物质跨膜运输的方式
第4章 第3节 物质跨膜运输的方式
第3节物质跨膜运输的方式学习目标 1.说出被动运输与主动运输的异同。
2.举例说明物质跨膜运输方式的类型和特点。
3.简述主动运输对细胞生活的意义。
素养要求 1.生命观念：认同生物膜的功能特性——选择透过性。
2.科学思维：推测影响各种跨膜运输方式的环境因素，并能作出合理解释。
一、物质跨膜运输的方式1．被动运输：物质进出细胞时，顺浓度梯度的扩散。
方式自由扩散协助扩散图示甲乙条件不需要载体蛋白，不消耗能量需要载体蛋白，不消耗能量实例水、O2、CO2等葡萄糖等物质的顺浓度梯度运输运输方向高浓度一侧→低浓度一侧2.主动运输(1)物质运输方向：从低浓度一侧→高浓度一侧。
(2)基本条件①细胞膜上相应载体蛋白的协助。
②消耗细胞内化学反应所释放的能量。
(3)实例：K＋进红细胞；Na＋出红细胞。
(4)生理意义：保证了活细胞能够按照生命活动的需要，主动选择吸收所需要的营养物质，排出代谢废物和对细胞有害的物质。
(1)水分子和气体分子进出细胞的方式是自由扩散，脂肪酸进出细胞的方式是协助扩散()(2)葡萄糖进入红细胞与进入小肠上皮细胞的方式可能不同()(3)自由扩散和协助扩散都不需要载体蛋白和能量()(4)在一定浓度范围内，协助扩散的速率与膜两侧的浓度差成正比()答案(1)×(2)√(3)×(4)√1．细胞膜上的载体蛋白有何特点？提示具有特异性：不同物质的载体蛋白不同，不同细胞膜上载体蛋白的种类和数量也不同；具有饱和性：当细胞膜上的载体蛋白达到饱和时，细胞吸收该物质的速率不再随物质浓度的增大而增大。
2．从主动运输的条件角度分析，与主动运输有直接关系的细胞器有哪些？提示线粒体(提供能量)，核糖体(提供载体蛋白)。
二、影响物质运输速率的因素1．浓度差(1)图甲：可代表浓度差对自由扩散速率的影响。
(2)图乙：可代表浓度差对协助扩散或主动运输速率的影响，Q点后运输速率不再增加的原因是载体蛋白的数量有限。
2．O2浓度(1)图甲代表的物质运输方式为自由扩散或协助扩散。
物质跨膜运输的方式
3．若对离体的心肌细胞施用某种毒素，可使心肌 ．若对离体的心肌细胞施用某种毒素， 细胞对钾吸收量明显减少， 细胞对钾吸收量明显减少 ， 而对钠吸收则不受影 B 这种毒素的作用是（ 响。这种毒素的作用是（ ）。 A．抑制呼吸酶的活性 ． C．改变了细胞膜的结构 ． 侧的浓度 B．抑制载体的活动 ． D．改变了细胞膜两 ．
NO − K+ 3
运 运 输 速 率 率
Hale Waihona Puke 自由扩散输 速运
输
主动运输
速 率
协助扩散
浓度差
A
B
耗氧量
浓度差
C
上面几幅坐标图中所表示的分别 思考！ 是哪种物质运输方式？为什么？
3 下图为物质出入细胞膜的示意图，请据图回答： 下图为物质出入细胞膜的示意图，请据图回答：
代表______分子 分子； 代表 代表_______； 代表 （1）A代表 蛋白质分子；B代表磷脂分子 D代表 糖蛋白 。 ） 代表 ； 代表_______。 的厚度变小， （3）动物细胞吸水膨胀时 的厚度变小，这说明 具有 ）动物细胞吸水膨胀时B的厚度变小 这说明B具有 流动性 __________。 。 、 、 的五种过程中， （4）在a～e的五种过程中，代表被动转运的是 b、c、d 。 ） ～ 的五种过程中 代表被动转运的是________。 b （5）可能代表氧气转运过程的是图中编号 ）可能代表氧气转运过程的是图中编号__________； ； 葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞的过程是图中编号 a __________。 。
主动运输
运 输 速 率
主动运输的意义：
保证了活细胞能够按照生命活动的需要， 保证了活细胞能够按照生命活动的需要，主动 活细胞能够按照生命活动的需要 选择吸收所需要的营养物质，排出代谢废物 所需要的营养物质 代谢废物和 选择吸收所需要的营养物质，排出代谢废物和 对细胞有害的物质。 有害的物质 对细胞有害的物质。
物质跨膜运输的方式
第3节物质跨膜运输的方式【双基提要】1．物质通过简单的作用进出细胞，叫做自由扩散。
2．进出细胞的物质借助的扩散，叫做协助扩散。
3．从一侧运输到一侧，需要的协助，同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的，这种方式叫做主动运输。
4．主动运输普遍存在于和细胞中，保证了能够按照生命活动的需要，吸收所需要的营养物质，排出和。
5. 列表比较物质跨膜运输的方式：跨膜方式浓度梯度是否需要载体是否消耗能量实例被动运输水、O2、CO2、甘油、脂肪酸、苯、乙醇等葡萄糖进入红细胞主动运输K+、Na+等无机盐的离子、葡萄糖、氨基酸等【课堂反馈】例l对跨膜运输起选择作用的物质是 ( )A．水 B．糖类 C．蛋白质 D.磷脂例2 新生儿小肠上皮细胞通过消耗能量，可以直接吸收母乳中的免疫球蛋白和半乳糖，这两种物质被吸收到血液中的方式分别是 ( )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、主动运输例3 甲(0)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．甲进入细胞一定需要能量B.甲运出细胞一定不需要能量C．乙进入细胞一定有载体蛋白的参与D.乙运出细胞一定有载体蛋白的参与例4 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-进入细胞的转运方向是。
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+排出细胞的转运方向是，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。
【巩固练习】一、选择题1．下列物质中，通过人体红细胞膜时需要消耗能量的是 ( )A．甘油 B．葡萄糖 C．钠离子 D．氧气2．有一种物质能顺浓度梯度进出细胞膜，但却不能顺浓度梯度进出无蛋白质的磷脂双层膜。
高中生物必修一第四章第三节物质跨膜运输的方式
第三节物质跨膜运输的方式1、被动运输：物质进入细胞顺浓度梯度的扩散①自由扩散：物质通过简单的扩散作用进入细胞，叫自由扩散。
②协助扩散：进入细胞的物质借助载体蛋白的扩散，叫做协助扩散。
自由扩散与协助扩散的比较不消耗H不消耗2、主动运输：从低浓度一侧运输到高浓度一侧，需要载体蛋白的协助，通式还需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，这种方式叫做主动运输。
无机盐、糖、【习题一】下列关于物质进出细胞的叙述中正确的是（）A．哺乳动物的成熟红细胞可通过无氧呼吸为主动运输提供能量B．细胞膜的选择透过性是指小分子物质全都能通过而大分子物质都不能通过C．红细胞中能贮存大量氧气分子，故氧气分子进入红细胞为主动运输D．哺乳动物神经细胞通过协助扩散的方式吸收钾离子如图为不同物质跨膜运输示意图，下列相关叙述正确的是（）向膜内转运，由高浓度向低浓度，属于协助扩散；④由膜内向膜外转运，由低浓度向高浓度转运，属于主动运输。
据此作答。
【解答】解：A、物质通过方式①进入细胞是自由扩散，自由扩散也可体现生物膜的选择透过性，并非所有的小分子微粒都可以自由扩散方式出入细胞膜，A错误；B、神经元产生兴奋的生理基础是K+外流，A错误；C、葡萄糖进入红细胞是协助扩散，B正确；D、大分子运输是胞吞或胞吐，④是主动运输，D错误。
故选：C。
【习题三】正常人体血浆中K+浓度低于红细胞内K+浓度，成熟红细胞（无线粒体）从02浓度高的血浆流入02浓度低的血浆，在其它化学成分和理化性质相对稳定的条件下，氧气浓度变化对其吸收K+和葡萄糖速率变化的影响分别是（）A．吸收K+的速率不变，吸收葡萄糖的速率不变B．吸收K+的速率降低，吸收葡萄糖的速率降低C．吸收K+的速率升高，吸收葡萄糖的速率升髙D．吸收K+的速率降低，吸收葡萄糖的速率升高【分析】红细胞吸收无机盐离子的方式是主动运输，需要载体和能量，氧气等气体分子的跨膜运输是自由扩散，顺浓度梯度进行，不需要载体和能量，红细胞吸收葡萄糖是协助扩散，需要载体不消耗能量。
物质跨膜运输方式
物质跨膜运输方式
物质跨膜运输是一种将物质穿越细胞膜的过程，使内质网壁外的物质能向生物细胞内
外流动，从而起到调节细胞内外环境的温度、p H 值、营养物等的作用。
物质跨膜运输方
式包括三种，分别是催化蛋白质载体介导的跨膜运输，水通道跨膜运输及穿孔膜跨膜运输。
催化蛋白质载体介导的跨膜运输是指有特殊分子蛋白质扮演中介，调节由细胞内向细
胞外的物质流动，蛋白质载体有输运载体、旻状共轭依赖载体、不可逆连取载体和ATP 抑制载体等，它们在细胞膜表面上构成一种催化蛋白质膜结构，并紧密合作，以达到调节细
胞营养物及其他物质流动的效果。
水通道跨膜运输是指水分子经跨膜水通道的运输方式，这种通道具有活性结构，能够
直接通过一定的水压差，向嵌入或与膜表面相连的细胞内外传递体液，从而达到调节细胞
内外浓度平衡，控制细胞环境的目的。
穿孔膜跨膜运输指的是通过穿孔膜的跨膜运输方式，此类膜由许多可穿透的小孔构成，这些孔就像一个滤网一样，可以吸收凝固物质和粒子，游离的大分子物质却会随着水的流
动而通过膜的小孔滤入细胞内或细胞外。
物质跨膜运输的方式是多种多样的，只有通过这些跨膜运输方式才能保持细胞外外界
环境和细胞内环境的平衡，从而使生物体能够正常运行和存在。
跨膜运输知识点归纳
跨膜运输知识点归纳一、跨膜运输的概念。
跨膜运输是指物质进出细胞时，穿过细胞膜的运输方式。
细胞膜是一种选择透过性膜，它允许某些物质通过，而阻止其他物质通过。
二、跨膜运输的方式。
1. 被动运输。
- 自由扩散。
- 概念：物质通过简单的扩散作用进出细胞，叫做自由扩散。
- 特点：顺浓度梯度运输（从高浓度到低浓度）；不需要载体蛋白的协助；不需要消耗能量。
- 实例：水（水分子通过水通道蛋白进出细胞的方式是协助扩散，但单纯的水分子扩散是自由扩散）、氧气、二氧化碳、甘油、乙醇等小分子物质。
- 协助扩散。
- 概念：进出细胞的物质借助载体蛋白的扩散，叫做协助扩散。
- 特点：顺浓度梯度运输；需要载体蛋白的协助；不需要消耗能量。
- 实例：葡萄糖进入红细胞（葡萄糖进入其他细胞的方式可能是主动运输）、离子通道运输某些离子（如神经细胞上的Na⁺通道在动作电位形成时允许Na⁺内流，K ⁺通道在静息电位形成时允许K⁺外流等情况属于协助扩散）。
2. 主动运输。
- 概念：从低浓度一侧运输到高浓度一侧，需要载体蛋白的协助，同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，这种方式叫做主动运输。
- 特点：逆浓度梯度运输；需要载体蛋白的协助；需要消耗能量（能量来源主要是细胞呼吸产生的ATP）。
- 实例：小肠绒毛上皮细胞吸收葡萄糖、氨基酸、无机盐离子（如K⁺、Na⁺、Ca²⁺等）。
主动运输保证了活细胞能够按照生命活动的需要，主动选择吸收所需要的营养物质，排出代谢废物和对细胞有害的物质。
3. 胞吞和胞吐（大分子物质进出细胞的方式）- 胞吞。
- 概念：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，形成囊泡，进入细胞内部，这种现象叫胞吞。
- 实例：白细胞吞噬病菌、变形虫吞噬食物颗粒等。
- 胞吐。
- 概念：细胞需要外排的大分子，先在细胞内形成囊泡，囊泡移动到细胞膜处，与细胞膜融合，将大分子排出细胞，这种现象叫胞吐。
物质跨膜运输的方式
影响跨膜运输的因素曲线图
(1)物质浓度：
P点后速率受载体蛋
运 输 速 率
运
白数量制约
输
P
速
率
物质浓度
物质浓度
自由扩散
协助扩散或主动运输
(2)氧气浓度： (3)温度：
物质运输 速度
物质运输 速度
图1
浓度差
物 质 运 输 速 度
图2
浓度差
图3
氧分压
大分子物质能进出细胞吗？ 如何进出细胞？
课题一 水分子的跨膜运输
【知识联想】
3．有两瓶蔗糖溶液，一瓶10%，一瓶20%，可是标签掉 了，请用上述装置，设计实验将它们区分？
运用上述装置，在烧杯中加入蔗糖溶液A，在漏斗中 装入蔗糖溶液B，观察其液面变化，若液面上升，则A是 10%，B是20%；若液面下降，则结果相反。
4．如果用一层纱布代替玻璃纸，漏斗内的液面还会升高吗？ 不会。因为纱布是全透性的，不但水分子可以通过，蔗
B.该组织细胞运输离子甲的载体蛋白 数量比运输离子乙的数量多
C.两种离子均只能从低浓度的一侧运输到高浓度的一侧 D.曲线m～n段和a～b段表明两种离子浓度的升高抑制了细胞的吸收
(2)概念图比较: a：扩散 b：自由扩散 c：渗透
1.如何理解细胞膜等生物膜是选择 透过性膜？
2.对物质跨膜运输起选择作用的物 质主要是什么？
过； 3.其他的离子、小分子和大分子不能 通过。
结论：细胞膜和其他生物膜都是选择透过 性膜
那么生物膜的选择性吸收是否 与其特定的结构相关呢？
课题一 水分子的跨膜运输
（？一水）分渗究透竟实是验如何进出细胞的
实验材料：玻璃纸 （半透膜，水分子可以通过，蔗 糖分子不能通过）
4.3物质跨膜运输的方式
尝试在下面几幅坐标图中画出物质 进出细胞不同方式的曲线图
运 输 速 率
浓度差
自由扩散
运 输 速 率
浓Hale Waihona Puke 差协助扩散运 输 速 率
能量
主动运输
载体有专一性且数量有限, 在协助扩散和主 动运输中,载体具有“饱和效应”
三、生物大分子的跨膜运输方式
1。胞吐
2。胞吞
胞吞
人体的白细胞吞噬入侵的细菌、细胞碎片及衰老的红 细胞，都属于细胞的胞吞作用，对于人体起了免疫保 护的作用。
二、主动运输
（1）条件：从低浓度向高浓度一侧运转，需要 载体蛋白协助，同时需要消耗细胞内化学反应所 放出的能量 （2）特点：需要能量、需要载体蛋白（选择
性）、从低到高。
（3）例如：离子、葡萄糖、氨基酸
注意：载体种类和数量决定选择性，能量决定运
转速率
对比 比较三种物质运输方式的异同：
项 目 自由扩散 协助扩散 主动运输
胞 吐
合成的分泌蛋白运输到细胞外的过程示意图
大分子运输特点：
1 运输形式：胞吞和胞吐 2 运输方向：与浓度无关 3 有无载体：不需要，细胞膜和囊泡 4 是否需要能量：需要，由ATP供能
大分子出入细胞的方式总结
大分子和颗粒性物质通过胞吞进入细胞， 通过胞吐向外分泌物质。
都需要能量，不需载体, 以小泡的形式进行
再厉！
4.如图所示细胞膜的亚显微结构，其中a和b为物质的 两种运输方式，下列对细胞膜结构和功能的叙述错误 的是（ ）
A．若图示为肝细胞膜，则尿素的运输方向是Ⅱ→Ⅰ B．细胞的识别与②有关 C．适当提高温度将加快②和③的流动速度 D．图中b过程属于被动运输，a过程经过的结构是载
体蛋白
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物质跨膜运输的方式（学案）
一、学习目标：
（1）举例说明物质跨膜运输方式的类型及特点。
（2）说出被动运输与主动运输方式的异同点，用表格的方式进行总结归纳。
（3）阐述主动运输对细胞生活的意义。
（4）正确解读坐标数据图表。
重点：物质进出细胞膜的方式。
难点：主动运输
二、学习活动
（一）、自主学习，完成下列内容。
离子和小分子物质跨膜运输方式：
物质进出细胞的方式:
大分子物质的通过方式:
（二）、小组讨论，合作探究
探究活动一
下面的物质分别是通过何种方式进出细胞的？请归类，并在相应的位置画出其跨膜运输的示意图。
氧气，二氧化碳，甘油，氮气，苯，维生素D，性激素，乙醇，葡萄糖，钾离子，碘，氯离子
（1）自由扩散（2）协助扩散（3）主动运输。
探究活动二：探究影响细胞物质跨膜运输速率的因素
(一)下表为自由扩散实验的数据，请分析数据，绘出物质运输的速率与浓度关系的坐标曲线。
结论：物质的运输速度与物质浓度差成_____关系， 自由扩散过程受________影响。
(二)下表为协助扩散实验的数据，请分析数据，绘出物质运输的速率与浓度关系的坐标曲线。
结论：在一定浓度范围内， 物质的运输速率 与物质浓度成____关系，协助扩散过程中物 质运输速率受________________限制。
(三)下表为胡萝卜在不同氧分压情况下从KNO 3溶液中吸收K +与 NO 3—
的数据，请根据数据绘出K +与 NO 3—
吸收速率与氧分压的坐标曲线。
结论：在一定范围内，物质的运输速率与________________和_________有关。
探究活动三：按照表格归纳出三种跨膜运输的方式。
小组合作填写。
运输方式 概念 运输方向（浓度梯
是否需要载体
是否需要能量
举例
影响 因素
被动运输
自由扩散
协助扩散
主动运输
浓度差（mmol/L ）
5
10 15 20 25
30
运输速度（离子/秒） 2.4
4.7
7.3
9.5
12.2 14.4
浓度差（mmol/L ） 1.5 3 4.5 6 7.5 9 运输速度（离子/秒） 8
15
24
30
31
31
氧分压 0 2 4 6 8 10 K + 20 25 40 41 42 42
NO 3—
30
35
40
50
52
52
氧分压
（三）、练一练
1、小肠绒毛上皮细胞易吸收葡萄糖，却难吸收相对分子量比葡萄糖小的木糖，原因是（）。
A.细胞膜上无木糖载体
B.细胞膜上的磷脂排列紧密
C.木糖的浓度太低
D.木糖的相对分子量太小
2、自由扩散与主动运输的区别包括（）①运输方向②载体③能量
A.①②
B.②③
C.①③
D.①②③
3、葡萄糖被人的红细胞吸收时，是从高浓度到低浓度且要依靠细胞膜上的一种成分携带，但不消耗能量，该物质跨膜运输方式是（）。
A.渗透作用
B.自由扩散
C.主动运输
D.协助扩散
4、下列生理活动中，属于主动运输的是（）
A.酒精进入胃黏膜细胞
B.二氧化碳由静脉进入肺泡内
C.水分子进入细胞
D.原尿中的葡萄糖进入肾小管上皮细胞
5、下图中正确表示水稻呼吸强度与K吸收量关系的是（）
K
+吸
收量
A
K
+
吸
收
量
B
K
+
吸
收
量
C
K
+
吸
收
量
D
6、思维拓展：农民种庄稼过程中经常要中耕松土，在根对土壤溶液中无机盐离子的吸收方面有什么关系？
7、下图为物质出入细胞膜的示意图，请据图回答：
（1）A代表，B代表，D代表。
（2）可能代表氧气转运过程的图中编号是，葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞的过程是图中编号。
（3）动物细胞吸水膨胀时B的厚度变小，
这说明细胞膜具有一定的。
（4）丽藻细胞膜内外两侧的离子浓度相差很大，说明细胞膜具有。
细胞膜的流动镶嵌模型练习：
1）变形虫的任何部位都能伸出伪足，人体某些白细胞能吞噬病菌，这些生理过程的完成都依赖于细胞膜的（）
A 保护作用
B 一定的流动性
C 主动运输
D 选择透过性
2）细胞膜上与细胞识别、信息传递等功能有着密切关系的化学物质是
A 糖蛋白
B 磷脂
C 脂肪
D 核酸
3）下列关于细胞膜的流动镶嵌模型叙述错误的是（）
A、③是磷脂分子，构成了膜的基本骨架，这个支架不是静止的，具有流动性
B、①是糖脂，对细胞具有保护和润滑作用，以及细胞识别作用
C、②是蛋白质分子，有的镶在磷脂双分子层表面，有的嵌入磷脂双分子层表面，有的横跨整个磷脂双分子层
D、大多数蛋白质分子也是可以运动
4）阅读有关生物膜结构探索历程的材料，回答相关问题。
资料1：l 89 5年Overton在研究各种未受精卵细胞的透性时，发现脂溶性物质容易透过细胞膜，不溶于脂质的物质透过细胞膜十分困难。
资料2：20世纪初，科学家们第一次将细胞膜从某种细胞中分离出来，化学分析表明，它们的主要成分是磷脂和蛋白质。
资料3：1925年荷兰科学家用丙酮从某种细胞中提取脂质，在空气一水界面上铺展成单分子层，测得单分子层的面积恰为细胞表面积的2倍。
资料4：1 9世纪30年代初，科学家通过实验发现细胞膜不可能是单纯磷脂分子构成，再通过实验进一步发现可能还有蛋白质，于是提出在磷脂双分子层内外两侧都有蛋白质分子覆盖的假说。
资料5：l 959年，罗伯特森在电镜下看到细胞膜清晰的“暗一亮一暗”的三层结构。
按照“三明治”模型，科学家经过计算认为生物膜至少厚约1 5—20nm。
但电镜照片中，实际测得细胞膜的厚度约为7-1Onm。
资料6：1 970年，科学家用荧光标记的小鼠细胞和人细胞等做了一系列相关融合实验。
(1)仅通过对资料l的分析，你能对膜结构提出什么样的假说?
(2)资料2、3中要获得纯净细胞膜，最好选择哺乳动物的哪一类细胞?试简述理由：
(3)从资料3的实验结果可以得出什么结论?
(4)资料4、5中，通过比较分析生物膜的计算厚度和实测厚度，科学家对膜结构模型提出了什么样的假说?
(5)资料6中，科学家最早是用红色荧光染料标记人细胞的膜蛋白，用绿色荧光染料标记小鼠细胞的膜蛋白，进行融合实验。
刚融合时，融合细胞一半发绿色荧光，另一半发红色荧光。
在37℃下经过40min，两种颜色的荧光均匀分布，这一实验现象表明________________.
(6)1972年，桑格和尼克森综合以上实验，并在新的观察和实验证据基础上，提出了为大多数人所接受的________________模型。