内容正文:
赢在微点 轻松课堂 生物学
第4章
细胞的物质输入和输出
第1节 被动运输
第2课时 被动运输
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1.阐明被动运输的原理和特点及影响因素。2.转运蛋白的种类和作用。
课标内容
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1.被动运输的概念
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,这种物质跨膜运输方式称为被动运输。
2.被动运输的类型
(1) 扩散:物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式,如:氧、二氧化碳、甘油、乙醇、苯等。
(2) 扩散:借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式,如:水分子、葡萄糖、氨基酸等。
自由
协助
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3.转运蛋白
分为 和 两种类型。
名称 载体蛋白 通道蛋白
图示
转运
对象 与自身 部位相适应的分子或离子 与自身通道的直径和形状相适配、大小和电荷相适宜的分子或离子
特点 每次转运时都会发生自身
的改变 转运分子不需要与通道蛋白
载体蛋白
通道蛋白
结合
构象
结合
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4.影响被动运输的因素
(1)膜内外 梯度的大小。
(2)某些物质的运输速率还与 的数量有关。
(3) 变化会影响物质运输速率。
物质浓度
转运蛋白
温度
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(1)相对分子质量小的物质和离子都可以通过自由扩散进出细胞。
( )
(2)同种物质在不同情况下的运输方式可能不同。( )
(3)温度变化会影响分子通过细胞膜的速率。( )
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探究1 物质顺浓度梯度扩散进出细胞的过程称为被动运输,结合下图分析其特点。
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(1)对两种方式进行比较,完成下表:
方式 转运方向 是否需要
转运蛋白 是否消
耗能量
方式a 浓度→ 浓度
方式b、c 浓度→ 浓度
高
低
不需要
不消耗
高
低
需要
不消耗
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(2)下列物质中,以方式a运输的是 (填序号,下同);以方式b、c运输的是 。
①O2和CO2进出肺泡 ②苯被鼻黏膜细胞吸收 ③红细胞吸收血液中的葡萄糖 ④水分进出根毛细胞 ⑤胆固醇进入肝细胞 ⑥甘油和乙醇被小肠上皮细胞吸收
(3)方式b、c有何异同?
相同点:b、c都是协助扩散;不同点:b由载体蛋白协助,c由通道蛋白协助。
提示
①②④⑤⑥
③④
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探究2 回答下列问题:
(1)如表是乙醇分子进入细胞的运输速率与浓度差之间的关系,请在坐标中绘出曲线。
浓度差/(mmol·L-1) 0 1 3 5 7 9
运输速率/(分子·秒-1) 0 5 10 15 20 25
根据图、表可知,影响物质自由扩散的因素是 。
膜两侧溶液的浓度差
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如图所示
提示
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(2)下表是葡萄糖进入红细胞运输速率和浓度差的关系,请在坐标中绘出曲线。
浓度差(mmol·L-1) 1.5 3 4.5 6 7.5 9
运输速率/(离子·秒-1) 8 15 24 30 31 31
浓度差在7.5 mmol·L-1以后运输速率不再增加的原因是
。
由此可知,影响物质协助扩散的因素是
。
受到转运蛋白数量的限制
膜两侧溶液的浓度差和转运蛋白数量
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如图所示
提示
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自由扩散与协助扩散的比较
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1.协助扩散需要细胞膜上载体蛋白或通道蛋白的协助。如图甲、乙分别表示载体介导和通道介导的两种协助扩散方式,其中通道介导的扩散速率比载体介导的快得多。下列有关叙述正确的是( )
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A.该过程的运输速率与膜两侧浓度差完全呈正相关
B.载体蛋白和通道蛋白均具有一定的特异性
C.甲、乙两种方式均存在溶质分子与相应蛋白质的结合过程
D.该过程需要消耗能量
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协助扩散需要转运蛋白的协助,其运输速率既与膜两侧浓度差相关,又与转运蛋白的数量相关,因此并不是与膜两侧浓度差完全呈正相关, A项错误;载体蛋白和通道蛋白均具有一定的特异性,B项正确;载体蛋白在转运离子或分子时会与离子或分子结合,而离子或分子通过通道蛋白时,不需要与通道蛋白结合,C项错误;该过程为协助扩散,协助扩散不需要消耗能量,D项错误。
解析
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2.比较生物膜和人工膜(双层磷脂)对多种物质的通透性,结果如图所示。据此不能得出的推论是( )
A.H2O通过生物膜不需要蛋白质的协助
B.生物膜对K+、Na+、Cl-的通透具有选择性
C.甘油以自由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
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据题图可知,生物膜对水分子的通透性大于人工膜,说明生物膜上存在协助H2O通过的物质,A项错误;人工膜对K+、Na+、Cl-的通透性相同,并且均处于较低值,而生物膜对三种离子的通透性不同,说明生物膜对K+、Na+、Cl-的通透具有选择性,B项正确;由曲线可知,甘油运输不需要载体参与,以自由扩散方式通过人工膜,C项正确;题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项正确。
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1.在物质进出细胞的方式中,自由扩散区别于协助扩散的是( )
A.由高浓度向低浓度扩散
B.需要转运蛋白
C.由低浓度向高浓度扩散
D.不需要转运蛋白
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自由扩散与协助扩散的相同之处是物质顺浓度梯度(高浓度→低浓度)跨膜运输,同时均不需要消耗能量;不同之处表现在自由扩散不需要转运蛋白,而协助扩散需要转运蛋白。
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2.下图表示与自由扩散、协助扩散有关的图例或曲线。下列选项中对应正确的是( )
A.肺泡上皮细胞吸收氧气——①④
B.人的成熟红细胞吸收葡萄糖——②③
C.甘油进出细胞——①③
D.肌肉细胞吸收水——②④
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①②表示两种跨膜运输方式,分别是自由扩散、协助扩散,③④表示两种影响因素曲线,分别对应自由扩散、协助扩散。肺泡上皮细胞吸收氧气的方式是自由扩散,对应①③;人的成熟红细胞吸收葡萄糖的过程属于协助扩散,对应②④;甘油进出细胞的过程属于自由扩散,对应①③;肌肉细胞吸收水的方式是自由扩散和协助扩散,可对应①②③④。
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3.水分子可以以简单扩散的方式通过细胞膜,但扩散速度非常缓慢,科学研究证明,水分子跨越细胞膜的快速运输是通过细胞膜上的一种水通道蛋白实现的,下列说法错误的是( )
A.水分子可以以协助扩散的方式进入细胞
B.水通道蛋白可以使双缩脲试剂变蓝,原因是其具有氨基
C.哺乳动物肾小管、集合管细胞应分布较多的水通道蛋白
D.水通道蛋白可以使水分子通过,但其他分子或离子则不能通过
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水分子通过水通道蛋白运输属于协助扩散;水通道蛋白能使双缩脲试剂产生紫色反应,原因是其具有—CO—NH—结构;哺乳动物肾小管、集合管对水的重吸收很快,原因是分布有较多的水通道蛋白;水通道蛋白是专门运输水分子的,其他分子或离子则不能通过。
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4.如图表示被转运的溶质以协助扩散方式排出细胞的过程,有关分析错误的是( )
A.载体蛋白构象发生改变的过程中需要消耗能量
B.载体结合位点与被转运的溶质之间具有专一性
C.人体成熟红细胞以该方式吸收葡萄糖
D.被转运的溶质从高浓度到低浓度,且具有载体饱和效应
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协助扩散过程中载体蛋白构象发生改变,不需要消耗能量,A项错误;载体结合位点与被转运的溶质特异性结合,具有专一性,B项正确;人体成熟红细胞以协助扩散方式吸收葡萄糖,C项正确;协助扩散是顺浓度梯度运输,需要载体蛋白协助,具有载体饱和效应,D项正确。
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