2018年秋高中生物 第四章 物質(zhì)的輸入和輸出 第3節(jié) 物質(zhì)跨膜運輸?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)跨膜運輸?shù)姆绞綄W(xué)習(xí)目標(biāo)1舉例說明物質(zhì)跨膜運輸方式的類型及特點。(重點)2說出被動運輸與主動運輸方式的異同點。(難點)3闡述主動運輸對細(xì)胞生活的意義。核心概念被動運輸自由擴(kuò)散協(xié)助擴(kuò)散主動運輸胞吞胞吐一、被動運輸和主動運輸跨膜運輸1被動運輸2主動運輸預(yù)習(xí)反饋連線。_b_c_a_二、大分子物質(zhì)的運輸？思考1結(jié)合主動運輸所需要的條件分析，與主動運輸有關(guān)的細(xì)胞器有哪些？提示：核糖體、線粒體。2葡萄糖不能通過無蛋白質(zhì)的磷脂雙分子層，但是小腸細(xì)胞能大量吸收葡萄糖，對此該如何解釋？提示：葡萄糖的跨膜運輸需要載體蛋白的協(xié)助，推測小腸上皮細(xì)胞的細(xì)胞膜上有能夠轉(zhuǎn)運葡萄糖的蛋白質(zhì)。H判斷題1大分子物質(zhì)，如蛋白質(zhì)，進(jìn)出細(xì)胞穿過0層生物膜。()2胞吞和胞吐都需要消耗能量，也需要載體。()3胞吞和胞吐體現(xiàn)了膜的結(jié)構(gòu)特性流動性。()4分泌蛋白主要是通過主動運輸?shù)姆绞脚懦黾?xì)胞外。()5已知骨骼肌細(xì)胞和脂肪細(xì)胞膜上的載體蛋白轉(zhuǎn)運葡萄糖的過程不消耗ATP，則葡萄糖進(jìn)入骨骼肌細(xì)胞內(nèi)的運輸方式是協(xié)助擴(kuò)散。()6協(xié)助擴(kuò)散和主動運輸需要細(xì)胞膜上的同一種載體蛋白。()7較大的分子，如葡萄糖等，只有通過主動運輸才能進(jìn)入細(xì)胞。()8抑制細(xì)胞呼吸對自由擴(kuò)散和主動運輸?shù)霓D(zhuǎn)運速率均有影響。()知識點1被動運輸Z1擴(kuò)散與被動運輸(1)擴(kuò)散：物質(zhì)分子從高濃度區(qū)域向低濃度區(qū)域轉(zhuǎn)移，直到均勻分布的現(xiàn)象，擴(kuò)散的速率與物質(zhì)的濃度梯度成正比。擴(kuò)散速度在氣體中最大，液體中其次，固體中最小；而且濃度差越大、溫度越高、參與的粒子質(zhì)量越小，擴(kuò)散速度也越大。(2)被動運輸：物質(zhì)順濃度梯度進(jìn)出細(xì)胞的擴(kuò)散。2被動運輸?shù)念愋妥杂蓴U(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散自由擴(kuò)散協(xié)助擴(kuò)散概念物質(zhì)通過簡單的擴(kuò)散作用進(jìn)出細(xì)胞的方式物質(zhì)借助載體蛋白進(jìn)出細(xì)胞的擴(kuò)散運輸方向高濃度低濃度高濃度低濃度特點不需載體蛋白和能量需載體蛋白，不需能量示意圖曲線實例小分子或脂溶性物質(zhì)，如O2、CO2、H2O、甘油、脂肪酸、乙醇、苯、尿素紅細(xì)胞吸收葡萄糖知識貼士被動運輸?shù)乃俾蔬€與該物質(zhì)分子的大小、脂溶性程度等有關(guān)，如分子越小、脂溶性越強，運輸速率越快。表中“高濃度”和“低濃度”是指運輸離子或小分子本身的濃度，而不是所處溶液的濃度。兩種運輸方式的動力均來自細(xì)胞內(nèi)外物質(zhì)的濃度差，此外，協(xié)助擴(kuò)散還與載體蛋白的種類和數(shù)量有關(guān)。D典例1下列現(xiàn)象中屬于自由擴(kuò)散的是(A)A水通過細(xì)胞膜BK通過細(xì)胞膜C蛋白質(zhì)通過細(xì)胞膜DC6H12O6通過紅細(xì)胞膜解析水通過細(xì)胞膜屬于自由擴(kuò)散；K通過細(xì)胞膜是主動運輸；蛋白質(zhì)通過細(xì)胞膜是胞吞或胞吐；C6H12O6通過紅細(xì)胞膜是協(xié)助擴(kuò)散。變式訓(xùn)練1甲、乙兩種物質(zhì)分別依賴自由擴(kuò)散(簡單擴(kuò)散)和協(xié)助擴(kuò)散進(jìn)入細(xì)胞，如果以人工合成的無蛋白磷脂雙分子膜代替細(xì)胞膜，并維持其他條件不變，則(D)A甲運輸被促進(jìn)B乙運輸被促進(jìn)C甲運輸被抑制D乙運輸被抑制解析乙的運輸過程需要載體蛋白的參與，而人工合成的膜無蛋白質(zhì)。 知識點2主動運輸和胞吞胞吐Z1概念從低濃度一側(cè)運輸?shù)礁邼舛纫粋?cè)，需要載體蛋白的協(xié)助，同時還要消耗細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)所釋放的能量，這種方式叫做主動運輸，如圖(1)特點(2)實例：小腸絨毛上皮細(xì)胞對K、Na、葡萄糖、氨基酸等營養(yǎng)物質(zhì)的吸收。2主動運輸?shù)囊饬x主動運輸普遍存在于動植物和微生物細(xì)胞中，保證了活細(xì)胞能夠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(xì)胞有害的物質(zhì)。3大分子物質(zhì)通過細(xì)胞膜的方式胞吞和胞吐(1)過程胞吞：大分子物質(zhì)囊泡大分子物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)胞吐：大分子物質(zhì)囊泡大分子物質(zhì)排出細(xì)胞外(2)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)：細(xì)胞膜的流動性。(3)特點：需要消耗能量。(4)實例知識貼士胞吞和胞吐不是跨膜運輸自由擴(kuò)散、協(xié)助擴(kuò)散和主動運輸，都是將細(xì)胞要選擇吸收的物質(zhì)從細(xì)胞膜的一側(cè)運到另一側(cè)，即跨膜運輸；而胞吞和胞吐是大分子以囊泡的形式進(jìn)出細(xì)胞的運輸方式。胞吞是通過細(xì)胞膜內(nèi)陷形成囊泡，將大分子包圍起來進(jìn)入細(xì)胞。胞吐是在細(xì)胞內(nèi)形成囊泡，囊泡與細(xì)胞膜融合后，將內(nèi)含物釋放出去。D典例2如圖表示植物從土壤中吸收某種礦質(zhì)元素離子的過程。下列敘述中不正確的是(D)A該礦質(zhì)元素離子的運輸既需要載體蛋白也需要ATP，所以為主動運輸B該礦質(zhì)元素離子可以從低濃度一側(cè)向高濃度一側(cè)運輸C如果細(xì)胞膜上運輸該礦質(zhì)元素離子的載體蛋白被去除，那么該礦質(zhì)元素離子不能被運輸D運輸該礦質(zhì)元素離子的載體蛋白不能被重復(fù)利用解析從圖中可以看出，該礦質(zhì)元素離子的運輸既需要載體蛋白也需要ATP，且運輸方向是從低濃度一側(cè)到高濃度一側(cè)，所以可以判斷其運輸方式為主動運輸，A、B兩項正確。如果細(xì)胞膜上運輸該物質(zhì)的載體蛋白被去除，那么該礦質(zhì)元素離子不能再被運輸，C項正確。載體蛋白可以被重復(fù)利用，D項錯誤。典例3如圖所示為細(xì)胞對大分子物質(zhì)進(jìn)行“胞吞”和“胞吐”的過程。下列與此有關(guān)的敘述，錯誤的是(D)Aa與b均要以膜的流動性為基礎(chǔ)才可能發(fā)生Ba要有細(xì)胞表面識別和內(nèi)部供能才可能完成Cb在細(xì)胞分泌的同時導(dǎo)致膜成分的更新Db與a分別是細(xì)胞排出廢物和攝取養(yǎng)分的基本方式解析胞吞和胞吐是膜具有流動性的具體體現(xiàn)，A項正確。胞吞是物質(zhì)通過細(xì)胞膜外表面的糖蛋白識別并消耗能量進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的過程，B項正確。細(xì)胞分泌是高爾基體以“出芽”形式形成的囊泡與細(xì)胞膜融合，將大分子物質(zhì)排到膜外的過程，因此，部分高爾基體膜的成分轉(zhuǎn)移到細(xì)胞膜上，導(dǎo)致膜成分的更新，C項正確。細(xì)胞排出廢物和攝取養(yǎng)分的基本方式是物質(zhì)的跨膜運輸；被動運輸和主動運輸，D項錯誤。變式訓(xùn)練2下表是人體成熟紅細(xì)胞與血漿中的K和Mg2在不同條件下的含量比較，據(jù)表分析不確切的是(A)處理前(mmol)用魚藤酮處理后(mmol)用烏本苷處理后(mmol)細(xì)胞內(nèi)血漿中細(xì)胞內(nèi)血漿中細(xì)胞內(nèi)血漿中K1455115135Mg2351.41.81.4351.4A魚藤酮對K和Mg2的載體蛋白的生理功能均有抑制作用B烏本苷抑制K的載體蛋白的生理功能而不影響Mg2的載體蛋白的生理功能C魚藤酮抑制ATP的合成從而影響K和Mg2的運輸D正常情況下血漿中K和Mg2均通過主動運輸進(jìn)入紅細(xì)胞解析由表格中處理前的數(shù)據(jù)可知：K和Mg2由血漿進(jìn)入紅細(xì)胞內(nèi)是逆濃度運輸，即為主動運輸。用魚藤酮處理后，K和Mg2的運輸均受到影響，主動運輸一需要能量(ATP)，二需要載體蛋白，所以魚藤酮可能抑制ATP的合成，也可能影響載體蛋白的功能，從而影響K和Mg2的運輸。經(jīng)魚藤酮處理后，紅細(xì)胞內(nèi)兩種離子的量均有變化，說明魚藤酮對不同離子的影響沒有專一性，即不是作用于不同離子的載體蛋白，而是作用于呼吸作用某過程而抑制ATP的合成，從而抑制不同離子的運輸。一、物質(zhì)運輸方式的判斷1結(jié)合實例直接進(jìn)行判斷運輸方式實例自由擴(kuò)散水、氣體(O2、CO2等)、脂溶性物質(zhì)(甘油、脂肪酸、性激素、乙醇、乙二醇、苯等)進(jìn)出細(xì)胞協(xié)助擴(kuò)散葡萄糖進(jìn)入紅細(xì)胞主動運輸無機(jī)鹽離子、氨基酸、核苷酸、葡萄糖(進(jìn)入紅細(xì)胞除外)進(jìn)出細(xì)胞胞吐、胞吞蛋白質(zhì)的分泌、吞噬細(xì)胞吞噬抗原和細(xì)胞碎片等2根據(jù)分子大小及對載體蛋白、能量的需要情況進(jìn)行判斷(如圖)3根據(jù)運輸方向判斷順濃度梯度的跨膜運輸方式是自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散，逆濃度梯度的跨膜運輸方式一定是主動運輸。4根據(jù)達(dá)到平衡時的濃度判斷若達(dá)到平衡時細(xì)胞內(nèi)外仍存在濃度差，則是主動運輸，因為自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散達(dá)到平衡時，細(xì)胞內(nèi)外濃度相等。5不同條件下運輸方式的判斷(1)消耗能量的運輸方式有胞吞、胞吐和主動運輸。(2)需要載體蛋白參與，不消耗能量的運輸方式一定是協(xié)助擴(kuò)散。6根據(jù)曲線判斷(1)隨物質(zhì)濃度的增加，有飽和點的曲線表示協(xié)助擴(kuò)散或主動運輸(如圖甲)。(2)成正比關(guān)系的曲線表示自由擴(kuò)散(如圖乙)。(3)與細(xì)胞呼吸或O2濃度有關(guān)的曲線表示主動運輸(如圖丙)。知識貼士無機(jī)鹽離子的運輸方式無機(jī)鹽離子的運輸方式并非都是主動運輸，在順濃度梯度的情況下，也可通過被動運輸方式進(jìn)出細(xì)胞。如在神經(jīng)沖動的傳導(dǎo)過程中Na、K的運輸，興奮時Na內(nèi)流和恢復(fù)靜息狀態(tài)時K外流都是協(xié)助擴(kuò)散。二、影響物質(zhì)跨膜運輸?shù)囊蛩?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曲線自由擴(kuò)散膜兩側(cè)物質(zhì)的濃度差與濃度差成正相關(guān)協(xié)助擴(kuò)散膜兩側(cè)物質(zhì)的濃度差；膜上載體蛋白的種類和數(shù)量當(dāng)載體蛋白達(dá)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(dāng)細(xì)胞膜上的載體蛋白達(dá)到飽和時，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運輸，如O2濃度、溫度等(如圖)。注意：與O2濃度沒有關(guān)系的跨膜運輸方式有自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散，這兩種方式都不需要細(xì)胞呼吸提供能量。典例4某哺乳動物神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)外的K和Na濃度見下表。下列屬于主動運輸?shù)氖?D)細(xì)胞內(nèi)濃度(mmolL1)細(xì)胞外濃度(mmolL1)K140.03.0Na18.0145.0AK經(jīng)鉀離子通道排出細(xì)胞BK與有關(guān)載體蛋白結(jié)合排出細(xì)胞CNa經(jīng)鈉離子通道進(jìn)入細(xì)胞DNa與有關(guān)載體蛋白結(jié)合排出細(xì)胞解析根據(jù)表格中信息，神經(jīng)細(xì)胞外Na濃度較高，細(xì)胞內(nèi)K濃度較高，K經(jīng)離子通道排出細(xì)胞和Na經(jīng)過離子通道進(jìn)入細(xì)胞屬于被動運輸，A、C兩項錯誤；K與有關(guān)載體蛋白結(jié)合排出細(xì)胞，運輸方向是由高濃度到低濃度，運輸方式為協(xié)助擴(kuò)散，B項錯誤；Na與有關(guān)載體蛋白結(jié)合排出細(xì)胞，運輸方向是由低濃度到高濃度，運輸方式為主動運輸，D項正確。典例5科學(xué)家在研究細(xì)胞膜運輸物質(zhì)時發(fā)現(xiàn)有下列四種關(guān)系，分別用下圖中四條曲線表示，在研究具體的物質(zhì)X時，發(fā)現(xiàn)與曲線和相符。試問：細(xì)胞膜運輸物質(zhì)X的方式是(B)A自由擴(kuò)散B主動運輸C協(xié)助擴(kuò)散D胞吐解析分析跨膜運輸?shù)姆绞?，主要?yīng)從影響跨膜運輸?shù)囊蛩厝胧?，尤其從載體蛋白和能量兩方面考慮。曲線說明運輸速度與物質(zhì)濃度呈正相關(guān)，不受其他因素的限制，應(yīng)為自由擴(kuò)散。因為氧氣濃度的高低影響細(xì)胞呼吸，進(jìn)而影響能量的供應(yīng)，而主動運輸需要消耗能量，曲線說明運輸速度與氧氣濃度無關(guān)，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(kuò)散或協(xié)助擴(kuò)散)。曲線在一定范圍內(nèi)隨物質(zhì)濃度升高運輸速度加快，當(dāng)達(dá)到一定程度后，而保持穩(wěn)定，說明這種方式需要載體，不是自由擴(kuò)散，可能是協(xié)助擴(kuò)散或主動運輸。曲線說明運輸速度與氧氣濃度有關(guān)，說明這個過程是需要能量的，只能是主動運輸。經(jīng)綜合分析，運輸物質(zhì)X的方式是主動運輸。1大分子物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的方式：胞吞、胞吐。2被動運輸：物質(zhì)順濃度梯度進(jìn)出細(xì)胞。(1)自由擴(kuò)散：物質(zhì)通過簡單的擴(kuò)散作用進(jìn)出細(xì)胞。(2)協(xié)助擴(kuò)散：進(jìn)出細(xì)胞的物質(zhì)借助載體蛋白的擴(kuò)散。3主動運輸：從低濃度一側(cè)運輸?shù)礁邼舛纫粋?cè)，需要載體蛋白的協(xié)助，同時還需要消耗細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)所釋放的能量。4被動運輸和主動運輸體現(xiàn)了膜的選擇透過性特點，胞吞和胞吐體現(xiàn)了膜的流動性特點。