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第2节主动运输与胞吞、胞吐学习目标核心素养1．举例说明物质出入细胞的主动运输方式和胞吞与胞吐。2.掌握物质跨膜运输方式的判断方法。(重难点)1．通过对物质跨膜运输的方式和胞吞与胞吐的学习，形成物质与能量的生命观念。2.通过对物质运输的方式的学习，养成模型与建模的科学思维方式。一、主动运输1．物质运输方向：物质逆浓度梯度进行跨膜运输。2．条件：需要细胞膜上相应载体蛋白的协助；消耗细胞内化学反应所释放的能量。3．实例：K＋、Ca2＋、Na＋等离子通过细胞膜。4．意义：保证了活细胞和个体生命活动的需要，主动选择吸收所需要的物质，排出代谢废物和对细胞有害的物质。二、胞吞与胞吐1．胞吞：大分子与膜上的蛋白质结合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，进入细胞内部的现象。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的现象。三、细胞的物质输入和输出的基础1．转运蛋白的种类和数量或空间结构的变化对物质跨膜运输起决定性作用，这也是细胞膜具有选择透过性的结构基础。2．胞吞或胞吐过程需要膜上蛋白质的参与，更离不开膜上磷脂双分子层的流动性。1．主动运输过程中，需要载体蛋白的协助和消耗能量。()2．被动运输都既不需要消耗能量，也不需要借助膜上的转运蛋白。()3．分泌蛋白主要通过主动运输的方式排到细胞外。()4．液泡中积累了大量离子，故液泡不具有选择透过性。()5．组织细胞吸收氧的速率取决于细胞内外氧的浓度差。()6．细胞胞吞、胞吐大分子物质不消耗能量。()提示：1．√2．×被动运输包括自由扩散和协助扩散，二者都不需要消耗能量，但协助扩散需要借助膜上的转运蛋白。3．×分泌蛋白排出细胞的方式为胞吐。4．×液泡中积累了大量离子依赖于液泡膜具有选择透过性。5．√6．×胞吞、胞吐过程要消耗能量。主动运输[问题探究]1．结合主动运输所需要的条件分析，影响真核细胞主动运输的细胞器主要有哪些？提示：核糖体为主动运输过程合成载体蛋白，线粒体为主动运输过程提供能量。2．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：松土增加土壤O2含量，促进有氧呼吸，有利于植物主动吸收各种无机盐离子。[归纳总结]1．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O2浓度、温度等(如图)。2．影响物质跨膜运输因素的曲线分析(1)浓度差对物质跨膜运输的影响浓度差主要影响自由扩散和协助扩散。自由扩散中，浓度差越大，运输速率越大；协助扩散中，浓度差达到一定程度后运输速率不再继续增加的原因是受载体数量的限制。主动运输不受浓度差的影响。(2)载体数量对跨膜运输的影响主要影响协助扩散和主动运输。其他条件适宜的情况下，载体数量越多，运输速率越大。自由扩散不受载体数量的影响。(3)氧气含量对跨膜运输的影响通过影响细胞的呼吸进而影响主动运输的速率。①P点时，无氧呼吸为离子的吸收提供能量。②PQ段：随着氧气含量增加，有氧呼吸产生的能量越多，主动运输的速率也越大。③Q点以后：当氧气含量达到一定程度后，受载体数量以及其他因素的限制运输速率不再增加。(4)温度对跨膜运输的影响一方面升高温度通过影响分子运动而影响自由扩散和协助扩散，另一方面温度直接影响蛋白质的活性，通过影响呼吸作用中酶的活性而影响主动运输。总结：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.细胞膜上载体的种类和数量。③影响主动运输的因素：a.载体(核糖体)；b.能量(细胞质基质和线粒体)。1．科学家在研究细胞膜运输物质时发现有下列四种关系，分别用下图中的四条曲线表示，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()①②③④A．自由扩散B．主动运输C．协助扩散D．胞吐B[分析跨膜运输的方式，主要应从影响跨膜运输的因素入手，尤其从载体蛋白和能量两方面考虑。曲线①说明运输速率与物质的浓度呈正相关，不受其他因素的限制，应为自由扩散。因为氧气浓度的高低影响细胞呼吸，进而影响能量的供应，而主动运输需要消耗能量，曲线③说明运输速率与氧气浓度无关，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，说明这种运输方式需要载体蛋白，不是自由扩散，可能是协助扩散或主动运输。曲线④说明运输速率与氧气浓度有关，说明这个过程是需要能量的，只能是主动运输。综合分析，细胞膜运输物质X的方式是主动运输。]2．主动转运消耗的能量可来自ATP或离子电化学梯度。如图为钠离子、葡萄糖进出小肠上皮细胞的示意图。下列关于物质跨膜运输过程的分析正确的是()A．葡萄糖、Na＋从肠腔→上皮细胞，均为主动运输B．Na＋从肠腔→上皮细胞→组织液，均为主动运输C．葡萄糖从肠腔→上皮细胞→组织液，均为协助扩散D．Na＋从肠腔→上皮细胞、葡萄糖从上皮细胞→组织液，均为协助扩散D[葡萄糖从肠腔→上皮细胞，是低浓度运输到高浓度，属于主动运输，Na＋从肠腔→上皮细胞是高浓度进入低浓度，需要载体，不需要能量，属于协助扩散，A错误；Na＋从肠腔→上皮细胞是高浓度进入低浓度，需要载体，不需要能量，属于协助扩散，Na＋从上皮细胞→组织液，是低浓度运输到高浓度，需要载体和能量，属于主动运输，B错误；葡萄糖从肠腔→上皮细胞，是低浓度运输到高浓度，属于主动运输，葡萄糖上皮细胞→组织液，是高浓度进入低浓度，需要载体，不需要能量，属于协助扩散，C错误；Na＋从肠腔→上皮细胞、葡萄糖从上皮细胞→组织液，是高浓度进入低浓度，需要载体，不需要能量，属于协助扩散，D正确。]胞吞和胞吐[问题探究]1．科学家预测在不久的将来，能研制出可口服的“瘦素穿肠蛋白”的新产品来治疗肥胖，这种药品通过口服能进入人体血液，你推测这种药品穿过小肠上皮细胞最可能的方式是什么？说说你的理由。提示：胞吞作用。“瘦素穿肠蛋白”的化学本质是蛋白质，为大分子物质，大分子物质以胞吞的方式进入细胞。2．胞吞、胞吐过程的实现与生物膜结构的特点有什么关系？提示：胞吞、胞吐过程的实现充分体现了生物膜的流动性。[归纳总结]1．物质进出细胞运输方式的比较方式被动运输主动运输胞吞、胞吐自由扩散协助扩散运输方向高浓度→低浓度低浓度→高浓度是否需要载体蛋白不需要需要需要不需要能量不消耗不消耗消耗消耗模型举例O2、CO2、H2O、甘红细胞吸收葡萄小肠吸收葡萄胞吐：分泌蛋白油、乙醇、苯糖糖、无机盐等的释放2.判断物质进出细胞的方式(1)根据分子大小与是否需要载体蛋白、能量。(2)根据运输方向：逆浓度梯度的跨膜运输方式是主动运输。1．如图甲、乙表示小肠绒毛上皮细胞中的细胞膜对不同物质的转运(每种物质转运的方向由箭头标明，黑点的数量代表每种物质的浓度)，下列叙述正确的是()图甲图乙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A[甲图物质运输从高浓度到低浓度，且没有载体，所以是自由扩散，可能是氧气、水、胆固醇、甘油等。图乙物质从低浓度到高浓度，该过程是主动运输，如葡萄糖进入组织细胞。]2．小麦种子萌发过程中，α淀粉酶在糊粉层的细胞中合成，在胚乳中分解淀粉。该酶从糊粉层细胞排到细胞外的方式是()A．顺浓度梯度经自由扩散排出B．逆浓度梯度经协助扩散排出C．通过离子通道排出D．含该酶的囊泡与细胞膜融合排出D[α淀粉酶是分泌蛋白，通过囊泡与细胞膜的融合排出细胞。][课堂小结]知识网络构建核心语句背诵1．主动运输既需要能量，又需要载体，无机盐离子等主要以主动运输方式出入细胞。2．被动运输是顺浓度梯度的扩散，而主动运输则为逆浓度梯度的运输。3．胞吞和胞吐与膜的流动性有关，它是大分子和颗粒进出细胞的物质运输方式，既依赖膜上的蛋白质，还消耗细胞中的能量。1．将生长状态一致的某种植物幼苗分成甲、乙两组，分别移入适宜的营养液中在光下培养，并给甲组的营养液适时通入空气，乙组不进行通气处理。一定时间后测得甲组的根对a离子的吸收速率远大于乙组的。关于这一实验现象，下列说法错误的是()A．给营养液通入空气有利于该植物的生长B．根细胞对a离子的吸收过程属于自由扩散C．根细胞对a离子的吸收过程有能量的消耗D．根细胞的有氧呼吸有利于根对a离子的吸收B[通过实验可知根细胞对a离子的吸收过程属于主动运输，主动运输需要能量和载体，有氧呼吸的过程可以产生能量，故A、C、D正确，B错误。]2．右图所示细胞膜对物质的运输。物质运输的方向如箭头所示，黑点的数量代表物质的浓度，该物质可能是()A．胰岛素B．性激素C．生长素D．维生素DC[图中所示运输过程为逆浓度梯度运输且消耗能量，故为主动运输；胰岛素通过胞吞和胞吐的方式进出细胞，性激素和维生素D通过自由扩散进出细胞，故选C。]3．关于细胞物质运输的叙述正确的是()A．消耗能量的运输方式不一定是主动运输B．生物膜仅仅具有半透性，所以大分子物质不能通过C．被动运输可以逆浓度梯度进行D．抑制细胞呼吸对人体细胞吸收K＋的速率无影响A[需消耗能量的物质运输方式不一定是主动运输，胞吞、胞吐也需要消耗能量，A正确；生物膜具有选择透过性，大分子物质以胞吞或胞吐的方式通过生物膜，B错误；被动运输必须顺浓度梯度进行，C错误；细胞吸收K＋的方式是主动运输，需要消耗能量，所以抑制细胞呼吸会影响细胞吸收K＋的速率，D错误。]4．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分别是()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B[免疫球蛋白是大分子物质，半乳糖是小分子物质。]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_______________。图1图2[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