高中生物 第三節(jié) 物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸知識(shí)導(dǎo)航 蘇教版

1、第三節(jié) 物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸思維激活1.我們從外界吸收的氧氣通過(guò)呼吸道進(jìn)入肺泡，然后進(jìn)入血液，通過(guò)血液循環(huán)運(yùn)送到人體各個(gè)部位的組織細(xì)胞，被線粒體利用。整個(gè)過(guò)程共穿過(guò)的生物膜的層數(shù)是多少？其穿膜方式是什么？提示:共穿過(guò)的生物膜的層數(shù)是11層。穿膜方式是簡(jiǎn)單擴(kuò)散。2.我們吃的海帶細(xì)胞中含有大量的碘，而海水中碘的含量很低，那么海帶細(xì)胞是以什么方式吸收碘的？提示:主動(dòng)運(yùn)輸。3.人的紅細(xì)胞吸收葡萄糖時(shí)是順濃度梯度進(jìn)行的，需要搬運(yùn)葡萄糖的載體，但是不消耗能量。人的紅細(xì)胞吸收葡萄糖的方式是什么？提示:易化擴(kuò)散。自主整理1.被動(dòng)運(yùn)輸（1）概念： 物質(zhì)順濃度梯度進(jìn)出細(xì)胞，不需要消耗能量，這樣的擴(kuò)散總稱為物質(zhì)的被動(dòng)運(yùn)輸

2、。 被動(dòng)運(yùn)輸可分為三類： 簡(jiǎn)單擴(kuò)散：相對(duì)分子質(zhì)量相對(duì)較小或脂溶性強(qiáng)的物質(zhì)如氧氣、乙醇、甘油等等，可以通過(guò)擴(kuò)散進(jìn)出細(xì)胞。 易化擴(kuò)散：另一類擴(kuò)散需要載體的參與，稱為易化擴(kuò)散或協(xié)助擴(kuò)散。例如，葡萄糖就是通過(guò)載體蛋白運(yùn)輸進(jìn)入紅細(xì)胞的。 滲透：水分子從濃集區(qū)域通過(guò)細(xì)胞膜進(jìn)入水分子稀少的區(qū)域的擴(kuò)散。2主動(dòng)運(yùn)輸（1）概念：從低濃度一側(cè)運(yùn)輸?shù)礁邼舛纫粋?cè)，需要載體蛋白的協(xié)助，同時(shí)還需要消耗細(xì)胞代謝產(chǎn)生的能量。植物根細(xì)胞對(duì)礦質(zhì)離子吸收以主動(dòng)運(yùn)輸為主，葡萄糖、氨基酸進(jìn)入動(dòng)物小腸絨毛上皮細(xì)胞都是通過(guò)主動(dòng)運(yùn)輸進(jìn)行的。（2）功能：主動(dòng)運(yùn)輸能保證活細(xì)胞能夠按照生命活動(dòng)的需要，主動(dòng)選擇吸收所需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，排出代謝廢物和對(duì)細(xì)

3、胞有害的物質(zhì)?？梢?，主動(dòng)運(yùn)輸對(duì)于活細(xì)胞完成各項(xiàng)生命活動(dòng)具有重要的意義。3.細(xì)胞膜的功能特性：選擇透過(guò)性（1）選擇透過(guò)性：即水分子自由通過(guò)，細(xì)胞要選擇吸收的離子和小分子物質(zhì)可以通過(guò)，其他的不被選擇的離子、小分子物質(zhì)和大分子物質(zhì)不能通過(guò)。（2）功能：細(xì)胞膜的選擇透過(guò)性是細(xì)胞具有活性的表現(xiàn)?；罴?xì)胞正是通過(guò)細(xì)胞膜的選擇透過(guò)性既保證細(xì)胞正常新陳代謝物質(zhì)的需要，同時(shí)阻止了有害物質(zhì)的進(jìn)入，保證細(xì)胞內(nèi)部環(huán)境的穩(wěn)定。高手筆記1.物質(zhì)出入膜的方式有被動(dòng)運(yùn)輸和主動(dòng)運(yùn)輸兩種。被動(dòng)運(yùn)輸包括簡(jiǎn)單擴(kuò)散和易化擴(kuò)散，它們的共性都是順濃度梯度運(yùn)輸。主動(dòng)運(yùn)輸需要載體和能量，能量是運(yùn)輸?shù)膭?dòng)力。2.細(xì)胞膜的功能特點(diǎn)是選擇透過(guò)性，結(jié)構(gòu)特

4、點(diǎn)是具有一定的流動(dòng)性。名師解惑1.如何理解細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能？剖析：細(xì)胞成分以磷脂雙分子層為基本支架，蛋白質(zhì)分子鑲嵌貫穿在磷脂雙分子層中，其外表存在糖被結(jié)構(gòu)特點(diǎn)具有一定的流動(dòng)性功能特點(diǎn)具有選擇透過(guò)性主要功能與細(xì)胞的物質(zhì)交換、細(xì)胞的識(shí)別、分泌、排泄、免疫等有密切關(guān)系物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的方式（1）簡(jiǎn)單擴(kuò)散：高濃度低濃度（2）易化擴(kuò)散：高濃度低濃度（3）主動(dòng)運(yùn)輸：低濃度高濃度 細(xì)胞膜是一種選擇透過(guò)性膜,選擇性是生命活動(dòng)的體現(xiàn),因?yàn)橹挥谢罴?xì)胞才具有這個(gè)特性。這種膜可以讓水分子自由通過(guò),細(xì)胞要選擇吸收的離子和小分子也可以通過(guò),這一特性很重要,大分子物質(zhì)除特殊情況外不能通過(guò)細(xì)胞膜。如高等動(dòng)物需要對(duì)食物進(jìn)行消化后

5、才能吸收。被選擇吸收的物質(zhì)是怎樣通過(guò)細(xì)胞膜出入細(xì)胞的?主要是簡(jiǎn)單擴(kuò)散和主動(dòng)運(yùn)輸。(1)注意濃度差方向與耗能的關(guān)系。被選擇吸收的物質(zhì)從高濃度一側(cè)通過(guò)細(xì)胞膜進(jìn)入低濃度一側(cè)遵循擴(kuò)散原理,不消耗能量。反之,從低濃度到高濃度要消耗能量。(2)物質(zhì)交換方式與膜結(jié)構(gòu)的關(guān)系。構(gòu)成細(xì)胞膜的磷脂雙分子層排列緊密整齊,只允許H2O、CO2、O2、乙醇和脂質(zhì)小分子自由通過(guò),而離子、氨基酸、核苷酸則難以通過(guò),只能依靠載體運(yùn)送。(3)要特別強(qiáng)調(diào)主動(dòng)運(yùn)輸?shù)囊饬x。只有主動(dòng)運(yùn)輸才能保證細(xì)胞生命活動(dòng)的需要,攝取積累物質(zhì)以及不斷排出代謝廢物,從而保證細(xì)胞內(nèi)或細(xì)胞器組成成分的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定,保證生命活動(dòng)的正常進(jìn)行。(4)有時(shí)需要進(jìn)行細(xì)胞膜

6、的胞吞作用,如人體巨噬細(xì)胞對(duì)細(xì)菌異物的內(nèi)吞作用。(5)細(xì)胞膜依靠糖被具有識(shí)別作用,此外細(xì)胞膜還有分泌、排泄、免疫作用。2.如何理解滲透和擴(kuò)散？剖析：這是關(guān)于兩個(gè)相似概念的區(qū)分，注意要從兩個(gè)概念的內(nèi)涵和外延上去區(qū)分。滲透是指水分子或其他溶質(zhì)分子通過(guò)半透膜向溶質(zhì)濃度大的一方做分子運(yùn)動(dòng)，使膜兩邊溶質(zhì)濃度達(dá)到均衡的現(xiàn)象。擴(kuò)散是指物質(zhì)從密度大的空間自然向密度小的空間運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象。 活細(xì)胞不停地與細(xì)胞周圍交換物質(zhì)，把它從外界選擇吸收細(xì)胞所需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)運(yùn)進(jìn)來(lái)，把細(xì)胞在新陳代謝過(guò)程中產(chǎn)生的廢物排出去，細(xì)胞被選擇吸收的物質(zhì)從高濃度的一邊通過(guò)細(xì)胞膜到達(dá)低濃度的一邊的擴(kuò)散方式，叫簡(jiǎn)單擴(kuò)散。如水、氧氣、二氧化碳、甘油

7、等物質(zhì)通過(guò)半透膜的擴(kuò)散方式都屬于簡(jiǎn)單擴(kuò)散。有些物質(zhì)不能通過(guò)半透膜，但在一種特殊蛋白質(zhì)載體的易化下，能將單純擴(kuò)散不能通過(guò)的物質(zhì)，從高濃度一邊運(yùn)到低濃度一邊，這種方式叫易化擴(kuò)散。如葡萄糖通過(guò)紅細(xì)胞膜進(jìn)入紅細(xì)胞內(nèi)部的擴(kuò)散方式屬于易化擴(kuò)散。3.如何理解細(xì)胞膜的選擇透過(guò)性？剖析：細(xì)胞膜的選擇透過(guò)性是指細(xì)胞膜能讓水分子自由通過(guò)，細(xì)胞要選擇吸收的離子和小分子也可以通過(guò)，而其他的離子、小分子和大分子則不能通過(guò)。細(xì)胞膜的選擇透過(guò)性可以從兩個(gè)方面來(lái)理解：一是磷脂分子層對(duì)某種物質(zhì)的不透性；二是運(yùn)輸物質(zhì)的載體具有專一性。 細(xì)胞膜的選擇透過(guò)性能保證細(xì)胞按生命活動(dòng)的需要，主動(dòng)地選擇吸收所需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，排出新陳代謝產(chǎn)生的

8、廢物和對(duì)細(xì)胞有害的物質(zhì)。如輪藻細(xì)胞和人的紅細(xì)胞具有不斷積累K+和運(yùn)出Na+的能力，海帶細(xì)胞具有不斷從海水中吸收碘的能力，植物吸收土壤溶液中的礦質(zhì)離子具有選擇性，小腸絨毛上皮細(xì)胞能夠從消化了的食物中吸收葡萄糖、氨基酸、無(wú)機(jī)鹽離子等，卻很難吸收相對(duì)分子質(zhì)量比葡萄糖小的木糖。以上這些生命活動(dòng)均與主動(dòng)運(yùn)輸方式密切相關(guān)，與細(xì)胞膜上存在轉(zhuǎn)運(yùn)各種離子和物質(zhì)的載體種類和數(shù)量多少密切相關(guān)。講練互動(dòng)【例題1】物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞都要通過(guò)細(xì)胞膜,不同的物質(zhì)穿過(guò)細(xì)胞膜的方式不同,下圖表示細(xì)胞膜外物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞的三種不同情況。研究表明,在一定濃度范圍內(nèi)癌細(xì)胞吸收賴氨酸的速率與其濃度成正比,由此可見癌細(xì)胞吸收賴氨酸的方式是（ ）A

9、. B. C. D.均有可能解析：癌細(xì)胞吸收賴氨酸的方式是主動(dòng)運(yùn)輸，需要搬運(yùn)賴氨酸的載體和消耗能量。在能量充足的情況下，隨細(xì)胞外濃度的增大吸收速率增大。由于受載體數(shù)量的限制，吸收速率達(dá)一定值時(shí)，不再增加。答案：B綠色通道 物質(zhì)運(yùn)輸?shù)姆绞接腥N：一是自由擴(kuò)散，被選擇的物質(zhì)從高濃度到低濃度直接穿膜進(jìn)出細(xì)胞，不需要載體和能量。二是協(xié)助擴(kuò)散，被選擇的物質(zhì)從高濃度到低濃度，不消耗能量，但是需要載體的協(xié)助才能進(jìn)出細(xì)胞。三是主動(dòng)運(yùn)輸，被選擇的物質(zhì)一般從低濃度到高濃度，需要載體和能量才能進(jìn)出細(xì)胞。變式訓(xùn)練1紅細(xì)胞和小腸絨毛上皮細(xì)胞吸收葡萄糖的方式分別是（ ）A.易化擴(kuò)散和主動(dòng)運(yùn)輸 B.主動(dòng)運(yùn)輸和易化擴(kuò)散C.簡(jiǎn)

10、單擴(kuò)散和主動(dòng)運(yùn)輸 D.都是易化擴(kuò)散解析：紅細(xì)胞吸收葡萄糖是易化擴(kuò)散，需要搬運(yùn)葡萄糖的載體，但是不消耗能量。小腸上皮細(xì)胞吸收葡萄糖是主動(dòng)運(yùn)輸，因?yàn)榧刃枰徇\(yùn)葡萄糖的載體，又需要消耗能量。答案：A【例題2】在馬鈴薯中用打孔器打出兩圓柱體塊P和Q，P在蒸餾水中放1 h，Q在與馬鈴薯細(xì)胞液等滲的鹽溶液中放1 h，測(cè)定處理的圓柱體是否與原來(lái)的孔剛好合適的結(jié)果是（ ）A.P不合適，Q合適 B.P不合適，Q也不合適C.P合適，Q也合適 D.P合適，Q不合適解析：P放在蒸餾水中1 h后，由于外界清水的濃度小于細(xì)胞液的濃度，P的細(xì)胞便因吸水而膨脹，從而不能正好放入原來(lái)的孔；Q放在與馬鈴薯等滲的鹽溶液中1 h后，

11、我們理解滲透是細(xì)胞液的濃度等于外界鹽溶液的濃度，外界的鹽溶液起了維持細(xì)胞的形態(tài)和功能的作用，從而Q能正好放入原來(lái)的孔。答案：A綠色通道 此題的易錯(cuò)點(diǎn)不是在于知識(shí)的難度，而是在于對(duì)新題型的認(rèn)識(shí)把握上。所以要求我們正確分析題目，理解知識(shí)點(diǎn)，正確地運(yùn)用已有的知識(shí)解決問(wèn)題。變式訓(xùn)練2在馬鈴薯中用打孔器打出兩圓柱體塊P和Q，P在蒸餾水中放1 h，Q在與馬鈴薯細(xì)胞液等滲的鹽溶液中放1 h，將處理的圓柱體放回原來(lái)的孔，結(jié)果P不合適，但Q剛好合適，原因是（ ）A.P吸水膨脹，Q失水萎縮 B.P失水萎縮，Q吸水膨脹C.P吸水膨脹，Q水分平衡 D.P水分平衡，Q吸水膨脹答案：C【例題3】人體中，K很容易穿過(guò)細(xì)胞膜

12、，但許多細(xì)胞內(nèi)部的K比這些細(xì)胞外部的K濃度要高，如人的紅細(xì)胞中K的濃度比血漿中K的濃度高30倍。這種物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞的方式屬于（ ）A.簡(jiǎn)單擴(kuò)散 B.易化擴(kuò)散 C.被動(dòng)運(yùn)輸 D.主動(dòng)運(yùn)輸解析：包括人體各種細(xì)胞在內(nèi)的所有動(dòng)物細(xì)胞，其細(xì)胞內(nèi)液和細(xì)胞外液中K濃度都有很大的不同。這是因?yàn)樵诟鞣N細(xì)胞膜上普遍存在著一種特殊的蛋白質(zhì)載體，可被K、Na等激活，水解ATP以獲得能量，并逆著濃度梯度將膜外的K移入膜內(nèi)，同時(shí)也將膜內(nèi)的Na移出膜外。所以這種方式屬于主動(dòng)運(yùn)輸。答案：D綠色通道 具體問(wèn)題要具體分析。具體到特定的例子，要根據(jù)題干中的敘述加以認(rèn)真分析，這樣你就能得心應(yīng)手，從容應(yīng)付各種各樣的問(wèn)題。變式訓(xùn)練3水生植

13、物麗藻的細(xì)胞液中K+濃度比它們生活的池水高1 065倍，但麗藻細(xì)胞仍不斷地從池水中吸收K+。K+進(jìn)入麗藻細(xì)胞的方式屬于（ ）A.被動(dòng)運(yùn)輸 B.主動(dòng)運(yùn)輸 C.易化擴(kuò)散 D.胞吞作用答案：B【例題4】將洋蔥表皮細(xì)胞分別放在0.3 gmL的蔗糖溶液、0.3 gmL的KNO3溶液和清水中，其細(xì)胞體積隨時(shí)間推移而變化的曲線（如下圖）分別是（ ）A.a、b、c B.b、c、a C.c、b、a D.b、a、c解析：將洋蔥表皮細(xì)胞放在0.3 g/mL的蔗糖溶液中，細(xì)胞滲透失水，體積逐漸小，但由于細(xì)胞壁的伸縮性有限，體積不會(huì)無(wú)限收縮，將其放入清水中，情況與放入蔗糖溶液中正好相反；將洋蔥表皮細(xì)胞放在0.3 g/m

14、L的KNO3溶液中，細(xì)胞開始滲透失水，體積逐漸縮小，但由于K、經(jīng)主動(dòng)運(yùn)輸方式進(jìn)入細(xì)胞液使其濃度增大，細(xì)胞又滲透吸水，液泡體積不斷增大，原生質(zhì)層逐漸恢復(fù)原狀，即質(zhì)壁分離復(fù)原。答案：C綠色通道 細(xì)胞膜對(duì)物質(zhì)的吸收具有選擇性。K、是被大量選擇的物質(zhì)，可以通過(guò)細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞。當(dāng)細(xì)胞液濃度大于外界溶液濃度時(shí)，發(fā)生滲透吸水；反之，發(fā)生滲透失水。植物失水發(fā)生質(zhì)壁分離，吸水質(zhì)壁分離復(fù)原。變式訓(xùn)練4下列現(xiàn)象屬于滲透作用的是（ ）A.蔗糖在水中溶解后使水變甜 B.春天放在空氣的NaCl潮解C.小麥種子浸在水中逐漸脹大 D.新鮮菜葉放在水中變硬解析：解題的關(guān)鍵是理解滲透作用的兩個(gè)條件：有半透膜及半透膜兩側(cè)的溶液有濃

15、度差。蔗糖在水中溶解無(wú)半透膜控制，只是擴(kuò)散現(xiàn)象，NaCl潮解是一個(gè)簡(jiǎn)單吸收環(huán)境中水分子的化學(xué)過(guò)程，小麥種子脹大是依靠親水物質(zhì)形成的吸脹吸水的結(jié)果。新鮮菜葉是由成熟的植物細(xì)胞構(gòu)成的，原生質(zhì)層是選擇透過(guò)性膜，細(xì)胞液與清水有濃度差，因而滲透吸水變硬。答案：D體驗(yàn)探究【問(wèn)題】將新鮮的大蒜放在蔗糖與食醋配制的糖醋汁中，開始大蒜呈現(xiàn)萎縮，糖醋汁液面上升。兩天后，糖醋汁液面下降，大蒜細(xì)胞呈現(xiàn)膨硬現(xiàn)象，品嘗蒜瓣出現(xiàn)酸甜味道，說(shuō)明腌制的糖醋蒜細(xì)胞內(nèi)既有蔗糖分子又有醋酸分子。 如何應(yīng)用所學(xué)過(guò)的知識(shí)來(lái)分析這一實(shí)例？導(dǎo)思:此題的背景材料是從我們熟悉的現(xiàn)實(shí)生活中提煉出來(lái)的，巧妙地將生物學(xué)知識(shí)與身邊的生命現(xiàn)象融合在一起，理論與實(shí)踐相結(jié)合也是生物學(xué)科考試命題的基本原則。探究此類問(wèn)題的關(guān)鍵是從題干中挖掘準(zhǔn)確的信息，例如此題中有三個(gè)重要提示：第一，涉及到的兩種物質(zhì)蔗糖與食醋有什么不同？第二，“開始大蒜呈現(xiàn)萎縮，糖醋汁液面上升”，這意味著什么？第三，“兩天后，糖醋汁液面下降，大蒜細(xì)胞呈現(xiàn)膨硬現(xiàn)象，品嘗蒜瓣出現(xiàn)酸甜味道”，這個(gè)現(xiàn)象說(shuō)明了什么？探究此題可以使你的視野更加開闊，細(xì)胞膜的選擇透過(guò)性是