度差，易化扩散的转运速率不仅受浓度差影响，还受到载体蛋白数量的限制；

（2）二者都不消耗能量。

水、气体、脂质小分子等物质以扩散的方式跨膜转运，小分子有机物、某些离子以易化扩散的方式跨膜转运。

例1

　胆固醇、小分子脂肪酸、维生素D等物质能以扩散的方式优先通过细胞膜，这是因为（　　）

A．细胞膜具有一定的流动性

B．细胞膜是选择透性膜

C．细胞膜的结构以脂双层为基本支架

D．细胞膜上镶嵌有各种形态的蛋白质分子

答案　C

解析　胆固醇、小分子脂肪酸、维生素D属于脂质小分子，一般能溶于脂双层中，以扩散方式穿过细胞膜。

例2

　影响被动转运的因素有很多，下面A、B是两种被动转运方式的转运速率和被转运物质的浓度之间的关系曲线：

（1）图A表示的转运方式是哪种？

其转运速率主要取决于什么？

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（2）图B表示的方式若是易化扩散，那么ab段的限制因素是什么？

bc段的限制因素又是什么？

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（3）请在C图中画出被动转运的转运速率和细胞能量供应的关系曲线。

（4）下列物质中，以方式A和方式B转运的分别是哪些？

①O2和CO2进出肺泡　②甘油和乙醇被小肠上皮细胞吸收　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

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

答案　

（1）是扩散；其转运速率主要取决于物质的浓度差。

（2）浓度差；载体蛋白的数量。

（3）如图所示

（4）以方式A（扩散）转运的有①②④⑤；以方式B（易化扩散）转运的有③。

二、主动转运、胞吞和胞吐

1．主动转运

（1）概念：

细胞把离子或分子从低浓度处运到高浓度处，这类逆浓度梯度的转运称为主动转运。

（2）特点

①需要消耗能量：

主动转运所需的能量来自于细胞中的ATP。

②需要载体蛋白。

（3）与易化扩散的比较

①相同点：

都需要载体蛋白的参与，在转运过程中载体蛋白都发生形状变化。

②不同点：

主动转运需要ATP提供能量，而易化扩散不需要能量。

（4）意义：

主动转运能够根据细胞的需要转运分子或离子，是细胞最重要的吸收或排出物质的方式。

2．胞吞和胞吐

项目

胞吞

胞吐

条件

细胞摄取或排出大分子和颗粒物质的方式

原理

生物膜的流动性

特点

物质通过囊泡转移，需要消耗能量，不需要载体

方向

细胞外→细胞内

细胞内→细胞外

实例

变形虫摄食、白细胞吞噬病菌等

胰岛β细胞分泌胰岛素、消化腺分泌消化酶

归纳总结

　物质出入细胞方式的比较

（1）大分子物质如蛋白质进出细胞，只能通过胞吞或胞吐方式进行，不能通过扩散、易化扩散或主动转运方式进行。

胞吞、胞吐过程均不需要载体蛋白，但消耗ATP。

（2）如果进行跨膜转运的物质是小分子物质或离子，则通过扩散、易化扩散或主动转运方式进行。

（3）小分子物质，如果是脂溶性强的物质（如乙醇和许多气体分子），则通过扩散方式进出细胞。

水分子虽然极性较强，但分子较小，也主要通过扩散进出细胞。

扩散不需要载体蛋白协助，顺浓度梯度进行，也不消耗ATP。

（4）各种离子和脂溶性差的小分子物质如葡萄糖、氨基酸等，在通过细胞膜时需载体蛋白协助。

这些物质进出细胞时，如果顺浓度梯度发生则为易化扩散，如果逆浓度梯度发生则为主动转运。

例如，K＋由组织液进入神经细胞以主动转运的方式进行。

例3

　如图中曲线a、b表示物质跨膜运输的两种方式，下列表述正确的是（　　）

A．脂溶性小分子物质不通过方式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

答案　C

解析　据图分析，曲线a表示被转运分子的转运速率与其浓度成正比，符合扩散的特点。

曲线b表示被转运分子随着浓度升高，转运速率增加，浓度较高时出现饱和现象，符合易化扩散和主动转运的特点。

脂溶性小分子的跨膜运输方式是扩散，所以能通过方式a运输，A项错误；方式a是扩散，不需要载体蛋白协助，B项错误；抑制细胞呼吸，停止能量供给，影响主动转运，但对扩散和易化扩散无影响，D项错误。

拓展提升

　影响物质跨膜运输的因素分析

（1）物质浓度（在一定的浓度范围内）

（2）氧气浓度

例4

　（2017·嘉兴期末）图甲表示四种不同物质在一个动物细胞内外的相对浓度差异。

其中通过图乙所示过程来维持细胞内外浓度差异的物质是（　　）

A．Na＋B．K＋

C．胰岛素D．CO2

答案　B

解析　图乙所示过程中细胞通过主动转运吸收该物质，细胞内浓度较高。

据图甲可知，K＋需通过乙过程维持细胞内外的浓度差，B项正确。

方法技巧

　物质出入细胞方式的判断方法

（1）结合实例直接进行判断

运输方式

实例

扩散

水、气体（O2、CO2等）、脂溶性物质（甘油、脂肪酸、性激素、乙醇、乙二醇、苯等）的跨膜运输

易化扩散

葡萄糖进入红细胞等

主动转运

无机盐离子、氨基酸、核苷酸、葡萄糖逆浓度梯度进出细胞

胞吞、胞吐

巨噬细胞吞噬抗原及细胞碎片等、分泌蛋白的分泌

（2）根据分子大小与对载体蛋白、能量的需求进行判断

（3）根据运输方向判断：

逆浓度梯度的跨膜运输方式是主动转运。

1．如图是植物从土壤中吸收某矿质离子的示意图。

据图判断，该离子跨膜进入根毛细胞的方式为（　　）

A．扩散B．易化扩散

C．主动转运D．被动转运

答案　C

解析　由题图可知，该离子进入细胞为逆浓度梯度运输，且消耗能量，故为主动转运。

2．（2017·湖州期末）下图为细胞的几种物质转运方式，据图分析，相关叙述正确的是（　　）

A．图a中物质的转运经过了两层膜

B．图a和图b的转运方式都需要消耗ATP

C．图a和图b的转运方式都需要依赖膜的流动性，都涉及膜成分的更新

D．图b中转运的物质可以是固体，但不可以是液体

答案　B

解析　图a中物质的转运经过了单层膜，两层磷脂分子，A项错误；图a为主动转运，需要消耗能量，图b为胞吞，也需要消耗能量，B项正确；图a为主动转运，该过程不涉及膜成分的更新，C项错误；图b中转运的物质可以是固体，也可以是液体，D项错误。

3.如图是胡萝卜在含氧量不同的情况下从KNO3溶液中吸收K＋和NO

的曲线图。

则影响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

答案　B

解析　胡萝卜对K＋和NO

的吸收方式都是主动转运，主动转运需要载体蛋白和能量，A、B两点对应的氧浓度不同，A点高于B点，且A点时吸收NO

多，可见能量是影响因素；B点与C点是同一氧浓度，而B点吸收量高于C点，说明能量供应相同的条件下，运输K＋和运输NO

的载体蛋白数量不同。

4．（2018·杭州地区高一期中）下列关于物质转运的叙述，错误的是（　　）

A．易化扩散和主动转运过程中，载体蛋白的形状会发生改变

B．胞吞、胞吐的对象可以是液体和固体，也可以是大分子和小分子

C．大分子物质通过生物膜的方式是胞吞和胞吐

D．主动转运是细胞最重要的吸收和排出物质的方式

答案　C

解析　载体蛋白的化学本质是蛋白质，易化扩散和主动转运时，载体蛋白会发生形变，体现了蛋白质的运输功能，A正确；被胞吞或胞吐的物质可以是固体，可以是液体，也可以是生物大分子或小分子，B正确；胞吞和胞吐不通过质膜，C错误；主动转运是细胞最重要的吸收或排出物质的方式，体现了生命活动的主动性，D正确。

5．（2018·台州2月模拟）下列有关易化扩散的叙述，正确的是（　　）

A．细胞最重要的吸收或排出物质的方式

B．载体蛋白形状改变需要由ATP提供能量

C．一般而言转运物质的速率比扩散要快

D．可实现物质逆浓度梯度的跨膜运输

答案　C

解析　主动转运能够保证细胞按照生命活动的需要，主动地选择吸收所需要的物质，排出代谢所产生的废物和对细胞有害的物质，是一种对生命活动最重要的物质转运方式，A错误；易化扩散时，载体蛋白会发生形变，但不消耗ATP，B错误；易化扩散是一种由载体蛋白协助的扩散作用，其转运物质的速率在一定范围内比普通的扩散要快，C正确；主动转运可实现物质逆浓度梯度的跨膜运输，D错误。

[基础达标]

1．如图为物质进出细胞的两种方式，对该图的理解正确的是（　　）

A．Ⅰ和Ⅱ分别表示易化扩散和主动转运

B．Ⅰ和Ⅱ分别表示胞吞和胞吐

C．氧、性激素是以Ⅱ方式进入细胞的

D．水、二氧化碳、氧气是以Ⅰ方式进入细胞的

答案　D

解析　Ⅰ为扩散，Ⅱ为主动转运；水、气体、性激素的跨膜转运方式是扩散。

2．巨噬细胞能够吞噬衰老的细胞以及侵入人体的病原菌，下列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　巨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，体现了细胞膜的流动性和识别功能。

3．（2017·浙江“9＋1”联盟高三期中）下列属于主动转运的是（　　）

A．人体肺泡细胞释放CO2

B．蔗糖通过植物细胞的细胞壁

C．甘油分子进入人的皮肤细胞

D．水稻根毛细胞吸收NO

答案　D

解析　CO2的运输方式是扩散，动力是浓度差，A错误；“蔗糖通过植物细胞的细胞壁”不需要进行跨膜运输，通过蔗糖扩散就能完成，B错误；甘油出入细胞的运输方式是扩散，C错误；NO

进入水稻根毛细胞的运输方式是主动转运，D正确。

4．（2018·杭州测试）某种物质转运方式的示意图如图所示，下列叙述错误的是（　　）

A．该转运方式是细胞中最重要的吸收或排出物质的方式

B．该转运方式为主动转运，可从低浓度一侧向高浓度一侧转运物质

C．载体蛋白与被转运的物质结合后会发生形变，这种变化需要消耗能量

D．根吸收土壤中的离子属于该转运方式，而海水鱼的鳃向体外排盐不属于

答案　D

解析　分析题图可知，该物质进出细胞是从低浓度向高浓度转运，且需要消耗ATP和载体蛋白协助，其方式是主动转运，主动转运是细胞中最重要的吸收或排出物质的方式，A、B正确；由题图可知，载体蛋白与被转运的物质结合后会发生形变，且需要消耗能量，C正确；根吸收土壤中的离子和海水鱼的鳃向体外排盐都属于主动转运过程，D错误。

5．（2017·浙江绿色联盟联考）如图①～④表示物质出入细胞的不同方式，下列叙述正确的是（　　）

A．O2和甘油通过图①方式转运

B．图②是细胞最重要的吸收或排出物质的方式

C．温度对图③方式不会造成影响

D．图④被细胞摄入的物质可以是固体也可以是液体

答案　D

解析　O2和甘油通过图②扩散方式转运；图③主动转运是细胞最重要的转运方式；温度影响分子的运动和酶的活性，对图③方式会造成影响；通过图④胞吞方式被细胞摄入的物质可以是固体也可以是液体。

6．如图表示物质P和Q跨膜出细胞，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出细胞都需要载体

D．物质P和Q出细胞不都消耗能量

答案　D

解析　物质P从细胞内低浓度向细胞外高浓度转运，为主动转运，而氧气的转运方式为扩散，A错误；物质Q从细胞内高浓度向细胞外低浓度扩散，为扩散或易化扩散，可能为水分子、二氧化碳、脂质小分子等，B错误；主动转运需要载体蛋白，扩散不需要，C错误；物质P运出细胞为主动转运，需要消耗能量，而物质Q运出细胞为顺浓度梯度运输，不需要消耗能量，D正确。

[能力提升]

7．（2018·湖州模拟）如图表示物质进出细胞的不同过程，相关叙述错误的是（　　）

A．甲可以表示胞吞，乙可以表示胞吐

B．甲、乙两种物质转运过程都需要消耗ATP

C．这两种物质的转运过程都是从低浓度向高浓度进行的

D．甲和乙两种物质的转运过程说明生物膜具有一定的流动性

答案　C

解析　甲过程显示膜包裹物质，并形成小泡进入细胞中，是胞吞，乙过程相反，是胞吐过程，A正确；胞吞和胞吐过程耗能，需ATP为之提供能量，B正确；胞吞和胞吐的转运方向与浓度无关，C错误；胞吞和胞吐的结构基础是细胞膜具有一定的流动性，D正确。

8．（2017·浙江吴越联盟二模）如图为质膜结构及其部分功能的示意图，图中E、F、G和H表示膜的组分，①和②表示物质跨膜转运方式。

下列相关叙述错误的是（　　）

A．物质E起着细胞标志物的作用

B．与H分子一样，G分子有水溶性部分和脂溶性部分

C．②过程中，被转运物质与载体蛋白结合后的形状改变，需要消耗能量

D．甘油以①方式进入小肠上皮细胞

答案　D

解析　E是糖蛋白，对于细胞识别起重要作用，A正确；G是镶在细胞膜中的蛋白质，具有水溶性部分和脂溶性部分，B正确；②表示主动转运，被转运物质与载体蛋白结合后的形状改变，需要消耗能量，C正确；甘油进入小肠绒毛上皮细胞的方式是扩散，不是易化扩散，D错误。

9．（2017·浙江“七彩阳光”新高考研究联盟联考）图1、2为各种物质通过细胞膜的方式示意图，图3表示葡萄糖出入小肠绒毛上皮细胞的过程示意图。

下列叙述错误的是（　　）

A．图1中B代表膜上的载体蛋白，在转运过程中要变形

B．甘油的跨膜方式可用图2中的甲表示

C．图3中①处葡萄糖的跨膜方式是主动转运

D．图3中②处Na＋的跨膜方式可用图2中的乙表示

答案　C

解析　图1中B代表的是细胞膜上的载体蛋白，载体蛋白在转运A的过程要变形；图2中甲所示的物质转运速率与细胞外浓度呈正相关，说明转运方式是扩散，甘油跨膜方式为扩散，可用甲表示；图3中①处葡萄糖的跨膜需要载体蛋白协助，不消耗能量，为易化扩散；图3中②处Na＋的跨膜转运需要消耗能量，转运方式是主动转运，可用图2中的乙表示。

10．下图为细胞膜结构图，其中a和b分别代表不同分子或离子进出细胞的方式。

据图分析，下列叙述正确的是（　　）

A．不同膜结构③的排列方式不同

B．Na＋通过②进入细胞的过程不消耗ATP

C．b可表示组织细胞从组织液中吸收氧气

D．将③分子制成微球体用来包裹大分子药物，送入到相应的细胞中，该过程体现了细胞膜的功能特点

答案　B

解析　题图③是磷脂分子，不同生物膜的磷脂分子排列方式相同，A项错误；Na＋内流通过②进入细胞是易化扩散，不消耗能量，B项正确；据糖蛋白可判断，Ⅰ为细胞膜外侧，氧气应从细胞外侧向细胞内侧扩散，C项错误；将③分子制成微球体用来包裹大分子药物，送入到相应的细胞中，是通过膜融合，体现了细胞膜具有一定流动性的结构特点，D项错误。

11．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转运物质

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为主动转运，②为易化扩散，主动转运需要消耗能量，易化扩散不需要消耗能量，A项错误；大分子物质进入细胞需要通过胞吞，不能通过主动转运，C项错误；氨基酸进入组织细胞属于主动转运，与①有关，D项错误；只有主动转运能逆浓度梯度转运物质，B项正确。

12．下图1是物质出入细胞的示意图，图2中曲线甲、乙分别代表物质进出细胞的两种方式。

据图回答下列问题：

（1）①图2中曲线甲代表________，曲线乙中Q点对应时刻细胞不再吸收物质，此时限制物质进出细胞的因素是______________________。

②已知某海洋生物的细胞中物质X、物质Y浓度分别为0.60和0.14，而海水中物质X、物质Y浓度分别为0.29和0.38（浓度单位均为mol/L），由此可知，该细胞能主动地________（填“吸收”或“排出”）物质X，可用图1中的________（a、b、c……）表示。

③细胞膜中水通道、离子通道是普遍存在的。

若肾集合管管壁细胞膜受刺激后发生兴奋时，水通道开放，大量水被肾集合管管壁细胞重吸收，则代表此过程中水的流动可用________（a、b、c……）表示。

（2）若图1代表某生物的细胞膜，该细胞能够分泌胰岛素，则该过程被称为________，其依赖于细胞膜的________的结构特点。

答案　

（1）①扩散　能量供应或载体蛋白数量　②吸收a　③c　

（2）胞吐　流动性

解析　

（1）图2中的曲线甲表明吸收物质的数量与细胞内外溶液浓度差成正比，没有饱和现象，说明细胞吸收该物质的方式属于扩散。

分析曲线乙可知，在细胞内浓度高于细胞外浓度之后，仍能吸收该物质，可见细胞能够逆浓度梯度吸收该物质，并且在Q点出现饱和现象，此时细胞供能不足或细胞膜上转运该物质的载体蛋白数量有限，说明细胞吸收该物质的方式为主动转运。

某海洋生物的细胞中物质X、物质Y的浓度分别为0.60和0.14，而海水中物质X、物质Y浓度分别为0.29和0.38（浓度单位均为mol/L），由此可推知该细胞能主动地吸收物质X，可用图1中a表示。

需注意的是a、e两过程均为主动转运，但是a为膜外物质向膜内的转运（吸收），e为膜内物质向膜外转运（排出）。

细胞的内、外侧可依据糖蛋白的位置来判定，糖蛋白位于细胞膜外侧。

（2）胰岛素为大分子物质，只能通过胞吐作用分泌到细胞外，该过程依赖于细胞膜的流动性。

13．如图是生物膜的流动镶嵌模型及物质跨膜转运方式示意图，其中离子通道是一种通道蛋白，通道蛋白是横跨细胞膜的亲水性通道，具有离子选择性。

请仔细观察图示回答下列有关问题：

（1）很多研究结果都能够有力地支持“脂溶性物质易透过生物膜，不溶于脂质的物质不易透过生物膜”这一理论。

这证明组成细胞膜的主要成分中有[　　]________（方框里填标号）。

（2）鲨鱼体内能积累大量的盐，当盐分过高时就要及时将多余的盐分排出体外。

经研究，鲨鱼体内多余的盐分是经②途径排出的，那么其跨膜转运的方式是________。

（3）柽柳是一种泌盐植物，其叶子和嫩枝可以将吸收于植物体内的盐分排出。

现欲判断柽柳从土壤中吸收无机盐的方式是主动转运还是被动转运，请设计实验加以证明。

①实验步骤：

a．取甲、乙两组生长发育状况相同的柽柳植株，放入适宜浓度的含有Ca2＋、K＋的溶液中。

b．甲组给予正常的呼吸条件，乙组_______________________________________________。

c．一段时间后，测定________________________________________________。

②实验结论：

a．若两组植株对Ca2＋、K＋的吸收速率相同，说明_________________________________

________________________________________________________________________。

b．若乙组植株对Ca2＋、K＋的吸收速率明显________甲组，说明_______________。

答案　

（1）甲　磷脂分子　

（2）易化扩散

（3）①b.完全抑制需氧呼吸

c．两组植株对Ca2＋、K＋的吸收速率

②a.柽柳从土壤中吸收无机盐的方式是被动转运

b．小于　柽柳从土壤中吸收无机盐的方式是主动转运

解析　

（1）“脂溶性物质易透过生物膜，不溶于脂质的物质不易透过生物膜”这一事实证明细胞膜组成成分中有脂质分子，结合图示分析该物质应为[甲]磷脂分子。

（2）②途径是一个离子通道，鲨鱼体内多余盐分可通过这种通道蛋白的协助由高浓度的细胞膜内的一侧转运到低浓度的细胞膜外的一侧，因此其跨膜转运的方式应为易化扩散（或被动转运）。

（3）主动转运和被动转运相比，前者需要消耗能量，后者不需要消耗能量。

本实验可通过控制供能的多少来确定柽柳吸收无机盐的转运方式。

若两组植株对Ca2＋、K＋的吸收速率相同，说明无机盐的吸收不需要消耗能量，应为被动转运；若乙组吸收速率明显小于甲组吸收速率，则说明柽柳从土壤中吸收无机盐需要消耗能量，应为主动转运。