高中生物新苏教版必修第一册第二章第三节第2课时被动运输主动运输胞吞和胞吐学案

第2课时被动运输、主动运输、胞吞和胞吐一、被动运输1.简单扩散(自由扩散):物质A进出细胞的方式是简单扩散,如图表示细胞质膜两侧该物质的数量:(1)判断物质A运输方向:细胞外→细胞内。(2)简单扩散的特点:①顺浓度梯度移动。②不需要细胞代谢供能。(3)限制因素:物质的脂溶性、相对分子质量的大小、所带电荷的种类和数量。2.协助扩散:(1)依赖通道蛋白的协助扩散:①特点:一些物质借助于细胞质膜上的通道蛋白,不需要细胞代谢供能,顺浓度梯度进出细胞质膜的被动运输方式。②示例:神经细胞的细胞质膜上有离子通道蛋白,它们在神经细胞兴奋的产生和传导中起重要作用。肾脏通过水通道对水分进行重吸收,使尿液浓缩。(2)依赖载体蛋白的协助扩散:①特点:一些物质依赖细胞质膜上的载体蛋白进出细胞,不需要细胞代谢供能,顺浓度梯度通过细胞质膜。②与通道蛋白的不同:载体蛋白先与被运输的离子或分子结合,然后通过自身构象的变化或移动完成物质运输。③示例:红细胞质膜运输葡萄糖分子:载体蛋白与葡萄糖分子结合→载体蛋白构象改变→葡萄糖分子被转运到红细胞质膜的内侧→葡萄糖分子被释放。④载体蛋白的特点:具有高度特异性。二、主动运输1.特点:逆浓度梯度进出细胞;需要膜上载体蛋白的参与;需要细胞代谢供能。2.示例:红细胞吸收K+;海带细胞吸收碘;Na+-K+泵运输Na+、K+;植物根尖细胞吸收无机盐;人体小肠绒毛上皮细胞吸收葡萄糖、氨基酸。+-K+泵:是活细胞中由ATP驱动的运输泵,将Na+输出细胞外,同时将K+输入细胞内。4.意义:按照生命活动的需要,主动地选择吸收营养物质,排出代谢废物和对细胞有害的物质。三、胞吞和胞吐2.胞吐:外排的大分子形成囊泡→与细胞质膜结合→大分子排出细胞物质跨膜运输方式1.物质运输方式的比较:方式被动运输主动运输胞吞、胞吐简单扩散协助扩散运输方向顺浓度梯度逆浓度梯度-载体不需要通道蛋白或载体蛋白载体蛋白不需要能量不消耗不消耗消耗消耗2.载体蛋白的特性:(1)专一性:一种载体蛋白在对细胞内外物质进行运输时只能对应地运送唯一的一种或性质非常相近的一类物质。(2)饱和性:细胞膜上的载体蛋白数量有限,在运输过程中当所有载体蛋白都已承担相应的运输任务时,运输的速度不再因其他条件而加快。特别提醒:①与主动运输有关的细胞器有线粒体、核糖体。②生物大分子不一定都以胞吞、胞吐方式运输。如RNA和蛋白质可通过核孔出入细胞核。③消耗能量的运输方式不一定就是主动运输,胞吞和胞吐也消耗能量。④胞吞和胞吐过程体现了细胞质膜的流动性结构特点。3.判断物质进出细胞的方式:下图1、2分别表示甲、乙两种物质的跨膜运输方式。下列叙述正确的是()A.图1可表示葡萄糖进入小肠上皮细胞的方式B.图2能体现细胞对物质的吸收具有主动性C.小分子物质进出细胞都离不开膜上的蛋白质的协助D.肾小管上皮细胞是逆浓度梯度重吸收水分的【思维流程】解答本题需要解决两个关键点:(1)识图获得关键信息,图1由高浓度到低浓度,需要载体蛋白,不消耗能量;图2由低浓度到高浓度,需要载体蛋白,消耗能量。(2)准确识记常见的物质运输方式,如氧气、二氧化碳运输方式为简单扩散,水通过肾小管上皮细胞是协助扩散,红细胞吸收葡萄糖是协助扩散,小肠上皮细胞吸收氨基酸、葡萄糖是主动运输。【解析】选B。图1物质的运输属于协助扩散,而葡萄糖进入小肠上皮细胞的方式是主动运输,A错误;图2中物质的运输为主动运输,体现细胞对物质的吸收具有主动性,B正确;小分子物质如氧气进出细胞的方式为自由扩散,不需要膜上的蛋白质的协助,C错误;肾小管上皮细胞是顺浓度梯度重吸收水分的,D错误。【审答误区】本题常见的错因有两种:(1)识图错误。发现图1有载体蛋白误认为是主动运输。(2)知识点记忆不清。误认为水是简单扩散,而实际上水少部分是简单扩散,大部分是依赖水通道蛋白的协助扩散。【方法规律】确定某种物质运输方式的思路(1)分析被运输的物质是否通过细胞质膜。(2)明确被运输物质微粒的性质(大分子、小分子、离子)。(3)分析物质通过细胞质膜的运输方向(高浓度到低浓度,低浓度到高浓度),是否需要载体蛋白协助,是否需要消耗能量。如图为细胞质膜的结构示意图,其中数字代表结构,字母代表物质跨膜运输方式或过程。下列叙述错误的是()A.不同类型细胞中①的分子结构不同B.葡萄糖进入红细胞的方式与a相同可表示植物细胞从外界吸收K+的过程和d物质跨膜运输方式为简单扩散【解析】选C。①是糖蛋白,具有特异性,不同类型细胞中①的分子结构不同,A正确;a属于协助扩散,葡萄糖进入红细胞的方式也是协助扩散,B正确;分析可知,c运输方向是由细胞内向细胞外,植物细胞从外界吸收K+的过程不能用c表示,C错误;分析可知,b和d物质跨膜运输方式不需要载体和能量,属于简单扩散,D正确。【补偿训练】某细胞对物质●的跨膜运输方式如图。如果细胞膜外侧物质●的浓度大于细胞膜内侧,则①比②更常发生;如果细胞膜外侧物质●的浓度小于细胞膜内侧,则②比①更常发生。下列关于该物质运输的叙述正确的是()A.运输方式为协助扩散B.运输方式为渗透C.运输方式为简单扩散D.载体蛋白转运需要细胞代谢提供能量【解析】选A。根据题意可知,该物质的运输需要载体蛋白协助,且为顺浓度运输,因此不消耗能量,据此可判断该物质的运输方式为协助扩散。影响物质跨膜运输的因素1.影响物质跨膜运输的因素:类型影响因素自由扩散细胞质膜内外物质的浓度差协助扩散细胞质膜内外物质的浓度差细胞质膜上载体蛋白和通道蛋白的种类和数量主动运输细胞质膜上载体蛋白种类和数量能量(凡能影响细胞内能量产生的因素都能影响,如氧气浓度、温度等)2.影响物质跨膜运输相关曲线分析:(1)浓度差:①由于简单扩散不需要载体蛋白和能量,所以物质运输速率与物质浓度成正比。②由于协助扩散和主动运输需要载体蛋白,所以当所有的载体蛋白都被利用了之后,物质的运输速率将达到最大(P点),此时限制物质运输速率的因素主要是载体蛋白的数量。③由于主动运输可以逆浓度梯度运输物质,所以当细胞内浓度大于细胞外浓度时,物质仍可以被吸收进入细胞。(2)O2浓度:①甲图代表的物质运输方式为简单扩散或协助扩散。②乙图代表主动运输方式。A点时,物质运输所需的能量由无氧呼吸提供;AP段表明随着O2浓度的增加,有氧呼吸产生的能量增多,主动运输的速率增大。P点以后,当O2浓度达到一定程度后,受载体蛋白数量等因素的限制,运输速率不再增加。(3)温度:①从细胞质膜的结构特点分析,温度会影响细胞质膜的流动性进而影响物质运输速率。②从代谢的角度分析,高温或低温均会影响酶的活性,进而影响细胞的能量供应,影响物质运输速率。如图中曲线a、b表示物质跨膜运输的两种方式,下列叙述正确的是()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质膜表面C.方式b的最大运输速率与载体蛋白数量有关D.抑制细胞呼吸对方式a和b的运输速率均有影响【思维流程】解答本题需要解决两个关键点:【解析】选C。脂溶性小分子物质通过简单扩散的方式运输,方式a为简单扩散,不需要载体蛋白,A、B错误;方式b为协助扩散或主动运输,最大运输速率与载体蛋白或通道蛋白的数量有关,C正确;抑制细胞呼吸,能量供应不足,导致主动运输受阻,但不影响简单扩散和协助扩散,D错误。【审答误区】本题常见错因有两种:(1)不能正确识图,把方式b理解为只是协助扩散;(2)对主动运输理解不全面,误以为它的最大运输速率只与载体蛋白的数量有关,实际上也与能量供应有关。【方法规律】根据曲线判断影响物质运输的因素(1)随横坐标的增加,物质吸收速率增加,则影响因素为横坐标。(2)随横坐标的增加,物质吸收速率不变,则影响因素为横坐标之外的因素。如图是某植物在不同O2浓度下,从培养液中吸收Ca2+和Si4+的曲线图。造成A、B两点吸收量差异与B、C两点吸收量差异的主要因素分别是()A.离子浓度、载体蛋白数量B.离子浓度、细胞呼吸强度C.载体蛋白数量、离子浓度D.载体蛋白数量、细胞呼吸强度【解析】选D。两种离子的吸收量随着O2浓度的增加先增加后趋于稳定,吸收方式为主动运输。主动运输与载体蛋白和能量密切相关。A、B两点对应的O2浓度相同,表示能量供应相同,但无机盐离子的吸收量不同,因此影响吸收量的因素是载体蛋白数量。B、C两点表示吸收Ca2+的量,因此载体蛋白数量相同,但是B、C两点对应的O2浓度不同,所以B、C两点吸收量差异的影响因素主要是能量,即与植物细胞呼吸强度有关。1.物质进出细胞的方式有多种形式,下列有关叙述正确的是________。

①人工制造的磷脂双分子层与细胞质膜完全不同②协助扩散中起作用的蛋白质都是通道蛋白③离子因为较小,一般通过简单扩散进出细胞④载体蛋白对所运载的物质都有选择性⑤只有大分子物质才通过胞吞、胞吐方式进出细胞⑥物质通过胞吞、胞吐进出细胞需要能量【解析】选④⑥。人工制造的磷脂双分子层与细胞质膜的骨架是相同的,①错误;协助扩散中起作用的蛋白有载体蛋白和通道蛋白两种,②错误;离子进出细胞都是需要载体蛋白协助的,③错误;载体蛋白对所运载的物质都有选择性,④正确;有些小分子物质也需要通过胞吐的方式排出细胞,⑤错误;物质通过胞吞、胞吐进出细胞需要能量,⑥正确。2.(2021·盐城高一检测)协助扩散和主动运输的共同点是()A.物质都是从浓度高的一侧运输到浓度低的一侧B.物质都是从浓度低的一侧运输到浓度高的一侧C.两者都需要细胞膜上载体蛋白的协助D.两者都需要细胞呼吸为其提供能量【解析】选C。协助扩散的特点是由高浓度向低浓度运输,而主动运输可以从低浓度运输到高浓度,A、B错误;协助扩散和主动运输都需要载体蛋白的协助,C正确;主动运输需要能量,而协助扩散不需要能量,D错误。3.下列属于主动运输的是()A.狗的肺泡上皮细胞释放CO2B.蔗糖通过洋葱表皮细胞的细胞壁C.苯分子进入人的皮肤细胞D.金鱼藻细胞吸收SO4【解析】选D。CO2是气体分子,苯分子是脂溶性物质,气体分子、脂溶性物质均以简单扩散的方式进出细胞,A、C不符合题意;细胞壁是全透性的,蔗糖是二糖,以扩散的方式通过细胞壁,B不符合题意;植物对矿质元素的吸收方式主要为主动运输,D符合题意。4.如图表示某细胞吸收甲物质、释放乙物质的过程,下列叙述正确的是()A.该图所示的细胞不可能是植物细胞B.甲为小分子或离子,乙为大分子物质C.两种物质的运输都是逆浓度梯度进行的D.两种物质的跨膜运输所需能量均来自线粒体【解析】选A。图示细胞没有细胞壁,不可能是植物细胞,A正确;甲为逆浓度梯度运输,运输方式为主动运输,可能是小分子或离子,乙运出细胞属于胞吐过程,可能是大分子,也可能是小分子,如乙酰胆碱等神经递质就是通过胞吐方式释放,B错误;胞吐与浓度梯度无关,C错误;这两种物质跨膜运输都需要能量,但能量不一定由线粒体提供,也可来自细胞质基质,D错误。5.下列有关“胞吞”“胞吐”的叙述,错误的是()A.两者均需要以膜的流动性为基础B.胞吞和胞吐都需要消耗能量C.胞吐过程中细胞分泌的同时会导致膜成分的更新D.两者主要用于排出细胞代谢废物和摄取养分【解析】选D。“胞吞”“胞吐”均需要以膜的流动性为基础,A正确;胞吞和胞吐都需要消耗能量,B正确;胞吐过程中囊泡与细胞质膜融合,细胞分泌的同时会导致膜成分的更新,C正确;细胞排出代谢废物和摄取养分的基本方式是利用膜的选择透过性,以被动运输和主动运输方式进行的,D错误。6.(2021·盐城高一检测)如图为物质出入细胞质膜的示意图。据图回答问题:(1)细胞质膜的基本支架是[__]____________________(填图中字母及名称);细胞质膜功能的主要承担者是[__]________(填图中字母及名称)。

(2)细胞质膜从功能上来说,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)葡萄糖从血浆进入红细胞以及葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞的运输方式分别是________(填图中数字)。

【解析】(1)图中B结构为磷脂双分子层,是构成细胞质膜的基本支架,细胞质膜功能主要由膜表面的蛋白质的种类和数量决定;(2)细胞质膜是一层选择透过性膜;(3)动物细胞吸水膨胀时B的厚度变小,这说明B具有一定的流动性;(4)葡萄糖从血浆进入红细胞以及葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞的运输方式分别为协助扩散和主动运输;由图可知:③为协助扩散,运输特点为顺浓度梯度的运输,不需要消耗能量,需要载体协助;①为主动运输,运输特点为逆浓度梯度的运输,需要载体蛋白,需要消耗能量。答案:(1)[B]磷脂双分子层[A]蛋白质(2)选择透过性(3)一定的流动性(4)③、①【科技情境】葡萄糖转运蛋白家族包括GLUT1～GLUT14,均参与葡萄糖的运输。GLUT2是肝细胞的葡萄糖转运蛋白,其作用过程