1、第15课时细胞内外的物质交换(二)及细胞内的物质代谢目标导读1.结合图46、47、48，阐明被动运输的方式和特点。2.结合图49，阐明主动运输的特点，并比较主动运输和被动运输的不同。3.结合图410、411、412，了解胞吞和胞吐的特点。4.阅读教材P7374内容，了解生物体内的反应及反应的调控。重难点击三种跨膜运输方式的特点。一被动运输物质顺浓度梯度扩散进出细胞的过程称为被动运输，阅读教材P71内容，结合图46、47和48，分析被动运输的特点。1图46所示物质进出细胞的方式为自由扩散，物质转运方向为高浓度低浓度；而图47和图48所示物质进入细胞的过程中需要的跨膜蛋白分别为载体蛋白和通道蛋白，
2、物质转运方向为高浓度低浓度，图47、48所示方式为协助扩散。上述两种物质进出细胞的方式需要消耗能量吗？不需要。2下列物质中，以自由扩散运输的是，以协助扩散运输的是。O2和CO2进出肺泡苯被鼻黏膜细胞吸收红细胞吸收血液中的葡萄糖 水分进出根毛细胞胆固醇进入肝细胞甘油和乙醇被小肠上皮细胞吸收3影响被动运输的因素有很多，下面A、B是两种被动运输方式的运输速率和被运输物质的浓度之间的关系曲线：(1)图A表示的方式是自由扩散，运输速率主要取决于物质的浓度差。(2)图B表示的方式可能是协助扩散，ab段的限制因素是物质的浓度差，bc段的限制因素是跨膜蛋白的数量。(3)请在C图中画出被动运输的运输速率和细胞能
3、量供应的关系曲线。答案归纳提炼被动运输的影响因素(1)自由扩散的影响因素：物质运输速率主要取决于膜两侧浓度差，也与物质分子大小和脂溶性有关。(2)协助扩散的影响因素：除了膜两侧物质浓度差外，还与膜上跨膜蛋白的种类和数量有关。当跨膜蛋白达到饱和时，物质浓度再增加，物质的运输速率也不再增加。活学活用1甲、乙两种物质分别以自由扩散和协助扩散方式进入细胞，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甲物质的运输被促进 B乙物质的运输被促进C甲物质的运输被抑制 D乙物质的运输被抑制答案D解析是否需要跨膜蛋白是自由扩散与协助扩散的区别。由于人工合成的无蛋白磷脂双分子膜无蛋白质
4、，也就没有跨膜蛋白，协助扩散将受到抑制。二主动运输和胞吞、胞吐被动运输是顺浓度梯度的转运方式，那么细胞要逆浓度梯度吸收营养物质或大分子和颗粒性物质又要通过什么方式进出细胞呢？请结合图49、410、412，分析物质出入细胞的特点。1读图49，思考如下问题：(1)图49所示方式是由低浓度向高浓度的运输方式，需要膜上载体蛋白的参与，还需要消耗细胞代谢释放的能量，此种方式称为主动运输。(2)甲、乙、丙三种植物对土壤中M离子的吸收情况不同，甲不能吸收，乙、丙能吸收且丙吸收的速率更快，研究表明甲的根毛细胞膜上不具有运输M的载体蛋白，乙、丙的根毛细胞膜上具有运输M的载体蛋白，而且丙的根毛细胞膜上运输M的载体
5、蛋白数量多。这说明，载体蛋白的种类和数量会影响主动运输的速率。(3)研究表明，主动运输的运输速率和细胞的能量供应之间的关系如图所示，请分析：ab段：随能量供应的增加，运输速率增大，说明主动运输需要消耗能量。bc段：受载体蛋白数量的限制，运输速率不再增加。2读图410、412，思考如下问题：(1)在图410所示过程中，大分子物质被包裹在细胞膜内陷形成的小泡中，从细胞外进入细胞内，此种物质进入细胞的方式称为胞吞。(2)在图412所示过程中，物质以小泡的形式通过细胞膜，从细胞内排到细胞外，此种物质排出细胞的方式称为胞吐。(3)由图中看出，物质出入细胞都要发生膜的弯曲、折叠和融合，这体现了生物膜的流动
6、性特点。(4)如果用呼吸抑制剂降低细胞呼吸，细胞的能量供应减少，胞吞和胞吐也会受到影响，这说明胞吞和胞吐需要消耗能量。小贴士判断物质进出细胞的方式(1)根据分子大小以及是否需要跨膜蛋白、能量判断(2)根据运输方向：逆浓度梯度的跨膜运输方式是主动运输。归纳提炼1主动运输的意义主动运输能够保证活细胞按照生命活动的需要，主动地选择吸收所需要的营养物质，排出新陈代谢产生的废物和对细胞有害的物质。可见，主动运输对于活细胞完成各项生命活动具有重要作用。2主动运输的影响因素(1)载体蛋白的种类和数量决定所运输的物质种类和数量。(2)能量：凡是能够影响能量供应的因素都能影响主动运输的运输速率，如温度、氧气浓度
7、等。3自由扩散、协助扩散和主动运输都是将物质从细胞膜的一侧运输到另一侧，是跨膜运输的方式；胞吞和胞吐通过小泡与膜的融合进行转运，不是跨膜运输的方式。活学活用2如图是胡萝卜在不同的含氧情况下从硝酸钾溶液中吸收K和NO的曲线。影响A、B两点和B、C两点吸收量不同的因素分别是()A载体蛋白数量、能量B能量、载体蛋白数量C载体蛋白数量、离子浓度D能量、离子浓度问题导析(1)据图分析，胡萝卜细胞吸收K和NO的方式为主动运输。(2)影响主动运输的因素有载体蛋白的种类和数量、能量。答案B解析A、B两点对应的氧浓度不同，细胞呼吸产生的能量不同，导致NO的吸收量不同。B、C两点处于相同氧浓度下，呼吸作用产生能量
8、相同，但吸收量有差异，是因为膜上运输NO的载体蛋白比运输K的载体蛋白数量多。三生物体内的反应及反应的调控生物体内每时每刻都在发生着各种各样的化学变化，细胞里发生了哪些生物化学反应？这些反应又是如何有序地进行的？阅读教材P7374内容思考如下问题。1生物体内发生的一切化学反应的总称叫做新陈代谢，其过程中的物质变化称为物质代谢，能量转化称为能量代谢，这些过程主要是在细胞内进行的。2生物体内的最基本反应为合成与分解，例如淀粉、纤维素与糖原等多糖都是由葡萄糖脱水缩合形成的，蛋白质是由氨基酸脱水缩合形成的，核酸是由核苷酸脱水缩合形成的，上述这些物质变化的共性为有机大分子物质是由单体通过脱水缩合形成的；又
9、如，多糖、蛋白质与核酸都可水解为单糖、氨基酸和核苷酸，这些物质变化的共性为大分子有机物通过水解过程将其转化为小分子。3细胞有氧呼吸过程中，葡萄糖可在O2的参与下分解成CO2与H2O，该过程为氧化分解反应，这与体外的化学氧化不同，生物体内的氧化反应是指分子降解过程中释放氢的分解反应，氧不直接参与分解的过程。同样，植物细胞的叶绿体中发生的光合作用也属于氧化还原反应。4由图413可知，最初的底物与酶1发生作用，转变成一种能被酶2识别的物质，这样反应途径中的每种酶都对上一步反应起催化作用。多数酶在细胞的特定部位发生催化作用，从而使得反应有条不紊地进行。5溶酶体内进行蛋白质的降解、细胞核内进行DNA的复
10、制与RNA的合成，内质网内进行脂质、糖类的合成与蛋白质的加工等，这些事例说明细胞中的各类物质代谢是在细胞中的不同部位完成的，这种代谢途径在细胞中的定位是细胞中复杂代谢过程有序进行的另一相关因素。6细胞中的反应不仅是有序的，而且是非常高效的，适时中止某些反应途径是有利的。细胞中简单生化反应的调节常依靠精巧的反馈机制来实现，其机理是反应的终产物与催化第一步反应的酶结合，使酶变构而失去催化活性从而抑制反应的进行。归纳提炼活学活用3判断下列有关物质代谢的叙述。(1)新陈代谢主要在细胞内进行，物质代谢过程就是同化作用()(2)在新陈代谢中，物质代谢和能量代谢是独立进行的()(3)生物体内的氧化反应和体外
11、化学氧化一样，氧都是不直接参与分解()(4)新陈代谢之所以高效进行是因为不同的代谢途径被分配在不同的细胞结构中进行()答案(1)(2)(3)(4)当堂检测1下图表示一种物质的跨膜运输方式，该方式最可能是()A自由扩散 B协助扩散C主动运输 D胞吞答案B解析据图，该方式需要载体蛋白，不需要能量，是协助扩散。2如图是植物根从土壤中吸收某矿质离子示意图。据图判断，该离子跨膜进入根毛细胞的方式为()A自由扩散 B协助扩散C主动运输 D被动运输答案C解析分析图示可知，矿质离子的运输方向是从低浓度到高浓度，需要载体蛋白协助，还消耗能量，故为主动运输。3新生儿的小肠上皮细胞通过消耗ATP可以直接吸收母乳中的
12、免疫球蛋白和半乳糖。这两种物质分别被吸收到血液中的方式是()A主动运输、主动运输 B胞吞、主动运输C主动运输、胞吞 D被动运输、主动运输答案B解析免疫球蛋白属于大分子物质，通过胞吞进入小肠上皮细胞，且消耗能量。4下列反应过程属于氧化分解反应的是()A葡萄糖淀粉B蛋白质氨基酸C葡萄糖O2CO2H2OD食物在消化道中的消化过程答案C5如图是A、B、C三种物质跨膜运输的方式，请据图回答下列问题：(1)物质A、B、C跨膜运输的方式依次是_、_、_。(2)某种物质能专一性地破坏物质C的载体蛋白，若用其处理细胞后，物质B跨膜运输的速率将_，物质C跨膜运输的速率将_。(3)三种物质的运输中，与图1曲线相符的
13、是_。与图2中甲曲线相符的是_，与乙曲线相符的是_。答案(1)自由扩散协助扩散主动运输(2)不变下降(3)物质C物质A物质B或物质C解析(1)根据图示判断三种运输方式依次是自由扩散、协助扩散和主动运输。(2)载体蛋白具有专一性，破坏了物质C的载体蛋白，对物质B的运输没有影响。(3)图1中当细胞内浓度高于细胞外浓度时，细胞仍能吸收该物质，说明是主动运输；图2中甲吸收速率和物质的浓度成正比，是自由扩散；乙具有载体蛋白饱和的现象，说明该方式需要载体蛋白，可能是主动运输或者协助扩散。40分钟课时作业基础过关知识点一被动运输1实验发现，葡萄糖进入红细胞时，如果使用药物限制蛋白质的活动，则葡萄糖的运输速率
14、迅速下降，如果减少能量的供应，却对运输没有影响。由此推断，葡萄糖进入红细胞的方式是()A自由扩散 B主动运输C协助扩散 D逆浓度梯度运输答案C解析通过题意可以判断该方式需要什么和不需要什么，从而做出判定。蛋白质活动受限制，葡萄糖的运输速率下降，说明蛋白质影响葡萄糖的运输，而减少能量供应，葡萄糖的运输不受影响，说明葡萄糖的运输不需要能量，蛋白质可作为载体蛋白，因此判断葡萄糖进入红细胞的方式是协助扩散，顺浓度梯度运输。2. 苏丹是一种致癌的有机染料，某地区的一些养殖户用掺入苏丹的饲料喂养蛋鸭，结果产出了有毒的“红心”鸭蛋。由此推断，苏丹能进入卵黄，说明它可能是()A脂溶性物质，进入方式是“主动运输
15、”B脂溶性物质，进入方式是“被动运输”C水溶性物质，进入方式是“主动运输”D水溶性物质，进入方式是“被动运输”答案B解析苏丹是一种致癌的有机染料，动物细胞膜上不可能具有其载体蛋白，因此苏丹进入卵黄是被动运输，也说明其是脂溶性的物质。知识点二主动运输和胞吞、胞吐3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乙进入细胞一定有载体蛋白的参与B乙运出细胞一定有载体蛋白的参与C甲进入细胞一定需要能量D甲运出细胞一定不需要能量答案A解析乙物质进入细胞是逆浓度梯度运输，一定是主动运输，要有载体蛋白的协助；C选项中甲进入细胞是顺浓度梯度
16、运输，三种运输方式都有可能，只有主动运输才消耗能量；D选项中甲物质运出细胞是逆浓度梯度运输，一定消耗能量。4在培育玉米的营养液中加入某种阴离子，结果发现玉米的根细胞在吸收该种阴离子的同时，对氯离子的吸收减少了，但对钾离子的吸收没有影响，最可能的原因是该种阴离子()A妨碍了ATP的形成B抑制了主动运输C与氯离子的载体蛋白相同D抑制了细胞呼吸答案C解析影响主动运输的因素有能量和载体蛋白数量。由题干信息可知，能量供应并未受到影响。5如图表示细胞对大分子物质“胞吞”和“胞吐”的过程，下列相关叙述中错误的是()Aa与b均要以膜的流动性为基础才可能发生Ba涉及识别过程且需要能量的供应Cb过程可以说明小泡膜
17、组成成分与细胞膜是相同的Da不能作为细胞摄取养分的基本方式答案C解析胞吞和胞吐的结构基础是细胞膜具有一定的流动性，A正确。a过程是胞吞，首先要经过糖蛋白的识别作用，胞吐过程是耗能过程，需ATP为之提供能量，B正确。分析题图可知，小泡膜可以转化成细胞膜，说明小泡膜组成成分与细胞膜相似，但不能说是相同的，C错误。细胞摄取养分的基本方式是主动运输和被动运输，不是胞吞，D正确。知识点三细胞内的物质代谢6下列关于细胞内的物质代谢的叙述，错误的是()A生物体内最基本的反应为合成与分解B在物质代谢过程中往往既有合成代谢又有分解代谢C酶催化的反应能够有条不紊地进行是依靠精巧的反馈机制来调节的D同化作用和异化作
18、用都伴随着能量的变化答案C能力提升7下图中说明了物质和离子通过细胞膜的运输方式，下列叙述中正确的是()A均为主动运输B图和图为主动运输，图和图为被动运输C图、和为渗透作用D图为主动运输，图、为被动运输答案D解析确定是主动运输还是被动运输，要看运输的方向以及是否需要载体蛋白和能量。据此判断，图为主动运输，图、为被动运输。8下列四项表示正常情况下，不同物质穿过细胞膜进入细胞内的四种情况。若在X点加入有氧呼吸抑制剂(有氧呼吸是细胞供能的主要方式，加入抑制剂，细胞供能减少)，下列曲线中将会发生明显变化的是()答案C解析通过上图可以看出A、D为自由扩散，B为协助扩散。C为主动运输，需呼吸作用提供能量，所
19、以加入有氧呼吸抑制剂，曲线就会发生明显变化。9.如图中曲线a、b表示物质跨膜运输的两种方式，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有关的载体蛋白镶嵌于细胞膜表面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答案C解析据图分析，曲线a表示被转运分子的转运速率与浓度成正比，符合自由扩散的特点。曲线b表示在被转运分子的浓度较低时，随着浓度提高，转运速率增加，浓度较高时出现饱和现象，符合协助扩散和主动运输的特点(受载体蛋白数量限制)。A项中，脂溶性小分子的跨膜运输方式是自由扩散；B项中，自由扩散与细胞膜表面的载体蛋白无关；D项中，抑制细
20、胞呼吸，停止能量供给，影响主动运输，但对自由扩散和协助扩散无影响。10现有资料表明：K不能通过双分子层的人工膜，缬氨霉素是一种脂溶性抗菌素，与K具有特异亲和力，在人工膜上加少量缬氨霉素，K可以通过膜，Na仍不能通过膜。下列关于K能通过膜而Na不能通过膜的原因的解释中，正确的是()A缬氨霉素是细胞膜上的一种载体蛋白BK能够与缬氨霉素反应，Na不能CK能可逆性地与缬氨霉素结合，Na不能DK以协助扩散方式通过膜，Na不能答案C解析缬氨霉素是加入人工膜的一种成分，细胞膜上不一定有。缬氨霉素能在膜的一侧结合钾离子，在膜的另一侧释放钾离子，所以在人工膜上加少量缬氨霉素，K可以通过膜。11图甲表示四种不同的
21、物质在一个动物细胞内外的相对浓度差异，其中通过图乙所示的过程来维持细胞内外浓度差异的物质是()ANa BCO2C胰岛素 DK答案D解析分析题图，由图乙可知有糖蛋白的是细胞外侧，该物质是从细胞外侧运输到细胞内，是从低浓度到高浓度，需要载体蛋白和能量，应是主动运输。钠离子在细胞外的浓度高于细胞内，故A错误；二氧化碳是自由扩散，故B错误；胰岛素是在细胞内合成经过胞吐分泌到细胞外的分泌蛋白，故C错误；由图甲可知钾离子在细胞外浓度低于细胞内，应是主动运输，故D正确。12下图表示葡萄糖跨膜运输的过程，据图分析正确的是()A该膜中的载体蛋白也能运输氨基酸B该膜可能是红细胞膜C该方式发生在被运输物质从低浓度到
22、高浓度时D与该过程有关的细胞器是线粒体和核糖体答案B解析载体蛋白具有特异性，所以运输葡萄糖的载体蛋白不能运输氨基酸，A错。从图中可以看出，该细胞膜运输葡萄糖需要载体蛋白但不需要消耗能量，所以运输方式为协助扩散，该细胞膜可能是红细胞膜，B正确。协助扩散的运输方向是从高浓度到低浓度，与线粒体无关，C、D错。13图1是物质出入细胞的示意图，图2中曲线甲、乙分别代表物质进出细胞的两种方式。请据图回答下列问题：(1)图2中曲线甲代表_，曲线乙中Q点对应时刻细胞不再吸收物质，此时限制物质进出细胞的因素是_。已知某海洋生物的细胞中物质X、物质Y浓度分别为0.60和0.14，而海水中物质X、物质Y浓度分别为0
23、.29和0.38(浓度单位均为mol/L)，由此可知，该细胞能主动地_(吸收/排出)物质X，可用图1中的_(a、b、c)表示。细胞膜中水通道、离子通道是普遍存在的。若肾集合管管壁细胞膜受刺激后发生兴奋时，水通道开放，大量水被肾集合管管壁细胞重吸收，则代表此过程中水的流动可用_(a、b、c)表示。(2)若图1代表某生物的细胞膜，该细胞能够分泌胰岛素，则该过程被称为_，其依赖于细胞膜的_的结构特点。答案(1)自由扩散能量供应或载体蛋白吸收ac(2)胞吐流动性解析(1)图2中的曲线甲表明吸收物质的数量与细胞内外溶液浓度差成正比，没有饱和现象，说明细胞吸收该物质的方式属于自由扩散。分析曲线乙可知，在细
24、胞内浓度高于细胞外浓度之后，仍能吸收该物质，可见细胞能够逆浓度梯度吸收该物质，并且在Q点出现饱和现象，此时细胞供能或载体蛋白不足，说明细胞吸收该物质的方式为主动运输。某海洋生物的细胞中物质X、物质Y浓度分别为0.60和0.14，而海水中物质X、物质Y浓度分别为0.29和0.38(浓度单位均为mol/L)，由此可推知该细胞能主动地吸收物质X，可用图1中a表示。需注意的是a、e两过程均为主动运输，但是a为膜外物质向膜内的运输(吸收)，e为膜内物质向膜外运输(排出)。细胞膜的内、外侧可依据糖蛋白的位置来判定，糖蛋白位于细胞膜外侧。(2)胰岛素为大分子物质，只能通过胞吐作用分泌到细胞外，该过程依赖于细
25、胞膜的流动性。个性拓展14对法囊藻的细胞液中各种离子浓度的分析表明，细胞液中的成分与海水的成分很不相同，图中阴影部分代表法囊藻细胞液中的离子浓度。请分析回答下列问题：(1)K和Cl在细胞内积累，而Na等在细胞液中的含量低于海水的含量，这表明_。(2) K和Cl进入细胞的运输方向是_，这种吸收方式叫_，这种吸收方式需要的两个基本条件是_。(3)Na和Ca2排出细胞的运输方向是_，它们的运输方式属于_。(4)法囊藻细胞液中各种离子浓度与海水中各种离子浓度不成比例，其结构基础是_。答案(1)细胞对矿质元素的吸收具有选择性(2)从低浓度到高浓度主动运输载体蛋白、能量(3)从低浓度到高浓度主动运输(4)细胞膜上载体蛋白的种类和数量解析法囊藻中K和Cl与海水中不同，说明细胞吸收矿质元素离子具有选择性。K和Cl进入细胞，以及Na和Ca2排出细胞都是从低浓度到高浓度，属于主动运输，主动运输需要两个基本条件：载体蛋白和能量。但从细胞膜的结构上看影响法囊藻细胞内外离子浓度不同的因素就是载体蛋白的种类和数量。