1、第三节物质的跨膜运输第1课时被动运输和主动运输1.跨膜运输的形式包括自由扩散、协助扩散和主动运输三种形式。2细胞对小分子或离子等物质的输入和输出具有选择性，体现了细胞膜的功能特点是选择透过性。3被动运输包括自由扩散和协助扩散，都是顺浓度梯度运输，不消耗能量，但是协助扩散需要载体蛋白。4主动运输是逆浓度梯度运输的过程，需要载体蛋白的协助和消耗能量。 5大分子和颗粒性物质进出细胞的运输方式是胞吞和胞吐，需要消耗能量，体现了细胞膜的流动性。 一、基本概念1自由扩散是指不需要载体蛋白参与的简单扩散。2协助扩散是指需要载体蛋白参与的扩散。3主动运输是指物质逆浓度进出细胞，不仅需要膜上载体蛋白的参与，还需
2、要消耗细胞代谢释放的能量。4大分子物质和颗粒性物质主要通过胞吞和胞吐作用进出细胞。二、跨膜运输的结构基础识图填空三、物质跨膜运输的比较填表方式被动运输主动运输自由扩散协助扩散物理模型运输方向高浓度低浓度低浓度高浓度载体不需要需要需要能量不消耗不消耗消耗物质类型O2、乙醇、甘油等葡萄糖进入人的红细胞小肠上皮细胞吸收葡萄糖、氨基酸 1判断下列说法的正误(1)细胞膜具有选择透过性()(2)顺浓度梯度运输物质是被动运输的唯一共同点()(3)葡萄糖进入不同细胞的运输方式不一定相同()(4)物质进出细胞时消耗能量的转运方式一定是主动运输()(5)细胞的胞吞和胞吐作用体现了细胞膜具有流动性()(6)物质通过
3、胞吞、胞吐作用出入细胞的过程仅穿过一层膜()2已知某种物质通过细胞膜的方式如右图所示，下列哪种物质的运输方式与其相同()AO2 BH2O CCl解析：选C图中物质的运输消耗能量且逆浓度梯度，所以是主动运输，O2、H2O的运输是自由扩散，Cl的运输是主动运输。3刚萎蔫的菜叶放入清水中，菜叶细胞中的水分能够得到恢复。水分进入细胞的方式是()A主动运输 B自由扩散 C协助扩散 解析：选B水分进出细胞的方式是自由扩散。4甲()乙()两种物质在细胞膜两侧的分布情况如图(颗粒的多少表示浓度的高低)，在进行跨膜运输时，下列说法正确的是()A甲进入细胞一定不需要载体B甲运出细胞一定不需要载体C乙进入细胞一定需
4、要能量D乙运出细胞一定需要能量解析：选C图中膜外甲浓度高、乙浓度低，膜内甲浓度低、乙浓度高，所以甲进入细胞不需要能量，运出细胞需要能量；乙进入细胞是低浓度到高浓度，则必然是主动运输，需要能量和载体蛋白协助，运出细胞不一定需要能量。5据报道，一种被称作“瘦素穿肠蛋白”的药物在治疗肥胖时，可口服使用，以减轻肥胖症患者肌肉注射的痛苦。小肠上皮细胞吸收该药物最可能的方式为()A主动运输 B胞吞 C协助扩散解析：选B当细胞摄取大分子时，首先是大分子附着在细胞膜表面，这部分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，形成小囊泡，进入细胞内部，这种现象叫胞吞。“瘦素穿肠蛋白”是大分子物质，
5、小肠上皮细胞吸收该药物最可能的方式为胞吞。核心要点物质运输方式的归纳与分析 1.小分子物质或离子的跨膜运输(1)水与O2和CO2的自由扩散是不同的。水要通过细胞膜上的水通道蛋白自由进出细胞，相当于水管。原因是磷脂分子的尾部是疏水的。O2和CO2是直接通过磷脂双分子层自由进出细胞的。(2)甘油、乙醇和苯等与细胞膜的基本支架磷脂双分子层都是脂质，根据相似相容原理，可直接通过磷脂双分子层进行自由扩散。(3)葡萄糖进出人的红细胞是协助扩散，而进出其他细胞则是主动运输。(4)一般情况下，离子进出细胞属于主动运输。(5)运输不同物质分子或离子的载体蛋白也不相同。(6)跨膜运输体现细胞膜的选择透过性。2物质
6、跨膜运输的模型建构与分析项目模型建构模型分析自由扩散物质的运输速率只与细胞外物质的浓度成正比，说明自由扩散只受物质浓度的影响协助扩散OA段物质运输速率随细胞外物质浓度的升高而加快，说明此段的限制因素是物质浓度AB段即使增加物质浓度，物质的运输速率也不再增加，此段的限制因素是载体蛋白的数量主动运输OA段，细胞内的浓度小于细胞外物质浓度，此时是顺浓度梯度运输，速率快AB段，细胞内的浓度大于细胞外物质浓度，此时是逆浓度梯度运输，OB段限制因素是物质浓度BC段的限制因素是载体蛋白数量或能量。外界因素是氧气分压或温度名师点拨对主动运输的深度理解“主动”表现在细胞根据生命活动的需要，主动地选择吸收营养物质
7、，排出代谢废物和对细胞有害的物质。其意义是有利于细胞完成各项生命活动。3胞吞和胞吐胞吞胞吐示意图过程大分子物质附着在细胞膜上细胞膜内陷形成小囊小囊泡大分子物质进入细胞内细胞内需要外排的大分子物质在细胞内形成小囊泡小囊泡移动到细胞膜处小囊泡与细胞膜融合大分子物质排到细胞外实例变形虫的摄食、吞噬细胞吞噬病原体等人体内的消化酶、抗体等的分泌对象大分子的物质或颗粒性物质思考探究(1)RNA和蛋白质进出细胞核是不是胞吐和胞吞呢？提示：RNA出细胞核、蛋白质进入细胞核是通过核孔进行的，因此不属于胞吐和胞吞。(2)为什么说胞吞和胞吐不属于跨膜运输？提示：胞吞和胞吐通过小囊泡与细胞膜融合实现物质的运输，通过细
8、胞膜的层数是0，因此不属于跨膜运输。(3)胞吞和胞吐与主动运输的共同点是什么？提示：共同点是需要消耗细胞代谢产生的能量。(4)胞吞和胞吐利用了细胞膜的什么特性？提示：利用了细胞膜的流动性。题组冲关1下图表示物质进出细胞的两种方式，下列叙述正确的是()A和分别表示胞吞和协助扩散B氧气以方式进入细胞 C二氧化碳和水以方式进出细胞D和分别表示胞吐和主动运输解析：选B图表示物质从高浓度一侧扩散到低浓度一侧，不需载体蛋白和能量，即图表示物质通过自由扩散的方式进入细胞；图表示物质从低浓度一侧向高浓度一侧运输，需要载体蛋白的协助和消耗能量，属于主动运输；二氧化碳、氧气和水都是以方式(自由扩散)进出细胞的。2
9、如图中曲线a、b表示物质跨(穿)膜运输的两种方式，下列表述正确的是()A脂溶性小分子物质不能通过方式a运输B与方式a有关的载体蛋白覆盖于细胞膜表面C方式b的最大转运速率与载体蛋白数量有关D抑制细胞呼吸对方式a和b的转运速率均有影响解析：选C脂溶性小分子物质通过自由扩散的方式运输，方式a为自由扩散；方式b为协助扩散或主动运输，最大的转运速率与载体蛋白的数量有关；抑制细胞呼吸，能量供应不足，导致主动运输受阻，但不影响自由扩散和协助扩散。 一、选择题1胆固醇、小分子的脂肪酸、维生素D等以自由扩散的方式优先通过细胞膜，这是因为()A细胞膜具有一定的流动性B细胞膜上镶嵌了各种形态的蛋白质分子C细胞膜是选
10、择透过性膜 D细胞膜以磷脂双分子层为基本支架 解析：选D细胞膜的基本支架是磷脂双分子层，根据相似相溶的原理，胆固醇、小分子的脂肪酸、维生素D等脂溶性物质可以通过自由扩散的方式优先进入细胞。2某科学家在研究物质运输时发现有下列四种曲线关系。在研究某种物质的跨膜运输时，发现与曲线和相符，最可能是下列哪一过程()A葡萄糖从血浆进入哺乳动物的成熟红细胞 B细胞排出二氧化碳 C小肠上皮细胞从小肠内吸收葡萄糖 D组织细胞从组织液中吸收氧气 解析：选C符合曲线和的方式是主动运输，A项是协助扩散，B项和D项是自由扩散，只有C项是主动运输。3用磷脂双分子层将某种不容易进入细胞的药物包裹成小球，通过小球膜与细胞膜
11、的融合将药物送入细胞，从而达到治疗疾病的目的，该药物的化学成分和进入细胞的方式最可能是()A固醇，自由扩散B性激素，协助扩散C蛋白质，主动运输 D蛋白质，胞吞 解析：选D该药物不容易进入细胞，因此它应该是一种大分子物质，固醇、性激素都属于脂质，很容易通过磷脂双分子层，所以该药物的化学成分是蛋白质；蛋白质进入细胞方式是胞吞。4关于下图中序号代表过程的叙述，正确的是()A和所示过程都需消耗能量B只有所示过程能逆浓度梯度运输物质 C大分子物质只有通过过程才能进入细胞 D氨基酸进入组织细胞与过程有关 解析：选B分析题图可知，物质跨膜运输方式包括被动运输和(主动运输)，被动运输包括自由扩散和(协助扩散)
12、。主动运输需要载体蛋白和能量；协助扩散需要载体蛋白，不需要能量；自由扩散不需要载体蛋白和能量；主动运输可以逆浓度梯度进行；大分子物质通过胞吞进入细胞；氨基酸进入细胞的方式为主动运输，与过程有关。5实验证明，饭后小肠中葡萄糖浓度高于血糖浓度时，葡萄糖可以顺浓度梯度被吸收；当小肠中葡萄糖浓度下降至显著低于血糖浓度时，葡萄糖仍能被迅速吸收。此时，小肠绒毛上皮细胞吸收葡萄糖的方式是()A自由扩散 B协助扩散 C主动运输 D胞吞解析：选C主动运输可以逆浓度梯度运输，需要载体蛋白协助，消耗能量。6大肠杆菌在生长时，细胞内钾离子的质量分数是培养液的3 000倍。如果在培养液中加入某种不影响大肠杆菌细胞能量供
13、应的药物，大肠杆菌细胞内钾离子的质量分数立即下降，这种药物的作用是()A破坏了细胞膜的结构B抑制了细胞内对钾离子的利用 C破坏了细胞内的遗传物质 D抑制了细胞膜上载体蛋白的活性 解析：选D大肠杆菌细胞内钾离子的质量分数是培养液的3 000倍，可以推知钾离子通过细胞膜的方式为主动运输，影响主动运输的因素是载体蛋白和能量，而药物不影响大肠杆菌细胞能量供应，所以这种药物的作用是抑制细胞膜上载体蛋白的活性。7下图表示细胞膜亚显微结构，a、b为跨膜运输的两种物质。下列叙述正确的是()A细胞膜功能的复杂程度主要由决定 B物质a的运输需要消耗能量 C物质b可表示肌细胞从组织液中吸收的氧气 D细胞膜的选择透过
14、性与有关，与无关解析：选B图中是糖蛋白，位于细胞膜外侧，是蛋白质，是磷脂双分子层，a是物质以主动运输方式进入细胞。b是物质以自由扩散方式离开细胞。细胞膜功能的复杂程度取决于蛋白质的种类和数量，主动运输是逆浓度方向进行的，需消耗能量。肌细胞从组织液中吸收的氧气的方式为自由扩散，b是物质以自由扩散方式离开细胞。细胞膜的选择透过性的结构基础是与具有一定的流动性。8人体肝细胞内CO2分压和K浓度高于细胞外，而O2分压和Na浓度低于细胞外，上述四种物质中通过主动转运进入该细胞的是()ACO2 BO2CK DNa解析：选CCO2和O2都是小分子，是通过自由扩散进出细胞的。K主要分布在细胞内，Na主要分布在
15、细胞外，所以一般是K主动运输进入细胞，Na主动运输运出细胞。9下列跨膜运输的生理活动中，属于主动运输的是()A乙醇进入胃黏膜细胞 B二氧化碳由静脉血进入肺泡内C原尿中的葡萄糖进入肾小管上皮细胞 D水分子出入细胞 解析：选C乙醇进入胃黏膜细胞的方式是自由扩散；二氧化碳的跨膜运输方式是自由扩散；原尿中葡萄糖进入肾小管上皮细胞的方式是主动运输；水分子进出细胞的方式是自由扩散。10下列哪组物质可以不需要载体蛋白协助就能通过细胞膜()A甘油、乙醇、CO2 B葡萄糖、K、氨基酸 C甘油、脂肪酸、苯、K D胆固醇、水、氨基酸解析：选A甘油、乙醇、CO2都是自由扩散运输，不需要载体蛋白。葡萄糖、K、氨基酸是协
16、助扩散或主动运输，需要载体蛋白。11在海带细胞内的碘离子远高于海水中碘离子浓度，但海带细胞仍可以从海水中吸收碘离子，其吸收方式是()A自由扩散 B被动扩散C主动运输 D渗透作用解析：选C物质逆浓度梯度运输，属于主动运输。二、非选择题12下面为物质出入细胞的四种方式示意图，请据图回答：(1)K、O2和葡萄糖三种物质中，通过B方式进入红细胞的是_。(2)与A方式相比，B方式的主要特点是需要借助_，该物质是在细胞内的_上合成的。(3)胰岛B细胞分泌胰岛素是通过_方式进行，该种运输方式也体现出细胞膜_的结构特点。(4)若在细胞中注入某种呼吸抑制剂，_方式将会受到较大影响。(5)影响B方式运输速率的因素
17、为_；与C运输方式有关的细胞器是_。解析：(1)K进入红细胞的方式是主动运输，O2进入红细胞的方式是自由扩散，葡萄糖进入红细胞的方式是协助扩散，图中B方式为协助扩散。(2)图中A方式为自由扩散，与自由扩散相比，协助扩散需要载体蛋白的协助；载体蛋白合成的场所是细胞中的核糖体。(3)胰岛素是蛋白质，属于大分子物质，分泌胰岛素的方式是胞吐；胞吐过程体现了细胞膜的流动性。(4)图中C为主动运输，D为胞吐，都需要消耗能量。(5)由于B为协助扩散，属于被动运输，需要载体蛋白，但不消耗能量，因此运输速率与浓度差和载体蛋白的数量有关；C过程为主动运输，需要载体蛋白和消耗能量，因此有关的细胞器有核糖体和线粒体。
18、答案：(1) 葡萄糖(2)载体蛋白核糖体(3)D(或胞吐)具有流动性(4)C、D(或主动运输和胞吐)(5)浓度差和载体蛋白数量线粒体和核糖体一、选择题1甲、乙两种物质分别依赖自由扩散和协助扩散进入细胞，如果以人工合成的无蛋白磷脂双分子膜代替细胞膜，并维持其他条件不变，则()A甲运输被促进B乙运输被促进 C甲运输被抑制 D乙运输被抑制 解析：选D自由扩散和协助扩散的区别在于前者不需要载体蛋白，后者需要载体蛋白。所以需要协助扩散的物质乙不能透过人工合成的无载体蛋白的磷脂双分子膜。2下列有关物质进出细胞方式的判断，正确的是()A依据跨膜的层数，跨膜层数为0的就是胞吞或胞吐B依据物质浓度梯度，只要顺浓
19、度梯度的运输就是自由扩散C依据是否需要载体蛋白，需要的就是主动运输 D依据是否消耗能量，消耗能量的就是主动运输 解析：选A胞吞和胞吐为非跨膜运输，通过膜的层数为0；顺浓度梯度的运输有自由扩散和协助扩散；协助扩散的特点是从高浓度运输到低浓度，需要载体蛋白，不需要能量，主动运输的特点需要载体蛋白和能量；物质进出细胞方式中主动运输、胞吞和胞吐均消耗能量。3在培养玉米的溶液中加入某种负离子，结果发现玉米根细胞在吸收该种负离子的同时，对Cl的主动吸收减少了，而对K的主动吸收并没有影响，原因是()A该种负离子妨碍了能量的生成 B该种负离子抑制了主动运输 C该种负离子抑制了细胞呼吸 D该种负离子载体蛋白和C
20、l的相同 解析：选D根细胞吸收离子是一个主动运输的过程，需要消耗细胞内的能量和细胞膜上载体蛋白的协助，加入某种负离子，结果发现玉米根细胞在吸收该种负离子的同时，对K的主动吸收并没有影响，说明细胞的能量供应正常，而对Cl的主动吸收减少，说明可能是载体蛋白的原因，则运输该负离子的载体蛋白与运输Cl的载体蛋白是相同的。4下列关于物质跨膜运输的叙述，不正确的是()A同一物质进入不同细胞的方式可以相同，如葡萄糖进入肝脏细胞和骨骼肌细胞 B不同物质进入相同细胞的方式可能相同，如氨基酸和核苷酸进入小肠上皮细胞 C同一物质进入不同细胞的方式可能不同，如葡萄糖进入红细胞和小肠上皮细胞 D不同物质进入不同细胞的方
21、式可能相同，如乙醇进入胃上皮细胞和钾离子进入神经细胞 解析：选D葡萄糖进入肝脏细胞和骨骼肌细胞的方式都是主动运输；氨基酸和核苷酸进入小肠上皮细胞的方式都是主动运输；葡萄糖进入红细胞的方式是协助扩散，而进入小肠上皮细胞的方式是主动运输；乙醇进入小肠上皮细胞的方式是自由扩散，而钾离子进入神经细胞的方式是主动运输。5葡萄糖进入红细胞的方式及与其有关的细胞器分别是()A自由扩散、核糖体 B协助扩散、线粒体C主动运输、线粒体 D协助扩散、核糖体 解析：选D葡萄糖进入红细胞的方式为协助扩散，需要载体蛋白，不需要消耗能量。载体蛋白是在核糖体上合成的。6有一种物质能顺浓度梯度进出细胞，但却不能顺浓度梯度进出无
22、蛋白质的磷脂双分子层膜。这种物质通过细胞膜的方式是()A自由扩散 B协助扩散C主动运输 D胞吞、胞吐 解析：选B由题意知该物质需要细胞膜上蛋白质的协助才能顺浓度梯度进出细胞，为协助扩散。二、非选择题7下图甲所示为物质出入细胞膜的示意图，乙所示为出入方式与浓度的关系，请据图回答： (1)B代表_。(2)细胞膜从功能上来说，它是一层_膜。(3)动物细胞吸水膨胀时B的厚度变小，这说明B具有_。(4)在ae的五种过程中，代表被动运输的是_，可用图乙中表示的为ae中的_。(5)维生素D进入小肠上皮细胞应是图甲中编号_；葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞的过程是图中编号_。(6)甲图中表示膜外侧的是_(填“上面
23、”或“下面”)，判断依据是外侧有_。解析：(1)B代表磷脂双分子层，是细胞膜的基本支架。(2)细胞膜从功能上来说，它是一层选择透过性膜，可以控制物质进出细胞。(3)动物细胞吸水膨胀时B的厚度变小，这说明B具有一定的流动性，这是细胞膜的结构特性。(4)a的运输需要载体蛋白和能量，所以是主动运输；b不需要载体蛋白，也不消耗能量，所以是自由扩散；c需要载体蛋白，但不需要能量，所以是协助扩散；d需要载体蛋白，但不需要能量，所以是协助扩散；e需要载体蛋白和能量，所以是主动运输；图乙中表示的是主动运输，物质进入细胞，可表示甲图中的a。(5)维生素D进入小肠上皮细胞的方式是自由扩散，应用图中编号b表示；葡萄
24、糖从肠腔进入小肠上皮细胞的方式是主动运输，可用图中编号a表示，这个过程需要消耗能量。(6)甲图中表示膜外侧的是上面，判断依据是外侧有糖蛋白。答案：(1)磷脂双分子层(2)选择透过性(3)一定的流动性(4)b、c、da(5)ba(6)上面糖蛋白8细胞膜的流动镶嵌模型及物质跨膜运输示意图如下，其中离子通道是一种通道蛋白，通道蛋白是横跨细胞膜的亲水性通道，允许适当大小的离子顺浓度梯度通过。请仔细观察图示回答有关问题：(1)很多研究成果有力支持“脂溶性物质易透过细胞膜，不溶于脂质的物质不易透过细胞膜”这一事实。这证明组成细胞膜的主要成分中有图中所示标号_，表示的物质_。(2)鲨鱼体内能积累大量的盐，盐
25、分过高时就要及时将多余的盐分排出体外，经研究鲨鱼体内多余盐分是经途径排出的，那么其跨膜运输的方式是_。(3)蟾蜍心肌细胞吸收Ca2、K、C6H12O6方式不同，若对蟾蜍的离体心脏施加某种毒素后Ca2吸收明显减少，但K、C6H12O6的吸收不受影响，最可能的原因是该毒素抑制了转运Ca2的_的活性。(4)柽柳是泌盐植物，叶子和嫩枝可以将吸收于体内的盐分排出，是强耐盐植物。柽柳从土壤中吸收盐是主动运输还是被动运输？请设计实验加以证明。实验步骤：a取甲、乙两组生长发育相同的柽柳幼苗植株，放入适宜浓度的含有Ca2、K、C6H12O6的溶液中。b甲组给予正常的呼吸条件，乙组完全抑制呼吸。c一段时间后测定两
26、组植株根系对Ca2、K、C6H12O6的吸收速率。实验结论：A若两组植株对Ca2、K、C6H12O6的吸收速率相同，说明柽柳从土壤中吸收盐是_方式。B若_，说明柽柳从土壤中吸收盐是_方式。解析：(1)脂溶性物质优先进入细胞膜，说明细胞膜上有脂质，主要是甲(磷脂分子)。(2)据图可知，过程的运输方式需要载体蛋白，不需要能量，说明是被动运输。(3)毒素使Ca2吸收明显减少，但K、C6H12O6的吸收不受影响，说明没有影响细胞中能量的供应，只能是影响Ca2的载体蛋白的活性。(4)主动运输和被动运输的主要区别为是否消耗能量；若加入呼吸抑制剂后，物质的运输速率没有影响，则说明物质的运输方式是被动运输；若加入呼吸抑制剂后，物质的运输速率有影响，则说明是主动运输。答案：(1)甲磷脂分子(2)被动运输(协助扩散)(3)载体蛋白(4)A.被动运输B乙组吸收速率明显小于甲组吸收速率或完全不吸收主动运输