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

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第3節(jié)　物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞? 學(xué)習(xí)目標(biāo) 知識(shí)概覽(教師用書(shū)獨(dú)具) 1.舉例說(shuō)明物質(zhì)出入細(xì)胞的方式。 2.進(jìn)行圖表數(shù)據(jù)的解讀。 3.物質(zhì)跨膜運(yùn)輸方式的判斷方法。(重難點(diǎn)) [自 主 預(yù) 習(xí)探 新 知] 一、被動(dòng)運(yùn)輸 自由擴(kuò)散 協(xié)助擴(kuò)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(yùn)輸方向 高濃度一側(cè)→低濃度一側(cè) 二、主動(dòng)運(yùn)輸 1．物質(zhì)運(yùn)輸方向：一般情況下物質(zhì)從低濃度一側(cè)運(yùn)輸?shù)礁邼舛纫粋?cè)。 2．條件：需要細(xì)胞膜上相應(yīng)載體蛋白的協(xié)助；消耗細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)所釋放的能量。 3．實(shí)例：K＋、Ca2＋、Na＋等離子通過(guò)細(xì)胞膜。 4．意義：保證了活細(xì)胞能按照生命活動(dòng)的需要，主動(dòng)選擇吸收所需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，排出代謝廢物和對(duì)細(xì)胞有害的物質(zhì)。 三、大分子物質(zhì)的運(yùn)輸 1．胞吞：大分子附著在細(xì)胞膜表面，這部分細(xì)胞膜內(nèi)陷形成小囊，包圍著大分子。然后小囊從細(xì)胞膜上分離下來(lái)，形成囊泡，進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部。 2．胞吐：細(xì)胞需要外排的大分子，先在細(xì)胞內(nèi)形成囊泡，然后移動(dòng)到細(xì)胞膜處，并與之融合將大分子排出細(xì)胞。 [基礎(chǔ)自測(cè)] 1．判斷對(duì)錯(cuò) (1)相對(duì)分子質(zhì)量小的物質(zhì)或離子都可以通過(guò)自由擴(kuò)散進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)。(　　) (2)葡萄糖進(jìn)入紅細(xì)胞的過(guò)程不需要載體蛋白的協(xié)助。(　　) (3)分泌蛋白主要通過(guò)主動(dòng)運(yùn)輸?shù)姆绞脚诺郊?xì)胞外。(　　) (4)主動(dòng)運(yùn)輸過(guò)程中，需要載體蛋白協(xié)助和能量。(　　) (5)組織細(xì)胞吸收氧的速率取決于細(xì)胞內(nèi)外氧的濃度差。(　　) 提示：(1)　一些離子進(jìn)入細(xì)胞的方式是主動(dòng)運(yùn)輸。 (2)　葡萄糖進(jìn)入紅細(xì)胞需要載體蛋白。 (3)　分泌蛋白排出細(xì)胞的方式為胞吐。 (4)√　(5)√ 2．下列物質(zhì)通過(guò)細(xì)胞膜時(shí)需要載體蛋白的是(　　) A．水分子進(jìn)入根毛細(xì)胞 B．氧氣進(jìn)入肺泡 C．二氧化碳進(jìn)入毛細(xì)血管 D．K＋被吸收進(jìn)入小腸絨毛上皮細(xì)胞 [答案]　D (備選習(xí)題) 某物質(zhì)從低濃度向高濃度跨膜運(yùn)輸，該過(guò)程(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：92172129】 A．沒(méi)有載體參與　　　　 B．為自由擴(kuò)散 C．為協(xié)助擴(kuò)散 D．為主動(dòng)運(yùn)輸 [答案]　D [合 作 探 究攻 重 難] 　　 物質(zhì)出入細(xì)胞的方式 [思考交流] 1．試從物質(zhì)運(yùn)輸動(dòng)力角度分析，為什么自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散被稱(chēng)為被動(dòng)運(yùn)輸？ 提示：自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散的物質(zhì)運(yùn)輸動(dòng)力都是物質(zhì)濃度差，即都是順濃度梯度進(jìn)行的，不需要消耗能量，所以統(tǒng)稱(chēng)為被動(dòng)運(yùn)輸。 2．同一種物質(zhì)進(jìn)出不同的細(xì)胞時(shí)，運(yùn)輸方式一定相同嗎？ 提示：不一定相同，如紅細(xì)胞吸收葡萄糖為協(xié)助擴(kuò)散，小腸絨毛上皮細(xì)胞吸收葡萄糖則是主動(dòng)運(yùn)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(dòng)性是否有關(guān)？ 提示：需要能量，不需要載體，與膜的流動(dòng)性有關(guān)。 4．科學(xué)家預(yù)測(cè)在不久的將來(lái)，能研制出可口服的“瘦素穿腸蛋白”的新產(chǎn)品來(lái)治療肥胖，這種藥品通過(guò)口服能進(jìn)入人體血液，你推測(cè)這種藥品穿過(guò)小腸上皮細(xì)胞最可能的方式是什么？說(shuō)說(shuō)你的理由。 提示：胞吞作用。“瘦素穿腸蛋白”的化學(xué)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(jìn)入細(xì)胞。 物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞運(yùn)輸方式的比較 方式 被動(dòng)運(yùn)輸 主動(dòng)運(yùn)輸 胞吞、胞吐 自由擴(kuò)散 協(xié)助擴(kuò)散 運(yùn)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(xì)胞吸收葡萄糖 小腸吸收葡萄糖、無(wú)機(jī)鹽等 胞吐：分泌蛋白的釋放 [活學(xué)活用] 1．下列屬于主動(dòng)運(yùn)輸?shù)氖?　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：92172130】 A．動(dòng)物肺泡細(xì)胞釋放CO2 B．蔗糖通過(guò)植物細(xì)胞的細(xì)胞壁 C．苯分子進(jìn)入人的皮膚細(xì)胞 D．麗藻細(xì)胞吸收SO的過(guò)程 D　[本題考查主動(dòng)運(yùn)輸和自由擴(kuò)散的特點(diǎn)。A項(xiàng)，動(dòng)物肺泡細(xì)胞釋放CO2的方式是自由擴(kuò)散，故錯(cuò)誤。B項(xiàng)，植物細(xì)胞壁是全透性的，蔗糖不以主動(dòng)運(yùn)輸?shù)姆绞酵ㄟ^(guò)細(xì)胞壁，故錯(cuò)誤。C項(xiàng)，苯是脂溶性物質(zhì)，苯分子通過(guò)自由擴(kuò)散進(jìn)入人的皮膚細(xì)胞，故錯(cuò)誤。D項(xiàng)，植物細(xì)胞吸收無(wú)機(jī)鹽離子的方式是主動(dòng)運(yùn)輸，故正確。] 2．如圖甲、乙表示小腸絨毛上皮細(xì)胞中的細(xì)胞膜對(duì)不同物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)(每種物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)的方向由箭頭標(biāo)明，黑點(diǎn)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(yùn)輸從高濃度到低濃度，且沒(méi)有載體，所以是自由擴(kuò)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(guò)程是主動(dòng)運(yùn)輸，如葡萄糖進(jìn)入組織細(xì)胞。] 判斷物質(zhì)進(jìn)出細(xì)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(yùn)輸方向：逆濃度梯度的跨膜運(yùn)輸方式是主動(dòng)運(yùn)輸。 　　 影響物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)囊蛩? [思考交流] 1．結(jié)合主動(dòng)運(yùn)輸所需要的條件分析，影響真核細(xì)胞主動(dòng)運(yùn)輸?shù)募?xì)胞器主要有哪些？ 提示：核糖體為主動(dòng)運(yùn)輸過(guò)程合成載體蛋白，線粒體為主動(dòng)運(yùn)輸過(guò)程提供能量。 2．葡萄糖穿越細(xì)胞膜進(jìn)入紅細(xì)胞的運(yùn)輸速度存在一個(gè)飽和值，請(qǐng)結(jié)合紅細(xì)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(xì)胞吸收葡萄糖的方式是協(xié)助擴(kuò)散，需要載體蛋白協(xié)助，出現(xiàn)飽和值的原因是細(xì)胞膜上載體的數(shù)量的限制。 3．主動(dòng)運(yùn)輸需要的能量主要通過(guò)細(xì)胞進(jìn)行有氧呼吸提供。植物生長(zhǎng)需從土壤中吸收大量無(wú)機(jī)鹽。請(qǐng)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(jìn)有氧呼吸，有利于植物主動(dòng)吸收各種無(wú)機(jī)鹽離子。 1．影響自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散的因素： 方式 影響因素 影響趨勢(shì) 曲線 自由 擴(kuò)散 膜兩側(cè)物質(zhì)的濃度差 與濃度差呈正相關(guān) 協(xié)助 擴(kuò)散 ①膜兩側(cè)物質(zhì)的濃度差；②膜上載體蛋白的種類(lèi)和數(shù)量 當(dāng)載體蛋白達(dá)到飽和時(shí)，物質(zhì)濃度增加，物質(zhì)的運(yùn)輸速率也不再增加 2.影響主動(dòng)運(yùn)輸?shù)囊蛩兀? (1)載體蛋白的種類(lèi)和數(shù)量：決定所運(yùn)輸?shù)奈镔|(zhì)的種類(lèi)和數(shù)量(如圖)。載體蛋白的數(shù)量有限，當(dāng)細(xì)胞膜上的載體蛋白達(dá)到飽和時(shí)，細(xì)胞吸收相應(yīng)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(xì)胞產(chǎn)生能量的因素都能影響主動(dòng)運(yùn)輸，如O2濃度、溫度等(如圖)。 [活學(xué)活用] 1．將生長(zhǎng)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(yíng)養(yǎng)液中在光下培養(yǎng)，并給甲組的營(yíng)養(yǎng)液適時(shí)通入空氣，乙組不進(jìn)行通氣處理。一定時(shí)間后測(cè)得甲組的根對(duì)a離子的吸收速率遠(yuǎn)大于乙組的。關(guān)于這一實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：92172131】 A．給營(yíng)養(yǎng)液通入空氣有利于該植物的生長(zhǎng) B．根細(xì)胞對(duì)a離子的吸收過(guò)程屬于自由擴(kuò)散 C．根細(xì)胞對(duì)a離子的吸收過(guò)程有能量的消耗 D．根細(xì)胞的有氧呼吸有利于根對(duì)a離子的吸收 B　[通過(guò)實(shí)驗(yàn)可知根細(xì)胞對(duì)a離子的吸收過(guò)程屬于主動(dòng)運(yùn)輸，主動(dòng)運(yùn)輸需要能量需要載體，有氧呼吸的過(guò)程可以產(chǎn)生能量，故A、C、D正確，B錯(cuò)誤。] 2．科學(xué)家在研究細(xì)胞膜運(yùn)輸物質(zhì)時(shí)發(fā)現(xiàn)有下列四種關(guān)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(shí)，發(fā)現(xiàn)與曲線②和④相符。試問(wèn)：細(xì)胞膜運(yùn)輸物質(zhì)X的方式是(　　) ①　　　　　②　　　　?、邸　　　、? A．自由擴(kuò)散　　　　　 B．主動(dòng)運(yùn)輸 C．協(xié)助擴(kuò)散 D．胞吐 B　[分析跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞剑饕獞?yīng)從影響跨膜運(yùn)輸?shù)囊蛩厝胧?，尤其從載體蛋白和能量?jī)煞矫婵紤]。曲線①說(shuō)明運(yùn)輸速率與物質(zhì)的濃度呈正相關(guān)，不受其他因素的限制，應(yīng)為自由擴(kuò)散。因?yàn)檠鯕鉂舛鹊母叩陀绊懠?xì)胞呼吸，進(jìn)而影響能量的供應(yīng)，而主動(dòng)運(yùn)輸需要消耗能量，曲線③說(shuō)明運(yùn)輸速率與氧氣濃度無(wú)關(guān)，說(shuō)明這種方式不是主動(dòng)運(yùn)輸，而是一種被動(dòng)運(yùn)輸方式(自由擴(kuò)散或協(xié)助擴(kuò)散)。曲線②在一定濃度范圍內(nèi)隨物質(zhì)的濃度升高運(yùn)輸速率加快，當(dāng)達(dá)到一定程度后，由于受到載體蛋白數(shù)量的限制，運(yùn)輸速率不再增加，而保持穩(wěn)定，說(shuō)明這種運(yùn)輸方式需要載體蛋白，不是自由擴(kuò)散，可能是協(xié)助擴(kuò)散或主動(dòng)運(yùn)輸。曲線④說(shuō)明運(yùn)輸速率與氧氣濃度有關(guān)，說(shuō)明這個(gè)過(guò)程是需要能量的，只能是主動(dòng)運(yùn)輸。綜合分析，細(xì)胞膜運(yùn)輸物質(zhì)X的方式是主動(dòng)運(yùn)輸。] [當(dāng) 堂 達(dá) 標(biāo)固 雙 基] 1．人體組織細(xì)胞從組織液中吸收甘油的量主要取決于(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：92172132】 A．組織液中甘油的濃度 B．細(xì)胞膜上甘油載體的數(shù)量 C．細(xì)胞呼吸強(qiáng)度 D．細(xì)胞膜上載體的種類(lèi) A　[組織細(xì)胞通過(guò)自由擴(kuò)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(guó)卷Ⅰ）下列有關(guān)植物根系吸收利用營(yíng)養(yǎng)元素的敘述，錯(cuò)誤的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：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(shí)松土有利于農(nóng)作物根細(xì)胞對(duì)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(wú)機(jī)離子可被根系吸收 D．給玉米施肥過(guò)多時(shí)，會(huì)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(cuò)誤；農(nóng)田適時(shí)松土可以增加土壤中的氧氣，增強(qiáng)農(nóng)作物根系的有氧呼吸，有利于農(nóng)作物根細(xì)胞通過(guò)主動(dòng)運(yùn)輸?shù)姆绞綄?duì)礦質(zhì)元素進(jìn)行吸收，B正確；土壤微生物可以將秸稈中的有機(jī)物分解成無(wú)機(jī)離子等，植物的根系能吸收這些無(wú)機(jī)離子用于生命活動(dòng)，C正確；給玉米施肥過(guò)多時(shí)，土壤滲透壓升高，當(dāng)其高于玉米根的細(xì)胞液滲透壓時(shí)，玉米會(huì)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(xì)胞通過(guò)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(dǎo)學(xué)號(hào)：92172134】 A．主動(dòng)運(yùn)輸、主動(dòng)運(yùn)輸 B．胞吞、主動(dòng)運(yùn)輸 C．主動(dòng)運(yùn)輸、胞吞 D．被動(dòng)運(yùn)輸、主動(dòng)運(yùn)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(shuō)明了物質(zhì)和離子通過(guò)細(xì)胞膜的運(yùn)輸方式，下列敘述中正確的是(　　) A．均為主動(dòng)運(yùn)輸 B．圖Ⅱ和圖Ⅲ為主動(dòng)運(yùn)輸，圖Ⅰ和圖Ⅳ為被動(dòng)運(yùn)輸 C．圖Ⅰ、Ⅱ和Ⅳ為滲透作用 D．圖Ⅲ為主動(dòng)運(yùn)輸，圖Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ為被動(dòng)運(yùn)輸 D　[Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ都是從高濃度一側(cè)向低濃度一側(cè)運(yùn)輸，Ⅲ是從低濃度一側(cè)向高濃度一側(cè)運(yùn)輸，消耗能量。] 5．下圖是A、B、C三種物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞?，?qǐng)分析： (1)物質(zhì)A、B、C跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞揭来问莀_________、________、________。 (2)某種物質(zhì)能專(zhuān)一性地破壞物質(zhì)C的載體蛋白，若用其處理細(xì)胞后，物質(zhì)B跨膜運(yùn)輸?shù)乃俾蕦_______，物質(zhì)C跨膜運(yùn)輸?shù)乃俾蕦_______。 (3)三種物質(zhì)的運(yùn)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(yùn)輸方式依次是自由擴(kuò)散、協(xié)助擴(kuò)散和主動(dòng)運(yùn)輸。(2)載體蛋白具有專(zhuān)一性，破壞了物質(zhì)C的載體蛋白，對(duì)物質(zhì)B的運(yùn)輸沒(méi)有影響。(3)圖1中當(dāng)細(xì)胞內(nèi)的濃度高于細(xì)胞外濃度時(shí)，仍能吸收該物質(zhì)，說(shuō)明是主動(dòng)運(yùn)輸，圖2中甲吸收速率和物質(zhì)的濃度成正比，是自由擴(kuò)散；乙具有載體蛋白飽和的現(xiàn)象，說(shuō)明該方式需要載體蛋白，可能是主動(dòng)運(yùn)輸或者協(xié)助擴(kuò)散。 [答案]　(1)自由擴(kuò)散　協(xié)助擴(kuò)散　主動(dòng)運(yùn)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(xí)題) 下圖表示一個(gè)動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)外不同離子的相對(duì)濃度，由圖分析可知維持細(xì)胞內(nèi)外濃度依靠(　　) A．自由擴(kuò)散 B．主動(dòng)運(yùn)輸 C．協(xié)助擴(kuò)散 D．滲透作用 B　[主動(dòng)運(yùn)輸從低濃度一側(cè)通過(guò)細(xì)胞膜運(yùn)輸?shù)礁邼舛鹊囊粋?cè)。] [核心語(yǔ)句歸納] 1．自由擴(kuò)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(kuò)散方式運(yùn)輸。 2．協(xié)助擴(kuò)散需要載體，但不需要能量，實(shí)例是紅細(xì)胞吸收葡萄糖。 3．主動(dòng)運(yùn)輸既需要能量，又需要載體，無(wú)機(jī)鹽離子等主要以主動(dòng)運(yùn)輸方式出入細(xì)胞。 4．被動(dòng)運(yùn)輸是順濃度梯度的擴(kuò)散，而主動(dòng)運(yùn)輸則為逆濃度梯度的運(yùn)輸。