影响物质跨膜运输的因素及曲线分析
2021-2022学年生物人教版必修1教学案：第4章 第3节 物质跨膜运输的方式 Word版含答案
一、被动运输阅读教材P70～711．概念：物质进出细胞时，顺浓度梯度的集中。
2．类型方式自由集中帮忙集中特点物质通过简洁的集中作用进出细胞进出细胞的物质借助载体蛋白的集中实例水、O2、CO2、甘油、乙醇、苯等葡萄糖进入红细胞二、主动运输阅读教材P71～721．物质运输方向：从低浓度→高浓度。
2．基本条件(1)细胞膜上相应载体蛋白的帮忙。
(2)消耗细胞内化学反应所释放的能量。
3．生理意义：保证了活细胞能够依据生命活动的需要，主动选择吸取所需要的养分物质，排出代谢废物和对细胞有害的物质。
三、大分子物质的运输阅读教材P721．胞吞：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别下来，形成囊泡，进入细胞内部。
2．胞吐：细胞需要外排的大分子，先在细胞内形成囊泡，然后移动到细胞膜处，并与之融合将大分子排出细胞。
[共研探究]1．观看不同物质通过磷脂双分子层的状况，依据图示回答有关问题：(1)能通过人工合成的磷脂双分子层的分子的共同特点是：小分子或脂溶性的分子。
(2)不能通过人工合成的磷脂双分子层的物质的共同特点是：分子较大或是离子。
葡萄糖不能通过合成的磷脂双分子层，但是小肠上皮细胞能吸取葡萄糖，这可能与细胞膜的蛋白质成分有关。
2．物质顺浓度梯度集中进出细胞的过程称为被动运输，结合下图分析其特点。
(1)图示中圆点及圆点多少表示什么意义？提示：表示细胞内外两种物质的浓度大小。
(2)甲、乙两图中物质的运输方式①甲图中，物质通过简洁的集中作用进出细胞，叫做自由集中。
②乙图中，进出细胞的物质借助载体蛋白的集中，叫做帮忙集中。
③由图示分析，自由集中和帮忙集中需要消耗能量吗？为什么？提示：都不需要消耗能量，由于二者都是顺浓度梯度进行的。
④完成下表方式通过膜的转运方向是否需要载体蛋白是否消耗能量方式1 高浓度→低浓度不需要不消耗方式2 高浓度→低浓度需要不消耗⑤试从物质运输动力角度分析，为什么自由集中和帮忙集中被称为被动运输？提示：自由集中和帮忙集中的运输动力都是膜两侧物质的浓度差，即都是顺浓度梯度进行的，不需要消耗能量，所以统称为被动运输。
2021_2022版新教材高中生物第二章细胞的结构和生命活动第三节第2课时被动运输主动运输胞吞和胞吐
【解析】选C。脂溶性小分子物质通过简单扩散的方式运输,方式a为简单扩散, 不需要载体蛋白,A、B错误;方式b为协助扩散或主动运输,最大运输速率与载体 蛋白或通道蛋白的数量有关,C正确;抑制细胞呼吸,能量供应不足,导致主动运 输受阻,但不影响简单扩散和协助扩散,D错误。
【审答误区】本题常见错因有两种: (1)不能正确识图,把方式b理解为只是协助扩散; (2)对主动运输理解不全面,误以为它的最大运输速率只与载体蛋白的数量有 关,实际上也与能量供应有关。
【方法规律】根据曲线判断影响物质运输的因素 (1)随横坐标的增加,物质吸收速率增加,则影响因素为横坐标。 (2)随横坐标的增加,物质吸收速率不变,则影响因素为横坐标之外的因素。
【典题加练】 如图是某植物在不同O2浓度下,从培养液中吸收Ca2+和Si4+的曲线图。造成A、B 两点吸收量差异与B、C两点吸收量差异的主要因素分别是( ) A.离子浓度、载体蛋白数量 B.离子浓度、细胞呼吸强度 C.载体蛋白数量、离子浓度 D.载体蛋白数量、细胞呼吸强度
【解析】选④⑥。人工制造的磷脂双分子层与细胞质膜的骨架是相同的,①错 误;协助扩散中起作用的蛋白有载体蛋白和通道蛋白两种,②错误;离子进出细 胞都是需要载体蛋白协助的,③错误;载体蛋白对所运载的物质都有选择性,④ 正确;有些小分子物质也需要通过胞吐的方式排出细胞,⑤错误;物质通过胞吞、 胞吐进出细胞需要能量,⑥正确。
A.图1可表示葡萄糖进入小肠上皮细胞的方式 B.图2能体现细胞对物质的吸收具有主动性 C.小分子物质进出细胞都离不开膜上的蛋白质的协助 D.肾小管上皮细胞是逆浓度梯度重吸收水分的
【思维流程】解答本题需要解决两个关键点:(1)识图获得关键信息, 图1由高浓度到低浓度,需要载体蛋白,不消耗能量;图2由低浓度到高浓度,需 要载体蛋白,消耗能量。(2)准确识记常见的物质运输方式,如氧气、二氧化碳 运输方式为简单扩散,水通过肾小管上皮细胞是协助扩散,红细胞吸收葡萄糖 是协助扩散,小肠上皮细胞吸收氨基酸、葡萄糖是主动运输。
物质跨膜运输的方式曲线图及跨膜用
需要 消耗
离子
一些小分子有机物，葡萄糖、 氨基酸通过小肠上皮细胞膜；
物质跨 膜运输 的方式
被动运输
自由扩散
协助扩散
主动运输
图例
胞吞 胞吐
mRNA出 细胞核
• 二、物质跨膜运输的相关曲线
如何分析一个坐标图？
一看坐标轴：横轴、纵轴各表示什么？
分析两者之间的联系，如x随着y的变化而变化， 说明x是影响y变化的因素
物 质 运 输 速 率 浓度差 物 质 运 输 速 率 浓度差
由于自由扩 散和协助扩 散不需要能 量，因此其 细胞呼吸速率 运输速率与 氧气浓度和 呼吸作用强
度无关 结论：在一定范 围内，主动运输 细胞呼吸速率 的物质的运输速 度与细胞呼吸速 率成_正_比_关系， 超过一定的范围 后，物质运输速 度受载__体_数__量 限 细胞呼吸速率 制。
同的物质在一个动物细胞内外的相对浓度
差异。通过图乙所示的过程来维持细胞内
外浓度差异的物质是( B )
A．Na＋ C．胰岛素
B．K＋ D．CO2
1. [2012·浙江五校一次联考]下图表示某生物膜结构，图中A、 B、C、D、E、F表示某些物质，a、b、c、d表示物质跨膜
运输方式。下列说法正确的是( B )
二看曲线的变化趋势： 上升？下降？保持稳定？先上升后下降？先下降
后上升？ 三看关键点： 如曲线的起点、终点、转折点等。
解释：曲线各种变化趋势产生的原因及关键点代表的意义
物
质
运
自由 输
扩散
速 率
物
质
协助
运 输
扩散
速 率
物
质
主动
运 输
运输
速 率
人教版生物必修一同步名师导学讲义：第四章 物质的输入和输出 第3节 物质跨膜运输的方式 含答案
第3节物质跨膜运输的方式学习目标1．举例说明物质跨膜运输方式的类型及特点。
(重点) 2．说出被动运输与主动运输方式的异同点。
(难点) 3．阐述主动运输对细胞生活的意义。
核心概念被动运输自由扩散协助扩散主动运输胞吞胞吐一、被动运输和主动运输——跨膜运输1．被动运输2．主动运输[预习反馈]连线。
__①—b—Ⅰ__②—c—Ⅱ__③—a—Ⅲ____二、大分子物质的运输？思考1．结合主动运输所需要的条件分析，与主动运输有关的细胞器有哪些？提示：核糖体、线粒体。
2．葡萄糖不能通过无蛋白质的磷脂双分子层，但是小肠细胞能大量吸收葡萄糖，对此该如何解释？提示：葡萄糖的跨膜运输需要载体蛋白的协助，推测小肠上皮细胞的细胞膜上有能够转运葡萄糖的蛋白质。
H 活学巧练uo xue qiao lian 判断题1．大分子物质，如蛋白质，进出细胞穿过0层生物膜。
(√)2．胞吞和胞吐都需要消耗能量，也需要载体。
(×)3．胞吞和胞吐体现了膜的结构特性——流动性。
(√)4．分泌蛋白主要是通过主动运输的方式排出细胞外。
(×)5．已知骨骼肌细胞和脂肪细胞膜上的载体蛋白转运葡萄糖的过程不消耗A TP，则葡萄糖进入骨骼肌细胞内的运输方式是协助扩散。
(√)6．协助扩散和主动运输需要细胞膜上的同一种载体蛋白。
(×)7．较大的分子，如葡萄糖等，只有通过主动运输才能进入细胞。
(×)8．抑制细胞呼吸对自由扩散和主动运输的转运速率均有影响。
(×)知识点1被动运输Z重难拓展hong nan tuo zhan1．扩散与被动运输(1)扩散：物质分子从高浓度区域向低浓度区域转移，直到均匀分布的现象，扩散的速率与物质的浓度梯度成正比。
扩散速度在气体中最大，液体中其次，固体中最小；而且浓度差越大、温度越高、参与的粒子质量越小，扩散速度也越大。
(2)被动运输：物质顺浓度梯度进出细胞的扩散。
2．被动运输的类型——自由扩散和协助扩散小分子或脂溶性物质，如O、CO、①被动运输的速率还与该物质分子的大小、脂溶性程度等有关，如分子越小、脂溶性越强，运输速率越快。
生物二轮总复习：专题2 细胞的分子组成、结构和生命历程 第3讲 细胞的结构和功能(含物质的跨膜运输)
3. 细胞的统一性(生命观念) (1) 化学组成：组成细胞的元素和化合物种类基本一致。 (2) 结构：都具有细胞膜、细胞质(核糖体)。 (3) 增殖方式：通过细胞分裂进行细胞的增殖。 (4) 遗传物质：都以 DNA 作为遗传物质，且遗传密码子通用。 (5) 能源物质：以 ATP 作为直接能源物质。
(2019·济南期末)下图是真核细胞中 3 种不同的生物膜结构及其所发生的部 分生理过程。下列分析正确的是( C )
A. 甲图中的生物膜是类囊体膜 B. 乙图中的生物膜上发生的反应属于光反应，其[H]与甲中的[H]代表同一物质 C. 丙图中的生物膜上受体蛋白只能与特定的信号分子相结合，实现信息的传递 D. 图示的三种生物膜的组成成分不同且三个生理过程不能发生在同一个细胞中
(3) 三看移动方向和是否耗能→低浓度到高浓度运输、消耗能量为主动运输，如 图中 a、e(注意有的主动运输也可以由高浓度到低浓度)；高浓度到低浓度运输、不耗 能为被动运输，如图中 b、c、d。
(4) 四看是否需载体→需载体为协助扩散，如 c、d；不需则为自由扩散，如 b。
2. 影响物质跨膜运输因素的 5 种曲线 (1) 物质浓度和载体蛋白数量
【解析】 图中甲是细胞膜上运输葡萄糖的转运蛋白，乙是细胞膜表面的葡萄 糖受体蛋白，丙是胰岛素。过程Ⅰ表示葡萄糖进入细胞内，过程Ⅱ表示胰岛素的分 泌和胞吐过程。转运蛋白和受体蛋白结构不同，各有其特异性。
胃黏膜壁细胞的细胞膜上存在的 H＋－K＋－ATP 酶是一种质子泵，它能催 化 ATP 水解，在将细胞外的 K＋泵入细胞内的同时，也将细胞内的 H＋泵出，从而维 持胃液的酸性环境。下列叙述错误的是( D )
(2019·广东二模)下列关于细胞的叙述，不能体现“结构与功能相适应”观 点的是( B )
新教材高中生物必修一第4章 第2节 主动运输与胞吞、胞吐
第2节主动运输与胞吞、胞吐一、主动运输1．物质运输方向物质逆浓度梯度进行跨膜运输。
2．条件需要细胞膜上相应载体蛋白的协助；消耗细胞内化学反应所释放的能量。
3．实例K＋、Ca2＋、Na＋等离子通过细胞膜；氨基酸、葡萄糖进入小肠上皮细胞。
4．意义主动选择吸收所需要的物质，排出代谢废物和对细胞有害的物质，从而保证细胞和个体生命活动的需要。
(1)相对分子质量小的物质或离子都可以通过自由扩散进入细胞内()(2)葡萄糖都以协助扩散的方式进入细胞()(3)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()答案(1)×(2)×(3)×根据资料回答问题：(1)资料一H2PO－4的跨膜运输为开展用大蒜治理水体富营养化的研究，科研人员配制了浓度为0.01 mmol/L、0.025 mmol/L、0.1 mmol/L、0.25 mmol/L、0.5 mmol/L、0.75 mmol/L、1.00 mmol/L等9种不同浓度的KH2PO4溶液，将大蒜的根系分别全部浸入200 mL上述9种溶液中，其他培养条件相同且适宜。
4 h 后取出植株，测定得到下图所示的大蒜根系吸收磷的速率曲线。
①请据图推测大蒜细胞吸收磷是哪种运输方式？提示可能是协助扩散或主动运输。
②在0.01 mmol/L和0.025 mmol/L的KH2PO4组中，大蒜根细胞中磷酸盐浓度为0.04～0.12 mmol/L，这种逆浓度梯度发生的运输符合协助扩散的特点吗？提示不符合。
③逆浓度梯度的运输既然能发生，抵消化学势能障碍的能量来自细胞内化学反应所释放的能量。
(2)资料二H2PO－4载体观察真核细胞膜上磷酸盐载体结构，其中的分子(中央圆圈圈定)为磷酸盐离子。
当能量作用于磷酸盐载体时，载体蛋白空间结构发生改变，把磷酸盐从细胞外转运到细胞内。
磷酸盐载体能特异性地识别磷酸盐离子与载体蛋白特定的空间结构有关。
(3)①结合资料一、二，分析植物吸收磷酸盐需要的条件有能量和载体蛋白。
物质跨膜运输的方式曲线图及跨膜(用)分解
质
运
自由 输
扩散
速 率
物
质
协助
运 输
扩散
速 率
物
质
主动
运 输
运输
速 率
浓度差
浓度差
结论：物质的运输
速度与物质浓度差 成__正__比____关 系，自由扩散过程 只受_浓__度_差___影 响.
浓度差 载体数量
浓度差
内因：载体 数量 外因：氧气 含量、温度、 浓度差PH值
结论：在一定浓度
范围内,物质的运输
浓度以差为主动运输细提胞供呼吸能速量率，
因此，物氧气浓度为0时，可物
由无氧质呼吸为其提供能量质，
故横坐运 输标为氧分压时曲线运输
的速起点不在原点。 速
率
率
浓度差
细胞呼吸速率
物 质 运 输 速 率 浓度差
物 质 运 输 速 率 细胞呼吸速率
氧分压 氧分压
10
氧分压
运 输
自由扩散
速
率
浓度差 运
输 协助扩散
速 率
运
输 主动运输
速 率
物 质 运
输
速
率
运
耗氧量
细
输
自由速扩散或协助扩散
胞 内 浓
率
度
主动运输
细胞呼吸速率
主动运输
（细胞外浓度）
浓度差
氧气浓度
时间
上面几幅坐标图中所表示的分别是哪种物质运输
思考！
方式？为什么？
11
• 三、物质出入细胞的各种方式及影响因素 3．影响物质跨膜运输的因素 (1)物质浓度(在一定的浓度范围内)：
如何分析一个坐标图？
一看坐标轴：横轴、纵轴各表示什么？
2019-2020同步新教材人教生物必修一新突破讲义：第4章+第2节 主动运输和胞吞、胞吐及答案
第2节 主动运输与胞吞、胞吐一、主动运输1．物质运输方向：物质逆浓度梯度进行跨膜运输。
2．条件：需要细胞膜上相应载体蛋白的协助；消耗细胞内化学反应所释放的能量。
3．实例：K ＋、Ca 2＋、Na ＋等离子通过细胞膜。
4．意义：保证了活细胞和个体生命活动的需要，主动选择吸收所需要的物质，排出代谢废物和对细胞有害的物质。
二、胞吞与胞吐1．胞吞：大分子与膜上的蛋白质结合引起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，形成囊泡，进入细胞内部的现象。
2．胞吐：细胞需要外排的大分子，先在细胞内形成囊泡，然后移动到细胞膜处，并与之融合将大分子排出细胞的现象。
三、细胞的物质输入和输出的基础1．转运蛋白的种类和数量或空间结构的变化对物质跨膜运输起决定性作用，这也是细胞膜具有选择透过性的结构基础。
2．胞吞或胞吐过程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。
1．主动运输过程中，需要载体蛋白的协助和消耗能量。
()2．被动运输都既不需要消耗能量，也不需要借助膜上的转运蛋白。
() 3．分泌蛋白主要通过主动运输的方式排到细胞外。
()4．液泡中积累了大量离子，故液泡不具有选择透过性。
()5．组织细胞吸收氧的速率取决于细胞内外氧的浓度差。
()6．细胞胞吞、胞吐大分子物质不消耗能量。
()提示：1．√2．×被动运输包括自由扩散和协助扩散，二者都不需要消耗能量，但协助扩散需要借助膜上的转运蛋白。
3．×分泌蛋白排出细胞的方式为胞吐。
4．×液泡中积累了大量离子依赖于液泡膜具有选择透过性。
5．√6．×胞吞、胞吐过程要消耗能量。
1．结合主动运输所需要的条件分析，影响真核细胞主动运输的细胞器主要有哪些？提示：核糖体为主动运输过程合成载体蛋白，线粒体为主动运输过程提供能量。
2．主动运输需要的能量主要通过细胞进行有氧呼吸提供。
植物生长需从土壤中吸收大量无机盐。
请解释在农业生产中为什么要给作物松土？提示：松土增加土壤O2含量，促进有氧呼吸，有利于植物主动吸收各种无机盐离子。
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影响物质跨膜运输的因
素及曲线分析
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影响物质跨膜运输的因素及曲线分析物质跨膜运输的方式有自由扩散、协助扩散和主动运输，因其特点各异，所以相应的影响因素和曲线就各有不同。
一、影响跨膜运输的因素
1、自由扩散的因素：细胞膜内外物质的浓度差。
2、影响协助扩散的因素：（1）细胞膜内外物质的浓度差；（2）细胞膜上相应载体的数量。
3、影响主动运输的因素：（1）载体的种类和数量；（2）能量。
二、影响物质运输速率的曲线分析
1、浓度（在一定范围内）对运输速率的影响曲线：
（1）自由扩散的运输方向是由高浓度一侧到低浓度一侧，其动力是两侧溶液的浓度差，在一定浓度范围内，随物质浓度的增大，其运输速率越大。
（2）协助扩散或主动运输的共同特点是都需要载体协助，在物质浓度较低时，随物质浓度的增大，运输速率也逐渐增大，到达一定物质浓度时，由于受膜上载体数量的限制，运输速率不再随浓度增大而增大。
协助扩散或主动运
2、氧气浓度对物质运输速率的影响曲线：
（1）自由扩散和协助扩散统称为被动运输，其运输方向都是从高浓度一侧到低浓度一侧，其运输的动力都是浓度差，不需要能量，因此与氧气浓度无关，运输速率不随氧气浓
（2）主动运输方式既需要载体协助又需要消耗能量，在氧气浓度为零时，通过细胞无氧呼吸供能，但无氧呼吸产生能量较少，所以运输速率较低，在一定范围内随氧气浓度升
高，有氧呼吸加强，产生的能量逐渐增多，所以运输速率不断加快，当氧气浓度足够高
三、几点说明
1、要确定某种物质的运输方式，必须抓三个关键：
（1）分析被运输的物质是否通过细胞膜；
（2）明确被运输物质微粒的性质（大分子、小分子、离子）；
（3）分析物质通过细胞膜的转运方向（高浓度到低浓度，低浓度到高浓度），是否需要载体协助，是否需要消耗能量。
2、在一定浓度范围内，协助扩散或主动运输速率不再随物质浓度的增大而加快，主要是因为细胞膜上运输该物质的载体蛋白的数量有限，主动运输还可能受细胞能量供应的限制。
3、氧气浓度是通过影响细胞呼吸产生能量的多少来影响主动运输速率的。
例题1、科学家在研究细胞膜运输物质时发现有下列四种关系，分别用下图中四条曲线表示，在研究具体的物质X时，发现与曲线②和④相符。
则细胞
膜运输物质X的方式是（）
A.自由扩散
B.主动运输
C.协助扩散
D.胞吐
解析：分析跨膜运输的方式，主要应从影响跨膜运输的因素入手，尤其东载体蛋白和能量两方面考虑。
曲线①说明运输速率与物质浓度呈正相关，不受其他因素的限制，应为自由扩散。
因为氧气浓度的高低影响细胞呼吸，进而影响能量的供应，而主动运输需要消耗能量，曲线③说明运输速率与氧气浓度无关，说明这种方式不是主动运输，而是一种被动运输的方式。
曲线②在一定范围内随物质浓度升高运输速率加快，当达到一定程度后，由于受到载体数量的限制，运输速率不再增加，而保持稳定，说明这种运输需要载体，不是自由扩散，可能是协助扩散或主动运输。
曲线④说明运输速率与氧气浓度有关，说明
这个过程是需要能量的，只能是主动运输。
综合分析，运输物质X的方式是主动运输。
例题2、物质进入细胞都要穿过细胞膜，不同物质穿过细胞膜的方式不同，下列各图表示在一定范围内细胞膜外物质进入细胞膜内的三种不同情况。
回答下列问题：
（1）据图指出A、B、C所表示的物质运输方式：A是_________，B是
_________，C是_________。
（2）上述三种运输方式中，哪一种加入呼吸抑制剂后曲线会发生变化为什么
（3）乙醇、CO2、氨基酸进入细胞的方式分别是_________、_________、_________。
点拨：本题主要考查细胞膜的结构、细胞膜对物质的通透性，即细胞膜作为半透膜的特性。
另一方面就是不同物质进出细胞膜的各种方式。
在能力方面，主要考查运用知识的能力和处理图表信息的能力。
物质进出细胞的方式有3种：单纯扩散、协助扩散和主动运输。
单纯扩散是小分子物质进出细胞膜的方式，它总是从高浓度一侧向低浓度一侧扩散，其扩散速度与物质浓度的高低成正比，表现出A图所示的曲线；协助扩散亦是从浓度高的一侧向浓度低的一侧扩散，但这种扩散必须由载体来转运，当细胞膜上的载体达到饱和时，其扩散速度就会受到限制，表现为B图的曲线；主动运输是物质进出细胞的主要方式，该过程需要载体和能量，当外界离子的浓度高于细胞内离子浓度时（顺浓度梯度），主动运输比单纯扩散和协助扩散要快得多。
主动运输逆浓度梯度进行时，在能量充足、载体没有达到饱和之前，运输
速度随离子浓度的升高而加快，当载体饱和或能量不足时，主动运输就会减弱，表现为C图曲线。
因此，当加入呼吸抑制剂后，能量供应不足，主动运输受到影响。
答案：（1）自由扩散协助扩散主动运输（2）主动运输（C）主动运输需要呼吸作用提供能量（3）自由扩散自由扩散主动运输。