2020-2021学年 人教版物质跨膜运输的方式 教案

第3节物质跨膜运输的方式
新课导入
导入1:前面我们学习了细胞膜,知道细胞膜具有控制物质进出细胞的功能,即细胞需要的氧气、葡萄糖、氨基酸、无机盐等营养物质可以从外界进入细胞;抗体、激素等物质在细胞内合成后会分泌到细胞外,细胞产生的废物也要排到细胞外。

那么这些物质是以什么方式进出细胞的呢?科学家对此进行了探究,并且已经弄清了许多物质的跨膜运输方式。

本节课就让我们沿着科学家的探究历程去体验一次科学探究的过程吧。

导入2:我们知道细胞是一个开放的系统,它每时每刻都在与外界环
境进行物质交换。

物质的进进出出都要经过细胞的边界——细胞膜。

那么物质是以何种方式跨过细胞膜的呢?这将是本节课学习的内容。

[学习目标] 1.举例说明物质跨膜运输的方式及特点;2.说出胞吐与胞吞的特点。

知识点一物质跨膜运输的方式
阅读教材第70～72页,完成下列填空:
1.被动运输与主动运输
被动运输
主动运输自由扩散协助扩散
方向
高浓度→
低浓度高浓度→
低浓度
低浓度→
高浓度
载体
蛋白
不需要需要需要能量不需要不需要需要图例
举例
O2、CO2、甘油等脂溶
性物质进出细胞血浆中葡萄糖进
入红细胞
K+进入红细胞,葡萄
糖进入小肠细胞
2.主动运输的意义
保证活细胞按照生命活动的需要,主动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。

主动运输需要的能量主要来自细胞的有氧呼吸。

植物生长需要从土壤中吸收大量无机盐。

结合所学,请解释农业生产中为什么要给作物松土?
提示:植物细胞通过主动运输吸收无机盐。

松土增加土壤中O2含量,促进有氧呼吸,进而为植物吸收无机盐提供更多能量。

要点1 物质跨膜运输方式的判断
如图为氨基酸和Na+进出肾小管上皮细胞的示意图。

下表选项中正确的是( D )
选项
管腔中氨基酸
→上皮细胞管腔中Na+
→上皮细胞
上皮细胞中氨
基酸→组织液
A 主动运输被动运输主动运输
B 被动运输被动运输被动运输
C 被动运输主动运输被动运输
D 主动运输被动运输被动运输
提示:依图示,管腔中的氨基酸逆浓度梯度进入上皮细胞,属于主动运输;管腔中的Na+顺浓度梯度进入上皮细胞,属于协助扩散(被动运输);上皮细胞中的氨基酸顺浓度梯度进入组织液,属于协助扩散(被动运输)。

[方法技巧] 物质进出细胞方式的判断
(1)根据图示判断:
①图示中的分子或离子由多到少,且没有载体蛋白的协助——自由扩散。

②图示中分子或离子由多到少,且需要载体蛋白的协助,不消耗能量——协助扩散。

③图示中分子或离子由少到多,且需要载体蛋白的协助,消耗能量——主动运输。

(2)根据分子的大小、是否需要能量和载体蛋白判断:
(3)根据运输方向判断:顺浓度梯度的跨膜运输方式可能是自由扩散或协助扩散,逆浓度梯度的跨膜运输方式一定是主动运输。

要点2 影响物质跨膜运输的因素
如图是胡萝卜在不同的含氧情况下从KNO3溶液中吸收K+和N的曲线。

影响A、B两点和B、C两点吸收量不同的因素分别是( B )
A.离子浓度、载体数量
B.氧浓度、载体数量
C.载体数量、能量
D.载体数量、离子浓度
提示:胡萝卜细胞是通过主动运输的方式吸收K+和N的,需要载体和能量(其中能量是由有氧呼吸提供的,与氧浓度密切相关,一定范围内氧浓度的大小就代表了能量的多少),所以载体的数量和能量是影响这两种物质吸收量的主要因素。

A、B两点在同一条曲线上,吸收相同的离子,所以载体相同,则影响A、B两点吸收量不同
的因素是氧浓度;B、C两点不在同一条曲线上, 吸收的是不同的离子,但两点的氧浓度相同,代表能量相同,则影响B、C两点吸收量不同的因素是载体数量。

[归纳总结] 影响物质跨膜运输的因素及曲线分析
(1)影响跨膜运输的因素
①影响自由扩散的因素:细胞膜内外物质的浓度差。

②影响协助扩散的因素:a.细胞膜内外物质的浓度差;
b.细胞膜上相应载体的种类和数量。

③影响主动运输的因素:a.细胞膜上相应载体的种类和数量;b.能量。

(2)影响物质运输速率的曲线分析
①物质浓度(在一定范围内)对运输速率的影响曲线
a.自由扩散的运输方向是由高浓度一侧到低浓度一侧,其动力是两侧溶液的浓度差,在一定浓度范围内,随物质浓度的增大,其运输速率增大。

b.协助扩散或主动运输的共同特点是都需要载体协助,在物质浓度较低时,随物质浓度的增大,运输速率也逐渐增大,到达一定物质浓度时,由于受膜上载体数量的限制,运输速率不再随浓度增大而增大。

②O2浓度对物质运输速率的影响曲线
a.自由扩散和协助扩散统称为被动运输,其运输方向都是从高浓度一侧到低浓度一侧,其运输的动力都是浓度差,不需要能量,因此与O2浓度无关,运输速率不随O2浓度增大而改变。

b.主动运输方式既需要载体协助又需要消耗能量,在O2浓度为零时,通过细胞无氧呼吸供能,但无氧呼吸产生能量较少,所以运输速率较低,在一定范围内随O2浓度升高,有氧呼吸加强,产生的能量逐渐增多,所以运输速率不断加快,当O2浓度足够高时,能量供应充足,但由于受到载体数量的限制,运输速率不再随O2浓度增大而加快。

知识点二胞吞与胞吐
阅读教材第72页,完成下列填空:
读图,回答相关问题:
1.a方式称为胞吞,大分子物质进入细胞时,大分子附着在细胞膜的表面,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.b方式称为胞吐,细胞需要外排的大分子,先在细胞内形成囊泡,囊泡移动到细胞膜处,与细胞膜融合,将大分子排出细胞。

3.图中a、b表示的物质运输方式需要(填“需要”或“不需要”)消耗能量,这两种方式依赖于细胞膜的流动性。

要点胞吞与胞吐
受体介导的胞吞是一种特殊类型的胞吞作用,主要用于摄取特殊的生物大分子,其过程如图所示,下列有关叙述不正确的是( C )
A.该过程以膜的流动性为基础
B.该过程不能体现细胞膜的选择透过性
C.Na+、K+等无机盐离子也可通过此方式跨膜运输
D.受体介导的胞吞过程存在细胞识别并需要内部供能
提示:该过程细胞膜向内凹陷,以膜的流动性为基础;该过程体现了细胞膜的流动性,不能体现选择透过性;Na+、K+等无机盐离子是通过主动运输的方式进行跨膜运输的;受体介导的胞吞过程存在细胞识别并需要内部供能。

[归纳总结] 胞吞与胞吐比较
方式胞吞胞吐
条件细胞摄取或排出大分子和颗粒物质
原理细胞膜的流动性
特点①物质通过囊泡转移;②消耗能量;③不需要载体蛋白
方向由细胞外到内由细胞内到外
实例变形虫吞食食物颗粒胰岛B细胞分泌胰岛素
核心知识小结
[要点整合]
[关键语句]
1.自由扩散既不需要载体,也不需要能量,水、气体及脂溶性物质以自由扩散方式运输。

2.协助扩散需要载体,但不需要能量,如红细胞吸收葡萄糖。

3.主动运输既需要能量,又需要载体,无机盐离子主要以主动运输方式进出细胞。

4.大分子物质进出细胞的方式
是胞吞、胞吐。

5.物质的浓度、载体的种类和数量、细胞的能量供应等均可能影
响物质跨膜运输。

1.据报道,一种称作“瘦素穿肠蛋白”的治疗肥胖的药物,可口服使用,以减轻肥胖症患者肌肉注射的痛苦。

小肠上皮细胞吸收该药物最可能的方式为( B )
A.渗透作用
B.胞吞
C.协助扩散
D.主动运输
解析:“瘦素穿肠蛋白”是一种蛋白质,属于生物大分子,其吸收方式最可能是胞吞。

2.下列关于物质跨膜运输方式的叙述,正确的是( D )
A.离子的运输方式都是主动运输
B.葡萄糖的运输方式都是协助扩散
C.被动运输都需要载体
D.主动运输需要消耗能量
解析:大多数离子的运输方式是主动运输,在静息电位和动作电位产生的过程中,钾离子外流和钠离子内流的运输方式是协助扩散;葡萄糖进入红细胞的方式是协助扩散,进入其他细胞的方式是主动运输;被动运输包括自由扩散和协助扩散,其中自由扩散不需要载体;主动运输需要的条件有载体和能量。

3.如图表示小肠绒毛上皮细胞的细胞膜对不同物质的运输方式(运输的方向由箭头表明,黑点的数量代表每种物质的浓度),下列叙述正确的是( A )
A.a物质可能是氧气,b物质可能是葡萄糖
B.a物质可能是水,b物质可能是甘油
C.a物质可能是胆固醇,b物质可能是氧气
D.a物质可能是葡萄糖,b物质可能是氨基酸
解析:a物质由高浓度一侧运输至低浓度一侧,不需要载体蛋白,也不消耗能量,属于自由扩散,故a物质可能是氧气、水、甘油或胆固醇;b 物质由低浓度一侧运输至高浓度一侧,需要载体蛋白,消耗能量,运输方式为主动运输,故b物质可能是葡萄糖或氨基酸。

4.用呼吸抑制剂处理红细胞,其对下列物质吸收量显著减少的一组是( B )
解析:红细胞吸收氨基酸的方式为主动运输,其吸收需要细胞呼吸提供的能量,也需要载体蛋白,脂肪酸进入红细胞是自由扩散,与能量无关;氨基酸和K+的运输方式都是主动运输,能量降低会使其吸收速率
下降;氧气和水的运输方式都是自由扩散,抑制细胞呼吸对它们的吸收没有影响;甘油和脂肪酸的运输方式都是自由扩散。

5.下图是A、B、C三种物质跨膜运输的方式,请分析:
(1)物质A、B、C跨膜运输的方式依次
是、、。

(2)某种物质能专一性地破坏物质C的载体蛋白,若用其处理细胞后,物质B跨膜运输的速率将,物质C跨膜运输的速率
将。

(3)三种物质的运输中,与图1曲线相符的是。

与图2中甲曲线相符的是,与乙曲线相符的是。

解析:(1)根据图示判断三种运输方式依次是自由扩散、协助扩散和主动运输。

(2)载体蛋白具有专一性,破坏了物质C的载体蛋白,对物质B的运输没有影响。

(3)图1中当细胞内的浓度高于细胞外浓度时,仍能吸收该物质,说明是主动运输,图2中甲吸收速率和物质的浓度成正比,是自由扩散,乙具有载体蛋白饱和的现象,说明该方式需要载体蛋白,可能是主动运输或者协助扩散。

答案:(1)自由扩散协助扩散主动运输
(2)不变下降
(3)物质C 物质A 物质B或物质C。