物质跨膜运输的实例与方式
【生物.新高考总复习】第7讲 物质跨膜运输的实例 物质跨膜运输的方式
必修1
第7讲 物质跨膜运输的实例 物质跨膜运输的方式
考点1
考点2
考点3
-12-
必备知识 核心素养 关键能力
探究2 动植物细胞吸水与失水的分析(科学思维) 将若干生理状况基本相同,长度为4 cm的鲜萝卜条分为四组,分别 置于清水(对照组)和浓度相同的三种溶液中(实验组),尿素溶液、 KNO3溶液和蔗糖溶液分别编号为1、2、3组。测量每组萝卜条的 平均长度,结果如下图。据图分析回答下列问题。
提示:水稻吸收水的相对速度大于吸收Mg2+的相对速度。由此 说明植物根细胞对水和离子的吸收过程是不同的。
(5)由实验结果可知:不同植物对同种离子的吸收量是不同的;同 一种植物对不同离子的吸收量是不同的。由该实验的结果能得到 什么结论?
提示:根细胞对离子的吸收具有选择性。
必修1
第7讲 物质跨膜运输的实例 物质跨膜运输的方式
提示:如果一直增大蔗糖溶液浓度,萝卜条就会缩短,但由于细胞 壁的支持和保护作用,不可能无限缩短。
必修1
第7讲 物质跨膜运输的实例 物质跨膜运输的方式
考点1
考点2
考点3
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必备知识 核心素养 关键能力
探究3 物质跨膜运输的其他实例(科学思维) 把番茄和水稻分别放在完全培养液中培养。各种离子的初始浓 度设定为1个单位,一段时间后,培养液中离子的相对浓度(实验结束 后培养液中各种离子浓度占开始时的浓度的百分比)如下图所示。 分析回答下列问题。
考点1
考点2
考点3
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核心素养 关键能力
【解疑释惑】有关半透膜认识的3个误区 (1)渗透系统的溶液浓度指物质的量浓度而非质量浓度,实质是指 渗透压,如质量分数为10%的葡萄糖溶液和质量分数为10%的蔗糖 溶液的质量浓度相等,但质量分数为10%的蔗糖溶液的渗透压小,故 水可通过半透膜由蔗糖溶液向葡萄糖溶液移动。 (2)水分子的运输特点:半透膜两侧的水分子进行的是双向运动, 而不是单向运动,观测到的现象是由双向水分子运动的差别所导致 的液面改变。 (3)渗透平衡不等于浓度相等。渗透平衡只意味着半透膜两侧水 分子移动达到平衡状态,而两侧溶液的浓度并不一定相同,两侧的 液面高度也不一定相同。
2020年高考生物人教版一轮复习 物质跨膜运输的实例和方式
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(4)蔗糖分子不能透过原生质层，蔗糖溶液中的细胞质壁分离后 不会自动复原；KNO3 能被细胞吸收，导致细胞液和外界溶液 的浓度差被消除，从而发生质壁分离自动复原的现象。
答案：(1)S1＞S2 而半透膜不能
(2)原生质层 (3) ① X
原生质层能主动转运有关物质 蒸馏水 ③质壁分离
②标号
(4)KNO3 溶液中的细胞质壁分离后会自动复原
解析
2．将某种植物的成熟细胞放入一定浓度的物质 A 溶液中，发现 其原生质体(即植物细胞中细胞壁以内的部分)的体积变化趋 势如图所示。下列叙述正确的是 ( )
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A．0～4 h 内物质 A 没有通过细胞膜进入细胞内 B．0～1 h 内细胞体积与原生质体体积的变化量相等 C．2～3 h 内物质 A 溶液的渗透压小于细胞液的渗透压 D．0～1 h 内液泡中液体的渗透压大于细胞质基质的渗透压
各种分泌 蛋白，如 抗体、蛋 白质类激 素等
2．影响跨膜运输的因素
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(1)物质浓度：
①自由扩散时运输速率与物质浓度呈正相关，而协助扩散和 主动运输由于有载体蛋白的参与，有饱和点的出现 ②载体蛋白的两大特点： a．具有特异性：运输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 b．具有饱和性：当细胞膜上的载体蛋白达到饱和时，细胞 吸收该运载物质的速率不再随物质浓度的增大而增大
解析
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[归纳拓展]
渗透装置中溶液渗透方向与浓度的判断
返回 考向二 考查对细胞吸水与失水情况的判断 3．将某植物花冠切成大小和形状相同的细条，分为a、b、c、 d、e和f组(每组的细条数相等)，取上述6组细条分别置于不同 浓度的蔗糖溶液中，浸泡相同时间后测量各组花冠细条的长 度，结果如下图所示。假如蔗糖溶液与花冠细胞之间只有水 分交换，则 ( )
物质跨膜运输的方式及其实例
物质跨膜运输的方式及其实例物质跨膜运输的方式及其实例》摘要：本文介绍了物质跨膜运输的各种方式，对载体的种类和作用，供能的方式以及水分子、葡萄糖分子、Na+ 和K+等物质的跨膜方式进行了分析和介绍，并对高中教学中的相关疑问进行了说明。
关键词：载体；协助扩散；主动动输；能量；浓度梯度物质跨膜运输的方式有三种，被动运输、主动运输、胞吞和胞吐。
被动运输只依据于膜两侧的浓度梯度（如果是带电离子，除浓度梯度外，还存在跨膜电压，这两种净驱动力称为该溶质的电化学梯度）来进行，根据运输过程中是否需要载体，被动运输又可分为自由扩散（不需要载体）和协助扩散（需要载体）；主动运输是指在逆浓度梯度（或电化学梯度）下的运输，它既需要载体又需要能量，是物质跨膜运输的主要方式，细胞所需要的一些重要的物质都涉及到这种运输方式；大分子如蛋白质等物质进行跨膜运输的方式是通过胞吞和胞吐的作用，这种运输方式也需要消耗能量。
一、载体的种类及其作用协助扩散、主动运输与载体的种类和作用有很大的关系。
载体的化学本质主要是蛋白质，根据运输的方式和载体的空间结构，可将载体分为三种基本类型：通道蛋白、载体蛋白和离子载体（见图1 ）。
图1 三种不同载体的结构模式图1.通道蛋白。
通道蛋白是一类跨膜蛋白，它能形成亲水的通道，与所转运物质的结合较弱，当通道打开时能允许水、小的水溶性分子和特定的离子被动地通过。
通道蛋白分为水通道和离子通道两种类型。
（1）水通道（又称水孔）水分子通过水通道从水势较高的地方向水势较低的地方进行扩散。
水通道是连续开放的通道。
实验证明，水分子既可通过自由扩散的方式从质膜磷脂的双分子层中间的间隙通过，也可从水通道中以协助扩散的方式通过。
（2）离子通道。
因为该通道仅能通过无机离子而得名。
离子通道上有控制物质进出的门，因此又被称为门通道。
离子通道的特点是：? 对离子具有选择性和专一性。
即一种通道只允许一种类型的离子通过。
这与离子通道的大小、形状和内部的带电荷氨基酸的分布有关。
人教生物必修1第4章第1节物质跨膜运输的实例
被动运输：物质进出细胞，顺浓度梯度的扩散方式。
自由扩散：物质通过简单的扩散作用进 出细胞。
协助扩散：进出细胞的物质借助载体 蛋白的扩散。
主动运输的意义：
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。
探究发现活动一:
比较三种物质运输方式的异同：
运输方式
被动运输
自由扩散
协助扩散
运输方向 顺浓度梯度 顺浓度梯度
主动运输
逆浓度梯度
是否需要载 体蛋白 是否消耗细 胞内的能量
代表例子
不需要
不消耗
O2、CO2等气 体、水、乙 醇、甘油等 通过细胞膜
需要
需要
不消耗
需要消耗
葡萄糖进入 红细胞
葡萄糖、氨基 酸进入小肠上 皮细胞；离子 通过细胞膜
物质跨膜运输的特点
a
a
bc
bc
A
B
a
a
bc
bc
C
D
二. 物质跨膜运输的其他实例
实例一 培养液中的离子浓度
水稻
番茄
初始浓度
0 Mg2＋
Ca2+
Si4+ 离子
1.水稻培养液中的钙、镁两种离子浓度为什么会增高？是不是水
稻不吸收反而向外排出呢？
2.不同作物对无机盐离子的吸收有差异吗？
实例二 在硫酸铵溶液中，植物吸收铵根比 硫酸根多；在硝酸钠溶液中，植物吸收 硝酸根比钠离子多。
1、不同物质跨膜运输的方式一般不同，有时同一 种物质跨膜运输的方式也不同，如葡萄糖
2、细胞膜中的载体蛋白在协助扩散和主动运输中 都有特异性，仅能运载特异的物质或几种结构相似 的物质，如运载葡萄糖的载体就不能运载氨基酸
物质跨膜运输实例
实验过程
1、材料用具： 紫色洋葱鳞片叶、
刀片、镊子、滴管、载玻片、盖玻片、吸水纸、
显微镜、质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液、清水
2、方法步骤：
实验结果
1、植物细胞质壁分离现象 外界溶液浓度＞细胞 液浓度，细胞失水
2、植物细胞质壁分离复原现象 外界溶液浓度＜细胞 液浓度，细胞吸水
实验结果 中央液 泡大小
蔗糖 溶液 变小 逐渐恢复 细胞壁 原生质层恢复 到原来的位置
细胞 大小
基本 不变 基本 不变
清水
原生质层相当于半透膜
二、细胞的吸水与失水
（二）成熟植物细胞吸水和失水——渗透作用 细胞壁 1、结构基础 原生质层 细胞液与外界溶液有浓度差 2、质壁分离 内因：原生质层伸缩性大，细胞壁伸缩性小 原因 外因：外界溶液浓度＞细胞液浓度，细胞失水 3、吸胀吸水：没有形成大液泡的细胞通过吸胀作
吸水胀破
细胞膜可以控制物质进出细胞
水是如何进出的？其他物质的进出呢？
思考： 渗透现象
1、漏斗管内的液面为 什么会升高？
水分子相对含量：
烧杯＞漏斗 单位时间透过的水分子： 半透膜：半透膜是 烧杯至漏斗＞漏斗至烧杯 一类可以让小分子 2、如果用纱布代替玻 物质通过而大分子 物质不能通过的一 璃纸，结果如何？ 类薄膜的总称
4.用浓度为30%的蔗糖溶液处理紫色洋葱表皮的装片，过10分钟，放在显微 镜下观察（如图）。 （1）在显微镜下观察到的细胞已经发生了 （2）注明图中编号名称：A______________，B______________， C______________，D______________，E______________。 （3）原生质层由__________________________________________ 组成，可以把它看作是一层_______________。 （4）B的化学成分是____________________________。 （5）从结构上看B具有______________性；从功能上看，B是一种 ______________膜。 （6）此实验说明，当外界溶液的浓度大于______________的浓度时，植 物 细胞通过______________而失水； 反之，当外界溶液浓度小于__________ 浓度时，植物细胞就通过___________ 而吸水，这时用显微镜观察，可以发现 植物细胞又发生了_______________的 现象。
物质跨膜运输的实例、物质进出细胞的方式
一次施肥过多，容易造成植物萎蔫，试说明其原 因及补救措施？ 土壤溶液浓度过高，植物失水而萎蔫。大量浇水
用食醋和蔗糖可将鲜大蒜头腌制成糖醋蒜，试说 明原因 醋酸将细胞杀死，使细胞膜失去选择透过性， 大分子物质便可进入细胞中
物质跨膜运输的生活实例
课堂检测
1、在质壁分离实验中，与细胞壁分离的结构是 D A.细胞质 B.细胞膜 C.原生质 D.原生质层 2、下图是三个相邻的植物细胞，以及它们之间水分流 动方向的示意图。图中三个细胞的细胞液，在浓度上的 关系是 B A.甲＞乙＞丙 B.甲<乙<丙 C.甲＞乙，且乙<丙 D.甲<乙，且乙＞丙
4.水稻吸收Ca2+和Mg2+ 的相对速度小于吸收水的相对速度 5. 瞬时记忆已有。 6.消化酶、抗体、胰岛素等分泌蛋白的分泌过程、白细胞吞噬病菌； 说明了细胞膜的结构特点：具有一定的流动性。
自主探究 10min
1. 2. 自主完成探究点一、二后，认真思考。 各个小组迅速到黑板完成展示。
展示内容 展示组
1.探究点一 2.探究点二
2.2组、1.1组（独立）
1.5组、3.4组（合作）
3.画出一个植物细胞，并标明原生 2.3组、2.5组(独立) 质层，标出吸水时水的移动方向。
4.写出自由扩散、协助扩散和主动 1.2组、3.1组（独立） 运输所需要的条件。
要求
1.认真独立，深入思考，总结归纳，标注疑难，准备讨论，要有思考和总结。 2.完成的同学自我拓展《学案导学》。
渗透作用：水分子（或其他溶剂分子）透过半透膜从低浓度 溶液向高浓度溶液的扩散，称为渗透作用。
一段时间后
1、半透膜 渗透现象发生的条件 ? 2、半透膜两侧有浓度差
①如果用一层纱布代替玻璃纸，漏斗管内的液面还会升 高吗？ ②如果烧杯中不是清水，而是同样浓度的蔗糖溶液，结 果会怎样？
物质跨膜运输的实例及方式
C D
图图34说说(3明明)该该温离植度子物跨吸膜收运K＋输不的需方要式载为体主协动助运输
揭秘高考必考点
各种生物膜之间的联系
【训练 2】? (2012·山东泰安一模，2)下图是物质进出细胞方式
的概念图。下列分析正确的是( C )。
答案
A．①方式表示协助扩散 B．⑤、⑥两种方式的共 同特点是都需要载体 C．③、④两种方式都与 细胞膜的流动性有关
结_体E(质2_．拓 1同 浓)由于构_壁请._C判细展植度图 质或_分．在_胞断知壁应物大物_离液坐_壁细细分质程。用细小泡标)胞离胞属度(色系： 胞 ；A正状于变．死素中的5处态原化.液绘活细D鉴生曲泡出．胞别；质线膜细细液不层。2胞胞.浓的B同测吸核．是度水种定线力大类123细粒...随小的胞原细吸度；溶液生胞水呈等实考或用液浓质液能正4的验查考。.层浓力相。度比掌操对查的度大关范较握作操该组的小围一情过作实成变与；况程步验系化细；图骤的列3胞.二的的拓比溶液是形理展较浓液以式解应不的， ，
的2度.当蒸差馏液，水面促不进再水升流高出时漏，斗促的进动水力用进是曲也为入压线有基漏强应以础斗（如细的的何高胞综表动度亚合示力显题差是微）结浓。构
揭秘高考必考点
渗透系统的组成分析及应用
【训练1】? (2013·深圳二调 )现有A、B、C三瓶外观一样但没有标签
的溶液，已知它们分属于质量浓度为 0.1 g/mL 、0.3 g/mL 的蔗糖溶液和
_原__生__质__层__的__位__置__ 及细胞大小。
揭秘高考必考点
物质出入细胞的方式及影响因素
高浓度→低浓度 高浓度→低浓度 低浓度→高浓度
不需要
需要
需要
不需要
不需要
需要
O2、CO 2、H2O、 红细胞吸收葡萄 小肠吸收葡萄糖、
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。
高考生物一轮：1.2.3物质跨膜运输的实例和方式
课时跟踪检测一、选择题1．(2015·郑州模拟)下面为水分进出哺乳动物成熟红细胞示意图。
相关说法错误的是()A ．图1中外界溶液的浓度与细胞质的浓度大致相等B ．提取细胞膜时，可用图2中所对应的外界溶液C ．提取血红蛋白时，可用图3中所对应的外界溶液D ．将去除细胞壁的植物细胞放入蒸馏水中，最终将出现类似图2所示的结果解析：选C 根据图示细胞形态可知，图1、2、3中的三种细胞分别处于等渗、低渗、高渗溶液中。
提取细胞膜和血红蛋白时，都需要用低渗溶液。
将植物细胞去除细胞壁后放入蒸馏水中，最终该细胞将吸水涨破。
2．(2015·南京模拟)下列有关物质出入细胞的叙述，正确的是( )A ．被动运输需要载体蛋白协助，但不消耗ATPB ．在质壁分离复原过程中，细胞液浓度降低C ．肝细胞通过主动运输吸收葡萄糖和O 2D ．胞吐过程充分体现了细胞膜上载体蛋白的专一性解析：选B 被动运输包括自由扩散和协助扩散，其中只有协助扩散需要载体蛋白协助；在质壁分离复原过程中，细胞吸收水分，细胞液浓度降低；肝细胞通过自由扩散吸收O 2；胞吐过程充分体现了细胞膜具有一定的流动性，协助扩散和主动运输体现了细胞膜上载体蛋白的专一性。
3．下面为物质出入细胞的方式的概念图，有关叙述错误的是( )物质出入细胞的方式⎩⎨⎧ 跨膜运输⎩⎨⎧ ②被动运输⎩⎪⎨⎪⎧ ③自由扩散膜泡运输→①A ．①所示运输方式依赖细胞膜的结构特点B ．人体中葡萄糖进入细胞依赖②C．①、②需要消耗细胞中ATP水解释放的能量D．②、③的相同点是需要载体协助解析：选B①表示胞吞或胞吐，该过程依赖细胞膜的结构特点——流动性；葡萄糖进入红细胞通过协助扩散(③)而不是主动运输(②)；①、②都需要消耗能量；主动运输(②)和协助扩散(③)都需要载体参与。
4．(2014·全国卷Ⅰ)下列关于植物细胞质壁分离实验的叙述，错误的是()A．与白色花瓣相比，采用红色花瓣有利于实验现象的观察B．用黑藻叶片进行实验时，叶绿体的存在会干扰实验现象的观察C．用紫色洋葱鳞片叶外表皮不同部位观察到的质壁分离程度可能不同D．紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的液泡中有色素，有利于实验现象的观察解析：选B红色花瓣与白色花瓣相比，其细胞液中因含花青素而呈现红色，有利于实验现象的观察；用黑藻叶片进行实验时，叶绿体的存在使原生质层呈现绿色，与无色的细胞液形成鲜明的对比，有利于实验现象的观察；紫色洋葱鳞片叶外表皮不同细胞的细胞液浓度可能不同，因此，放在同一浓度蔗糖溶液中发生质壁分离的程度可能不同；紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的液泡中含有色素，有利于实验现象的观察。
4-3 物质跨膜运输的方式
氧浓度Biblioteka 【典型例题】（2016课标1卷.2）离子泵是一张具有ATP水解酶活性的载 体蛋白，能利用水解ATP释放的能量跨膜运输离子。下列 叙述正确的是（ C ） A. 离子通过离子泵的跨膜运输属于协助扩散 B. 离子通过离子泵的跨膜运输是顺着浓度阶梯进行的 C. 动物一氧化碳中毒会降低离子泵跨膜运输离子的速率 D. 加入蛋白质变性剂会提高离子泵跨膜运输离子的速率 【方法点拨】 1.离子通过离子泵的跨膜运输属于主动运输，主动运输是 逆着浓度阶梯进行的
二、主动运输
物质从低浓度一侧运输到高浓度的一侧，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。 意义：能保证活细胞按照生命活动的需要，主动选择吸收所需
的营养物质，排出代谢废物和对细胞有害的物质。
1.比较三种物质运输方式的异同
项 目 自由扩散 顺浓度梯度 协助扩散 顺浓度梯度 主动运输 逆浓度梯度
细胞内→细胞外
需要能量， 白细胞吞噬细菌、 不需要载体 变形虫吞噬食物 颗粒 蛋白，依赖 生物膜的流 胰腺细胞分泌胰 动性 岛素
胞吞：物质以囊泡包裹的形式通过细胞 膜，从细胞外进入细胞内的过程。（如 果进入的是固态物质，称为吞噬；如果 进入的是液态物质，称为胞饮。）
胞吐：物质以囊泡的形式通过细胞 膜，从细胞内排到细胞外的过程。
2.蛋白质变性剂会导致载体蛋白因变性而失去运输物质的 功能，所以会降低离子泵跨膜运输离子的速率
【课堂小结】
非跨膜运输 （膜泡运输）
三、影响跨膜运输的因素
(1)物质浓度(在一定的浓度范围内)
(2)氧气浓度
例1、如图是胡萝卜在不同含氧的情况下从 硝酸钾溶液中吸收K＋和NO3-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（ ）