高中人教版 (2019)第2节 主动运输与胞吞、胞吐教案

第2节　主动运输与胞吞、胞吐

一、主动运输

1．物质运输方向：物质逆浓度梯度进行跨膜运输。

2．条件

(1)需要细胞膜上相应载体蛋白的协助；

(2)消耗细胞内化学反应所释放的能量。

3．实例

(1)K＋、Ca2＋、Na＋等离子通过细胞膜。

(2)小肠上皮细胞吸收葡萄糖、氨基酸等分子。

4．意义：保证了活细胞和个体生命活动的需要，主动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。

二、胞吞与胞吐

1．胞吞：大分子与膜上的蛋白质结合引起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，进入细胞内部的现象。

2．胞吐：细胞需要外排的大分子，先在细胞内形成囊泡，然后移动到细胞膜处，并与之融合将大分子排出细胞的现象。

三、细胞的物质输入和输出的基础

1．转运蛋白的种类和数量或空间结构的变化对物质跨膜运输起决定性作用，这也是细胞膜具有选择透过性的结构基础。

2．胞吞或胞吐过程需要膜上蛋白质的参与，更离不开膜上磷脂双分子层的流动性。

判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)

1．主动运输过程中，需要载体蛋白的协助和消耗能量。 (　　)

2．被动运输都既不需要消耗能量，也不需要借助膜上的转运蛋白。 (　　)

3．分泌蛋白主要通过主动运输的方式排到细胞外。 (　　)

4．液泡中积累了大量离子，故液泡不具有选择透过性。 (　　)

5．细胞胞吞、胞吐大分子物质不消耗能量。 (　　)

提示：1.√

2．×　被动运输包括自由扩散和协助扩散，二者都不需要消耗能量，但协助扩散需要借助膜上的转运蛋白。

3．×　分泌蛋白排出细胞的方式为胞吐。

4．×　液泡中积累了大量离子依赖于液泡膜具有选择透过性。

5．×　胞吞、胞吐过程要消耗能量。

　主动运输与胞吞、胞吐

1．物质进出细胞运输方式的比较

2.判断物质进出细胞的方式

(1)根据分子大小与是否需要载体蛋白、能量。

(2)根据运输方向：逆浓度梯度的跨膜运输方式是主动运输。

3．载体蛋白的特性

(1)专一性：一种载体蛋白在对细胞内外物质进行运输时只能对应地运送唯一的一种或性质非常相近的一类物质。

(2)饱和性：细胞膜上的载体蛋白数量有限，在运输过程中当所有载体蛋白都已承担相应的运输任务时，运输的速度不再因其他条件而加快。

深化探究：1.小肠绒毛的微绒毛中有两种运输葡萄糖转运蛋白的意义是什么？

提示：总体来说提高对葡萄糖的吸收能力。既有协助扩散的转运蛋白，也有主动运输的转运蛋白，可以在吸收葡萄糖的过程中尽可能减少能量消耗。

2．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？

提示：松土增加土壤O2含量，促进有氧呼吸，为植物主动吸收各种无机盐离子提供能量。

1．(2019·山东烟台高一上竞赛)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方式吸收矿质元素离子  

C　[植物细胞通过主动运输方式吸收所需矿质元素离子的过程中既需要ATP水解提供能量，又需要细胞膜上的载体蛋白协助。由于细胞膜上不同离子的载体数目不同，故细胞吸收不同矿质元素离子的速率不同，A错误。矿质元素离子的吸收需要细胞呼吸提供能量，而低温会抑制与呼吸相关的酶的活性进而影响能量的供应，导致矿质元素离子的吸收速率降低，B错误。只有活细胞才能进行细胞呼吸产生ATP，且只有活细胞的细胞膜才具有选择透过性，因此主动运输矿质元素离子的过程只能发生在活细胞中，C正确。叶肉细胞能以主动运输方式吸收矿质元素离子，D错误。]

2．如图表示胰岛B细胞对不同物质的运输情况，下列叙述与图中相符的是(　　)

A．运输Ca2＋的载体蛋白也可以运输其他金属离子

B．K＋通道结构改变可导致细胞无法吸收K＋

C．胰岛素的释放以细胞膜的选择透过性为基础

D．葡萄糖都是通过图中的运输方式进入各种细胞

B　[因为载体的特异性，故不能运输其他离子，故A错误；K＋通道结构改变可导致细胞无法吸收K＋，故B正确；胰岛素的释放以细胞膜的流动性为基础，故C错误；葡萄糖不仅能通过以载体蛋白为基础进行协助扩散，还可以进行主动运输，故D错误。]

　影响物质跨膜运输因素的曲线分析

1．浓度差对物质跨膜运输的影响

浓度差主要影响自由扩散和协助扩散。自由扩散中，浓度差越大，运输速率越大；协助扩散中，浓度差达到一定程度后运输速率不再继续增加的原因是受载体数量的限制。主动运输不受浓度差的影响。

2．载体数量对物质跨膜运输的影响

载体数量主要影响协助扩散和主动运输。其他条件适宜的情况下，载体数量越多，运输速率越大。自由扩散不受载体数量的影响。

3．氧气含量对物质跨膜运输的影响

氧气含量通过影响细胞的呼吸进而影响主动运输的速率。

(1)P点时，无氧呼吸为主动运输提供能量。

(2)PQ段：随着氧气含量增加，有氧呼吸产生的能量越多，主动运输的速率也越大。

(3)Q点以后：当氧气含量达到一定程度后，受载体数量以及其他因素的限制运输速率不再增加。

4．温度对物质跨膜运输的影响

一方面升高温度通过影响分子运动而影响自由扩散和协助扩散，另一方面温度直接影响蛋白质的活性，通过影响呼吸作用中酶的活性而影响主动运输。

总结：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：a.细胞膜内外物质的浓度差；b.细胞膜上载体的种类和数量。

③影响主动运输的因素：a.载体(核糖体)；b.能量(细胞质基质和线粒体)。

深化探究：虽然主动运输可以逆浓度吸收生物所需要的物质，但是如果外界营养物质浓度太低对细胞正常的生命活动也会有影响。试举例进一步说明。

提示：生物对营养物质有一个量的要求，如果相关的营养物质在外界太少，无论如何进行主动运输都不能满足生物的需求。例如：缺碘的山区，由于营养缺乏，该地区的人多患“大脖子病”；植物缺镁，叶片会变黄。

如图所示为物质进出细胞的三种方式，④中的曲线a、b表示物质跨(穿)膜运输的两种方式，下列说法不正确的是(　　)

A．①可代表小肠绒毛上皮细胞吸收葡萄糖

B．K＋和葡萄糖分别以②①方式进入红细胞

C．胰岛B细胞分泌胰岛素是通过③方式进行的

D．方式b的最大转运速率与载体蛋白数量有关

A　[①所示的运输方式中，物质从高浓度一侧运输到低浓度一侧，需要载体蛋白的协助，但不需要消耗能量，是协助扩散，而小肠绒毛上皮细胞吸收葡萄糖的方式是主动运输，A错误；②所示的运输方式中，物质从低浓度一侧运输到高浓度一侧，需要载体蛋白的协助，同时还需要消耗能量，是主动运输，K＋和葡萄糖分别以主动运输和协助扩散的方式进入红细胞，即K＋和葡萄糖分别以②①方式进入红细胞，B正确；胰岛素以胞吐的方式从胰岛B细胞内分泌到细胞外，③所示物质先在细胞内形成囊泡，囊泡移动到细胞膜处并与细胞膜融合，将物质排出细胞，此方式表示胞吐，因此胰岛B细胞分泌胰岛素是通过③方式进行的，C正确；④中的a所示的运输方式的运输速率随着被转运分子浓度的增加而增加，说明只受物质浓度差的影响，可判断为自由扩散，b所示的运输方式的运输速率，在一定范围内随着被转运分子浓度的增加而增加，超过该范围，不再随被转运分子浓度的增加而增加，说明受到载体蛋白数量的限制，可判断为协助扩散或主动运输，因此方式b的最大转运速率与载体蛋白数量有关，D正确。]

[课堂小结]

1．(多选)关于细胞物质运输的叙述错误的是(　　)

A．消耗能量的运输方式不一定是主动运输

B．生物膜仅仅具有半透性，所以大分子物质不能通过

C．被动运输可以逆浓度梯度进行

D．抑制细胞呼吸对人体细胞吸收K＋的速率无影响

BCD　[需消耗能量的物质运输方式不一定是主动运输，胞吞、胞吐也需要消耗能量，A正确；生物膜具有选择透过性，大分子物质以胞吞或胞吐的方式通过生物膜，B错误；被动运输必须顺浓度梯度进行，C错误；细胞吸收K＋的方式是主动运输，需要消耗能量，所以抑制细胞呼吸会影响细胞吸收K＋的速率，D错误。]

2．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。这两种物质被吸收到血液中的方式分别是(　　)

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

B　[免疫球蛋白是大分子物质，半乳糖是小分子物质。]

3.右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、载体数量

B．离子浓度、呼吸作用强度

C．载体数量、离子浓度

D．载体数量、呼吸作用强度

D　[分析题图，由于离子的吸收方式是主动运输，需要载体蛋白的协助和消耗能量，消耗能量与氧浓度有关，图中A、B两点的氧浓度相同，说明氧浓度不是限制因素，影响因素为载体的数量；B、C两点为钙离子的吸收曲线，载体蛋白的数量是相同的，区别是氧浓度不同，氧浓度影响呼吸作用强度。故D正确。]

4．如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表示的运输方式为________，B表示的运输方式为________，C表示的运输方式为________，D表示的运输方式为________。

(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，该种运输方式体现出细胞膜具有________的特点。

(5)若在细胞中注入某种呼吸抑制剂(影响细胞产能)，________方式将会受到较大影响。

[解析]　本题考查物质进出细胞的四种方式：自由扩散、协助扩散、主动运输和胞吐。自由扩散受膜两侧物质浓度差的影响，浓度差越大，物质进出细胞的速度就越快；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的限制。

[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)　流动性　(5)C、D(或主动运输和胞吐)