我眼中的世界-刘芷薇

《主动运输》导学案
情景点击

课程目标
1
．举例说明细胞膜是选择性透过性膜。
2
．举例说明物质跨膜运输方式的类型及特点。
3
．指出被动运输与主动运输方式的异同点。
4
．简述主动运输对细胞的生活意义。
5
．举例说出大分子跨膜运输的方式。
自主预习
1
．被动运输
由于物质运动而产生的物质迁移现象，称为扩散，即一种物质从高浓度区域向低浓度区
域迁移的 过程。
物质顺浓度梯度进出细胞，不需要消耗细胞代谢释放的能量，这样的扩散通常又被称为
物质的被动运输。
(
1
)简单扩散：相对分子质量相对较小或脂溶性强的物质如氧气 、乙醇、甘油等，可以
通过扩散进出细胞。
(
2
)易化扩散：另一类扩散需 要载体的参与，称为易化扩散或协助扩散。例如，葡萄糖
就是通过载体蛋白运输进入红细胞的。
(
3
)渗透：水分子从浓集区域通过细胞膜等结构，向水分子稀少的区域的扩散现象。
渗透作用发生的条件：
①具有半透膜；
②半透膜两侧的溶液存在浓度梯度。
思考
我们从外界吸收的氧气通过呼吸道进入肺泡，然后进入血液，通过血液循环运送到人体< br>各个部位的组织细胞，被线粒体利用。整个过程共穿过的生物膜的层数是多少？其穿膜方式
是什么 ？

提示：共穿过的生物膜的层数是
11
层。穿膜方式是简单扩散。
2
．主动运输
(
1
)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
胞代谢产生的能量。植物根细胞对矿质离子吸收以主动运输为主，葡 萄糖、氨基酸进入动物
小肠绒毛上皮细胞都是通过主动运输进行的。
(
2
) 功能：主动运输能保证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。可见，主动运输对于活细胞完成各项生命活动
具有重要的意义。
思考
海带细胞中含有大量的碘，而海水中碘的含量很低，那么海带细胞是以什么方式吸收碘
的？
提示：主动运输。
3
．内吞作用和外排作用
(
1
)内吞的过程
细胞外大分子和颗粒性物质→小囊→小囊泡→细胞内
(
2
)外排的过程
细胞内的有些物质→小囊泡→细胞膜→细胞外
4
．细胞膜的功能特性：选择透过性
选择透过性：即水分子自由通过，细胞要选择吸收的离子或小分子也可以通过。
课堂互动
知识点一 被动运输
1
．简单扩散
(
1
)概念：相对分子质量较小或脂溶性强的物质通过扩散进出细胞的方式。
(
2
)特点：①顺浓度梯度扩散；②不消耗能量；③不需要载体蛋白的协助。
(
3
)举例：水、气体(如
O
2
、
CO
2
等)、脂溶性物质(如甘油、乙醇、苯)、尿素等。
这种运输过程不消耗新陈代谢过程中释放的能量 ，但从物理学角度分析，物质的运输是
必定要消耗能量的。简单扩散过程中分子运动的能量来自膜两侧的 浓度差中所蕴藏的势能。
能够通过简单扩散方式完成跨膜运输的物质，一般都能溶于磷脂双分子层中，具 有一定的脂
溶性。简单扩散是细胞膜的一种简单的运输方式，通过这种方式吸收是被动的，主要取决于< br>膜两侧的浓度差(图甲)。简单扩散的速率与膜两侧该物质的浓度差成正比(图乙)。

特别提醒大量实验事实说明，许多物质通过膜的扩散都和它们在脂质中的溶解 度成正
比。溶解度越大，通过的速度就越快，所以脂溶性物质很容易通过细胞膜。
2
．易化扩散(又称协助扩散)
(
1
)概念：需要载体蛋白参与的扩散。
(
2
)特点：① 顺浓度梯度扩散；②不消耗能量；③需要载体蛋白的协助。同时，还具有
比简单扩散转运速率快、存在最 大转运速率等特点。
(
3
)举例：血液中的葡萄糖进入红细胞。
(
4
)易化扩散的动力也来自于膜内外物质的浓度差，物质分子从高浓度一侧向低浓度一
侧扩散 。但简单扩散与易化扩散有所不同。其原因是易化扩散是进出细胞的物质借助载体蛋
白的扩散，它的运输 速率还与载体的种类和数量有关。
3
．渗透
(
1
)概念：水分子 从浓集区域向水分子稀少的区域的特殊的扩散现象称为渗透。注意此
时水分子的运动方向是双向的，即双 向渗透，但在单位时间内两个方向的扩散量不等。
(
2
)实例：质壁分离现象。如下图。

正常的细胞
2
～
3
发生了质壁分离的细胞
4
．影响被动运输的因素
对于简单扩散，物质运输的速率主要取决于浓度差，也与该物质分子大小和脂溶性有关；
易化扩 散还与载体的种类和数量有关。如下图所示，简单扩散随外界物质浓度升高，运输速
率可持续升高；而易 化扩散需要载体蛋白的协助，当超过一定限度时，随着外界物质浓度增
加，运输速率不再加快，这是由于 细胞膜上载体蛋白的数量有限，即具有载体饱和效应。

【例
1
】 下图中曲线
a
、
b
表示物质跨(穿)膜运输的两种方式，下列表述正确的是( )

A
．脂溶性小分子物质不能通过方式
a
运输
B
．与方式
a
有关的载体蛋白覆盖于细胞膜表面
C
．方式
b
的最大转运速率与载体蛋白数量有关
D
．抑制细胞呼吸对方式
a
和
b
的转运速率均有影响 解析：由题图知
a
为自由扩散(简单扩散)，
b
为协助扩散(易化扩散) 或主动运输。脂溶性
小分子以自由扩散的方式进行运输，该过程不需要载体蛋白。当载体蛋白达到饱和时 ，
b
过
程达到最大速率。细胞呼吸影响主动运输而不影响自由扩散。
答案：
C

反思领悟 解决物质运输的相关问题，要记得哪些物质是通过什么 方式进出细胞的，还
要注意区别不同方式的差异和相同点。
知识点二 主动运输
1
．概念：主动运输是指通过细胞本身的某种耗能过程，将某种物质分子由膜的低浓度
一侧移向 高浓度一侧的过程。
2
．特点：逆浓度梯度运输；需要能量；需要载体蛋白，具有选择性。
3
．意义：主动运输能够按照细胞生命活动的需要，主动地有选择地吸收所需要的物质，
排出代谢废物和对细胞有害的物质，是物质跨膜运输的主要方式。
4
．影响因素：首先是载 体蛋白的种类和数量，它决定所运输的物质种类和数量；其次，
由于主动运输需要消耗能量，所以凡是能 够影响能量供应的因素，也都影响主动运输的速率，
如温度、氧气浓度等。
它们的关系可以用图表示如下：

扩展提升 被动运输与主动运输的比较
(
1
)适应条件：离子、小分子通过膜的方式
(
2
)区别
物质出入被动运输 主动运输

细胞
的方式
运输方向
是否需要
载体
是否消耗
能量
自由扩散(简单
扩散)
高浓度→低浓度
协助扩散(或易化
扩散)
高浓度→低浓度
低浓度→高浓
度
需要 不需要 需要
不消耗 不消耗 消耗
图例

O
2
、
CO
2
、
H
2
O
、
举例 甘油、乙醇、苯等出
入细胞
小肠吸收葡萄
红细胞吸收葡萄糖 糖、氨基酸、无机盐
等
【例
2
】 物质进入细胞都要通过细胞膜，不同的物质穿过细胞膜的方式不同，下图表 示
细胞膜外物质进入细胞的三种不同情况。研究表明，在一定浓度范围内癌细胞吸收赖氨酸的
速 率与其浓度成正比，由此可见癌细胞吸收赖氨酸的方式是( )

A
．①
B
．②
C
．③
D
．均有可能 解析：癌细胞吸收赖氨酸的方式是主动运输，需要搬运赖氨酸的载体和消耗能量。在能
量充足的情况 下，随细胞外浓度的增大运输速率增大。由于受载体数量的限制，运输速率达
一定值时，不再增加。
答案：
B

反思领悟 物质运输的方式有三种：一是简单扩散，被选择的物质 从高浓度到低浓度直
接穿膜进出细胞，不需要载体和能量；二是易化扩散，被选择的物质从高浓度到低浓 度，不
消耗能量，但是需要载体的协助才能进出细胞；三是主动运输，被选择的物质一般从低浓度
到高浓度，需要载体和能量才能进出细胞。
规律总结
1
.确定某物质运输方式的方法
(
1
)分析被运输的物质是否通过细胞膜。
(
2
)明确被运输物质的性质(离子、小分子、大分子、颗粒)。

(
3
)分析物质的转运方向(主动运输不一定是低→高)。
(
4
)分析是否需载体、能量。
2
．影响物质运输速率的因素
(
1
)影响自由扩散的因素：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细胞膜上运载物质的载体数量。
(
3
)影响主动运输的因素：
①载体(种类的差异性和数目的饱和性)；
②能量(如氧气浓度、温度等影响产能的因素)。
知识点三 渗透作用原理和植物细胞渗透作用实例
1
．渗透作用的条件、原理
(
1
)基本组成条件：具有半透膜
(
2
)渗透系统的组成(如图)及分析

①若
S
1
溶液浓度大于
S
2
，则单位时间内由
S
2
→S
1
的水分子数多于由
S
1
→
S
2
的 水分子数，外
观上表现为
S
1
的溶液液面上升。
②在达到渗透平衡 后，若存在液面差
Δh
，则
S
1
溶液浓度仍大于
S
2
。液柱的升高所形成的
静水压，就是漏斗中溶液的渗透压，溶液越浓，渗透压就越高。
2
．半透膜与选择透过性膜的比较
(
1
)区别：半透膜是无生命的 ，是指某些物质可以透过而另一些物质不能透过的多孔性
薄膜，物质是否能通过取决于分子的大小。选择 透过性膜是有生命的生物膜，由于载体的存
在，决定了对不同物质是否吸收的选择性。细胞死亡后，其选 择透过性丧失。
(
2
)共性：都允许水分子自由通过，都不允许大分子物质通过。
3
．植物细胞的吸水和失水的实验探究
(
1
)探究的一般过程
提出问题→作出假设→设计实验→进行实验→分析结果，得出结论→表达和交流→进一
步探究。
(
2
)实验原理
成熟的植物细胞的原生质层相当于一层半透膜，细胞液具有一定的浓度，能够渗透失水
和吸水。

(
3
)实验流程图示。

(
4
)质壁分离的原因分析

原因：内因：原生质层具有半透性
外因：外界溶液浓度大于细胞液浓度
表现：宏观上：植物坚挺
微观上：质壁分离

【例
3
】 在观察植物细胞的质壁分离和复原的过程中，某同学在视野中看 到生活着的洋
葱表皮细胞正处于如下图所示状态。
a
、
b
表示该部位 的溶液浓度，由此可推测( )

A
．
a
>
b
，细胞渗透吸水
B
．
a
＝
b
，渗透系统保持动态平衡
C
．
a
<
b
，细胞渗透失水
D
．上述三种情况都有可能
解析：图中所示的状态可能正处于质壁分离的过程中，也 可能处于质壁分离复原的过程
中，也可能细胞外液和细胞内液的浓度已经相等，而处于平衡状态。
答案：
D

随堂练习

1
．新鲜鱼、肉用盐渍后不易变质，其作用原理是( )
A
．食盐水有杀菌作用
B
．浓盐水中含水少，细菌无法生存
C
．由于渗透作用，使细菌失水死亡
D
．食盐损坏了新鲜鱼、肉的营养成分
解析：新鲜鱼、肉用盐渍后，细胞通过渗透作用失去大量水分，细菌等微生物无法正常
生活因而 不易变质。
答案：
C

2
．红苋菜细胞的液泡中含有呈紫红色的花 青素。将红苋菜的叶片切成小块后放入水中，
水的颜色无明显变化。若进行加热，随着水温的升高，水的 颜色逐渐变红。其原因是( )
A
．细胞壁在加温后受到破坏
B
．水温升高，花青素的溶解度加大
C
．加温使细胞膜和液泡膜失去选择透过性
D
．加温使花青素分子的活性加大而容易透过细胞膜
解析：高温会使膜的选择透过性 丧失，从而使细胞膜和液泡膜具有全透性，大分子的花
青素进入水中，使水变红。
答案：
C

3
．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< br>30
倍。这种物质进入细胞的方式属于(
)
A
．简单扩散
C
．被动运输


B
．易化扩散
D
．主动运输
解析：包括人体各种细胞在内的所有动物细胞，其细胞内液和细胞外液 中
K
＋
浓度都有
很大的不同。这是因为在各种细胞膜上普遍存在着一种特殊的 蛋白质载体，可被
K
、
Na
＋＋
＋＋
等激活，水解
ATP
以获得能量，并逆着浓度梯度将膜外的
K
移入膜内，同时也将膜内的
N a
移出膜外。所以这种方式属于主动运输。
答案：
D

4
．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。试问：细胞膜运输物质
X
的方式是( )

A
．简单(自由)扩散
C
．易化(协助)扩散


B
．主动运输
D
．胞吐

解 析：由曲线②和④可知，此物质的运输速率开始时随物质浓度、氧气浓度的升高加快，
但当物质浓度、氧 气浓度达到一定的值后，其运输速率不再增加，反映出此物质运输需要能
量，需要载体协助，所以属于主 动运输。
答案：
B

5
．下图为物质出入细胞膜的示意图，请据图完成下列问题。

(
1
)
A
代表________分子；
B
代表________。
(
2
)细胞膜从功能上说，它是一层________膜。
(
3< br>)动物细胞吸水膨胀时
B
的厚度变小，这说明
B
具有________ 。
(
4
)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________。
答案：(
1
)蛋白质 磷脂双分子层 (
2
)选择通透性 (
3
)一定的流动性 (
4
)
b

a