2025届高考生物一轮复习课件 第7讲物质进出细胞的方式及影响因素

2025 生物一轮复习 1 第2单元 细胞的基本结构和物质运输 第7讲 物质进出细胞的方式及影响因素 2025年高考一轮复习 第7讲 物质进出细胞的方式及影响因素 1.物质通过被动运输、主动运输等方式进出细胞，以维持细胞的正常代谢活动，阐明细胞膜具有选择透过性。 2.举例说明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： 对标课本： 必修1 分子与细胞 第4章 细胞的物质输入与输出（第1、2节） PART 01 回归课本 强基固本 ● 各种物质出入细胞的方式 ● 影响物质跨膜运输速率的因素 各种物质出入细胞的方式 1.概念：物质以 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。 一、被动运输 3.类型：自由扩散和协助扩散 扩散 2.运输方向：从被运输物质浓度 的一侧向浓度 的一侧； 高 低 （1）自由扩散 ①概念：物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式； ③特点：不需要转运蛋白和能量； ②举例 气体：O2和CO2 脂溶性物质：如 乙醇、甘油、苯、脂肪酸等 小分子物质：如水、尿素等 ④影响因素：膜内外物质浓度差。 各种物质出入细胞的方式 （2）协助扩散 ①概念：借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式； ③特点：需要转运蛋白，不需要能量； ②举例 ④影响因素：膜内外物质浓度差、转运蛋白的数量 类型 载体蛋白 通道蛋白 参与运输方式 与被运输分子的关系 自身构象 运输的分子或离子结构特点 共同点 水分子通过通道蛋白进出细胞 葡萄糖、氨基酸等进入红细胞 神经元中K+外流、Na+内流等 协助扩散和主动运输 协助扩散 与被运输分子结合 不与被运输分子结合 转运时构象改变 转运时构象不发生改变 与自身结合部位相适应 与自身通道的直径和形状相适配、大小和电荷相适宜 均为细胞膜上镶嵌的蛋白质，对转运物质均具有特异性 各种细胞出入细胞的方式 二、主动运输 1.概念：物质 浓度梯度进行跨膜运输，需要 的协助，同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，这种方式叫作主动运输。 2.运输方向：从被运输物质浓度 的一侧向浓度 的一侧； 逆 载体蛋白 低 高 细胞外 细胞内 ATP ADP+Pi 载体 蛋白 3.过程： ①被运输物质与膜上载体蛋白的特定部位结合； ②在细胞内化学反应释放的能量推动下，载体蛋白的空间结构发生变化，将它所结合的离子或分子从细胞膜一侧转运到另一侧并释放出来； ③载体蛋白恢复原状，又可以去转运同种物质的其他离子或分子。 一种载体蛋白通常只适合与一种或一类离子或分子结合， 载体蛋白可以重复使用。 各种物质出入细胞的方式 二、主动运输 7.意义：主动运输普遍存在于动植物和微生物细胞中，通过主动运输来选择吸收所需要的物质，排除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。 5.举例：细胞吸收无机盐离子、小肠上皮细胞吸收葡萄糖、氨基酸等 4.特点：逆浓度梯度运输，需要载体蛋白协助，需提供能量（ATP水解/势能等） 6.影响因素：物质的浓度、载体蛋白种类和数量、能量 与社会的联系 囊性纤维化发生的主要原因是患者支气管上皮细胞表面转运氯离子的载体蛋白的功能发生异常，导致患者支气管中黏液增多，造成细菌感染。这一发现给囊性纤维化的治疗带来了新的希望。 神经细胞膜上的Na+/K+泵，“保钾排钠”。 各种物质出入细胞的方式 三、胞吞胞吐 1.转运对象：蛋白质、多糖等大分子物质，如分泌蛋白等大分子在细胞内合成后需要转运到细胞外起作用。 2.过程： （1）胞吞 首先是大分子与膜上的 结合，从而引起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。 细胞需要外排的大分子，现在细胞内形成囊泡，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）胞吐 蛋白质 3.特点： 需要膜上特定蛋白质参与、需要消耗能量。 各种物质出入细胞的方式 4.实例： （1）胞吞：单细胞动物（变形虫）吞食食物颗粒、人体白细胞吞噬细菌和衰老的细胞等； （2）胞吐：细胞分泌蛋白（如消化酶、抗体等）。 变形虫既能通过胞吞摄取单细胞生物等食物，又能通过胞吐排出食物残渣和废物。在人体肠道内寄生的一种变形虫——痢疾内变形虫，能通过胞吐作用分泌蛋白分解酶，溶解人的肠壁组织，通过胞吞作用“吃掉”肠壁组织细胞，并引发阿米巴痢疾。这种病原体通过饮食传播，注意个人饮食卫生、加强公共卫生建设是预防阿米巴痢疾的关键措施。 与社会的联系 胞吞形成的囊泡，在细胞内可以被溶酶体降解。 各种物质出入细胞的方式 一看 浓度 低浓度→高浓度 一定是主动运输 高浓度→低浓度 需要转运蛋白→协助扩散 不需要转运蛋白→自由扩散 二看 能量 不耗能 被动运输 耗能 囊泡参与→胞吞、胞吐 无需囊泡→主动运输 需要转运蛋白→协助扩散 不需要转运蛋白→自由扩散 三看 物质种类 水、脂溶性物质、气体 氨基酸、离子 大分子物质 被动运输 主动运输或协助扩散 胞吞胞吐 快速判定物质进出细胞的方式 影响物质跨膜运输速率的因素 1.浓度差对物质跨膜运输的影响 O 浓度差 运输速率 O 浓度差 运输速率 · Q 自由扩散 协助扩散 （1）自由扩散主要受浓度差影响，浓度差越大运输速率越快； （2）协助扩散受浓度差和转运蛋白数量影响，在一定浓度范围内，浓度差越大运输速率越快；超出范围（Q点）后运输速率不再增加，限制因素变为转运蛋白的数量； （3）主动运输时，在一定范围内被运输物质浓度较小时，随着被转运物质的浓度增大，运输速率也增大。达到一定程度后，运输速率不再增加，受载体蛋白数量和能量限制。 影响物质跨膜运输速率的因素 2.转运蛋白对物质跨膜运输的影响 O 转运蛋白数量 运输速率 O 转运蛋白数量 运输速率 · Q 协助扩散 主动运输 （1）自由扩散不需要转运蛋白，不受转运蛋白影响； （2）协助扩散受转运蛋白数量影响，在一定范围内，转运蛋白数量越多运输速率越快； （3）主动运输时，在一定范围内转运蛋白数量越多运输速率越快。达到一定程度后（Q点），运输速率不再增加，可能受能量供应限制。 O 转运蛋白数量 运输速率 自由扩散 影响物质跨膜运输速率的因素 3.氧气对物质跨膜运输的影响 主动运输 （1）自由扩散/协助扩散不需要能量，不受氧气浓度影响； （2）主动运输需要能量提供，有氧呼吸可以为主动运输提供能量，因此受氧气浓度影响。P点时无氧呼吸为物质的运输提供能量，P点到Q点之间，随着氧气浓度增加，有氧呼吸强度增大，产生的能量增加，主动运输速率加快，这一阶段本质上是能量提供限制了物质运输速率。Q点以后，当氧气含量达到一定程度后，受载体蛋白数量和其他限制因素影响，运输速率不再增加。 O 氧气浓度 运输速率 自由扩散/协助扩散 P O 氧气浓度 运输速率 · Q · 影响物质跨膜运输速率的因素 4.温度对物质跨膜运输的影响 （1）温度影响膜的流动性，在一定范围内，适当提高温度，可以增加膜的流动性，加快物质运输速率；降低温度会减小膜的流动性，运输速率减慢； （2）温度还可以影响酶的活性，进而影响呼吸速率，影响主动运输的速率。 探究 探究物质跨膜运输方式的实验设计思路 （1）探究是主动运输还是被动运输 植株+培养液 呼吸抑制剂 对某离子吸收减弱或停止 对某离子吸收不影响 主动运输 被动运输 （2）探究是自由扩散还是协助扩散 植株+培养液 蛋白质抑制剂 或蛋白酶 对某离子吸收减弱或停止 对某离子吸收不影响 协助扩散 自由扩散 PART 02 知识拓展 难点透析 ● 主动运输的能量提供方式 ● 物质跨膜运输方式的比较 （1）ATP直接供能（Na+/K+泵、Ca2+泵） 拓展 各种物质出入细胞的方式 Na+/K+泵，转运Na+和K+的载体蛋白同时也是一种ATP水解酶，当Na+与相应结合位点结合后，ATP水解酶的活性被激活，为Na+/K+转运提供能量。 （2）ATP间接供能（Na+/K+泵、H+泵和载体蛋白协同运输） ①小肠上皮细胞吸收葡萄糖是伴随着Na+从细胞外流入细胞内实现的。细胞内的Na+又被Na+/K+泵泵出细胞外，细胞内始终保持较低的钠离子浓度，形成电化学梯度。②完成这样的运输的载体蛋白有两个结合位点，必须同时和Na+和葡萄糖结合才能进行，这种运输属于协同运输，是主动运输的一种方式。 （3）光驱动泵，主要在细菌细胞中发现，细胞膜上的蛋白可以利用 光能驱动H+转运。 物质跨膜运输方式的比较 项目 被动运输 主动运输 胞吞 胞吐 自由扩散 协助扩撒 运输方向 运输动力 转运蛋白 能量 举例 影响因素 高浓度→低浓度 高浓度→低浓度 低浓度→高浓度 细胞外→细胞内 细胞内→细胞外 浓度差 浓度差 能量（ATP） 能量（ATP） 能量（ATP） 不需要 需要 需要 不需要 不需要 不消耗 不消耗 消耗 消耗 消耗 水、CO2、甘油、乙醇、苯等 水通过通道蛋白进出细胞；红细胞吸收葡萄糖等 离子；小肠上皮细胞吸收氨基酸、葡萄糖等 白细胞吞噬病菌、变形虫摄食等 分泌蛋白的分泌；变形虫排出食物残渣和废物 浓度差 浓度差 转运蛋白的种类和数量 转运蛋白的种类和数量 能量（温度、O2浓度） 能量（温度、O2浓度） 能量（温度、O2浓度） PART 03 链接高考 真题演练 1. [2024·甘肃卷，3分]维持细胞的Na+平衡是植物的耐盐机制之一。盐胁迫下，植物细胞膜（或液泡膜）上的H+—ATP酶（质子泵）和Na+—H+逆向转运蛋白可将Na+从细胞质基质中转运到细胞外（或液泡中），以维持细胞质基质中低Na+水平（见下图）。下列叙述错误的是（ ） A．细胞膜上的H+—ATP酶磷酸化时 伴随着空间构象的改变 B．细胞膜两侧的H+浓度梯度可以驱 动Na+转运到细胞外 C．H+—ATP酶抑制剂会干扰H+的转运，但不影响Na+转运 D．盐胁迫下Na+—H+逆向转运蛋白的基因表达水平可能提高 真题演练 C 【解析】H+—ATP酶抑制剂会干扰H+的转运，减小了细胞膜两侧的H+浓度差，H+浓度差产生的势能减小，影响Na+转运，C错误；耐盐植株Na+—H+逆向转运蛋白比普通植株多，为了适应高盐环境，Na+—H+逆向转运蛋白的基因表达水平可能提高。 2. [2024·辽吉黑卷，6分][不定项选择题]研究人员对小鼠进行致病性大肠杆菌接种，构建腹泻模型。用某种草药进行治疗，发现草药出了具有抑菌作用外，对于空肠、回肠黏膜细胞膜上的水通道蛋白3（AQP3）的相对表达也有影响，结果如图所示。下列叙述正确的是（ ） A. 水的吸收以自由扩散为主、水通道蛋白的 协助扩散为辅 B.模型组空肠黏膜细胞对肠腔内水的吸收 减少，引起腹泻 C.治疗后空肠、回肠AQP3相对表达量高，缓解腹泻，减少致病菌排放 D.治疗后回肠AQP3相对表达量高于对照组，可使回肠对水的转运增加 真题演练 BCD 【解析】水的吸收以水通道蛋白的协助扩散为主，自由扩散为辅，A错误。 3. [2024·山东卷，2分]植物细胞被感染后产生的环核苷酸结合并打开细胞膜上的Ca2+通道蛋白，使细胞内Ca2+浓度升高，调控相关基因表达，导致H2O2含量升高进而对细胞造成伤害；细胞膜上的受体激酶BAK1被油菜素内酯活化后关闭Ca2+通道蛋白。下列叙述正确的是（ ） A. 环核苷酸与Ca2+均可结合Ca2+通道蛋白 B.维持Ca2+浓度的内低外高需消耗能量 C.Ca2+作为信号分子直接抑制H2O2的分解 D.油菜素内酯可使BAK1缺失的被感染细胞内H2O2含量降低 真题演练 B 【解析】环核苷酸结合并打开细胞膜上的Ca2+通道蛋白，Ca2+不需要和通道蛋白结合，A错误。环核苷酸打开并结合Ca2+通道蛋白使细胞内Ca2+浓度升高，可见Ca2+内流属于协助扩散，Ca2+浓度内低外高，故维持Ca2+浓度的内低外高是主动运输，需消耗能量，B正确；Ca2+作为信号分子只能调控基因表达，C错误；BAK1缺失的被感染细胞，不能关闭 Ca2+通道蛋白，无法降低细胞内H2O2含量，D错误。 谢 谢 23 $$