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第2節 主動運輸與胞吞、胞吐
【學習目標】
1．闡明主動運輸的過程、特點和意義。
2．舉例說明胞吞和胞吐的過程。
3．解釋細胞膜控制物質運輸的功能與細胞膜結構的關系。
【課前學習】
一、胞吞與胞吐
1.胞吞的過程：大分子→細胞膜表面→細胞膜_______形成小囊→小囊從細胞膜上分離下來，形成_______→進入細胞內部。
2.胞吐的過程：大分子先在細胞內形成_____→囊泡移動到細胞膜處→與細胞膜_____→大分子排出細胞。
3.胞吞、胞吐的特點：主要運輸__________，如蛋白質和多糖；_______（填“需要”或“不需要”）消耗能量；_______（填“需要”或“不需要”）載體蛋白，但需要特定的膜蛋白參與；依賴膜的_______性。
二、物質運輸的特點及與細胞膜的關系
1.細胞膜的功能特點：一種轉運蛋白往往只適合轉運特定的物質，因此，細胞膜上轉運蛋白的__________或轉運蛋白空間結構的變化，對許多物質的跨膜運輸起著決定性的作用，這也是細胞膜具有__________的結構基礎。
2.細胞膜的結構特點：像蛋白質這樣的生物大分子，通過__________進出細胞，其過程也需要膜上蛋白質的參與，更離不開膜上磷脂雙分子層的__________。
參考答案：一、1.內陷 囊泡 2.囊泡 融合 3.生物大分子 需要 不需要 流動
二、1.種類和數量 選擇透過性 2.胞吞或胞吐 流動性
【課上學習】
任務一：閱讀教材提供的資料，探討甲狀腺上皮細胞吸收碘離子的方式。
1． 甲狀腺濾泡上皮細胞吸收碘是通過被動運輸嗎？
2．聯想逆水行舟的情形，甲狀腺濾泡上皮細胞吸收碘是否需要細胞提供能量？
任務二：觀察主動運輸示意圖和動畫，概括主動運輸的過程。
任務三：比較協助擴散和主動運輸的異同。
協助擴撒 主動運輸
相同 運輸物質
是否需要轉運蛋白
不同 運輸方向
是否消耗細胞能量
任務四：唾液腺細胞能分泌淀粉酶，胰島細胞能分泌胰島素。
淀粉酶和胰島素能通過自由擴散、協助擴散或者主動運輸運出細胞嗎？
請你根據細胞膜的結構特點做出分析。
【學習任務五】概括胞吞、胞吐這種跨膜運輸方式。
【學習任務六】以概念圖的方式總結本章所學。
【課后練習】
1．新生兒小腸上皮細胞吸收母乳中的免疫球蛋白需要消耗ATP。該過程屬于（ ）
A．主動運輸 B．協助擴散 C．自由擴散 D．胞吞
2．K＋進入輪藻細胞，乙醇分子進入人體小腸絨毛上皮細胞的方式分別屬于（ ）
A．主動運輸、主動運輸 B．被動運輸、自由擴散
C．被動運輸、主動運輸 D．主動運輸、自由擴散
3．如果抑制小腸絨毛上皮細胞的細胞呼吸，會影響其吸收下列哪種物質（　　）
A．氨基酸 B．甘油 C．氧氣 D．水
4．膽固醇以LDL（低密度脂蛋白）的形式在血液中運輸，并最終與細胞膜上的一種蛋白質相互識別、結合，通過細胞膜內陷形成小囊泡進入細胞中，如圖所示。據圖分析，下列說法不正確的是（　　）
A．膽固醇是構成動物細胞膜的重要成分
B．LDL與膜蛋白的識別與結合具有特異性
C．LDL進入細胞的過程需要消耗ATP
D．LDL進入細胞的過程體現了細胞膜的選擇透過性
5．真核細胞的細胞膜上含有多種離子泵，這些離子泵實際上也是ATP酶。離子泵發揮作用時，會水解ATP為運輸相應的離子提供能量。下列關于離子泵及其相應跨膜運輸的敘述，正確的是（ ）
A．離子泵具有降低化學反應活化能的作用
B．離子泵既能參與主動運輸，也能參與被動運輸
C．離子泵在運輸離子時不具有專一性
D．離子泵發揮作用時，細胞內ATP含量會迅速下降
6．通道蛋白是一類跨越細胞膜磷脂雙分子層的蛋白質。腎小球的濾過作用和腎小管的重吸收作用，都與水通道蛋白的結構和功能有直接關系，水分子這種跨膜運輸方式屬于（　）
A．自由擴散 B．協助擴散 C．主動運輸 D．胞吞或胞吐
7．如圖代表的物質跨膜運輸方式是（ ）
A．主動運輸 B．胞吞
C．滲透 D．協助擴散
8．在研究具體的物質 X 時，發現與曲線②和③相符，試問：細胞膜運輸物質 X 的方式是（ ）
A．易化擴散 B．擴散 C．主動轉運 D．胞吞作用
9．對離體的心肌細胞施用某種毒素，可使心肌細胞對Ca2+的吸收量明顯減少，而K+的吸收不受影響。說明該種毒素的作用機理可能是（ ）
A．抑制心肌細胞的能量供應 B．改變了心肌細胞的細胞膜結構
C．改變了膜兩側的Ca2+濃度差 D．抑制了Ca2+載體蛋白的活性
10．圖甲、乙分別表示載體介導和通道介導的兩種易化擴收方式，其中通道介導的擴散比載體介導快1000倍。下列敘述正確的是 （ ）
A．通道蛋白和載體蛋白均具有一定的特異性
B．水分子更多的是通過自由擴散方式進出細胞
C．協助擴散時，不消耗能量，載體蛋白不會發生自身構象的改變
D．易化擴散是細胞最重要的吸收和排出物質的方式
11．甲圖是局部細胞膜的結構模型和物質跨膜運輸的方式示意圖，其中A、B代表物質或結構，a、b、c、d、e代表物質運輸的方式；乙圖是同種營養液分別培養番茄和水稻后各種離子濃度的變化。請據圖回答有關問題：
(1)動物細胞吸水膨脹時，圖甲中B的厚度會變小，這說明生物膜具有_____________，生物膜具有該特點的原因是 __________________。
(2)從圖乙可知，水稻生長過程中對Mg、Ca、Si三種離子中需求量最大的是Si，說明細胞對不同離子的吸收具有 ____這主要是與甲圖結構中的[ ]_____有關。
(3)模型與建模是科學研究中常用的科學思維方法，模型的形式很多，其中甲圖模型屬 __________________。
12．下圖甲、圖乙表示物質的跨膜運輸過程，其中A1、A2、A3、A4、B、D表示生物分子，a、b、c、d、e表示跨膜運輸方式。請據圖回答問題：
(1)圖甲A2是______（填具體名稱），作用特點是_______________。
(2)圖乙表示存在于動物細胞膜上的一種載體Na+-K+泵，具有ATP酶活性。該泵每消耗1個的ATP，就將3個Na+泵出細胞外，同時將2個K+泵入細胞內。Na+、K+通過Na+-K+泵的跨膜運輸方式是___________，理由是_________________。
(3)將形狀、大小相同的蘿卜條A和蘿卜條B各5段，分別放在不同濃度的蔗糖溶液（甲~戊）中相同時間后，取出蘿卜條稱重，結果如圖三所示。由圖可知：
①蘿卜條A與蘿卜條B的細胞液濃度大小的關系為A___________B（填“>” 或“<”）。
②五種蔗糖溶液的濃度關系是___________（按從大到小順序）。
參考答案：
1．D 免疫球蛋白屬于大分子，新生兒小腸上皮細胞吸收母乳中的免疫球蛋白需要消耗ATP，此過程為胞吞，D正確。
2．D 一般離子、氨基酸、葡萄糖等跨膜運輸的方式為主動運輸；氧氣、二氧化碳、水、甘油、乙醇等物質的運輸方式為自由擴散，所以K＋進入輪藻細胞，乙醇分子進入人體小腸絨毛上皮細胞的方式分別屬于主動運輸和自由擴散，D正確，ABC錯誤；故選D。
3．A 氨基酸被小腸絨毛上皮細胞吸收屬于主動運輸，消耗能量，而甘油、氧氣和水的運輸都屬于自由擴散，不消耗能量，因此抑制細胞的呼吸后會影響能量的供應，因此氨基酸的吸收會被影響，A正確。
4．D 膽固醇是構成動物細胞膜的重要組成成分，同時參與血液中脂質的運輸，A正確；據圖可知，LDL需要與特異性受體結合，LDL與膜蛋白的識別與結合具有特異性，B正確；LDL進入細胞的過程為胞吞，需要細胞呼吸產生的ATP提供能量，C正確；LDL進入細胞的過程為胞吞，這與細胞膜的流動性有關，D錯誤。
5．A 離子泵實際上是ATP酶，而酶具有降低化學反應活化能的作用，A正確；離子泵運輸相應離子時消耗ATP，因此離子泵參與的是主動運輸，B錯誤；不同的離子泵運輸的離子不同，即離子泵運輸離子時具專一性，C錯誤；細胞內ATP含量“少而穩定”，D錯誤。
6．B 水分子順濃度梯度運輸，需要水通道蛋白的協助，這種跨膜運輸方式屬于協助擴散，B正確，ACD錯誤。
7．A由圖可知，該物質是逆濃度梯度運輸，需要載體，也消耗能量，故此物質跨膜運輸方式為主動運輸，A正確，BCD錯誤。
8．A 物質X運輸方式時，發現與曲線②和③相符，而②曲線圖中，在一定濃度范圍內，隨著物質濃度增加，物質跨膜速率增加，但達到一定濃度后不再增加，原因是受到載體數量的限制，運輸方式屬于易化擴散（協助擴散）或主動轉運（主動運輸）；③氧氣濃度變化，不會影響運輸速率，說明物質的運輸速率與能量無關，運輸方式屬于自由擴散（簡單擴散）和易化擴散（協助擴散）；綜合兩曲線特點，說明細胞膜運輸物質X的方式是易化擴散（協助擴散），A正確；擴散是分子或離子從高濃度處向低濃度處運動的現象，與曲線①相符，B錯誤；由分析可知，主動轉運（主動運輸）與曲線②和④相符，C錯誤；由分析可知，胞吞作用需要消耗能量，與曲線④相符，D錯誤。
9．D 心肌細胞吸收Ca2+、K+等物質的方式是主動運輸，需要載體，消耗能量。現施用了某種毒素，但對K+的吸收則不受影響，說明沒有影響細胞的呼吸供能，因此這種毒素的作用對象最可能是Ca2+載體，因為載體具有專一性。D正確。
10．A 通道蛋白和載體蛋白均具有一定的特異性，一般只能運輸特定的物質，A正確；水分子進出細胞的方式是自由擴散和協助擴散，更多的是通過協助擴散方式進出細胞，B錯誤；協助擴散時，不消耗能量，載體蛋白會發生自身構象的改變，C錯誤；細胞主要以主動運輸的方式吸收物質，D錯誤。
11．【答案】(1) 流動性 組成生物膜的磷脂分子和大多數蛋白質分子是可以運動的 (2) 選擇性 A 載體蛋白或蛋白質 (3)物理模型
【解析】本題以圖文結合為情境，考查學生對細胞膜的亞顯微結構、物質跨膜運輸的其他實例、物質跨膜運輸的方式、模型的種類等相關知識的識記和理解能力，以及識圖分析的能力。(1) 動物細胞吸水膨脹時，圖甲中B所示的磷脂雙分子層的厚度會變小，這說明生物膜具有一定的流動性。由于組成生物膜的磷脂分子和大多數蛋白質分子是可以運動的，導致生物膜在結構上的特點是具有一定的流動性。(2)分析圖乙可知：一段時間后，水稻培養液中的Ca與Mg離子的濃度均大于初始濃度，而Si離子濃度遠遠小于初始濃度，說明水稻吸收Ca與Mg離子的速度小于吸水的速度，而吸收Si離子的速度大于吸水的速度，進而說明水稻生長過程中，對Mg、Ca、Si三種離子中的需求量最大的是Si。植物對離子的吸收方式是主動運輸，主動運輸需要能量與載體蛋白的協助。對比分析圖乙中的各種離子濃度的變化可知：同種植物細胞對不同離子的吸收量不同，說明對不同離子的吸收具有選擇性，這主要是與甲圖結構中的[A]載體蛋白有關。(3)物理模型是以實物或圖畫形式直觀地表達認識對象的特征，據此可知：甲圖模型屬于物理模型。
12．【答案】(1) 通道蛋白 只容許與自身通道的直徑和形狀相適配、大小和電荷相適宜的分子或離子通過（分子或離子通過通道蛋白時，不需要與通道蛋白結合）
(2) 主動運輸 需要Na+-K+泵載體和能量
(3) > 乙＞丁＞甲＞戊＞丙
【解析】(1)由圖示可知，A2是是通道蛋白，通道蛋白的作用特點是只容許與自身通道的直徑和形狀相適配、大小和電荷相適宜的分子或離子通過，當分子或離子通過通道蛋白時，不需要與通道蛋白結合。(2)由圖可知，Na+、K+通過Na+-K+泵的跨膜運輸需要載體蛋白、也消耗能量，符合主動運輸的特點，即屬于主動運輸。(3)①由圖三甲可知，A與所在的蔗糖溶液濃度相當，B因失水而質量減少，說明B細胞液濃度小于所在的蔗糖溶液濃度，所以A的細胞液濃度大于B的細胞液濃度。②根據圖三可知，蘿卜條A與所在的甲蔗糖溶液濃度相當，在乙、丁蔗糖溶液中失水且乙失水程度大于丁，故乙濃度大于丁，丁大于甲，在丙戊蔗糖溶液中吸水且丙吸水程度大于戊，即五種蔗糖溶液的濃度關系是乙＞丁＞甲＞戊＞丙。

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