江苏高三生物一轮复习第2单元　第10讲　物质进出细胞的方式导学案

第10讲物质进出细胞的方式【课标要求】1.举例说明有些物质顺浓度梯度进出细胞，不需要额外提供能量；有些物质逆浓度梯度进出细胞，需要能量和载体蛋白。2.举例说明大分子物质可以通过胞吞、胞吐进出细胞。考点1被动运输与主动运输考点透析知识1被动运输1.概念：物质以扩散方式进出细胞，不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量的跨膜运输方式。2.形式：自由扩散(简单扩散)和协助扩散(易化扩散)。形式自由扩散协助扩散图示方式甲方式乙运输方向高浓度一侧→低浓度一侧(顺浓度梯度)概念物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式条件不需要转运蛋白，不消耗能量需要转运蛋白，不消耗能量举例O2和CO2等气体；水(少数情况)；苯、乙醇等葡萄糖、氨基酸的顺浓度梯度跨膜运输；水通过水通道蛋白的运输3.通道蛋白与载体蛋白的异同通道蛋白转运速率与物质浓度成比例，比载体蛋白介导的转运速度更快。知识2主动运输1.物质运输方向：逆浓度梯度，即从低浓度一侧→高浓度一侧。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；小肠上皮细胞吸收葡萄糖、氨基酸等分子。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。转运蛋白参与物质跨膜运输的转运蛋白分为载体蛋白和通道蛋白。载体蛋白既可以介导主动运输，又可以介导协助扩散，通道蛋白一般介导协助扩散。通道蛋白有离子通道蛋白和水通道蛋白等。(1)离子通道和钠钾泵生物膜对无机离子的跨膜运输有被动运输(顺离子浓度梯度)和主动运输(逆离子浓度梯度)两种方式。被动运输的通道称离子通道，主动运输的离子载体称为离子泵。如下图所示：上图中，Na＋和K＋各行其道，且只有通道开放时，离子才能顺浓度梯度流动，该过程不消耗能量，属于协助扩散(如图中K＋通过K＋通道外流，Na＋因Na＋通道未开放而不能内流)。钠钾泵能逆浓度梯度转运Na＋和K＋，转运方向相反，且钠钾泵同时具有ATP水解酶的作用，催化ATP水解并释放能量，为Na＋和K＋主动运输供能(如Na＋运出神经细胞，K＋进入神经细胞)。(2)单一运输载体、同向协同运输载体和反向协同运输载体下图中钠钾泵、GLUT2、GLUT5、SGLT1分别代表载体，其中GLUT5属于单一运输载体，只能专一性运载果糖。钠钾泵、GLUT2、SGLT1能运输两种物质，属于协同运输载体，其中SGLT1、GLUT2属于同向协同运输载体，钠钾泵属于反向协同运输载体。思辨小练判断下列说法的正误：(1)转运蛋白的种类和数量或空间结构的变化对许多物质跨膜运输起决定性作用。(√)(2)在细胞膜上运输水分子的蛋白质有载体蛋白和通道蛋白。(×)提示：细胞膜上运输水分子的蛋白质是通道蛋白。(3)水分子通过细胞膜的方式是自由扩散和协助扩散。(√)(4)载体蛋白与被运输物质结合有特异性，通道蛋白运输物质没有特异性。(×)(5)同种物质进出同一细胞的方式一定相同。(×)(6)葡萄糖进入细胞的跨膜运输方式都是协助扩散。(×)提示：葡萄糖进入红细胞为协助扩散，进入小肠绒毛上皮细胞及被肾小管细胞重吸收都是主动运输。典题说法考向1被动运输(多选)(2024·黑吉辽卷)研究人员对小鼠进行致病性大肠杆菌接种，构建腹泻模型。用某种草药进行治疗，发现草药除了具有抑菌作用外，对于空肠、回肠黏膜细胞膜上的水通道蛋白3(AQP3)的相对表达量也有影响，结果如图所示。下列叙述正确的是(BCD)A.水的吸收以自由扩散为主、水通道蛋白的协助扩散为辅B.模型组空肠黏膜细胞对肠腔内水的吸收减少，引起腹泻C.治疗后空肠、回肠AQP3相对表达量提高，缓解腹泻，减少致病菌排放D.治疗后回肠AQP3相对表达量高于对照组，可使回肠对水的转运增加【解析】水分子跨膜运输的主要方式是经过水通道蛋白的协助扩散，A错误。(2024·淮安期末)载体蛋白几乎存在于所有类型的生物膜上，下图为载体蛋白通过构象改变介导某物质进入细胞的示意图。下列叙述错误的是(B)A.该物质进入细胞的方式为协助扩散B.该物质不可能是葡萄糖C.载体蛋白构象的改变是可逆的D.载体蛋白的数量会影响该物质的运输速率【解析】该物质进入细胞需要载体蛋白，顺浓度梯度，不消耗能量，为协助扩散，A正确；红细胞吸收葡萄糖的方式为协助扩散，所以该物质可能是葡萄糖，B错误；载体蛋白通过构象改变介导某物质进入细胞，载体蛋白构象的改变是可逆的，C正确；该物质进入细胞需要载体蛋白，载体蛋白的数量会影响该物质的运输速率，D正确。考向2主动运输和被动运输综合(2024·镇江期初)海水稻具有优良的耐盐碱性，下图表示不同物质进出根部成熟区细胞的作用示意图，其中①和②为水进入细胞的过程。下列叙述正确的是(D)A.H＋进出液泡的过程均离不开ATP的供能B.Na＋进入细胞和液泡过程均需与膜转运蛋白结合C.过程②的运输速率高于①体现了通道蛋白体的高效性D.Na＋在液泡中的积累可提高成熟区细胞吸水能力【解析】由图可知，H＋进液泡消耗ATP，H＋出液泡是顺浓度梯度，不消耗能量，A错误；Na＋进入细胞不需要消耗能量，经过的是通道蛋白，不需要与膜转运蛋白结合，B错误；过程②是自由扩散，①是通过水通道蛋白的协助扩散，过程①的运输速率高于②，能体现通道蛋白的高效性，C错误；Na＋在液泡中积累，会增加细胞液的渗透压，从而提高细胞吸水能力，D正确。(2024·山东卷)植物细胞被感染后产生的环核苷酸结合并打开细胞膜上的Ca2＋通道蛋白，使细胞内Ca2＋浓度升高，调控相关基因表达，导致H2O2含量升高进而对细胞造成伤害；细胞膜上的受体激酶BAK1被油菜素内酯活化后关闭上述Ca2＋通道蛋白。下列说法正确的是(B)A.环核苷酸与Ca2＋均可结合Ca2＋通道蛋白B.维持细胞Ca2＋浓度的内低外高需消耗能量C.Ca2＋作为信号分子直接抑制H2O2的分解D.油菜素内酯可使BAK1缺失的被感染细胞内H2O2含量降低【解析】环核苷酸能够结合细胞膜上的Ca2＋通道蛋白，Ca2＋不需要与通道蛋白结合，A错误；环核苷酸结合并打开细胞膜上的Ca2＋通道蛋白，使细胞内Ca2＋浓度升高，Ca2＋内流属于协助扩散，故维持细胞Ca2＋浓度的内低外高是主动运输，需消耗能量，B正确；Ca2＋作为信号分子，调控相关基因表达，导致H2O2含量升高，不是直接抑制H2O2的分解，C错误；BAK1缺失的被感染细胞，不能被油菜素内酯活化，不能关闭Ca2＋通道蛋白，将导致H2O2含量升高，D错误。考点2胞吞与胞吐、影响物质运输的因素考点透析知识1胞吞和胞吐1.胞吞和胞吐的过程运输方式胞吞胞吐图示过程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。然后其从细胞膜上分离下来，形成囊泡，进入细胞内部的现象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实例①变形虫摄取有机物；②巨噬细胞吞噬抗原①一些激素、消化酶的分泌；②浆细胞分泌抗体原理膜的流动性2.胞吞、胞吐的意义在物质运输的过程中，胞吞、胞吐是普遍存在的现象，它们需要消耗细胞呼吸所释放的能量。解疑释惑“三看法”快速判定物质出入细胞的方式知识2影响物质跨膜运输的因素1.物质浓度差对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，原因是受转运蛋白数量的限制。主动运输一般不受浓度差的影响。2.氧气含量(能量、ATP量)对物质跨膜运输的影响氧气含量通过影响细胞呼吸进而直接或间接影响主动运输的速率。(1)P点时，可通过无氧呼吸为主动运输提供能量。(2)P～Q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。(3)Q点以后：当氧气含量达到一定程度后，受转运蛋白数量以及其他因素的限制，运输速率不再增加。3.温度也会通过影响膜分子的运动、ATP合成酶活性等，进而影响被动运输、主动运输和胞吞、胞吐的速率。思辨小练1.判断下列说法的正误：(1)以胞吐、胞吐方式进出细胞的都是生物大分子或颗粒物。(×)提示：一些小分子，如神经递质是通过胞吐释放的。(2)巨噬细胞吞噬病原体不需要消耗能量，也不需要转运蛋白的协助。(×)(3)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。(√)(4)低温使蛋白质活性降低，因此只影响协助扩散和主动运输。(×)(5)主动运输不一定消耗细胞呼吸产生的ATP。(√)(6)胞吞过程离不开囊泡运输的识别和定位。(×)提示：细胞进行胞吞时，大分子等物质需要先与细胞膜上的受体结合，才能内陷形成囊泡。2.新生儿小肠上皮细胞直接吸收母乳中的免疫球蛋白是什么运输方式？需要膜蛋白发挥作用吗？需要消耗能量吗？提示：新生儿小肠上皮细胞通过胞吞直接吸收母乳中的免疫球蛋白。需要膜蛋白发挥识别功能。需消耗能量。典题说法考向1胞吞和胞吐(2024·浙江卷)婴儿的肠道上皮细胞可以吸收母乳中的免疫球蛋白，此过程不涉及(C)A.消耗ATP B．受体蛋白识别C.载体蛋白协助 D．细胞膜流动性【解析】免疫球蛋白化学本质是蛋白质，是大分子物质，吸收方式为胞吞，需要受体蛋白的识别，不需要载体蛋白的协助，需要消耗ATP，胞吞体现了细胞膜具有一定的流动性的结构特点。考向2影响物质运输的因素(2024·南通期中)盐碱地中过量的钠盐会对水稻的生存造成威胁，由我国农业科学家陈日胜培育的“海稻86”具有良好的抗盐碱能力。如图为“海稻86”A.水分子主要是以图中方式②进入根细胞的，这与细胞膜的结构有关B.“海稻86”将根细胞细胞质基质中的Na＋C.SOS1和NHX对Na＋的转运速率不受细胞呼吸强度影响D.根细胞将Na＋和H＋排出细胞外的运输方式相同【解析】水进入海水稻的运输方式有自由扩散(方式①)和协助扩散(方式②)两种，水更多的是以方式②进入根细胞，这与细胞膜上的水通道蛋白有关，A正确；海水稻通过液泡吸收Na＋是从