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必修1分子與細胞第4章細胞的物質(zhì)輸入和輸出

考綱內(nèi)容及能力要求考向定位1.物質(zhì)跨膜運輸?shù)膶嵗?.生物膜的流動鑲嵌模型Ⅱ3.物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞舰?.植物細胞的質(zhì)壁分離和復原Ⅱ1.細胞膜選擇透過性的實驗驗證與分析2.細胞吸水和失水原理應用及實驗探究設計與分析3.設計實驗探究影響細胞膜流動性的因素4.物質(zhì)跨膜運輸方式的實驗探究5.生物膜的結構組成及結構特點和生理特性第3節(jié)物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞交A梳理

物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞交A梳理1.物質(zhì)進出細胞，有順濃度梯度的擴散，稱為_________，也有逆濃度梯度的運輸，稱為_________。2._________和_________統(tǒng)稱為被動運輸。有些物質(zhì)的分子很小，容易自由地通過細胞膜的磷脂雙分子層，像這樣，物質(zhì)通過簡單的擴散作用進出細胞，叫做_________。3.離子和一些小分子如葡萄糖等，不能自由地通過細胞膜。鑲嵌在膜上的一些特殊的_________（稱為_________），能夠協(xié)助葡萄糖等一些物質(zhì)順濃度梯度跨膜運輸。這種方式稱為_________。被動運輸主動運輸自由擴散蛋白質(zhì)載體蛋白協(xié)助擴散自由擴散協(xié)助擴散5.一般從__________一側運輸?shù)絖________一側。需要_________的協(xié)助，同時還需要消耗_________，這種方式叫做主動運輸。6.主動運輸?shù)囊饬x：主動運輸保證了活細胞能夠按照_________的需要，主動地_________所需要的_________，排出__________________________。代謝廢物和對細胞有害的物質(zhì)低濃度高濃度載體蛋白能量ATP生命活動吸收營養(yǎng)物質(zhì)提醒：1.從低濃度到高濃度的跨膜運輸一定是主動運輸，但主動運輸也可以從高濃度到低濃度方向運輸，主要取決于生命活動是否需要該物質(zhì)。

2.主動運輸是唯一一個需要消耗能量的跨膜運輸方式。自由擴散、協(xié)助擴散和主動運輸?shù)谋容^物質(zhì)出入細胞的方式

被動運輸

主動運輸

自由擴散

協(xié)助擴散運輸方向要否載體要否能量舉例高濃度→低濃度（順濃度梯度）高濃度→低濃度（順濃度梯度）一般低濃度→高濃度（逆濃度梯度）不需要需要需要不消耗能量不消耗能量消耗能量O2、CO2、H2O、甘油、乙醇、苯等紅細胞吸收葡萄糖小腸細胞吸收葡萄糖、氨基酸和離子等＊對應訓練＊人體肝細胞內(nèi)CO2分壓和K+濃度高于細胞外，而O2分壓和Na+

濃度低于細胞外，上述四種物質(zhì)中一定是通過主動運輸進入該細胞的是（）

A.CO2B.O2C.K+D.Na+解析：可通過肝細胞內(nèi)外各物質(zhì)的濃度的關系來迅速作出判斷，K+逆濃度從細胞外進入到細胞內(nèi)部，其跨膜運輸?shù)姆绞綖橹鲃舆\輸。C2.物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞剑ㄈ鐖D,b為ATP）（1）填寫有關跨膜運輸方式及結構名稱甲：

；乙：

；丙：

；a：

。自由擴散協(xié)助擴散主動運輸載體蛋白自由擴散協(xié)助擴散主動運輸1、如圖為物質(zhì)進出細胞的兩種方式，對該圖的正確理解是（）

A．Ⅰ和Ⅱ分別表示協(xié)助擴散和主動運輸B．Ⅰ和Ⅱ分別表示胞吞和胞吐C．葡萄糖是以Ⅱ方式進入細胞的D．水、二氧化碳、氧氣是以Ⅰ方式進入細胞的D＊對應訓練＊考點、影響自由擴散、協(xié)助擴散和主動運輸?shù)囊蛩?、影響自由擴散的因素：細胞內(nèi)外物質(zhì)的濃度差。2、影響協(xié)助擴散的因素：①細胞內(nèi)外物質(zhì)的濃度差；②細胞膜上載體的種類和數(shù)量。3、影響主動運輸?shù)囊蛩兀孩偌毎ど陷d體的種類和數(shù)量②能量：凡能影響細胞內(nèi)產(chǎn)生能量的因素，都能影響主動運輸，如氧氣濃度、溫度等。載體的特點：載體是細胞膜上的一類蛋白質(zhì)。具有以下兩個特點（1）特異性。不同物質(zhì)運輸所需的載體不同，不同生物細胞膜上的種類和數(shù)目也不同。（2）載體具有飽和現(xiàn)象，載體的數(shù)量和種類有限。達到飽和狀態(tài)，細胞運輸?shù)乃俾什辉匐S著物質(zhì)濃度的增大而增大運輸速率物質(zhì)濃度考點、影響物質(zhì)跨膜運輸?shù)囊蛩兀€分析1、物質(zhì)濃度運輸速率物質(zhì)濃度自由擴散協(xié)助擴散或主動運輸點受載體蛋白數(shù)量限制細胞內(nèi)濃度時間細胞外濃度主動運輸OPOP段限制因素：細胞內(nèi)外物質(zhì)濃度差A2.O2濃度O2濃度運輸速率自由擴散或協(xié)助擴散O2濃度運輸速率主動運輸受載體蛋白數(shù)量限制無氧呼吸提供能量abab段限制因素：氧氣濃度或ATP量1.科學家在研究細胞膜運輸物質(zhì)時發(fā)現(xiàn)有下列四種關系，分別用四種曲線表示：在研究具體的物質(zhì)X時，發(fā)現(xiàn)與曲線②和④相符，試問：細胞膜運輸物質(zhì)X的方式是(

)A.葡萄糖從血漿進入人的成熟紅細胞B.甘油進入細胞膜C.小腸上皮細胞吸收氨基酸D.組織細胞從組織液吸收氧氣C2、如圖是某種物質(zhì)通過細胞膜的示意圖，從圖中能得出 （）

A．圖中S代表載體蛋白，C代表離子

B．膜外一定是高濃度，膜內(nèi)一定是低濃度

C．這種物質(zhì)的跨膜方式一定是主動運輸

D．圖中C這種移動方式是錯誤的，它應是固定不變的C3、（2011屆·聊城月考）如圖是番茄根細胞對K+吸收速率和氧分壓的關系曲線，下列說法錯誤的是（）

A.氧分壓為15時，曲線A→B段將延伸為M2B.氧分壓為0和10時，根細胞呼吸所需的酶有所不同C.A→B段，ATP是限制根細胞對K+吸收速率的主要因素D.B點以后，通過中耕松土可進一步促進對K+的吸收，曲線將延伸為M1D4、將某活組織放入適宜的完全營養(yǎng)液中，置于適宜的條件下培養(yǎng)。培養(yǎng)液中甲、乙兩種離子的濃度保持相等且恒定，定期測得細胞中兩種離子的含量，得到如圖所示曲線。據(jù)圖分析下列敘述中正確的是（）

A．該組織的細胞吸收甲、乙兩種離子的方式分別是自由擴散和主動運輸B．該組織細胞運輸離子甲的載體數(shù)量比運輸離子乙的數(shù)量多C．兩種離子均只能從低濃度的一側運輸?shù)礁邼舛鹊囊粋菵．曲線mn段和ab段表明兩種離子濃度的升高抑制了細胞的吸收B5、如圖示植物根細胞在一定時間內(nèi)吸收K+與某些條件之間的關系?？v坐標表示吸收的速率，橫坐標表示某個條件，假定其他條件均為理想狀態(tài)。則a、b、c、d四幅圖的橫坐標分別表示的條件正確的一組是（）A．載體數(shù)量、溫度變化、氧氣濃度、光照條件B．溫度變化、光照條件、載體數(shù)量、氧氣濃度C．光照條件、載體數(shù)量、氧氣濃度、溫度變化D．氧氣濃度、溫度變化、光照條件、載體數(shù)量D6．如圖是胡蘿卜在不同的含氧情況下從硝酸鉀溶液中吸收K+和NO3-的曲線。影響A、B兩點和B、C兩點吸收量不同的因素分別是()

A.載體數(shù)量、能量

B.能量、載體數(shù)量C.載體數(shù)量、離子濃度

D.能量、離子濃度B考點三：胞吞胞吐D

方法提示：(1)

判斷物質(zhì)運輸方式的方法：根據(jù)分子大小大分子小分子膜泡運輸跨膜運輸據(jù)是否需能量需要主動運輸不需要被動運輸據(jù)是否需載體需要不需要協(xié)助擴散自由擴散(2)根據(jù)運輸方向：逆濃度梯度的跨膜運輸方式是主動運輸。歸納整合

物質(zhì)運輸?shù)姆绞奖容^小分子和離子的跨膜運輸運輸方向自動擴散協(xié)助擴散運輸方向高濃度→低濃度高濃度→低濃度運輸動力濃度差濃度差載體不需要需要圖例實例實例水、CO2、O2、甘油、乙醇、苯等紅細胞吸收葡萄糖跟蹤訓練1.（2009年廣東卷）某物質(zhì)從低濃度向高濃度跨膜運輸，該過程(

)A.沒有載體參與

B.為自由擴散C.為協(xié)助擴散

D.為主動運輸解析：據(jù)表可知，從低濃度到高濃度的跨膜運輸是主動運輸，需要載體。答案：D

自由擴散協(xié)助擴散主動運輸運輸方向高濃度→低濃度高濃度→低濃度低濃度→高濃度是否需要載體否是是2.（2009年寧夏卷）下列關于物質(zhì)跨膜運輸?shù)臄⑹?，錯誤的是()A.植物細胞積累K+需消耗能量B.細胞對離子的吸收具有選擇性C.海水中的海藻細胞可通過積累溶質(zhì)防止質(zhì)壁分離D.液泡中積累大量離子，故液泡膜不具有選擇透過性

解析：液泡膜是一層生物膜,具有選擇透過性,能夠積累大量的離子。細胞液的濃度小于外界溶液的濃度時,才可能發(fā)生質(zhì)壁分離,海水中的海藻細胞可通過積累溶質(zhì)使細胞液的濃度增大從而防止質(zhì)壁分離。答案：AD熱點聚焦

自由擴散、協(xié)助擴散和主動運輸?shù)谋容^物質(zhì)出入細胞的方式被動運輸

主動運輸自由擴散協(xié)助擴散運輸方向要否載體要否能量舉例表示曲線（一定濃度范圍內(nèi)）運輸速率運輸速率細胞外液濃度細胞外液濃度細胞內(nèi)液濃度細胞外溶液濃度時間000高濃度→低濃度（順濃度梯度）高濃度→低濃度（順濃度梯度）低濃度→高濃度（逆濃度梯度）不需要需要需要不消耗能量不消耗能量消耗能量O2、CO2、H2O、甘油、乙醇、苯等紅細胞吸收葡萄糖小腸細胞吸收葡萄糖、氨基酸和無機鹽等物質(zhì)進出細胞方式某實驗小組為了探究細胞膜的通透性，將小鼠肝細胞在體外培養(yǎng)一段時間后，檢測培養(yǎng)液中的氨基酸、葡萄糖和尿素含量，發(fā)現(xiàn)它們的含量發(fā)生了明顯的變化（如下圖）。請回答問題。（1）由圖可知，隨培養(yǎng)時間延長，培養(yǎng)液中葡萄糖和氨基酸含量_________，尿素含量_________。由于在原培養(yǎng)液中沒有尿素，推測其是__________的產(chǎn)物。（2）培養(yǎng)液中的氨基酸進入細胞后，其主要作用是_________；被吸收的葡萄糖主要通過__________作用，為細胞提供__________。（3）轉氨酶是肝細胞內(nèi)參與氨基酸分解與合成的一類酶，正常情況下這類酶不會排出胞外，若在細胞培養(yǎng)液中檢測到該類酶，可能的原因是________________________________________。（4）由（1）和（3）可初步判斷，細胞膜對物質(zhì)的轉運具有__________________的特性。

解析：本題考查物質(zhì)運輸、細胞膜的選擇透過性等知識點，由圖可看出培養(yǎng)液中氨基酸和葡萄糖下降，尿素是細胞中脫氨基作用后的產(chǎn)物，通過細胞代謝生成，氨基酸和葡萄糖進入細胞后，主要作用分別為合成蛋白質(zhì)和呼吸供能，因為細胞膜有選擇透過性，正常情況下轉氨酶不會排到細胞外，一旦在細胞外檢測到，必然是膜受損，失去了選擇透過性。

答案：（1）降低增加細胞代謝（代謝）（2）作為蛋白質(zhì)合成的原料呼吸（分解）能量（ATP）（3）肝細胞膜受損（或細胞裂解）（4）選擇透過（選擇通透）

名師點睛：1.小分子物質(zhì)一般都可以通過自由擴散、協(xié)助擴散和主動運輸三種常見方式進出細胞膜或者其他的膜結構，而對于大分子物質(zhì)，例如蛋白質(zhì)等，一般不能通過。這體現(xiàn)了細胞膜等生物膜結構的選擇透過性。2.細胞需要攝入或者排出的特定大分子，則需要經(jīng)過胞吞和胞吐進出，例如：分泌蛋白的合成與運輸；巨噬細胞對細菌、異物的吞噬。胞吞和胞吐利用了細胞膜具有一定的流動性的特點，同樣消耗細胞代謝產(chǎn)生的能量。

走進實驗室

基礎再現(xiàn)實驗課題：探究物質(zhì)跨膜運輸方式物質(zhì)運輸方向載體蛋白能量代表例子自由擴散高濃度到低濃度不需要不需要CO2、O2、甘油、乙醇、苯、脂肪酸、水等協(xié)助擴散高濃度到低濃度需要不需要葡萄糖通過紅細胞膜主動運輸?shù)蜐舛鹊礁邼舛刃枰枰獰o機鹽離子、氨基酸、葡萄糖等過程設計作出假設↓設計并進行實驗↓分析結果，得出結論↓提出新問題：物質(zhì)逆濃度時怎樣才能進入細胞呢？↓作出假設↓設計并進行實驗↓分析結果，得出結論易錯歸納設計實驗時不僅要注意嚴格遵循對照原則和單因素變量原則，也要特別注意實驗中觀察或者記錄對象的選擇。選取觀察對象時，要注意選取的觀察或記錄的對象要方便直觀，易于操作、觀察、記錄，無關的干擾因素少等。對于實驗的類型一定要注意分析清楚，是探究實驗還是驗證實驗。課時作業(yè)

1.（2009年珠海二模）將一株呈現(xiàn)缺磷癥狀的植物，移栽到含有磷酸鹽的完全營養(yǎng)液中，植物體對磷酸鹽的相對吸收量與通氣狀況有關(如下圖)。圖中X表示磷酸鹽溶液中通入氣態(tài)氮時，植物對磷酸鹽的相對吸收量；Y表示磷酸鹽溶液中通入空氣時，植物對磷酸鹽的相對吸收量。對上述吸收狀況的最合理的解釋是(

)A.氧氣供應充足有利于磷酸鹽轉變?yōu)榭晌諣顟B(tài)B.氣態(tài)氮供應充足不利于磷酸鹽轉變?yōu)榭晌諣顟B(tài)C.在一定范圍內(nèi)，氧氣供應直接影響植物對磷酸鹽的主動運輸D.在一定范圍內(nèi)，氣態(tài)氮直接阻止植物對磷酸鹽的主動運輸

解析：主動運輸需要能量ATP，能量的來源主要是有氧呼吸。

答案：C2.（2010年廣東六校聯(lián)考）下圖表示某生物膜結構，圖中A、B、C、D、E、F表示某些物質(zhì)，a、b、c、d表示物質(zhì)跨膜的運輸方式。下列說法正確的是（）A.若是根毛細胞的細胞膜，通過中耕松土可促進b物質(zhì)的吸收B.若是線粒體膜，b和c過程運輸?shù)臍怏w分別是O2、CO2C.若是肝細胞膜，進食后3～4小時，C代表的激素胰島素將會增多D.動物細胞吸水膨脹時B的厚度變小，這說明B具有選擇透過性答案：B3.下列現(xiàn)象屬于自由擴散的是()①水分子通過植物細胞的細胞膜②水分子或其他溶劑分子通過植物細胞的細胞壁

③蔗糖分子通過細胞壁④水分子或其他溶劑分子通過液泡膜⑤水分子或其他溶劑分子通過原生質(zhì)層

A.①②③B.③④⑤C.①④⑤D.①③⑤

解析：物質(zhì)通過簡單的擴散作用進出細胞的方式叫做自由擴散，②和③中，物質(zhì)僅僅通過細胞壁，未能進入細胞。

答案：C4.(2009年杭州模擬)人體中，K+很容易穿過細胞膜，但許多細胞內(nèi)部的K+比這些細胞外部的K+濃度要高，如人的紅細胞中K+的濃度比血漿中K+的濃度高30倍。這種物質(zhì)進入細胞的方式屬于()A.自由擴散B.協(xié)助擴散C.被動運輸D.主動運輸

解析：據(jù)題意可知，

K+進入細胞是逆濃度梯度的，并且消耗能量，因此屬于主動運輸。

答案：D6.（2009年黃岡模擬）將水稻培養(yǎng)在含有各種營養(yǎng)元素的培養(yǎng)液中，發(fā)現(xiàn)水稻吸收硅多，吸收鈣少。這是因為水稻根的細胞膜()A.吸附硅的能力強，吸附鈣的能力弱B.運載硅的載體多，運載鈣的載體少C.吸收硅的方式是自由擴散，吸收鈣的方式是主動運輸D.吸收硅不需要能量，吸收鈣需要能量

解析：吸收硅、鈣屬于主動運輸，決定于相應載體的多少。答案：B7.（雙選）下列哪組是植物細胞發(fā)生質(zhì)壁分離的原因()A.外界溶液濃度大于細胞液濃度B.細胞液濃度大于外界溶液濃度C.細胞壁的伸縮性大于原生質(zhì)層的伸縮性D.原生質(zhì)層的伸縮性大于細胞壁的伸縮性解析：植物細胞發(fā)生質(zhì)壁分離有內(nèi)因條件和外因條件。內(nèi)因條件是原生質(zhì)層的伸縮性大于細胞壁的伸縮性。當細胞開始失水時，細胞壁與原生質(zhì)層一起收縮，隨著細胞繼續(xù)失水，細胞壁不再收縮，而原生質(zhì)層能繼續(xù)收縮，這樣就出現(xiàn)了質(zhì)壁分離。外因條件是外界溶液的濃度大于細胞液濃度，細胞通過滲透作用失水。答案：AD8.將紫色洋蔥表皮細胞置于30%蔗糖溶液中，光鏡下所能看到的現(xiàn)象是()A.液泡變小，顏色由淺變深B.液泡變小，顏色由深變淺C.原生質(zhì)層與細胞壁逐漸分離D.細胞膜、液泡膜結構清晰

解析：當把紫色洋蔥表皮細胞置于30%蔗糖溶液中時，由于蔗糖溶液的濃度高于洋蔥細胞液的濃度，同時由于蔗糖是大分子，不能透過原生質(zhì)層，所以細胞液中的水分子會通過滲透作用向外滲出，在這一過程中，我們可以觀察到紫色洋蔥表皮細胞的液泡變小，顏色由淺變深，及原生質(zhì)層與細胞壁逐漸分離。由于細胞壁是全透性的，所以原生質(zhì)層與細胞壁之間的液體是蔗糖溶液。

答案：AC11.對法囊藻的細胞液中各種離子濃度的分析表明，細胞液中的各成分含量與海水的各成分含量很不相同，下圖中陰影部分代表法囊藻的離子濃度。請回答下面的問題：（1）K+和Cl-在細胞內(nèi)含量高，而Ca2+和Mg2+在細胞內(nèi)含量較低。這一事實表明細胞對礦質(zhì)元素離子的吸收具有。（2）K+和Cl-進入細胞的運轉方式是

，這種吸收方式需要的兩個基本條件是

和

。（3）細胞吸收K+和Cl-的方式，對活細胞生命活動的意義是

，這種吸收方式的實現(xiàn)，必須依賴的生理活動是

。（4）法囊藻細胞吸收的各種離子數(shù)量與海水中相應離子的數(shù)量不成正比例，這與法囊藻細胞膜上的

有關。（5）在人工生態(tài)環(huán)境下培養(yǎng)實驗得知，法囊藻對礦質(zhì)元素離子的吸收活動，使周圍溶液的pH有降低的趨勢，對此現(xiàn)象的正確解釋是