2020-2021学年高中生物新教材人教版必修1学案：第4章第2节主动运输与胞吞、胞吐（教师备课专用）

2020-2021学年高中生物新教材人教版必修1学案：第4章第2节主动运输与胞吞、胞吐（教师备课专用）

www.ks5u.com 第2节　主动运输与胞吞、胞吐 课标要求 核心素养 ‎1.掌握区分被动运输和主动运输的方法。‎ ‎2.理解主动运输对细胞生活的意义。‎ ‎3.掌握胞吞、胞吐的特点及对细胞的生命活动的意义。‎ ‎1.生命观念——结构与功能观：细胞膜结构与物质运输功能的适应性。‎ ‎2.科学思维——分析与综合：对比分析物质运输方式的特点，归纳异同点。‎ ‎3.科学探究——根据物质运输方式的差异，设计实验探究某种物质的运输方式。‎ 知识导图 新知预习·双基夯实 一、主动运输 ‎1．概念：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，同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的__能量__。‎ ‎2．特点：__逆__(填“顺”或“逆”)浓度梯度，__需要__(填“需要”或“不需要”)载体，__需要__(填“需要”或“不需要”)能量。‎ ‎3．举例：__小肠上皮细胞吸收离子、氨基酸、葡萄糖，肾小管上皮细胞吸收无机盐离子等__。‎ ‎4．意义：主动运输方式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。‎ 二、胞吞与胞吐 项目 方式名称 过程 进细胞方式 ‎__胞吞__‎ 大分子→细胞膜表面→细胞膜内陷形成__小囊__→小囊从细胞膜上分离下来，形成__囊泡__→进入细胞内部 出细胞方式 ‎__胞吐__‎ 大分子先在细胞内形成__囊泡__→囊泡移动到__细胞膜__处→与细胞膜融合→大分子排出细胞 三、物质运输的特点及与生物膜的关系 除一些不带电荷的小分子可以__自由扩散__的方式进出细胞外，离子和较小的有机分子 ‎(葡萄糖和氨基酸等)的跨膜运输必须借助于__转运蛋白__，这体现了蛋白质是__生命活动的承担者__。一种转运蛋白往往只适合转运特定的物质，因此，细胞膜上转运蛋白的__种类和数量__，或__转运蛋白空间结构__的变化，对许多物质的跨膜运输起着__决定性__的作用，这也是细胞膜具有选择透过性的结构基础。像蛋白质这样的生物大分子，通过__胞吞或胞吐__进出细胞，其过程也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__。‎ ‎┃┃活学巧练__■‎ ‎(1)主动运输过程中，需要载体蛋白协助和ATP提供能量。(√)‎ ‎(2)植物细胞通过主动运输吸收不同矿质离子的速率都相同。(×)‎ ‎(3)大分子有机物要通过载体蛋白的协助才能进入细胞内。(×)‎ ‎(4)需要消耗ATP的运输方式都是主动运输。 (×)‎ ‎(5)胞吞、胞吐过程体现了细胞膜的选择透过性。(×)‎ ‎(6)低温不影响矿质离子的吸收速率。 (×)‎ ‎(7)同一种物质进出不同细胞时，运输方式可能不同。(√)‎ 思考：‎ ‎1．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：松土可增加土壤中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。‎ ‎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：提供能量的细胞器是线粒体，提供载体蛋白的细胞器是核糖体。‎ 学霸记忆·素养积累 重点呈现 ‎1．主动运输既需要消耗能量，又需要载体蛋白，无机盐离子主要以主动运输方式出入细胞。‎ ‎2．大分子物质或颗粒性物质进出细胞依赖于胞吞或胞吐。‎ ‎3．物质跨膜运输与细胞膜的选择透过性和流动性有关。‎ 课内探究·名师点睛 知识点 主动运输 影响主动运输的因素 ‎(1)载体蛋白的种类和数量：‎ ‎①载体具有特异性：不同物质的运输所需的载体蛋白不同；不同生物膜上的载体蛋白的种类和数目不同。‎ ‎②载体具有饱和性：当细胞膜上的载体运输某物质已达饱和时，细胞吸收该物质的速率不再随物质浓度的增大而增大。‎ ‎③载体在运输过程中不被“消耗”，可以反复利用。‎ ‎(2)能量供应：凡是能够影响能量供应(呼吸作用)的因素都影响主动运输的速率，如温度、氧气浓度等。‎ ‎┃┃典例剖析__■‎ 典例1 甲、乙两种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　)‎ A．甲运出细胞一定有载体蛋白的参与 B．甲进入细胞一定需要能量 C．乙运出细胞一定有载体蛋白的参与 D．乙进入细胞一定不需要能量 解析：甲物质在细胞外浓度高，细胞内浓度低，所以甲物质运出细胞是由低浓度一侧到高浓度一侧，只有主动运输才能实现，此运输方式既需要能量又需要载体；甲物质进入细胞是从高浓度一侧向低浓度一侧，即顺浓度梯度进行的，不一定需要能量。乙物质细胞内浓度高，细胞外浓度低，进细胞时是主动运输，需要能量和载体蛋白，出细胞时是顺浓度梯度进行的，不一定需要载体蛋白。‎ ‎┃┃变式训练__■‎ ‎1．如图是某植物在不同O2浓度下，从培养液中吸收Ca2＋和Si2＋的曲线图。造成A、B两点吸收量差异与B、C两点吸收量差异的主要因素分别是(　D　)‎ 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 解析：随着O2浓度的增加，植物细胞有氧呼吸加强，产生的能量逐渐增多，两种离子的吸收量均增加，因此这两种离子进入细胞的方式均为主动运输。主动运输与载体和能量密切相关。A、B两点对应的O2浓度相同，表示能量供应相同，但无机盐离子的吸收量不同，因此影响吸收量的因素是载体数量。B、C两点涉及的都是吸收Ca2＋的量，因此载体蛋白相同，但是B、C两点对应的O2浓度不同，所以B、C两点吸收量差异的影响因素主要是能量，即与植物细胞呼吸作用强度有关。‎ 知识点 胞吞和胞吐 转运蛋白虽然能够帮助许多离子和小的分子通过细胞膜，但是，对于像蛋白质和多糖这样的生物大分子的运输却无能为力。大分子物质是通过胞吞和胞吐进出细胞的。‎ ‎1．胞吞 ‎(1)含义：当细胞摄取大分子时，首先是大分子与膜上的蛋白质结合，从而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，这种现象叫胞吞。‎ ‎(2)过程：大分子物质囊泡―→大分子物质进入细胞内(如下图)。‎ ‎(3)举例：白细胞吞噬病菌、变形虫吞食食物颗粒等。‎ ‎2．胞吐 ‎(1)含义：细胞需要外排的大分子，先在细胞内形成囊泡，囊泡移动到细胞膜处，与细胞膜融合，将大分子排出细胞，这种现象叫胞吐。‎ ‎(2)过程：大分子物质大分子物质排到细胞外(如下图)。‎ ‎(3)举例：胰岛B细胞分泌胰岛素、浆细胞分泌抗体等。‎ ‎3．特点：胞吞和胞吐都依赖于细胞膜的流动性。‎ 拓展 ‎(1)胞吞和胞吐的实质：物质没有从膜的一侧穿过膜到膜的另一侧。‎ ‎(2)胞吞和胞吐是一些不能穿过细胞膜的物质进出细胞的方式，通过胞吞进入细胞的物质可以被细胞利用，若不被利用，则可通过胞吐再将其排出细胞，‎ 这样既能维持细胞内环境的稳定，防止疾病的发生，又能满足细胞对营养物质的需求。‎ ‎┃┃典例剖析__■‎ 典例2 (2019·山东潍坊高一期中)下列物质进出细胞的方式中，最能说明细胞膜具有流动性的是(　D　)‎ A．自由扩散　　　　　 B．主动运输 C．协助扩散 D．胞吞和胞吐 解析：胞吞和胞吐依赖于细胞膜的流动性，D正确。‎ ‎┃┃变式训练__■‎ ‎2．下图图甲中曲线a、b表示物质跨膜运输的两种方式，图乙表示细胞对大分子物质胞吞和胞吐的过程。下列相关叙述错误的是(　C　)‎ A．图甲中a表示自由扩散，b表示协助扩散或主动运输 B．图甲中b曲线达到最大转运速率后的限制因素是转运蛋白的数量 C．图乙中的胞吐和胞吞过程说明细胞膜具有选择透过性 D．图乙中的胞吐和胞吞过程都需要消耗ATP 解析：方式a只与浓度有关，且与浓度呈正相关，属于自由扩散；方式b除了与浓度相关外，还与转运蛋白的数量有关，属于协助扩散或主动运输，A、B正确；题图乙中的胞吞和胞吐过程说明细胞膜具有一定的流动性，C错误；胞吞和胞吐是耗能过程，需要细胞内部提供能量，D正确。‎ 指点迷津·拨云见日 一、物质运输方式的判断 ‎1．结合实例直接进行判断 运输方式 实例 自由扩散 小部分水、气体(O2、CO2等)、脂溶性物质(甘油、脂肪酸、性激素、乙醇、乙二醇、苯等)进出细胞 协助扩散 葡萄糖进入红细胞、大部分水进出细胞 主动运输 无机盐离子、氨基酸、核苷酸、葡萄糖(进入红细胞除外)进出细胞 胞吐、胞吞 蛋白质的分泌、吞噬细胞吞噬抗原和细胞碎片等 ‎2.根据分子大小及对转运蛋白、能量的需要情况进行判断(如图)‎ ‎3．根据运输方向判断 顺浓度梯度的跨膜运输方式是自由扩散和协助扩散，逆浓度梯度的跨膜运输方式一定是主动运输。‎ ‎4．根据达到平衡时的浓度判断 若达到平衡时细胞内外仍存在浓度差，则是主动运输，因为自由扩散和协助扩散达到平衡时，细胞内外浓度相等。‎ 典例3 (2019·武汉外国语学校期末)比较生物膜和人工膜(双层磷脂)对多种物质的通透性，结果如下图。据此不能得出的推论是(　C　)‎ A．生物膜上存在着协助H2O通过的物质 B．生物膜对K＋、Na＋、Cl－的通透具有选择性 C．离子以协助扩散方式通过人工膜 D．分子的大小影响其通过人工膜的扩散速率 解析：生物膜对H2O的通透性要远大于人工膜，说明生物膜上存在着协助H2O通过的物质，A正确；生物膜对K＋、Na＋、Cl－的通透性不同，说明生物膜对K＋、Na＋、Cl－的通透具有选择性，B正确；人工膜对不同离子的通透性相同，说明离子通过人工膜时不需要载体协助，不属于协助扩散， C错误；图中人工膜对不同分子的通透性不同，可见分子的大小影响其通过人工膜的扩散速率，D正确。‎ 二、影响物质跨膜运输的因素 ‎1．影响自由扩散和协助扩散的因素：‎ 方式 影响因素 影响趋势 曲线 自由扩散 膜两侧物质的浓度差 与浓度差成正相关 协助扩散 ‎①膜两侧物质的浓度差；‎ ‎②膜上转运蛋白的种类和数量 当载体蛋白达到饱和时，物质浓度增加，物质的运输速率也不再增加 ‎2.影响主动运输的因素：‎ ‎(1)载体蛋白的种类和数量：决定所运输的物质的种类和数量(如图)。载体蛋白的数量有限，当细胞膜上的载体蛋白达到饱和时，细胞吸收相应物质的速率不再随物质浓度的增大而增加。‎ ‎(2)能量：凡是影响细胞产生能量的因素都能影响主动运输，如O2浓度、温度等(如图)。‎ 注意：与O2浓度没有关系的跨膜运输方式有自由扩散和协助扩散，这两种方式都不需要细胞呼吸提供能量。‎ 典例4 如图中曲线a，b表示物质跨(穿)膜运输的两种方式，下列表述正确的是(　C　)‎ 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的最大转运速率与载体蛋白数量有关 D．抑制细胞呼吸对方式a和b的转运速率均有影响 解析：由题图可知，a为自由扩散，b为协助扩散或主动运输。脂溶性小分子物质以自由扩散的方式进行运输，该过程不需要载体蛋白，载体蛋白不是覆盖在细胞膜表面，而是嵌入或贯穿磷脂双分子层；当载体蛋白达到饱和时，b过程的转运速率达到最大；细胞呼吸影响主动运输而不影响自由扩散。‎ 解疑答惑　　‎ 问题探讨⇨P69‎ ‎1．提示：不是被动运输，甲状腺滤泡上皮细胞吸收碘是逆浓度梯度运输，因此不是被动运输。‎ ‎2．提示：需要细胞提供能量。‎ ‎3．提示：具有一定的普遍性。如：人的红细胞内钾离子浓度比血浆高30倍，轮藻细胞中钾离子浓度比周围水环境高63倍。‎ 思考·讨论⇨P71‎ ‎1．提示：胞吞和胞吐与生物膜具有一定的流动性有关。‎ ‎2．提示：核糖体是细胞内合成蛋白质的场所。附着于内质网上的核糖体，主要是合成某些专供输送到细胞外面的分泌物质，如抗体、酶原或蛋白质类的激素等，最后以胞吐的方式分泌到细胞外发挥作用；游离核糖体所合成的蛋白质，多半是分布在细胞质基质中或供细胞本身生长所需要的蛋白质分子，此外还合成某些特殊蛋白质，如红细胞中的血红蛋白等，在细胞内发挥作用，不通过胞吐方式排出。‎ 练习与应用⇨P72‎ 一、概念检测 ‎1．(1)×　提示：相对分子质量小的物质或离子也可以通过协助扩散方式进入细胞。‎ ‎(2)×　提示：大分子有机物一般通过胞吞的方式进入细胞。‎ ‎(3)×　提示：被动运输中的协助扩散需要转运蛋白的协助。‎ ‎(4)×　提示：主动运输的本质在于是否需要载体蛋白和消耗能量，而不在于浓度差。‎ ‎2．A　提示：果脯在腌制过程中，细胞已经死亡，细胞膜失去选择透过性。‎ ‎3．A　提示：细胞内生物大分子运出细胞的方式为胞吐。‎ 二、拓展应用 ‎1．提示：如果把草履虫放入蒸馏水中，伸缩泡伸缩频率加快，从而加快排出草履虫体内多余水分防止细胞过度吸水而涨破；如果把草履虫放入海水中，伸缩泡的伸缩频率减慢，减少水分的排出，从而维持细胞渗透压的平衡。‎ ‎2．提示：主动运输。‎ 实验思路：取甲、乙两组生长发育状况相同的柽柳幼苗，放入适宜浓度的含有无机盐的溶液中，甲组给予正常的呼吸条件，乙组抑制细胞呼吸，一段时间后测定两组植株根系对无机盐的吸收速率。‎ 训练巩固·课堂达标 ‎1．下列跨膜运输的生理活动，属于主动运输的是(　C　)‎ A．酒精进入胃黏膜细胞 B．二氧化碳由静脉血进入肺泡内 C．原尿中的葡萄糖进入肾小管上皮细胞 D．水分子出入细胞 解析：可用排除法分析，因为酒精、二氧化碳和水分子出入细胞的方式都是被动运输。‎ ‎2．下列哪种情况与蛋白质的功能无关(　D　)‎ A．Na＋由低浓度的红细胞进入高浓度的血浆中 B．海带细胞从海水中富集碘 C．葡萄糖从血浆进入红细胞 D．O2和CO2在肺泡与血液间的气体交换 解析：O2、CO2通过自由扩散在肺泡和血液间进行交换，不需要蛋白质的协助。A、B两项是主动运输方式，C项则是协助扩散方式。‎ ‎3．如图所示为细胞对大分子物质“胞吞”和“胞吐”的过程。下列与此有关的叙述错误的是(　D　)‎ 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在细胞分泌的同时膜成分也随之更新 D．b与a分别是细胞排泄废物和摄取养分的基本方式 解析：a是细胞的胞吞过程，b是细胞的胞吐过程，不论是细胞的胞吞还是胞吐都伴随着细胞膜的变化和具膜小泡的形成，以膜的流动性为基础才可能发生，A、C正确；胞吞是细胞外大分子通过膜外表面的糖蛋白识别，消耗能量进入细胞内的，B正确；胞排泄废物和摄取养分的基本方式是被动运输和主动运输，胞吞和胞吐分别是细胞摄取、分泌大分子物质的方式，D错误。‎ ‎4．物质进入细胞都要穿过细胞膜，不同物质穿过细胞膜的方式不同。下图所示为一定范围内，细胞膜外物质进入细胞膜内的三种不同情况。‎ ‎(1)据图指出A、B、C所示物质运输方式：A是__自由扩散__，B是__协助扩散__，C是__主动运输__。‎ ‎(2)上述三种运输方式中，哪一种加入呼吸酶抑制剂后曲线会发生变化？__C(主动运输)__。‎ 为什么？__因为主动运输需细胞呼吸提供能量__。‎ ‎(3)乙醇、CO2和氨基酸进入细胞的方式分别是__A(自由扩散)__、__A(自由扩散)__、__C(主动运输)__。‎ 解析：本题考查物质出入细胞的方式和学生的识图及图文转换能力。A图中物质进入细胞速率与细胞外浓度成正比，表示自由扩散；B图中当浓度差达到一定范围后，运输速率不再加快，原因是受膜上载体数量限制，但没有显示可以逆浓度梯度运输这一特点，所以既不能表示自由扩散，也不能表示主动运输，应为协助扩散；C图用一虚线表示细胞外溶液浓度，一段时间后，细胞内溶液浓度超过细胞外浓度，物质仍可进入细胞内，故应为主动运输。因为主动运输需消耗能量，因而加入呼吸抑制剂会影响C曲线变化。CO2、乙醇以自由扩散方式进入细胞，氨基酸以主动运输方式进入细胞。‎