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2019-2020年高中生物 第4章 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 　　 學(xué)習(xí)目標 1．說明物質(zhì)進出細胞的方式。(重點) 2．主動運輸。(難點) 3．進行圖表數(shù)據(jù)的解讀。 ,　 知識結(jié)構(gòu) 被動運輸 1．擴散與被動運輸 (1)擴散：物質(zhì)分子從高濃度區(qū)域向低濃度區(qū)域轉(zhuǎn)移，直到出現(xiàn)均勻分布的現(xiàn)象。擴散的速率與物質(zhì)的濃度梯度成正比。 (2)被動運輸：物質(zhì)順濃度梯度進出細胞的擴散。被動運輸包括自由擴散和協(xié)助擴散。 被動運輸與擴散的區(qū)別 (1)被動運輸是一種跨膜運輸，即需要穿越生物膜，而擴散不一定穿越生物膜。 (2)被動運輸是一種特殊的擴散。兩者關(guān)系如圖431所示。 2．自由擴散與協(xié)助擴散的比較 　　 表中圖像解讀 示意圖A中的物質(zhì)(用黑點表示)細胞膜外側(cè)濃度高，細胞膜內(nèi)側(cè)濃度低，該物質(zhì)順濃度梯度由細胞外進入細胞內(nèi)，跨膜方式為自由擴散。 示意圖B中的物質(zhì)(用黑點表示)細胞膜外側(cè)濃度高，細胞膜內(nèi)側(cè)濃度低，該物質(zhì)在載體蛋白的協(xié)助下，順濃度梯度由細胞外進入細胞內(nèi)，跨膜方式為協(xié)助擴散。 曲線C表示：物質(zhì)進行自由擴散時，轉(zhuǎn)運速率與細胞膜內(nèi)外濃度差成正比。 曲線D表示：在一定范圍內(nèi)，隨著細胞膜內(nèi)外濃度差的加大，物質(zhì)轉(zhuǎn)運速率加快，超過一定范圍，物質(zhì)轉(zhuǎn)運速率不再隨細胞膜內(nèi)外濃度差的加大而加快，說明受到載體數(shù)量的限制。 (1)被動運輸?shù)乃俾蔬€與被運輸物質(zhì)分子的大小及其脂溶性程度等有關(guān)，分子越小，脂溶性越強，運輸速率越快。 (2)表中“高濃度”和“低濃度”是指運輸離子或小分子本身的濃度，而不是指所處溶液的其他成分的濃度。 (3)兩種運輸方式的動力均來自細胞內(nèi)外物質(zhì)的濃度差，此外，協(xié)助擴散還與載體蛋白的種類和數(shù)量有關(guān)。 教材第70～71頁參考答案 問題探討 1．從圖上可以看出，氧氣、二氧化碳、氮氣、苯等小分子(苯是脂溶性的)很容易通過合成的脂雙層；水、甘油、乙醇等較小的分子也可以通過；氨基酸、葡萄糖等較大的有機分子和帶電荷的離子則不能通過合成的脂雙層。 2．葡萄糖不能通過人工合成的無蛋白的脂雙層，但小腸上皮細胞能大量吸收葡萄糖，推測小腸上皮細胞的細胞膜上有能夠轉(zhuǎn)運葡萄糖的蛋白質(zhì)。 3．通過觀察此圖還可聯(lián)想并提出，細胞需要的離子是否也通過細胞膜上的蛋白質(zhì)來運輸?shù)葐栴}。 思考與討論 1．自由擴散和協(xié)助擴散都不需要消耗能量。因為二者都是順物質(zhì)的濃度梯度進行的。 2．自由擴散與協(xié)助擴散的共同之處是都不需要細胞消耗能量。不同之處是：前者不需要載體蛋白的協(xié)助，后者必須有載體蛋白的協(xié)助才能實現(xiàn)。 3．因為自由擴散和協(xié)助擴散都是順物質(zhì)的濃度梯度進行的，不需要細胞消耗能量，所以統(tǒng)稱為被動運輸。 【例1】　下列物質(zhì)出入細胞的方式中，簡單擴散(自由擴散)區(qū)別于協(xié)助擴散的是(　　) A．由高濃度向低濃度擴散 B．需要載體 C．由低濃度向高濃度擴散 D．不需要載體 解析：自由擴散與協(xié)助擴散的相同之處是順濃度梯度(高濃度―→低濃度)，同時均不消耗能量；不同之處表現(xiàn)在自由擴散不需要載體，而協(xié)助擴散需要載體。 答案：D 點撥：被動運輸方式的判斷 主動運輸 1．主動運輸?shù)母拍? 物質(zhì)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。 2．主動運輸?shù)姆较? 逆濃度梯度運輸，即從低濃度一側(cè)向高濃度一側(cè)運輸。 3．主動運輸?shù)臈l件 (1)需要能量；(2)需要載體。 4．實例 Na＋、K＋、Ca2＋等離子，葡萄糖、氨基酸進入小腸上皮細胞。 5．主動運輸?shù)膱D像解讀 (1)過程分析：如圖432所示，圖中的物質(zhì)(用黑點表示)細胞膜外側(cè)濃度低，細胞膜內(nèi)側(cè)濃度高，該物質(zhì)在載體蛋白的協(xié)助下，消耗能量逆濃度梯度由細胞外進入細胞內(nèi)，跨膜方式為主動運輸。 (2)曲線解讀：相關(guān)的曲線如圖433所示，主動運輸過程需要載體和能量。主動運輸逆濃度梯度進行時，在能量充足，載體沒有達到飽和之前，運輸速率隨離子濃度的升高而加快，當載體飽和、能量不足時，主動運輸就會減弱。 6．影響主動運輸?shù)囊蛩胤治? (1)內(nèi)因：載體蛋白的種類和數(shù)量如圖(434所示)。 (2) O2濃度影響主動運輸速率的分析 (1)如圖435所示，在O2濃度為零時，細胞通過無氧呼吸供能，但無氧呼吸產(chǎn)生的能量較少，運輸速率較低。 (2)在一定范圍內(nèi)，隨O2濃度升高，有氧呼吸加強，產(chǎn)生的能量逐漸增多，運輸速率不斷加快。 (3)當O2濃度足夠高時，能量供應(yīng)充足，但由于受到載體數(shù)量的限制 ，運輸速率不再隨O2濃度增大而加快。 7．主動運輸?shù)囊饬x 主動運輸能夠保證活細胞按照生命活動的需要主動地選擇吸收所需要的營養(yǎng)物質(zhì)，排出新陳代謝產(chǎn)生的廢物和對細胞有害的物質(zhì)?？梢?，主動運輸對于活細胞完成各項生命活動有重要作用。 【例2】　已知某種物質(zhì)通過細胞膜的方式如圖436所示，則下列哪種物質(zhì)的運輸方式與其相同(　　) A．K＋　　　　　B．H2O C．甘油 D．脂肪酸 解析：由圖可知，該物質(zhì)運輸需要載體蛋白和能量(ATP)，可推斷出該物質(zhì)運輸方式是主動運輸。選項中H2O、甘油、脂肪酸都是通過自由擴散跨膜運輸?shù)模鳮＋的運輸方式是主動運輸。 答案：A 點撥：物質(zhì)跨膜運輸時，需要載體蛋白從高濃度向低濃度運輸?shù)姆绞绞菂f(xié)助擴散，此過程不需要能量；需要載體蛋白從低濃度向高濃度運輸?shù)姆绞绞侵鲃舆\輸，此過程需要能量。 胞吞、胞吐 1．概念 (1)胞吞：大分子物質(zhì)和顆粒性物質(zhì)主要通過內(nèi)吞作用進入細胞。這些物質(zhì)附著在細胞膜上，由細胞膜內(nèi)陷形成小囊，這些物質(zhì)就被包圍在囊內(nèi)。然后，從細胞膜上分離下來形成囊泡，并且進入細胞內(nèi)部，這種現(xiàn)象叫做胞吞。 (2)胞吐：與胞吞相反，有些物質(zhì)在細胞膜內(nèi)被一層膜所包圍，形成小泡，小泡逐漸移到細胞膜處，小泡膜與細胞膜融合在一起，并且向細胞外張開，使內(nèi)含物質(zhì)排出細胞，這種現(xiàn)象叫做胞吐。細胞通過胞吐向外分泌物質(zhì)。 2．過程(如圖437所示) 3.原理：細胞膜的流動性。 4．條件：需要能量。 5．實例 (1)胞吞：單細胞動物(如草履蟲、變形蟲等)吞食食物顆粒或吞噬細菌，人體白細胞吞噬病菌、衰老的細胞等。 (2)胞吐：細胞分泌分泌蛋白(如消化酶、抗體等)，如胰腺細胞分泌酶原顆粒。 (1)胞吞和胞吐過程中實質(zhì)上物質(zhì)并沒有跨膜，即沒有從膜的一側(cè)穿過膜到膜的另一側(cè)。 (2)胞吞和胞吐是一些不能穿過細胞膜的物質(zhì)進出細胞的方式。胞吞進入的物質(zhì)可以利用，若不利用可通過胞吐再將其排出細胞，這樣既能防止疾病的發(fā)生，又能維持細胞內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定。 6．意義 胞吞與胞吐需要消耗能量，它保證了活細胞按照生命活動的需要，主動地攝入和排出特定的大分子和顆粒性物質(zhì)。 自由擴散、協(xié)助擴散和主動運輸都是將細胞要選擇吸收的物質(zhì)從細胞膜的一側(cè)通過細胞膜運到細胞膜的另一側(cè)，即進行的是跨膜運輸方式；而胞吞和胞吐則不是跨膜運輸，胞吞是通過細胞內(nèi)陷與大分子形成小囊泡而進入細胞，胞吐是通過囊泡與細胞膜融合而將大分子排出細胞。 教材第72～73頁參考答案 旁欄思考題 這是細胞的胞吞作用。這屬于人體的防御功能，并有利于細胞新陳代謝的正常進行。 技能訓(xùn)練 1．K＋和Mg2＋是通過主動運輸進入細胞的。 2．Na＋和Cl－是通過主動運輸排出細胞的。 3．提示：因為以上四種離子細胞膜內(nèi)外的濃度差較大，細胞只有通過主動運輸才能維持這種狀況。 【例3】　如圖438為細胞對大分子物質(zhì)進行胞吞和胞吐的過程。下列與此有關(guān)的敘述錯誤的是(　　) A．a(chǎn)與b均要以膜的流動性為基礎(chǔ)才可能發(fā)生 B．a(chǎn)要有細胞表面識別和內(nèi)部供能才能完成 C．b在細胞分泌的同時導(dǎo)致膜成分的更新 D．b與a分別是細胞排泄廢物和攝取養(yǎng)分的基本方式 解析：胞吞是通過膜外表面的糖被識別，并消耗能量使物質(zhì)進入細胞內(nèi)；細胞分泌是高爾基體以“出芽”形式形成的囊泡與細胞膜融合，將大分子物質(zhì)排到膜外，因此，部分高爾基體膜的成分轉(zhuǎn)移到細胞膜上；細胞排泄廢物和攝取養(yǎng)分的基本方式是被動運輸和主動運輸?shù)取? 答案：D 點撥：物質(zhì)出入細胞的基本方式是跨膜運輸，主要方式是主動運輸，而胞吞、胞吐是大分子或顆粒性物質(zhì)進出細胞的方式。