人教版必修-43物质跨膜运输的方式学案 【高效导航】 学习目标: ①举例说明物质进出细胞的方式 ②学会正确解读图表数据,提高图文转化能力 2.重点: 主动运输 3难点: 学会正确解读图表数据,提高图文转化能力 “看”一知识经纬 “导”一自主预习 、被动运输 1.自由扩散 概念:物质通过简单的 进出细胞 方向:物质分子从 侧到 侧 扩散速度:取决于 的浓度差,还与分子大小,溶解度及电荷性质有关。 实例: 氧气、CO2、甘油、乙醇等 2.协助扩散 概念:进出细胞的物质借助_的扩散。 方向:物质分子从 侧运输到 侧 条件:细胞膜两侧存在物质分子 细胞膜上 实例: 从血浆进入红细胞 二、主动运输 方向:物质分子从 侧运输到 条件:细胞膜上相应的 协助,消耗细胞内化学反应所释放的能量。 实例:K、Ca2、Na'、氨基酸等通过细胞膜 意义:主动运输普遍存在于 中,保证了活细胞能够按照生命活动的需要,主动 选择吸收所需要的_·,排出 和对细胞有害的物质。 三、大分子物质的运输 1.胞吞过程:大分子或颗粒附着在细胞膜上,这部分 内陷形成 然后 从细胞膜上分离下来,形成进入细胞内部。 实例:单细胞生物如变形虫、草履虫都可以吞食细菌或食物颗粒,人体的吞噬细胞能吞 噬细菌、 细胞碎片及衰老的红细胞。 2.胞吐过程:大分子先在细胞内形成 囊泡移动到细胞膜处,与细胞膜 第1页
第 1 页 人教版 必修一 4.3 物质跨膜运输的方式 学案 【高效导航】 1.学习目标： ①举例说明物质进出细胞的方式 ②学会正确解读图表数据，提高图文转化能力 2.重点： 主动运输 3.难点： 学会正确解读图表数据，提高图文转化能力 “看”—知识经纬[来源:学。科。网] “导”—自主预习 一、被动运输 1．自由扩散 概念：物质通过简单的 进出细胞。 方向：物质分子从 一侧到 一侧。 扩散速度：取决于 的浓度差，还与分子大小，溶解度及电荷性质有关。 实例： 、氧气、CO2、甘油、乙醇等 2．协助扩散 概念：进出细胞的物质借助 的扩散。 方向：物质分子从 一侧运输到 一侧。 条件：细胞膜两侧存在物质分子 ；细胞膜上 的协助。 实例： 从血浆进入红细胞。 二、主动运输 方向：物质分子从 一侧运输到 一侧。 条件：细胞膜上相应的 协助，消耗细胞内化学反应所释放的能量。 实例：K ＋、Ca2＋、Na＋、氨基酸等通过细胞膜。 意义：主动运输普遍存在于 中，保证了活细胞能够按照生命活动的需要，主动 选择吸收所需要的 ，排出 和对细胞有害的物质。 三、大分子物质的运输 1．胞吞过程：大分子或颗粒附着在细胞膜上，这部分 内陷形成 ，然后 从细胞膜上分离下来，形成 进入细胞内部。 实例：单细胞生物如变形虫、草履虫都可以吞食细菌或食物颗粒，人体的吞噬细胞能吞 噬细菌、 细胞碎片及衰老的红细胞。 2．胞吐过程：大分子先在细胞内形成 ，囊泡移动到细胞膜处，与细胞膜
将大分子排出细胞 实例:胰岛细胞分泌胰岛素、胰腺细胞分泌酶原颗粒 学”—互动探究 探究一物质跨膜运输方式的比较 思考讨论:每种运输方式各有何特点? 提示: 物质出 被动运输 细胞的 主动运输 自由扩散 协助扩散 运输方向 高浓度→低浓度 高浓度→低浓度 是否需 不需要 需要 需要 要载体 是否消 不消耗 不消耗 消耗 耗能量 外,细胞膜内 外1细胞膜内 外细胞膜内 载体|● 我体/ 能量 输 运 输 曲线模型|度 细胞内浓 度 度细胞外浓度 0细胞外浓度 细胞外浓度 O时间 小肠绒毛上皮细胞吸收 O2、CO2、H2O、甘油、 举例 细胞吸收葡萄糖l葡萄糖、氨基酸和无机盐 苯等出入细胞 【经典回眸】甲(口)乙(·)两种物质在细胞膜两侧的分布情况如下图所示(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】从题目所给出的图中可以看出:甲物质颗粒胞外多于胞内,即甲物质的浓度膜 第2页
第 2 页 将大分子排出细胞。 实例：胰岛细胞分泌胰岛素、胰腺细胞分泌酶原颗粒。 “学”—互动探究 探究一 物质跨膜运输方式的比较 思考讨论：每种运输方式各有何特点？ 提示： 【经典回眸】甲(○)乙(●)两种物质在细胞膜两侧的分布情况如下图所示(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】从题目所给出的图中可以看出：甲物质颗粒胞外多于胞内，即甲物质的浓度膜 物质出入 细胞的方 式[来源:1 ] 被动运输[来源:1 ] 主动运输[来源:1 ZXXK] 自由扩散 协助扩散 运输方向 高浓度→低浓度 高浓度→低浓度 低浓度→高浓度 是否需 要载体 不需要 需要 需要 是否消 耗能量 不消耗 不消耗 消耗 图例 曲线模型 举例 O2、CO2、H2O、甘油、乙 醇、苯等出入细胞 红细胞吸收葡萄糖 小肠绒毛上皮细胞吸收 葡萄糖、氨基酸和无机盐 等
外大于膜内:乙物质颗粒胞内多于胞外,即乙物质的浓度膜内大于膜外。因此,结合自由扩 散与主动运输的特点,甲物质运出细胞、乙物质进入细胞,均为从低浓度到高浓度的运输, 即主动运输,必定有载体蛋白的参与,并需要能量。因此,只有A选项符合分析。 答案:A 【变式训练】1.下列各项中,在跨膜运输时需要载体,但不需要能量的是 A.O2进入组织细胞 B.红细胞吸收葡萄糖 C.小肠绒毛上皮细胞吸收葡萄糖 D.组织细胞排出Na 探究二物质跨膜运输速度的影响因素及曲线分析 思考讨论:1.上述方式中,物质运输速度的影响因素有哪些? 提示:影响自由扩散、协助扩散和主动运输的因素 输方式 影响因素 自由扩散 细胞膜内外被转运物质的浓度差 ①细胞膜内外被转运物质的浓度差 协助扩散 ②细胞膜上运载物质的载体的种类和数目 ①细胞膜上载体的种类和数目。载体具有特异性,运输不同物质的刻 体是不同的,不同细胞膜上的载体种类和数目也不同,且载体具有饱和现 像象,当细胞膜上的载体全部参与物质的运输时,细胞吸收该载体运输的 动运输 质的速度不再随物质浓度的增大而增大 ②能量。凡是能影响细胞内产生能量的因素都能影响主动运输。如 浓度、温度等 2影响物质运输速度的曲线分析 提示:(1)自由扩散速度与物质浓度的关系 由上图可解读出以下信息 ①图∧中物质从浓度高的一侧通过细胞膜向浓度低的侧转运,不消耗能量也不需载 体协助,所以此图是指物质通过细胞膜时的自由扩散过程。 ②可以预测,图A中随着细胞膜内外物质浓度差的减小,自由扩散的速度会越来越慢 ③图A中箭头表示当细胞外物质浓度高于细胞内时物质的转运方向 第3页
第 3 页 外大于膜内；乙物质颗粒胞内多于胞外，即乙物质的浓度膜内大于膜外。因此，结合自由扩 散与主动运输的特点，甲物质运出细胞、乙物质进入细胞，均为从低浓度到高浓度的运输， 即主动运输，必定有载体蛋白的参与，并需要能量。因此，只有 A 选项符合分析。 答案：A 【变式训练】1.下列各项中，在跨膜运输时需要载体，但不需要能量的是 ( ) A．O2 进入组织细胞 B．红细胞吸收葡萄糖 C．小肠绒毛上皮细胞吸收葡萄糖 D．组织细胞排出 Na＋ 探究二 物质跨膜运输速度的影响因素及曲线分析 思考讨论：1.上述方式中，物质运输速度的影响因素有哪些？ 提示：影响自由扩散、协助扩散和主动运输的因素 运输方式 影响因素 自由扩散 细胞膜内外被转运物质的浓度差 协助扩散 ①细胞膜内外被转运物质的浓度差 ②细胞膜上运载物质的载体的种类和数目 主动运输 ①细胞膜上载体的种类和数目。载体具有特异性，运输不同物质的载 体是不同的，不同细胞膜上的载体种类和数目也不同，且载体具有饱和现 象，当细胞膜上的载体全部参与物质的运输时，细胞吸收该载体运输的物 质的速度不再随物质浓度的增大而增大。 ②能量。凡是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 2.影响物质运输速度的曲线分析 提示：(1)自由扩散速度与物质浓度的关系 由上图可解读出以下信息： ①图 A 中物质从浓度高的一侧通过细胞膜向浓度低的一侧转运，不消耗能量也不需载 体协助，所以此图是指物质通过细胞膜时的自由扩散过程。 ②可以预测，图 A 中随着细胞膜内外物质浓度差的减小，自由扩散的速度会越来越慢。 ③图 A 中箭头表示当细胞外物质浓度高于细胞内时物质的转运方向
④图B表示物质的运输速度与细胞内外物质浓度差呈正比关系,说明自由扩散过程主 要受细胞内外物质浓度差的影响。 (2)协助扩散中物质运输速度的影响因素 由上图可解读出以下信息 ①图A代表协助扩散过程,不消耗能量,物质从高浓度向低浓度转运,需要载体蛋白 协助。 ②可以预测,图A中物质转运速度会受细胞膜上载体蛋白的制约,如图B的ab段,即 细胞内外物质浓度差再大,物质运输速度也不再增加。 ③图B的αa段随细胞内外物质浓度差的增大,物质运输速度逐渐加快,说明此段的限 制因素是细胞内外物质浓度差,而载体蛋白是充足的。 ④协助扩散运输速度不仅受细胞内外物质浓度差影响,还受载体数量的影响。 (3)主动运输速度的影响因素 由上图可解读出以下信息: ①图A为主动运输过程,因为物质是由低浓度向高浓度转运,并且需要能量和载体。 ②图B中,a点表示氧分压为零时,也可发生主动运输;ab段表示随氧分压的升高, 物质运输速度增加,此时,限制物质运输速度的直接因素是能量;bc段表示随氧分压的升 高物质运输速度不再增加此时限制物质运输速度的直接因素是细胞膜上载体蛋白的数量。 ③图C中,b点温度适宜,能量供应充足,此时,限制因素主要是载体数量。偏离b点 能量供应成为限制因素,物质运输速度下降 【经典回眸】科学家在研究物质跨膜运输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:物质X跨膜运输的方式() A.自由扩散 B.主动运输C.协助扩散 D.胞吐 【解析】曲线①说明运输速度与物质的量浓度呈正相关,不受其他因素的限制,应为自 由扩散。曲线③说明运输速度与氧气浓度无关,说明这种方式不是主动运输,而是一种被 第4页
第 4 页 ④图 B 表示物质的运输速度与细胞内外物质浓度差呈正比关系，说明自由扩散过程主 要受细胞内外物质浓度差的影响。 (2)协助扩散中物质运输速度的影响因素 由上图可解读出以下信息： ①图 A 代表协助扩散过程，不消耗能量，物质从高浓度向低浓度转运，需要载体蛋白 协助。 ②可以预测，图 A 中物质转运速度会受细胞膜上载体蛋白的制约，如图 B 的 ab 段，即 细胞内外物质浓度差再大，物质运输速度也不再增加。 ③图 B 的 Oa 段随细胞内外物质浓度差的增大，物质运输速度逐渐加快，说明此段的限 制因素是细胞内外物质浓度差，而载体蛋白是充足的。 ④协助扩散运输速度不仅受细胞内外物质浓度差影响，还受载体数量的影响。 (3)主动运输速度的影响因素 由上图可解读出以下信息： ①图 A 为主动运输过程，因为物质是由低浓度向高浓度转运，并且需要能量和载体。 ②图 B 中，a 点表示氧分压为零时，也可发生主动运输；ab 段表示随氧分压的升高， 物质运输速度增加，此时，限制物质运输速度的直接因素是能量；bc 段表示随氧分压的升 高，物质运输速度不再增加，此时限制物质运输速度的直接因素是细胞膜上载体蛋白的数量。 ③图 C 中，b 点温度适宜，能量供应充足，此时，限制因素主要是载体数量。偏离 b 点 能量供应成为限制因素，物质运输速度下降。 【经典回眸】科学家在研究物质跨膜运输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：物质 X 跨膜运输的方式 ( ) A．自由扩散 B．主动运输 C．协助扩散 D．胞吐 【解析】曲线①说明运输速度与物质的量浓度呈正相关，不受其他因素的限制，应为自 由扩散。曲线③说明运输速度与氧 气浓度无关，说明这种方式不是主动运输，而是一种被
动运输方式(自由扩散或协助扩散)。曲线②在一定浓度范围内随物质的量浓度升高运输速度 加快,当达到一定程度后,由于受到载体数量的限制,运输速度不再增加,而保持稳定,说 明这种运输需要载体,不是自由扩散,可能是协助扩散或主动运输。曲线④说明运输速度与 氧气浓度有关,说明这个过程是需要能量的,只能是主动运输。综上所述,运输物质Ⅹ的 方式是主动运输 答案:B 【变式训练】2物质出入细胞要穿过细胞膜,不同物质穿过细胞膜的方式不同,下列各 图表示在一定范围内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A、B、C所表示的物质运输方式,A: (2)上述三种运输方式中,哪一种能量不足时曲线发生变化?为什么? (3)乙醇、二氧化碳和氨基酸进入细胞的方式分别是 【解析】自由扩散是小分子进出细胞膜的方式,它总是从高浓度一侧向低浓度一侧扩 散,扩散速度与浓度差成正比,如题中A图曲线所示。协助扩散也是从高浓度向低浓度扩 散,但必须有载体来转运,当细胞膜上的载体达到饱和时,其扩散速度就会受到限制,如B 图曲线所示。主动运输是物质进出细胞的主要方式,该过程需要载体和能量。主动运输在能 量充足、载体没有达到饱和之前,运输速度随浓度的增加而加快;当载体饱和或能量不足时, 主动运输就会减弱,如C图曲线所示 探究三大分子物质的运输胞吞和胞吐 思考讨论:人体的白细胞能吞噬入侵的细菌、细胞碎片及衰老的红细胞,大部分细胞 也能够摄入或排出特定大分子,它们是怎样进出细胞的? 提示: 载体蛋白虽能帮助许多离子和小分子通过细胞膜但是对于像蛋白质这样的大分子的运 输却无能为力。可是大部分细胞能够摄λ或排岀特定大分子,这些大分子是不能直接跨膜 通过,大分子物质是通过胞吞和胞吐进出细胞的 【经典回眸】右图示细胞对大分子物质胞吞”和“胞吐”的过程,下列有关叙述错误的是 a内吞g 冲一的+的 b.外排 A.a和b均以膜的流动性为基础 第5页
第 5 页 动运输方式(自由扩散或协助扩散)。曲线②在一定浓度范围内随物质的量浓度升高运输速度 加快，当达到一定程度后，由于受到载体数量的限制，运输速度不再增加，而保持稳定，说 明这种运输需要载体，不是自由扩散，可能是协助扩散或主动运输。曲线④说明运输速度与 氧气浓度有关，说明这个过程是需要能量的，只能是主动运输。综上所述，运输物质 X 的 方式是主动运输。 答案：B 【变式训练】2.物质出入细胞要穿过细胞膜，不同物质穿过细胞膜的方式不同，下列各 图表示在一定范围内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 A、B、C 所表示的物质运输方式，A：__________，B：__________，C： __________。 (2)上述三种运输方式中，哪一种能量不足时曲线发生变化？为什么？ (3) 乙醇、二氧化碳和氨基酸进入细胞的方式分别是__________、__________、 __________。 【解析】自由扩散是小分子进 出细胞膜的方式，它总是从高浓度一侧向低浓度一侧扩 散，扩散速度与浓度差成正比，如题中 A 图曲线所示。 协助扩散也是从高浓度向低浓度扩 散，但必须有载体来转运，当细胞膜上的载体达到饱和时，其扩散速度就会受到限制，如 B 图曲线所示。主动运输是物质进出细胞的主要方式，该过程需要载体和能量。主动运输在能 量充足、载体没有达到饱和之前，运输速度随浓度的增加而加快；当载体饱和或能量不足时， 主动运输就会减弱，如 C 图曲线所示。 探究三 大分子物质的运输———胞吞和胞吐 思考讨论：人体的白细胞能吞噬入侵的细菌、细胞碎片及衰老的红细胞，大部 分细胞 也能够摄入或排出特定大分子，它们是怎样进出细胞的？ 提示： 载体蛋白虽能帮助许多离子和小分子通过细胞膜，但是对于像蛋白质这样的大分子的运 输却无能为 力。可是大部分细胞能够摄入或排出特定大分子，这些大分子是不能直接跨膜 通过，大分子物质是通过胞吞和胞吐进出细胞的。 【经典回眸】右图示细胞对大分子物质“胞吞”和“胞吐”的过程，下列有关叙述错误的是 A．a 和 b 均以膜的流动性为基础
B.a过程存在细胞识别并需要内部供能 C.b过程存在膜成分的更新 D.小泡内的物质都要穿过2层磷脂分子 【解析】胞吞和胞吐都依赖于细胞膜的流动性,需要消耗能量,实际上没有从膜的一侧 穿过膜到膜的另一侧 答案:D 【变式训练】3.一般情况下,蛋白质是不能透过细胞膜的,但在一些分泌细胞里,蛋 白质分泌物是可以透过细胞膜到细胞外面去的。这一生理过程在生物学上叫() A.被动运输B.主动运输C.胞吞D.胞吐 变式训练参考答案:1.B2、(1)自由扩散协助扩散主动运输(2)加入呼吸抑制剂后 主动运输(或C)曲线发生变化。因为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3.D “思”一课堂小结 同学们,通过这节课学习,你有哪些收获和体会,存在哪些疑问,请把它填在下面的 格中,以便及时总结、弥补知识缺漏,不吃夹生饭,不做欠账人 收获 疑点 “练”一课堂自测 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, 这两种物质分别被吸收到血液中的方式是() A.主动运输、主动运输B.胞吞、主动运输 C.主动运输、胞吞 D.被动运输、主动运输 2.如下图表示小肠绒毛上皮细胞中的细胞膜对不同物质的转运(每种转运的方向由箭 头表明,黑点的数量代表每种物质的浓度,ATP代表能量),下列叙述正确的是() 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 3.海带细胞中碘的浓度比海水中高出许多,其原因是() A.海水中碘的含量高 B.海带细胞膜为全透性 碘的通透性强 D.海带细胞膜上运输碘的载体多 4.下列生理功能必须通过主动运输来实现的是() A.大部分维生素进入小肠绒毛上皮细胞 B.红细胞从血浆中摄取K C.O2从血液透过血管壁进入组织细胞 第6页
第 6 页 B．a 过程存在细胞识别并需要内部供能 C．b 过程存在膜成分的更新 D．小泡内的物质都要穿过 2 层磷脂分子 【解析】胞吞和胞吐都依赖于细胞膜的流动性，需要消耗能量，实际上没有从膜的一侧 穿过膜到膜的另一侧。 答案：D 【变式训练】3. 一般情况下，蛋白质是不能透过细胞膜的，但在一些分泌细胞里，蛋 白质分泌物是可以透过细胞膜到细胞外面去的。这一生理过程在生物学上叫( ) A. 被动运输 B. 主动运输 C. 胞吞 D. 胞吐 变式训练参考答案：1.B 2.(1)自由扩散 协助扩散 主动运输 (2)加入呼吸抑制剂后 主动运输(或 C)曲线发生变化。因为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 3.D “思”—课堂小结 同学们，通过这节课学习，你有哪些收获和体会，存在哪些疑问，请把它填在下面的表 格中，以便及时总结、弥补知识缺漏，不吃夹生饭，不做欠账人。 收获 内容 疑点 内容 “练”—课堂自测 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， 这两种物质分别被吸收到血液中的方式是( ) A. 主动运输、主动运输 B. 胞吞、主动运输 C. 主动运输、胞吞 D. 被动运输、主动运输 2. 如下图表示小肠绒毛上皮细胞中的细胞膜对不同物质的转运(每种转运的方向由箭 头表明，黑点的数量代表每种物质的浓度，ATP 代表能量)，下列叙述正确的是( ) 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 3．海带细胞中碘的浓度比海水中高出许多，其原因是( ) A．海水中碘的含量高 B．海带细胞膜为全透性 C．碘的通透性强 D．海带细胞膜上运输碘的载体多 4．下列生理功能必须通过主动运输来实现的是( ) A．大部分维生素进入小肠绒毛上皮细胞 B．红细胞从血浆中摄取 K ＋ C．O2 从血液透过血管壁进入组织细胞
D.葡萄糖进入红细胞 5.小肠绒毛上皮细胞易吸收葡萄糖,却难吸收相对分子质量比葡萄糖小的木糖,原因 是() A.细胞膜上无木糖载体 B.细胞膜的磷脂分子排列紧密 C.木糖的浓度太低 D.以上三项都正确 参考答案:1.B2.A3.D4.B5.A 第7页
第 7 页 D．葡萄糖进入红细胞 5．小肠绒毛上皮细胞易吸收葡萄糖，却难吸收相对分子质量比葡萄糖小的木糖，原因 是 ( ) A．细胞膜上无木糖载体 B．细胞膜的磷脂分子排列紧密 C．木糖的浓度太低 D．以上三项都正确 参考答案：1. B 2. A 3．D 4．B 5．A