4.2 主动运输与胞吞胞吐 课件 2022——2023学年高一上学期生物人教版必修1

主动运输与胞吞、胞吐 1 情境引入:水体富营养化治理 背景:某地由于大量排放未经处理的生活污水和工业废水,导致水体中N、P等营养盐含量过多(磷主要以磷酸盐形式存在),水生生物尤其是藻类大量繁殖,水体生态平衡被破坏,大量水生生物死亡。 思考一: 要修复水体生态平衡,最关键要改变的是什么? 减少水体中过多含N、P的营养盐。 利用植物吸收利用氮、磷元素进行代谢活动以去除水体中氮、磷营养物质的方法。 植物生态修复法治理水体富营养化 2 情境分析:H2PO4-的运输方式研究 资料一:研究者将大蒜的根分别浸入不同浓度的磷酸盐溶液中,在相同且适宜的条件下培养一段时间,测得下图所示的磷吸收速率曲线。 思考二:大蒜根是否吸收磷酸盐呢?为什么? 可能为协助扩散 理由:该图显示,需要载体蛋白 思考三:判断大蒜根细胞吸收磷可能是我们上节课学过哪种运输方式? 为什么? 吸收 在不同浓度的溶液中,均有一定的吸收速率。 特点一 3 情境分析:H2PO4-的运输方式研究 资料二:实验研究发现在0.025mmol/L的H2PO4-浓度下,大蒜根细胞中 的磷酸盐浓度为0.04-0.12mmol/L ,此时细胞仍能吸收磷。 思考四:我们之前的推测是否成立? 逆浓度梯度运输 之前的推测不成立 特点二 推测:大蒜根细胞吸收硫酸盐需要细胞提供能量 4 情境分析:H2PO4-的运输方式研究 资料三:研究发现将大蒜根细胞浸入含DNP(DNP能抑制线粒体的功能)的磷酸盐溶液中,细胞吸收磷的速率明显下降。 思考五:此实验说明大蒜根细胞吸收磷还具有什么特征? 线粒体(有氧呼吸的主要场所) ATP(直接能源物质) H2PO4-的运输 产生 离不开 需要 证明:大蒜根细胞吸收磷酸盐需要细胞提供能量 特点三 5 物理模型构建:主动运输 任务一:将概念模型转化为物理模型(类似于自由扩散和协助扩散,磷脂双分子层可以用两条线表示) (1)逆浓度梯度运输 特点: (2)需要特定的载体蛋白 (3)需要消耗能量 物质逆浓度梯度进行的跨膜运输,需要载体蛋白的协助,同时还需要消耗细胞内化学反应释放的能量,这种方式叫作主动运输。 6 过程描述: H2PO4-的主动运输 细胞外 细胞内 细胞膜 载体蛋白 能量 7 生命观念:结构与功能相适应 资料四:研究发现大蒜根细胞几乎不吸收污水中的重金属离子,而对H2PO4 -的吸收能力较强。 思考六: (1)这个例子表明了主动运输的什么特点呢? (2)从结构的角度,大蒜根细胞为什么能选择性地吸收磷? 选择性吸收 细胞膜上的载体蛋白:一种载体蛋白通常只适合与一种或一类离子或分子结合。 结构 载体蛋白的专一性 功能 细胞膜物质运输的选择透过性 决定 8 生命观念:结构与功能相适应 资料五:囊性纤维病是一种遗传病,患者常死于呼吸道感染,肺部阻塞。 表层原因: 粘液又厚又干 分子层面: 载体蛋白结构改变 9 归纳概括:主动运输的意义 思考七:大蒜根细胞即使消耗能量也要吸收磷,吸收磷对细胞有什么用途呢? 碘浓度低 碘浓度高 10 归纳概括:主动运输的意义 选择性吸收所需要的物质,排出代谢废物和有害物质 从而保证细胞和个体生命活动的需要。 11 联系生活:主动运输的例子 实例分析:小肠绒毛上皮细胞吸收小肠液中的葡萄糖,并运输到组织液的过程。 思考七: (1)图中涉及几次跨膜运输,分别属于哪种跨膜运输方式? (2)描述小肠上皮细胞吸收葡萄糖的过程。思考这个过程是否需要消耗能量。 过程:载体蛋白顺浓度差将Na+转入细胞的同时,将葡萄糖逆浓度梯度转运进来。 主动运输 协助扩散 主动运输 消耗能量 三次 12 知识小结:物质跨膜运输方式 物质跨膜运输方式 被动运输 主动运输 自由扩散 协助扩散 物质运输方向 是否需要载体蛋白 是否需要消耗能量 举例 顺浓度梯度 高浓度 低浓度 顺浓度梯度 高浓度 低浓度 逆浓度梯度 低浓度 高浓度 不需要 需要 需要 不消耗 不消耗 消耗 影响运输速率的因素 浓度差的大小 浓度差大小、载体的种类和数量 载体的种类数量、氧浓度、温度等 水、气体(氧气、二氧化碳)、脂溶性小分子(甘油、乙醇、苯等) 水分子、离子、葡萄糖、氨基酸顺浓度梯度运输 离子或其他物质逆浓度梯度运输 13 数学模型分析:三种跨膜运输方式 任务二:分析下面各图分别对应哪种跨膜运输方式?图中A、B、C三点物质运输速率的限制因素分别是什么? 能量 运输速率 浓度差 运输速率 O O C 自由扩散 运输速率 浓度差 O 运输速率 能量 O A B 自由扩散或协助扩散 主动运输 协助扩散或主动运输 载体蛋白数量 载体蛋白数量 能量 14 习题练习:主动运输 例 1 离子泵是一种具有ATP 水解酶活性的载体蛋白,能利用水解ATP 释放的能量跨膜运输离子。下列叙述正确的是( ) A. 离子通过离子