内容正文:
第2节 主动运输与胞吞、胞吐
1.通过对比分析物质运输方式的特点,强化物质与能量观。
2.通过对物质运输方式归纳与总结、模型与建模,强化科学思维。
3.通过设计实验探究某种物质的运输方式,强化科学探究。
知识点一 主动运输
1.概念
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。
【微思考】 通道蛋白参与主动运输吗?
2.条件
(1)细胞膜上相应 的协助。
(2)消耗细胞内化学反应所释放的 。
3.实例
(1)K+、Ca2+和Na+等离子通过细胞膜。
(2)小肠上皮细胞吸收 等分子。
4.意义
通过主动运输来选择吸收所需要的物质,排出 和对细胞 的物质,从而保证细胞和个体生命活动的需要。
(教材P70“与社会的联系”)囊性纤维化发生的一个主要原因是患者肺部支气管上皮细胞表面转运氯离子的 的功能发生异常。
(1)主动运输过程中载体蛋白的空间结构不发生改变。( )
(2)细胞主动运输物质的结果是使物质在细胞膜内外的浓度趋于相等。( )
(3)氧气浓度的高低对细胞逆浓度梯度吸收物质不造成影响。( )
探究|主动运输的条件
1.分析表格内容,思考回答:
Na+
K+
红细胞内
26
150
红细胞外(血浆)
排出
114
吸收
5
葡萄糖
氨基酸
小肠液
0.3
2.2
小肠上皮细胞内
吸收
1.6
吸收
5.8
红细胞从血浆中吸收K+,排出Na+与小肠上皮细胞从小肠液吸收葡萄糖、氨基酸有什么共同的特点?
2.胡萝卜植株对磷酸盐的吸收可以从低浓度到高浓度,为探究胡萝卜对磷酸盐的吸收是否需要能量,研究人员做了以下实验:
由上述实验得出的结论是什么?
3.探究细胞吸收磷酸盐是否需要载体蛋白
①研究人员合成人工膜将其置于磷酸盐溶液中,并提供能量,一段时间后发现实验前后磷酸盐浓度几乎没有发生改变。
②随后研究人员又在人工合成的磷脂双分子层中镶嵌入某种蛋白质,将新合成的人工膜置于磷酸盐溶液中,并提供能量,一段时间后发现实验后磷酸盐浓度降低了。
由上述实验得出的结论是什么?
1.影响物质跨膜运输曲线的分析及判断
(1)图1、图2表示物质浓度对跨膜运输速率的影响,其中图1表示的运输方式为自由扩散,图2表示的运输方式是协助扩散或主动运输。图2中P点之后运输速率不变的原因主要是膜上转运蛋白的数量有限。
(2)图3、图4表示O2浓度对跨膜运输速率的影响,其中图3表示的运输方式为自由扩散或协助扩散,图4表示的运输方式为主动运输。图4中P点之后运输速率不变的限制因素是载体蛋白的数量。
(3)若图3表示哺乳动物成熟红细胞的物质运输,还可表示主动运输。
2.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
(2)探究是自由扩散还是协助扩散
1.(教材P70“与社会的联系”改编)囊性纤维化是一种严重的遗传病,导致这一疾病发生的主要原因是患者肺部支气管上皮细胞表面转运氯离子的CFTR蛋白异常,导致患者支气管黏液增多,如图所示。下列有关叙述正确的是( )
A.正常细胞内,氯离子通过协助扩散的方式转运至细胞外
B.功能正常的CFTR蛋白运输氯离子时空间结构会发生变化
C.CFTR蛋白异常时,水分子向膜外扩散的速率加快,使覆盖于肺部细胞表面的黏液不断积累
D.CFTR这种通道蛋白在氯离子通过时不需要与其结合
2.(教材P72“拓展应用T2”改编)为探究强耐盐植物柽柳根部吸收Ca2+的方式,某科研小组将若干株生长状况相同的柽柳均分为三组,置于完全培养液(其含植物生长所需要的全部营养元素)中进行如表所示的处理,一段时间后计算每组柽柳对Ca2+的吸收速率。下列说法错误的是( )
1组
不做任何处理
2组
加入Ca2+的载体抑制剂
3组
加入细胞呼吸抑制剂
A.该实验的自变量是有无抑制剂及抑制剂的种类
B.若1组的吸收速率明显高于2组,说明Ca2+的吸收方式为协助扩散
C.若1组和3组的吸收速率相同,说明Ca2+的吸收方式为被动运输
D.若2组和3组的吸收速率均明显小于1组,说明Ca2+的吸收方式为主动运输
知识点二 胞吞与胞吐
1.过程
(1)胞吞过程:大分子与膜上的 结合,从而引起这部分细胞膜内陷形成 ,包围着大分子。然后,小囊从 上分离下来,形成 ,进入细胞内部。
(2)胞吐过程:细胞需要外排的大分子,先在细胞内形成 ,囊泡移动到细胞膜处,与 融合,将大分子排出细胞。
2.实例
(1)胞吞:变形虫摄食、吞噬细胞吞噬细菌等。
(2)胞吐:乳腺细胞合成蛋白质、内分泌腺分泌细胞合成 、消化腺细胞分泌消化酶的过程。
3.特点
(1)需要消耗能量。
(2)需要细胞膜上蛋白质的 。
(3)依靠细胞膜的 。
(1)(教材P71“相关信息”)胞吞形成的囊泡,在细胞内可以被 降解。
(2)(教材P72“与社会的联系”改编)引发阿米巴痢疾的原因是在人体肠道内寄生的一种变形虫——痢疾内变形虫,能通过 作用分泌蛋白分解酶,溶解人的肠壁组织,通过 作用“吃掉”肠壁组织细胞,并引发阿米巴痢疾。
4.细胞的物质输入和输出的基础
(1)细胞膜的功能特性——选择透过性。
(2)转运蛋白的 ,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 的结构基础。
(3)胞吞或胞吐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 。
(1)胞吞、胞吐过程会导致膜成分的更新。( )
(2)物质运输过程中的囊泡都来自内质网、高尔基体。( )
(3)大分子有机物要通过载体蛋白的作用才能进入细胞内,并且需要消耗能量。( )
(4)分泌蛋白主要通过主动运输的方式排到细胞外。( )
(5)胞吞、胞吐是特殊存在的现象,它们运输物质不需要消耗细胞呼吸所释放的能量。( )
探究|分析胞吞与胞吐过程
如图表示物质进出细胞的两种运输方式:
(1)a方式为 ,b方式为 。
(2)人体的白细胞吞噬细胞碎片的过程属于图中哪种方式?会消耗能量吗?
(3)物质以a、b方式进出细胞离不开细胞膜的流动性,原因是什么?
(4)如果某腺体细胞中的线粒体受损,会影响该细胞的胞吐过程吗?
1.比较胞吞和胞吐的异同
2.“三看法”判断物质进出细胞方式
3.如图所示为细胞对大分子物质“胞吞”和“胞吐”的过程,下列有关叙述错误的是( )
A.a与b过程的实现与生物膜的流动性有关
B.a与b是普遍存在的物质跨膜运输的方式
C.a过程形成的囊泡,在细胞内可以被溶酶体降解
D.细胞通过a过程摄取大分子时不需要膜上的蛋白质
4.(教材P74“非选择题T1”改编)如图为物质进出细胞方式的概念图,a、b、c表示三种方式,下列叙述不正确的是( )
A.a和b都是顺浓度梯度运输,两者都是O2进出细胞的方式
B.若b是协助扩散,它与主动运输的相同点是都需要载体蛋白
C.c是蛋白质、多糖等生物大分子进出细胞的方式
D.主动运输是一种需要消耗能量的跨膜运输方式
1.(教材P70“图4-6”改编)分析图示,判断所示物质跨膜运输的方式是( )
A.自由扩散
B.协助扩散
C.主动运输
D.胞吞与胞吐
2.如图为某种物质跨膜运输的过程示意图。下列有关该过程的叙述,错误的是( )
A.细胞对图中物质的运输不具有选择性
B.膜凹陷的过程依赖于生物膜的流动性
C.囊泡的形成及其运输过程需要消耗能量
D.该物质通过图中的囊泡进入细胞内后,可以被溶酶体降解
3.如图甲表示物质跨膜运输的示意图(①~④表示物质运输的方式),图乙表示方式②的运输速率与能量的关系。相关叙述不正确的是( )
A.性激素以①方式进入细胞
B.①③④三种物质都是顺浓度梯度运输
C.与方式③相比,方式②逆浓度梯度运输并消耗能量
D.图乙中a、b两点运输速率的限制因素分别是载体蛋白的数量和能量
4.小肠上皮细胞能从肠腔吸收多种营养物质并跨膜运输到组织液中,相关物质运输方式如图2所示。图1是物质跨膜运输方式示意图,Ⅰ~Ⅳ表示细胞膜上的相关结构或物质,a~e表示不同的跨膜运输。请回答下列问题:
(1)据图2可知,肠腔内的葡萄糖以 的运输方式进入小肠上皮细胞,再以 的方式从小肠上皮细胞进入组织液,葡萄糖进出小肠上皮细胞的跨膜运输分别对应图1中的 (填字母)所示的运输方式。
(2)图2中多肽从肠腔进入小肠上皮细胞的方式是 ,影响该过程的环境因素主要是
(答出两点)。
提示:完成课后作业 第4章 第2节
7 / 7
学科网(北京)股份有限公司
$
第2节 主动运输与胞吞、胞吐
知识点一
重难探究
1.提示:都是逆浓度梯度运输。
2.提示:细胞完成逆浓度梯度运输需要能量,有氧呼吸提供能量。
3.提示:细胞完成逆浓度梯度运输需要载体蛋白。
即学即练
1.B 正常细胞内,氯离子通过主动运输的方式转运至细胞外,A错误;功能正常的CFTR蛋白是一种载体蛋白,运输氯离子时,氯离子与载体蛋白结合后,在能量的推动下,载体蛋白空间结构会发生变化,将所结合的离子从细胞膜一侧转运到另一侧并释放出来,载体蛋白随后恢复原状,B正确,D错误;在正常细胞内,氯离子在CFTR蛋白的协助下转运至细胞外,随着氯离子在细胞外浓度逐渐升高,水分子向膜外扩散的速率加快,使覆盖于肺部细胞表面的黏液被稀释,C错误。
2.B 为探究强耐盐植物柽柳根部吸收Ca2+的方式,该实验的自变量是抑制剂的种类和有无,因变量是柽柳对Ca2+的吸收速率,A正确;1组和2组的自变量为有无钙离子的载体,若1组的吸收速率明显高于2组,只能说明Ca2+的吸收过程需要载体的协助,需要载体协助的可能是协助扩散或主动运输,故不能说明Ca2+的吸收方式为协助扩散,B错误;1组和3组的自变量为有无呼吸抑制剂,即能量的不同,若1组和3组的吸收速率相同,说明Ca2+的吸收过程不需要能量,Ca2+的吸收方式为被动运输,C正确;若2组和3组的吸收速率均明显小于1组,说明Ca2+的吸收过程既需要载体也需要能量,故Ca2+的吸收方式为主动运输,D正确。
知识点二
重难探究
(1)胞吞 胞吐
(2)提示:a方式,会消耗能量。
(3)提示:胞吞或胞吐是通过细胞膜内陷形成小囊或囊泡与细胞膜融合来实现的,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。
(4)提示:会,因为胞吐过程需要消耗能量,线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所,是细胞的“动力车间”。
即学即练
3.D a(胞吞)与b(胞吐)过程的实现与生物膜的流动性有关,A正确;a(胞吞)与b(胞吐)是普遍存在的物质跨膜运输的方式,大分子物质进出细胞通常是以这两种方式进行的,B正确;a(胞吞)过程形成的囊泡,在细胞内可以被溶酶体降解,如吞噬处理侵入的病原体等物质,C正确;大分子物质通过胞吞进入细胞时,利用细胞膜的流动性,需要膜上蛋白质的识别,D错误。
4.A 由题意可知,a和b是自由扩散和协助扩散,c是胞吞和胞吐。自由扩散和协助扩散都是顺浓度梯度运输的,O2进出细胞的方式属于自由扩散,不属于协助扩散,A错误。若b是协助扩散,它与主动运输的相同点是都需要载体蛋白,B正确。胞吞和胞吐是生物大分子进出细胞的方式,物质通过囊泡转移进出细胞,C正确。主动运输、胞吞和胞吐都是需要消耗能量的运输方式,D正确。
【随堂热练】
1.C 图示物质是由低浓度向高浓度运输,需要载体,消耗能量,因此属于主动运输,C正确。
2.A 图中物质需要与膜上蛋白质发生特异性结合才能引起膜凹陷,进而被吞进细胞内,说明细胞对图中物质的运输具有选择性,A错误;膜凹陷的过程需要膜改变形状,依赖于生物膜的流动性,B正确;囊泡的形成及其运输过程(胞吞)都需要消耗能量,C正确;该物质通过图中的囊泡进入细胞内后,可以被溶酶体内的水解酶降解,D正确。
3.D 性激素属于脂质类物质,脂质类物质通过自由扩散的方式进入细胞,图甲中的①表示自由扩散,A正确。①是自由扩散、③④是协助扩散,都是顺浓度梯度运输,B正确。方式②是主动运输,逆浓度梯度运输并消耗能量,方式③是协助扩散,顺浓度梯度运输,不消耗能量,C正确。图乙代表主动运输速率与能量的关系,a点运输速率还未达到最大值,此时的限制因素是能量;b点运输速率达到最大值,此时的限制因素是载体蛋白的数量,D错误。
4.(1)主动运输 协助扩散 a、d (2)胞吞 氧气浓度、温度
解析:(1)由图2可知,肠腔中葡萄糖的浓度低于小肠上皮细胞,所以葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞是从低浓度到高浓度运输,且需要Na+电化学梯度的势能提供能量,可判断葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞的跨膜运输方式是主动运输,对应图1的a(表示主动运输进入细胞),葡萄糖从小肠上皮细胞进入到组织液中是顺浓度梯度进行的,为协助扩散,不需要消耗能量,对应图1的d(表示协助扩散运出细胞)。(2)多肽属于大分子物质,进入细胞的方式是胞吞,该过程需要消耗能量,而能量的供应需要酶的催化,酶发挥作用需要适宜的温度,故影响该过程的环境因素有温度和氧气浓度等。
7 / 7
学科网(北京)股份有限公司
$