内容正文:
第4章 细胞的物质输入和输出
第1节 主动运输与胞吞、胞吐
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学习目标
1.通过分析不同物质进出胰岛B细胞,归纳主动运输的概念,掌握其过程、特点和意义。(生命观念)
2.通过分析胰岛素的分泌过程,总结胞吞、胞吐的概念,掌握其过程、特点和意义。(生命观念、科学思维)
3.运用所学知识,提出开发治疗糖尿病新型药物的思路。(科学思维、社会责任)
《柳叶刀糖尿病与内分泌学》上,苏黎世的研究人员首次开发出了一种全新用药方法——惬意地听一首歌,短短 5 分钟内,胰岛B细胞就能释放大量胰岛素。
神曲一响,5 分钟降糖
Rock You 的效果位居榜首
神曲一响,5 分钟降糖
胰岛B细胞
——胰岛素
——受体
组织细胞
载体
蛋白
播放音乐
刺激细胞在几分钟内释放胰岛素
胰岛素促进血液中的葡萄糖被载体蛋白G转运进入组织细胞被利用
降低血糖
葡萄糖——
神曲一响,5 分钟降糖
胰岛B细胞
H2O
自由扩散
协助扩散
葡萄糖
①据图判断,水分子、葡萄糖分子可以通过什么方式进入胰岛B细胞呢?说一说你的依据。
水:自由扩散、协助扩散
葡萄糖:协助扩散
②胰岛B细胞中的钾离子、钠离子分别是以什么方式进、出细胞的呢?
学习目标1:通过分析不同物质进出胰岛B细胞,归纳主动运输的概念,掌握其过程、特点和意义。
任务一:分析水和葡萄糖进出胰岛B细胞
普遍现象:哺乳动物细胞外的Na+浓度比细胞内高,而细胞外K+的浓度比细胞外高的多。
Na+浓度低
Na+浓度高
K+的浓度高
K+的浓度低
?
哺乳动物细胞内外Na+、K+浓度比较
学习目标1:通过分析不同物质进出胰岛B细胞,归纳主动运输的概念,掌握其过程、特点和意义。
任务二:分析钠钾离子进出细胞的方式
普遍现象:哺乳动物细胞外的Na+浓度比细胞内高,而细胞内K+的浓度比细胞外高的多。
Na+浓度低
Na+浓度高
K+的浓度高
K+的浓度低
?
细胞外
细胞内
K+
Na+
任务二:分析钠钾离子进出细胞的方式
麦克斯韦妖
Na+-K+泵
斯科因发现了钠钾泵而获得了1997年的诺贝尔化学奖。
逆浓度梯度
消耗能量
识别分子的种类
ATP
载体
蛋白
任务二:分析钠钾离子进出细胞的方式
实验论证
主动运输
斯科因发现了钠钾泵而获得了1997年的诺贝尔化学奖。
逆浓度梯度
消耗能量
载体
蛋白
霍奇金与赫胥黎在1954年前后关于“氰化物对乌贼细胞钠离子的主动运输”的研究是斯科发现钠钾泵的重要基础之一。(氰化物是呼吸抑制剂,影响能量供应)
加入
氰化物
任务二:分析钠钾离子进出细胞的方式
任务三:结合分析,尝试归纳概括主动运输
定义
物质逆浓度梯度进行跨膜运输,需要载体蛋白的协助,同时需要消耗细胞内化学反应释放的能量。
每次转运自身构象会发生改变
定义
物质逆浓度梯度进行跨膜运输,需要载体蛋白的协助,同时需要消耗细胞内化学反应释放的能量。
每次转运自身构象会发生改变
任务四:模拟钠离子运出胰岛B细胞的动态过程,并简述主动运输的特点。
——表示需要转运出细胞的物质
(膜两侧物质的多少代表浓度差)
特点
逆浓度梯度运输(低→高)
1
需要载体蛋白
2
需要能量
3
定义
物质逆浓度梯度进行跨膜运输,需要载体蛋白的协助,同时需要消耗细胞内化学反应释放的能量。
每次转运自身构象会发生改变
特点
逆浓度梯度运输(低→高)
1
需要载体蛋白
2
需要能量
3
例如:小肠上皮细胞吸收葡萄糖、氨基酸等;
肾小管吸收葡萄糖、氨基酸
注:一种载体蛋白通常只转运
一种或一类离子或分子
磷酸盐离子载体模式图
H+载体模式图
任务四:模拟钠离子运出胰岛B细胞的动态过程,并简述主动运输的特点。
主动运输实例分析
如果原尿中的葡萄糖不能被肾小管上皮细胞全部重吸收,则会被排除体外,对人体不利。
主动运输对于细胞的生命活动有什么意义?
主动运输意义:主动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要。
任务四:总结主动运输的意义
胰岛B细胞
胰岛素
(生物大分子)
学习目标2:通过分析胰岛素的分泌过程,总结胞吞、胞吐的概念,掌握其过程、特点和意义。
正常饮食大鼠
禁食3天的大鼠
包裹胰岛素的囊泡很多
1.据图分析,禁食3天的大鼠胰岛B细胞有什么明显变化?这对生命活动有什么意义?
2.胰岛素如何分泌出细胞的呢?
包裹胰岛素的囊泡很少
包裹胰岛素的囊泡减少
→防止低血糖
实验分析: 胰岛B细胞能合成并分泌胰岛素,胰岛素是一种分泌蛋白,某研究团队对正常饮食和禁食3天的大鼠进行研究,获得了如下的电子显微照片。
任务一
胰岛B细胞
葡萄糖
一系列复杂信号转导
Ca+通道
胰岛素
1.胞吐
①在细胞内形成囊泡,
②囊泡移动到细