高中生物第三章细胞的结构和功能主动运输学案新人教必修.docx

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高中生物第三章细胞的结构和功能主动运输学案新人教必修

第2课时　主动运输

目标导航　1.结合教材P55，简述物质主动运输的特点和意义。

2.结合教材P56，说出大分子出入细胞的方式。

一、主动运输

1.运输方向

从低浓度一侧运输到高浓度一侧。

2.条件：

（1）需要载体蛋白的协助。

（2）还需要消耗能量。

3.意义：

保证了活细胞按照生命活动的需要，主动地选择并吸收营养物质，排出代谢废物和对细胞有害的物质。

4.实例

植物根细胞对矿质元素的吸收以主动运输为主，葡萄糖、氨基酸进入动物小肠绒毛上皮细胞也是主动运输。

二、细胞的胞吞与胞吐（阅读P56）

1.胞吞

当细胞摄取大分子时，大分子附着在细胞膜表面，这部分细胞膜内陷形成小囊，包围着大分子。

然后小囊从细胞膜上分离下来，形成囊泡，进入细胞内部。

2.胞吐

细胞需要外排的大分子，先在细胞内形成小囊泡，然后移动到细胞膜处，并与之融合将大分子排出细胞。

一、主动运输

1.主动运输

（1）实例

①植物根细胞对各种矿质元素的吸收。

②动物小肠绒毛上皮细胞吸收葡萄糖、氨基酸等各种营养物质。

③海带细胞从周围海水中吸收碘等。

（2）模型

（3）意义：

主动运输能保证活细胞按照生命活动的需要，主动地选择并吸收营养物质，排出代谢产生的废物和对细胞有害的物质。

可见，主动运输对于活细胞完成各项生命活动具有重要意义。

（4）影响主动运输的因素

①载体蛋白

a.载体蛋白具有特异性，不同物质的载体蛋白不同，不同生物膜上载体蛋白的种类和数量也不同（根本原因是由基因决定的）。

b.载体蛋白具有饱和现象，当细胞膜上的载体蛋白已经达到饱和时，细胞通过载体蛋白运输物质的速率不再随物质浓度的增大而增大。

②能量：

凡能影响细胞内产生能量的因素，都能影响主动运输，如O2浓度、温度等。

2.三种跨膜运输的比较

运输方式

被动运输

主动运输

自由扩散

协助扩散

运输方向

高浓度→

低浓度　

高浓度→

低浓度　

低浓度→

高浓度　

是否需要

载体蛋白

不需要

需要

需要

是否消

耗能量

不消耗

不消耗

消耗

图例

举例

O2、CO2、H2O、甘油、乙醇、苯等出入细胞

红细胞吸收葡萄糖

小肠上皮细胞吸收葡萄糖、氨基酸、无机盐等

1.结合主动运输所需要的条件分析，影响主动运输的细胞器主要有哪些？

答案　核糖体、线粒体。

2.如图表示的是一个动物细胞内外不同离子的相对浓度。

分析图表提供的信息，结合所学知识，回答问题。

哪种离子通过主动运输进入细胞？

哪种离子通过主动运输排出细胞？

你是如何作出以上判断的？

答案　K＋和Mg2＋是通过主动运输进入细胞的。

Na＋和Cl－是通过主动运输排出细胞的。

因为以上四种离子细胞膜内外的浓度差较大，细胞只有通过主动运输才能维持这种状况。

3.主动运输需要的能量主要通过细胞进行有氧呼吸提供。

植物生长需从土壤中吸收大量无机盐。

请解释在农业生产中为什么要给作物松土？

答案　松土增加土壤O2含量，促进有氧呼吸，有利于植物主动吸收各种无机盐离子。

4.为什么温度会影响物质的跨膜运输？

答案　

1.甲（○）、乙（●）两种物质在细胞膜两侧的分布情况如下图（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（　　）

A.乙进入细胞一定有载体蛋白的参与

B.乙运出细胞一定有载体蛋白的参与

C.甲进入细胞一定需要能量

D.甲运出细胞一定不需要能量

问题导析　

（1）乙物质进入细胞是逆浓度梯度运输，一定是主动运输，要有载体蛋白的协助。

（2）甲进入细胞是顺浓度梯度运输，只有主动运输才消耗能量。

（3）甲物质运出细胞是逆浓度梯度运输，一定消耗能量。

答案　A

一题多变

氧气的浓度主要通过影响细胞呼吸的强度，进而影响能量的供应。

如图是物质跨膜运输方式与细胞中氧气浓度的关系：

（1）图1中物质的运输速率与氧气浓度__________，说明这种运输方式不需要__________，可能是____________________________________。

（2）图2中物质的运输在一定范围内，随着氧气浓度的增加，运输速率___________________，说明这种方式消耗__________，表示的是______________，MN段运输速率不能继续上升，这是受________________________的限制。

答案　

（1）无关　能量　自由扩散或者协助扩散

（2）加快　能量　主动运输　载体蛋白数量

二、细胞的胞吞和胞吐

1.胞吞和胞吐

（1）胞吞的过程

小囊泡

细胞内

胞吞的物质为固体则称为吞噬作用，若为液体则称为胞饮作用。

变形虫利用胞吞作用来获取食物，哺乳动物的白细胞和吞噬细胞利用胞吞作用来消灭侵入的病菌。

（2）胞吐的过程

细胞内大分子

小囊泡

细胞膜

细胞外

与胞吐相反，这些物质通过形成小囊泡从细胞内部逐步移到细胞表面，与细胞膜融合而把物质向外排出，如分泌抗体、激素等。

2.胞吞、胞吐与主动运输的比较

比较项目

胞吞和胞吐

主动运输

分子大小

大分子

小分子和离子

是否需要

载体蛋白

否

是

是否消耗能量

是

是

结构或功能基础

细胞膜的

流动性

细胞膜的

选择透过性

1.胞吞、胞吐的结构基础是什么？

此时物质共穿过了几层生物膜？

答案　膜的流动性；0层。

2.人体的白细胞能吞噬入侵的细菌、细胞碎片及衰老的红细胞，这是细胞的什么作用？

对于人体有什么意义？

答案　是细胞的胞吞作用；对人体有防御和保护作用。

3.分泌蛋白的分泌过程属于物质出入细胞的哪种方式？

这种运输方式体现了细胞膜的什么特性？

答案　胞吐作用。

细胞膜的流动性。

2.下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错误的是（　　）

A.a与b均要以膜的流动性为基础才可能发生

B.a要有细胞表面识别和内部供能才可能完成

C.b表示细胞分泌的同时会导致膜成分的更新

D.b与a分别是细胞排泄废物和摄取养分的基本方式

问题导析　

（1）胞吞和胞吐是膜流动性的具体体现。

（2）胞吞是通过膜外表面的糖被识别，消耗能量进入细胞内。

（3）细胞分泌是高尔基体“出芽”形成的囊泡与细胞膜融合，将大分子物质排到膜外，因此，有部分高尔基体膜的成分转移到细胞膜。

（4）细胞排出废物和摄取养分的基本方式是利用膜的选择透过性直接通过细胞膜，以被动运输、主动运输等方式进行。

答案　D

一题多变

下列生理过程中，不能够用图中b表示的是（　　）

A.性激素的分泌

B.胰岛B细胞分泌胰岛素

C.胰岛A细胞胰高血糖素

D.肠腺细胞分泌肠液

答案　A

1.能够保证细胞按照生命活动的需要吸收营养物质的方式是（　　）

A.主动运输B.自由扩散

C.渗透作用D.胞吞作用

答案　A

2.白细胞能吞噬绿脓杆菌，与这一现象有关的是（　　）

A.主动运输B.协助扩散

C.自由扩散D.细胞膜的流动性

答案　D

解析　主动运输、被动运输是物质通过细胞膜出入细胞的两种主要方式。

这两种方式运载的物质均是细胞要选择吸收的离子、小分子和水分子等，而大分子物质或像绿脓杆菌类是不能通过这两种方式进入细胞的，而只有通过细胞膜的流动性来“内吞”到细胞内。

3.关于下面概念图的分析正确的是（　　）

A.①和②所示的过程都需要消耗能量

B.只有①所示的过程能逆浓度梯度运输物质

C.大分子只有通过①所示的过程才能进入细胞

D.果脯腌制时蔗糖进入细胞与过程①和②有关

答案　B

解析　分析题图：

①是主动运输，需要能量、载体蛋白；②是协助扩散，需要载体蛋白，但不需要能量，A错误；主动运输的方向是逆浓度梯度，B正确；大分子物质进出细胞的方式为膜泡运输（胞吞或胞吐），C错误；腌制时因细胞失水过多而死亡，蔗糖分子进入细胞，与过程①无关，D错误。

4.下图为物质跨膜运输方式的示意图，表示氨基酸进入小肠绒毛上皮细胞的是（　　）

A.①B.②

C.③D.④

答案　D

解析　据图可知，①、③都是自由扩散，②是协助扩散，④是主动运输，而氨基酸进入小肠绒毛上皮细胞的方式是主动运输，故D正确。

5.下图表示某种物质分子由细胞外向细胞内运输的过程图解，请分析回答下面的问题：

（1）图中①和②的物质分别是：

①__________________；②________________。

（2）图中物质运输的方式是__________，判断的依据是：

①________________；②________________________。

（3）如果该细胞是人红细胞，则甘油、K＋、苯三者中，不可能是③物质的是________。

答案　

（1）载体　能量

（2）主动运输　需要载体蛋白协助　由低浓度向高浓度一侧运输

（3）甘油、苯

解析　主动运输本质是消耗细胞的能量，甘油和苯的运输方式是自由扩散。

基础巩固

1.在动物细胞的物质运输中，属于自由扩散的是（　　）

A.红细胞中的Na＋进入血浆

B.细胞外液中的O2进入肌细胞

C.细胞外液中的K＋进入神经细胞

D.血浆中的碘进入甲状腺滤泡上皮细胞

答案　B

解析　离子跨膜进出细胞多是主动运输。

能以自由扩散方式跨膜运输的物质有：

CO2、O2、甘油、酒精、苯等。

2.小肠上皮细胞含有大量的线粒体，与这一结构特征相适应的细胞膜功能是（　　）

A.自由扩散B.协助扩散

C.主动运输D.渗透作用

答案　C

解析　主动运输需要线粒体提供能量。

3.人体中K＋很容易穿过细胞膜，但许多细胞内部的K＋比细胞外部的K＋浓度要高，如人的红细胞中的K＋浓度比血浆中的浓度高30倍，这种物质进入细胞的方式属于（　　）

A.自由扩散B.协助扩散

C.被动扩散D.主动运输

答案　D

解析　能逆浓度梯度运输，说明其运输方式是主动运输。

4.下列有关细胞膜的叙述中，最能体现细胞膜结构特点的是（　　）

A.选择透过性B.主动运输

C.保护作用D.胞吞和胞吐

答案　D

解析　细胞膜的结构特点是具有一定的流动性，胞吞和胞吐依赖于细胞膜的流动性。

5.红细胞吸收无机盐和葡萄糖的共同点是（　　）

A.都可以从低浓度一侧到高浓度一侧

B.都需要消耗能量

C.都需要载体蛋白协助

D.既需要载体蛋白协助又需要消耗能量

答案　C

解析　其中红细胞吸收无机盐是主动运输，既需要载体蛋白协助，也消耗细胞内代谢释放的能量，而红细胞吸收葡萄糖是协助扩散，只需要载体蛋白，不消耗能量。

6.新生儿小肠上皮细胞通过消耗能量，可以直接吸收母乳中的免疫球蛋白和半乳糖（单糖），这两种物质被吸收到血液中的方式是（　　）

A.主动运输、主动运输B.胞吞、主动运输

C.主动运输、胞吞D.被动运输、主动运输

答案　B

解析　需要能量的物质运输方式有：

主动运输、大分子物质的胞吞或胞吐，免疫球蛋白是大分子物质，被吸收到血液中的方式是胞吞；半乳糖是单糖，属于小分子物质，被吸收到血液中的方式是主动运输，故选B。

巩固提升

7.下列有关物质进出细胞的方式的判断，正确的是（　　）

A.依据是否消耗能量，只要运输过程中耗能的就是主动运输

B.依据物质浓度梯度，只要顺浓度梯度的运输就是自由扩散

C.依据是否需要载体蛋白，需要载体蛋白的运输就是协助扩散

D.依据跨膜的层数，跨膜层数为0的就是胞吞或胞吐

答案　D

解析　消耗能量的还有胞吞和胞吐，A错误；顺浓度梯度的运输也可以是协助扩散，B错误；需要载体蛋白的还有主动运输，C错误；跨膜层数为0的是胞吞或胞吐，D正确。

8.下图表示肝脏细胞吸收某物质的速率与细胞内、外该物质浓度的关系（图中虚线表示该物质在细胞内的浓度），根据图示信息，该物质进入细胞的方式是（　　）

A.自由扩散B.协助扩散

C.主动运输D.胞吞

答案　C

解析　从曲线可知，当细胞外浓度高于细胞内浓度时，该物质还能进入细胞，说明该物质进入细胞是逆浓度梯度进行的，因此为主动运输。

9.如图表示番茄随环境中氧浓度的变化，从培养液中吸收Ca2＋和Si4＋的曲线。

影响A、B两点与B、C两点吸收量的主要因素分别是（　　）

A.离子浓度、载体蛋白数量

B.离子浓度、呼吸作用强度

C.载体蛋白数量、离子浓度

D.载体蛋白数量、呼吸作用强度

答案　D

解析　根对无机盐离子的吸收是一个主动运输过程，需要载体蛋白和能量。

A、B点是在同等氧浓度下得到的，能量相同，其差异只能是因为相应载体蛋白数量的不同。

B、C点的差别则是由于氧浓度不同造成的，因而影响因素是呼吸作用强度。

10.甲、乙两种小分子物质在细胞内外的浓度情况如图所示，在进行跨膜运输时，下列说法正确的是（　　）

A.甲进入细胞一定需要能量

B.甲运出细胞一定有载体蛋白的参与

C.乙进入细胞一定不需要能量

D.乙运出细胞一定有载体蛋白的参与

答案　B

解析　甲进入细胞是顺浓度梯度，不需要消耗能量；乙进入细胞是逆浓度梯度，需要消耗能量；乙运出细胞是顺浓度梯度，如果是自由扩散就不需要载体蛋白的协助。

11.下图为物质出入细胞的四种方式示意图，请据图回答下列问题。

（1）图中A表示____________方式，B表示____________方式，C表示____________方式，D表示________方式。

（2）K＋、O2和葡萄糖三种物质中，通过B方式进入红细胞的是__________。

（3）与A方式相比，B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。

（4）胰岛B细胞分泌胰岛素是通过________方式进行的，该种运输方式也体现出细胞膜__________________的特点。

（5）若在细胞中注入某种呼吸抑制剂，________方式将会受到较大影响。

（6）需要载体蛋白协助的方式为________（填字母），影响B方式运输速率的因素为______________________；与C运输方式有关的细胞器是____________________。

答案　

（1）自由扩散　协助扩散　主动运输　胞吐　

（2）葡萄糖　（3）载体蛋白　核糖体　（4）D（或胞吐）　具有一定的流动性　（5）C、D（或主动运输和胞吐）

（6）B、C　浓度差和载体蛋白数量　线粒体和核糖体

解析　自由扩散受膜两侧浓度差的影响，浓度差越大，物质出入细胞的速率就越快，而协助扩散和主动运输都受到细胞膜上载体蛋白数量的限制，主动运输和胞吐又受到能量多少的限制。

12.对法囊藻的细胞液中各种离子浓度的分析表明，细胞液中的成分与海水的成分很不相同，图中阴影部分代表法囊藻细胞液中的离子浓度。

请分析回答下列问题。

（1）K＋和Cl－在细胞内积累，而Na＋等在细胞液中的含量低于海水的含量。

这表明_____________________________________________________________________

_____________________________________________________________________。

（2）K＋和Cl－进入细胞的运输方向是______________。

这种吸收方式叫___________，这种吸收方式需要的两个基本条件是____________。

（3）Na＋和Ca2＋排出细胞的运输方向是____________________，它们的运输方式属于____________。

（4）法囊藻细胞液中各种离子浓度与海水中各种离子浓度不成比例，其结构基础是__________________________________________________________。

答案　

（1）细胞对矿质元素的吸收具有选择性

（2）从低浓度到高浓度　主动运输　载体蛋白、能量（ATP）

（3）从低浓度到高浓度　主动运输

（4）细胞膜上的载体蛋白种类和数量

解析　法囊藻中K＋和Cl－与海水中不同，说明细胞吸收矿质元素离子具有选择性。

K＋和Cl－进入细胞，以及Na＋和Ca2＋排出细胞都是从低浓度到高浓度，属于主动运输，主动运输需要两个基本条件：

载体蛋白和能量。

但从细胞膜的结构上看就是载体蛋白的种类和数量决定的。

走进高考

13.下列关于物质出入细胞方式的叙述，正确的是（　　）

A.被细胞胞吞的一定是固体物质

B.突触前膜释放乙酰胆碱属于协助扩散

C.通过载体蛋白的物质转运属于主动运输

D.胞吐过程一定会产生分泌泡与质膜（细胞膜）的融合

答案　D

解析　胞吞作用包括吞噬作用和胞饮作用，吞噬作用是以大的囊泡形式，内吞较大的固体颗粒，而胞饮作用则是将滴状液体吞入细胞内的过程，A错误；突触前膜释放乙酰胆碱属于胞吐作用，B错误；通过载体蛋白的物质运输包括主动运输和协助扩散，C错误；胞吐的过程一定会产生分泌泡与质膜（细胞膜）融合，D正确。

14.下图为氨基酸和Na＋进出肾小管上皮细胞的示意图，下表选项中正确的是（　　）

选

项

管腔中氨基酸→上皮细胞

管腔中Na＋→上皮细胞

上皮细胞中氨基酸→组织液

A

主动运输

被动运输

主动运输

B

被动运输

被动运输

被动运输

C

被动运输

主动运输

被动运输

D

主动运输

被动运输

被动运输

答案　D

解析　由图分析可知，氨基酸和Na＋由肾小管管腔进入肾小管上皮细胞的过程中，氨基酸由低浓度处向高浓度处运输，需要载体蛋白参与，是主动运输的过程；Na＋由高浓度处向低浓度处运输，并且需要载体蛋白，是被动运输中的协助扩散过程。

氨基酸和Na＋由肾小管上皮细胞进入组织液的过程中，氨基酸由高浓度处向低浓度处运输，并且需要载体蛋白，是被动运输中的协助扩散过程；Na＋由低浓度处向高浓度处运输，并且需要载体蛋白和能量，是主动运输的过程。

15.关于植物细胞通过主动运输方式吸收所需矿质元素离子的叙述，正确的是（　　）

A.吸收不同矿质元素离子的速率都相同

B.低温不影响矿质元素离子的吸收速率

C.主动运输矿质元素离子的过程只发生在活细胞中

D.叶肉细胞不能以主动运输的方式吸收矿质元素离子

答案　C

解析　植物细胞对矿质元素离子的吸收具有选择性；主动运输需要细胞呼吸提供能量，低温降低细胞呼吸强度；叶肉细胞也能以主动运输的方式吸收矿质元素离子，例如根外施肥；主动运输是细胞膜具有选择透过性的重要表现，只有活细胞才具有选择透过性。

16.某哺乳动物神经细胞内外的K＋和Na＋浓度见下表。

下列属于主动运输的是（　　）

细胞内浓度

（mmol·L－1）

细胞外浓度

（mmol·L－1）

K＋

140.0

3.0

Na＋

18.0

145.0

A.K＋经钾离子通道排出细胞

B.K＋与有关载体蛋白结合排出细胞

C.Na＋经钠离子通道排出细胞

D.Na＋与有关载体蛋白结合排出细胞

答案　D

解析　根据表格，神经细胞外Na＋浓度较高，细胞内K＋浓度较高，K＋和Na＋经过离子通道排出细胞属于被动运输，A、C项错误；K＋与有关载体蛋白结合排出细胞，运输方向由高浓度向低浓度，运输方式为协助扩散，B项错误；Na＋与有关载体蛋白结合排出细胞，运输方向由低浓度向高浓度，运输方式为主动运输，D项正确。