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4.2主动运输与胞吞、胞吐学案
【学习目标】
1.掌握区分被动运输和主动运输的方法。
2.理解主动运输对细胞生活的意义。
3.掌握胞吞、胞吐的特点及对细胞的生命活动的意义。
【学习重难点】
1．举例说明物质出入细胞的主动运输方式和胞吞与胞吐。
2.掌握物质跨膜运输方式的判断方法。
【预习新知】
主动运输
1．概念：物质逆浓度梯度进行跨膜运输，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。
2．过程
(1)K＋、Na＋和Ca2＋等离子和其他物质在逆浓度梯度跨膜运输时，首先与载体蛋白的特定部位结合，一种载体蛋白通常只与一种或一类离子或分子结合。
(2)离子或分子与载体蛋白结合后，在细胞内化学反应释放的能量推动下，载体蛋白的空间结构发生变化，就将它所结合的离子或分子从细胞膜一侧转运到另一侧并释放出来。
(3)载体蛋白随后又恢复原状，又可以去转运同种物质的其他离子或分子。
3．特点
(1)逆浓度梯度运输。
(2)需要能量。
(3)需要载体蛋白的协助。
4．实例：小肠绒毛上皮细胞对Na＋、K＋、葡萄糖、氨基酸等的吸收。
5．生理意义：通过主动运输来选择吸收所需要的物质，排出代谢废物和对细胞有害的物质，从而保证活细胞和个体生命活动的需要。
6．影响因素
(1)细胞外物质浓度。
(2)载体蛋白。
(3)能量。
胞吞与胞吐
1．胞吞和胞吐过程
(1)胞吞
①概念：是大分子与膜上的蛋白质结合，引起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，进入细胞内部的现象。
②实例：白细胞吞噬细菌、变形虫吞噬有机颗粒。
(2)胞吐
①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，将大分子排出细胞的现象。
②实例：胰岛B细胞分泌胰岛素、抗体的分泌。
2．胞吞和胞吐特点
(1)由图中看出，胞吞和胞吐都要发生膜的弯曲、折叠和融合，这体现了生物膜的流动性特点。
(2)细胞的能量供应减少，胞吞和胞吐也会受到影响，这说明胞吞、胞吐也要消耗能量。
【易错提示】
（1）大分子有机物要通过载体蛋白的协助才能进入细胞（ ）
（2）需要消耗ATP的运输方式都是主动运输（ ）
（3）蛋白质通过主动运输方式分泌到细胞外（ ）
（4）性激素通过胞吐作用分泌到细胞外（ ）
（5）氧气浓度的高低对细胞逆浓度梯度吸收物质不造成影响（ ）
（6）温度影响主动运输的速率，也影响被动运输的速率（ ）
（7）主动运输过程中载体蛋白的空间结构不发生改变（ ）
答案：（1）×（2）×（3）×（4）×（5）×（6）√（7）×
【巩固训练】
1.如图表示细胞对大分子物质“胞吞”和“胞吐”的过程。下列与此有关的叙述错误的是( )
A.a与b均要以膜的流动性为基础才可能发生
B.a要有细胞表面识别和内部供能才可能完成
C.b表示细胞分泌的同时会导致膜成分的更新
D.b与a分别是细胞排泄废物和摄取养分的基本方式
2.Ca2+（钙离子）是细胞内重要的信号物质，细胞质基质中游离的Ca2+浓度始终维持在很低水平，这与细胞质膜或细胞器膜上的“钙泵”将Ca2+泵到细胞外或细胞器内有关，钙泵工作时伴随ATP的水解。下列相关叙述正确的是( )
A.Ca元素在细胞中属于微量元素，但作用很大
B.Ca2+被钙泵泵出细胞的方式为主动运输
C.人体血液内Ca2+浓度过低，会引起肌无力
D.内质网腔中的Ca2+浓度低于细胞质基质中的
3.细胞转运大分子物质的方式是胞吞和胞吐。下列相关叙述正确的是( )
A.胞吞和胞吐只能用于运输大分子物质
B.胞吞和胞吐的对象只能是固体物质
C.胞吞和胞吐只与细胞膜上磷脂分子有关，与膜蛋白无关
D.胞吞和胞吐过程都会形成囊泡，并且都要消耗能量
4.下列有关物质跨膜运输的叙述，正确的是( )
A.葡萄糖进入红细胞属于协助扩散
B.白细胞吞噬人侵的病原体、细胞碎片及衰老的红细胞属于主动运输
C.甘油是极性分子，不能以自由扩散的方式通过细胞膜
D.果脯在腌制中慢慢变甜是因为细胞主动吸收糖分
5.下列关于胞吞和胞吐的叙述,错误的是( )
A.胞乔和胞吐过程利用了细胞膜的结构特点
B.胞吞形成的囊泡在细胞内可以被降解
C.乳汁中抗体的分泌过程不需要载体和能量
D.大分子物质通过胞吞摄取通常是先与膜上的蛋白质结合
6.图中①②③表示三种物质进入细胞的不同方式。下列叙述错误的是( )
A.①为自由扩散，脂溶性物质可以通过磷脂分子间隙进入细胞
B.②为主动运输，该载体蛋白运输物质时空间结构会发生变化
C.③为协助扩散，物质通过通道蛋白不需与通道蛋白进行结合
D.图中三种物质进入细胞时，其运输速率与膜内外浓度差有关
7.细胞膜上的Ca2+泵（载体蛋白），通过下图所示①~③的过程完成Ca2+的跨膜运输。据此不能得出( )
A.Ca2+的跨膜运输方式为主动运输 B.Ca2+泵具有ATP酶活性
C.磷酸化的Ca2+泵空间结构发生改变 D.该过程不发生能量的转移
8.下列关于物质跨膜运输的描述，正确的是( )
A.蛋白质分子要通过载体蛋白的转运才能进入细胞内，且消耗能量
B.小分子或离子都可以通过被动运输进入细胞内
C.主动运输发生在细胞逆浓度吸收物质时，既消耗能量，也需要载体蛋白
D.协助扩散和自由扩散都是顺浓度梯度进行的，都不消耗能量，也不需要载体蛋白
9.如图表示物质浓度与氧气浓度对几种物质运输方式的影响，下列相关叙述正确的是( )
A.①只能代表自由扩散，②只能代表协助扩散
B.温度对图示物质运输方式均会产生影响
C.随横坐标数值的增大，②和④两种运输方式不再升高的原因完全不同
D.曲线④表示的运输方式需要消耗能量，抑制有氧呼吸会完全抑制该运输过程
10.如图一是物质跨膜运输示意图，其中离子通道是一种横跨细胞膜的亲水性通道蛋白，具有离子选择性，允许适当大小的离子顺浓度梯度通过，甲乙代表生物膜的成分，abcd代表被转运的物质，①②③④代表不同的运输方式。图二表示物质通过膜的运输速率（纵坐标）随环境中O2浓度（横坐标）的变化。请仔细观察图示并回答有关问题：
(1)很多研究结果都能够有力地支持“脂溶性物质易透过生物膜，不溶于脂质的物质不易透过生物膜”这一理论。这证明组成细胞膜的主要成分中有_________。
(2)对蟾蜍的离体心脏施加某种毒素后，其对 Ca2+的吸收明显减少，但对 K+、C6H12O6的吸收不受影响，最可能的原因是该毒素抑制了心肌细胞膜上：[乙] _________的活动。
(3)图二与图一中的_________（填序号）代表的物质运输方式一致。
(4)O2从肺泡扩散到血液中的方式是[_________]_________，葡萄糖进入红细胞的方式是[_________]_________。
(5)与①方式相比，③方式的主要特点是需要借助_________，该物质是在细胞内的_________上合成的，与③相比，④方式的不同之处是需要消耗_________，主要来自于_________ (细胞器)。
参考答案
1.答案：D
解析：胞吞和胞吐是膜流动性的具体体现，胞吞过程所摄取的大分子通过膜外表面的糖被识别，并消耗能量进入细胞内；细胞分泌是指高尔基体“出芽”形成的囊泡与细胞膜融合，将大分子物质排到膜外，因此，有部分高尔基体膜的成分转移到细胞膜；排泄废物和摄取养分的基本方式是利用膜的选择透过性直接通过细胞膜，以被动运输、主动运输的方式进行的。
2.答案：B
解析：A、Ca元素属于大量元素，在生命活动中具有重要作用，A错误；
B、分析题意，Ca2+通过Ca2+泵运出细胞时消耗ATP，为主动运输，B正确；
C、人体血液内Ca2+浓度过低，会引起抽搐，Ca2+浓度过高会引起肌无力，C错误；
D、分析题意，Ca2+需要通过细胞器膜上的“钙泵”将Ca2+泵到细胞外或细胞器内，该过程需消耗ATP，方式为主动运输，是逆浓度梯度进行的，说明内质网腔中的Ca2+浓度高于细胞质基质中的，D错误。
故选B。
3.答案：D
解析：A、神经递质通过胞吐作用出细胞，而神经递质是小分子物质，A错误；
B、图乙中胞吞、胞吐的对象可以是固体也可以是液体，B错误；
C、胞吞胞吐与细胞膜具有一定的流动性有关，细胞膜的流动性是因为磷脂分子和大多数蛋白质分子可以运动，C错误；
D、胞吞的过程是：当细胞摄取大分子时，首先大分子附着在细胞表面，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。胞吐的过程是：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。可见，胞吞和胞吐作用过程中都能形成囊泡，且都需要消耗能量，D正确。
4.答案：A
解析：
解析：葡萄糖进入红细胞属于协助扩散，A正确；白细胞吞噬入侵的病原体、细胞碎片及衰老的红细胞属于胞吞，B错误；甘油为脂溶性物质，能以自由扩散的方式通过细胞膜，C错误；果脯在腌制时，细胞在高浓度的糖溶液中失水过多死亡，细胞膜失去选择透过性，糖分渗入细胞，导致果脯变甜，D错误。
5.答案：C
解析：A、胞吞和胞吐过程依赖于细胞膜的流动性，即体现了其结构特点，A正确;
B、溶酶体是细胞的消化车间，胞吞形成的囊泡在细胞内可以被降解，B正确;
C、乳汁中抗体的分泌过程是胞吐过程，胞吐不需要载体，但需要能量，C错误;
D、大分子物质通过胞吞摄取通常是先与膜上的蛋白质结合，此后发生膜融合等过程，D正确。
6.答案：B
解析：A、据图分析，①为自由扩散，脂溶性物质可以通过磷脂分子间隙进入细胞，A正确;B、根据试题分析，②为协助扩散，B错误;C、③为协助扩散，物质通过通道蛋白不需与通道蛋白进行结合，C正确;D、图中三种物质进入细胞都为被动运输，其运输速率与膜内外浓度差有关，D正确。
7.答案：D
解析：题图分析，“Ca2+泵是一种能催化ATP水解的载体蛋白;通过ATP水解消耗该过程释放的能量实现钙离子的转运，说明Ca2+泵出细胞的方式是主动运输，整个过程中，磷酸化的Ca2+泵空间结构发生改变，存在能量的转移，即ATP中的能量转移至Ca2+泵上，ABC正确，D错误。
8.答案：C
解析：A、蛋白质分子是生物大分子，不能通过载体蛋白进出细胞，以胞吞、胞吞的方式进出细胞，A错误；
B、小分子有机物和离子一般通过主动运输进入细胞，B错误；
C、主动运输发生在细胞逆浓度吸收物质时，既消耗能量，也需要载体蛋白，C正确；
D、协助扩散和自由扩散都是顺浓度梯度进行的，但协助扩散需要载体蛋白的协助，D错误。
故选C。
9.答案：B
解析：曲线①说明运输速率与物质浓度呈正相关,运输方式为自由扩散,协助扩散的运输速率还会受到转运蛋白数量的限制,A错误;曲线③说明运输速率与O2浓度无关,运输方式为自由扩散或者协助扩散,也可表示哺乳动物成熟红细胞通过主动运输转运某种物质的过程,C错误;曲线④说明该运输过程消耗能量,抑制有氧呼吸并不会完全抑制该运输过程,无氧呼吸也能产生少量的能量供给该物质的运输过程,D错误。
10.答案：
(1)脂质/磷脂分子/磷脂双分子层
(2)转运Ca2+的载体蛋白
(3)④
(4)①；自由扩散；②；协助扩散
(5)载体蛋白；核糖体；能量/ATP；线粒体
解析：(1)很多研究成果有力支持“脂溶性物质易透过生物膜，不溶于脂质的物质不易透过生物膜”这一事实，充分证明组成细胞膜的主要成分中有磷脂分子(甲)，因为磷脂分子为脂质，根据相似相溶原理，脂溶性物质易透过生物膜。
(2)细胞膜上不同离子、分子的载体种类不同，施加某种毒素后，Ca2+吸收减少，而K+、C6H12O6。的吸收不受影响，故最可能的原因是该毒素抑制了心肌细胞膜上转运Ca2+的载体蛋白活性。
(3)图二的运输方式需要能量，表示主动运输，与图1中④代表的运输方式一致。
(4)O2为气体，气体的运输方式为自由扩散，则O2从肺泡扩散到血液中的方式是①自由扩散，葡萄糖进入红细胞的方式是②协助扩散。
(5)④自由扩散和③协助扩散都是顺浓度梯度的运输方式，都不需要能量，其中自由扩散不需要载体蛋白，协助扩散需要载体蛋白，因此与①方式相比，③方式的主要特点是需要借助载体蛋白，载体蛋白是在细胞中的核糖体上合成的;④为主动运输，需要能量和载体蛋白，③表示协助扩散，需要载体蛋白、不需要能量，因此与③相比，④方式的不同之处是需要消耗能量，细胞中的能量主要来自于有氧呼吸，有氧呼吸的场所主要在线粒体。

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