2019高中生物第4章第3节物质跨膜运输的方式教案新人教版.docx

物质跨膜运输的方式一、被动运输1概念：物质进出细胞时，顺浓度梯度的扩散。2类型方式自由扩散协助扩散特点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实例水、O2、CO2、甘油、乙醇、苯等葡萄糖进入红细胞二、主动运输1物质运输方向：从低浓度高浓度。2基本条件(1)细胞膜上相应载体蛋白的协助。(2)消耗细胞内化学反应所释放的能量。3生理意义：保证了活细胞能够按照生命活动的需要，主动选择地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。一、被动运输1仔细观察教材P71图47，思考并回答下列问题：(1)图示中绿色和红色的圆点多少表示什么意义？提示：表示细胞内外两种物质的浓度大小。(2)由图示分析，自由扩散和协助扩散需要消耗能量吗？为什么？提示：都不需要消耗能量，因为二者都是顺物质浓度梯度进行的。(3)试从物质运输动力角度分析，为什么自由扩散和协助扩散被称为被动运输？提示：自由扩散和协助扩散的物质运输动力都是物质浓度差，即都是顺浓度梯度进行的，不需要消耗能量，所以统称为被动运输。2判断正误(1)相对分子质量小的物质或离子都可以通过自由扩散进入细胞内。()(2)葡萄糖进入红细胞需要载体蛋白的协助，但不需要消耗能量，属于协助扩散。()二、主动运输1观察教材P71表41，回答下列问题：(1)表格中不同离子浓度比值有什么特点？说明了什么问题？提示：不同离子浓度比值均大于1；说明了丽藻细胞能够逆浓度梯度从外界池水中吸收这些离子。(2)由此推测丽藻细胞对表中各种离子的吸收方式是什么？提示：主动运输。2判断正误(1)只有大分子物质进出细胞的方式是主动运输。()(2)在果脯腌制过程中慢慢变甜。是细胞主动吸收糖分的结果。()(3)协助扩散和主动运输都需要细胞膜上的同一种载体蛋白。()三、大分子物质进出细胞阅读教材P72小字文字内容，回答下列问题：1大分子颗粒性物质通过什么方式进出细胞？提示：胞吞、胞吐作用。2胞吞和胞吐属于跨膜运输吗？是否需要消耗能量？提示：不属于。胞吞、胞吐利用了膜的流动性，需要消耗能量。一、物质出入细胞方式比较物质种类运输方式方向载体能量实例小分子物质被动运输自由扩散高浓度低浓度不需要不需要水、气体、胆固醇、乙醇、甘油、苯、脂肪酸、脂溶性维生素等协助扩散高浓度低浓度需要不需要葡萄糖进入红细胞主动运输低浓度高浓度需要需要小肠吸收葡萄糖、氨基酸、无机盐等大分子物质胞吐由膜内到膜外不需要需要分泌蛋白胞吞由膜外到膜内不需要需要变形虫吞食绿脓杆菌1载体2胞吞和胞吐进行的结构基础是细胞膜的流动性；胞吞和胞吐与主动运输一样也需要能量，如果分泌细胞的ATP合成受阻，则胞吞和胞吐作用不能继续进行。特别提醒(1)受细胞内外物质浓度差影响的是自由扩散和协助扩散。(2)受载体蛋白影响的是协助扩散和主动运输。(3)受O2浓度影响的只有主动运输。(4)三种运输方式都受温度影响，因为温度影响细胞膜的流动性；除此之外，温度还通过影响能量的供应来影响主动运输。二、影响物质跨膜运输的因素1物质浓度(在一定的浓度范围内)(1)自由扩散的运输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，其运输速率与物质浓度成正比。(2)协助扩散或主动运输都需要载体协助，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。2氧气浓度(1)氧气浓度可以影响细胞呼吸产生能量的多少。被动运输不需要能量，因此与氧气浓度无关，运输速率不随氧气浓度增大而改变。(2)主动运输方式既需要载体协助又需要消耗能量。在一定范围内，随氧气浓度升高，运输速率不断增大，当氧气浓度足够高时，能量供应充足，但由于受膜上载体数量的限制，运输速率不再随氧气浓度增大而增大。例1(新课标全国卷)撕取紫色洋葱外表皮，分为两份，假定两份外表皮细胞的大小、数目和生理状态一致，一份在完全营养液中浸泡一段时间，浸泡后的外表皮称为甲组；另一份在蒸馏水中浸泡相同的时间，浸泡后的外表皮称为乙组。然后，两组外表皮都用浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液处理，一段时间后表皮细胞中的水分运出细胞的方式是()A甲组细胞的水分渗出量与乙组细胞的相等，主动运输B甲组细胞的水分渗出量比乙组细胞的高，主动运输C甲组细胞的水分渗出量比乙组细胞的低，被动运输D甲组细胞的水分渗出量与乙组细胞的相等，被动运输解析在完全营养液中浸泡后的洋葱外表皮细胞，其细胞液的浓度维持正常，在蒸馏水中浸泡相同时间的洋葱外表皮细胞，其细胞液的浓度降低。两组外表皮用0.3 g/mL的蔗糖溶液处理后，都会因外界溶液浓度大于细胞液浓度而失去水分，但因乙组外界溶液与细胞液的浓度差更大，故乙组失去水分的量多于甲组。水分通过细胞膜的方式为自由扩散，属于被动运输。答案C例2如图为物质出入细胞膜的示意图，据图回答：(1)图中所示的细胞膜模型称为_。(2)细胞膜的基本支架是 (填图中字母及名称)；细胞膜功能的主要承担者是_(填图中字母及名称)。D代表_。(3)细胞膜从功能上来说，它是一层_膜。O2、CO2等物质通过细胞膜的方式是图中的哪一种？_(填图中字母编号)。(4)动物细胞吸水膨胀时B的厚度变小，这说明B具有_。(5)氨基酸从肠腔进入小肠上皮细胞的过程是以图中的哪种方式？_(填图中编号)；与O2、CO2等物质的运输相比，此方式的最大特点是_，与此相关的细胞器结构有_、_。研析本题考查细胞膜的结构模型和物质进出细胞膜的方式，具体分析如下：审提取信息信息：细胞膜的模式图及图中糖链的位置。信息：细胞吸水膨胀时B的厚度变小。信息：图中物质b从分子数多的一侧到分子数少的一侧，不需要载体蛋白协助，不消耗能量，图中c、d从分子数多的一侧到分子数少的一侧，需要载体蛋白协助，不消耗能量。信息：图中物质a、e都是逆物质浓度运输，并且需要载体蛋白协助，消耗能量。析解读信息解读：图示为细胞膜的流动镶嵌模型，磷脂双分子层(B)构成膜的基本支架，蛋白质分子(A)镶嵌其中，有的蛋白质分子上结合有糖链(D)，即有糖链的一侧为膜的外侧。解读：说明细胞膜具有一定的流动性。解读：说明物质b为自由扩散，物质c、d为协助扩散。解读：物质a为主动运输，且从细胞外进入细胞内；物质e为主动运输，且从细胞内到细胞外。答解题规范设问(2)：答成“B磷脂分子”不给分，要指明是“磷脂双分子层”。设问(3)：不能错答成“具有一定的流动性”。设问(5)：不要忽略物质进出细胞的方向而错答成“e”。答案(1)流动镶嵌模型(2)B磷脂双分子层A蛋白质糖链(3)选择透过性b(4)一定的流动性(5)a既需要载体蛋白，又需要消耗能量线粒体核糖体物质进出细胞方式的判断一看物质分子大小，判断是否是跨膜运输；二看能量；三看载体。网络构建填充：需要需要不需要需要逆顺关键语句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出入细胞。4大分子物质进出细胞的方式是胞吞、胞吐，不属于跨膜运输。1人体组织细胞从组织液中吸收甘油的量主要取决于()A组织液中甘油的浓度B细胞膜上载体的数量C细胞中ATP的数量D细胞膜上的某种载体数量解析：选A甘油进入组织细胞的方式是自由扩散，其吸收量主要取决于组织液中甘油的浓度，与能量和载体无关。2(广东高考)某物质从低浓度向高浓度跨膜运输，该过程()A没有载体参与B为自由扩散C为协助扩散 D为主动运输解析：选D主动运输的特点是由低浓度到高浓度，需要载体，需要能量。3如图是物质进出细胞方式的概念图，对图示分析正确的是()A据图可确定为既耗能又需载体蛋白的主动运输B和两种方式的共同特点是逆浓度梯度运输物质C母乳中的免疫球蛋白可通过和两种方式被吸收D果脯腌制时蔗糖进入细胞与胞吞作用有关解析：选A据图分析可知，是主动运输，是被动运输，分别为胞吞和胞吐，分别为自由扩散和协助扩散。主动运输既消耗能量也需要载体蛋白协助；被动运输的特点是物质顺浓度梯度运输；免疫球蛋白是大分子物质，通过胞吞作用吸收；蔗糖进入果脯细胞是因为在腌制过程中果脯细胞死亡，细胞膜失去了活性。4如图表示一种物质的跨膜运输方式，下列叙述中正确的是()A该膜中载体也能运输蔗糖B碘以该方式进入海带细胞C该方式不会出现饱和现象D该方式发生在被运输物质从高浓度到低浓度时解析：选D据图可知，葡萄糖进入细胞需要载体，而不需要能量，故该跨膜方式为协助扩散，只能从高浓度运输到低浓度。跨膜运输中的载体具有专一性，运输葡萄糖的载体不能运输蔗糖；碘进入细胞的方式为主动运输而不是协助扩散；由于膜上运输相应物质的载体数量是有限的，故运输会达到饱和。5物质进入细胞都要穿过细胞膜，不同物质穿过细胞膜的方式不同。如图分别表示在一定范围内细胞膜外物质进入细胞膜内的三种不同情况。据图回答下列问题。(1)据图指出A、B、C所表示的物质运输方式：A是_，B是_，C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、氨基酸通过细胞膜的方式分别是_、_、_。解析：图A所示，随细胞外浓度增加，在一定范围内通过细胞膜进入细胞内的物质运输速率也增加，这是自由扩散。图B中，随着细胞外浓度的增加，通过细胞膜进入细胞内的物质运输速率在前期也几乎呈直线关系增加，但在后期细胞外浓度虽然继续增加，而进入细胞内物质的速率却不是呈直线关系增加，而是逐渐趋向平缓，这说明该物质进入细胞时要依靠细胞膜上的载体，当膜上所有能够参与运输这一物质的载体蛋白质都参与时，其运输速率不再随膜外物质浓度的增加而提高，因此，B是协助扩散。图C表示细胞内物质浓度与时间、细胞外物质浓度关系曲线，也接近于B，说明它也是与细胞膜上的载体蛋白有关。但是在膜外物质浓度比膜内物质浓度低时，该物质仍能进入膜内，说明它是靠主动运输进入细胞的，需要消耗能量，所以C是主动运输。上述三种运输方式中只有主动运输需要消耗细胞内的能量。而细胞内能量是依靠细胞呼吸来供应的。如果加入了呼吸抑制剂后，就会抑制细胞呼吸，这时依靠能量供应的主动运输就不能继续进行。乙醇和CO2进出细胞的方式都是自由扩散，而氨基酸以主动运输的方式进入细胞，并由呼吸作用提供能量。答案：(1)自由扩散协助扩散主动运输(2)主动运输(C)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(时间：25分钟；满分：50分)一、选择题(每小题3分，共24分)1氧气透过肺泡进入毛细血管的过程是()A全部为主动运输B大部分为扩散作用，少部分为主动运输C全部为扩散作用D少部分为扩散作用，大部分为主动运输解析：选C氧气进入毛细血管是通过扩散作用进行的。2将紫色洋葱在完全营养液中浸泡一段时间，撕取外表皮，先用浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液处理，细胞发生质壁分离后，立即将外表皮放入蒸馏水中，直到细胞中的水分不再增加。若在该实验过程中，蔗糖溶液处理前外表皮细胞液的浓度为甲，细胞中的水分不再增加时外表皮细胞液的浓度为乙，则甲、乙的关系以及实验过程中水分进出细胞的方式为()A甲乙，被动运输 B甲乙，被动运输C甲乙，主动运输 D甲乙，主动运输解析：选B蔗糖溶液处理后的细胞放在蒸馏水中能吸收水分，因此，直到细胞中水分不再增加时，细胞液的浓度降低了。水分进出细胞的方式是自由扩散，属于被动运输。3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，在研究物质X的跨膜运输时，发现其运输方式与曲线和曲线相符。请问细胞膜运输物质X的方式是()A主动运输 B协助扩散C自由扩散 D胞吐解析：选A曲线说明运输速率与物质浓度成正比，不受其他因素的限制，应为自由扩散；曲线说明在一定浓度范围内，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，从而保持稳定，说明这种运输方式需要载体，不是自由扩散，可能是协助扩散或主动运输；曲线说明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，说明这种运输方式不是主动运输，有可能是自由扩散或协助扩散；曲线说明运输速率与氧气浓度有关，说明这个过程需要能量。综合曲线和，物质X的运输方式只能是主动运输。4海带细胞中碘的浓度比海水中高出许多，其原因是()A海带细胞膜为全透性膜B碘的通透性强C海带细胞膜上运载碘的载体多D海水中的碘含量高解析：选C海带对碘的吸收是主动运输，从分子水平解释是由于海带细胞膜上运载碘离子的载体多，而载体的种类和数量决定了细胞对离子吸收的种类和数量。5甲、乙两种物质分别依赖自由扩散和协助扩散进入细 胞，如果以人工合成的无蛋白磷脂双分子膜代替细胞 膜，并维持其他条件不变，则()A甲运输被促进 B乙运输被促进C甲运输被抑制 D乙运输被抑制解析：选D是否需要载体是自由扩散与协助扩散的区别。由于人工合成的无蛋白磷脂双分子膜无蛋白质，也就没有载体，协助扩散将受到抑制。6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解析：选C脂溶性小分子物质以自由扩散的方式进出细胞；方式a表示的是自由扩散，如果需要载体蛋白的参与，那么与之有关的载体蛋白应贯穿于细胞膜中构成蛋白质通道；抑制细胞呼吸对方式b的转运速率可能有影响，而对方式a的转运速率无影响。7如图为某种离子跨膜运输的示意图，由此做出的判断正确的是()A图中离子跨膜的正确顺序是乙丙甲B离子跨膜有随机性并消耗ATP中的能量C磷脂的运动使离子跨膜的通道自动开闭D图示的离子跨膜方式为自由扩散解析：选A细胞外的物质先与开口朝外的载体蛋白结合，然后在能量的驱动下，载体蛋白开口朝内，将物质释放出来；细胞膜具有选择透过性；磷脂的运动不能使离子跨膜的通道自动开闭；图示的离子跨膜方式既需要载体又需要能量，为主动运输。8如图所示不能够表达的过程是()A肾小管细胞分泌KB胰岛细胞分泌胰岛素C胃腺细胞分泌胃蛋白酶D淋巴细胞分泌抗体解析：选A题中的图表示的是胞吐过程。B、C、D选项中均涉及分泌蛋白，分泌蛋白的分泌通过胞吐形式排到细胞外，而K的分泌属于主动运输过程。二、非选择题(共26分)9(11分)如图是物质进出细胞的三种方式模式图(黑点代表物质分子)，据图回答：(1)图甲表示_，图乙表示_，图丙表示 _。(2)物质进出细胞需要消耗能量的是_。甘油进入小肠上皮细胞的方式是_，物质进出细胞需要载体蛋白而不消耗能量的方式是_。(3)与甲方式相比，丙方式的主要特点是需要借助_，该物质是在细胞内的_上合成的。与丙相比，乙方式的不同之处是需要_，主要来自于_(细胞器)。(4)加入呼吸抑制剂，_方式将会受到影响。解析：由图示信息可知，图甲是由高浓度运输到低浓度一侧，不需要载体蛋白，为自由扩散，乙图表示的是从低浓度运输到高浓度的一侧，需要载体蛋白协助，并消耗能量，是主动运输；图丙表示由高浓度运输到低浓度一侧，需要载体蛋白协助，不需要消耗能量，所以是协助扩散。甘油进出细胞的方式是自由扩散，协助扩散和主动运输都需要载体蛋白协助，主动运输还需要消耗能量，所以加入呼吸抑制剂，将会影响主动运输。答案：(1)自由扩散主动运输协助扩散(2)乙主动运输甲自由扩散丙协助扩散(3)载体蛋白核糖体消耗能量线粒体(4)乙 10(15分)影响物质进出细胞速率的因素很多，如温度、氧分压、细胞外物质浓度等，如图为离体番茄根细胞中K的含量和氧分压的关系图解。请据图回答下列问题。(1)AB曲线说明_，原因是_。(2)BC曲线说明_，原因是_。(3)在B点，_成为根细胞内K含量继续增高的限制因素。(4)根据上述原理，增进肥效的有效措施是_。(5)图中的哪一条曲线能说明红细胞运输葡萄糖的速率与血浆中葡萄糖浓度之间的关系()解析：主动运输需要载体和能量，载体的多少和种类以及呼吸作用的强弱(与能量产生的多少有关)，这些因素都会影响到主动运输。葡萄糖进入红细胞的运输方式为协助扩散，在一定浓度范围内，血糖浓度越大，运输速率越快，但因膜上运输葡萄糖的载体蛋白的数量是有限的，所以当葡萄糖浓度达到一定值时，运输速率不再加快。答案：(1)在一定的氧分压范围内，番茄根吸收K与氧分压的高低成正比氧分压越高，番茄根细胞的呼吸作用就越强，吸收的K就越多(2)当氧分压达到一定值后，K的吸收就不随氧分压的增高而增加根细胞膜上运输K的载体达到了饱和(3)载体的数量(4)中耕松土，提高根细胞的呼吸作用(5)C知识归纳整合物质穿膜运输问题是学生解题的难点之一，其原因有两个方面，首先是学生对题目涉及的生物体局部结构不清楚，无从着手分析，其次是对物质是否跨膜还是非跨膜(即膜融合)进出细胞，不能作出正确判断。另外学生缺乏空间想象能力，不会将生物体局部结构进行放大，并利用图示表示出来。1物质在细胞内不同细胞器之间的跨膜分析(1)同一细胞内线粒体与叶绿体之间的跨膜：a为O2，b为CO2，由产生场所到利用场所共跨4层膜。(2)分泌蛋白形成过程中的跨膜问题：内质网上的核糖体合成肽链后直接进入内质网中加工，不跨膜。蛋白质在内质网中完成初步加工后，经“出芽”形成囊泡与高尔基体融合，不跨膜。高尔基体对蛋白质进一步加工后，成熟蛋白也以囊泡形式分泌，并与细胞膜融合，以胞吐方式分泌出细胞，整个过程均不跨膜。2.物质在血浆、组织液等内环境与细胞之间的跨膜分析(1)几种由单层细胞形成的结构：人体中有很多由单层细胞构成的管状或泡状结构，如毛细血管、毛细淋巴管、小肠绒毛、肺泡、肾小球和肾小管等，这些非常薄的结构有利于物质交换，物质通过这些管壁或泡壁时，要经过2层细胞膜。(2)物质由血浆进入组织液的跨膜：葡萄糖、氧气等物质从血浆进入组织液，经过组织处的毛细血管，至少要跨毛细血管壁(一层上皮细胞，共2层细胞膜)。(3)物质由组织液进入细胞的跨膜：物质由组织液进入细胞的跨膜，要分析该物质具体在细胞中被利用的场所，然后计算出跨膜层数。如图中葡萄糖等物质利用的场所是细胞质基质，因此组织液中的葡萄糖等物质只跨1层膜，进入细胞质基质即被利用。氧气利用的场所在线粒体内膜上，它要跨3层膜，进入线粒体中被利用。3体外环境与血浆之间的跨膜分析物质由体外环境(肺泡、小肠等)进入血浆，至少要跨1层上皮细胞和1层毛细血管壁细胞，即要跨4层膜，才能进入到血浆中。物质进入血浆后，由循环系统转运到全身各处的毛细血管，该过程是不跨膜的。强化针对训练11分子CO2从叶肉细胞的线粒体基质中扩散出来，进入一相邻细胞的叶绿体基质内，至少穿过的生物膜层数及磷脂分子层数分别是()A5层和10层B6层和12层C7层和7层 D8层和16层解析：选B1分子CO2从叶肉细胞的线粒体基质中扩散出来，进入相邻细胞的叶绿体基质内(如图)，因叶绿体和线粒体都是具有双层膜的细胞器，故共穿过的生物膜是6层，而每一层膜由2层磷脂分子构成，所以共穿过12层磷脂分子层。2内质网腔内的分泌蛋白，输送到高尔基体腔内进一步加工，最后释放到细胞外。这一过程中分泌蛋白通过的生物膜层数是()A4层B3层C2层D0层解析：选D如图所示，分泌蛋白在内质网上的核糖体中合成，经过内质网的加工，由内质网腔膨大、出芽形成具膜的小泡，把分泌蛋白输送到高尔基体腔内，做进一步加工后，再由高尔基体边缘突起形成小泡，把蛋白质裹在小泡内，运输到细胞膜，最后小泡与细胞膜融合，经细胞膜的胞吐作用把蛋白质释放到细胞外。整个过程中分泌蛋白都是以小泡的形式移动，而并非穿过生物膜进行运输，故这一过程中穿过的生物膜层数是