2017-2018学年高中生物 第4章 细胞的物质输入和输出 第3节 物质跨膜运输的方式学案 新人教

第3节物质跨膜运输的方式[学习导航] 1.阅读教材内容，结合图4—7说出被动运输的方式和特点。

2.结合图4—8阐明主动运输的特点，比较主动运输和被动运输的不同。

3.结合图示，了解胞吞和胞吐的特点。

[重难点击] 三种跨膜运输方式的特点。

方式一师：这是洋葱鳞片叶外表皮，它在什么情况下吸水，又在什么情况下失水呢？生：当洋葱细胞的细胞液浓度高于外界溶液浓度时，细胞吸水；小于外界溶液浓度时，细胞失水。

师：对。

细胞要进行正常的生命活动，不仅要吸收水，还要吸收许多其他的物质，这些物质进出细胞是不是也像水一样取决于细胞内外溶液的浓度差呢？科学家对此已经进行了大量的研究，并已经弄清了许多物质的跨膜方式。

今天，我们就来共同学习——物质跨膜运输的方式。

方式二植物细胞的质壁分离和复原反映出水分进出细胞的现象，生活在海水中的鱼要不断的通过鳃上的泌盐细胞将体内多余的无机盐排出体外，糖尿病患者的尿中含糖，以上这些例子说明很多物质都能进出细胞。

物质进出细胞的方式有哪些？有什么不同？一、被动运输1.自由扩散(图1)(1)概念：物质通过简单的扩散作用进出细胞，叫做自由扩散。

(2)特点：由高浓度到低浓度；不需要载体蛋白；不消耗能量。

(3)实例①水分子进出细胞取决于细胞内外溶液的浓度差。

②当肺泡内氧的浓度大于肺泡细胞内部的浓度时，氧便通过扩散作用进入肺泡细胞内部。

③组织细胞内由于细胞呼吸使二氧化碳浓度升高时，二氧化碳便通过扩散作用排出细胞，进入细胞外液，经血液循环运送至肺泡，最终排出体外。

2.协助扩散(图2)(1)概念：进出细胞的物质借助于载体蛋白的扩散，叫做协助扩散。

(2)特点：由高浓度到低浓度；需要载体蛋白；不消耗能量。

(3)实例：有一些物质不能自由通过细胞膜，如葡萄糖进入红细胞需要特殊蛋白质的协助。

影响被动运输的因素有很多，下面A、B是两种被动运输方式的运输速率和被运输物质的浓度之间的关系曲线：1.图A表示的运输方式是哪种？其运输速率主要取决于什么？答案是自由扩散；运输速率主要取决于物质的浓度差。

2.图B表示的方式若是协助扩散，那么ab段的限制因素是什么？bc段的限制因素又是什么？答案浓度差；载体蛋白的数量。

3.请在C图中画出被动运输的运输速率和细胞能量供应的关系曲线。

答案如图所示4.下列物质中，以自由扩散和协助扩散运输的分别是哪些？①O2和CO2进出肺泡②甘油和乙醇被小肠上皮细胞吸收③红细胞吸收血液中的葡萄糖④水分进出根毛细胞⑤胆固醇进入肝细胞答案以自由扩散运输的是①②④⑤；以协助扩散运输的是③。

知识整合自由扩散的运输速率主要取决于物质的浓度差，协助扩散的运输速率不仅受浓度差影响，还受到载体蛋白数量的限制；二者都不消耗能量。

1.甲、乙两种物质分别以自由扩散和协助扩散进入细胞，如果以人工合成的无蛋白磷脂双分子膜代替细胞膜，并维持其他条件不变，则( )A.甲物质的运输被促进B.乙物质的运输被促进C.甲物质的运输被抑制D.乙物质的运输被抑制答案 D解析是否需要载体蛋白是自由扩散与协助扩散的区别。

由于人工合成的无蛋白磷脂双分子膜无蛋白质，也就没有载体蛋白，协助扩散将受到抑制。

2.胆固醇、小分子脂肪酸、维生素D等物质可以以自由扩散的方式优先通过细胞膜，这是因为( )A.细胞膜具有一定的流动性B.细胞膜是选择透过性膜C.细胞膜的结构以磷脂双分子层为基本支架D.细胞膜上镶嵌有各种形态的蛋白质分子答案 C解析胆固醇、小分子脂肪酸、维生素D属于脂质小分子，一般能溶于磷脂双分子层中，以自由扩散方式穿过细胞膜。

二、主动运输和胞吞、胞吐1.主动运输(1)运输方向从低浓度一侧运输到高浓度一侧。

(2)条件①需要载体蛋白的协助。

②需要消耗能量。

(3)意义：保证了活细胞按照生命活动的需要，主动的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。

2.胞吞和胞吐(1)胞吞：当细胞摄取大分子时，首先是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。

1.甲、乙、丙三种植物对土壤中M离子的吸收情况不同，甲不能吸收，乙、丙能吸收且丙吸收的速率更快，据此分析：(1)研究表明甲根毛细胞膜上不具有运输M的载体蛋白，乙、丙根毛细胞膜上具有运输M的载体蛋白，而且丙的细胞膜上运输M的载体蛋白数量多。

这说明影响主动运输的因素之一是什么？答案载体蛋白的种类和数量。

(2)研究表明，丙植物对M离子的运输速率和细胞的能量供应之间的关系如图所示，请分析：①ab段的变化说明了什么？答案随能量供应的增加，运输速率增大，说明主动运输需要消耗能量。

②bc段的变化原因是什么？答案载体蛋白数量的限制，运输速率不再增加。

③在真核细胞中，与主动运输关系最密切的两种细胞器是什么？答案核糖体和线粒体。

2.分析下面关于胞吞和胞吐的两个问题：(1)胞吞和胞吐都要发生膜的弯曲、折叠和融合，这主要体现了生物膜的什么特性？答案流动性特点。

(2)如果用抑制剂降低细胞呼吸，细胞的能量供应减少，胞吞和胞吐也会受到影响，这说明什么？答案胞吞和胞吐需要消耗能量。

知识整合主动运输的运输速率一方面取决于细胞膜上载体蛋白的种类和数量，另一方面与能量供应密切相关；胞吞、胞吐也消耗能量，体现了细胞膜的流动性。

3.如图表示番茄随环境中氧浓度的变化，从培养液中吸收Ca2＋和Si4＋的曲线。

影响A、B两点与B、C两点吸收量的主要因素分别是( )A.离子浓度、载体蛋白数量B.离子浓度、呼吸作用强度C.载体蛋白数量、离子浓度D.载体蛋白数量、呼吸作用强度答案 D解析根对无机盐离子的吸收是一个主动运输的过程，需要载体蛋白和能量。

A、B两点是在同等氧浓度下得到的，能量相同，其差异只能是因为相应载体蛋白数量的不同。

B、C两点的差别则是由于氧浓度不同造成的，因而影响因素是呼吸作用强度。

4.如图表示物质P和Q跨膜出细胞，下列叙述正确的是( )A.物质P可能是氧气B.物质Q一定是水分子C.物质P和Q出细胞都需要载体蛋白D.物质P和Q出细胞不是都消耗能量答案 D解析物质P从细胞内低浓度一侧向细胞外高浓度一侧运输，为主动运输，不是氧气的自由扩散，A错。

物质Q从细胞内高浓度一侧向细胞外低浓度一侧扩散，为自由扩散或协助扩散，可能为水分子、二氧化碳、脂质等小分子，B错。

主动运输和协助扩散需要载体蛋白，自由扩散不需要，C错。

物质P运出细胞为主动运输，需要消耗能量，而Q运出细胞顺浓度梯度运输，不需要消耗能量，D对。

方法链接物质出入细胞方式的判断方法(1)根据物质大小与载体蛋白、能量的需要与否(2)根据运输方向判断：逆浓度梯度的跨膜运输方式是主动运输。

1.下列属于主动运输的是( )A.动物肺泡细胞释放CO2B.蔗糖通过植物细胞的细胞壁C.苯分子进入人的皮肤细胞D.丽藻细胞吸收SO2－4的过程答案 D解析CO2属于小分子，苯分子属于脂溶性物质，二者均以自由扩散的方式进出细胞；蔗糖以扩散的方式通过细胞壁；离子的吸收属于主动运输。

2.甲(○)、乙(●)两种物质在细胞膜两侧的分布情况如图(颗粒的多少表示浓度的高低)，在进行跨膜运输时，下列说法正确的是( )A.乙进入细胞一定有载体蛋白的参与B.乙运出细胞一定有载体蛋白的参与C.甲进入细胞一定需要能量D.甲运出细胞一定不需要能量答案 A解析乙物质进入细胞是逆浓度梯度运输，一定是主动运输，要有载体蛋白的协助。

甲进入细胞是顺浓度梯度运输，属于被动运输，不需要消耗能量。

甲物质运出细胞是逆浓度梯度运输，一定消耗能量。

3.红细胞吸收无机盐和葡萄糖的共同点是( )A.都可以从低浓度一侧向高浓度一侧B.都需要供给ATPC.都需要载体蛋白协助D.既需要载体蛋白协助又需要消耗能量答案 C解析红细胞吸收无机盐是主动运输，既需要载体蛋白协助也消耗细胞代谢释放的能量(ATP)；红细胞吸收葡萄糖是协助扩散，只需要载体蛋白协助，不消耗细胞代谢释放的能量。

4.吞噬细胞能够吞噬衰老的细胞以及侵入人体的病原菌，对这一过程的认识正确的是( )A.消耗ATP，体现了细胞膜的流动性和选择透过性B.消耗ATP，体现了细胞膜的流动性和识别功能C.不消耗ATP，吞噬的动力来源于膜的流动性D.不消耗ATP，吞噬过程的实质是病原菌的入侵答案 B解析吞噬细胞能够吞噬衰老的细胞以及侵入人体的病原菌，属于胞吞，需要消耗能量，体现了细胞膜的流动性和识别功能。

5.如图所示为物质通过红细胞膜的示意图，其中黑点代表物质分子，圆圈代表载体蛋白，表示能量，请据图回答下列问题：(1)①表示____________方式，②表示____________方式，③表示____________方式。

(2)K＋、O2和葡萄糖三种物质中，通过②方式进入红细胞的是________________。

(3)与①方式相比，③方式的主要特点是需要借助______________，该物质是在细胞内的______________上合成的。

与③相比，②方式的不同之处是___________________________。

(4)若在细胞中注入某种呼吸抑制剂，________________(填序号)方式将会受到较大影响。

答案(1)自由扩散主动运输协助扩散(2)K＋(3)载体蛋白核糖体还需要消耗能量(4)②课时作业[学考达标]1.如图为物质进出细胞的两种方式，对该图的理解正确的是( )A.Ⅰ和Ⅱ分别表示协助扩散和主动运输B.Ⅰ和Ⅱ分别表示胞吞和胞吐C.氧、性激素是以Ⅱ方式进入细胞的D.水、二氧化碳、氧气是以Ⅰ方式进入细胞的答案 D解析Ⅰ为自由扩散，Ⅱ为主动运输；水、气体、性激素的跨膜运输方式是自由扩散。

2.下列物质出入细胞时与细胞中的核糖体和线粒体密切相关的是( )A.甘油通过细胞膜B.人的红细胞从血浆中吸收葡萄糖C.肾小管上皮细胞吸收原尿中的Na＋D.小肠绒毛上皮细胞吸收胆固醇答案 C解析主动运输需要载体蛋白(核糖体合成)和能量(主要由线粒体提供)，C项符合。

3.实验表明，K＋不能通过磷脂双分子层的人工膜，但如果在人工膜中加入少量缬氨霉素(含12个氨基酸的脂溶性抗菌素)时，则K＋能通过膜从高浓度处向低浓度处扩散，则它通过人工膜的方式是( )A.自由扩散B.协助扩散C.主动运输D.渗透作用答案 B解析由题意可知，K＋通过人工膜的运输需要缬氨霉素，所以不是自由扩散；K＋从高浓度处向低浓度处扩散，而缬氨霉素不能提供能量，所以也不是主动运输。

综合分析，K＋通过人工膜的方式是协助扩散。

4.如图表示植物从土壤中吸收某种矿质元素离子的过程。

下列相关叙述中不正确的是( )A.该矿质元素离子的运输既需要载体蛋白也需要ATP，所以为主动运输B.该矿质元素离子可以从低浓度处向高浓度处运输C.如果细胞膜上运输该矿质元素离子的载体蛋白被去除，则该矿质元素离子不能被运输D.运输该矿质元素离子的载体蛋白不能被重复使用答案 D解析从图中可以看出，该矿质元素离子的运输既需要消耗ATP也需要载体蛋白，且运输方向是从低浓度一侧向高浓度一侧，所以可以判断其运输方式为主动运输，A、B两项正确。