内容正文:
知识点(一) 被动运输不需要细胞供能
[教材知识梳理]
1.简单扩散(又称自由扩散)
概念
当物质通过细胞质膜进出细胞时,会顺着浓度梯度从高浓度一侧向低浓度一侧移动
特点
是单个分子的随机运动,不需要细胞代谢供能
趋势
半透膜两侧的浓度最终达到平衡
限制因素
物质的脂溶性、相对分子质量大小、所带电荷的种类和数量
2.协助扩散
(1)依赖通道蛋白的协助扩散
①概念:一些物质借助于细胞质膜上的通道蛋白,不需要细胞代谢供能,顺浓度梯度进出细胞质膜的被动运输方式,属于协助扩散。
②通道蛋白:主要是离子通道蛋白。它们在生物膜中主要有开与关两种构型,相当于“门”。
(2)依赖载体蛋白的协助扩散
①概念:一些物质依赖细胞质膜上的载体蛋白进出细胞,也不需要细胞代谢供能,顺浓度梯度通过细胞质膜。
②载体蛋白
a.作用方式:先与被运输的离子或分子结合,然后通过自身构象的变化或移动完成物质运输。
b.特点:具有高度的特异性,即载体蛋白上的结合位点只与某种或某类溶质(如一种分子或离子)进行暂时性、可逆性的结合和分离,完成物质的被动运输。
3.被动运输的影响因素
(1)细胞质膜两侧物质的浓度差大小。
(2)简单扩散的限制因素是物质的脂溶性、相对分子质量大小、所带电荷的种类和数量。
(3)协助扩散的限制因素是通道蛋白或载体蛋白的数量。
[核心要点点拨]
1.列表比较简单扩散和协助扩散
方式
简单扩散
协助扩散
相同点
由浓度高的一侧转运至浓度低的一侧,不需要细胞代谢供能
不同点
不需要载体蛋白和通道蛋白的协助
需要载体蛋白的协助
需要通道蛋白的协助
实例
O2、CO2、酒精、甘油、苯等
葡萄糖进入红细胞
肾脏对H2O的重吸收
2.建模分析浓度差和细胞能量供应对被动运输速率的影响
(1)简单扩散的影响因素:物质运输速率主要取决于膜内外物质浓度差的大小(如图1)。
(2)协助扩散的影响因素:除了膜内外物质浓度差的大小外,还与膜上通道蛋白或载体蛋白的数量有关。当通道蛋白或载体蛋白达到饱和时,物质浓度再增加,物质运输速率也不再增大(如图2)。
(3)被动运输不消耗能量,所以物质运输速率和细胞能量供应无关(如图3)。
[经典考题探究]
[典例] 图中①②③表示物质出入细胞的不同方式,下列说法错误的是( )
A.①是简单扩散,影响其物质运输速率的因素只有细胞内外的物质浓度
B.②中载体蛋白与运输的物质结合后,通过自身构象的改变来转运物质
C.②中的物质运输速率与载体蛋白的数量有关,不需要消耗能量
D.③中离子或分子通过通道蛋白时,不需要与通道蛋白结合
[解析] ①运输方向是从高浓度一侧运输到低浓度一侧,不需要载体和能量,表示简单扩散,影响其物质运输速率的因素除了细胞内外的物质浓度外,还有温度,A错误;②是协助扩散,载体蛋白与物质结合后,通过改变自身构象来转运物质,B正确;②是协助扩散,物质运输速率与载体蛋白的数量有关,不需要消耗能量,C正确;③中离子或分子通过通道蛋白时,不需要与通道蛋白结合,D正确。
[答案] A
[层级训练评价]
(一)澄清概念
1.判断下列叙述的正误
(1)渗透就是简单扩散(×)
(2)协助扩散需要载体蛋白或通道蛋白(√)
(3)细胞质膜可以让水分子自由通过(√)
(4)甘油是极性分子,所以不能以简单扩散的方式通过细胞质膜(×)
(5)小分子、离子通过细胞质膜的方式可能不同(√)
(二)落实知能
2.在物质进出细胞的方式中,简单扩散区别于协助扩散的是( )
A.由高浓度向低浓度扩散
B.需要载体蛋白
C.由低浓度向高浓度扩散
D.不需要载体或通道蛋白
解析:选D 由高浓度向低浓度扩散是简单扩散和协助扩散的共性,而简单扩散区别于协助扩散的是不需要载体蛋白或通道蛋白,D符合题意。
3.如图所示水分子跨膜运输的方式是( )
A.简单扩散 B.协助扩散
C.渗透 D.简单扩散和协助扩散
解析:选D 图中所示水分子跨膜运输是顺浓度梯度进行的,有两种方式,一种需要水通道蛋白,不消耗能量,为协助扩散,另一种是借助简单扩散方式进入细胞。
4.下列关于细胞质膜上物质运输的叙述,错误的是( )
A.一种载体蛋白往往只适合转运特定的物质
B.协助扩散是一种借助于载体蛋白的运输方式
C.载体蛋白在物质转运时会发生自身构象的改变
D.部分物质的转运速率与载体蛋白的数量有关
解析:选B 载体蛋白只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过,而且每次转运时都会发生自身构象的改变,A、C正确;以协助扩散方式进行转运的物质有的借助于载体蛋白,有的借助于通道蛋白;B错误;通过载体蛋白运输的物质,其转运速率与载体蛋白的数量