2018-2019學年高中生物 第四章 細胞的物質(zhì)輸入和輸出 第3節(jié) 物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞綄W案 新人教版必修1.doc

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第3節(jié)　物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞? 學習目標 知識概覽(教師用書獨具) 1.舉例說明物質(zhì)出入細胞的方式。 2.進行圖表數(shù)據(jù)的解讀。 3.物質(zhì)跨膜運輸方式的判斷方法。(重難點) [自 主 預 習探 新 知] 一、被動運輸 自由擴散 協(xié)助擴散 圖示 甲 乙 條件 不需要載體蛋白，不消耗能量 需要載體蛋白，不消耗能量 運輸方向 高濃度一側→低濃度一側 二、主動運輸 1．物質(zhì)運輸方向：一般情況下物質(zhì)從低濃度一側運輸?shù)礁邼舛纫粋取? 2．條件：需要細胞膜上相應載體蛋白的協(xié)助；消耗細胞內(nèi)化學反應所釋放的能量。 3．實例：K＋、Ca2＋、Na＋等離子通過細胞膜。 4．意義：保證了活細胞能按照生命活動的需要，主動選擇吸收所需要的營養(yǎng)物質(zhì)，排出代謝廢物和對細胞有害的物質(zhì)。 三、大分子物質(zhì)的運輸 1．胞吞：大分子附著在細胞膜表面，這部分細胞膜內(nèi)陷形成小囊，包圍著大分子。然后小囊從細胞膜上分離下來，形成囊泡，進入細胞內(nèi)部。 2．胞吐：細胞需要外排的大分子，先在細胞內(nèi)形成囊泡，然后移動到細胞膜處，并與之融合將大分子排出細胞。 [基礎自測] 1．判斷對錯 (1)相對分子質(zhì)量小的物質(zhì)或離子都可以通過自由擴散進入細胞內(nèi)。(　　) (2)葡萄糖進入紅細胞的過程不需要載體蛋白的協(xié)助。(　　) (3)分泌蛋白主要通過主動運輸?shù)姆绞脚诺郊毎狻?　　) (4)主動運輸過程中，需要載體蛋白協(xié)助和能量。(　　) (5)組織細胞吸收氧的速率取決于細胞內(nèi)外氧的濃度差。(　　) 提示：(1)　一些離子進入細胞的方式是主動運輸。 (2)　葡萄糖進入紅細胞需要載體蛋白。 (3)　分泌蛋白排出細胞的方式為胞吐。 (4)√　(5)√ 2．下列物質(zhì)通過細胞膜時需要載體蛋白的是(　　) A．水分子進入根毛細胞 B．氧氣進入肺泡 C．二氧化碳進入毛細血管 D．K＋被吸收進入小腸絨毛上皮細胞 [答案]　D (備選習題) 某物質(zhì)從低濃度向高濃度跨膜運輸，該過程(　　) 【導學號：92172129】 A．沒有載體參與　　　　 B．為自由擴散 C．為協(xié)助擴散 D．為主動運輸 [答案]　D [合 作 探 究攻 重 難] 　　 物質(zhì)出入細胞的方式 [思考交流] 1．試從物質(zhì)運輸動力角度分析，為什么自由擴散和協(xié)助擴散被稱為被動運輸？ 提示：自由擴散和協(xié)助擴散的物質(zhì)運輸動力都是物質(zhì)濃度差，即都是順濃度梯度進行的，不需要消耗能量，所以統(tǒng)稱為被動運輸。 2．同一種物質(zhì)進出不同的細胞時，運輸方式一定相同嗎？ 提示：不一定相同，如紅細胞吸收葡萄糖為協(xié)助擴散，小腸絨毛上皮細胞吸收葡萄糖則是主動運輸。 3．胞吞和胞吐是否需要消耗能量？是否需要載體蛋白協(xié)助？與膜的流動性是否有關？ 提示：需要能量，不需要載體，與膜的流動性有關。 4．科學家預測在不久的將來，能研制出可口服的“瘦素穿腸蛋白”的新產(chǎn)品來治療肥胖，這種藥品通過口服能進入人體血液，你推測這種藥品穿過小腸上皮細胞最可能的方式是什么？說說你的理由。 提示：胞吞作用?！笆菟卮┠c蛋白”的化學本質(zhì)是蛋白質(zhì)，為大分子物質(zhì)，大分子物質(zhì)以胞吞的方式進入細胞。 物質(zhì)進出細胞運輸方式的比較 方式 被動運輸 主動運輸 胞吞、胞吐 自由擴散 協(xié)助擴散 運輸方向 高濃度→低濃度 低濃度→高濃度 是否需要 載體蛋白 不需要 需要 需要 不需要 能量 不消耗 不消耗 消耗 消耗 模型 舉例 O2、CO2、H2O、甘油、乙醇、苯 紅細胞吸收葡萄糖 小腸吸收葡萄糖、無機鹽等 胞吐：分泌蛋白的釋放 [活學活用] 1．下列屬于主動運輸?shù)氖?　　) 【導學號：92172130】 A．動物肺泡細胞釋放CO2 B．蔗糖通過植物細胞的細胞壁 C．苯分子進入人的皮膚細胞 D．麗藻細胞吸收SO的過程 D　[本題考查主動運輸和自由擴散的特點。A項，動物肺泡細胞釋放CO2的方式是自由擴散，故錯誤。B項，植物細胞壁是全透性的，蔗糖不以主動運輸?shù)姆绞酵ㄟ^細胞壁，故錯誤。C項，苯是脂溶性物質(zhì)，苯分子通過自由擴散進入人的皮膚細胞，故錯誤。D項，植物細胞吸收無機鹽離子的方式是主動運輸，故正確。] 2．如圖甲、乙表示小腸絨毛上皮細胞中的細胞膜對不同物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(每種物質(zhì)轉(zhuǎn)運的方向由箭頭標明，黑點的數(shù)量代表每種物質(zhì)的濃度)，下列敘述正確的是(　　) 圖甲　　　　　　圖乙 A．a(chǎn)物質(zhì)可能是氧氣，b物質(zhì)可能是葡萄糖 B．a(chǎn)物質(zhì)可能是水，b物質(zhì)可能是甘油 C．a(chǎn)物質(zhì)可能是膽固醇，b物質(zhì)可能是氧氣 D．a(chǎn)物質(zhì)可能是葡萄糖，b物質(zhì)可能是氨基酸 A　[甲圖物質(zhì)運輸從高濃度到低濃度，且沒有載體，所以是自由擴散，可能是氧氣、水、膽固醇、甘油等。圖乙物質(zhì)從低濃度到高濃度，該過程是主動運輸，如葡萄糖進入組織細胞。] 判斷物質(zhì)進出細胞的方式 （1）根據(jù)分子大小與是否需要載體蛋白、能量。 (2)根據(jù)運輸方向：逆濃度梯度的跨膜運輸方式是主動運輸。 　　 影響物質(zhì)跨膜運輸?shù)囊蛩? [思考交流] 1．結合主動運輸所需要的條件分析，影響真核細胞主動運輸?shù)募毎髦饕心男? 提示：核糖體為主動運輸過程合成載體蛋白，線粒體為主動運輸過程提供能量。 2．葡萄糖穿越細胞膜進入紅細胞的運輸速度存在一個飽和值，請結合紅細胞吸收葡萄糖的方式分析，出現(xiàn)飽和值的原因是什么？ 提示：紅細胞吸收葡萄糖的方式是協(xié)助擴散，需要載體蛋白協(xié)助，出現(xiàn)飽和值的原因是細胞膜上載體的數(shù)量的限制。 3．主動運輸需要的能量主要通過細胞進行有氧呼吸提供。植物生長需從土壤中吸收大量無機鹽。請解釋在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中為什么要給作物松土？ 提示：松土增加土壤O2含量，促進有氧呼吸，有利于植物主動吸收各種無機鹽離子。 1．影響自由擴散和協(xié)助擴散的因素： 方式 影響因素 影響趨勢 曲線 自由 擴散 膜兩側物質(zhì)的濃度差 與濃度差呈正相關 協(xié)助 擴散 ①膜兩側物質(zhì)的濃度差；②膜上載體蛋白的種類和數(shù)量 當載體蛋白達到飽和時，物質(zhì)濃度增加，物質(zhì)的運輸速率也不再增加 2.影響主動運輸?shù)囊蛩兀? (1)載體蛋白的種類和數(shù)量：決定所運輸?shù)奈镔|(zhì)的種類和數(shù)量(如圖)。載體蛋白的數(shù)量有限，當細胞膜上的載體蛋白達到飽和時，細胞吸收相應物質(zhì)的速率不再隨物質(zhì)濃度的增大而增加。 (2)能量：凡是影響細胞產(chǎn)生能量的因素都能影響主動運輸，如O2濃度、溫度等(如圖)。 [活學活用] 1．將生長狀態(tài)一致的某種植物幼苗分成甲、乙兩組，分別移入適宜的營養(yǎng)液中在光下培養(yǎng)，并給甲組的營養(yǎng)液適時通入空氣，乙組不進行通氣處理。一定時間后測得甲組的根對a離子的吸收速率遠大于乙組的。關于這一實驗現(xiàn)象，下列說法錯誤的是(　　) 【導學號：92172131】 A．給營養(yǎng)液通入空氣有利于該植物的生長 B．根細胞對a離子的吸收過程屬于自由擴散 C．根細胞對a離子的吸收過程有能量的消耗 D．根細胞的有氧呼吸有利于根對a離子的吸收 B　[通過實驗可知根細胞對a離子的吸收過程屬于主動運輸，主動運輸需要能量需要載體，有氧呼吸的過程可以產(chǎn)生能量，故A、C、D正確，B錯誤。] 2．科學家在研究細胞膜運輸物質(zhì)時發(fā)現(xiàn)有下列四種關系，分別用下圖中的四條曲線表示，在研究具體的物質(zhì)X時，發(fā)現(xiàn)與曲線②和④相符。試問：細胞膜運輸物質(zhì)X的方式是(　　) ①　　　　?、凇　　　　、邸　　　、? A．自由擴散　　　　　 B．主動運輸 C．協(xié)助擴散 D．胞吐 B　[分析跨膜運輸?shù)姆绞剑饕獞獜挠绊懣缒み\輸?shù)囊蛩厝胧?，尤其從載體蛋白和能量兩方面考慮。曲線①說明運輸速率與物質(zhì)的濃度呈正相關，不受其他因素的限制，應為自由擴散。因為氧氣濃度的高低影響細胞呼吸，進而影響能量的供應，而主動運輸需要消耗能量，曲線③說明運輸速率與氧氣濃度無關，說明這種方式不是主動運輸，而是一種被動運輸方式(自由擴散或協(xié)助擴散)。曲線②在一定濃度范圍內(nèi)隨物質(zhì)的濃度升高運輸速率加快，當達到一定程度后，由于受到載體蛋白數(shù)量的限制，運輸速率不再增加，而保持穩(wěn)定，說明這種運輸方式需要載體蛋白，不是自由擴散，可能是協(xié)助擴散或主動運輸。曲線④說明運輸速率與氧氣濃度有關，說明這個過程是需要能量的，只能是主動運輸。綜合分析，細胞膜運輸物質(zhì)X的方式是主動運輸。] [當 堂 達 標固 雙 基] 1．人體組織細胞從組織液中吸收甘油的量主要取決于(　　) 【導學號：92172132】 A．組織液中甘油的濃度 B．細胞膜上甘油載體的數(shù)量 C．細胞呼吸強度 D．細胞膜上載體的種類 A　[組織細胞通過自由擴散的方式從組織液中吸收甘油，不需要載體和能量，吸收甘油的量取決于組織液中甘油的濃度。] 2．（2018全國卷Ⅰ）下列有關植物根系吸收利用營養(yǎng)元素的敘述，錯誤的是(　　) 【導學號：92172133】 A．在酸性土壤中，小麥可吸收利用土壤中的N2和NO B．農(nóng)田適時松土有利于農(nóng)作物根細胞對礦質(zhì)元素的吸收 C．土壤微生物降解植物秸稈產(chǎn)生的無機離子可被根系吸收 D．給玉米施肥過多時，會因根系水分外流引起“燒苗”現(xiàn)象 A　[小麥不能直接吸收利用土壤中的N2，N2必須被固定后，才能被植物吸收利用，A錯誤；農(nóng)田適時松土可以增加土壤中的氧氣，增強農(nóng)作物根系的有氧呼吸，有利于農(nóng)作物根細胞通過主動運輸?shù)姆绞綄ΦV質(zhì)元素進行吸收，B正確；土壤微生物可以將秸稈中的有機物分解成無機離子等，植物的根系能吸收這些無機離子用于生命活動，C正確；給玉米施肥過多時，土壤滲透壓升高，當其高于玉米根的細胞液滲透壓時，玉米會因根系水分外流而出現(xiàn)“燒苗”現(xiàn)象，D正確。] 3．新生兒小腸上皮細胞通過消耗能量，可以直接吸收母乳中的免疫球蛋白和半乳糖。這兩種物質(zhì)被吸收到血液中的方式分別是(　　) 【導學號：92172134】 A．主動運輸、主動運輸 B．胞吞、主動運輸 C．主動運輸、胞吞 D．被動運輸、主動運輸 B　[免疫球蛋白是大分子物質(zhì)，半乳糖是小分子物質(zhì)。] 4．下圖中Ⅰ～Ⅳ說明了物質(zhì)和離子通過細胞膜的運輸方式，下列敘述中正確的是(　　) A．均為主動運輸 B．圖Ⅱ和圖Ⅲ為主動運輸，圖Ⅰ和圖Ⅳ為被動運輸 C．圖Ⅰ、Ⅱ和Ⅳ為滲透作用 D．圖Ⅲ為主動運輸，圖Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ為被動運輸 D　[Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ都是從高濃度一側向低濃度一側運輸，Ⅲ是從低濃度一側向高濃度一側運輸，消耗能量。] 5．下圖是A、B、C三種物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞剑埛治觯? (1)物質(zhì)A、B、C跨膜運輸?shù)姆绞揭来问莀_________、________、________。 (2)某種物質(zhì)能專一性地破壞物質(zhì)C的載體蛋白，若用其處理細胞后，物質(zhì)B跨膜運輸?shù)乃俾蕦_______，物質(zhì)C跨膜運輸?shù)乃俾蕦_______。 (3)三種物質(zhì)的運輸中，與圖1曲線相符的是________。與圖2中甲曲線相符的是________，與乙曲線相符的是__________________。 圖1　　　　　　　　　　圖2 [解析]　(1)根據(jù)圖示判斷三種運輸方式依次是自由擴散、協(xié)助擴散和主動運輸。(2)載體蛋白具有專一性，破壞了物質(zhì)C的載體蛋白，對物質(zhì)B的運輸沒有影響。(3)圖1中當細胞內(nèi)的濃度高于細胞外濃度時，仍能吸收該物質(zhì)，說明是主動運輸，圖2中甲吸收速率和物質(zhì)的濃度成正比，是自由擴散；乙具有載體蛋白飽和的現(xiàn)象，說明該方式需要載體蛋白，可能是主動運輸或者協(xié)助擴散。 [答案]　(1)自由擴散　協(xié)助擴散　主動運輸　(2)不變　下降　(3)物質(zhì)C　物質(zhì)A　物質(zhì)B或物質(zhì)C (備選習題) 下圖表示一個動物細胞內(nèi)外不同離子的相對濃度，由圖分析可知維持細胞內(nèi)外濃度依靠(　　) A．自由擴散 B．主動運輸 C．協(xié)助擴散 D．滲透作用 B　[主動運輸從低濃度一側通過細胞膜運輸?shù)礁邼舛鹊囊粋?。] [核心語句歸納] 1．自由擴散既不需要載體，也不需要能量，水、氣體及脂溶性物質(zhì)以自由擴散方式運輸。 2．協(xié)助擴散需要載體，但不需要能量，實例是紅細胞吸收葡萄糖。 3．主動運輸既需要能量，又需要載體，無機鹽離子等主要以主動運輸方式出入細胞。 4．被動運輸是順濃度梯度的擴散，而主動運輸則為逆濃度梯度的運輸。