2025届高三生物一轮复习课件第10课时　物质进出细胞的方式及影响因素

第10课时 物质进出细胞的方式及影响因素 1.阐明细胞膜具有选择透过性。 2.举例说明有些物质顺浓度梯度进出细胞，不需要消耗能量，有些物质逆浓度梯度进出细胞，需要能量和载体蛋白。 3.举例说明大分子物质可以通过胞吞、胞吐进出细胞。 课标要求 考情分析 1.水通道蛋白 2022·湖北·T3　2022·辽宁·T9 2.物质进出细胞的方式、发生条件 2023·全国甲·T1　2023·湖南·T14　2022·山东·T3　2022·海南· T16　 2022·湖北·T3　2022·重庆·T2　2022·辽宁·T9　2021·全国甲·T29 2021·山东·T2　2021·江苏·T3　2021·河北·T4　2020·江苏·T5 2020·海南·T18 3.物质运输速率的影响因素 2023·湖北·T15　2022·全国乙·T29 1.物质进出细胞的方式 (1)核心概念 ①被动运输：物质以 方式进出细胞， 消耗细胞内化学反应所释放的能量，这种物质跨膜运输方式称为被动运输。 ②自由扩散：物质通过 作用进出细胞的方式。 ③协助扩散：借助膜上的 进出细胞的物质扩散方式。 ④主动运输：物质 梯度进行跨膜运输，需要 的协助，同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的 ，这种方式叫作主动运输。 扩散 不需要 简单的扩散 转运蛋白 逆浓度 载体蛋白 能量 必备知识 整合 (2)物质进出细胞方式的比较 物质进出细胞的方式 被动运输 主动运输 胞吞 胞吐 自由扩散 协助扩散 图例         必备知识 整合 物质进出细胞的方式 被动运输 主动运输 胞吞 胞吐 自由扩散 协助扩散 运输方向 高浓度→低浓度 低浓度→高浓度 胞外→胞内 ___________ 是否需要 转运蛋白 否 ___ ___ ___ 胞内→胞外 是 是 否 必备知识 整合 物质进出细胞的方式 被动运输 主动运输 胞吞 胞吐 自由扩散 协助扩散 是否消 耗能量 否 ___ ___ ___ 举例 O2、CO2、甘油、乙醇、苯的跨膜运输 人的红细胞吸收葡萄糖 小肠上皮细胞吸收葡萄糖、氨基酸、无机盐等 巨噬细胞吞噬抗原 胰岛素、消化酶、抗体的分泌 否 是 是 必备知识 整合 2.协助扩散中转运蛋白的类型 载体蛋白类：只容许与 相适应的分子或离子通过，而且 每次转运时都会发生 的改变 通道蛋 白类 只容许与自身通道的直径和 相适配、大小和电荷相适宜 的分子或离子通过。分子或离子 与通道蛋白结合 实例 水分子可以借助水通道蛋白以协助扩散的方式进出 细胞 细胞膜上的一些无机盐离子的通道蛋白 自身结合部位 自身构象 形状 不需要 必备知识 整合 3.影响物质跨膜运输速率因素的分析 (1)物质浓度 转运蛋白 自由扩散 协助扩散或主动运输 必备知识 整合 (2)O2浓度 自由扩散或协助扩散 主动运输 必备知识 整合 (3)温度 流动性 必备知识 整合 (1)自由扩散的速率与物质分子的大小、脂溶性程度有关(　　) (2)一种转运蛋白可转运不同种的离子，同一种离子也可由不同种的转运蛋白转运(　　) (3)无机盐离子的运输方式均为主动运输(　　) 提示　无机盐离子的运输方式不一定都是主动运输，如Na＋可以通过协助扩散进入细胞。 √ √ × 必备知识 整合 判断正误 (4)主动运输使膜内外物质浓度趋于一致，维持了细胞的正常代谢(　　) × 提示　主动运输使膜内外物质保持浓度差，保证细胞代谢所需。 (5)胞吞过程需要某些特定的膜蛋白(如受体)的作用，也需要转运蛋白的作用(　　) × 提示　胞吞过程不需要转运蛋白的作用。 必备知识 整合 判断正误 一、探究耐盐碱植物的水策略——耐盐碱植物根细胞膜上有大量的水通道蛋白 1.比较生物膜和人工膜(双层磷脂)对多种物 质的通透性，结果如图。请解释生物膜对 水分子通透性大于人工膜的原因。 提示　生物膜上存在协助水分子通过的通道蛋白。 关键能力 提升 2.请选用右面的材料、仪器和技术，设计巧妙的方法，通过测定水通透速率来证明蛋白A参与了水的跨膜运输。 提示　将爪蟾卵母细胞随机均分为两组，一组不作处理，向另一组爪蟾卵母细胞内注入(显微注射技术)蛋白A的mRNA，两组细胞在相同且适宜的环境中培养一定时间后，转入到低渗溶液中并分别测定细胞的水通透速率，结果：注入蛋白A mRNA的一组细胞水通透速率高于不作处理的一组。 关键能力 提升 二、探究耐盐碱植物的盐策略 1.柽柳是强耐盐植物，其根部吸收无机盐离子(如：Ca2＋、K＋)是主动运输还是被动运输？如果要设计实验加以证明，请写出实验思路。 提示　取甲、乙两组生长状态基本相同的柽柳幼苗，放入适宜浓度的含有Ca2＋、K＋的溶液中；甲组给予正常的细胞呼吸条件，乙组抑制细胞呼吸；一段时间后测定两组植株根系对Ca2＋、K＋的吸收速率，若两组植株对Ca2＋、K＋的吸收速率相同，说明柽柳从土壤中吸收无机盐为被动运输；若乙组吸收速率明显小于甲组吸收速率，说明柽柳从土壤中吸收无机盐是主动运输。 关键能力 提升 2.细胞质中积累的Na＋会抑制胞质酶的活性，植物根部细胞通过多种“策略”降低细胞质中Na＋浓度，从而降低盐胁迫的损害，部分生理过程如图所示。 关键能力 提升 (1)请据图在表中归纳概括与耐盐植物抗逆性相关的物质跨膜运输方式。 物质跨膜运输方式 自由扩散 协助扩散 主动运输 图中实例 水经磷脂双分子层进入细胞 _______________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ 水经通道蛋白进入细胞、H＋经载体蛋白从细胞外或液泡进入细胞质、Na＋经通道蛋白进入细胞质 H＋经载体蛋白运至细胞外或液泡内、Na＋经载体蛋白由细胞质运至细胞外或液泡内 关键能力 提升 (2)据图可知，图示各结构中H＋浓度存在明显差异，这种差异主要由位于 上的H＋－ATP泵来维持。此过程中，H＋－ATP泵作为载体蛋白在转运H＋时发生的变化是什么？这种离子跨膜运输方式对于细胞的意义是什么？ 细胞膜和液泡膜 关键能力 提升 提示　ATP水解释放的磷酸基团使载体蛋白发生磷酸化，导致其空间结构改变。通过主动运输来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，从而保证细胞和个体生命活动的需要。 关键能力 提升 (3)H＋的这种分布特点可将Na＋转运到胞外或液泡内，Na＋转运到胞外或液泡内是由 所驱动的。若使用ATP抑制剂处理细胞，Na＋的排出量会明显减少，其原因是什么？ 提示　Na＋的运输能量来自H＋的电化学梯度，使用ATP抑制剂处理导致ATP合成量减少，排出H＋量减少，膜内外H＋浓度梯度降低，使得转运蛋白排出Na＋量减少。 细胞膜或液泡膜两侧的H＋浓度差 关键能力 提升 (4)耐盐植物的根细胞膜对无机盐离子具有选择透过性的结构基础是什么？ 提示　细胞膜上转运蛋白的种类和数量，转运蛋白空间结构的变化。 (5)有分析认为，大量Na＋进入植物根细胞也可提高耐盐植物根细胞的吸水能力，其机理是什么？ 提示　大量的Na＋进入细胞提高了细胞液浓度，使细胞液的渗透压升高，有利于根细胞对水分的吸收。 关键能力 提升 (6)据图分析，盐胁迫条件下，植物根部细胞降低Na＋毒害的“策略”是 。 使Na＋进入液泡或排出细胞 关键能力 提升 (7)某耐盐碱植物的叶片背面有一粒粒白色的盐分结晶，它们是由盐腺细胞中大量的小囊泡经过膜融合过程分泌出来的，请问：该过程体现了细胞膜的什么特性？该过程中被转运的物质一定是大分子物质吗？ 提示　该过程体现了细胞膜的流动性。不一定，该过程中被转运的物质是小分子物质。 关键能力 提升 1.主动运输的三种类型 注：协同转运类型中的转运蛋白有同向协同转运蛋白和反向协同转运蛋白。 关键能力 提升 归纳总结 关键能力 提升 归纳总结 2.胞吞、胞吐的易错点 (1)胞吞过程需要某些特定的膜蛋白的作用，但是不需要转运蛋白的作用。 (2)胞吐不是只能运输大分子物质，也可以运输小分子物质，如神经递质。 (3)被动运输和主动运输主要体现了膜的选择透过性，胞吞、胞吐主要体现了膜的流动性。 关键能力 提升 归纳总结 考向一　辨析水通道蛋白 1.(2022·辽宁，9)水通道蛋白(AQP)是一类细胞膜通道蛋白。检测人唾液腺正常组织和水肿组织中3种AQP基因mRNA含量，发现AQP1和AQP3基因mRNA含量无变化，而水肿组织AQP5基因mRNA含量是正常组织的2.5倍。下列叙述正确的是 A.人唾液腺正常组织细胞中AQP蛋白的氨基酸序列相同 B.AQP蛋白与水分子可逆结合，转运水进出细胞不需要消耗ATP C.检测结果表明，只有AQP5蛋白参与人唾液腺水肿的形成 D.正常组织与水肿组织的水转运速率不同，与AQP蛋白的数量有关 √ 1 2 3 4 5 6 迁移应用 评价 AQP基因有3种，AQP蛋白应该也有3种，故人唾液腺正常组织细胞中AQP蛋白的氨基酸序列不相同，A错误； AQP蛋白是一类细胞膜水通道蛋白，水分子通过时不需要与其结合，B错误； 根据题干信息“AQP1和AQP3基因mRNA含量无变化，而水肿组织AQP5基因mRNA含量是正常组织的2.5倍”可知，AQP5基因mRNA含量在水肿组织和正常组织中有差异，但不能说明只有AQP5蛋白参与人唾液腺水肿的形成，C错误； 1 2 3 4 5 6 迁移应用 评价 AQP5基因mRNA含量在水肿组织和正常组织中有差异，故合成的AQP蛋白的数量有差异，导致正常组织与水肿组织的水转运速率不同，D正确。 1 2 3 4 5 6 迁移应用 评价 2.(2022·湖北，3)哺乳动物成熟红细胞的细胞膜含有丰富的水通道蛋白，硝酸银(AgNO3)可使水通道蛋白失去活性。下列叙述错误的是 A.经AgNO3处理的红细胞在低渗蔗糖溶液中会膨胀 B.经AgNO3处理的红细胞在高渗蔗糖溶液中不会变小 C.未经AgNO3处理的红细胞在低渗蔗糖溶液中会迅速膨胀 D.未经AgNO3处理的红细胞在高渗蔗糖溶液中会迅速变小 √ 1 2 3 4 5 6 迁移应用 评价 经AgNO3处理的红细胞，水通道蛋白失去活性，但水可以通过自由扩散的方式进出细胞，故其在低渗蔗糖溶液中会吸水膨胀，在高渗蔗糖溶液中会失水变小，A正确，B错误； 未经AgNO3处理的红细胞，水可通过水通道蛋白快速进出细胞，也可通过自由扩散进出细胞，故其在低渗蔗糖溶液中会迅速吸水膨胀，在高渗蔗糖溶液中会迅速失水变小，C、D正确。 1 2 3 4 5 6 迁移应用 评价 考向二　物质跨膜运输方式的判断 3.(2024·厦门高三期中)海水稻是一种介于野生稻和栽培稻之间，普遍生长在海边滩涂地区，具有耐盐碱特点的水稻。某些物质进出海水稻根细胞的方式如图所示，下列叙述错误的是 A.Na＋和 进入根细胞有利于其适应盐碱环境 B. 和H＋进入根细胞的方式均为协助扩散 C.蛋白B具有物质运输、催化功能 D.当盐碱地发生水涝时，根细胞吸收 的量减少 √ 1 2 3 4 5 6 迁移应用 评价 Na＋和 进入根细胞，使细胞液浓度变大，有利于其适应盐碱环境，A正确； 借助H＋顺浓度梯度运输产生的电化学势能运进细胞，H＋进入根细胞内的方式为协助扩散， 进入根细胞内的方式为主动运输，B错误； 1 2 3 4 5 6 迁移应用 评价 蛋白B既有物质运输功能(运输H＋)，也有酶的催化功能(催化ATP水解)，C正确； 当盐碱地发生水涝的时候，细胞呼吸产生的ATP减少，H＋出的量减少，细胞内外的H＋浓度差减小，H＋进入根细胞减少，吸收的 也减少，D正确。 1 2 3 4 5 6 迁移应用 评价 4.(2020·江苏，5)如图①～⑤表示物质进、出小肠上皮细胞的几种方式，下列叙述正确的是 A.葡萄糖进、出小肠上皮细胞方式不同 B.Na＋主要以方式③运出小肠上皮细胞 C.多肽以方式⑤进入细胞，以方式②离 开细胞 D.口服维生素 D 通过方式⑤被吸收 √ 1 2 3 4 5 6 迁移应用 评价 葡萄糖进入小肠上皮细胞的方式为主动 运输，运出小肠上皮细胞的方式为协助 扩散，A 正确； 由图示可知，Na＋主要以②主动运输的 方式运出小肠上皮细胞，B 错误； 多肽以⑤胞吞的方式进入细胞，以胞吐的方式离开细胞，C 错误； 维生素 D 属于固醇类，进入细胞的方式为④自由扩散，D错误。 1 2 3 4 5 6 迁移应用 评价 考向三　影响物质跨膜运输的因素分析 5.(2023·湖北，15)心肌细胞上广泛存在Na＋－K＋泵和Na＋－Ca2＋交换体(转入Na＋的同时排出Ca2＋)，两者的工作模式如图所示。已知细胞质中钙离子浓度升高可引起心肌收缩。某种药物可以特异性阻断细胞膜上的Na＋－K＋泵。关于该药物对心肌细胞的作用，下列叙述正确的是 A.心肌收缩力下降 B.细胞内液的钾离子浓度升高 C.动作电位期间钠离子的内流量减少 D.细胞膜上Na＋－Ca2＋交换体的活动加强 √ 1 2 3 4 5 6 迁移应用 评价 该药物可以特异性阻断细胞膜上的Na＋－K＋泵，膜外Na＋减少，细胞膜上的Na＋－Ca2＋交换体(即细胞外Na＋ 进入细胞内的同时细胞内Ca2＋流出细胞 外)活动减弱，使细胞外Na＋进入细胞内 减少，Ca2＋外流减少，细胞内Ca2＋浓度 增加，心肌收缩力加强，A、D错误，C 正确； 1 2 3 4 5 6 迁移应用 评价 由于该种药物可以特异性阻断细胞膜上的Na＋－K＋泵，导致K＋内流、Na＋外流减少，故细胞内液的钠离子浓度升高，钾离子浓度降低，B错误。 1 2 3 4 5 6 迁移应用 评价 6.(2023·湖南，14改编)盐碱化是农业生产的主要障碍之一。植物可通过质膜H＋泵把Na＋排出细胞，也可通过液泡膜H＋泵和液泡膜NHX载体把Na＋转入液泡内，以维持细胞质基质Na＋稳态。如图是NaCl处理模拟盐胁迫，钒酸钠(质膜H＋泵的专一抑制剂)和甘氨酸甜菜碱(GB)影响玉米Na＋的转运和相关载体活性的结果。下列叙述不正确的是 1 2 3 4 5 6 迁移应用 评价 A.溶质的跨膜转运都会引起细胞膜两侧 渗透压的变化 B.GB可能通过调控质膜H＋泵活性增强 Na＋外排，从而减少细胞内Na＋的积累 C.GB引起盐胁迫下液泡中Na＋浓度的显 著变化，与液泡膜NHX载体活性有关 D.盐胁迫下细胞质基质Na＋排出细胞或转 入液泡都能增强植物的耐盐性 √ 1 2 3 4 5 6 迁移应用 评价 溶质的跨膜转运不一定都会引起细胞膜两侧的渗透压变化，如正常细胞为维持渗透压一直在进行的跨膜转运，再如单细胞生物在跨膜转运时，细胞外侧渗透压几乎很难改变，A错误； 1 2 3 4 5 6 迁移应用 评价 对比分析上两个题图可知，NaCl胁迫时，加GB使Na＋外排显著增加，钒酸钠处理抑制了质膜H＋泵后，NaCl胁迫时，加GB使Na＋外排略微增加，说明GB可能通过调控质膜H＋泵活性来增强Na＋外排，从而减少细胞内Na＋的积累，B正确； 1 2 3 4 5 6 迁移应用 评价 对比分析下两个题图可知，NaCl胁迫时，加GB使液泡膜NHX载体活性明显增强，而液泡膜H＋泵活性几乎无变化，所以GB引起盐胁迫下液泡中Na＋浓度的显著变化，与液泡膜NHX载体活性有关，而与液泡膜H＋泵活性无关，C正确； 1 2 3 4 5 6 迁移应用 评价 由题意可知，植物通过质膜H＋泵把Na＋排出细胞，也可通过液泡膜NHX载体和液泡膜H＋泵把Na＋转入液泡内，以维持细胞质基质Na＋稳态，增强植物的耐盐性，D正确。 1 2 3 4 5 6 迁移应用 评价 1.(必修1 P65)被动运输：__________________________________________ _______________________________________。 2.(必修1 P66)自由扩散(简单扩散)：_________________________________ ______。 3.(必修1 P66)协助扩散(易化扩散)：_________________________________ __________。 物质以扩散方式进出细胞，不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量的物质跨膜运输方式 物质通过简单的扩散作用进出细胞的 方式 物质借助膜上的转运蛋白进出细胞的 扩散方式 五分钟 查落实 4.(必修1 P69)主动运输：_________________________________________ ______________________________________________________________________。 5.(必修1 P70)主动运输的意义：通过主动运输_______________________ ______________________________________________________________________。 物质逆浓度梯度进行跨膜运输，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的物质跨膜运输方式 来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，从而保证细胞和个体生命活动的需要 五分钟 查落实 6.(必修1 P66～67)转运蛋白可以分为 两种类型，通道蛋白只容许与自身通道的 相适配、 相适宜的分子或离子通过。分子或离子通过通道蛋白时，不需要与通道蛋白结合。而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 的改变。 7.(必修1 P72)细胞膜具有选择透过性的结构基础：___________________ ______________________________________。通过胞吞或胞吐进出细胞，需要膜上 的参与，更离不开膜上磷脂双分子层的 。 载体蛋白和通道蛋白 直径和形状 大小和电荷 构象 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 蛋白质 流动性 五分钟 查落实 8.农业生产中，农作物生长所需的氮元素可以 的形式由根系从土壤中吸收。一定时间内作物甲和作物乙的根细胞吸收 的速率与O2浓度的关系如图所示。回答下列问题： (1)由图可判断 进入根细胞的运输方式是 主动运输，判断的依据是_________________ _______________________________________ _______________________________。 主动运输需要细胞 呼吸提供能量，O2浓度小于a点，根细胞对 的吸收速率与O2浓度呈正相关 五分钟 查落实 (2)O2浓度大于a时作物乙吸收 的速率不再增 加，推测其原因是_________________________ _______________________。 (3)作物甲和作物乙各自在 最大吸收速率时， 作物甲根细胞的呼吸速率大于作物乙，判断的依据是________________ ____________________________________________________。 主动运输需要载体蛋白，此 时载体蛋白数量达到饱和 作物甲在 最大吸收速率时，对应O2浓度和 吸收速率均大于作物乙 五分钟 查落实 (4)细胞膜上的H＋－ATP酶是一种转运H＋的载体 蛋白，能催化ATP水解，利用ATP水解释放的能 量将H＋泵出细胞，导致细胞外的pH ；此 过程中，H＋－ATP酶作为载体蛋白在转运H＋时 发生的变化是 。 降低 载体蛋白发生磷酸化，导致其空间结构改变 五分钟 查落实 NO NO NO NO NO NO NO NO NO NO NO NO NO NO NO $$