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2019-2020年高中生物 第4章 第3節(jié) 物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞綄W(xué)案 新人教版必修1 　　 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1．說(shuō)明物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的方式。(重點(diǎn)) 2．主動(dòng)運(yùn)輸。(難點(diǎn)) 3．進(jìn)行圖表數(shù)據(jù)的解讀。 ,　 知識(shí)結(jié)構(gòu) 被動(dòng)運(yùn)輸 1．?dāng)U散與被動(dòng)運(yùn)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，直到出現(xiàn)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。 (2)被動(dòng)運(yùn)輸：物質(zhì)順濃度梯度進(jìn)出細(xì)胞的擴(kuò)散。被動(dòng)運(yùn)輸包括自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散。 被動(dòng)運(yùn)輸與擴(kuò)散的區(qū)別 (1)被動(dòng)運(yùn)輸是一種跨膜運(yùn)輸，即需要穿越生物膜，而擴(kuò)散不一定穿越生物膜。 (2)被動(dòng)運(yùn)輸是一種特殊的擴(kuò)散。兩者關(guān)系如圖431所示。 2．自由擴(kuò)散與協(xié)助擴(kuò)散的比較 　　 表中圖像解讀 示意圖A中的物質(zhì)(用黑點(diǎn)表示)細(xì)胞膜外側(cè)濃度高，細(xì)胞膜內(nèi)側(cè)濃度低，該物質(zhì)順濃度梯度由細(xì)胞外進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，跨膜方式為自由擴(kuò)散。 示意圖B中的物質(zhì)(用黑點(diǎn)表示)細(xì)胞膜外側(cè)濃度高，細(xì)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(xì)胞外進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，跨膜方式為協(xié)助擴(kuò)散。 曲線C表示：物質(zhì)進(jìn)行自由擴(kuò)散時(shí)，轉(zhuǎn)運(yùn)速率與細(xì)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(xì)胞膜內(nèi)外濃度差的加大，物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)速率加快，超過(guò)一定范圍，物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)速率不再隨細(xì)胞膜內(nèi)外濃度差的加大而加快，說(shuō)明受到載體數(shù)量的限制。 (1)被動(dòng)運(yùn)輸?shù)乃俾蔬€與被運(yùn)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(qiáng)，運(yùn)輸速率越快。 (2)表中“高濃度”和“低濃度”是指運(yùn)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(yùn)輸方式的動(dòng)力均來(lái)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)。 教材第70～71頁(yè)參考答案 問(wèn)題探討 1．從圖上可以看出，氧氣、二氧化碳、氮?dú)?、苯等小分?苯是脂溶性的)很容易通過(guò)合成的脂雙層；水、甘油、乙醇等較小的分子也可以通過(guò)；氨基酸、葡萄糖等較大的有機(jī)分子和帶電荷的離子則不能通過(guò)合成的脂雙層。 2．葡萄糖不能通過(guò)人工合成的無(wú)蛋白的脂雙層，但小腸上皮細(xì)胞能大量吸收葡萄糖，推測(cè)小腸上皮細(xì)胞的細(xì)胞膜上有能夠轉(zhuǎn)運(yùn)葡萄糖的蛋白質(zhì)。 3．通過(guò)觀察此圖還可聯(lián)想并提出，細(xì)胞需要的離子是否也通過(guò)細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)來(lái)運(yùn)輸?shù)葐?wèn)題。 思考與討論 1．自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散都不需要消耗能量。因?yàn)槎叨际琼樜镔|(zhì)的濃度梯度進(jìn)行的。 2．自由擴(kuò)散與協(xié)助擴(kuò)散的共同之處是都不需要細(xì)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(shí)現(xiàn)。 3．因?yàn)樽杂蓴U(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散都是順物質(zhì)的濃度梯度進(jìn)行的，不需要細(xì)胞消耗能量，所以統(tǒng)稱為被動(dòng)運(yùn)輸。 【例1】　下列物質(zhì)出入細(xì)胞的方式中，簡(jiǎn)單擴(kuò)散(自由擴(kuò)散)區(qū)別于協(xié)助擴(kuò)散的是(　　) A．由高濃度向低濃度擴(kuò)散 B．需要載體 C．由低濃度向高濃度擴(kuò)散 D．不需要載體 解析：自由擴(kuò)散與協(xié)助擴(kuò)散的相同之處是順濃度梯度(高濃度―→低濃度)，同時(shí)均不消耗能量；不同之處表現(xiàn)在自由擴(kuò)散不需要載體，而協(xié)助擴(kuò)散需要載體。 答案：D 點(diǎn)撥：被動(dòng)運(yùn)輸方式的判斷 主動(dòng)運(yùn)輸 1．主動(dòng)運(yùn)輸?shù)母拍? 物質(zhì)從低濃度一側(cè)運(yùn)輸?shù)礁邼舛纫粋?cè)，需要載體蛋白的協(xié)助，同時(shí)還需要消耗細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)所釋放的能量，這種方式叫做主動(dòng)運(yùn)輸。 2．主動(dòng)運(yùn)輸?shù)姆较? 逆濃度梯度運(yùn)輸，即從低濃度一側(cè)向高濃度一側(cè)運(yùn)輸。 3．主動(dòng)運(yùn)輸?shù)臈l件 (1)需要能量；(2)需要載體。 4．實(shí)例 Na＋、K＋、Ca2＋等離子，葡萄糖、氨基酸進(jìn)入小腸上皮細(xì)胞。 5．主動(dòng)運(yùn)輸?shù)膱D像解讀 (1)過(guò)程分析：如圖432所示，圖中的物質(zhì)(用黑點(diǎn)表示)細(xì)胞膜外側(cè)濃度低，細(xì)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(xì)胞外進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，跨膜方式為主動(dòng)運(yùn)輸。 (2)曲線解讀：相關(guān)的曲線如圖433所示，主動(dòng)運(yùn)輸過(guò)程需要載體和能量。主動(dòng)運(yùn)輸逆濃度梯度進(jìn)行時(shí)，在能量充足，載體沒(méi)有達(dá)到飽和之前，運(yùn)輸速率隨離子濃度的升高而加快，當(dāng)載體飽和、能量不足時(shí)，主動(dòng)運(yùn)輸就會(huì)減弱。 6．影響主動(dòng)運(yùn)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(dòng)運(yùn)輸速率的分析 (1)如圖435所示，在O2濃度為零時(shí)，細(xì)胞通過(guò)無(wú)氧呼吸供能，但無(wú)氧呼吸產(chǎn)生的能量較少，運(yùn)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(qiáng)，產(chǎn)生的能量逐漸增多，運(yùn)輸速率不斷加快。 (3)當(dāng)O2濃度足夠高時(shí)，能量供應(yīng)充足，但由于受到載體數(shù)量的限制 ，運(yùn)輸速率不再隨O2濃度增大而加快。 7．主動(dòng)運(yùn)輸?shù)囊饬x 主動(dòng)運(yùn)輸能夠保證活細(xì)胞按照生命活動(dòng)的需要主動(dòng)地選擇吸收所需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，排出新陳代謝產(chǎn)生的廢物和對(duì)細(xì)胞有害的物質(zhì)?？梢?，主動(dòng)運(yùn)輸對(duì)于活細(xì)胞完成各項(xiàng)生命活動(dòng)有重要作用。 【例2】　已知某種物質(zhì)通過(guò)細(xì)胞膜的方式如圖436所示，則下列哪種物質(zhì)的運(yùn)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(yùn)輸需要載體蛋白和能量(ATP)，可推斷出該物質(zhì)運(yùn)輸方式是主動(dòng)運(yùn)輸。選項(xiàng)中H2O、甘油、脂肪酸都是通過(guò)自由擴(kuò)散跨膜運(yùn)輸?shù)?，而K＋的運(yùn)輸方式是主動(dòng)運(yùn)輸。 答案：A 點(diǎn)撥：物質(zhì)跨膜運(yùn)輸時(shí)，需要載體蛋白從高濃度向低濃度運(yùn)輸?shù)姆绞绞菂f(xié)助擴(kuò)散，此過(guò)程不需要能量；需要載體蛋白從低濃度向高濃度運(yùn)輸?shù)姆绞绞侵鲃?dòng)運(yùn)輸，此過(guò)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(guò)內(nèi)吞作用進(jìn)入細(xì)胞。這些物質(zhì)附著在細(xì)胞膜上，由細(xì)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(xì)胞膜上分離下來(lái)形成囊泡，并且進(jìn)入細(xì)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(xì)胞膜內(nèi)被一層膜所包圍，形成小泡，小泡逐漸移到細(xì)胞膜處，小泡膜與細(xì)胞膜融合在一起，并且向細(xì)胞外張開，使內(nèi)含物質(zhì)排出細(xì)胞，這種現(xiàn)象叫做胞吐。細(xì)胞通過(guò)胞吐向外分泌物質(zhì)。 2．過(guò)程(如圖437所示) 3.原理：細(xì)胞膜的流動(dòng)性。 4．條件：需要能量。 5．實(shí)例 (1)胞吞：?jiǎn)渭?xì)胞動(dòng)物(如草履蟲、變形蟲等)吞食食物顆粒或吞噬細(xì)菌，人體白細(xì)胞吞噬病菌、衰老的細(xì)胞等。 (2)胞吐：細(xì)胞分泌分泌蛋白(如消化酶、抗體等)，如胰腺細(xì)胞分泌酶原顆粒。 (1)胞吞和胞吐過(guò)程中實(shí)質(zhì)上物質(zhì)并沒(méi)有跨膜，即沒(méi)有從膜的一側(cè)穿過(guò)膜到膜的另一側(cè)。 (2)胞吞和胞吐是一些不能穿過(guò)細(xì)胞膜的物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的方式。胞吞進(jìn)入的物質(zhì)可以利用，若不利用可通過(guò)胞吐再將其排出細(xì)胞，這樣既能防止疾病的發(fā)生，又能維持細(xì)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(xì)胞按照生命活動(dòng)的需要，主動(dòng)地?cái)z入和排出特定的大分子和顆粒性物質(zhì)。 自由擴(kuò)散、協(xié)助擴(kuò)散和主動(dòng)運(yùn)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)通過(guò)細(xì)胞膜運(yùn)到細(xì)胞膜的另一側(cè)，即進(jìn)行的是跨膜運(yùn)輸方式；而胞吞和胞吐則不是跨膜運(yùn)輸，胞吞是通過(guò)細(xì)胞內(nèi)陷與大分子形成小囊泡而進(jìn)入細(xì)胞，胞吐是通過(guò)囊泡與細(xì)胞膜融合而將大分子排出細(xì)胞。 教材第72～73頁(yè)參考答案 旁欄思考題 這是細(xì)胞的胞吞作用。這屬于人體的防御功能，并有利于細(xì)胞新陳代謝的正常進(jìn)行。 技能訓(xùn)練 1．K＋和Mg2＋是通過(guò)主動(dòng)運(yùn)輸進(jìn)入細(xì)胞的。 2．Na＋和Cl－是通過(guò)主動(dòng)運(yùn)輸排出細(xì)胞的。 3．提示：因?yàn)橐陨纤姆N離子細(xì)胞膜內(nèi)外的濃度差較大，細(xì)胞只有通過(guò)主動(dòng)運(yùn)輸才能維持這種狀況。 【例3】　如圖438為細(xì)胞對(duì)大分子物質(zhì)進(jìn)行胞吞和胞吐的過(guò)程。下列與此有關(guān)的敘述錯(cuò)誤的是(　　) A．a(chǎn)與b均要以膜的流動(dòng)性為基礎(chǔ)才可能發(fā)生 B．a(chǎn)要有細(xì)胞表面識(shí)別和內(nèi)部供能才能完成 C．b在細(xì)胞分泌的同時(shí)導(dǎo)致膜成分的更新 D．b與a分別是細(xì)胞排泄廢物和攝取養(yǎng)分的基本方式 解析：胞吞是通過(guò)膜外表面的糖被識(shí)別，并消耗能量使物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)；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，因此，部分高爾基體膜的成分轉(zhuǎn)移到細(xì)胞膜上；細(xì)胞排泄廢物和攝取養(yǎng)分的基本方式是被動(dòng)運(yùn)輸和主動(dòng)運(yùn)輸?shù)取? 答案：D 點(diǎn)撥：物質(zhì)出入細(xì)胞的基本方式是跨膜運(yùn)輸，主要方式是主動(dòng)運(yùn)輸，而胞吞、胞吐是大分子或顆粒性物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的方式。