第4章細(xì)胞的物質(zhì)輸入和輸出第2節(jié)主動(dòng)運(yùn)輸與胞吞、胞吐

課標(biāo)要求核心素養(yǎng)1．闡明主動(dòng)運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程、特點(diǎn)和意義。2．舉例說(shuō)明胞吞和胞吐的過(guò)程。3．利用細(xì)胞膜的流動(dòng)鑲嵌模型解釋各種物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞健?．生命觀念：細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)與物質(zhì)運(yùn)輸功能相適應(yīng)；明確細(xì)胞物質(zhì)交換是細(xì)胞物質(zhì)代謝和能量代謝的前提。2．科學(xué)思維：歸納總結(jié)物質(zhì)運(yùn)輸方式的異同點(diǎn)，并對(duì)物質(zhì)出入細(xì)胞方式進(jìn)行推理和判斷。3．科學(xué)探究：根據(jù)物質(zhì)運(yùn)輸?shù)牟町?，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究某種物質(zhì)運(yùn)輸方式。4．社會(huì)責(zé)任：引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注所學(xué)內(nèi)容與健康的關(guān)系，“與社會(huì)的聯(lián)系”欄目介紹與主動(dòng)運(yùn)輸、胞吞、胞吐有關(guān)的問(wèn)題，提升學(xué)生的社會(huì)責(zé)任意識(shí)和擔(dān)當(dāng)能力。必備知識(shí)自主梳理

主動(dòng)運(yùn)輸1．概念：物質(zhì)______________進(jìn)行跨膜運(yùn)輸，需要____________的協(xié)助，同時(shí)還需要消耗______________________________，這種方式叫作主動(dòng)運(yùn)輸。2．過(guò)程：______________與載體蛋白結(jié)合后，在細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)釋放的能量推動(dòng)下，載體蛋白的____________發(fā)生變化，就將它所結(jié)合的離子或分子從細(xì)胞膜一側(cè)轉(zhuǎn)運(yùn)到另一側(cè)并____________，載體蛋白隨后又____________，又可以去轉(zhuǎn)運(yùn)____________的其他離子或分子。逆濃度梯度載體蛋白細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)所釋放的能量離子或分子空間結(jié)構(gòu)釋放出來(lái)恢復(fù)原狀同種物質(zhì)3．實(shí)例：K＋、Ca2＋和Na＋等離子通過(guò)細(xì)胞膜；__________、__________進(jìn)入小腸上皮細(xì)胞。4.意義：通過(guò)主動(dòng)運(yùn)輸來(lái)選擇吸收所需要的物質(zhì)，排出__________和對(duì)細(xì)胞有害的物質(zhì)，從而保證細(xì)胞和個(gè)體生命活動(dòng)的需要。氨基酸葡萄糖代謝廢物通道蛋白參與主動(dòng)運(yùn)輸嗎？簡(jiǎn)述理由。提示：不參與。通道蛋白參與的只是被動(dòng)運(yùn)輸，在運(yùn)輸過(guò)程中并不與被運(yùn)輸?shù)姆肿咏Y(jié)合，也不會(huì)移動(dòng)，并且是從高濃度向低濃度運(yùn)輸，所以運(yùn)輸時(shí)不消耗能量。

細(xì)胞是基本的生命系統(tǒng)1．胞吞與胞吐(1)胞吞的過(guò)程：大分子與膜上的蛋白質(zhì)結(jié)合，從而引起這部分細(xì)胞膜內(nèi)陷形成________，包圍著大分子。然后，小囊從細(xì)胞膜上分離下來(lái)，形成________，進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部的現(xiàn)象。(2)胞吐的過(guò)程：細(xì)胞需要外排的大分子，先在細(xì)胞內(nèi)形成______，囊泡移動(dòng)到__________處，并與之融合，將大分子排出細(xì)胞的現(xiàn)象。(3)特點(diǎn)在物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸過(guò)程中，胞吞、胞吐是普遍存在的現(xiàn)象，它們也________消耗細(xì)胞呼吸所釋放的能量。小囊囊泡囊泡細(xì)胞膜需要2．細(xì)胞膜具有選擇透過(guò)性的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)細(xì)胞膜上轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的______________，或____________________的變化，對(duì)許多物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸起著決定性的作用，這也是細(xì)胞膜具有______________的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。3．胞吞與胞吐的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)：需要膜上__________的參與，更離不開(kāi)膜上________________________。種類(lèi)和數(shù)量轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白空間結(jié)構(gòu)選擇透過(guò)性蛋白質(zhì)磷脂雙分子層的流動(dòng)性(1)固醇類(lèi)激素進(jìn)入靶細(xì)胞的過(guò)程屬于主動(dòng)運(yùn)輸。(

)(2)載體蛋白運(yùn)輸物質(zhì)時(shí)自身結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生改變。(

)(3)胞吞、胞吐會(huì)導(dǎo)致膜成分的更新。(

)(4)巨噬細(xì)胞攝入病原體的過(guò)程屬于協(xié)助擴(kuò)散。(

)(5)細(xì)胞通過(guò)胞吐釋放的物質(zhì)可能是小分子物質(zhì)。(

)(6)載體蛋白與被轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)的結(jié)合是特異性的。(

)(7)人工的無(wú)蛋白質(zhì)的磷脂雙分子層膜也能讓氨基酸、葡萄糖、核苷酸等小分子通過(guò)。(

)(8)大分子有機(jī)物要通過(guò)載體蛋白的作用才能進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，并且要消耗能量。(

)×√√×√√××【解析】

(1)固醇類(lèi)激素的化學(xué)本質(zhì)是脂質(zhì)，脂溶性物質(zhì)以自由擴(kuò)散的方式進(jìn)入靶細(xì)胞。(4)病原體屬于顆粒性物質(zhì)，顆粒性物質(zhì)或大分子物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的方式為胞吞和胞吐，因此巨噬細(xì)胞攝入病原體的過(guò)程屬于胞吞。(7)氨基酸、葡萄糖、核苷酸等小分子跨膜運(yùn)輸需要載體蛋白的協(xié)助，不能通過(guò)無(wú)蛋白質(zhì)的磷脂雙分子層膜。(8)大分子有機(jī)物要通過(guò)胞吞方式進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，該過(guò)程不需要載體蛋白，但需要膜上蛋白的識(shí)別，并且要消耗能量。合作探究能力提升●情境解讀資料1

(實(shí)驗(yàn)情境)將小鼠的小腸絨毛上皮細(xì)胞置于含有7%的葡萄糖的培養(yǎng)液中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，一段時(shí)間后測(cè)定培養(yǎng)液中葡萄糖的剩余量，結(jié)果如表。任務(wù)一：分析主動(dòng)運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)組別培養(yǎng)條件培養(yǎng)液中葡萄糖的剩余量組1加入葡萄糖載體抑制劑7.0%組2加入呼吸抑制劑5.1%組3不做任何處理3.6%資料2

(生產(chǎn)生活)某農(nóng)作物能通過(guò)Na＋的外排來(lái)保持細(xì)胞質(zhì)內(nèi)低

Na＋水平，從而消除Na＋的傷害。Na＋的外排由位于細(xì)胞膜上的Na＋/H＋逆向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白調(diào)節(jié)，Na＋/H＋逆向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白靠膜兩側(cè)的H＋電化學(xué)梯度提供能量實(shí)現(xiàn)Na＋的跨膜運(yùn)輸?！駟?wèn)題探究1．資料1實(shí)驗(yàn)中組1和組3對(duì)比，說(shuō)明小腸絨毛上皮細(xì)胞吸收葡萄糖需要什么條件？你的判斷依據(jù)是什么？提示：載體蛋白。組1葡萄糖載體受到抑制后，葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)速率下降，培養(yǎng)液中葡萄糖的剩余量增加。2．資料1實(shí)驗(yàn)中組2和組3對(duì)比，說(shuō)明小腸絨毛上皮細(xì)胞吸收葡萄糖需要什么條件？你的判斷依據(jù)是什么？提示：消耗能量。組2呼吸受到抑制后，培養(yǎng)液中葡萄糖的剩余量增加。3．資料1中實(shí)驗(yàn)說(shuō)明小腸絨毛上皮細(xì)胞吸收葡萄糖屬于哪種跨膜運(yùn)輸方式？為什么？提示：主動(dòng)運(yùn)輸。葡萄糖的跨膜運(yùn)輸需要載體蛋白協(xié)助和消耗細(xì)胞代謝產(chǎn)生的能量。4．資料2中Na＋排出細(xì)胞的過(guò)程屬于哪種運(yùn)輸方式？請(qǐng)說(shuō)明理由？提示：主動(dòng)運(yùn)輸。細(xì)胞內(nèi)Na＋濃度低，細(xì)胞外Na＋濃度高，Na＋外排轉(zhuǎn)運(yùn)方向?yàn)槟鏉舛忍荻龋枰g接消耗細(xì)胞代謝產(chǎn)生的能量。5．如果某種藥物能夠?qū)е逻\(yùn)輸H＋的蛋白質(zhì)失活，會(huì)不會(huì)對(duì)該農(nóng)作物造成傷害？為什么？提示：會(huì)。會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)Na＋濃度過(guò)高，破壞細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)?！竦淅饰鋈鐖D分別表示甲、乙兩種物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞?。下列敘述錯(cuò)誤的是(

)A．圖1可表示葡萄糖進(jìn)入紅細(xì)胞的方式B．圖2可表示細(xì)胞通過(guò)主動(dòng)運(yùn)輸吸收物質(zhì)乙C．甲、乙兩種物質(zhì)均為細(xì)胞代謝所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)D．去除膜上的蛋白質(zhì)對(duì)甲、乙的運(yùn)輸均有影響【解析】分析圖解可知，圖甲物質(zhì)的運(yùn)輸屬于協(xié)助擴(kuò)散，可以表示葡萄糖進(jìn)入紅細(xì)胞，A正確；圖2中乙物質(zhì)的運(yùn)輸由低濃度向高濃度一側(cè)，并且需要載體蛋白的協(xié)助和消耗能量，屬于主動(dòng)運(yùn)輸，B正確；圖乙可以判斷乙物質(zhì)為運(yùn)進(jìn)細(xì)胞，而圖甲中不能判斷細(xì)胞內(nèi)外，因此不能確定甲物質(zhì)是否是細(xì)胞代謝所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，C錯(cuò)誤；除去細(xì)胞膜上的載體蛋白，對(duì)協(xié)助擴(kuò)散和主動(dòng)運(yùn)輸均有影響，D正確。故選C?！駳w納提升1．物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的方式比較

自由擴(kuò)散

協(xié)助擴(kuò)散

主動(dòng)運(yùn)輸

方向順濃度梯度順濃度梯度逆濃度梯度

轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白不需要需要需要

能量不需要不需要需要

圖例

自由擴(kuò)散

協(xié)助擴(kuò)散

主動(dòng)運(yùn)輸

舉例O2、CO2、甘油等脂溶性物質(zhì)血漿中葡萄糖進(jìn)入紅細(xì)胞K＋進(jìn)入紅細(xì)胞，葡萄糖進(jìn)入小腸絨毛上皮細(xì)胞2．影響主動(dòng)運(yùn)輸?shù)闹饕蛩?1)O2濃度和載體蛋白(2)溫度●情境解讀圖形情境：觀察下圖物質(zhì)出入細(xì)胞的過(guò)程任務(wù)二：分析胞吞與胞吐●問(wèn)題探究1．上面兩圖中物質(zhì)出入細(xì)胞的方式分別是什么？提示：分別是胞吞、胞吐。2．胞吞和胞吐都會(huì)發(fā)生膜的彎曲、折疊和融合，這主要體現(xiàn)了生物膜的什么特性？提示：細(xì)胞膜具有一定的流動(dòng)性。3．如果用抑制劑降低細(xì)胞呼吸，細(xì)胞的能量供應(yīng)減少，胞吞和胞吐也會(huì)受到影響，這說(shuō)明什么？提示：胞吞和胞吐需要消耗能量?！竦淅饰鲇覉D表示細(xì)胞對(duì)大分子物質(zhì)“外排”和“內(nèi)吞”時(shí)發(fā)生在細(xì)胞膜上的過(guò)程。下列對(duì)有關(guān)原理或意義的說(shuō)法，錯(cuò)誤的是(

)A．a(chǎn)與b均要以膜的流動(dòng)性為基礎(chǔ)才可能發(fā)生B．變形蟲(chóng)是以b的方式吞噬食物C．a(chǎn)與b兩種運(yùn)輸方式只存在于大分子物質(zhì)的運(yùn)輸中D．b一定需要細(xì)胞的表面識(shí)別和內(nèi)部供能才可能完成【解析】

a胞吐和b胞吞依據(jù)的是膜的流動(dòng)性，A正確；變形蟲(chóng)是單細(xì)胞生物，是以b的方式吞噬食物，B正確；胞吞和胞吐還可以運(yùn)輸小分子物質(zhì)，C錯(cuò)誤；b一定需要細(xì)胞的表面識(shí)別，具有特異性，需要ATP為其提供能量，D正確。故選C。2．如圖是物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)膬煞N運(yùn)輸方式示意圖，以下說(shuō)法錯(cuò)誤的是(

)A．圖a過(guò)程只可發(fā)生在細(xì)胞膜處B．圖b過(guò)程運(yùn)輸?shù)奈镔|(zhì)可以是蛋白質(zhì)等生物大分子C．圖a過(guò)程可能需要膜上的蛋白質(zhì)參與D．圖b過(guò)程離不開(kāi)膜上磷脂雙分子層的流動(dòng)性【解析】圖a過(guò)程除了可發(fā)生在細(xì)胞膜處，也可能是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)釋放囊泡，A錯(cuò)誤；圖b可表示胞吐，通過(guò)胞吐運(yùn)輸?shù)囊话銥榈鞍踪|(zhì)等生物大分子及顆粒性結(jié)構(gòu)，B正確；圖a過(guò)程可以是胞吞，此時(shí)大分子與膜上的蛋白質(zhì)結(jié)合，從而引起這部分細(xì)胞膜內(nèi)陷形成小囊，C正確；圖b過(guò)程發(fā)生囊泡與膜融合釋放所運(yùn)輸物質(zhì)，該過(guò)程依賴(lài)于膜的流動(dòng)性，D正確。故選A。●歸納提升1．胞吞(1)過(guò)程：大分子物質(zhì)與膜上的蛋白質(zhì)結(jié)合→這部分細(xì)胞膜內(nèi)陷形成小囊→小囊與細(xì)胞膜分離→形成囊泡，進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部。實(shí)例：人體白細(xì)胞吞噬病原體、變形蟲(chóng)攝食等。(2)特點(diǎn)：消耗能量，從細(xì)胞外到細(xì)胞內(nèi)。2．胞吐(1)過(guò)程：大分子物質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)形成囊泡→移動(dòng)到細(xì)胞膜處→囊泡與細(xì)胞膜融合→大分子物質(zhì)排出細(xì)胞。實(shí)例：分泌蛋白的分泌。(2)特點(diǎn)：消耗能量，從細(xì)胞內(nèi)到細(xì)胞外。3．胞吞和胞吐進(jìn)行的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是細(xì)胞膜的流動(dòng)性；胞吞和胞吐需要能量，如果細(xì)胞的ATP合成受阻，則胞吞和胞吐作用不能繼續(xù)進(jìn)行。4．有關(guān)物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)?個(gè)不一定(1)需要載體蛋白協(xié)助的運(yùn)輸方式不一定是主動(dòng)運(yùn)輸，還可能是協(xié)助擴(kuò)散。(2)消耗能量的運(yùn)輸方式并不一定就是主動(dòng)運(yùn)輸，胞吞和胞吐也消耗能量。(3)從高濃度到低濃度的運(yùn)輸方式不一定是自由擴(kuò)散，還可能是協(xié)助擴(kuò)散。(4)生物大分子不一定都是以胞吞、胞吐方式運(yùn)輸?shù)?，如RNA和蛋白質(zhì)可通過(guò)核孔出入細(xì)胞核。(5)同一種物質(zhì)進(jìn)入不同細(xì)胞的跨膜運(yùn)輸方式可能不同，如人體紅細(xì)胞吸收葡萄糖的方式為協(xié)助擴(kuò)散，而小腸絨毛上皮細(xì)胞吸收葡萄糖的方式為主動(dòng)運(yùn)輸。課堂達(dá)標(biāo)鞏固訓(xùn)練1．如圖表示植物從土壤中吸收某種礦質(zhì)元素離子的過(guò)程。下列相關(guān)敘述不正確的是(

)A．該礦質(zhì)元素離子的運(yùn)輸既需要載體蛋白也需要消耗能量，為主動(dòng)運(yùn)輸B．該礦質(zhì)元素離子逆濃度梯度運(yùn)輸C．如果細(xì)胞膜上運(yùn)輸該礦質(zhì)元素離子的載體蛋白被去除，則該礦質(zhì)元素離子不能被運(yùn)輸D．運(yùn)輸該礦質(zhì)元素離子的載體蛋白不能被重復(fù)使用【解析】據(jù)題圖可知，該礦質(zhì)元素離子的運(yùn)輸既需要載體蛋白也需要消耗能量，是主動(dòng)運(yùn)輸，A正確；該礦質(zhì)元素離子逆濃度梯度運(yùn)輸，B正確；該礦質(zhì)元素離子的運(yùn)輸需要載體蛋白，如果細(xì)胞膜上運(yùn)輸該礦質(zhì)元素離子的載體蛋白被去除，則該礦質(zhì)元素離子不能被運(yùn)輸，C正確；載體蛋白可重復(fù)使用，D錯(cuò)誤。故選D。2．如圖所示為大分子物質(zhì)出入細(xì)胞的過(guò)程。下列與此有關(guān)的敘述錯(cuò)誤的是(

)A．過(guò)程a和b的發(fā)生均以膜的流動(dòng)性為基礎(chǔ)B．過(guò)程a和b都要消耗能量C．細(xì)胞在進(jìn)行b過(guò)程的同時(shí)膜成分也隨之更新D．過(guò)程a和b兩種運(yùn)輸方式不需要載體蛋白的協(xié)助，也不需要膜蛋白的參與【解析】

a是胞吞過(guò)程，b是胞吐過(guò)程，無(wú)論是胞吞還是胞吐都伴隨著細(xì)胞膜的變化和具膜小泡的形成，均以膜的流動(dòng)性為基礎(chǔ)，A正確；胞吞和胞吐均需要消耗能量，B正確；胞吐過(guò)程中有具膜小泡的形成、具膜小泡與細(xì)胞膜的融合，因此存在膜成分的更新，C正確；物質(zhì)通過(guò)胞吞和胞吐運(yùn)輸時(shí)，不需要載體蛋白的協(xié)助，但細(xì)胞攝取大分子時(shí)，需要膜蛋白的參與，D錯(cuò)誤。故選D。3．科學(xué)家在研究Na＋通過(guò)細(xì)胞膜(只考慮Na＋由細(xì)胞內(nèi)通過(guò)細(xì)胞膜到細(xì)胞外的情況)的運(yùn)輸方式時(shí)做了如下實(shí)驗(yàn)：向槍烏賊的神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)注入微量的24Na＋，在不同的條件下，分別檢測(cè)神經(jīng)細(xì)胞周?chē)芤褐械?4Na＋。實(shí)驗(yàn)方法和現(xiàn)象如表所示。

實(shí)驗(yàn)方法觀察到的現(xiàn)象1向槍烏賊的神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)注入微量的24Na＋——神經(jīng)細(xì)胞周?chē)芤褐谐霈F(xiàn)24Na＋2向槍烏賊的神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)注入微量的24Na＋加入甲藥物—神經(jīng)細(xì)胞周?chē)芤褐袥](méi)有出現(xiàn)24Na＋

3向槍烏賊的神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)注入微量的24Na＋加入甲藥物加入ATP神經(jīng)細(xì)胞周?chē)芤褐谐霈F(xiàn)24Na＋4向槍烏賊的神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)