新教材適用2024-2025學年高中生物第4章細胞的物質(zhì)輸入和輸出第2節(jié)主動運輸與胞吞胞吐學案新人教版必修1

第2節(jié)主動運輸與胞吞、胞吐課標要求1．駕馭區(qū)分被動運輸和主動運輸?shù)姆椒ā?．理解主動運輸對細胞生活的意義。3．駕馭胞吞、胞吐的特點及對細胞的生命活動的意義。核心素養(yǎng)1．生命觀念——結(jié)構(gòu)與功能觀：細胞膜結(jié)構(gòu)與物質(zhì)運輸功能的適應性。2．科學思維——分析與綜合：對比分析物質(zhì)運輸方式的特點，歸納異同點。3．科學探究——依據(jù)物質(zhì)運輸方式的差異，設計試驗探究某種物質(zhì)的運輸方式。學問點一主動運輸必備學問·夯實雙基1．概念：物質(zhì)從_低濃度__一側(cè)運輸?shù)絖高濃度__一側(cè)，須要_載體蛋白__的幫助，同時還須要消耗細胞內(nèi)化學反應所釋放的_能量__。2．特點：_逆__(填“順”或“逆”)濃度梯度，_須要__(填“須要”或“不須要”)載體，_須要__(填“須要”或“不須要”)能量。3．舉例：_小腸上皮細胞汲取離子、氨基酸、葡萄糖，腎小管上皮細胞汲取無機鹽離子等__。4．意義：主動運輸方式保證了活細胞能夠依據(jù)_生命活動__的須要，主動選擇汲取所須要的_物質(zhì)__，排出_代謝廢物__和對細胞有害的物質(zhì)?；顋學|巧|練1.主動運輸過程中，須要載體蛋白幫助和ATP供應能量。(√)2．植物細胞通過主動運輸汲取不同礦質(zhì)離子的速率都相同。(×)3．須要消耗ATP的運輸方式都是主動運輸。(×)深|入|探|討1.主動運輸須要的能量主要通過細胞進行有氧呼吸供應。植物生長需從土壤中汲取大量無機鹽。請說明在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中為什么要給作物松土？提示：松土可增加土壤中O2含量，促進有氧呼吸，有利于植物主動汲取各種無機鹽離子。2．從主動運輸?shù)臈l件角度分析，與主動運輸有直接關系的細胞器有哪些？提示：供應能量的細胞器是線粒體，供應載體蛋白的細胞器是核糖體。3．逆濃度梯度運輸方式肯定須要載體蛋白嗎？須要轉(zhuǎn)運蛋白的運輸方式肯定消耗能量嗎？提示：能實現(xiàn)逆濃度梯度運輸?shù)氖侵鲃舆\輸，須要載體蛋白；幫助擴散須要轉(zhuǎn)運蛋白，但不消耗能量。課內(nèi)探究·名師點睛1．影響主動運輸?shù)囊蛩?1)載體蛋白的種類和數(shù)量①載體具有特異性：不同物質(zhì)的運輸所需的載體蛋白不同；不同生物膜上的載體蛋白的種類和數(shù)目不同。②載體具有飽和性：當細胞膜上的載體運輸某物質(zhì)已達飽和時，細胞汲取該物質(zhì)的速率不再隨物質(zhì)濃度的增大而增大。③載體在運輸過程中不被“消耗”，可以反復利用。(2)能量供應：凡是能夠影響能量供應(呼吸作用)的因素都影響主動運輸?shù)乃俾?，如溫度、氧氣濃度等?．主動運輸?shù)念愋?1)干脆型：干脆消耗ATP的主動運輸，通常稱為泵(ATP驅(qū)動泵)，如Na＋－K＋泵(如圖1)。(2)間接型：利用依靠ATP的Na＋－K＋泵活動建立的細胞膜兩側(cè)Na＋的跨膜濃度梯度主動運輸，如腎小管對氨基酸、葡萄糖等的重汲取(如圖2)。典|例|剖|析典例1下圖中甲表示物質(zhì)跨膜運輸?shù)氖疽鈭D(1～4代表物質(zhì)運輸?shù)姆绞?。據(jù)圖回答相關問題。(1)脂溶性的有機小分子通過圖甲中的_1__(填標號)方式進入細胞，影響這種運輸方式速率的因素主要是_膜兩側(cè)物質(zhì)的濃度差__。(2)圖甲中2與3相比，2具有的主要特點是_逆濃度梯度運輸且消耗能量__。(3)3、4兩種物質(zhì)跨膜運輸方式中，被轉(zhuǎn)運物質(zhì)不須要與轉(zhuǎn)運蛋白結(jié)合的是_4__。(填標號)(4)圖甲中2方式的轉(zhuǎn)運速率與能量的關系如圖乙所示，則a、b兩點轉(zhuǎn)運速率的限制因素分別是_能量__、_載體蛋白數(shù)量__。解析：(1)依據(jù)相像相溶的原理，脂溶性的有機小分子以自由擴散的方式進入細胞，即圖甲中的1方式，由于自由擴散的特點為物質(zhì)由高濃度向低濃度擴散，因此影響自由擴散的主要因素是膜兩側(cè)物質(zhì)的濃度差。(2)圖甲中2為主動運輸，其特點是逆濃度梯度進行運輸，須要載體蛋白，消耗能量，而圖甲中3為幫助擴散，其特點是順濃度梯度進行運輸，須要載體蛋白，不消耗能量。(3)圖甲中3、4均為幫助擴散，但4是通過通道蛋白進行的幫助擴散，因此被轉(zhuǎn)運物質(zhì)不須要與轉(zhuǎn)運蛋白結(jié)合。(4)圖乙代表主動運輸轉(zhuǎn)運速率與能量的關系，由圖分析可知，圖中a點轉(zhuǎn)運速率的限制因素是能量，b點轉(zhuǎn)運速率的限制因素是載體蛋白的數(shù)量。變式訓練?如下圖所示，某些植物細胞利用①把細胞內(nèi)的H＋運出，導致細胞外H＋濃度較高；能夠依靠②和H＋濃度差把H＋和X分子運入細胞。以下敘述正確的是(C)A．①和②的化學本質(zhì)不同B．①和②的空間結(jié)構(gòu)相同C．H＋運出細胞的方式是主動運輸D．氧氣濃度對細胞汲取X分子無影響解析：分析題圖可知，①②均為轉(zhuǎn)運蛋白，化學本質(zhì)均為蛋白質(zhì)，A項錯誤；蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)確定功能，①②的功能不同，故可推想其空間結(jié)構(gòu)也不相同，B項錯誤；依據(jù)圖示可知，H＋運出細胞須要載體蛋白和消耗能量，故其運輸方式為主動運輸，C項正確；由圖可知，H＋運出細胞須要消耗能量，而細胞外和細胞內(nèi)的H＋濃度梯度產(chǎn)生的勢能，又可推動細胞對H＋和X分子的汲取，氧氣濃度可影響H＋外運，進而影響細胞外和細胞內(nèi)H＋濃度差，從而影響對X分子的汲取，故氧氣濃度對細胞汲取X分子有影響，D項錯誤。學問點二胞吞與胞吐必備學問·夯實雙基1．概念(1)胞吞：當細胞攝取大分子時，首先是大分子與膜上的_蛋白質(zhì)__結(jié)合，從而引起這部分細胞膜內(nèi)陷形成小囊，包圍著大分子；然后小囊從細胞膜上分別下來，形成_囊泡__，進入細胞內(nèi)部。(2)胞吐：細胞須要外排的大分子，先在細胞內(nèi)形成_囊泡__，_囊泡__移動到細胞膜處，與細胞膜_融合__，將大分子排出細胞。2．特點：運輸?shù)奈镔|(zhì)一般為_大分子__，須要細胞膜上的特定_蛋白質(zhì)__參加，須要_消耗能量__。3．胞吞、胞吐模式圖4．實例(1)胞吞：吞噬細胞吞噬病原體、單細胞動物(如草履蟲、變形蟲等)吞食食物顆粒等。(2)胞吐：分泌蛋白的形成過程等。活|學|巧|練1.大分子有機物要通過載體蛋白的幫助才能進入細胞內(nèi)。(×)2．須要消耗能量的運輸方式都是主動運輸。(×)3．細胞膜的流淌性對于細胞完成物質(zhì)運輸功能具有重要意義。(√)深|入|探|討1.通過胞吞和胞吐進出細胞的物質(zhì)須要穿過幾層膜？提示：0層。胞吞和胞吐是借助于膜的融合完成的，并沒有穿過膜。2．大分子物質(zhì)進出細胞核屬于胞吞、胞吐嗎？提示：不屬于。大分子物質(zhì)是通過核孔進出細胞核的，而不是通過胞吞、胞吐方式。3．細胞內(nèi)囊泡膜的來源有哪些？提示：細胞膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜、高爾基體膜等。課內(nèi)探究·名師點睛特殊提示：(1)胞吞和胞吐依靠于生物膜的結(jié)構(gòu)特點——具有肯定的流淌性。(2)胞吐過程中，會伴隨有關生物膜成分的更新。(3)消耗能量的運輸方式除主動運輸外，還有胞吞和胞吐。典|例|剖|析典例2如圖表示物質(zhì)進入細胞的四種方式，有關說法錯誤的是(A)A．溫度只影響圖中②和③過程的速率B．吞噬細胞通過④過程吞噬病原體C．小腸上皮細胞汲取乙醇的方式是①D．小腸上皮細胞汲取氨基酸的方式是③解析：圖中①為自由擴散，②為幫助擴散，③為主動運輸，④為胞吞。溫度影響分子的運動速率，影響細胞膜的流淌性及呼吸酶的活性，從而影響①②③④過程，A項錯誤；吞噬細胞通過胞吞過程吞噬病原體，B項正確；乙醇經(jīng)自由擴散進入細胞，C項正確；小腸上皮細胞通過主動運輸?shù)姆绞郊橙“被?，D項正確。變式訓練?如圖為受體介導的胞吞作用，依據(jù)圖示，下列敘述不正確的是(A)A．該過程以膜的選擇透過性為基礎才能發(fā)生B．該過程要有細胞表面識別和內(nèi)部供能才可能完成C．構(gòu)成囊泡的基本支架是磷脂雙分子層D．分泌蛋白合成和運輸過程有膜成分的更新解析：分析圖示可知，囊泡的形成體現(xiàn)了膜的流淌性，即該過程以膜的流淌性為基礎才能發(fā)生，A項錯誤；題圖為受體介導的胞吞作用，即須要細胞表面的受體的識別作用和細胞內(nèi)部供應能量，B項正確；囊泡膜屬于生物膜，所以構(gòu)成囊泡的基本支架是磷脂雙分子層，C項正確；分泌蛋白合成和運輸過程中囊泡膜與高爾基體膜、細胞膜融合實現(xiàn)了高爾基體膜、細胞膜成分的更新，D項正確。一、物質(zhì)運輸方式的推斷1．結(jié)合實例干脆進行推斷運輸方式實例自由擴散小部分水、氣體(O2、CO2等)、脂溶性物質(zhì)(甘油、脂肪酸、性激素、乙醇、乙二醇、苯等)進出細胞幫助擴散葡萄糖進入紅細胞、大部分水進出細胞主動運輸無機鹽離子、氨基酸、核苷酸、葡萄糖(進入紅細胞除外)進出細胞胞吐、胞吞蛋白質(zhì)的分泌、吞噬細胞吞噬抗原和細胞碎片等2.依據(jù)分子大小及對轉(zhuǎn)運蛋白、能量的須要狀況進行推斷(如圖)3．依據(jù)運輸方向推斷順濃度梯度的跨膜運輸方式是自由擴散和幫助擴散，逆濃度梯度的跨膜運輸方式肯定是主動運輸。4．依據(jù)達到平衡時的濃度推斷若達到平衡時細胞內(nèi)外仍存在濃度差，則是主動運輸，因為自由擴散和幫助擴散達到平衡時，細胞內(nèi)外濃度相等。典例3(2024·江蘇南通高一期中)下圖是小腸上皮細胞汲取鐵離子的示意圖，下列相關敘述錯誤的是(D)A．蛋白1運輸亞鐵血紅素的動力是濃度差B．蛋白2具有催化功能C．蛋白3運輸Fe2＋的方式屬于主動運輸D．蛋白4運輸Fe2＋須要消耗ATP解析：據(jù)圖分析，亞鐵血紅素通過蛋白1進入細胞，由高濃度向低濃度運輸，為幫助擴散；Fe3＋在蛋白2的作用下變成了Fe2＋，說明蛋白2是酶，具有催化功能；Fe2＋通過蛋白3逆濃度梯度進入細胞，說明其運輸方式為主動運輸；H＋通過蛋白3順濃度梯度進入細胞，說明其運輸方式為幫助擴散；蛋白4運輸Fe2＋是從高濃度向低濃度運輸，為幫助擴散，不須要消耗ATP；蛋白5能使Fe2＋轉(zhuǎn)變成Fe3＋，說明蛋白5為酶，具有催化功能。二、影響物質(zhì)跨膜運輸?shù)囊蛩?．影響自由擴散和幫助擴散的因素方式影響因素影響趨勢曲線自由擴散膜兩側(cè)物質(zhì)的濃度差與濃度差成正相關幫助擴散①膜兩側(cè)物質(zhì)的濃度差；②膜上轉(zhuǎn)運蛋白的種類和數(shù)量當載體蛋白達到飽和時，物質(zhì)濃度增加，物質(zhì)的運輸速率也不再增加2.影響主動運輸?shù)囊蛩?1)載體蛋白的種類和數(shù)量：確定所運輸?shù)奈镔|(zhì)的種類和數(shù)量(如圖)。載體蛋白的數(shù)量有限，當細胞膜上的載體蛋白達到飽和時，細胞汲取相應物質(zhì)的速率不再隨物質(zhì)濃度的增大而增加。(2)能量：凡是影響細胞產(chǎn)生能量的因素都能影響主動運輸，如O2濃度、溫度等(如圖)。留意：與O2濃度沒有關系的跨膜運輸方式有自由擴散和幫助擴散，這兩種方式都不須要細胞呼吸供應能量。典例4(2024·首都師范高校附屬中學期末)物質(zhì)進入細胞都要穿過細胞膜，不同物質(zhì)穿過細胞膜的方式不同。下圖表示在肯定范圍內(nèi)細胞膜外物質(zhì)進入細胞膜的三種不同狀況。A、B、C表示的物質(zhì)跨膜運輸方式分別是(B)A．主動運輸、易化擴散、自由擴散B．自由擴散、幫助擴散、主動運輸C．自由擴散、簡潔擴散、易化擴散D．自由擴散、幫助擴散、被動運輸解析：據(jù)圖分析，A曲線圖細胞外濃度與運輸速率成正比，屬于自由擴散；B曲線圖中，在肯定濃度范圍內(nèi)，隨著細胞外濃度的增加，運輸速率加快，到達肯定濃度時，物質(zhì)跨膜運輸速率不再增加，屬于幫助擴散；C曲線圖中物質(zhì)運輸方向可以是低濃度運輸?shù)礁邼舛?，屬于主動運輸。故選B。學|霸|記|憶1.主動運輸既須要消耗能量，又須要載體蛋白，無機鹽離子主要以主動運輸方式出入細胞。2．大分子物質(zhì)或顆粒性物質(zhì)進出細胞依靠于胞吞或胞吐。3．物質(zhì)跨膜運輸與細胞膜的選擇透過性和流淌性有關。1．(2024·醴陵二中、醴陵四中兩校聯(lián)考)下列關于物質(zhì)跨膜運輸實例的說法，不正確的是(C)A．葡萄糖進入紅細胞屬于幫助擴散，圖表示鉀離子進入細胞的方式B．植物細胞的原生質(zhì)層相當于一層半透膜C．小分子物質(zhì)都能通過細胞膜，大分子物質(zhì)則不能D．細胞的吸水和失水是水分子順相對含量梯度跨膜運輸?shù)倪^程解析：圖示物質(zhì)運輸過程須要消耗能量，屬于主動運輸方式，鉀離子通過主動運輸進入細胞，A項正確；植物細胞的原生質(zhì)層具有選擇透過性，相當于一層半透膜，B項正確；小分子不肯定能通過細胞膜，大分子物質(zhì)可通過胞吞、胞吐進出細胞，C項錯誤；水分子通過被動運輸進出細胞，細胞的吸水和失水是水分子順相對含量梯度跨膜運輸?shù)倪^程，D項正確。2．(2024·浙江寧波高一質(zhì)檢)下圖為物質(zhì)出入細胞的某種方式的示意圖。下列敘述錯誤的是(C)A．該過程體現(xiàn)了細胞膜的流淌性B．人體細胞存在這種物質(zhì)進入細胞的方式C．這種方式轉(zhuǎn)運的物質(zhì)是大分子物質(zhì)D．在細胞質(zhì)中出現(xiàn)的小泡可與溶酶體融合解析：圖示為胞吞過程，體現(xiàn)了細胞膜的流淌性，A項正確；人體細胞存在這種物質(zhì)進入細胞的方式，如吞噬細胞吞噬抗原，B項正確；胞吞、胞吐也會轉(zhuǎn)運小分子物質(zhì)，如乙酰膽堿、去甲腎上腺素等，C項錯誤；在細胞質(zhì)中包袱著蒼老細胞器的小泡可與溶酶體融合，D項正確。3．圖1表示物質(zhì)進出細胞的幾種方式；圖2表示用相同的培育液培育水稻和番茄一段時間后，測得的培育液中各種離子(Mg2＋、Ca2＋、SiOeq\o\al(4－,4))的濃度。請依據(jù)圖回答問題：(1)細胞膜功能的主要擔當者是_蛋白質(zhì)(或膜蛋白)__，大分子物質(zhì)進出細胞只能依靠胞吞和胞吐，這依靠于細胞膜具有_肯定的流淌性__。(2)在圖1中的a～e的五種過程中，代表主動運輸?shù)氖莀a、e__，能表示乙醇運輸過程的是_b__，能表示K＋從血漿進入紅細胞過程的是_a__。(3)從圖2中可以看出番茄生長過程中需求量最大的離子是_Ca2＋__，水稻需求量最大的離子是_SiOeq\o\al(4－,4)__，說明不同植物細胞對離子的汲取具有_選擇性__，這與細胞膜上的_載體蛋白的種類__有關。(4)水稻培育液里的Mg2＋和Ca2＋濃度高于初始濃度，緣由是_水稻細胞汲取水分的速率大于汲取離子的速率(或水稻細胞汲取水分的比例大于汲取離子的比例)__。解析：(1)蛋白質(zhì)是細胞膜功能的主要擔當者，大分子物質(zhì)進