4.2 主动运输与胞吞、胞吐（精彩课件）-【堂堂清】2024-2025学年高一生物上学期同步精品课件（2019人教版必修1）

4.2 主动运输与胞吞、胞吐 本节聚焦： 1.主动运输与被动运输的区别是什么？ 这对生活有什么意义？ 2.胞吐、胞吐有什么特点？ 对于细胞的生命活动有什么意义？ 3.物质跨膜运输的方式与细胞膜的结构 有什么关系？ 1 问题探讨 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。 甲状腺滤泡上皮细胞 思考 甲状腺滤泡上皮细胞吸收碘是通过被动运输吗？ 不是，其运输方向是逆浓度梯度（溶质分子：低浓度→高浓度）。 需要细胞提供能量。 思考 联想逆水行舟的情形，甲状腺滤泡上皮细胞吸收碘是否需要细胞提供能量？ 主动运输 01 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 ①运输方向： ②特点： ③实例： 需要载体（载体蛋白），需要能量 甲状腺滤泡上皮细胞吸收碘； 逆浓度梯度 小肠上皮细胞吸收氨基酸、葡萄糖； 红细胞和轮藻细胞吸收K+； 外 内 细胞膜 载体蛋白 能量 小分子物质 （溶质分子：低浓度→高浓度） 主动运输 01 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 ④影响因素： 能量、载体蛋白的数量 能量供应 物质运输速度 0 P点 受载体蛋白数量限制。 思考 P点后的物质运输速度受到什么的限制？ 思考 为什么氧气浓度为0时， 主动运输仍可进行？ 氧气浓度 物质运输速度 0 P点 A点 A点由无氧呼吸提供能量。 主动运输 01 【事实1】在自然界中生长的生物所处的环境中的营养物质含量 往往很低,在这种情况下被动运输难以发挥作用。主动运输则可 以逆浓度运输,将环境中较低浓度营养物质运输进入胞内,保证 生物正常生长繁殖。 【事实2】生物体代谢产生的代谢废物如尿酸，尿素氮,肌酐等很重要的排出途径是通过肾脏的滤过作用排出，如果肾脏功能出现问题，血液中的垃圾就无法及时排出，这些毒素在人体内积累到一定浓度时就会出现尿毒症。 思考 请根据以上事实，尝试归纳主动运输的意义。 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。 扩展：主动运输的类型 【旧知识回顾】 线粒体是细胞进行 的主要场所，是细胞的“动力车间”。 细胞生命活动所需的能量，大约95%来自线粒体。 主动运输，根据其能量来源，可分为两种类型。 有氧呼吸 【知识链接】 ATP是直接的能源物质，有氧呼吸所释放的能量，会用于形成ATP， ATP转运到细胞需要利用能量的场所后（如进行主动运输的场所）， 再水解为ADP和Pi，并释放能量。 扩展：主动运输的类型 ①直接型： 直接消耗ATP（ATP水解释放能量）， 这种主动运输，通常称为泵(ATP驱动泵)。 如：Na＋－K＋泵。 ATP驱动泵既是载体,同时也是催化ATP水解的酶。 ②间接型： 如：肾小管上皮细胞逆浓度吸收葡萄糖时， 没有直接消耗ATP（ATP水解释放能量）， 而是利用了Na＋顺浓度梯度运输产生的势能。 但是Na＋浓度差的建立是依靠 的， 而此过程需要消耗ATP。 Na＋－K＋泵 1.物质跨膜运输是细胞维持正常生命活动的基础之一，也是细胞膜的重要功能之一。如图表示某种离子跨膜运输的过程，下列叙述正确的是(　　) 重点题型随堂练1：主动运输 C A．用呼吸抑制剂处理不会影响该离子的跨膜运输 B．图中膜结构一定是细胞膜 C．这种运输方式能够保证活细胞主动选择吸收所需要的营养物质 D．膜上载体蛋白结合离子后其空间结构发生不可逆的改变 呼吸抑制剂处理会抑制细胞呼吸，能量产生受阻，会影响，×； 也有可能是细胞器膜，×； 膜上载体蛋白与离子结合后构象会发生改变，但这种改变是可逆的，×； 需要能量， 需要载体蛋白，→主动运输 √； 2．B　[协助扩散是将物质顺浓度梯度的运输，运输过程中，膜两侧的浓度差缩小，所以协助扩散可以降低细胞内外葡萄糖的浓度差，A正确；a点与b点相比，载体蛋白GLUT1的数量一样多，制约葡萄糖转运速率的主要因素是葡萄糖的浓度，B错误；c点与a点相比，两点葡萄糖浓度一样，因载体蛋白数量不同而运输速率不同，C正确；与无蛋白质的磷脂双分子层相比，有载体蛋白时运输速率明显加快，所以载体蛋白的存在能显著提高细胞摄取葡萄糖的速率，D正确。] 2.主动运输的能量可来自ATP水解或电化学梯度(离子的浓度梯度)，如图是与小肠上皮细胞有关的葡萄糖跨膜运输的示意图，其中a、b、c表示载体蛋白。据图分析，下列叙述正确的是(　　) 重点题型随堂练1：主动运输 C A．载体蛋白b转运葡萄糖的过程中需要ATP水解供能 B．在载体蛋白c的协助下，细胞内外的Na＋浓度趋于相同 C．肠腔中的Na＋浓度降低，会影响小肠上皮细胞吸收葡萄糖 D．机体短暂的供氧不足，会影响葡萄糖由小肠上皮细胞进入组织液 如图，葡萄糖从高浓度向低浓度运输-协助扩散，不需要消耗能量，×； 如图，Na＋由低浓度向高浓度运输，浓度差增大，×； 如图，吸收葡萄糖的能量来源于Na＋顺浓度梯度运输产生的势能，会影响，√； 如图，葡萄糖由小肠上皮细胞进入组织液，需要载体，不需要能量，×； 2．B　[协助扩散是将物质顺浓度梯度的运输，运输过程中，膜两侧的浓度差缩小，所以协助扩散可以降低细胞内外葡萄糖的浓度差，A正确；a点与b点相比，载体蛋白GLUT1的数量一样多，制约葡萄糖转运速率的主要因素是葡萄糖的浓度，B错误；c点与a点相比，两点葡萄糖浓度一样，因载体蛋白数量不同而运输速率不同，C正确；与无蛋白质的磷脂双分子层相比，有载体蛋白时运输速率明显加快，所以载体蛋白的存在能显著提高细胞摄取葡萄糖的速率，D正确。] 与社会的联系：囊性纤维病 囊性纤维病发生的主要原因是： 患者肺部支气管上皮细胞表面的转运氯离子的载体蛋白的功能发生异常，导致患者支气管中粘液增多，造成细菌感染。 随堂小结:离子和小分子物质的跨膜运输 方式 被动运输 主动运输 自由扩散 协助扩散 运输方向 是否 需要载体 是否 消耗能量 影响因素 顺浓度梯度 顺浓度梯度 逆浓度梯度 不需要 需要 （转运蛋白） 需要 （载体蛋白） 不消耗 不消耗 消耗 浓度差 ①浓度差 ②转运蛋白的数量 ①能量 ②载体蛋白的数量 补充：物质浓度、温度也会影响上述跨膜运输速率。 随堂小练：影响物质跨膜运输的曲线分析 1.浓度差对物质跨膜运输的影响 浓度差 物质运输速度 0 P点 浓度差 物质运输速度 0 浓度差 物质运输速度 0 中，浓度差越大，运输速率越大（如图A）。 中，浓度差达到一定程度后，运输速率不再继续增加（如图B）。 原因是: 。 不受浓度差的影响（如图C）。 A B C 自由扩散 协助扩散 主动运输 受转运蛋白数量的限制 随堂小练：影响物质跨膜运输的曲线分析 2.转运蛋白数量对物质跨膜运输的影响 转运蛋白数量 物质运输速度 0 P点 转运蛋白数量 物质运输速度 0 不受转运蛋白数量的影响（如图A）。 中，其他条件适宜的情况下，转运蛋白数量越多， 转运速率越大（如图B）。 A B 自由扩散 协助扩散和主动运输 随堂小练：影响物质跨膜运输的曲线分析 3.能量对物质跨膜运输的影响 能量 供应 物质运输速度 0 P点 能量 供应 物质运输速度 0 不受能量供应的影响（如图A）。 中，随着能量供应的增多，转运速率也越大（如图B）。 但能量供应达到一定程度后，运输速率不再继续增加， 原因是: 。 A B 自由扩散和协助扩散 主动运输 载体蛋白的数量限制 【现象1】转运蛋白虽然能够帮助许多离子和小的分子通过细胞膜，但是，对于像蛋白质和多糖这样的生物大分子的运输却无能为力。 【现象2】变形虫摄取水中的有机物颗粒，就需要解决大分子物质进入细胞的问题。 思考 这些大分子和颗粒物质是怎样进出细胞的呢？ 胞吞和胞吐 02 【胞吞】当细胞摄取大分子时， ①首先是大分子与膜上的 结合， ②从而引起这部分细胞膜内陷形成 包围着大分子， ③小囊从 上分离下来，形成 ，进入细胞内部。 小囊 蛋白质 细胞膜 囊泡 ① ② ③ 注1：胞吞不需要载体蛋白，但需膜蛋白的参与识别。 注2：胞吞形成的囊泡， 在细胞内可以被溶酶体降解。 需要能量 胞吞和胞吐 02 【胞吐】细胞需要外排的大分子， ①先在细胞内形成 ， ②囊泡移动到 处，与细胞膜融合， ③将大分子排出细胞，这种现象叫胞吐。 囊泡 细胞膜 ① ② ③ 需要能量 胞吞和胞吐：白细胞消灭病菌 02 胞吞和胞吐 02 讨论 胞吞、胞吐过程的实现与生物膜结构的特性有什么关系？ 细胞膜结构的流动性是胞吞胞吐的基础； 胞吞胞吐过程中膜的变形本身也体现了膜的流动性 思考 在物质的跨膜运输过程中，胞吞、胞吐是普遍存在的。 若某大分子通过胞吞、胞吐进出细胞，其需要穿过几层膜？ 0层膜。 胞吞和胞吐 02 讨论 游离于细胞质基质中的核糖体合成的蛋白质多是供细胞自身使用（胞内蛋白），而附着在内质网上的核糖体合成的蛋白质能够分泌到细胞外（分泌蛋白），试分析其中道理。 ①游离核糖体(无膜细胞器，无法形成囊泡)所合成的蛋白质是大分子有机物，无法直接通过 或 穿过细胞膜运输到细胞外； ②附着核糖体合成的蛋白质能进入 网腔中，并借助 转移到 经过加工包装后，包裹在 中的蛋白质以 方式分泌出细胞外。 被动运输 主动运输 内质网 囊泡 高尔基体 囊泡 胞吐 与社会的联系:痢疾内变形虫 变形虫既能通过胞吞摄取单细胞生物等 食物，又能通过胞吐排出食物残渣和废物。 在人体肠道内寄生的一种变形虫——痢疾内变形虫，能通过胞吐作用分泌蛋白分解酶，溶解人的肠壁组织，通过胞吞作用“吃掉”肠壁组织细胞，并引发阿米巴痢疾。这种病原体通过饮食传播，注意个人饮食卫生、加强公共卫生建设是预防阿米巴痢疾的关键措施。 随堂小结:大分子和颗粒物质的跨膜运输 方式 胞吞 胞吐 运输方向 是否 需要载体 是否 消耗能量 影响因素 举例 胞外→胞内 胞内→胞外 不需要 不需要 需要 需要 能量、温度 能量、温度 白细胞吞噬病菌 分泌蛋白的分泌 3.受体介导的胞吞是一种特殊类型的胞吞作用，主要用于细胞摄取特殊的生物大分子，其过程 如图所示。下列叙述正确的是(　　) 重点题型随堂练2：胞吞和胞吐 A A．构成有被小泡膜的基本支架是磷脂双分子层 B．该过程需要膜上蛋白质的参与但不消耗能量 C．上图说明细胞摄取大分子需要借助载体蛋白 D．性激素属于分泌蛋白，促进生殖器官的发育和生殖细胞的形成 生物膜的基本支架均是磷脂双分子层，√； 胞吞需要消化能量，×； 不需要载体蛋白，但需要膜上蛋白质识别，×； 性激素的化学本质是脂质，×； 题图说明细胞摄取大分子不需要借助载体蛋白来运输，大分子通过胞吞方式进入细胞，C错误；性激素是固醇类激素，不是分泌蛋白，D错误。 4.如图是物质跨膜运输三种方式的示意图，据图分析，下列有关说法错误的是(　　) 重点题型随堂练2：胞吞和胞吐 C A．脂溶性物质易透过细胞膜，是因为组成细胞膜的主要成分有磷脂分子 B．经研究某动物会将体内多余的盐分通过方式①排出体外，说明其运输方式为被动运输 C．葡萄糖是细胞内主要的能源物质，进入细胞只能通过方式③ D．对某动物的心脏施加某种毒素后，对Ca2＋的吸收明显减少，但不影响对K＋和葡萄糖的吸收，原因可能是毒素抑制了心肌细胞膜上转运Ca2＋载体蛋白的活性 协助扩散 自由扩散 主动运输 葡萄糖分子进入红细胞是通过②扩散作用，×； 葡萄糖分子进入红细胞，是通过①协助扩散，葡萄糖分子进入小肠绒毛上皮细胞，是通过③主动运输，C错误。 总结：细胞的物质输入和输出的基础 除一些不带电荷的小分子可以 的方式进出细胞外，离子和较小的有机分子（如葡萄糖和氨基酸等）的跨膜运输必须借助于 ， 这又一次体现了 。 ①细胞膜具有选择透过性的结构基础：细胞膜上转运蛋白的 ，或 的变化， 对许多物质的跨膜运输起着决定性的作用。 ②胞吞与胞吐的结构基础： 需要膜上 的参与，更离不开膜上 。 自由扩散 转运蛋白 蛋白质是生命活动的承担者 种类和数量 转运蛋白空间结构 蛋白质 磷脂双分子层的流动性 随堂小练 物质出入细胞的方式如下图所示，请据图回答下列问题。 (1)A代表 分子；B代表 ，构成了细胞膜的基本支架。 图中物质B的排列方式与 有密切关系。 蛋白质 磷脂双分子层 细胞内和细胞外的液体都是水溶液 随堂小练 物质出入细胞的方式如下图所示，请据图回答下列问题。 (2)在a~e五种运输方式中，代表主动运输的是_______。 代表自由扩散的是_____，代表协助扩散的是_____。 维生素D进入小肠上皮细胞应是图甲中编号____； 葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞的过程是图甲中编号____。 a、e b c、d b a 随堂小练 物质出入细胞的方式如下图所示，请据图回答下列问题。 (3)唾液腺细胞分泌唾液淀粉酶能不能通过a~e中的某种方式运输？ ______，其运输方式是________。  不能 胞吐 本章小结 $$