4.2主动运输与胞吞、胞吐课件2023-2024学年高一上学期生物人教版必修1

4.2主动运输与胞吞胞吐 问题探讨 甲状腺 碘浓度低 碘浓度高 甲状腺滤泡上皮细胞 人体甲状腺分泌的甲状腺激素,在生命活动中起着重要作用。碘是合成甲状腺激素的重要原料。甲状腺滤泡上皮细胞内碘浓度比血液中的高20~25倍。 轮藻细胞中K+的浓度比周围水环境高63倍。 人红细胞中K+的浓度比血浆高30倍。 细胞如何吸收这些低浓度的离子和分子? 2.特点: 浓度→ 浓度, 需要 和 。 1.定义:物质 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。 载体蛋白 能量 3.举例:大多数离子进出细胞、小肠上皮细胞吸收葡萄糖、氨基酸 高 低 逆浓度梯度 4.运输速度与物质浓度及能量的关系曲线: 能量 载体蛋白的数量 影响因素: 一、主动运输 运输速度 物质浓度 运输速度 能量 O2 5.主动运输的意义: 主动运输普遍存在于动植物和微生物细胞中,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,从而保证细胞和个体生命活动的需求。 磷酸盐离子载体模式图 磷酸盐离子 H+载体模式图 H+ H+ 载体蛋白具有专一性 一种载体蛋白只转运一种或一类分子或离子 离子或分子要与载体蛋白结合,在能量的推动下,载体蛋白的空间结构会发生变化,将结合的分子或离子从细胞膜一侧转运到另一侧并释放后,载体蛋白又恢复原状。 物质出入细胞的方式 被动运输 主动运输 自由扩散 协助扩散 物质运输 方向 是否需要转运蛋白 是否需要消耗能量 举例 小分子物质跨膜运输三种方式的比较 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 影响运输的因素 水分子、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、葡萄糖进入红细胞、氨基酸顺浓度梯度运输 离子或其他物质逆浓度梯度运输 浓度差 浓度差、转运蛋白 载体蛋白、能量 1.以上各图分别对应哪种跨膜运输方式? 2.图中A、B、C三点物质运输速率的限制因素分别是什么? 协助扩散或主动运输 协助扩散或自由扩散 载体蛋白数量的限制 载体蛋白数量的限制 能量的限制 自由扩散 主动运输 影响因素: 1.原发性主动运输: 各种离子泵直接利用能量逆浓度运输,过程中浓度不会影响离子泵工作效率,但是离子浓度可能控制着离子泵开关,影响它是否工作,从这个角度,不能说浓度对主动运输完全没有影响。而平时考察强调的是载体数量和能量供应对它的影响。 2.继发性主动运输: 在离子泵产生浓度差后,(载体)利用其中储存的电化学势能完成物质转运,是间接的主动运输。这个过程需要载体参与,载体特性,在饱和点下,浓度会影响效率,相当于载体能干活,但没那么多物质给它搬运,这时效率随浓度升高,达到饱和点就稳定了,因此是有一定影响的。 与社会的联系 囊性纤维病的主要病因是患者肺部支气管上皮细胞表面转运Cl-的载体蛋白的结构和功能发生异常,导致患者支气管中黏液增多,造成细菌感染。 类似的疾病还有很多,解析这些转运蛋白的结构,将有助于找到治疗疾病的办法。 囊性纤维化是一种罕见的致命疾病,患者的肺部、消化道和身体其他部位可形成稠厚的黏液,从而导致严重的呼吸和消化系统病变 具体可参考论文:CFTR氯离子通道与囊性纤维化病,欢迎加QQ群获取 探究点一:主动运输 1.甲、乙、丙三种植物对土壤中M离子的吸收情况不同,甲不能吸收,乙、丙能吸收且丙吸收的速率更快,据此分析: (1)研究表明甲根毛细胞膜上不具有运输M的载体蛋白,乙、丙根毛细胞膜上具有运输M的载体蛋白,而且丙的细胞膜上运输M的载体蛋白数量多。这说明影响主动运输的因素之一是什么? (2)研究表明,丙植物对M离子的运输速率和细胞的能量供应之间的关系如图所示,请分析: ①ab 段的变化说明了什么? ②bc 段的变化原因是什么? ③在真核细胞中,与主动运输关系 最密切的两种细胞器是什么? ①随能量供应的增加,运输速率增大,说明主动运输需要消耗能量。②载体蛋白数量的限制,运输速率不再增加。③核糖体和线粒体。 载体蛋白的种类和数量。 2.主动运输需要的能量主要通过细胞进行有氧呼吸提供。植物生长需从土壤中吸收大量无机盐。请解释在农业生产中为什么要给作物松土? 1.探究植物对某离子的吸收是主动运输还是被动运输 2.探究植物对某离子的吸收是自由扩散还是协助扩散 探究二: 物质跨膜运输的实验设计 二、胞吞与胞吐 大分子物质要进出细胞的方式为胞吞和胞吐。 胞吞:大分子与膜上的蛋白质结合,细胞膜内陷形成小囊包裹大分子,小囊从细胞膜分离形成囊泡,进入细胞内部 大分子 膜蛋白 特点:① 与浓度无关 ② 不需要载体蛋白的协助 ③ 需要消耗能量 胞吐:需要外排的大分子在细胞内形成囊泡,囊泡移动到细胞膜处,与细胞膜融合后将大分子排