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第3节 物质跨膜运输的方式,【知识梳理】 一、物质跨膜运输的方式,1.填写物质跨膜运输方式、结构名称： 甲：_；乙：_；丙：_；a：_。 2.影响因素： (1)甲图：_。 (2)乙图：_。 (3)丙图：_。,自由扩散,协助扩散,主动运输,载体蛋白,浓度差,浓度差和载体蛋白,载体蛋白和能量,3.实例： (1)自由扩散：水、甘油、乙醇、乙二醇、苯、CO2、O2、脂质、尿素等。 (2)协助扩散：红细胞吸收葡萄糖、动作电位形成时Na+内流等。 (3)主动运输：小肠吸收无机盐、葡萄糖、氨基酸等。,二、大分子物质进出细胞 1.方式 2.特点：需要_，同时体现了细胞膜的_。 3.实例： (1)胞吞：白细胞吞噬病菌等。 (2)胞吐：分泌蛋白的分泌、神经递质的释放等。,进入细胞：_ 排出细胞：_,胞吞,胞吐,消耗能量,流动性,【小题快练】 1.考题诊断： (1)(2014新课标全国卷T1C)甘油是极性分子，所以不能以自由 扩散的方式通过细胞膜。( ) 【分析】细胞膜含有磷脂，甘油可以以自由扩散的方式通过细胞膜。 (2)(2013新课标全国卷T30改编)已知骨骼肌细胞和脂肪细胞膜 上的载体蛋白转运葡萄糖的过程不消耗ATP，则葡萄糖进入骨骼肌细 胞内的运输方式是协助扩散。( ) 【分析】需要载体蛋白但不消耗ATP的物质跨膜运输方式是协助扩散。,(3)(2012江苏高考T1 C)主动运输机制有助于维持细胞内元素组成 的相对稳定。( ) 【分析】主动运输使细胞能对外界物质有选择地吸收和排出，能维持 细胞内元素的平衡。 (4)(2011重庆高考T1 C)水分子和钾离子以自由扩散方式进出轮藻 细胞。( ) 【分析】水分子以自由扩散方式进出细胞，钾离子以主动运输方式进 出细胞。,2.易错诊断： (1)人红细胞吸收胆固醇与吸收葡萄糖的相同点是需要载体蛋白协 助。( ) 【分析】胆固醇通过自由扩散进出红细胞，不需要载体蛋白；人红 细胞通过协助扩散吸收葡萄糖，需要载体蛋白。 (2)除去细胞膜上的蛋白质不会影响对离子的吸收。( ) 【分析】细胞通过主动运输或协助扩散的方式吸收离子时，需要载 体蛋白。,(3)新生儿从乳汁中获得抗体需要消耗能量。( ) 【分析】抗体是一种蛋白质，经胞吞进入细胞，这一过程需要消耗 能量。,3.教材研习： (1)(必修1 P76知识迁移改编)小肠绒毛上皮细胞能吸收葡萄糖，却难吸收相对分子质量比葡萄糖小的木糖，原因是( ) A.木糖对细胞有毒害作用 B.细胞膜上葡萄糖载体蛋白较多，木糖载体蛋白较少 C.葡萄糖能氧化放能，木糖不能 D.木糖不能以胞吞的方式被吸收,【解析】选B。细胞对物质的吸收具有选择性，与细胞膜上载体蛋白的种类和数量有关。细胞膜上木糖载体蛋白较少，因此很难吸收木糖。,(2)(必修1 P73图形改编)如图表示的是一个动物细胞内外不同离子的相对浓度，根据图中提供的信息，判断下列说法正确的是( ),细胞通过主动运输的方式排出Na+和Cl- 细胞通过主动运输的方式吸收K+和Mg2+ 细胞通过协助扩散的方式吸收K+和Mg2+ 细胞通过协助扩散的方式排出Na+和Cl- A. B. C. D. 【解析】选A。细胞外的Na+和Cl-浓度高于细胞内的，所以Na+和Cl-是通过主动运输的方式排出的；细胞外的K+和Mg2+浓度低于细胞内的，所以K+和Mg2+是通过主动运输的方式吸收的。,4.有一种物质能顺浓度梯度进出细胞膜，但却不能顺浓度梯度进出无蛋白质的磷脂双层膜。这种物质出入细胞膜的方式是( ) A.自由扩散 B.协助扩散 C.主动运输 D.胞吞、胞吐 【解析】选B。顺浓度梯度运输，且需要载体蛋白协助，属于协助扩散。,5.保证活细胞能够按照生命活动的需要，吸收营养物质、排出代谢废物和对细胞有害物质的跨膜运输方式是( ) A.自由扩散 B.协助扩散 C.主动运输 D.胞吞、胞吐 【解析】选C。主动运输可以保证活细胞能够按照生命活动的需要，主动地选择吸收营养物质、排出代谢废物和对细胞有害的物质。,6.下图是物质进出细胞方式的概念图。下列分析正确的是( ) A.方式表示协助扩散 B.两种方式的共同特点是都需要载体蛋白 C.两种方式都与细胞膜的流动性有关 D.质壁分离实验中蔗糖进入细胞的方式为,【解析】选C。由图示分析可知，为主动运输；为被动运输，其又可分为自由扩散和协助扩散，即和，其中自由扩散不需要载体蛋白协助；和分别为胞吞和胞吐，两者均与细胞膜的流动性有关；在质壁分离实验中，蔗糖是细胞不需要的大分子物质，无法进入细胞内部。,7.下列有关物质跨膜运输的叙述正确的是( ) A.肌细胞的细胞膜上有协助葡萄糖跨膜运输的载体蛋白 B.激素必须通过主动运输进入细胞内才能完成对细胞代谢的调节 C.相对分子质量小的物质或离子都可以通过自由扩散进入细胞 D.协助扩散和自由扩散都不需要膜上载体蛋白的协助 【解析】选A。葡萄糖进出细胞需要载体蛋白的协助，故肌细胞的细胞膜上有协助葡萄糖运输的载体蛋白；蛋白质类激素以胞吞方式进入细胞；离子主要以主动运输的方式进入细胞；协助扩散需要膜上载体蛋白的协助。,【速记卡片】 1.物质跨膜运输的三种方式： (1)自由扩散：高浓度低浓度；不需载体蛋白；不需能量 (2)协助扩散：高浓度低浓度；需载体蛋白；不需能量 (3)主动运输：低浓度高浓度；需载体蛋白；需能量 2.大分子物质进出细胞的两种方式：胞吞、胞吐。 3.物质跨膜运输的影响因素： (1)物质浓度；(2)氧浓度；(3)载体种类和数量；(4)温度。,考点一 物质的运输方式 1.物质进出细胞方式的比较：,2.物质跨膜运输方式图解：,3.有关物质出入细胞的几点“注意”： (1)需要载体蛋白协助的运输方式除主动运输外，还有协助扩散。 (2)消耗能量的运输方式除主动运输外，还有胞吞和胞吐。 (3)从高浓度到低浓度的运输方式除自由扩散外，还有协助扩散，有些主动运输也可以从高浓度到低浓度运输。 (4)与主动运输有关的细胞器除供能的线粒体外，还有载体蛋白的合成场所核糖体。,(5)胞吞(吐)的大分子物质穿过细胞膜的层数为0，因为该过程是通过膜的融合将物质转入(出)细胞的。 (6)RNA和蛋白质等大分子物质进出细胞核，是通过核孔，而不是通过胞吞、胞吐。,【提分技法】“三步法”快速判断物质出入细胞的方式,【考题回访】 1.(2015厦门模拟)下图为某种物质通过细胞膜的示意图，从图中能得出( ),A.图中的S代表载体蛋白，M代表离子 B.膜外一定是低浓度，膜内一定是高浓度 C.这种物质的跨膜方式一定是主动运输，因为有M和能量的参与 D.图中M的移动方式是错误的，它应是固定不变的 【解析】选C。图中的M可以来回移动，所以它应该是载体蛋白，而S是被运载的物质；此过程需要能量和载体蛋白，一定为主动运输，它一般是指由低浓度到高浓度运输；在运载过程中载体蛋白应是运动的，而不是固定不变的。,【方法规律】判断是否是主动运输的方法 (1)方法一：是否是小分子；是否需要载体蛋白；是否消耗能量。上述三个条件有一个是否定的，则一定不是主动运输，同时具备上述三个条件才是主动运输。 (2)方法二：由低浓度到高浓度的跨膜运输肯定是主动运输。,2.(2014安徽高考)如图为氨基酸和Na+进出肾小管上皮细胞的示意图。下表选项中正确的是( ),【解题指南】(1)关键知识：物质逆浓度梯度运输为主动运输；物质顺浓度梯度运输，需要载体蛋白，不消耗能量，为被动运输。 (2)图示信息：管腔中氨基酸进入上皮细胞为逆浓度梯度运输；管腔中Na+进入上皮细胞为顺浓度梯度运输，需要载体蛋白，不消耗能量；上皮细胞中氨基酸进入组织液为顺浓度梯度运输，需要载体蛋白，不消耗能量；上皮细胞中Na+进入组织液为逆浓度梯度运输，是主动运输，但是题目没有设问。,【解析】选D。本题考查物质的跨膜运输知识，意在考查识图分析与比较能力。根据图形分析可知，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；管腔中的Na+进入上皮细胞为顺浓度梯度的运输，不消耗能量，是被动运输；上皮细胞中的氨基酸进入组织液为顺浓度梯度的运输，是被动运输，因此D项正确。,3.(2013新课标全国卷)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 【解题指南】解答本题要注意两点： (1)题干中关键词“主动运输方式吸收所需矿质元素离子”。 (2)主动运输应具备载体蛋白、能量这两个条件。,【解析】选C。本题以植物细胞吸收矿质元素离子为命题线索，综合考查主动运输的条件和影响因素。主动运输既需要载体蛋白的协助，又需要消耗能量ATP。由于细胞膜上所含的载体蛋白种类和数量不同，因而植物细胞吸收不同矿质元素离子的速率不同，A错误；低温通过影响酶的活性进而影响细胞呼吸，使细胞呼吸速率降低，产生的能量减少，导致细胞对矿质元素离子的吸收速率降低，B错误；矿质元素离子进出细胞的方式为主动运输，该过程只发生在活细胞中，C正确；在根外施肥或叶面施肥时，叶肉细胞能通过主动运输方式吸收矿质元素离子，起到快速吸收矿质元素离子的作用，D错误。,4.(2015山东师大附中模拟)下列关于物质跨膜运输的叙述不正确的是( ) A.人体内红细胞、肾小管上皮细胞吸收葡萄糖的方式不同 B.叶肉细胞中的CO2进入叶绿体和排出细胞的方式完全相同 C.将人体红细胞置于等渗溶液中，几乎无水分子进出细胞 D.海带细胞通过主动运输积累I-等溶质，通常不会在海水中发生质壁分离,【解析】选C。人体内红细胞吸收葡萄糖是协助扩散，肾小管上皮细胞吸收葡萄糖是主动运输；叶肉细胞中的CO2进入叶绿体和排出细胞的方式完全相同，都是自由扩散；将成熟的红细胞置于等渗溶液中，水分子进出平衡；海带细胞通过主动运输积累I-等溶质，使细胞液浓度不会太低，通常不会在海水中发生质壁分离。,5.(2015赣州模拟)下列有关物质进出细胞的方式判断正确的是 ( ) A.依据跨膜的层数，跨膜层数为0的就是胞吞或胞吐 B.依据物质浓度梯度，只要顺浓度梯度运输的就是自由扩散 C.依据是否需要载体蛋白，需要载体蛋白运输的就是被动运输 D.依据是否消耗能量，只要运输过程中消耗能量的就是主动运输 【解析】选A。跨膜层数为0的是胞吞或胞吐； 顺浓度梯度运输的也可以是协助扩散； 需要载体蛋白的还有主动运输；消耗能量的还有胞吞和胞吐。,【加固训练】 1.下图是葡萄糖分子进入红细胞的过程示意图，其中A侧表示红细胞外侧，B侧表示红细胞内侧。按葡萄糖分子进入红细胞的顺序排列，正确的是( ) A. B. C. D.,【解析】选D。红细胞外的葡萄糖分子先与开口朝外的载体结合，然后载体开口向内，将葡萄糖分子释放出来。,2.苏丹是一种致癌的有机染料，某地区的一些养殖户用掺入苏丹的饲料喂养蛋鸭，结果产出了有毒的“红心”鸭蛋。由此推断，苏丹能进入卵黄，说明它可能是( ) A.脂溶性物质，进入方式是“主动运输” B.脂溶性物质，进入方式是“被动运输” C.水溶性物质，进入方式是“主动运输” D.水溶性物质，进入方式是“被动运输”,【解析】选B。卵黄膜的主要成分为脂质，脂质为疏水性物质，苏丹能进入，说明其为脂溶性物质；脂溶性物质进入细胞的方式为自由扩散，即被动运输。,3.(2012安徽高考)蛙的神经元内、外Na+浓度分别是15 mmol/L 和120 mmol/L。在膜电位由内负外正转变为内正外负过程中有Na+流入细胞，膜电位恢复过程中有Na+排出细胞。下列判断正确的是( ) A.Na+流入是被动运输，排出是主动运输 B.Na+流入是主动运输，排出是被动运输 C.Na+流入和排出都是被动运输 D.Na+流入和排出都是主动运输,【解析】选A。神经元上动作电位产生时，细胞膜上的Na+通道打开，膜外的Na+顺浓度梯度进入膜内，造成电位逆转，此过程没有消耗能量，为被动运输。而恢复静息电位时，Na+经钠-钾泵排出，逆浓度梯度运输，需要消耗能量，为主动运输。,4.(2013浙江高考)某哺乳动物神经细胞内外的K+和Na+浓度见下表。下列属于主动转运(运输)的是( ) 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,【解题指南】解答本题的突破口是： (1)离子经离子通道进出细胞属于协助扩散。 (2)主动运输的特点是逆浓度梯度运输，需要消耗能量。 【解析】选D。K+ 和Na+经离子通道排出细胞属于协助扩散；K+与有关载体蛋白结合排出细胞是顺浓度梯度进行的，属于协助扩散；Na+与有关载体蛋白结合排出细胞是逆浓度梯度进行的，属于主动运输。,【延伸探究】结合题中表格分析，离子进出细胞的方式有几种？ 提示：有两种。一种是通过离子通道的方式，属于协助扩散；另一种需要载体蛋白的协助并需要消耗能量，属于主动运输。,考点二 影响物质跨膜运输的因素 1.物质浓度：,(1)自由扩散时运输速率与物质浓度呈正相关，而协助扩散和主动运输由于有载体蛋白的参与，有饱和点的出现。 (2)载体蛋白的两大特点。 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，细胞吸收该运载物质的速率不再随物质浓度的增大而增大。,2.氧气浓度：,(1)由于自由扩散和协助扩散不需要消耗能量，因此其运输速率与氧气浓度和细胞呼吸强度无关。 (2)有氧呼吸和无氧呼吸都可以为主动运输提供能量，因此，氧气浓度为0时，可由无氧呼吸为其提供能量，故右图中曲线的起点不在原点。但当以细胞呼吸强度为自变量时，曲线的起始点应在原点。,3.温度： 温度影响物质运输速率时，既与分子的运动有关，也与细胞呼吸有关。,【高考警示】影响物质跨膜运输的四点提醒 (1)运输速率与O2浓度无关的运输方式除自由扩散外，还有协助扩散。 (2)影响协助扩散运输速率的因素除载体蛋白数量外，还有浓度差。 (3)抑制某载体蛋白活性，只会导致以该载体蛋白转运的物质运输受到影响，对其他物质运输不影响。 (4)抑制细胞呼吸，所有以主动运输方式跨膜的物质运输都会受到影响。,【考题回访】 1.(2015松原模拟)用呼吸抑制酶处理红细胞，下列物质吸收量的变化曲线正确的是( ),【解析】选B。O2、H2O、甘油等通过自由扩散进入红细胞，葡萄糖通过协助扩散进入红细胞，这些过程都不需要消耗能量。氨基酸、K+通过主动运输进入红细胞，需要消耗能量，用呼吸抑制酶处理红细胞后，红细胞产生的ATP量减少，所以氨基酸、K+的吸收量也显著减少。,2.(2015烟台模拟)如下图所示为植物根细胞在一定时间内吸收K+与某些条件之间的关系。纵坐标表示吸收的速率，横坐标表示某个条件，假定其他条件均为理想状态，则a、b、c三幅图的横坐标分别表示的条件正确的一组是( ),A.载体蛋白数量、温度变化、氧气浓度 B.氧气浓度、温度变化、载体蛋白数量 C.载体蛋白数量、氧气浓度、温度变化 D.温度变化、载体蛋白数量、氧气浓度 【解析】选B。氧气浓度在一定范围内是有氧呼吸产生能量的限制因素；酶作为能量产生中的催化剂不可缺少，而温度影响酶的活性；载体蛋白数量越多，运输速率越快。,3.(2015岳阳模拟)某科学家在研究细胞膜运输物质时发现有下列四种关系，分别用下列四种曲线表示： 在研究肝细胞运输物质X时，发现与曲线和相符，试问：物质X的运输方式是( ) A.主动运输 B.自由扩散 C.胞吞和胞吐 D.协助扩散,【解题指南】解答本题需明确曲线代表的含义：曲线说明该物质的运输与浓度有关，曲线说明与O2浓度无关，即不消耗能量。 【解析】选D。曲线表明物质X的运输有饱和现象，即需要载体蛋白。曲线表明物质X的运输过程与O2浓度无关，即不消耗能量。由此可断定物质X的运输方式是协助扩散。,【易错提醒】(1)在跨膜运输方式中，只有主动运输需要能量。 (2)同一种物质进出不同细胞时，运输方式可能不同，如红细胞吸收葡萄糖为协助扩散，小肠上皮细胞吸收葡萄糖则是主动运输。,4.(2015新乡模拟)研究表明，主动运输根据能量的来源不同分为三种类型，其示意图如下(、代表跨膜的离子或小分子)。请据图回答：,(1)图中细胞质基质存在于 (填“P”或“Q”)侧，判断依据是 。 (2)主动运输是由 所介导的物质 梯度的跨膜运输方式。 (3)有人认为小肠上皮细胞吸收葡萄糖的方式是ATP驱动泵的主动运输或协助扩散。请你设计实验加以探究。,实验步骤： 第一步：取甲、乙两组生理状况相同的小肠上皮细胞。 第二步：将甲、乙两组细胞置于适宜浓度的葡萄糖培养液中，甲组细胞给予正常的呼吸条件， 。 第三步： 。 预测实验结果并分析： a.若甲、乙两组葡萄糖的浓度相同，则 。 b. 。,【解析】(1)根据细胞膜的结构可知，糖蛋白位于细胞膜外侧，所以P侧为细胞外的环境，Q侧为细胞内的环境即细胞质基质。 (2)主动运输需要能量和载体蛋白，将物质从低浓度一侧向高浓度一侧运输。 (3)本实验是探究小肠上皮细胞吸收葡萄糖的方式。根据题干提示信息，自变量是细胞是否进行细胞呼吸，观察指标是培养液中葡萄糖的浓度。实验时要注意控制无关变量。,答案：(1)Q 糖蛋白位于细胞膜外侧 (2)载体蛋白 逆浓度 (3)第二步：乙组细胞用细胞呼吸抑制剂处理(或抑制乙组细胞的细胞呼吸) 第三步：在相同且适宜条件下培养一段时间后，检测培养液中的葡萄糖浓度 a.小肠上皮细胞是以协助扩散的方式吸收葡萄糖的 b.若甲组培养液中葡萄糖的浓度小于乙组的，则小肠上皮细胞是以ATP驱动泵的主动运输方式吸收葡萄糖的,【加固训练】 1.下列关于物质运输的叙述错误的是( ) A.若线粒体受损伤，会影响人的红细胞吸收K+ B.质壁分离过程中，水分子外流导致细胞内渗透压升高 C.海水中的海藻细胞可通过积累溶质防止质壁分离 D.胰岛素的分泌需要耗能,【解析】选A。人的红细胞内无线粒体，只能进行无氧呼吸产生能量；质壁分离过程中，细胞外溶液的浓度大于细胞液浓度，细胞失水，细胞液浓度变大；海水中含有大量的无机盐离子，海藻细胞能通过主动运输吸收离子，使细胞液浓度增大，防止质壁分离；胰岛素是通过胞吐方式分泌的，需要消耗能量。,2.如图表示物质进出小肠上皮细胞的过程示意图。其中、的个数代表分子(离子)的浓度。下列叙述不正确的是( ),A.葡萄糖通过主动运输的方式进入此细胞，需要消耗ATP B.葡萄糖被运出此细胞的速率受O2浓度的影响 C.钠离子通过协助扩散的方式进入此细胞，不需要消耗ATP D.人体的体温发生变化时会影响钠离子进入细胞的速率,【解析】选B。图示显示葡萄糖进入小肠上皮细胞是从低浓度一侧进入高浓度一侧，属于主动运输，需消耗ATP；葡萄糖被运出小肠上皮细胞是由高浓度一侧进入低浓度一侧，需要载体蛋白，属于协助扩散，运输速率与O2浓度无关；钠离子进入小肠上皮细胞是由高浓度一侧进入低浓度一侧，需要载体蛋白，属于协助扩散；体温变化会影响载体蛋白的运输速率，进而影响钠离子的运输。,【满分答题规则】 1.准确提取有效信息，排除干扰信息。 如本题回答时，关键信息为“实验开始时”，而表中“维持正常体温半小时后，测肠袋内NaCl溶液的量”为干扰信息，如果按照干扰信息分析，答成“肠腔进入血液”，则不得分。,2.明辨相似知识，避免因记忆混淆而失分。 如本题回答时，“水的渗透方向”与“溶质自由扩散的方向”容易发生混淆，水分子是溶剂分子，渗透方向是从水分子浓度高处流向水分子浓度低处，即从溶液的低浓度处流向高浓度处；如果按照“溶质自由扩散的方向”作答，答成“水分子的运动方向是从溶液浓度高处流向溶液浓度低处”，则不得分。,3.具体问题具体分析，不要单凭对教材知识的记忆答题。 如本题回答时，若根据教材知识，小肠吸收Na+既需要载体蛋白，也需要ATP，但是若根据题目要求比较乙组和丁组实验，自变量应为有无Na+载体蛋白的抑制剂。如果不认真分析具体题目，答成“ATP”，则不得分。,【解析】(1)根据渗透作用原理，水分子由低渗溶液流向高渗溶液。由题可知血液的渗透压与浓度为0.9%的NaCl溶液相等，因此实验开始时甲组中肠袋内溶液渗透压低于血液的渗透压，因此水从肠腔向血液移动，而丙组的肠袋内溶液渗透压高于血液的渗透压，因此水从血液向肠腔移动。维持正常体温半小时后，测得各组肠袋内NaCl溶液的量都下降，是因为在这半小时内各组肠袋吸收了NaCl溶液中的Na+和Cl-，从而导致肠袋内的NaCl溶液浓度降低，当肠袋内的NaCl溶液浓度低于0.9%时，水就从肠腔进入血液。,(2)与乙不同的是丁组实验加入了Na+载体蛋白的抑制剂，对Na+载体蛋白起抑制作用，其结果是半小时内丁组中被吸收的Na+减少，则丁组肠袋内NaCl溶液的浓度降低不明显，肠袋内NaCl溶液量基本不变。与乙组比较说明小肠吸收Na+时，需要Na+载体蛋白的参与。,
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