推荐学习秋高中生物第四章物质的输入和输出第3节物质跨膜运输的方式学案新人教版必修1.docx
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推荐学习秋高中生物第四章物质的输入和输出第3节物质跨膜运输的方式学案新人教版必修1
第3节 物质跨膜运输的方式
学习目标
1．举例说明物质跨膜运输方式的类型及特点。
（重点）
2．说出被动运输与主动运输方式的异同点。
（难点）
3．阐述主动运输对细胞生活的意义。
核心概念
被动运输 自由扩散 协助扩散 主动运输 胞吞 胞吐
一、被动运输和主动运输——跨膜运输
1．被动运输
2．主动运输
[预习反馈]
连线。
__①—b—Ⅰ__②—c—Ⅱ__③—a—Ⅲ____
二、大分子物质的运输
？
思考
1．结合主动运输所需要的条件分析，与主动运输有关的细胞器有哪些？
提示：
核糖体、线粒体。
2．葡萄糖不能通过无蛋白质的磷脂双分子层，但是小肠细胞能大量吸收葡萄糖，对此该如何解释？
提示：
葡萄糖的跨膜运输需要载体蛋白的协助，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。
H
判断题
1．大分子物质，如蛋白质，进出细胞穿过0层生物膜。
（ √ ）
2．胞吞和胞吐都需要消耗能量，也需要载体。
（ × ）
3．胞吞和胞吐体现了膜的结构特性——流动性。
（ √ ）
4．分泌蛋白主要是通过主动运输的方式排出细胞外。
（ × ）
5．已知骨骼肌细胞和脂肪细胞膜上的载体蛋白转运葡萄糖的过程不消耗ATP，则葡萄糖进入骨骼肌细胞内的运输方式是协助扩散。
（ √ ）
6．协助扩散和主动运输需要细胞膜上的同一种载体蛋白。
（ × ）
7．较大的分子，如葡萄糖等，只有通过主动运输才能进入细胞。
（ × ）
8．抑制细胞呼吸对自由扩散和主动运输的转运速率均有影响。
（ × ）
知识点1 被动运输
Z
1．扩散与被动运输
（1）扩散：
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，扩散的速率与物质的浓度梯度成正比。
扩散速度在气体中最大，液体中其次，固体中最小；而且浓度差越大、温度越高、参与的粒子质量越小，扩散速度也越大。
（2）被动运输：
物质顺浓度梯度进出细胞的扩散。
2．被动运输的类型——自由扩散和协助扩散
自由扩散
协助扩散
概念
物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式
物质借助载体蛋白进出细胞的扩散
运输方向
高浓度→低浓度
高浓度→低浓度
特点
不需载体蛋白和能量
需载体蛋白，不需能量
示意图
曲线
实例
小分子或脂溶性物质，如O2、CO2、H2O、甘油、脂肪酸、乙醇、苯、尿素
红细胞吸收葡萄糖
知识贴士
①被动运输的速率还与该物质分子的大小、脂溶性程度等有关，如分子越小、脂溶性越强，运输速率越快。
②表中“高浓度”和“低浓度”是指运输离子或小分子本身的浓度，而不是所处溶液的浓度。
③两种运输方式的动力均来自细胞内外物质的浓度差，此外，协助扩散还与载体蛋白的种类和数量有关。
D
典例1 下列现象中属于自由扩散的是（ A ）
A．水通过细胞膜 B．K＋通过细胞膜
C．蛋白质通过细胞膜 D．C6H12O6通过红细胞膜
[解析] 水通过细胞膜属于自由扩散；K＋通过细胞膜是主动运输；蛋白质通过细胞膜是胞吞或胞吐；C6H12O6通过红细胞膜是协助扩散。
〔变式训练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（ D ）
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
[解析] 乙的运输过程需要载体蛋白的参与，而人工合成的膜无蛋白质。
知识点2 主动运输和胞吞胞吐
Z
1．概念
从低浓度一侧运输到高浓度一侧，需要载体蛋白的协助，同时还要消耗细胞内化学反应所释放的能量，这种方式叫做主动运输，如图
（1）特点
（2）实例：
小肠绒毛上皮细胞对K＋、Na＋、葡萄糖、氨基酸等营养物质的吸收。
2．主动运输的意义
主动运输普遍存在于动植物和微生物细胞中，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营养物质，排出代谢废物和对细胞有害的物质。
3．大分子物质通过细胞膜的方式——胞吞和胞吐
（1）过程
胞吞：
大分子物质
囊泡―→大分子物质进入细胞内
胞吐：
大分子物质
囊泡
大分子物质排出细胞外
（2）结构基础：
细胞膜的流动性。
（3）特点：
需要消耗能量。
（4）实例
知识贴士
胞吞和胞吐不是跨膜运输
自由扩散、协助扩散和主动运输，都是将细胞要选择吸收的物质从细胞膜的一侧运到另一侧，即跨膜运输；而胞吞和胞吐是大分子以囊泡的形式进出细胞的运输方式。
胞吞是通过细胞膜内陷形成囊泡，将大分子包围起来进入细胞。
胞吐是在细胞内形成囊泡，囊泡与细胞膜融合后，将内含物释放出去。
D
典例2 如图表示植物从土壤中吸收某种矿质元素离子的过程。
下列叙述中不正确的是（ D ）
A．该矿质元素离子的运输既需要载体蛋白也需要ATP，所以为主动运输
B．该矿质元素离子可以从低浓度一侧向高浓度一侧运输
C．如果细胞膜上运输该矿质元素离子的载体蛋白被去除，那么该矿质元素离子不能被运输
D．运输该矿质元素离子的载体蛋白不能被重复利用
[解析] 从图中可以看出，该矿质元素离子的运输既需要载体蛋白也需要ATP，且运输方向是从低浓度一侧到高浓度一侧，所以可以判断其运输方式为主动运输，A、B两项正确。
如果细胞膜上运输该物质的载体蛋白被去除，那么该矿质元素离子不能再被运输，C项正确。
载体蛋白可以被重复利用，D项错误。
典例3 如图所示为细胞对大分子物质进行“胞吞”和“胞吐”的过程。
下列与此有关的叙述，错误的是（ D ）
A．a与b均要以膜的流动性为基础才可能发生
B．a要有细胞表面识别和内部供能才可能完成
C．b在细胞分泌的同时导致膜成分的更新
D．b与a分别是细胞排出废物和摄取养分的基本方式
[解析] 胞吞和胞吐是膜具有流动性的具体体现，A项正确。
胞吞是物质通过细胞膜外表面的糖蛋白识别并消耗能量进入细胞内的过程，B项正确。
细胞分泌是高尔基体以“出芽”形式形成的囊泡与细胞膜融合，将大分子物质排到膜外的过程，因此，部分高尔基体膜的成分转移到细胞膜上，导致膜成分的更新，C项正确。
细胞排出废物和摄取养分的基本方式是物质的跨膜运输；被动运输和主动运输，D项错误。
〔变式训练2〕 下表是人体成熟红细胞与血浆中的K＋和Mg2＋在不同条件下的含量比较，据表分析不确切的是（ A ）
处理前（mmol）
用鱼藤酮处理后（mmol）
用乌本苷处理后（mmol）
细胞内
血浆中
细胞内
血浆中
细胞内
血浆中
K＋
145
5
11
5
13
5
Mg2＋
35
1.4
1.8
1.4
35
1.4
A．鱼藤酮对K＋和Mg2＋的载体蛋白的生理功能均有抑制作用
B．乌本苷抑制K＋的载体蛋白的生理功能而不影响Mg2＋的载体蛋白的生理功能
C．鱼藤酮抑制ATP的合成从而影响K＋和Mg2＋的运输
D．正常情况下血浆中K＋和Mg2＋均通过主动运输进入红细胞
[解析] 由表格中处理前的数据可知：
K＋和Mg2＋由血浆进入红细胞内是逆浓度运输，即为主动运输。
用鱼藤酮处理后，K＋和Mg2＋的运输均受到影响，主动运输一需要能量（ATP），二需要载体蛋白，所以鱼藤酮可能抑制ATP的合成，也可能影响载体蛋白的功能，从而影响K＋和Mg2＋的运输。
经鱼藤酮处理后，红细胞内两种离子的量均有变化，说明鱼藤酮对不同离子的影响没有专一性，即不是作用于不同离子的载体蛋白，而是作用于呼吸作用某过程而抑制ATP的合成，从而抑制不同离子的运输。
一、物质运输方式的判断
1．结合实例直接进行判断
运输方式
实例
自由扩散
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）进出细胞
协助扩散
葡萄糖进入红细胞
主动运输
无机盐离子、氨基酸、核苷酸、葡萄糖（进入红细胞除外）进出细胞
胞吐、胞吞
蛋白质的分泌、吞噬细胞吞噬抗原和细胞碎片等
2．根据分子大小及对载体蛋白、能量的需要情况进行判断（如图）
3．根据运输方向判断
顺浓度梯度的跨膜运输方式是自由扩散和协助扩散，逆浓度梯度的跨膜运输方式一定是主动运输。
4．根据达到平衡时的浓度判断
若达到平衡时细胞内外仍存在浓度差，则是主动运输，因为自由扩散和协助扩散达到平衡时，细胞内外浓度相等。
5．不同条件下运输方式的判断
（1）消耗能量的运输方式有胞吞、胞吐和主动运输。
（2）需要载体蛋白参与，不消耗能量的运输方式一定是协助扩散。
6．根据曲线判断
（1）随物质浓度的增加，有饱和点的曲线表示协助扩散或主动运输（如图甲）。
（2）成正比关系的曲线表示自由扩散（如图乙）。
（3）与细胞呼吸或O2浓度有关的曲线表示主动运输（如图丙）。
知识贴士
无机盐离子的运输方式
无机盐离子的运输方式并非都是主动运输，在顺浓度梯度的情况下，也可通过被动运输方式进出细胞。
如在神经冲动的传导过程中Na＋、K＋的运输，兴奋时Na＋内流和恢复静息状态时K＋外流都是协助扩散。
二、影响物质跨膜运输的因素
1．影响自由扩散和协助扩散的因素：
方式
影响因素
影响趋势
曲线
自由
扩散
膜两侧物质的浓度差
与浓度差成正相关
协助
扩散
①膜两侧物质的浓度差；
②膜上载体蛋白的种类和数量
当载体蛋白达到饱和时，物质浓度增加，物质的运输速率也不再增加
2．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）。
注意：
与O2浓度没有关系的跨膜运输方式有自由扩散和协助扩散，这两种方式都不需要细胞呼吸提供能量。
典例4 某哺乳动物神经细胞内外的K＋和Na＋浓度见下表。
下列属于主动运输的是（ D ）
细胞内浓度（mmol·L－1）
细胞外浓度（mmol·L－1）
K＋
140.0
3.0
Na＋
18.0
145.0
A．K＋经钾离子通道排出细胞
B．K＋与有关载体蛋白结合排出细胞
C．Na＋经钠离子通道进入细胞
D．Na＋与有关载体蛋白结合排出细胞
[解析] 根据表格中信息，神经细胞外Na＋浓度较高，细胞内K＋浓度较高，K＋经离子通道排出细胞和Na＋经过离子通道进入细胞属于被动运输，A、C两项错误；K＋与有关载体蛋白结合排出细胞，运输方向是由高浓度到低浓度，运输方式为协助扩散，B项错误；Na＋与有关载体蛋白结合排出细胞，运输方向是由低浓度到高浓度，运输方式为主动运输，D项正确。
典例5 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（ B ）
A．自由扩散 B．主动运输
C．协助扩散 D．胞吐
[解析] 分析跨膜运输的方式，主要应从影响跨膜运输的因素入手，尤其从载体蛋白和能量两方面考虑。
曲线①说明运输速度与物质浓度呈正相关，不受其他因素的限制，应为自由扩散。
因为氧气浓度的高低影响细胞呼吸，进而影响能量的供应，而主动运输需要消耗能量，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在一定范围内随物质浓度升高运输速度加快，当达到一定程度后，而保持稳定，说明这种方式需要载体，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。
经综合分析，运输物质X的方式是主动运输。
1．大分子物质进出细胞的方式：
胞吞、胞吐。
2．被动运输：
物质顺浓度梯度进出细胞。
（1）自由扩散：
物质通过简单的扩散作用进出细胞。
（2）协助扩散：
进出细胞的物质借助载体蛋白的扩散。
3．主动运输：
从低浓度一侧运输到高浓度一侧，需要载体蛋白的协助，同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的能量。
4．被动运输和主动运输体现了膜的选择透过性特点，胞吞和胞吐体现了膜的流动性特点。
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