2024-2025學(xué)年新教材高中生物第4章細(xì)胞的物質(zhì)輸入和輸出第2節(jié)主動運(yùn)輸與胞吞胞吐學(xué)案新人教版必修1

PAGE11-第2節(jié)主動運(yùn)輸與胞吞、胞吐學(xué)問點(diǎn)一主動運(yùn)輸[新知導(dǎo)學(xué)]主動運(yùn)輸(1)物質(zhì)運(yùn)輸方向：一般狀況下物質(zhì)從低濃度一側(cè)運(yùn)輸?shù)礁邼舛纫粋?cè)。(2)兩個條件：細(xì)胞膜上相應(yīng)載體蛋白的幫助；消耗細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)所釋放的能量。(3)實例：K＋、Ca2＋、Na＋等離子通過細(xì)胞膜。(4)意義：保證了活細(xì)胞能根據(jù)生命活動的須要，主動選擇汲取所須要的養(yǎng)分物質(zhì)，排出代謝廢物和對細(xì)胞有害的物質(zhì)。1．主動運(yùn)輸須要的能量主要通過細(xì)胞進(jìn)行有氧呼吸供應(yīng)。植物生長需從土壤中汲取大量無機(jī)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(jìn)有氧呼吸，有利于植物主動汲取各種無機(jī)鹽離子。2．從主動運(yùn)輸?shù)臈l件角度分析，與主動運(yùn)輸有干脆關(guān)系的細(xì)胞器有哪些？提示：能量——線粒體，載體蛋白——核糖體。[重難探究]1．概念物質(zhì)逆濃度梯度進(jìn)行跨膜運(yùn)輸，須要載體蛋白的幫助，同時還須要消耗細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)所釋放的能量，這種方式叫作主動運(yùn)輸。2．特點(diǎn)①逆濃度梯度。②須要載體蛋白幫助。③須要消耗能量。3．實例小腸絨毛上皮細(xì)胞對K＋、Na＋、葡萄糖、氨基酸等養(yǎng)分物質(zhì)的汲取。4．示意圖解讀(注：代表物質(zhì)，其密度代表物質(zhì)濃度。細(xì)胞膜中間的三個大球形表示載體蛋白)5．影響運(yùn)輸?shù)囊蛩丌佥d體：載體蛋白具有特異性和飽和現(xiàn)象，對運(yùn)輸產(chǎn)生制約作用。②能量：凡能影響細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生能量的因素，都能影響主動運(yùn)輸，如O2濃度、溫度等。6．生理意義主動運(yùn)輸這種物質(zhì)出入細(xì)胞的方式，保證活細(xì)胞根據(jù)生命活動的須要，主動選擇汲取所須要的養(yǎng)分物質(zhì)，排出代謝廢物和對細(xì)胞有害的物質(zhì)。由此可見，主動運(yùn)輸對于活細(xì)胞完成各項生命活動有重要作用。[典題演練]1．如圖為一種溶質(zhì)分子跨膜運(yùn)輸?shù)氖疽鈭D。下列相關(guān)敘述錯誤的是(B)A．載體①逆濃度運(yùn)輸溶質(zhì)分子B．載體②具有ATP酶活性C．載體①和②轉(zhuǎn)運(yùn)方式不同D．載體②轉(zhuǎn)運(yùn)溶質(zhì)分子的速率比自由擴(kuò)散快解析：本題主要考查物質(zhì)跨膜運(yùn)輸方式與識圖實力。由圖分析可知，載體①逆濃度梯度運(yùn)輸溶質(zhì)分子，須要消耗ATP，A項正確。載體②順濃度梯度運(yùn)輸溶質(zhì)分子，不消耗ATP，不具有ATP酶活性，B項錯誤。載體①和②轉(zhuǎn)運(yùn)方式不同，前者是主動運(yùn)輸，后者是幫助擴(kuò)散，C項正確。幫助擴(kuò)散有載體幫助，自由擴(kuò)散不須要載體幫助，幫助擴(kuò)散速率較快，D項正確。2．下圖表示細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的方式，下列說法不正確的是(C)A．圖中c～e過程中，可代表細(xì)胞分泌Na＋過程的是eB．生物膜功能的差異主要是由圖中A確定的C．物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的方式只有a、e這種方式才是消耗能量的D．圖中所示的結(jié)構(gòu)中，A和B物質(zhì)大都不是靜止的解析：圖中由D糖蛋白的結(jié)構(gòu)可以推斷細(xì)胞膜的內(nèi)外側(cè)，有D的一側(cè)為外側(cè)，a、b、c、d、e分別代表主動運(yùn)輸、自由擴(kuò)散、幫助擴(kuò)散、幫助擴(kuò)散和主動運(yùn)輸；細(xì)胞分泌Na＋屬于主動運(yùn)輸，方向由細(xì)胞內(nèi)→細(xì)胞外，所以e過程可代表細(xì)胞分泌Na＋；蛋白質(zhì)是生命活動的主要擔(dān)當(dāng)者，所以膜功能的差異主要由圖中A確定；物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的方式中除了主動運(yùn)輸消耗能量外，胞吞和胞吐也消耗能量；細(xì)胞膜中蛋白質(zhì)分子和磷脂分子大多數(shù)是運(yùn)動的。學(xué)問點(diǎn)二胞吞、胞吐[新知導(dǎo)學(xué)]胞吞和胞吐1．胞吞：大分子附著在細(xì)胞膜表面，這部分細(xì)胞膜內(nèi)陷形成小囊，包圍著大分子。然后，小囊從細(xì)胞膜上分別下來，形成囊泡，進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部。2．胞吐：細(xì)胞須要外排的大分子，先在細(xì)胞內(nèi)形成囊泡，然后移動到細(xì)胞膜處，并與之融合，將大分子排出細(xì)胞。3．胞吞和胞吐是否須要消耗能量？是否須要載體蛋白幫助？與膜的流淌性是否有關(guān)？提示：須要能量，不須要載體，與膜的流淌性有關(guān)。[重難探究]1．離子和小分子物質(zhì)可以通過自由擴(kuò)散、幫助擴(kuò)散和主動運(yùn)輸?shù)确绞竭M(jìn)行跨膜運(yùn)輸進(jìn)出細(xì)胞，但是大分子物質(zhì)不能干脆跨膜進(jìn)出細(xì)胞，大分子物質(zhì)是通過胞吞和胞吐進(jìn)出細(xì)胞的。(1)胞吞：大分子物質(zhì)eq\o(→,\s\up15(附著在細(xì)胞膜表面),\s\do15(細(xì)胞膜內(nèi)陷、分別))囊泡→大分子物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)(2)胞吐：大分子物質(zhì)→囊泡eq\o(→,\s\up15(與細(xì)胞膜融合))大分子物質(zhì)排出細(xì)胞外。(3)原理：細(xì)胞膜的流淌性(4)條件：須要能量(5)實例①胞吞：單細(xì)胞動物(如草履蟲、變形蟲等)吞食食物顆?；蛲淌杉?xì)菌，人體白細(xì)胞吞噬病菌、蒼老的紅細(xì)胞等。②胞吐：細(xì)胞排出分泌蛋白(如消化酶、抗體等)，如胰腺細(xì)胞分泌酶原顆粒。2．自由擴(kuò)散、幫助擴(kuò)散和主動運(yùn)輸都是將細(xì)胞要選擇汲取或排出的物質(zhì)從細(xì)胞膜的一側(cè)通過細(xì)胞膜運(yùn)到細(xì)胞膜的另一側(cè)，屬于跨膜運(yùn)輸；而胞吞和胞吐則不是跨膜運(yùn)輸，胞吞、胞吐既不是主動運(yùn)輸也不是被動運(yùn)輸，是不同于二者的另外一種運(yùn)輸方式。3．胞吞和胞吐的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是細(xì)胞膜具有流淌性。4．胞吞、胞吐屬于非跨膜運(yùn)輸方式，且須要消耗能量。5．同一種物質(zhì)進(jìn)出不同細(xì)胞的運(yùn)輸方式可能不同，如紅細(xì)胞汲取葡萄糖為幫助擴(kuò)散，小腸絨毛上皮細(xì)胞汲取葡萄糖則為主動運(yùn)輸。6．物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞時，須要載體蛋白的不肯定消耗能量，如幫助擴(kuò)散，消耗能量的不肯定須要載體蛋白，如胞吞、胞吐。三種物質(zhì)運(yùn)輸方式的圖解物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞方式的5點(diǎn)易錯(1)“高濃度”“低濃度”是指運(yùn)輸?shù)碾x子或小分子本身的濃度，而不是它們所處溶液的濃度。(2)被動運(yùn)輸?shù)膬煞N運(yùn)輸方式的動力均來自于細(xì)胞內(nèi)外物質(zhì)的濃度差，此外，幫助擴(kuò)散的速率還與膜上轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的種類和數(shù)量有關(guān)。(3)同一種物質(zhì)進(jìn)出不同細(xì)胞的運(yùn)輸方式不肯定相同，如葡萄糖進(jìn)入紅細(xì)胞的方式為幫助擴(kuò)散，而進(jìn)入小腸絨毛上皮細(xì)胞的方式為主動運(yùn)輸。(4)物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞時，須要載體蛋白幫助的不肯定消耗能量，如幫助擴(kuò)散；消耗能量的不肯定須要載體蛋白，如胞吞和胞吐。(5)通常逆濃度梯度運(yùn)輸是主動運(yùn)輸，但主動運(yùn)輸也可以在順濃度梯度下進(jìn)行，關(guān)鍵是主動運(yùn)輸須要載體蛋白和能量。[典題演練]3.如圖表示細(xì)胞對大分子物質(zhì)“胞吞”和“胞吐”的過程。下列敘述錯誤的是(D)A．a(chǎn)要有細(xì)胞表面識別才可能完成B．a(chǎn)和b都要消耗能量C．b在細(xì)胞分泌的同時導(dǎo)致膜成分的更新D．a(chǎn)與b均體現(xiàn)了細(xì)胞膜的選擇透過性解析：胞吞的物質(zhì)需通過膜表面糖蛋白的識別才能進(jìn)入細(xì)胞，A正確；“胞吞”和“胞吐”均消耗能量，B正確；胞吐時囊泡與細(xì)胞膜融合，導(dǎo)致膜成分的更新，C正確；“胞吞”和“胞吐”都體現(xiàn)了細(xì)胞膜的流淌性，而沒有體現(xiàn)其選擇透過性，D錯誤。4．細(xì)胞內(nèi)的生物大分子物質(zhì)(如胃蛋白酶原)的出胞方式是下列的哪種運(yùn)輸方式(A)A．胞吐作用 B．自由擴(kuò)散C．主動運(yùn)輸 D．幫助擴(kuò)散解析：大分子物質(zhì)無法通過載體蛋白來運(yùn)輸，常用的運(yùn)輸方式是胞吞胞吐。學(xué)問點(diǎn)三影響物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)囊蛩豙重難探究]1．物質(zhì)濃度分析：(1)圖甲表示的運(yùn)輸方式為自由擴(kuò)散，因為圖甲中物質(zhì)的運(yùn)輸速率只與物質(zhì)的濃度相關(guān)。(2)圖乙可以表示幫助擴(kuò)散或主動運(yùn)輸，因為圖乙物質(zhì)的運(yùn)輸速率不僅與物質(zhì)濃度相關(guān)，還受膜上載體蛋白數(shù)量的影響，其中a點(diǎn)之后運(yùn)輸速率不再上升的緣由是膜上載體蛋白數(shù)量有限，若是主動運(yùn)輸還與能量有關(guān)。2．O2濃度(1)影響途徑：O2的多少會影響細(xì)胞的呼吸，當(dāng)氧氣濃度上升時有氧呼吸增加，釋放的能量增多。(2)曲線代表的運(yùn)輸方式：①圖丙可以表示自由擴(kuò)散或幫助擴(kuò)散，因為它們的運(yùn)輸速率與能量多少無關(guān)。②圖丁可以表示主動運(yùn)輸，因為它的運(yùn)輸速率與能量的多少相關(guān)；其中b點(diǎn)之后運(yùn)輸速率不再變更的緣由是膜上載體蛋白的數(shù)量有限。(1)O2濃度只對主動運(yùn)輸有影響。但當(dāng)O2濃度為0時，細(xì)胞仍可進(jìn)行無氧呼吸釋放能量為主動運(yùn)輸供能，因此，沒有氧氣時，主動運(yùn)輸仍可進(jìn)行。(2)須要載體蛋白的運(yùn)輸方式包括幫助擴(kuò)散和主動運(yùn)輸，存在著飽和現(xiàn)象，由于載體蛋白數(shù)量有限，運(yùn)輸速率不會始終隨底物濃度或能量的增加而加快。[典題演練]5．下列有關(guān)植物根系汲取利用養(yǎng)分元素的敘述，錯誤的是(A)A．在酸性土壤中，小麥可汲取利用土壤中的N2和NOeq\o\al(－,3)B．農(nóng)田適時松土有利于農(nóng)作物根細(xì)胞對礦質(zhì)元素的汲取C．土壤微生物降解植物秸稈產(chǎn)生的無機(jī)離子可被根系汲取D．給玉米施肥過多時，會因根系水格外流引起“燒苗”現(xiàn)象解析：小麥無固氮實力，不能汲取和利用N2，A錯誤；農(nóng)田適時松土，可增加土壤氧含量，促進(jìn)根細(xì)胞有氧呼吸，進(jìn)而促進(jìn)根細(xì)胞通過主動運(yùn)輸汲取礦質(zhì)元素，B正確；土壤微生物降解植物秸稈產(chǎn)生的無機(jī)離子，可以被植物根系汲取利用，C正確；施肥過多可造成土壤溶液濃度高于玉米根細(xì)胞的細(xì)胞液濃度，導(dǎo)致根細(xì)胞水格外流而引起“燒苗”現(xiàn)象，D正確。6．某哺乳動物神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)外的K＋和Na＋濃度見下表。下列屬于主動轉(zhuǎn)運(yùn)(運(yùn)輸)的是(D)細(xì)胞內(nèi)濃度(mmol·L－1)細(xì)胞外濃度(mmol·L－1)K＋144.03.0Na＋18.0145.0A．K＋經(jīng)鉀離子通道排出細(xì)胞B．K＋與有關(guān)載體蛋白結(jié)合排出細(xì)胞C．Na＋經(jīng)鈉離子通道排出細(xì)胞D．Na＋與有關(guān)載體蛋白結(jié)合排出細(xì)胞解析：解答本題的突破口是：(1)離子經(jīng)離子通道進(jìn)出細(xì)胞屬于幫助擴(kuò)散。(2)主動運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)是逆濃度梯度運(yùn)輸，須要消耗能量。K＋經(jīng)鉀離子通道排出細(xì)胞屬于被動運(yùn)輸，Na＋經(jīng)鈉離子通道進(jìn)入細(xì)胞屬于被動運(yùn)輸；K＋與有關(guān)載體蛋白結(jié)合排出細(xì)胞是順濃度梯度進(jìn)行的，不屬于主動運(yùn)輸；Na＋與有關(guān)載體蛋白結(jié)合排出細(xì)胞是逆濃度梯度進(jìn)行的，屬于主動運(yùn)輸。結(jié)合題中表格分析，離子進(jìn)出細(xì)胞的方式有幾種？提示：有兩種。一種是通過離子通道的方式，屬于幫助擴(kuò)散；另一種須要載體蛋白的幫助并須要消耗能量，屬于主動運(yùn)輸。一、選擇題1．下列關(guān)于物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)拿枋?，正確的是(C)A．大分子有機(jī)物要通過載體蛋白的轉(zhuǎn)運(yùn)才能進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，并且要消耗能量B．相對分子質(zhì)量小的物質(zhì)或離子都可以通過自由擴(kuò)散進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)C．主動運(yùn)輸發(fā)生在細(xì)胞逆濃度汲取物質(zhì)時，既要消耗細(xì)胞的能量，也要依靠膜上的載體蛋白D．幫助擴(kuò)散和自由擴(kuò)散都是順濃度梯度進(jìn)行的，既不須要消耗能量，也不須要膜上的載體蛋白解析：大分子有機(jī)物通過胞吞的方式進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，依靠于膜的流淌性，須要消耗能量，A錯誤；相對分子質(zhì)量小的物質(zhì)或離子進(jìn)入細(xì)胞的方式包括自由擴(kuò)散、幫助擴(kuò)散和主動運(yùn)輸，B錯誤；主動運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)可逆濃度梯度汲取物質(zhì)，須要消耗能量，須要載體，C正確；幫助擴(kuò)散和自由擴(kuò)散都是順濃度梯度進(jìn)行的，不須要消耗能量，但幫助擴(kuò)散須要載體，D錯誤。2．在培育玉米的溶液中加入某種負(fù)離子，結(jié)果發(fā)覺玉米根細(xì)胞在汲取該種負(fù)離子的同時，對Cl－的主動汲取削減時，而對K＋的主動汲取并沒有影響，緣由是(D)A．該種負(fù)離子阻礙了能量的生成B．該種負(fù)離子抑制了主動運(yùn)輸C．該種負(fù)離子抑制了細(xì)胞呼吸D．該種負(fù)離子載體和Cl－的相同解析：玉米根細(xì)胞對K＋和Cl－的汲取方式是主動運(yùn)輸，須要消耗能量和載體幫助，加入某種負(fù)離子對鉀離子汲取沒有影響，說明能量供應(yīng)和K＋載體正常，而對氯離子汲取有影響說明可能與載體有關(guān)，即該種負(fù)離子的載體和Cl－的相同，故D正確。3．下圖是植物從土壤中汲取某礦質(zhì)離子的示意圖。據(jù)圖推斷，該離子跨膜進(jìn)入根毛細(xì)胞的方式為(C)A．自由擴(kuò)散 B．幫助擴(kuò)散C．主動運(yùn)輸 D．被動運(yùn)輸解析：結(jié)合圖示可以看出，該礦質(zhì)離子的跨膜運(yùn)輸有兩個特點(diǎn)：一是逆濃度梯度，二是消耗ATP，故應(yīng)為主動運(yùn)輸。故選C。4．下圖表示一種物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸方式，下列敘述中正確的是(D)A．該膜中載體也能運(yùn)輸蔗糖B．碘以該方式進(jìn)入海帶細(xì)胞C．該方式不會出現(xiàn)飽和現(xiàn)象D．該方式發(fā)生在被運(yùn)輸物質(zhì)從高濃度到低濃度時解析：由圖示可知：葡萄糖從胞外到胞內(nèi)需載體蛋白幫助但不消耗ATP，故其跨膜運(yùn)輸方式為幫助擴(kuò)散；該運(yùn)輸方式是由高濃度到低濃度，會出現(xiàn)飽和現(xiàn)象；因載體具有專一性，運(yùn)輸葡萄糖的載體不能運(yùn)輸蔗糖；碘是以主動運(yùn)輸?shù)姆绞竭M(jìn)入胞內(nèi)的。5．圖甲表示四種不同的物質(zhì)在一個動物細(xì)胞內(nèi)外的相對濃度差異。其中通過圖乙所示的過程來維持細(xì)胞內(nèi)外濃度差異的物質(zhì)是(B)A．Na＋ B．K＋C．胰島素 D．CO2解析：圖乙表示由細(xì)胞外向細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行主動運(yùn)輸?shù)倪^程。圖甲中Na＋細(xì)胞外濃度高于細(xì)胞內(nèi)，主動運(yùn)輸?shù)姆较蚴怯杉?xì)胞內(nèi)向細(xì)胞外；K＋細(xì)胞內(nèi)濃度高于細(xì)胞外，主動運(yùn)輸?shù)姆较蚴怯杉?xì)胞外向細(xì)胞內(nèi)；胰島素以胞吐的方式排到細(xì)胞外；CO2通過自由擴(kuò)散排到細(xì)胞外。二、非選擇題6．如圖為物質(zhì)出入細(xì)胞膜的示意圖，據(jù)圖回答：(1)圖中所示的細(xì)胞膜模型稱為流淌鑲嵌模型。(2)細(xì)胞膜的基本支架是[B]磷脂雙分子層(填圖中字母及名稱)；細(xì)胞膜功能的主要擔(dān)當(dāng)者是[A]蛋白質(zhì)(填圖中字母及名稱)。D代表糖鏈。(3)細(xì)胞膜從功能上來說，它是一層選擇透過性膜。O2、CO2等物質(zhì)通過細(xì)胞膜的方式是圖中的哪一種？b(填圖中字母編號)。(4)葡萄糖從腸腔進(jìn)入小腸上皮細(xì)胞的過程是以圖中的哪種方式？a(填圖中編號)；與O2、CO2等物質(zhì)的汲取相比，此方式的最大特點(diǎn)是既須要載體蛋白，又須要消耗能量。解析：(1)(2)圖示所示的細(xì)胞膜模型稱為流淌鑲嵌模型，基本支架是磷脂雙分子層，蛋白質(zhì)或鑲在表面，或部分或全部嵌入，或橫跨磷脂雙分子層，是膜功能的主要擔(dān)當(dāng)者，有些蛋白質(zhì)與糖鏈結(jié)合形成糖蛋白，與識別有關(guān)，分布于膜外。(3)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是具有肯定的流淌性，功能特點(diǎn)是選擇透過性，O2、CO2等物質(zhì)通過細(xì)胞膜的方式是自由擴(kuò)散。(4)葡萄糖進(jìn)入小腸上皮細(xì)胞的過程是主動運(yùn)輸，即圖中的a，與自由擴(kuò)散相比，此方式的最大特點(diǎn)是既須要載體蛋白，又須要消耗能量。7．物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞都要穿過細(xì)胞膜，不同物質(zhì)穿過細(xì)胞膜的方式不同。如下圖所示為肯定范圍內(nèi)，細(xì)胞膜外物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞膜內(nèi)的三種不同狀況。(1)據(jù)圖指出A、B、C所示物質(zhì)運(yùn)輸方式：A是自由擴(kuò)散，B是幫助擴(kuò)散，C是主動運(yùn)輸。(2)上述三種運(yùn)輸方式中，哪一種加入呼吸酶抑制劑后曲線會發(fā)生變更？C(主動運(yùn)輸)。為什么？因為主動運(yùn)輸需細(xì)胞呼吸供應(yīng)能量。(3)