4-3物质跨膜运输的方式(必修1)

———————对照原则之一——条件对照 ———————
•技法必备 •条件对照是指虽给对象施以某种实验处理，但这 种处理是作为对照意义的，或者说这种处理不是 实验假设所给定的实验变量。
•能力展示 •科学家研究细胞膜上的各种蛋白质时，通过测定氨基酸序列及其 相应的 DNA序列，发现了一种细胞水通道蛋白，并推测细胞渗透 吸水或失水过程中，水分子进出需通过此通道。请完成下面的实 验探究。 •探究课题：细胞对水的吸收是否需要细胞膜上的水通道蛋白。 •我的假设： •_________________________________________。
课堂小结
•5．物质进入细胞都要通过细胞膜，不同物质穿 过细胞膜的方式不同，下列各图表示在一定浓度 范围内细胞膜外物质进入细胞膜内的三种不同情 况，回答下列问题。
•(1)据图指出甲、乙、丙所表示的物质运输方式， 甲是 ________ ，乙是 ________ ，丙是 ________ 。 •(2)上述三种运输方式中，哪一种加入呼吸抑制剂 后曲线会发生变化？________________ •为 什 么 ？ ____________________________________。 •(3) 乙醇、 CO2 、氨基酸进入细胞的方式分别是 ________、________、________。
•3 ． 2002 年 我 国 首 次 发 现 了 一 种 “ 穿 肠 蛋 白 质”(可被肠道直接吸收)，为许多药物的利用提供 了一条途径。“穿肠蛋白质”被肠道吸收的方式 是( )。 •A．单纯扩散 B．渗透作用 •C．主动运输 D．以上都不是 •解析 “穿肠蛋白质”是大分子物质，不能通过 跨膜运输方式被吸收，而是通过胞吞的方式被吸 收。 •答案 D
•(4)影响物质运输速率的曲线
•【巩固1】 甲(○)、乙(●)两种物质在细胞膜两侧 的分布情况如下图(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
•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； C 选项中甲 进入细胞是顺浓度梯度运输，只有主动运输才消 耗能量； D 选项中甲物质运出细胞是逆浓度梯度 运输，一定消耗能量。 •答案 A
大分子物质的运输
•1 ．胞吞： 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。
•4 ．科学家在研究细胞膜运输物质时发现有下列 四种关系，分别用图中四条曲线表示，在研究具 体的物质X时，发现与曲线②和④相符。试问：细 胞膜运输物质X的方式是( )。
•A．主动运输 •C．自由扩散
B．协助扩散 D．被动运输
•解析 逐条曲线分析如下：曲线①说明运输速率 与物质浓度成正比关系，不受其他因素的限制， 应为自由扩散；曲线②在一定浓度范围内，随物 质浓度升高运输速率加快，当达到一定程度后， 由于受到载体蛋白数量的限制，运输速率不再增 加，而保持稳定，说明这种运输需要载体蛋白， 不是自由扩散，可能是协助扩散或主动运输；曲 线③运输速率与氧气浓度无关，而氧气浓度的高 低影响能量的产生进而影响主动运输的速率，说 明这种方式不是主动运输，有可能是自由扩散或 协助扩散；曲线④运输速率与氧气浓度有关，说 明这个过程需要能量，综合②④，物质X的运输方 式只能是主动运输。
•特别提醒 表中“高浓度”、“低浓度”是指运输的离子或小分 子本身的浓度，而不是它们所在的溶液的浓度。
•2．影响物质跨膜运输的因素 •(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 •①细胞膜内、外物质的浓度差。 •②细胞膜上载体蛋白的数量。 •(3)影响主动运输的因素
实例
自由扩散
协助扩散
水、CO2、甘油、乙醇等
葡萄糖进入
红细胞
.
2.主动运输
细胞膜上相应载体蛋白的协助 (1)基本条件 消耗细胞内化学反应所释放的
能量
(2)生理意义：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。 [思维激活1] 结合主动运输所需要的条件分析，影响主动运输 的细胞器主要有哪些？ 提示 核糖体、线粒体。
•解析 图示为细胞通过胞吐向外分泌物质。抗体 的分泌、胰岛细胞分泌胰岛素、浆细胞分泌抗体、 消化腺细胞分泌消化酶等，都是通过细胞膜的胞 吐实现的；小泡内物质通过膜融合分泌到细胞外 面，没有穿过磷脂双分子层(即0层)。 •答案 C
物质出入细胞方式的判断
【例1】 新生儿小肠上皮细胞通过消耗能量，可以直接吸收 母乳中的免疫球蛋白和半乳糖。这两种物质被吸收到血液中 的方式依次是( )。 B．胞吞、主动运输 D．被动运输、主动运输
•①载体： a.载体蛋白具有特异性，不同物质的载 体蛋白不同，不同生物膜上载体蛋白的种类和数 量也不同(根本原因是由基因决定的)。 •b ．载体蛋白具有饱和现象，当细胞膜上的载体 蛋白已经达到饱和时，细胞通过载体蛋白运输物 质的速率不再随物质浓度的增大而增大。 •②能量：凡能影响细胞内产生能量的因素，都能 影响主动运输，如O2浓度、温度等。
•解析 解答此题应分析每条曲线所对应的方式， 特别是对丙图曲线的分析：开始时细胞内浓度低， 随着时间的延长细胞内浓度高于细胞外浓度，说 明细胞能逆浓度梯度吸收该物质，故判定该物质 进出细胞的方式是主动运输。 •答案 (1) 自 由扩散 协助扩散 主动运输 (2) 丙(主动运输) •主动运输需要呼吸作用提供能量 (3) 自由扩散 自由扩散 •主动运输
•规律方法 坐标曲线题的解法 •(1)理解纵坐标与横坐标表示的含义 •横坐标为自变量，纵坐标为因变量，即纵坐标随 着横坐标的变化而变化。 •(2)学会曲线中限制因素的判断 •在曲线上升阶段，限制其增长的因素为横坐标所 表示的因子，如图中限制 EF段的因素为氧气的相 对含量；当曲线不再上升时，限制其增长的因素 需要从内部因素和环境因素两个方面加以考虑， 如图中限制 FG段的因素为载体数量 (内部因素 )和 温度(环境因素)等。
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A．主动运输、主动运输 C．主动运输、胞吞
•思维导图：
•深度剖析 新生儿可直接吸收免疫球蛋白，免疫球蛋白是大分子 物质，穿过细胞膜时必须先与膜结合，然后内陷形成小泡与细胞 膜分离，这样才能进入细胞内部，该运输方式为胞吞；半乳糖为 小分子物质，进入小肠上皮细胞，消耗能量，为主动运输。 •答案 B
•规律方法 物质出入细胞方式的判断方法 •(1)根据物质大小与载体、能量的需要
•(2)根据运输方向：逆浓度梯度的跨膜运输方式是 主动运输。
影响物质出入细胞的因素
•【例2】 如图表示培养液中K＋浓度及溶氧量对小 麦根系细胞吸收K＋速率的影响。下列有关两曲线 形成机理的解释正确的是(多选)( )。
•A ．曲线 OB 段的形成是由于细胞膜上 K ＋ 载体数 量未达到饱和且能量充足 •B ．曲线 CD 段的形成是由于细胞内 K ＋ 过多，细 胞大量排出K＋ •C ． E 点表明植物根系可以通过自由扩散的方式 吸收K＋ •D．曲线BC、FG段的形成与细胞膜上 K＋载体数 量有关 •思维导图：
•解析 依照课题研究的步骤及对照原则和单一变 量原则，不难做出回答。 •答案 我的假设：细胞对水的吸收需要细胞膜上 通道蛋白的协助 •探究过程：(1)生理盐水 (2)等量 (5)用吸水纸 吸引 去除通道蛋白 对照 红细胞的体积变化 •探究结论：1号装片中红细胞的体积不变，2号明 显变大 1号和2号装片中的红细胞体积均明显变 大，且二者变化无差异
•深度剖析 图一中横坐标是培养液中 K ＋ 浓度， 纵坐标是 K ＋ 吸收速率，因此曲线 OB 段限制因素 是培养液中 K ＋ 浓度，则载体、能量均充足。 BC 段限制因素不再是培养液中K＋浓度，限制因素可 能是载体数量，也可能是能量供应。CD段形成的 原因可能是由于细胞外界溶液浓度过高，细胞失 水，细胞呼吸速率下降，影响了对 K ＋ 的吸收。 BC、FG段的形成与细胞膜上 K＋载体的数量有关。 •答案 AD
•探究准备：人体成熟的红细胞、生理盐水、活性 蛋白酶、显微镜、载玻片、盖玻片等。 •探究过程： •(1) 选取人体成熟的红细胞，用 ________ 稀释， 分别置于A、B两试管中。 •(2)A 试管加入一定量的活性蛋白酶， B 试管加入 ________高温下失活的蛋白酶。 •(3) 一定时间后，分别取 A 、 B 两试管中的红细胞 样液制成1、2号临时装片。 •(4)用显微镜观察正常红细胞的形态。
•[ 思维激活 2] 胞 吞、胞吐的结构基础是什么？此 时物质共穿过了几层生物膜？ •提示 膜的流动性；0层。
•胞吞胞吐与主动运输的比较 胞吞和胞吐 大分子 主动运输 小分子和离子
分子大小
是否需要载体 否 是 是否消耗能量 是 是 结构或功能基础 细胞膜的流动性 细胞膜的选择透过性
•【巩固2】 如右图所示，下列生理过程中，不能 够表示的是 •( )。 •A．抗体的分泌 •B．胰岛细胞分泌胰岛素 •C．小泡内的物质穿过2层磷脂分子 •D．肠腺细胞分泌肠液
•(5)分别在1、2号临时装片的盖玻片一侧滴加清水， 在另一侧________，重复几次，一段时间后观察。 •在 (2) 中，蛋白酶处理细胞的目的是 ________ ， 设置B组的目的是________。 •在(5)中，实验的具体观察指标是________。 •探究结论：若 ________ ，说明细胞对水的吸收 需要细胞膜上的水通道蛋白。 •若 ________ ，说明细胞对水的吸收不需要细胞 膜上的水通道蛋白。
1．如图是植物从土壤中吸收某矿质离子的示意图。据图判断， 该离子跨膜进入根毛细胞的方式为( A．自由扩散 C．主动运输 B．协助扩散 D．被动运输 )。
•解析 由图知，该离子进入细胞为逆浓度梯度运 输，且消耗能量，故为主动运输。 •答案 C
•2．红细胞吸收无机盐和葡萄糖的共同点是( )。 •A．都可以从低浓度一边向高浓度一边 •B．都需要供给ATP •C．都需要载体协助 •D．既需要载体协助又需要消耗能量 •解析 此题考查物质出入细胞的方式。其中红细胞吸收无机盐是 主动运输，既需要载体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，只需要载体协助，不消耗细胞代谢 释放的能量。 •答案 C
第3节 物质跨膜运输的方式
•课程标准 •说明物质进出细胞的方式。 •课标解读 •1.说明物质进出细胞的方式。 •2.尝试提出问题，作出假设，进行图表数据的 解读。
跨膜运输——离子和小分子物质的运输方式
1．被动运输
类型
概念 物质通过简单 的 扩散作用 进出细胞 进出细胞的物质借 助 载体蛋白 的扩散
•1．自由扩散、协助扩散、主动运输的比较
物质出入细 胞的方式 运输方向 被动运输 自由扩散 协助扩散 低浓度→高浓 度 需要 消耗
主动运输
高浓度→低浓度 高浓度→低浓度
是否需要
载体蛋白 是否消耗能量
不需要 不消耗
需要 不消耗
图例 小肠上皮细胞吸 O2、CO2、H2O、甘油、 红细胞吸收 举例 收葡萄糖、氨基 乙醇、苯等出入细胞 葡萄糖 酸、无机盐等