1、必修必修1 1 分子与细胞分子与细胞 第4章 细胞的物质输入和输出 考纲内容及能力要求 考向定位 1.物质跨膜运输的实例2.生物膜的流动镶嵌模型 3.物质跨膜运输的方式 4.植物细胞的质壁分离和复原 1.细胞膜选择透过性的实验验证与分析2.细胞吸水和失水原理应用及实验探究设计与分析3.设计实验探究影响细胞膜流动性的因素4.物质跨膜运输方式的实验探究5.生物膜的结构组成及结构特点和生理特性第第3节节 物质跨膜运输的方式物质跨膜运输的方式基础梳理 物质跨膜运输的方式物质跨膜运输的方式基础梳理1.物质进出细胞，有顺浓度梯度的扩散，称为_，也有逆浓度梯度的运输，称为_。2. _和_统称为被动运输。有些
2、物质的分子很小，容易自由地通过细胞膜的磷脂双分子层，像这样，物质通过简单的扩散作用进出细胞，叫做_。3.离子和一些小分子如葡萄糖等，不能自由地通过细胞膜。镶嵌在膜上的一些特殊的_（称为_），能够协助葡萄糖等一些物质顺浓度梯度跨膜运输。这种方式称为_。被动运输被动运输主动运输主动运输自由扩散自由扩散蛋白质蛋白质载体蛋白载体蛋白协助扩散协助扩散自由扩散自由扩散协助扩散协助扩散5.一般从_一侧运输到_一侧。需要_的协助，同时还需要消耗_，这种方式叫做主动运输。6.主动运输的意义：主动运输保证了活细胞能够按照_的需要，主动地_所需要的_，排出_。代谢废物和对细胞有害的物质代谢废物和对细胞有害的物质低浓
3、度低浓度高浓度高浓度载体蛋白载体蛋白能量能量ATP生命活动生命活动吸收吸收营养物质营养物质 提醒：1. 从低浓度到高浓度的跨膜运输从低浓度到高浓度的跨膜运输一定一定是主动运输，是主动运输，但主动运输也可以从高浓度到低浓度方向运输，但主动运输也可以从高浓度到低浓度方向运输，主要取决于生命活动是否需要该物质。主要取决于生命活动是否需要该物质。 2.主动运输是主动运输是唯一唯一一个需要消耗能量的跨膜运输方一个需要消耗能量的跨膜运输方式。式。自由扩散、协助扩散和主动运输的比较自由扩散、协助扩散和主动运输的比较物质出物质出入细胞入细胞的方式的方式 被动运输被动运输 主动运输主动运输 自由扩散自由扩散 协
4、助扩散协助扩散运输方运输方向向要否载要否载体体要否能要否能量量举例举例高浓度高浓度低浓度低浓度（顺浓度梯度）（顺浓度梯度）高浓度高浓度低浓度低浓度（顺浓度梯度）（顺浓度梯度）一般低浓度一般低浓度高浓度高浓度（逆浓度梯度）（逆浓度梯度）不需要不需要需要需要需要需要不消耗能量不消耗能量不消耗能量不消耗能量消耗能量消耗能量O2、CO2、H2O、甘油、乙醇、苯甘油、乙醇、苯等等红细胞红细胞吸收吸收葡萄糖葡萄糖小肠细胞小肠细胞吸收吸收葡萄葡萄糖糖、氨基酸和离子、氨基酸和离子等等对应训练对应训练人体肝细胞内人体肝细胞内COCO2 2分压和分压和K K+ +浓度高于细胞外，而浓度高于细胞外，而O O2 2分
5、压和分压和NaNa+ + 浓度低于细胞外，上述四种物质中浓度低于细胞外，上述四种物质中一定是一定是通过主动通过主动运输运输进入进入该细胞的是（该细胞的是（ ） A.COA.CO2 2 B.OB.O2 2 C.KC.K+ + D.NaD.Na+ +解析：可通过肝细胞内外各物质的浓度的关系来迅速解析：可通过肝细胞内外各物质的浓度的关系来迅速作出判断，作出判断，K K+ +逆浓度从细胞外进入到细胞内部，其跨膜运逆浓度从细胞外进入到细胞内部，其跨膜运输的方式为主动运输。输的方式为主动运输。C C2.2.物质跨膜运输的方式（如图物质跨膜运输的方式（如图,b,b为为ATPATP）（1）填写有关跨膜运输方式
6、及结构名称）填写有关跨膜运输方式及结构名称甲：甲： ；乙：；乙： ；丙：；丙： ；a： 。自由扩散自由扩散协助扩散协助扩散主动运输主动运输载体蛋白载体蛋白自由扩散自由扩散协助扩散协助扩散主动运输主动运输1、如图为物质进出细胞的两种方式，对该图的正确理解是 （ ） A和分别表示协助扩散和主动运输 B和分别表示胞吞和胞吐 C葡萄糖是以方式进入细胞的 D水、二氧化碳、氧气是以方式进入细胞的D对应训练对应训练考点、影响自由扩散、协助扩散和主动运输的因素考点、影响自由扩散、协助扩散和主动运输的因素1、影响自由扩散的因素：细胞内外物质的浓度差。、影响自由扩散的因素：细胞内外物质的浓度差。2、影响协助扩散的
7、因素：、影响协助扩散的因素：细胞内外物质的浓度差；细胞内外物质的浓度差；细胞膜上载体的种类和数量。细胞膜上载体的种类和数量。3、影响主动运输的因素：、影响主动运输的因素： 细胞膜上载体的种类和数量细胞膜上载体的种类和数量 能量：凡能影响细胞内产生能量的因素，都能影响主动运能量：凡能影响细胞内产生能量的因素，都能影响主动运输，如输，如氧气浓度、温度氧气浓度、温度等。等。载体的特点：载体的特点：载体是细胞膜上的一类蛋白质。具有以下两载体是细胞膜上的一类蛋白质。具有以下两个特点个特点（1）特异性特异性。不同物质运输所需的载体不同，。不同物质运输所需的载体不同，不同生物细胞膜上的种类和数目也不同。不同
8、生物细胞膜上的种类和数目也不同。（2）载体具有）载体具有饱和饱和现象，载体的数量和种类现象，载体的数量和种类有限。达到饱和状态，细胞运输的速率不有限。达到饱和状态，细胞运输的速率不再随着物质浓度的增大而增大再随着物质浓度的增大而增大运输速率运输速率物质浓度物质浓度考点、影响物质跨膜运输的因素，曲线分析考点、影响物质跨膜运输的因素，曲线分析1、物质浓度、物质浓度运输速率运输速率物质浓度物质浓度自由扩散自由扩散协助扩散或主动运输协助扩散或主动运输点受载体蛋白数量限制点受载体蛋白数量限制细胞内浓度细胞内浓度时间时间细胞外浓度细胞外浓度主动运输主动运输OPOP段限制因素：细胞内外物段限制因素：细胞内外
9、物质浓度差质浓度差A 2. O2浓度浓度O2浓度浓度运输速率运输速率自由扩散或协助扩散自由扩散或协助扩散O2浓度浓度运输速率运输速率主动运输主动运输受载体蛋白数量限制受载体蛋白数量限制无氧呼吸提供能量无氧呼吸提供能量abab段限制因素：氧气浓度段限制因素：氧气浓度或或ATP量量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，分别用四种曲线表示：在研究具体的物质用四种曲线表示：在研究具体的物质X时，发现与曲线时，发现与曲线和和相符，试问：细胞膜运输物质相符，试问：细胞膜运输物质X的方式是的方式是()A.葡萄糖从血浆进入人的成熟红细胞葡萄糖从
10、血浆进入人的成熟红细胞 B.甘油进入细胞膜甘油进入细胞膜C.小肠上皮细胞吸收氨基酸小肠上皮细胞吸收氨基酸D.组织细胞从组织液吸收氧气组织细胞从组织液吸收氧气C 2、如图是某种物质通过细胞膜的示意图，从图中能得出（ ） A图中S代表载体蛋白，C代表离子 B膜外一定是高浓度，膜内一定是低浓度 C这种物质的跨膜方式一定是主动运输 D图中C这种移动方式是错误的，它应是固定不变的C 3、（、（2011届届聊城月考）如图是番茄根细胞对聊城月考）如图是番茄根细胞对K+吸收速率吸收速率和氧分压的关系曲线，下列说法错误的是和氧分压的关系曲线，下列说法错误的是（ ） A.氧分压为氧分压为15时，曲线时，曲线AB段
11、将延伸为段将延伸为M2 B.氧分压为氧分压为0和和10时，根细胞呼吸所需的酶有所不同时，根细胞呼吸所需的酶有所不同 C.AB段，段，ATP是限制根细胞对是限制根细胞对K+吸收速率的主要因素吸收速率的主要因素 D.B点以后，通过中耕松土可进一步促进对点以后，通过中耕松土可进一步促进对K+的吸收，曲的吸收，曲线将延伸为线将延伸为M1D 4、将某活组织放入适宜的完全营养液中，置于适宜的条、将某活组织放入适宜的完全营养液中，置于适宜的条件下培养。培养液中甲、乙两种离子的浓度保持相等且恒件下培养。培养液中甲、乙两种离子的浓度保持相等且恒定，定期测得细胞中两种离子的含量，得到如图所示曲线。定，定期测得细胞
12、中两种离子的含量，得到如图所示曲线。据图分析下列叙述中正确的是（据图分析下列叙述中正确的是（ ） A该组织的细胞吸收甲、乙两种离子的方式分别是自由该组织的细胞吸收甲、乙两种离子的方式分别是自由扩散和主动运输扩散和主动运输 B该组织细胞运输离子甲的载体数量比运输离子乙的数该组织细胞运输离子甲的载体数量比运输离子乙的数量多量多 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曲线曲线mn段和段和ab段表明两种离子浓度的升高抑制了细胞段表明两种离子浓度的升高抑制了细胞的吸收的吸收B 5、如图示植物根细胞在一定时间内吸收K+与某些条件之间的关系。纵坐标
13、表示吸收的速率，横坐标表示某个条件，假定其他条件均为理想状态。则a、b、c、d四幅图的横坐标分别表示的条件正确的一组是（ ） A载体数量、温度变化、氧气浓度、光照条件 B温度变化、光照条件、载体数量、氧气浓度 C光照条件、载体数量、氧气浓度、温度变化 D氧气浓度、温度变化、光照条件、载体数量 D 6如图是胡萝卜在不同的含氧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 ( ) A.载体数量、 能量 B.能量、载体数量 C.载体数量、离子浓度 D.能量、离子浓度B考点三：胞吞胞吐考点三：胞吞胞吐D 方法提示方法提示：(1) 判断物质运输方式的方法：
14、根据分子大小大分子小分子膜泡运输跨膜运输据是否需能量需要主动运输不需要被动运输据是否需载体需要不需要协助扩散自由扩散(2)根据运输方向：逆浓度梯度的跨膜运输方式是主动运输。归纳整合 物质运输的方式比较物质运输的方式比较小分子和离子的跨膜运输运输方向自动扩散协助扩散运输方向高浓度低浓度高浓度低浓度运输动力浓度差浓度差载体不需要需要图例实例实例水、CO2、O2、甘油、乙醇、苯等红细胞吸收葡萄糖跟踪训练1.（2009年广东卷）某物质从低浓度向高浓度跨膜运输，该过程( )A.没有载体参与 B.为自由扩散C.为协助扩散 D.为主动运输解析：解析：据表可知，从低浓度到高浓度的跨膜运输是主动运输，需要载体。
15、答案答案 ：D 自由扩散 协助扩散主动运输运输方向高浓度低浓度高浓度低浓度低浓度高浓度是否需要载体否是是2. （2009年宁夏卷）下列关于物质跨膜运输的叙述，错误的是( )A.植物细胞积累K+需消耗能量B.细胞对离子的吸收具有选择性C.海水中的海藻细胞可通过积累溶质防止质壁分离D.液泡中积累大量离子，故液泡膜不具有选择透过性 解析：解析：液泡膜是一层生物膜,具有选择透过性,能够积累大量的离子。细胞液的浓度小于外界溶液的浓度时,才可能发生质壁分离, 海水中的海藻细胞可通过积累溶质使细胞液的浓度增大从而防止质壁分离。 答案：答案：AD热点聚焦 自由扩散、协助扩散和主动运输的比较自由扩散、协助扩散和
16、主动运输的比较物质出入物质出入细胞的方细胞的方式式 被动运输被动运输 主动运输主动运输 自由扩散自由扩散 协助扩散协助扩散运输方向运输方向要否载体要否载体要否能量要否能量举例举例表示曲线表示曲线（一定浓（一定浓度范围内）度范围内）运输速率运输速率细胞外液浓度细胞外液浓度细胞内液浓度细胞外溶液浓度时间000高浓度高浓度低浓度低浓度（顺浓度梯度）（顺浓度梯度）高浓度高浓度低浓度低浓度（顺浓度梯度）（顺浓度梯度）低浓度低浓度高浓度高浓度（逆浓度梯度）（逆浓度梯度）不需要不需要需要需要需要需要不消耗能量不消耗能量不消耗能量不消耗能量消耗能量消耗能量O2、CO2、H2O、甘、甘油、乙醇、苯等油、乙醇、苯
17、等红细胞吸收葡萄红细胞吸收葡萄糖糖小肠细胞吸收葡萄糖、小肠细胞吸收葡萄糖、氨基酸和无机盐等氨基酸和无机盐等物质进出细胞方式物质进出细胞方式 某实验小组为了探究细胞膜的通透性，将小鼠肝细胞在体外培养一段时间后，检测培养液中的氨基酸、葡萄糖和尿素含量，发现它们的含量发生了明显的变化（如下图）。请回答问题。（1）由图可知，随培养时间延长，培养液中葡萄糖和氨基酸含量_，尿素含量_。由于在原培养液中没有尿素，推测其是_的产物。（2）培养液中的氨基酸进入细胞后，其主要作用是_；被吸收的葡萄糖主要通过_作用，为细胞提供_。（3）转氨酶是肝细胞内参与氨基酸分解与合成的一类酶，正常情况下这类酶不会排出胞外，若在
18、细胞培养液中检测到该类酶，可能的原因是_。（4）由（1）和（3）可初步判断，细胞膜对物质的转运具有_的特性。 解析：解析：本题考查物质运输、细胞膜的选择透过性等知识点，由图可看出培养液中氨基酸和葡萄糖下降，尿素是细胞中脱氨基作用后的产物，通过细胞代谢生成，氨基酸和葡萄糖进入细胞后，主要作用分别为合成蛋白质和呼吸供能，因为细胞膜有选择透过性，正常情况下转氨酶不会排到细胞外，一旦在细胞外检测到，必然是膜受损，失去了选择透过性。 答案：答案：（1）降低增加细胞代谢（代谢）（2）作为蛋白质合成的原料呼吸（分解）能量（ATP）（3）肝细胞膜受损（或细胞裂解）（4）选择透过（选择通透） 名师点睛：名师点睛
19、：1.小分子物质一般都可以通过自由扩散、协助扩散和主动运输三种常见方式进出细胞膜或者其他的膜结构，而对于大分子物质，例如蛋白质等，一般不能通过。这体现了细胞膜等生物膜结构的选择透过性。2.细胞需要摄入或者排出的特定大分子，则需要经过胞吞和胞吐进出，例如：分泌蛋白的合成与运输；巨噬细胞对细菌、异物的吞噬。胞吞和胞吐利用了细胞膜具有一定的流动性的特点，同样消耗细胞代谢产生的能量。走进实验室 基础再现实验课题：探究物质跨膜运输方式实验课题：探究物质跨膜运输方式物质运输方向载体蛋白能量代表例子自由扩散高浓度到低浓度不需要不需要CO2、O2、甘油、乙醇、苯、脂肪酸、水等协助扩散高浓度到低浓度需要不需要葡
20、萄糖通过红细胞膜主动运输低浓度到高浓度需要需要无机盐离子、氨基酸、葡萄糖等过程设计作出假设设计并进行实验分析结果，得出结论提出新问题：物质逆浓度时怎样才能进入细胞呢？作出假设设计并进行实验分析结果，得出结论易错归纳设计实验时不仅要注意严格遵循对照原则和单因素变量原则，也要特别注意实验中观察或者记录对象的选择。选取观察对象时，要注意选取的观察或记录的对象要方便直观，易于操作、观察、记录，无关的干扰因素少等。对于实验的类型一定要注意分析清楚，是探究实验还是验证实验。课时作业 1.（2009年珠海二模）将一株呈现缺磷症状的植物，移栽到含有磷酸盐的完全营养液中，植物体对磷酸盐的相对吸收量与通气状况有关
21、(如下图)。图中X表示磷酸盐溶液中通入气态氮时，植物对磷酸盐的相对吸收量；Y表示磷酸盐溶液中通入空气时，植物对磷酸盐的相对吸收量。对上述吸收状况的最合理的解释是( )A.氧气供应充足有利于磷酸盐转变为可吸收状态 B.气态氮供应充足不利于磷酸盐转变为可吸收状态C.在一定范围内，氧气供应直接影响植物对磷酸盐的主动运输D.在一定范围内，气态氮直接阻止植物对磷酸盐的主动运输 解析：解析：主动运输需要能量ATP，能量的来源主要是有氧呼吸。 答案：答案：C2.（2010年广东六校联考）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表示物质跨膜的运输方式。下列说法正确的是（ ）
22、A.若是根毛细胞的细胞膜，通过中耕松土可促进b物质的吸收B.若是线粒体膜，b和c过程运输的气体分别是O2、CO2C.若是肝细胞膜，进食后34小时，C代表的激素胰岛素将会增多D.动物细胞吸水膨胀时B的厚度变小，这说明B具有选择透过性答案：答案：B3.下列现象属于自由扩散的是( )水分子通过植物细胞的细胞膜 水分子或其他溶剂分子通过植物细胞的细胞壁 蔗糖分子通过细胞壁 水分子或其他溶剂分子通过液泡膜 水分子或其他溶剂分子通过原生质层 A. B.C. D. 解析：解析：物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式叫做自由扩散，和中，物质仅仅通过细胞壁，未能进入细胞。 答案：答案：C4.(2009年杭州模拟)
23、人体中， K+很容易穿过细胞膜，但许多细胞内部的K+比这些细胞外部的 K+浓度要高，如人的红细胞中 K+的浓度比血浆中 K+的浓度高 30 倍。这种物质进入细胞的方式属于( )A.自由扩散 B.协助扩散C.被动运输 D.主动运输 解析：解析：据题意可知， K+进入细胞是逆浓度梯度的，并且消耗能量，因此属于主动运输。 答案：答案：D6.（2009年黄冈模拟）将水稻培养在含有各种营养元素的培养液中，发现水稻吸收硅多，吸收钙少。这是因为水稻根的细胞膜( )A.吸附硅的能力强，吸附钙的能力弱 B.运载硅的载体多，运载钙的载体少 C.吸收硅的方式是自由扩散，吸收钙的方式是主动运输 D.吸收硅不需要能量，
24、吸收钙需要能量 解析：解析： 吸收硅、钙属于主动运输，决定于相应载体的多少。 答案：答案：B7.（双选）下列哪组是植物细胞发生质壁分离的原因( )A.外界溶液浓度大于细胞液浓度B.细胞液浓度大于外界溶液浓度 C.细胞壁的伸缩性大于原生质层的伸缩性D.原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性解析：解析：植物细胞发生质壁分离有内因条件和外因条件。内因条件是原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性。当细胞开始失水时，细胞壁与原生质层一起收缩，随着细胞继续失水，细胞壁不再收缩，而原生质层能继续收缩，这样就出现了质壁分离。外因条件是外界溶液的浓度大于细胞液浓度，细胞通过渗透作用失水。答案答案：AD8.将紫色洋葱表皮
25、细胞置于30%蔗糖溶液中，光镜下所能看到的现象是( )A.液泡变小，颜色由浅变深 B.液泡变小，颜色由深变浅C.原生质层与细胞壁逐渐分离D.细胞膜、液泡膜结构清晰 解析：解析：当把紫色洋葱表皮细胞置于30%蔗糖溶液中时，由于蔗糖溶液的浓度高于洋葱细胞液的浓度，同时由于蔗糖是大分子，不能透过原生质层，所以细胞液中的水分子会通过渗透作用向外渗出，在这一过程中，我们可以观察到紫色洋葱表皮细胞的液泡变小，颜色由浅变深，及原生质层与细胞壁逐渐分离。由于细胞壁是全透性的，所以原生质层与细胞壁之间的液体是蔗糖溶液。 答案：答案：AC11.对法囊藻的细胞液中各种离子浓度的分析表明，细胞液中的各成分含量与海水的
26、各成分含量很不相同，下图中阴影部分代表法囊藻的离子浓度。请回答下面的问题：（1）K+和Cl-在细胞内含量高，而Ca2+和Mg2+在细胞内含量较低。这一事实表明细胞对矿质元素离子的吸收具有 。（2）K+和Cl-进入细胞的运转方式是 ，这种吸收方式需要的两个基本条件是 和 。（3）细胞吸收K+和Cl-的方式，对活细胞生命活动的意义是 ，这种吸收方式的实现，必须依赖的生理活动是 。（4）法囊藻细胞吸收的各种离子数量与海水中相应离子的数量不成正比例，这与法囊藻细胞膜上的 有关。（5）在人工生态环境下培养实验得知，法囊藻对矿质元素离子的吸收活动，使周围溶液的pH有降低的趋势，对此现象的正确解释是 。答案
27、：答案：（1）选择性 （2）主动运输 需要载体 需要消耗能量 （3）能保证细胞按照生命活动的需要主动地选择吸收营养物质 呼吸作用 （4）运载各种离子的载体数量 （5）由于细胞对离子的选择性吸收，使周围环境溶液中的离子浓度发生改变而导致H+浓度增高12给你两个大小相同的萝卜(新鲜的)、10%的盐酸、蔗糖、蒸馏水、显微镜、玻片、小刀、烧杯、吸水纸等材料用具。请从中选用部分器材，用最简单的方法，设计一个小实验，验证植物细胞吸水和失水的原理。(1)你准备选用的实验材料和器具是 。(2)操作过程是(写出要点即可)。 。(3)过一段时间后，你所观察到的实验现象是 。(4)实验结论是 。答案：答案：(1)萝卜、蒸馏水、蔗糖、小刀、烧杯(2)配制浓蔗糖溶液；在两个萝卜上用小刀各挖一个大小相等的小洞；在两个洞中分别倒入蒸馏水和浓蔗糖溶液；观察 (3)注入浓蔗糖溶液的萝卜，小洞液面降低，萝卜变硬；注入蒸馏水的萝卜，小洞液面升高，萝卜变软(4)当外界溶液浓度小于细胞液浓度时，细胞吸水；当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞失水
