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- 2021-09-26 发布
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第
2
节 主动运输与胞吞、胞吐
课标要求
核心素养
1.
掌握区分被动运输和主动运输的方法。
2.
理解主动运输对细胞生活的意义。
3.
掌握胞吞、胞吐的特点及对细胞的生命活动的意义。
1.
生命观念
——
结构与功能观:细胞膜结构与物质运输功能的适应性。
2.
科学思维
——
分析与综合:对比分析物质运输方式的特点,归纳异同点。
3.
科学探究
——
根据物质运输方式的差异,设计实验探究某种物质的运输方式。
新知预习
·
双基夯实
一、主动运输
1
.
概念:
物质从
__________
一侧运输到
__________
一侧,需要
____________
的协助,同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的
________
。
2
.
特点:
______(
填
“
顺
”
或
“
逆
”
)
浓度梯度,
________(
填
“
需要
”
或
“
不需要
”
)
载体,
________(
填
“
需要
”
或
“
不需要
”
)
能量。
低浓度
高浓度
载体蛋白
能量
逆
需要
需要
3
.
举例:
__________________________________________________ ______________________
。
4
.
意义:
主动运输方式保证了活细胞能够按照
____________
的需要,主动选择吸收所需要的
____________
,排出
____________
和对细胞有害的物质。
小肠上皮细胞吸收离子、氨基酸、葡萄糖,肾小管上皮
细胞吸收无机盐离子等
生命活动
营养物质
代谢废物
二、胞吞与胞吐
项目
方式名称
过程
进细胞方式
________
大分子
→
细胞膜表面
→
细胞膜内陷形成
________
→
小囊从细胞膜上分离下来,形成
________
→
进入细胞内部
出细胞方式
________
大分子先在细胞内形成
________
→
囊泡移动到
__________
处
→
与细胞膜融合
→
大分子排出细胞
胞吞
小囊
囊泡
胞吐
囊泡
细胞膜
三、物质运输的特点及与生物膜的关系
除一些不带电荷的小分子可以
____________
的方式进出细胞外,离子和较小的有机分子
(
葡萄糖和氨基酸等
)
的跨膜运输必须借助于
____________
,这体现了蛋白质是
____________________
。一种转运蛋白往往只适合转运特定的物质,因此,细胞膜上转运蛋白的
_____________
,或
___________________
的变化,对许多物质的跨膜运输起着
__________
的作用,这也是细胞膜具有选择透过性的结构基础。像蛋白质这样的生物大分子,通过
______________
进出细胞,其过程也需要膜上蛋白质的参与,更离不开膜上磷脂双分子层的
__________
。
自由扩散
转运蛋白
生命活动的承担者
种类和数量
转运蛋白空间结构
决定性
胞吞或胞吐
流动性
(1)
主动运输过程中,需要载体蛋白协助和
ATP
提供能量。
(
)
(2)
植物细胞通过主动运输吸收不同矿质离子的速率都相同。
(
)
(3)
大分子有机物要通过载体蛋白的协助才能进入细胞内。
(
)
(4)
需要消耗
ATP
的运输方式都是主动运输。
(
)
(5)
胞吞、胞吐过程体现了细胞膜的选择透过性。
(
)
(6)
低温不影响矿质离子的吸收速率。
(
)
(7)
同一种物质进出不同细胞时,运输方式可能不同。
(
)
√
×
×
×
×
×
√
思考:
1
.主动运输需要的能量主要通过细胞进行有氧呼吸提供。植物生长需从土壤中吸收大量无机盐。请解释在农业生产中为什么要给作物松土?
提示:
松土可增加土壤中
O
2
含量,促进有氧呼吸,有利于植物主动吸收各种无机盐离子。
2
.
从主动运输的条件角度分析,与主动运输有直接关系的细胞器有哪些?
提示:
提供能量的细胞器是线粒体,提供载体蛋白的细胞器是核糖体。
学霸记忆
·
素养积累
1
.主动运输既需要消耗能量,又需要载体蛋白,无机盐离子主要以主动运输方式出入细胞。
2
.大分子物质或颗粒性物质进出细胞依赖于胞吞或胞吐。
3
.物质跨膜运输与细胞膜的选择透过性和流动性有关。
课内探究
·
名师点睛
影响主动运输的因素
(1)
载体蛋白的种类和数量:
①载体具有特异性:不同物质的运输所需的载体蛋白不同;不同生物膜上的载体蛋白的种类和数目不同。
②载体具有饱和性:当细胞膜上的载体运输某物质已达饱和时,细胞吸收该物质的速率不再随物质浓度的增大而增大。
③载体在运输过程中不被
“
消耗
”
,可以反复利用。
(2)
能量供应:凡是能够影响能量供应
(
呼吸作用
)
的因素都影响主动运输的速率,如温度、氧气浓度等。
一
主动运输
甲、乙两种物质在细胞内外的浓度情况如图所示。在进行跨膜运输时,下列说法正确的是
(
)
A
.甲运出细胞一定有载体蛋白的参与
B
.甲进入细胞一定需要能量
C
.乙运出细胞一定有载体蛋白的参与
D
.乙进入细胞一定不需要能量
典例剖析
典例
1
A
解析:
甲物质在细胞外浓度高,细胞内浓度低,所以甲物质运出细胞是由低浓度一侧到高浓度一侧,只有主动运输才能实现,此运输方式既需要能量又需要载体;甲物质进入细胞是从高浓度一侧向低浓度一侧,即顺浓度梯度进行的,不一定需要能量。乙物质细胞内浓度高,细胞外浓度低,进细胞时是主动运输,需要能量和载体蛋白,出细胞时是顺浓度梯度进行的,不一定需要载体蛋白。
1
.如图是某植物在不同
O
2
浓度下,从培养液中吸收
Ca
2
+
和
Si
2
+
的曲线图。造成
A
、
B
两点吸收量差异与
B
、
C
两点吸收量差异的主要因素分别是
(
)
A
.离子浓度、载体数量
B
.离子浓度、呼吸作用强度
C
.载体数量、离子浓度
D
.载体数量、呼吸作用强度
变式训练
D
解析:
随着
O
2
浓度的增加,植物细胞有氧呼吸加强,产生的能量逐渐增多,两种离子的吸收量均增加,因此这两种离子进入细胞的方式均为主动运输。主动运输与载体和能量密切相关。
A
、
B
两点对应的
O
2
浓度相同,表示能量供应相同,但无机盐离子的吸收量不同,因此影响吸收量的因素是载体数量。
B
、
C
两点涉及的都是吸收
Ca
2
+
的量,因此载体蛋白相同,但是
B
、
C
两点对应的
O
2
浓度不同,所以
B
、
C
两点吸收量差异的影响因素主要是能量,即与植物细胞呼吸作用强度有关。
转运蛋白虽然能够帮助许多离子和小的分子通过细胞膜,但是,对于像蛋白质和多糖这样的生物大分子的运输却无能为力。大分子物质是通过胞吞和胞吐进出细胞的。
1
.
胞吞
(1)
含义:当细胞摄取大分子时,首先是大分子与膜上的蛋白质结合,从而引起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,这种现象叫胞吞。
二
胞吞和胞吐
(3)
举例:胰岛
B
细胞分泌胰岛素、浆细胞分泌抗体等。
3
.
特点:
胞吞和胞吐都依赖于细胞膜的流动性。
拓展
(1)
胞吞和胞吐的实质:物质没有从膜的一侧穿过膜到膜的另一侧。
(2)
胞吞和胞吐是一些不能穿过细胞膜的物质进出细胞的方式,通过胞吞进入细胞的物质可以被细胞利用,若不被利用,则可通过胞吐再将其排出细胞,这样既能维持细胞内环境的稳定,防止疾病的发生,又能满足细胞对营养物质的需求。
(2019
·
山东潍坊高一期中
)
下列物质进出细胞的方式中,最能说明细胞膜具有流动性的是
(
)
A
.自由扩散
B
.主动运输
C
.协助扩散
D
.胞吞和胞吐
解析:
胞吞和胞吐依赖于细胞膜的流动性,
D
正确。
典例剖析
典例
2
D
2
.下图图甲中曲线
a
、
b
表示物质跨膜运输的两种方式,图乙表示细胞对大分子物质胞吞和胞吐的过程。下列相关叙述错误的是
(
)
变式训练
A
.图甲中
a
表示自由扩散,
b
表示协助扩散或主动运输
B
.图甲中
b
曲线达到最大转运速率后的限制因素是转运蛋白的数量
C
.图乙中的胞吐和胞吞过程说明细胞膜具有选择透过性
D
.图乙中的胞吐和胞吞过程都需要消耗
ATP
答案:
C
解析:
方式
a
只与浓度有关,且与浓度呈正相关,属于自由扩散;方式
b
除了与浓度相关外,还与转运蛋白的数量有关,属于协助扩散或主动运输,
A
、
B
正确;题图乙中的胞吞和胞吐过程说明细胞膜具有一定的流动性,
C
错误;胞吞和胞吐是耗能过程,需要细胞内部提供能量,
D
正确。
指点迷津
·
拨云见日
一、物质运输方式的判断
1
.
结合实例直接进行判断
运输方式
实例
自由扩散
小部分水、气体
(O
2
、
CO
2
等
)
、脂溶性物质
(
甘油、脂肪酸、性激素、乙醇、乙二醇、苯等
)
进出细胞
协助扩散
葡萄糖进入红细胞、大部分水进出细胞
主动运输
无机盐离子、氨基酸、核苷酸、葡萄糖
(
进入红细胞除外
)
进出细胞
胞吐、胞吞
蛋白质的分泌、吞噬细胞吞噬抗原和细胞碎片等
2.
根据分子大小及对转运蛋白、能量的需要情况进行判断
(
如图
)
3
.
根据运输方向判断
顺浓度梯度的跨膜运输方式是自由扩散和协助扩散,逆浓度梯度的跨膜运输方式一定是主动运输。
4
.
根据达到平衡时的浓度判断
若达到平衡时细胞内外仍存在浓度差,则是主动运输,因为自由扩散和协助扩散达到平衡时,细胞内外浓度相等。
(2019
·
武汉外国语学校期末
)
比较生物膜和人工膜
(
双层磷脂
)
对多种物质的通透性,结果如图。据此不能得出的推论是
(
)
A
.生物膜上存在着协助
H
2
O
通过的物质
B
.生物膜对
K
+
、
Na
+
、
Cl
-
的通透具有选择性
典例
3
C
C
.离子以协助扩散方式通过人工膜
D
.分子的大小影响其通过人工膜的扩散速率
解析:
生物膜对
H
2
O
的通透性要远大于人工膜,说明生物膜上存在着协助
H
2
O
通过的物质,
A
正确;生物膜对
K
+
、
Na
+
、
Cl
-
的通透性不同,说明生物膜对
K
+
、
Na
+
、
Cl
-
的通透具有选择性,
B
正确;人工膜对不同离子的通透性相同,说明离子通过人工膜时不需要载体协助,不属于协助扩散,
C
错误;图中人工膜对不同分子的通透性不同,可见分子的大小影响其通过人工膜的扩散速率,
D
正确。
二、影响物质跨膜运输的因素
1
.
影响自由扩散和协助扩散的因素:
2.
影响主动运输的因素:
(1)
载体蛋白的种类和数量:决定所运输的物质的种类和数量
(
如图
)
。载体蛋白的数量有限,当细胞膜上的载体蛋白达到饱和时,细胞吸收相应物质的速率不再随物质浓度的增大而增加。
(2)
能量:凡是影响细胞产生能量的因素都能影响主动运输,如
O
2
浓度、温度等
(
如图
)
。
注意:
与
O
2
浓度没有关系的跨膜运输方式有自由扩散和协助扩散,这两种方式都不需要细胞呼吸提供能量。
如图中曲线
a
,
b
表示物质跨
(
穿
)
膜运输的两种方式,下列表述正确的是
(
)
A
.脂溶性小分子物质不能通过方式
a
运输
B
.与方式
a
有关的载体蛋白覆盖于细胞膜表面
C
.方式
b
的最大转运速率与载体蛋白数量有关
D
.抑制细胞呼吸对方式
a
和
b
的转运速率均有影响
典例
4
C
解析:
由题图可知,
a
为自由扩散,
b
为协助扩散或主动运输。脂溶性小分子物质以自由扩散的方式进行运输,该过程不需要载体蛋白,载体蛋白不是覆盖在细胞膜表面,而是嵌入或贯穿磷脂双分子层;当载体蛋白达到饱和时,
b
过程的转运速率达到最大;细胞呼吸影响主动运输而不影响自由扩散。
问题探讨
⇨
P69
1
.
提示:
不是被动运输,甲状腺滤泡上皮细胞吸收碘是逆浓度梯度运输,因此不是被动运输。
2
.
提示:
需要细胞提供能量。
3
.
提示:
具有一定的普遍性。如:人的红细胞内钾离子浓度比血浆高
30
倍,轮藻细胞中钾离子浓度比周围水环境高
63
倍。
思考
·
讨论
⇨
P71
1
.
提示:
胞吞和胞吐与生物膜具有一定的流动性有关。
2
.
提示:
核糖体是细胞内合成蛋白质的场所。附着于内质网上的核糖体,主要是合成某些专供输送到细胞外面的分泌物质,如抗体、酶原或蛋白质类的激素等,最后以胞吐的方式分泌到细胞外发挥作用;游离核糖体所合成的蛋白质,多半是分布在细胞质基质中或供细胞本身生长所需要的蛋白质分子,此外还合成某些特殊蛋白质,如红细胞中的血红蛋白等,在细胞内发挥作用,不通过胞吐方式排出。
练习与应用
⇨
P72
一、概念检测
1
.
(1)×
提示:
相对分子质量小的物质或离子也可以通过协助扩散方式进入细胞。
(2)
×
提示:
大分子有机物一般通过胞吞的方式进入细胞。
(3)
×
提示:
被动运输中的协助扩散需要转运蛋白的协助。
(4)
×
提示:
主动运输的本质在于是否需要载体蛋白和消耗能量,而不在于浓度差。
2
.
A
提示:
果脯在腌制过程中,细胞已经死亡,细胞膜失去选择透过性。
3
.
A
提示:
细胞内生物大分子运出细胞的方式为胞吐。
二、拓展应用
1
.
提示:
如果把草履虫放入蒸馏水中,伸缩泡伸缩频率加快,从而加快排出草履虫体内多余水分防止细胞过度吸水而涨破;如果把草履虫放入海水中,伸缩泡的伸缩频率减慢,减少水分的排出,从而维持细胞渗透压的平衡。
2
.
提示:
主动运输。
实验思路:取甲、乙两组生长发育状况相同的柽柳幼苗,放入适宜浓度的含有无机盐的溶液中,甲组给予正常的呼吸条件,乙组抑制细胞呼吸,一段时间后测定两组植株根系对无机盐的吸收速率。
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