2019-2020学年人教版高中生物必修一教案：4.3 物质跨膜运输的方式

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1、第 3 节 物质跨膜运输的方式一、物质跨膜运输的方式1.被动运输：物质进出细胞时，顺浓度梯度的扩散。方式 自由扩散 协助扩散图示 甲 乙条件 不需要载体蛋白，不消耗能量 需要载体蛋白，不消耗能量实例 水、O 2、CO 2 等 葡萄糖等物质的顺浓度梯度运输运输方向 高浓度一侧低浓度一侧2.主动运输(1)物质运输方向：从低浓度一侧高浓度一侧。(2)基本条件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 进红细胞； Na 出红细胞。(4)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。(1)水分子和气体分子进出细

2、胞的方式是自由扩散，脂肪酸进出细胞的方式是协助扩散( )(2)葡萄糖进入红细胞与进入小肠上皮细胞的方式可能不同( )(3)自由扩散和协助扩散都不需要载体蛋白和能量( )(4)在一定浓度范围内，协助扩散的速率与膜两侧的浓度差成正比( )答案 (1) (2) (3) (4)1.细胞膜上的载体蛋白有何特点？提示 具有特异性：不同物质的载体蛋白不同，不同细胞膜上载体蛋白的种类和数量也不同；具有饱和性：当细胞膜上的载体蛋白达到饱和时，细胞吸收该物质的速率不再随物质浓度的增大而增大。2.从主动运输的条件角度分析，与主动运输有直接关系的细胞器有哪些？提示 线粒体(提供能量)，核糖体(提供载体蛋白) 。3.科

3、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，在研究具体的物质 X 时，发现与曲线 和相符。试问：细胞膜运输物质 X 的方式是什么？提示 主动运输。二、影响物质运输速率的因素1.浓度差(1)图甲：可代表浓度差对自由扩散速率的影响。(2)图乙：可代表浓度差对协助扩散速率的影响，Q 点后运输速率不再增加的原因是载体蛋白的数量有限。2.O2 浓度(1)图甲代表的物质运输方式为自由扩散或协助扩散。(2)图乙代表主动运输方式A 点时，物质运输所需的能量由无氧呼吸提供；AP 段表明随着 O2 含量的增加，有氧呼吸产生的能量增多，主动运输的速率增大。P 点以后，当 O2 含量达到一定

4、程度后，受载体蛋白数量等因素的限制，运输速率不再增加。3.温度(1)从细胞膜的结构特点分析，温度会影响细胞膜的流动性 进而影响物质运输速率。(2)从代谢的角度分析，高温或低温均会影响酶活性，进而影响细胞的能量供应，影响物质运输速率。链接教材 囊性纤维病是细胞中某种蛋白质结构异常，影响了 Na 和 Cl 的跨膜运输。这一事例说明这种结构蛋白属于细胞膜上的载体蛋白，也反映了细胞膜对离子的吸收具有选择性是通过细胞膜上载体蛋白的种类来实现的。下图是 A、B、C 三种物质跨膜运输的方式，请分析回答下列问题：(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

5、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_。提示 (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三、大分子进出细胞的方式1.胞吞和胞吐(1)胞吞：当细胞摄取大分子时 ，大分子附着在细胞膜的表面这部分细胞膜内陷形成小囊，包围着大分子小囊从细胞膜上分离下来，形成囊泡进入细胞内部胞吞完成。例如：吞噬细胞吞噬病原体，单细胞动物(如草履虫、变形虫等) 吞食食物颗粒。(2)胞吐：细胞需要外排的大分子在细胞内部形

6、成囊泡囊泡移动到细胞膜处 囊泡与细胞膜融合将大分子排出细胞胞吐完成。例如：分泌蛋白的分泌。2.物质出入细胞方式的比较被动运输方式自由扩散 协助扩散主动运输 胞吞、胞吐运输方向 高浓度低浓度 低浓度高浓度 载体蛋白不需要 需要 需要 不需要是否需要能量 不消耗 不消耗 消耗 消耗模型实例水、CO2、O 2、甘油、乙醇等红细胞吸收葡萄糖小肠吸收葡萄糖、无机盐等胞吐：分泌蛋白的分泌易错提醒 有关物质出入细胞方式的 6 个“不要漏掉”(1)需要载体蛋白协助的运输方式除主动运输外，不要漏掉协助扩散。(2)消耗能量的运输方式除主动运输外，不要漏掉胞吞和胞吐。(3)从高浓度到低浓度的运输方式除自由扩散外，不

7、要漏掉协助扩散。(4)影响协助扩散运输速率的因素除载体蛋白数量外，不要漏掉浓度差。(5)与主动运输有关的细胞器除供能的线粒体外，不要漏掉载体蛋白的合成场所核糖体。(6)运输速率与 O2浓度无关的运输方式除自由扩散外，不要漏掉协助扩散。(1)大分子有机物要通过载体蛋白的协助才能进入细胞内( )(2)需要消耗 ATP 的运输方式都是主动运输 ( )(3)性激素通过胞吐作用分泌到细胞外( )(4)通过胞吞和胞吐方式运输的物质一定是固体( )答案 (1) (2) (3) (4)1.甲() 、乙()两种物质在细胞膜两侧的分布情况如图所示( 颗粒的多少表示浓度的高低)，在进行跨膜运输时，下列说法正确的是(

8、 )A.乙物质进入细胞一定有载体蛋白的参与B.乙物质运出细胞一定有载体蛋白的参与C.甲物质进入细胞一定需要能量D.甲物质运出细胞一定不需要能量答案 A解析 乙物质进入细胞是逆浓度梯度运输，一定是主动运输，需要载体蛋白的协助，A 正确；乙物质运出细胞是顺浓度梯度，不一定需要载体蛋白的参与，B 错误；甲物质进入细胞是顺浓度梯度运输，属于被动运输，不需要消耗能量，C 错误；甲物质运出细胞是逆浓度梯度运输，一定消耗能量，D 错误。2.(2019南昌高一检测)下列物质出入细胞的方式中，必须依赖于细胞膜上载体蛋白才能完成的是( )A.二氧化碳由骨骼肌细胞进入血液B.氨基酸进入心肌细胞C.唾液淀粉酶从唾液腺

9、细胞进入口腔D.甘油进入小肠上皮细胞答案 B解析 二氧化碳通过自由扩散由骨骼肌细胞进入血液，甘油进入小肠上皮细胞都不需要细胞膜上载体蛋白的协助；氨基酸通过主动运输进入心肌细胞，需要载体蛋白的协助；唾液淀粉酶通过胞吐从唾液腺细胞进入口腔，不需要细胞膜上载体蛋白的协助。3.(2018湖北宜昌一中期末)如图表示细胞对大分子物质 “胞吞”和“胞吐”的过程。下列与此有关的叙述正确的是( )A.a 与 b 过程均以膜的选择透过性为基础B.a 过程不需要载体蛋白协助C.b 过程不需要细胞供能D.b 是细胞排泄所有废物的基本方式答案 B解析 细胞对大分子物质的胞吞或胞吐都离不开囊泡的形成，这都依赖于膜的流动性

10、，A错误；胞吞不需要载体蛋白协助，B 正确；胞吐和胞吞都需要消耗能量，C 错误；细胞内的代谢废物，如二氧化碳、尿素等这些小分子物质的排出方式不是胞吐，D 错误。4.如图表示物质 P 和 Q 跨膜运出细胞，下列叙述正确的是( )A.物质 P 可能是氧气B.物质 Q 一定是水分子C.物质 P 和 Q 运出细胞都需要载体蛋白D.物质 P 和 Q 运出细胞不是都消耗能量答案 D解析 物质 P 从细胞内低浓度一侧向细胞外高浓度一侧运输，为主动运输，所以 P 一定不是氧气，A 错误；物质 Q 从细胞内高浓度一侧向细胞外低浓度一侧扩散，为自由扩散或协助扩散，可能为水分子、二氧化碳、脂质等小分子，B 错误；主

11、动运输和协助扩散需要载体蛋白，自由扩散不需要，C 错误；物质 P 运出细胞为主动运输，需要消耗能量，而物质Q 运出细胞是顺浓度梯度的运输，不需要消耗能量， D 正确。5.如图中 a、b 表示物质跨膜运输的两种方式，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 的最大运输速率与载体蛋白数量有关D.抑制能量供应对方式 a 和 b 的运输速率均有影响答案 C解析 由题图分析可知，a 为自由扩散，b 为协助扩散或主动运输。脂溶性小分子物质通过自由扩散(方式 a)运输，A 错误；方式 a 与载体蛋白无关，只与浓度有关，B 错误

12、；方式 b的最大运输速率与载体蛋白的种类和数量有关，C 正确；抑制能量供应，能量供应不足，导致主动运输受阻，而对自由扩散和协助扩散无影响，D 错误。6.如图所示为物质通过红细胞膜的示意图，其中黑点代表物质分子，圆圈代表载体蛋白，表示能量，请据图回答下列问题：(1)表示_，表示_， 表示_。(2)K 、O 2 和葡萄糖三种物质中，通过方式进入红细胞的是_。(3)与方式相比，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。与相比，方式的不同之处是_。(4)若在细胞中注入某种呼吸抑制剂，_( 填序号)方式将会受到较大影响。答案 (1)自由扩散 主动运输 协助扩散 (2)K (3)载体蛋白

13、 核糖体 还需要消耗能量 (4)题组一 物质出入细胞的方式1.(2018河北省石家庄第一中学高一上学期期中) 下列物质中，通过自由扩散方式进入小肠绒毛上皮细胞的是( )A.氨基酸 B.胆固醇 C.K D.葡萄糖答案 B解析 氨基酸、K 和葡萄糖进入小肠绒毛上皮细胞的方式都是主动运输，A 、C 、D 不符合题意；胆固醇属于脂溶性物质，进出细胞的方式是自由扩散，B 正确。2.(2018甘肃兰州一中期中)下列有关物质跨膜运输方式的叙述，正确的是( )A.乙醇、K 均可以逆浓度梯度进行跨膜运输B.逆浓度梯度且需要载体协助的物质跨膜运输方式是协助扩散C.细胞分泌胰岛素的过程中需要消耗能量D.小肠绒毛上皮

14、细胞和成熟红细胞吸收葡萄糖的方式一定都是协助扩散答案 C解析 可逆浓度梯度进行的物质跨膜运输方式只有主动运输，乙醇以自由扩散(顺浓度梯度) 的方式进出细胞，K 以主动运输 (逆浓度梯度)的方式进入细胞，A 错误；协助扩散是顺浓度梯度且需要载体协助的物质跨膜运输方式，B 错误；细胞分泌胰岛素的方式是胞吐，需要消耗能量，C 正确；小肠绒毛上皮细胞吸收葡萄糖的方式可以是主动运输，成熟的红细胞吸收葡萄糖的方式是协助扩散，D 错误。3.如图为小分子物质跨膜运输的三种方式，请据图判断下列相关叙述，错误的是( )A.图中的共同点：都是顺浓度梯度进行的B.图中的共同点：都需要载体蛋白协助C.图中发生所需但是图

15、中没有表示出来的条件是：载体和能量D.只与浓度差有关，都与核糖体和线粒体的功能有关答案 D解析 据图分析，中物质的运输方向是由高浓度运输到低浓度，不需要载体和能量，表示自由扩散，扩散速率只与浓度差有关；中物质的运输方向是由高浓度运输到低浓度，需要载体，不需要能量，表示协助扩散；中物质的运输方向是由低浓度运输到高浓度，表示主动运输，需要载体和能量，与该过程直接相关的细胞器主要有核糖体(提供载体) 和线粒体(提供能量)。综上所述，D 项错误。4.(2019湖北荆州沙市中学月考) 下列属于主动运输的是( )A.动物肺泡细胞释放 CO2B.血液中的葡萄糖进入红细胞C.苯分子进入人的皮肤细胞D.肾小管上

16、皮细胞吸收原尿中的 K答案 D解析 CO 2属于小分子气体，苯分子属于脂溶性物质，二者均以自由扩散的方式进出细胞，A、C 不符合题意；血液中的葡萄糖以协助扩散的方式进入红细胞，B 不符合题意；肾小管上皮细胞吸收原尿中的 K 属于主动运输，D 符合题意。5.如图表示在一定范围内细胞膜外某物质浓度变化与该物质进入细胞膜内的速率的关系，据图分析，下列说法正确的是( )A.该物质进入细胞的方式是自由扩散B.该物质通过膜时必须与载体蛋白结合C.该物质可能是水或甘油D.该物质只能从浓度低的一侧向浓度高的一侧移动答案 B解析 由题图可知，该物质的跨膜速率刚开始随膜外该物质浓度的增加而增加，最后跨膜速率不再随

17、膜外浓度增大而增加，说明该物质的跨膜运输还与膜上的载体蛋白有关，因此该物质跨膜运输方式为协助扩散或主动运输。6.图甲表示四种不同的物质在一个动物细胞内外的相对浓度差异。其中通过图乙所示的过程来维持细胞内外浓度差异的物质是( )A.Na B.CO2 C.胰岛素 D.K答案 D解析 由 图 乙 可 看 出 该 物 质 是 通 过 主 动 运 输 的 方 式 进 入 细 胞 的 ， 图 甲 中 的 四 种 物 质 中 只 有K 是通过主动运输进入细胞的。7.将三组生理状态相同的某植物幼根分别培养在含有相同培养液的密闭培养瓶中，一段时间后，测定根吸收某一矿质元素离子的量。培养条件及实验结果见下表：培养

18、瓶中气体 温度 / 离子相对吸收量/%空气 17 100氮气 17 10空气 3 28下列分析正确的是( )A.有氧条件有利于该植物幼根对该离子的吸收B.该植物幼根对该离子的吸收与温度的变化无关C.氮气环境中该植物幼根细胞吸收该离子不消耗 ATPD.与空气相比，氮气环境有利于该植物幼根对该离子的吸收答案 A解析 17 条件下氮气(缺氧 )环境中该植物幼根对离子的吸收量比氧气条件下低，说明幼根吸收离子需要消耗 ATP，与空气环境相比不利于该植物幼根对离子的吸收，A 正确、D错误；氮气环境中该植物幼根细胞吸收该离子仍需消耗 ATP，C 错误；空气中培养，温度为 17 时的离子吸收量明显高于 3 时

19、的，可知该植物幼根对离子吸收与温度有关，B 错误。题组二 胞吞和胞吐8.吞噬细胞能够吞噬衰老的细胞以及侵入人体的病原菌，对这一过程的认识正确的是( )A.消耗 ATP，体现了细胞膜的流动性和选择透过性B.消耗 ATP，体现了细胞膜的流动性和识别功能C.不消耗 ATP，吞噬的动力来源于膜的流动性D.不消耗 ATP，吞噬过程的实质是病原菌的入侵答案 B解析 吞噬细胞能够吞噬衰老的细胞以及侵入人体的病原菌，属于胞吞，需要消耗能量(ATP)，体现了细胞膜的流动性和识别功能。9.(2019南昌联考)下列有关胞吞和胞吐的叙述，错误的是( )A.二者均依赖于细胞膜的流动性B.胞吞要有内部供能才能完成C.分析

20、胞吐的过程可知细胞分泌的同时会有膜成分的更新D.二者运输物质时需要载体蛋白的协助答案 D解析 胞吞和胞吐均依赖于细胞膜的流动性，A 正确；胞吞要有内部供能才能完成，B 正确；胞吐过程中囊泡与细胞膜融合，细胞分泌的同时会有膜成分的更新，C 正确；通过胞吞和胞吐方式运输物质时不需要载体蛋白协助，D 错误。10.科学家预计在不久的将来，能研制出“瘦素穿肠蛋白”来治疗肥胖，其通过口服不被消化，能直接进入人体血液，可以减轻肥胖症患者通过肌肉注射的痛苦。你推测这种药物穿过小肠上皮细胞最可能的方式为( )A.渗透作用 B.主动运输C.被动运输 D.胞吞答案 D解析 由题意可知，“瘦素穿肠蛋白” 通过口服能进

21、入人体血液，穿过小肠上皮细胞最可能方式的推测：渗透作用是水分子或小分子溶剂透过半透膜的方式；进行主动运输的往往是无机盐、小分子的有机物(如氨基酸等) ；进行被动运输的是水、气体、脂溶性物质等；“瘦素穿肠蛋白”是大分子有机物质，小肠不能直接吸收，否则会被消化而破坏其分子结构，因此必须通过胞吞进入人体血液。11.如图为氨基酸和 Na 进出肾小管上皮细胞的示意图。据图分析不正确的是 ( )A.管腔中氨基酸进入上皮细胞的方式为主动运输B.上皮细胞中氨基酸进入组织液既需要载体协助，也需要消耗能量C.Na 进、出上皮细胞的方式是不同的D.管腔中 Na 进入上皮细胞能体现细胞膜的选择透过性答案 B解析 根据

22、题图可知，肾小管管腔中的氨基酸进入上皮细胞为逆浓度梯度的运输，属于主动运输，A 正确；上皮细胞中氨基酸进入组织液，是由高浓度向低浓度一侧运输，并且需要载体蛋白的协助，属于协助扩散，不需要消耗能量，B 错误；管腔中 Na 进入上皮细胞，是由高浓度向低浓度一侧运输，并且需要载体蛋白的协助，属于协助扩散，体现了细胞膜的选择透过性；上皮细胞中 Na 进入组织液是由低浓度向高浓度一侧逆浓度运输，需要载体、消耗能量，属于主动运输，C、D 正确。12.(2019山东枣庄滕州二中周测) 无机盐离子在细胞中起着非常重要的作用，影响植物细胞吸收无机盐离子的因素有很多。某学习小组研究了营养液中 O2 含量的变化对某

23、植物吸收K 速率的影响(其他条件都是适宜的)，实验结果如图所示，下列说法正确的是( )该植物吸收 K 需要能量和载体营养液中 O2 含量为 0 时，该植物不能吸收 Kab 段限制 K 吸收速率的主要因素是 O2 浓度和载体数量bc 段载体蛋白数量是影响 K 吸收速率的主要因素A. B. C. D.答案 C解析 分析题图可知，K 的吸收速率与 O2浓度有关，即与能量有关，则该植物以主动运输的方式吸收 K ，主动运输需要能量供应与载体， 正确；在 O2浓度为 0 时，细胞可以通过无氧呼吸为 K 的吸收提供能量， 错误；ab 段 O2浓度低，限制 K 吸收速率的主要因素是 O2浓度，错误；bc 段，

24、O 2浓度达到饱和后，载体蛋白数量等成为限制主动运输速率的主要因素，正确。故选 C。13.大量实验结果表明，葡萄糖通过红细胞膜与通过单纯磷脂双分子层膜的速率，随着膜两侧葡萄糖浓度差增高而变化的特点不同(如图所示) 。请据图回答下面问题：(1)反映葡萄糖通过红细胞膜特性的曲线是_，与单纯磷脂双分子层膜相比，它的特点是无论膜两侧葡萄糖浓度高于或低于 c，其允许葡萄糖通过的速率总是_。(2)红细胞膜的化学成分中，除磷脂外，含量最多的是_ 。上述特点的出现与这种成分有关，推测该成分为葡萄糖通过膜提供了特殊途径，使跨膜速率_。答案 (1)A 大于葡萄糖通过单纯磷脂双分子层膜的速率 (2)蛋白质 显著加快

25、解析 (1)葡萄糖通过红细胞膜需要载体，在一定范围内，随着膜两侧葡萄糖浓度差增加，运输速率提高，但当载体饱和后，运输速率不再增加，故可推测反映葡萄糖通过红细胞膜特性的曲线是 A；与单纯磷脂双分子层膜相比，红细胞膜上有载体，运输速率快，大于葡萄糖通过单纯磷脂双分子层膜的速率。(2)红细胞膜的化学成分中，除磷脂外，含量最多的是蛋白质；通过比较两种膜的结构可推测蛋白质可以作为物质跨膜运输过程中的载体，提高运输速率。14.(2018四川成都石室中学月考) 如图为细胞膜分子结构示意图及有关物质跨膜进出细胞的方式，据图回答下列问题：(1)很多研究成果均支持“脂溶性物质易透过生物膜，不溶于脂质的物质不易透过

26、生物膜 ”这一事实。这证明组成细胞膜的主要成分中有_。细胞内不同的生物膜均具有图示结构，但执行的具体功能却有很大的区别，其原因是图中_(填字母) 不同。图中 A 的性质最终是由_决定的。(2)鲨鱼体内能积累大量的盐，盐分过高时就要及时将多余的盐分排出体外，若经研究鲨鱼体内多余盐分是经 c 途径排出的，那么其跨膜运输的方式是_。(3)动物细胞吸水膨胀时 B 的厚度变小，这说明 B_。答案 (1)脂质分子 A 遗传物质 (2)协助扩散(或被动运输 ) (3)具有一定的流动性解析 (1)根据相似相溶的原理，推测细胞膜的主要成分中有脂质分子；不同生物膜功能不同与膜上的蛋白质(即 A)有关，蛋白质的合成

27、受遗传物质的控制。(2)鲨鱼体内多余的盐分是经 c 途径排出的，由图可知，鲨鱼体内盐分由高浓度一侧向低浓度一侧转运，不需要能量，转运方式是协助扩散，属于被动运输。(3)磷脂双分子层的厚度发生变化是由磷脂分子运动引起的，这也说明细胞膜具有一定的流动性。15.图甲是物质 A 通过细胞膜的示意图，请回答下列问题：(1)物质 A 跨膜运输的方式是_，判断理由是_。其运输方式也可用图乙中的曲线_( 填序号) 表示。如果物质 A 释放到细胞外，则运输方向是_(填“” 或“”) 。(2)图甲中细胞膜的模型被称为_，科学家用该模型很好地解释了生物膜的结构及特点。(3)图乙中曲线Q 点之前影响物质运输速率的因素

28、可能有_。答案 (1)主动运输 需要载体，且逆浓度梯度运输 (2) 流动镶嵌模型 (3)载体蛋白数量和能量解析 (1)物质 A 的跨膜运输能逆浓度梯度进行，且需要载体，故运输方式是主动运输，图乙中，曲线反映出物质进入细胞可以逆浓度梯度进行，说明物质运输方式与 A 相同。侧含有糖蛋白，代表膜外，如果物质 A 释放到细胞外，则运输方向是。(2)图甲中细胞膜的结构图是亚显微结构模式图，该图是在电子显微镜下观察得到的，该模型被称为流动镶嵌模型。(3)图 乙 中 曲 线 表 示 主 动 运 输 ， Q 点 之 前 影 响 物 质 运 输 速 率 的 因 素 可 能 有 载 体 蛋 白 数 量和 能 量 。