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(yùn)輸?shù)姆绞綄W(xué)案 新人教版必修1.doc

第3節(jié)物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞綄W(xué)習(xí)目標(biāo)1舉例說(shuō)明物質(zhì)跨膜運(yùn)輸方式的類型及特點(diǎn)。(重點(diǎn))2說(shuō)出被動(dòng)運(yùn)輸與主動(dòng)運(yùn)輸方式的異同點(diǎn)。(難點(diǎn))3闡述主動(dòng)運(yùn)輸對(duì)細(xì)胞生活的意義。核心概念被動(dòng)運(yùn)輸自由擴(kuò)散協(xié)助擴(kuò)散主動(dòng)運(yùn)輸胞吞胞吐一、被動(dòng)運(yùn)輸和主動(dòng)運(yùn)輸跨膜運(yùn)輸1被動(dòng)運(yùn)輸2主動(dòng)運(yùn)輸預(yù)習(xí)反饋連線。_b_c_a_二、大分子物質(zhì)的運(yùn)輸？思考1結(jié)合主動(dòng)運(yùn)輸所需要的條件分析，與主動(dòng)運(yùn)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(guò)無(wú)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(duì)此該如何解釋？提示：葡萄糖的跨膜運(yùn)輸需要載體蛋白的協(xié)助，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)。H判斷題1大分子物質(zhì)，如蛋白質(zhì)，進(jìn)出細(xì)胞穿過(guò)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(dòng)性。()4分泌蛋白主要是通過(guò)主動(dòng)運(yùn)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(yùn)葡萄糖的過(guò)程不消耗ATP，則葡萄糖進(jìn)入骨骼肌細(xì)胞內(nèi)的運(yùn)輸方式是協(xié)助擴(kuò)散。()6協(xié)助擴(kuò)散和主動(dòng)運(yùn)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(guò)主動(dòng)運(yùn)輸才能進(jìn)入細(xì)胞。()8抑制細(xì)胞呼吸對(duì)自由擴(kuò)散和主動(dòng)運(yùn)輸?shù)霓D(zhuǎn)運(yùn)速率均有影響。()知識(shí)點(diǎn)1被動(dòng)運(yùn)輸Z1擴(kuò)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??；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(dòng)運(yùn)輸：物質(zhì)順濃度梯度進(jìn)出細(xì)胞的擴(kuò)散。2被動(dòng)運(yùn)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(guò)簡(jiǎn)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(yùn)輸方向高濃度低濃度高濃度低濃度特點(diǎn)不需載體蛋白和能量需載體蛋白，不需能量示意圖曲線實(shí)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(shí)貼士被動(dòng)運(yùn)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(qiáng)，運(yùn)輸速率越快。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，而不是所處溶液的濃度。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)。D典例1下列現(xiàn)象中屬于自由擴(kuò)散的是(A)A水通過(guò)細(xì)胞膜BK通過(guò)細(xì)胞膜C蛋白質(zhì)通過(guò)細(xì)胞膜DC6H12O6通過(guò)紅細(xì)胞膜解析水通過(guò)細(xì)胞膜屬于自由擴(kuò)散；K通過(guò)細(xì)胞膜是主動(dòng)運(yùn)輸；蛋白質(zhì)通過(guò)細(xì)胞膜是胞吞或胞吐；C6H12O6通過(guò)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(jiǎn)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(wú)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(yùn)輸被促進(jìn)B乙運(yùn)輸被促進(jìn)C甲運(yùn)輸被抑制D乙運(yùn)輸被抑制解析乙的運(yùn)輸過(guò)程需要載體蛋白的參與，而人工合成的膜無(wú)蛋白質(zhì)。 知識(shí)點(diǎn)2主動(dòng)運(yùn)輸和胞吞胞吐Z1概念從低濃度一側(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，如圖(1)特點(diǎn)(2)實(shí)例：小腸絨毛上皮細(xì)胞對(duì)K、Na、葡萄糖、氨基酸等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收。2主動(dòng)運(yùn)輸?shù)囊饬x主動(dòng)運(yùn)輸普遍存在于動(dòng)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(dòng)的需要，主動(dòng)選擇吸收所需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，排出代謝廢物和對(duì)細(xì)胞有害的物質(zhì)。3大分子物質(zhì)通過(guò)細(xì)胞膜的方式胞吞和胞吐(1)過(guò)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(dòng)性。(3)特點(diǎn)：需要消耗能量。(4)實(shí)例知識(shí)貼士胞吞和胞吐不是跨膜運(yùn)輸自由擴(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)運(yùn)到另一側(cè)，即跨膜運(yùn)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(yùn)輸方式。胞吞是通過(guò)細(xì)胞膜內(nèi)陷形成囊泡，將大分子包圍起來(lái)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(guò)程。下列敘述中不正確的是(D)A該礦質(zhì)元素離子的運(yùn)輸既需要載體蛋白也需要ATP，所以為主動(dòng)運(yùn)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(yùn)輸C如果細(xì)胞膜上運(yùn)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(yùn)輸D運(yùn)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(yùn)輸既需要載體蛋白也需要ATP，且運(yùn)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(yùn)輸方式為主動(dòng)運(yùn)輸，A、B兩項(xiàng)正確。如果細(xì)胞膜上運(yùn)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(yùn)輸，C項(xiàng)正確。載體蛋白可以被重復(fù)利用，D項(xiàng)錯(cuò)誤。典例3如圖所示為細(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(D)Aa與b均要以膜的流動(dòng)性為基礎(chǔ)才可能發(fā)生Ba要有細(xì)胞表面識(shí)別和內(nèi)部供能才可能完成Cb在細(xì)胞分泌的同時(shí)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(dòng)性的具體體現(xiàn)，A項(xiàng)正確。胞吞是物質(zhì)通過(guò)細(xì)胞膜外表面的糖蛋白識(shí)別并消耗能量進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的過(guò)程，B項(xiàng)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(guò)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(xiàng)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(yùn)輸；被動(dòng)運(yùn)輸和主動(dòng)運(yùn)輸，D項(xiàng)錯(cuò)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(yú)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(yú)藤酮對(duì)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(yú)藤酮抑制ATP的合成從而影響K和Mg2的運(yùn)輸D正常情況下血漿中K和Mg2均通過(guò)主動(dòng)運(yùn)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(yùn)輸，即為主動(dòng)運(yùn)輸。用魚(yú)藤酮處理后，K和Mg2的運(yùn)輸均受到影響，主動(dòng)運(yùn)輸一需要能量(ATP)，二需要載體蛋白，所以魚(yú)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(yùn)輸。經(jīng)魚(yú)藤酮處理后，紅細(xì)胞內(nèi)兩種離子的量均有變化，說(shuō)明魚(yú)藤酮對(duì)不同離子的影響沒(méi)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(guò)程而抑制ATP的合成，從而抑制不同離子的運(yùn)輸。一、物質(zhì)運(yùn)輸方式的判斷1結(jié)合實(shí)例直接進(jìn)行判斷運(yùn)輸方式實(shí)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(dòng)運(yùn)輸無(wú)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(duì)載體蛋白、能量的需要情況進(jìn)行判斷(如圖)3根據(jù)運(yùn)輸方向判斷順濃度梯度的跨膜運(yùn)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(yùn)輸方式一定是主動(dòng)運(yùn)輸。4根據(jù)達(dá)到平衡時(shí)的濃度判斷若達(dá)到平衡時(shí)細(xì)胞內(nèi)外仍存在濃度差，則是主動(dòng)運(yùn)輸，因?yàn)樽杂蓴U(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散達(dá)到平衡時(shí)，細(xì)胞內(nèi)外濃度相等。5不同條件下運(yùn)輸方式的判斷(1)消耗能量的運(yùn)輸方式有胞吞、胞吐和主動(dòng)運(yùn)輸。(2)需要載體蛋白參與，不消耗能量的運(yùn)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(diǎn)的曲線表示協(xié)助擴(kuò)散或主動(dòng)運(yùn)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(dòng)運(yùn)輸(如圖丙)。知識(shí)貼士無(wú)機(jī)鹽離子的運(yùn)輸方式無(wú)機(jī)鹽離子的運(yùn)輸方式并非都是主動(dòng)運(yùn)輸，在順濃度梯度的情況下，也可通過(guò)被動(dòng)運(yùn)輸方式進(jìn)出細(xì)胞。如在神經(jīng)沖動(dòng)的傳導(dǎo)過(guò)程中Na、K的運(yùn)輸，興奮時(shí)Na內(nèi)流和恢復(fù)靜息狀態(tài)時(shí)K外流都是協(xié)助擴(kuò)散。二、影響物質(zhì)跨膜運(yùn)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(shì)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(shí)，物質(zhì)濃度增加，物質(zhì)的運(yùn)輸速率也不再增加2影響主動(dòng)運(yùn)輸?shù)囊蛩兀?1)載體蛋白的種類和數(shù)量：決定所運(yùn)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(shí)，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(dòng)運(yùn)輸，如O2濃度、溫度等(如圖)。注意：與O2濃度沒(méi)有關(guān)系的跨膜運(yùn)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(dòng)物神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)外的K和Na濃度見(jiàn)下表。下列屬于主動(dòng)運(yùn)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(guò)離子通道進(jìn)入細(xì)胞屬于被動(dòng)運(yùn)輸，A、C兩項(xiàng)錯(cuò)誤；K與有關(guān)載體蛋白結(jié)合排出細(xì)胞，運(yùn)輸方向是由高濃度到低濃度，運(yùn)輸方式為協(xié)助擴(kuò)散，B項(xiàng)錯(cuò)誤；Na與有關(guān)載體蛋白結(jié)合排出細(xì)胞，運(yùn)輸方向是由低濃度到高濃度，運(yùn)輸方式為主動(dòng)運(yùn)輸，D項(xiàng)正確。典例5科學(xué)家在研究細(xì)胞膜運(yùn)輸物質(zhì)時(shí)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(shí)，發(fā)現(xiàn)與曲線和相符。試問(wèn)：細(xì)胞膜運(yùn)輸物質(zhì)X的方式是(B)A自由擴(kuò)散B主動(dòng)運(yùn)輸C協(xié)助擴(kuò)散D胞吐解析分析跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞剑饕獞?yīng)從影響跨膜運(yùn)輸?shù)囊蛩厝胧?，尤其從載體蛋白和能量?jī)煞矫婵紤]。曲線說(shuō)明運(yùn)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?yàn)檠鯕鉂舛鹊母叩陀绊懠?xì)胞呼吸，進(jìn)而影響能量的供應(yīng)，而主動(dòng)運(yùn)輸需要消耗能量，曲線說(shuō)明運(yùn)輸速度與氧氣濃度無(wú)關(guān)，說(shuō)明這種方式不是主動(dòng)運(yùn)輸，而是一種被動(dòng)運(yùn)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(yùn)輸速度加快，當(dāng)達(dá)到一定程度后，而保持穩(wěn)定，說(shuō)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(dòng)運(yùn)輸。曲線說(shuō)明運(yùn)輸速度與氧氣濃度有關(guān)，說(shuō)明這個(gè)過(guò)程是需要能量的，只能是主動(dòng)運(yùn)輸。經(jīng)綜合分析，運(yùn)輸物質(zhì)X的方式是主動(dòng)運(yùn)輸。1大分子物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的方式：胞吞、胞吐。2被動(dòng)運(yùn)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(guò)簡(jiǎn)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(dòng)運(yùn)輸：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。4被動(dòng)運(yùn)輸和主動(dòng)運(yùn)輸體現(xiàn)了膜的選擇透過(guò)性特點(diǎn)，胞吞和胞吐體現(xiàn)了膜的流動(dòng)性特點(diǎn)。