新教材高中生物人教版必修1学案第4章第2节主动运输与胞吞胞吐

第2节主动运输与胞吞、胞吐知识点一主动运输[新知导学]主动运输(1)物质运输方向：一般情况下物质从低浓度一侧运输到高浓度一侧。(2)两个条件：细胞膜上相应载体蛋白的协助；消耗细胞内化学反应所释放的能量。(3)实例：K＋、Ca2＋、Na＋等离子通过细胞膜。(4)意义：保证了活细胞能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。1．主动运输需要的能量主要通过细胞进行有氧呼吸提供。植物生长需从土壤中吸收大量无机盐。请解释在农业生产中为什么要给作物松土？提示：松土可增加土壤中O2含量，促进有氧呼吸，有利于植物主动吸收各种无机盐离子。2．从主动运输的条件角度分析，与主动运输有直接关系的细胞器有哪些？提示：能量——线粒体，载体蛋白——核糖体。[重难探究]1．概念物质逆浓度梯度进行跨膜运输，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，这种方式叫作主动运输。2．特点①逆浓度梯度。②需要载体蛋白协助。③需要消耗能量。3．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。4．示意图解读(注：代表物质，其密度代表物质浓度。细胞膜中间的三个大球形表示载体蛋白)5．影响运输的因素①载体：载体蛋白具有特异性和饱和现象，对运输产生制约作用。②能量：凡能影响细胞内产生能量的因素，都能影响主动运输，如O2浓度、温度等。6．生理意义主动运输这种物质出入细胞的方式，保证活细胞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。由此可见，主动运输对于活细胞完成各项生命活动有重要作用。[典题演练]1．如图为一种溶质分子跨膜运输的示意图。下列相关叙述错误的是(B)A．载体①逆浓度运输溶质分子B．载体②具有ATP酶活性C．载体①和②转运方式不同D．载体②转运溶质分子的速率比自由扩散快解析：本题主要考查物质跨膜运输方式与识图能力。由图分析可知，载体①逆浓度梯度运输溶质分子，需要消耗ATP，A项正确。载体②顺浓度梯度运输溶质分子，不消耗ATP，不具有ATP酶活性，B项错误。载体①和②转运方式不同，前者是主动运输，后者是协助扩散，C项正确。协助扩散有载体协助，自由扩散不需要载体协助，协助扩散速率较快，D项正确。2．下图表示细胞膜的结构和物质进出细胞的方式，下列说法不正确的是(C)A．图中c～e过程中，可代表细胞分泌Na＋过程的是eB．生物膜功能的差异主要是由图中A决定的C．物质进出细胞的方式只有a、e这种方式才是消耗能量的D．图中所示的结构中，A和B物质大都不是静止的解析：图中由D糖蛋白的结构可以判断细胞膜的内外侧，有D的一侧为外侧，a、b、c、d、e分别代表主动运输、自由扩散、协助扩散、协助扩散和主动运输；细胞分泌Na＋属于主动运输，方向由细胞内→细胞外，所以e过程可代表细胞分泌Na＋；蛋白质是生命活动的主要承担者，所以膜功能的差异主要由图中A决定；物质进出细胞的方式中除了主动运输消耗能量外，胞吞和胞吐也消耗能量；细胞膜中蛋白质分子和磷脂分子大多数是运动的。知识点二胞吞、胞吐[新知导学]胞吞和胞吐1．胞吞：大分子附着在细胞膜表面，这部分细胞膜内陷形成小囊，包围着大分子。然后，小囊从细胞膜上分离下来，形成囊泡，进入细胞内部。2．胞吐：细胞需要外排的大分子，先在细胞内形成囊泡，然后移动到细胞膜处，并与之融合，将大分子排出细胞。3．胞吞和胞吐是否需要消耗能量？是否需要载体蛋白协助？与膜的流动性是否有关？提示：需要能量，不需要载体，与膜的流动性有关。[重难探究]1．离子和小分子物质可以通过自由扩散、协助扩散和主动运输等方式进行跨膜运输进出细胞，但是大分子物质不能直接跨膜进出细胞，大分子物质是通过胞吞和胞吐进出细胞的。(1)胞吞：大分子物质eq\o(→,\s\up15(附着在细胞膜表面),\s\do15(细胞膜内陷、分离))囊泡→大分子物质进入细胞内(2)胞吐：大分子物质→囊泡eq\o(→,\s\up15(与细胞膜融合))大分子物质排出细胞外。(3)原理：细胞膜的流动性(4)条件：需要能量(5)实例①胞吞：单细胞动物(如草履虫、变形虫等)吞食食物颗粒或吞噬细菌，人体白细胞吞噬病菌、衰老的红细胞等。②胞吐：细胞排出分泌蛋白(如消化酶、抗体等)，如胰腺细胞分泌酶原颗粒。2．自由扩散、协助扩散和主动运输都是将细胞要选择吸收或排出的物质从细胞膜的一侧通过细胞膜运到细胞膜的另一侧，属于跨膜运输；而胞吞和胞吐则不是跨膜运输，胞吞、胞吐既不是主动运输也不是被动运输，是不同于二者的另外一种运输方式。3．胞吞和胞吐的结构基础是细胞膜具有流动性。4．胞吞、胞吐属于非跨膜运输方式，且需要消耗能量。5．同一种物质进出不同细胞的运输方式可能不同，如红细胞吸收葡萄糖为协助扩散，小肠绒毛上皮细胞吸收葡萄糖则为主动运输。6．物质进出细胞时，需要载体蛋白的不一定消耗能量，如协助扩散，消耗能量的不一定需要载体蛋白，如胞吞、胞吐。三种物质运输方式的图解物质进出细胞方式的5点易错(1)“高浓度”“低浓度”是指运输的离子或小分子本身的浓度，而不是它们所处溶液的浓度。(2)被动运输的两种运输方式的动力均来自于细胞内外物质的浓度差，此外，协助扩散的速率还与膜上转运蛋白的种类和数量有关。(3)同一种物质进出不同细胞的运输方式不一定相同，如葡萄糖进入红细胞的方式为协助扩散，而进入小肠绒毛上皮细胞的方式为主动运输。(4)物质进出细胞时，需要载体蛋白协助的不一定消耗能量，如协助扩散；消耗能量的不一定需要载体蛋白，如胞吞和胞吐。(5)通常逆浓度梯度运输是主动运输，但主动运输也可以在顺浓度梯度下进行，关键是主动运输需要载体蛋白和能量。[典题演练]3.如图表示细胞对大分子物质“胞吞”和“胞吐”的过程。下列叙述错误的是(D)A．a要有细胞表面识别才可能完成B．a和b都要消耗能量C．b在细胞分泌的同时导致膜成分的更新D．a与b均体现了细胞膜的选择透过性解析：胞吞的物质需通过膜表面糖蛋白的识别才能进入细胞，A正确；“胞吞”和“胞吐”均消耗能量，B正确；胞吐时囊泡与细胞膜融合，导致膜成分的更新，C正确；“胞吞”和“胞吐”都体现了细胞膜的流动性，而没有体现其选择透过性，D错误。4．细胞内的生物大分子物质(如胃蛋白酶原)的出胞方式是下列的哪种运输方式(A)A．胞吐作用 B．自由扩散C．主动运输 D．协助扩散解析：大分子物质无法通过载体蛋白来运输，常用的运输方式是胞吞胞吐。知识点三影响物质跨膜运输的因素[重难探究]1．物质浓度分析：(1)图甲表示的运输方式为自由扩散，因为图甲中物质的运输速率只与物质的浓度相关。(2)图乙可以表示协助扩散或主动运输，因为图乙物质的运输速率不仅与物质浓度相关，还受膜上载体蛋白数量的影响，其中a点之后运输速率不再上升的原因是膜上载体蛋白数量有限，若是主动运输还与能量有关。2．O2浓度(1)影响途径：O2的多少会影响细胞的呼吸，当氧气浓度上升时有氧呼吸增强，释放的能量增多。(2)曲线代表的运输方式：①图丙可以表示自由扩散或协助扩散，因为它们的运输速率与能量多少无关。②图丁可以表示主动运输，因为它的运输速率与能量的多少相关；其中b点之后运输速率不再改变的原因是膜上载体蛋白的数量有限。(1)O2浓度只对主动运输有影响。但当O2浓度为0时，细胞仍可进行无氧呼吸释放能量为主动运输供能，因此，没有氧气时，主动运输仍可进行。(2)需要载体蛋白的运输方式包括协助扩散和主动运输，存在着饱和现象，由于载体蛋白数量有限，运输速率不会一直随底物浓度或能量的增加而加快。[典题演练]5．下列有关植物根系吸收利用营养元素的叙述，错误的是(A)A．在酸性土壤中，小麦可吸收利用土壤中的N2和NOeq\o\al(－,3)B．农田适时松土有利于农作物根细胞对矿质元素的吸收C．土壤微生物降解植物秸秆产生的无机离子可被根系吸收D．给玉米施肥过多时，会因根系水分外流引起“烧苗”现象解析：小麦无固氮能力，不能吸收和利用N2，A错误；农田适时松土，可增加土壤氧含量，促进根细胞有氧呼吸，进而促进根细胞通过主动运输吸收矿质元素，B正确；土壤微生物降解植物秸秆产生的无机离子，可以被植物根系吸收利用，C正确；施肥过多可造成土壤溶液浓度高于玉米根细胞的细胞液浓度，导致根细胞水分外流而引起“烧苗”现象，D正确。6．某哺乳动物神经细胞内外的K＋和Na＋浓度见下表。下列属于主动转运(运输)的是(D)细胞内浓度(mmol·L－1)细胞外浓度(mmol·L－1)K＋144.03.0Na＋18.0145.0A．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＋经钠离子通道排出细胞D．Na＋与有关载体蛋白结合排出细胞解析：解答本题的突破口是：(1)离子经离子通道进出细胞属于协助扩散。(2)主动运输的特点是逆浓度梯度运输，需要消耗能量。K＋经钾离子通道排出细胞属于被动运输，Na＋经钠离子通道进入细胞属于被动运输；K＋与有关载体蛋白结合排出细胞是顺浓度梯度进行的，不属于主动运输；Na＋与有关载体蛋白结合排出细胞是逆浓度梯度进行的，属于主动运输。结合题中表格分析，离子进出细胞的方式有几种？提示：有两种。一种是通过离子通道的方式，属于协助扩散；另一种需要载体蛋白的协助并需要消耗能量，属于主动运输。一、选择题1．下列关于物质跨膜运输的描述，正确的是(C)A．大分子有机物要通过载体蛋白的转运才能进入细胞内，并且要消耗能量B．相对分子质量小的物质或离子都可以通过自由扩散进入细胞内C．主动运输发生在细胞逆浓度吸收物质时，既要消耗细胞的能量，也要依靠膜上的载体蛋白D．协助扩散和自由扩散都是顺浓度梯度进行的，既不需要消耗能量，也不需要膜上的载体蛋白解析：大分子有机物通过胞吞的方式进入细胞内，依赖于膜的流动性，需要消耗能量，A错误；相对分子质量小的物质或离子进入细胞的方式包括自由扩散、协助扩散和主动运输，B错误；主动运输的特点可逆浓度梯度吸收物质，需要消耗能量，需要载体，C正确；协助扩散和自由扩散都是顺浓度梯度进行的，不需要消耗能量，但协助扩散需要载体，D错误。2．在培养玉米的溶液中加入某种负离子，结果发现玉米根细胞在吸收该种负离子的同时，对Cl－的主动吸收减少时，而对K＋的主动吸收并没有影响，原因是(D)A．该种负离子妨碍了能量的生成B．该种负离子抑制了主动运输C．该种负离子抑制了细胞呼吸D．该种负离子载体和Cl－的相同解析：玉米根细胞对K＋和Cl－的吸收方式是主动运输，需要消耗能量和载体协助，加入某种负离子对钾离子吸收没有影响，说明能量供应和K＋载体正常，而对氯离子吸收有影响说明可能与载体有关，即该种负离子的载体和Cl－的相同，故D正确。3．下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(C)A．自由扩散 B．协助扩散C．主动运输 D．被动运输解析：结合图示可以看出，该矿质离子的跨膜运输有两个特点：一是逆浓度梯度，二是消耗ATP，故应为主动运输。故选C。4．下图表示一种物质的跨膜运输方式，下列叙述中正确的是(D)A．该膜中载体也能运输蔗糖B．碘以该方式进入海带细胞C．该方式不会出现饱和现象D．该方式发生在被运输物质从高浓度到低浓度时解析：由图示可知：葡萄糖从胞外到胞内需载体蛋白协助但不消耗ATP，故其跨膜运输方式为协助扩散；该运输方式是由高浓度到低浓度，会出现饱和现象；因载体具有专一性，运输葡萄糖的载体不能运输蔗糖；碘是以主动运输的方式进入胞内的。5．图甲表示四种不同的物质在一个动物细胞内外的相对浓度差异。其中通过图乙所示的过程来维持细胞内外浓度差异的物质是(B)A．Na＋ B．K＋C．胰岛素 D．CO2解析：图乙表示由细胞外向细胞内进行主动运输的过程。图甲中Na＋细胞外浓度高于细胞内，主动运输的方向是由细胞内向细胞外；K＋细胞内浓度高于细胞外，主动运输的方向是由细胞外向细胞内；胰岛素以胞吐的方式排到细胞外；CO2通过自由扩散排到细胞外。二、非选择题6．如图为物质出入细胞膜的示意图，据图回答：(1)图中所示的细胞膜模型称为流动镶嵌模型。(2)细胞膜的基本支架是[B]磷脂双分子层(填图中字母及名称)；细胞膜功能的主要承担者是[A]蛋白质(填图中字母及名称)。D代表糖链。(3)细胞膜从功能上来说，它是一层选择透过性膜。O2、CO2等物质通过细胞膜的方式是图中的哪一种？b(填图中字母编号)。(4)葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞的过程是以图中的哪种方式？a(填图中编号)；与O2、CO2等物质的吸收相比，此方式的最大特点是既需要载体蛋白，又需要消耗能量。解析：(1)(2)图示所示的细胞膜模型称为流动镶嵌模型，基本支架是磷脂双分子层，蛋白质或镶在表面，或部分或全部嵌入，或横跨磷脂双分子层，是膜功能的主要承担者，有些蛋白质与糖链结合形成糖蛋白，与识别有关，分布于膜外。(3)细胞膜的结构特点是具有一定的流动性，功能特点是选择透过性，O2、CO2等物质通过细胞膜的方式是自由扩散。(4)葡萄糖进入小肠上皮细胞的过程是主动运输，即图中的a，与自由扩散相比，此方式的最大特点是既需要载体蛋白，又需要消耗能量。7．物质进入细胞都要穿过细胞膜，不同物质穿过细胞膜的方式不同。如下图所示为一定范围内，细胞膜外物质进入细胞膜内的三种不同情况。(1)据图指出A、B、C所示物质运输方式：A是自由扩散，B是协助扩散，C是主动运输。(2)上述三种运输方式中，哪一种加入呼吸酶抑制剂后曲线会发生变化？C(主动运输)。为什么？因为主动运输需细胞呼吸提供能量。(3)