第2讲物质跨膜运输的方式学案Word文档下载推荐.docx
- 文档编号:17651640
- 上传时间:2022-12-07
- 格式:DOCX
- 页数:22
- 大小:230.45KB
第2讲物质跨膜运输的方式学案Word文档下载推荐.docx
《第2讲物质跨膜运输的方式学案Word文档下载推荐.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《第2讲物质跨膜运输的方式学案Word文档下载推荐.docx(22页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
三、物质跨膜运输的方式
1.被动运输
(1)自由扩散:
一些小分子物质利用细胞内外溶液的浓度差,通过简单的扩散作用进出细胞,不需要载体和能量,如水、CO2、O2、甘油、乙醇、苯等。
(2)协助扩散:
葡萄糖等一些物质顺浓度梯度跨膜运输,进出细胞需借助载体蛋白的协助,需要载体,但不需要能量。
2.主动运输:
某些离子和小分子物质,能够从低浓度一侧运输到高浓度一侧,需要载体蛋白的协助,同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的能量。
如细胞吸收K+、Na+、Ca2+、氨基酸等。
主动运输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。
3.当细胞摄取大分子时,大分子附着在细胞膜的表面,细胞膜内陷形成小囊,分离后形成囊泡,进入细胞内,这种现象叫胞吞。
细胞需要外排的大分子,先在细胞内形成囊泡,后与细胞膜融合,将其排出,这种现象叫胞吐。
[思考感悟]胞吞胞吐是否属于跨膜运输?
大分子物质以胞吞和胞吐方式进出细胞,这与细胞膜的流动性有关,但不属于跨膜运输。
【要点归纳探究】
要点一、生物膜的流动镶嵌模型
1.结构模型:
生物膜的流动镶嵌模型认为,磷脂双分子层构成了膜的基本支架,这个支架不是静止的。
磷脂双分子层是轻油般的流体,具有流动性。
蛋白质分子有的镶嵌在磷脂双分子层表面,有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中,有的横跨整个磷脂双分子层。
2.组成成分及其结构图示
糖被:
在细胞膜的外表,有一层由细胞膜上的蛋白质与糖类结合形成的糖蛋白,叫做糖被。
糖被的作用:
(1)保护和润滑作用;
(2)与细胞表面的识别、信息传递有关。
除糖蛋白外,细胞膜表面还有糖类和脂质分子结合成的糖脂。
[特别提醒]不同生物膜的化学成分不同,但都主要是由蛋白质分子和磷脂分子构成。
对生物膜成分较全面的描述是脂质、蛋白质和糖类,其中脂质主要是磷脂,还有胆固醇等;
糖类主要与蛋白质结合形成糖蛋白或与脂质结合成糖脂而存在;
蛋白质的含量高低与种类多少反映膜功能的复杂程度。
[自主探究1]组成细胞膜的磷脂分子和蛋白质分子的排布有下述特点,其中描述细胞膜基本骨架的是()
A.膜两侧的分子结构和性质不尽相同
B.磷脂分子排布成双分子层
C.蛋白质分子附着和镶嵌于磷脂双分子层中
D.蛋白质分子和磷脂分子具有一定的流动性
[答案与解析]B磷脂双分子层构成膜的基本支架。
要点二、细胞膜的流动性与选择透过性
1.结构特点:
流动性
(1)原因:
膜结构中的蛋白质分子和脂质分子是可以运动的。
(2)影响因素:
主要受温度影响,适当温度范围内,随外界温度升高,膜的流动性增强,但温度高出一定范围,则导致膜的破坏。
(3)实例
①质壁分离和复原实验;
②变形虫捕食和运动时伪足的形成;
③白细胞吞噬细菌;
④胞吞与胞吐;
⑤受精时细胞的融合过程;
⑥动物细胞分裂时细胞膜的缢裂过程;
⑦细胞杂交时的细胞融合(如人鼠细胞融合)。
2.功能特点:
选择透过性
(1)表现:
植物根对矿质元素的选择性吸收,神经细胞对K+的吸收和对Na+的排出,肾小管的重吸收和分泌,小肠的吸收等。
(2)原因:
遗传性
载体种类、数量
选择性。
3.细胞膜的流动性与选择透过性的关系:
流动性与选择透过性都是对细胞膜的描述,但两者既有区别又有联系。
(1)区别:
流动性是细胞膜及其他生物膜的结构方面的特性,原因是构成细胞膜的磷脂分子是可以运动的,大多数蛋白质分子也是可以运动的。
选择透过性体现了细胞膜功能方面的特性,,是指细胞膜对进出细胞的物质具有一定的选择性,主动运输能充分说明选择透过性。
除细胞膜外,细胞中的其他膜结构——叶绿体膜、线粒体膜、液泡膜等也具有这一特性。
(这些具膜的结构与细胞膜的成分类似,主要由磷脂和蛋白质组成)
(2)联系:
细胞膜的流动性是表现其选择透过性的结构基础。
因为只有细胞膜具有流动性,细胞才能完成其各项生理功能,才能表现出选择透过性。
相反,如果细胞膜失去了选择透过性,细胞可能已经死亡了。
总之,膜的组成、结构和功能可表示为下图:
[特别提醒]膜的流动镶嵌模型充分体现了结构与功能相适应的特点,要理解膜的流动性和选择透过性的关系,应特别注意膜的流动性是磷脂分子和蛋白质分子以一定的方式进行运动的结果。
[自主探究2]对细胞膜的选择透过性起主要作用的物质是()
A.水B.糖类C.蛋白质D.磷脂
[答案与解析]C细胞膜的选择透过性是由细胞膜上的载体蛋白的种类和数量决定的。
要点三、物质出入细胞的方式比较
1.自由扩散、协助扩散和主动运输的比较
2.胞吞、胞吐:
是大分子和颗粒物质进出细胞的方式,这两种方式虽然最终通过了生物膜,但实质上,这些物质并没有真正的穿过生物膜。
例如,白细胞吞噬大肠杆菌、变形虫吞噬有
机物颗粒、胰腺细胞分泌胰岛素等。
3.在细胞的生命活动过程中,主动运输起到了重要作用,它使细胞能主动地从外界吸收被选择的物质,供生命活动利用。
同样,细胞也能利用主动运输把新陈代谢产物排出细胞外。
总之,细胞通过主动运输,摄取、积累物质以及不断排出代谢废物,从而维持细胞组成成分的动态稳定,保证生命活动的正常进行。
【特别提醒】
要确定某种物质的运输方式,必须抓三个关键:
①分析被运输的物质是否通过细胞膜;
②明确被运输物质微粒的性质(大分子、小分子、离子);
③分析物质通过细胞膜的转运方向(高浓度→低浓度,低浓度→高浓度),是否需要载体协助,是否需要消耗能量。
[自主探究3]氧气透过肺泡进入毛细血管的过程是()
A.全部为主动运输B.大部分为扩散作用,少部分为主动运输
C.全部为扩散作用D.少部分为扩散作用,大部分为主动运输
[答案与解析]C能进行自由扩散的物质主要是一些小分子物质(如O2、CO2、H2O、尿酸、尿素等),此过程不需要能量,只与溶液浓度有关,属于被动运输,而主动运输既需要载体又需要能量,常见的离子(如K+、C1-、N03-等)属此方式。
要点四、影响跨膜运输的因素
1.影响自由扩散的因素:
细胞膜内外物质的浓度差。
2.影响协助扩散的因素
(1)细胞膜内外物质的浓度差。
(2)细胞膜上运载物质的载体数量。
3.影响主动运输的因素
(1)载体:
是细胞膜上的一类蛋白质。
①载体具有特异性,不同物质的载体不同,不同生物细胞膜上的载体的种类和数目也不同。
②载体具有饱和现象,当细胞膜上的载体全部参与物质的运输时,细胞吸收该载体运载的物质的速度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,如氧气浓度、温度等。
4.影响物质运输速率的曲线分析
(1)物质浓度(在一定浓度范围内)对运输速率的影响曲线:
①自由扩散的运输方向是由高浓度一侧到低浓度一侧,其动力是两侧溶液的浓度差,在一定浓度范围内,随物质浓度的增大,其运输速率与物质浓度成正比。
②协助扩散或主动运输的共同特点是都需要载体协助,在物质浓度较低时,随物质浓度的增大,运输速率也逐渐增大,到达一定物质浓度时,由于受膜上载体数量的限制,运输速率不再随浓度增大而增大。
(2)氧气浓度对物质运输速率的影响曲线:
①自由扩散和协助扩散统称为被动运输,其运输方向都是从高浓度一侧到低浓度一侧,其运输的动力都是
浓度差,不需要能量,因此与氧气浓度无关,运输速
率不随氧气浓度增大而改变。
②主动运输方式既需要载体协助又需要消耗能量。
在氧气浓度为零时,通过细胞无氧呼吸供能,但无氧呼吸产生能量较少,所以运输速率较低。
在一定范围内随氧气浓度升高,有氧呼吸加强,产生的能量逐渐增多,所以运输速率不断加快,当氧气浓度足够高时,能量供应充足,但由于受到载体数量的限制,运输速率不再随氧气浓度增大而加快。
[特别提醒]主动运输的意义:
①保证了细胞或细胞器从周围环境中或表面摄取必需的营养物质,即使这些营养物质在周围环境中或表面的浓度很低。
②能够将细胞内的各种物质,如分泌物、代谢废物及一些离子排除细胞外,即使这些物质在细胞外的浓度比细胞内的浓度高得多。
③能够维持一些无机离子在细胞内恒定和最适当的浓度,特别是K+、Ca2+和H+的浓度。
概括地说,主动运输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。
这对细胞的生命活动来说是非常重要的。
【精典考题例析】
类型一
主动运输的特点
【例1】
(2008江苏2)线粒体DNA上的基因所表达的酶与线粒体功能有关。
若线粒体DNA受损伤,则下列细胞的功能受影响最大的是()
A.红细胞吸收葡萄糖B.小肠上皮细胞吸收水
C.神经细胞吸收K+D.肺泡细胞吸收氧气
【思路解析】线粒体是进行有氧呼吸的主要场所,功能是产生ATP,为各项生命活动提供能量。
当线粒体DNA受到损伤,根据题意可知会影响到线粒体的功能,也就是ATP的合成量减少。
在物质进出细胞膜的运输方式中,红细胞吸收葡萄糖是协助扩散,水和氧气均通过自由扩散方式进出细胞,只有C选项为主动运输,需要ATP提供能量。
【答案】C
[规律方法]对主动运输的理解:
细胞能够根据生命活动的需要,主动地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,这些物质在跨膜运输时的运输方式是主动运输。
类型二
流动镶嵌模型的结构及特点
【例2】如图表示细胞膜的亚显微结构,其中a和b为两种物质的运输方式,下列对细胞膜结构和功能的叙述正确的是
A.组成细胞膜的化学成分是C、H、O、N
B.由②可知细胞膜是双层膜
C.a物质进入细胞是自由扩散,b物质进入细胞是主动运输
D.若I侧为肠道,那么Ⅱ侧则是毛细血管腔
【思路解析】图中①为糖蛋白,②为磷脂双分子层,③为蛋白质,三者共同构成了细胞膜,所以细胞膜的化学成分应为C、H、O、N、P;
细胞膜是单层膜,以磷脂双分子层作基本支架;
物质a由高浓度向低浓度运输,且不需载体蛋白,为自由扩散,物质b运输需载体蛋白和能量,所以为主动运输;
若I侧为肠道,Ⅱ侧应为肠腔细胞内膜
[规律方法]凡是能从低浓度一侧向高浓度一侧运输的,一定是主动运输。
而有些物质也可以通过主动运输从高浓度向低浓度运输,但运输速度远快于协助扩散。
如:
K+、Na+、葡萄糖、氨基酸等。
类型三
影响跨膜运输的因素
【例3】下图表示番茄在不同的含氧情况下,从培养液中吸收Ca2+和Si4+的曲线。
影响A、B两点与B、C两点吸收量不同的主要因素分别是()
A.离子浓度、载体数量B.离子浓度、能量
C.载体数量、离子浓度D.载体数量、能量
【思路解析】主动运输与载体和能量密切相关。
A、B两点,氧浓度相同,意味着能量供应是相同的,但B的吸收快,说明运载Ca2+的载体多;
B、C两点都是运载Ca2+的,说明载体是相同,C点的氧浓度大,能量供应多,所以吸收快。
【答案】D
类型四
三种运输方式的比较
【例4】物质进入细胞都要穿过细胞膜,下列各图表示在一定范围内细胞膜外物质进入细胞膜内的三种不同情况,消耗代谢能量的方式通常需要细胞呼吸提供能量。
请据图回答下列问题。
(1)图中能表示出自由扩散的是_________,能表示出主动运输的是________。
(2)哪一种加入呼吸抑制剂后曲线会发生变化?
为什么?
________________________________
(3)CO2、乙醇、氨基酸进入细胞的方式分别是_______、________、________.
【思路解析】A图表示物质进入细胞速率与细胞外液浓度成正比。
B图表示当浓度差达到一定范围后,运输速度不再加快,应联想到这是受膜上载体数量限定的缘故,但没有表示可以逆浓度梯度运输这一主动运输的显著特点,所以既不能表示自由扩散,又不能表示主动运输,属于协助扩散。
C图用一根虚线表示细胞外液浓度,一段时间后,细胞内溶液浓度超过细胞外溶液浓度,物质仍可进入细胞内,提示该物质可逆浓度梯度进行运输,故应为主动运输。
气体分子、脂溶性溶剂分子通过自由扩散进出细胞。
【答案】
(1)AC
(2)C因为主动运输需消耗能量(3)自由扩散自由扩散主动运输
【速效提升训练】
一、选择题
1.红细胞吸收无机盐和葡萄糖的共同点是()
A.都可以从低浓度一边向高浓度一边B.都需要供给ATP
C.都需要载体协助D.既需要载体协助又需要消耗能量
1.C红细胞吸收无机盐是主动运输,既需要载体协助也消耗细胞代谢释放的能量(ATP);
红细胞吸收葡萄糖是协助扩散,只需要载体协助,不消耗细胞代谢释放的能量。
2.原生动物变形虫的运动和摄取食物,主要是依靠细胞膜的()
A.选择透过性B.一定的流动性C.磷脂双分子层D.镶嵌的蛋白质
2.B变形虫的变形运动信赖于细胞膜的流动性,摄取食物属于胞吞。
选择透过性是指膜对进出的小分子物质或离子的选择吸收。
3.08年江苏卷·
33改编某同学进行实验,甲图为实验开始状态,乙图为实验结束状态。
他在乙图所示实验结果的基础上继续实验,探究蔗糖的水解产物能否通过半透膜。
他在乙图中的a、b两管中加入蔗糖酶,在适宜条件经过一段时间后,用斐林试剂对两管的液体进行鉴定并观察两管液面的变化。
下列对该实验的结果和结论预测准确的是
A.如果两管的液体都能用斐林试剂反应产生砖红色沉淀且液面高度差减小,说明水解产物可以通过半透膜
B.如果b管内的液体可以与斐林试剂产生砖红色沉淀而a管不能,说明水解产物不能通过,且两管的液面高度差不变
C.如果两管的液体都能与斐林试剂产生砖红色沉淀,说明水解产物可以通过半透膜,但此时两管的液面高度差不变
D.以上说法均不正确
3.A如果两管中的液体都能与斐林试剂产生砖红色沉淀,说明水解产物可以通过半透膜,但由于水解产物的扩散,使的两管液面高度差变小,所以A正确而C错;
如果水解产物不能通过半透膜,则b管内的液体可以与斐林试剂产生砖红色沉淀而a管不能,但由于物质的量浓度增大,所以b管的液面还要上升a管的液面继续下降,所以B错。
4.神经细胞间可以通过一种特殊的介质来传递信息,含有传递分子的囊泡与神经细胞的质膜融合之后再打开,将传递分子释放到神经细胞之外,这属于()
A.主动运输B.协助扩散C.胞吐D.胞吞
4.C由题干分析知神经细胞间信息传递时有含有传递分子的囊泡与神经细胞的质膜融合之后再打开的过程,这属于胞吐。
5.用呼吸抑制剂处理红细胞,则下列物质吸收量显著减少的一组()
A.葡萄糖、氨基酸B.K+、氨基酸C.O2、H2OD.甘油、脂肪酸
5.B红细胞吸收O2、H2O和甘油是自由扩散,吸收葡萄糖为协助扩散,两者都不需要消耗能量;
吸收离子和其它物质都是主动运输,需要消耗能量。
6.新生儿小肠上皮细胞通过消耗ATP,可以直接吸收母乳中的免疫球蛋白(大分子物质)和半乳糖。
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
6.B新生儿可直接吸收免疫球蛋白,免疫球蛋白是大分子物质,不能正常通过细胞膜.必须先与膜融合,然后内陷形成小泡与细胞膜分离,这样才能进入细胞内部,该运输方式为胞吞;
半乳糖为小分子物质,进入小肠上皮细胞,消耗ATP,为主动运输。
7.物质通过主动运输或胞吞作用进入细胞的共同特点是()
A.都依赖于细胞膜的流动性B.都属于细胞膜的选择透过性
C.都需要消耗能量D.都需要载体蛋白
C主动运输和胞吞、胞吐等生理过程都需要消耗细胞呼吸作用提供的能量。
8.我国首次发现了一种“穿肠蛋白质”(可被肠道直接吸收),为许多药物的利用提供了一条新途径。
穿肠蛋白质被肠道吸收的方式是()
①自由扩散②被动运输③主动运输④以上都不是
A.①②③B③C.④D②③
8.C“穿肠蛋白质”是大分子物质,不能通过跨膜运输方式被吸收,而是通过胞吞的方式被吸收。
9.(原创)在探究实验“植物细胞的吸水和失水”中,某同学在分析实验结果时,提出了“假如细胞壁也相当于一层半透膜,实验结果会有什么不同”的问题。
下列分析正确的是
A.实验结果相同,因为质壁分离的原因是由于细胞失水后,原生质层随液泡的缩小而缩小,而细胞壁不能缩小,引起了质壁分离
B.实验结果相同,因为质壁分离的原因是由于细胞失水,而原生质层的伸缩性比细胞壁的大,引起了质壁分离
C.实验结果不相同,细胞壁与原生质层一起缩小,不能发生质壁分离
D.实验结果不相同,细胞壁不能缩小,不能发生质壁分离
9.B当细胞液浓度小于外界溶液浓度时,细胞液中的水分就透过原生质层进入外界溶液中,使细胞壁和原生质层都出现一定程度的收缩。
由于原生质层比细胞壁的伸缩性大,当细胞不断失水时,原生质层就会与细胞壁逐渐分离开来。
题中假如细胞壁也相当于一层半透膜,只是膜的透性发生了变化,它的伸缩性仍然不变,即能缩小,但比原生质层要小。
10.下列生理过程中,不需消耗ATP的是()
①[H]的形成②C3的还原③肾小管重吸收Na+④抗体的合成与分泌⑤肺泡内气体交换⑥有丝分裂⑦主动运输
A.①②③B.④⑤⑥C.⑤⑦D.①⑤
D[H]的形成利用的是光能或有机物中的能量,不需要消耗ATP,肺泡内的气体交换为自由扩散,所以不需要消耗ATP。
C3的还原、肾小管重吸收Na+、抗体的合成与分泌、有丝分裂、主动运输都需要消耗ATP。
二、非选择题
11.生物学家做了下列实验:
①用红色荧光染料标记人细胞膜上的蛋白质;
②用绿色荧光染料标记小鼠细胞膜上的蛋白质;
③把人和鼠的细胞融合为一,此细胞一半发红色荧光,另一半发绿色荧光。
然后把此细胞在37℃下培养40min,再检查,两种颜色的荧光均匀分布在整个细胞表面。
根据上述实验现象完成下列问题:
(1)人和鼠的细胞能够融合为一体,是因为其细胞膜的基本结构____________。
(2)上述细胞表面的两类荧光染料最终呈均匀分布状态,这是由于细胞膜具有_________的结果。
(3)这个实验证明构成细胞膜的____________分子和________分子大都是可以________的,不是静止固定的。
(4)人和鼠细胞膜表面的抗原属于构成膜结构的_____________。
解析:
用荧光标记法研究细胞膜的分子结构及生理特征,再现了科学探究的过程,可以更深刻地理解细胞膜的流动性和选择透过性。
答案:
(1)都是由磷脂分子和蛋白质分子构成
(2)流动性(3)磷脂蛋白质运动(4)糖蛋白
12.[探究•分析]2003年诺贝尔化学奖授予美国科学家彼得·
阿格雷和罗德里克·
麦金农,以表彰他们在细胞膜通道方面做出的开创性贡献。
阿格雷得奖是由于发现了细胞膜水通道,而麦金农的贡献主要是在细胞膜离子通道的结构和机理研究方面。
他们的发现阐明了离子和水如何进出活细胞。
比如,肾脏怎么从原尿中重新吸收水分,以及电信号怎么在细胞中产生并传递等,这对人类探索肾脏、心脏、肌肉和神经系统等方面的诸多疾病具有极其重要的意义。
请分析回答:
(1)水分子通过细胞膜的方式是___________,无机盐离子通过细胞膜的方式是_________。
(2)如果用胰蛋白酶处理细胞表面,发现水分子和离子均不能通过细胞膜了,说明细胞膜上的水通道和离子通道的化学本质可能都是_________。
(3)如果在细胞内注入细胞呼吸抑制剂,将会强烈抑制细胞膜上_________通道的作用。
(4)神经元在受到刺激后,细胞膜上的电位变化是________,这种电位变化可能与水通道和离子通道中的_________通道有密切关系。
(5)有人在研究物质出入细胞的速率和各种条件的关系时,绘出了下图曲线:
如果表示的是K+出入细胞,正确的曲线是_________。
【解析】本题主要考查细胞膜的物质交换功能及相关知识,考查了理解、分析、综合能力和信息提取及图文转换能力。
(1)水分子通过细胞膜的方式为自由扩散,而带电的无机离子通过细胞膜的方式则是主动运输,因为它需要载体和耗能。
(2)由“胰蛋白酶
蛋白质→水、离子不能通过膜”,因为酶的催化作用具有专一性的特点可推知细胞膜上的水和离子通道为蛋白质。
(3)水通过细胞膜的方式为自由扩散,离子通过细胞膜的方式为主动运输,前者不耗能,后者耗能,因而呼吸抑制剂会抑制运输离子的离子通道的作用。
(4)神经元受刺激后,Na+通道开放,使Na+快速流入细胞,导致膜电位由静息时的内负外正转换为内正外负的动作电位。
(5)K+通过细胞膜的方式为主动运输,与细胞内外的浓度关系不大,但却受细胞膜上载体数量及细胞代谢提供的能量的制约,由“温度→酶活性→能量供应”以及“02供应充足→ATP充足→限制因素为载体数量”可知A、B两曲线是正确的。
(1)自由扩散(或渗透作用)主动运输
(2)蛋白质(3)离子(4)由外正内负变为外负内正离子(5)A、B
课时检测
姓名:
班级:
学号:
一、选择题:
(15小题,每小题4分,共60分)
1.下列物质中,不能横穿细胞膜进出细胞的是()
A维生素DB水和尿素C.氨基酸和葡萄糖D酶和胰岛素
1.D酶和胰岛素为大分子物质,不能直接横穿细胞膜进出细胞,只能通过胞吞或胞吐的方式进出细胞。
2.浸入1mol/LKNO3溶液中的洋葱表皮细胞,会产生质壁分离和质壁分离复原的现象。
在此过程中,物质进出细胞的方式先后有()
A.主动运输和自由扩散B.自由扩散和主动运输
C.
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 物质 运输 方式