4.2 主动运输和胞吞、胞吐课件-2024-2025学年高一上学期生物人教版（2019）必修1

第四章 细胞的物质输入和输出 第2节 主动运输 课程内容标准 核心素养对接 　1．举例说明主动运输的过程、特点和意义。 2．举例说明胞吞、胞吐的特点。 3．利用细胞膜的流动镶嵌模型解释物质跨膜运输的方式。 　1．结构与功能观：细胞膜结构与物质运输功能的适应性。(生命观念) 2．分析与综合：对比分析物质运输方式的特点，归纳异同点。(科学思维) 3．根据物质运输方式的差异，设计实验探究某种物质的运输方式。(科学探究) 高浓度 低浓度 自由扩散 磷脂双分子层 载体蛋白 通道蛋白 协助扩散 高浓度 低浓度 高浓度 低浓度 被动运输 O2 葡萄糖 Na+ 比方：球往低处滚 比方：卡车载货下坡 甲状腺滤泡上皮细胞 血液 任务1：阅读教材问题探讨，探讨甲状腺上皮细胞吸收碘离子的方式 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。 1、甲状腺滤泡上皮细胞吸收碘是通过被动运输吗？ 不是 2.甲状腺滤泡上皮细胞吸收碘是否需要细胞提供能量？ 需要 逆浓度梯度运输 I−低 I−高 无论是植物细胞、动物细胞还是微生物细胞，许多物质的跨膜运输是逆浓度梯度的。 例如①小肠液中氨基酸、葡萄糖的浓度远远低于它们在小肠上皮细胞中的浓度，但它们仍然能被小肠上皮细胞吸收； ②人红细胞中K+的浓度比血浆高30倍； ③轮藻细胞中K+的浓度比周围水环境高63倍。 小肠上皮细胞 氨基酸、葡萄糖 高 氨基酸、葡萄糖 低 人红细胞 K+高 K+低 轮藻细胞 K+高 K+低 任务2: 观察主动运输示意图，概括主动运输的过程。 载体蛋白 细胞外 细胞内 ATP 能量 低浓度 高浓度 一、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.特点： 低浓度 高浓度 (逆浓度梯度运输) ②需要载体蛋白的协助 ③消耗能量(ATP) ① 主动运输 — 物质逆浓度梯度进出细胞的运输 低浓度→高浓度，需载体和能量 外 细胞膜 内 能量 比方：卡车载货上坡 注意：载体蛋白具有专一性，一种载体只能与一种相应的被运输的物质相结合。也就是说，不同的物质需要不同的载体运输。不同细胞膜上运输物质的载体的种类和数量是不同的。 例如：K＋、Ca2＋等离子，氨基酸、葡萄糖等进入小肠上皮细胞 载体蛋白具有特异性 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。 请判断图中运输物质的前后顺序：__________________ 不同的物质需要不同的载体蛋白运输。不同细胞膜上运输物质的载体的种类和数量是不同的。 c→b→d→a 考考你 下图的运输方式是哪种方式? 主动运输 载体蛋白 能量 细胞外 细胞内 细胞膜 一、主动运输 4.实例： 3.影响因素： 2.特点： 低浓度 高浓度 (逆浓度梯度运输) ②需要载体蛋白 ③消耗能量 小肠上皮细胞吸收葡萄糖、氨基酸，甲状腺滤泡上皮细胞吸收Ⅰ-、红细胞吸收K+等 ① 载体蛋白的种类和数量、ATP(能量)的多少 载体蛋白 细胞外 细胞内 ATP 能量 5.意义： 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要。 与社会的联系 囊性纤维化发生的原因是，患者肺部支气管上皮细胞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。 任务3：比较协助扩散和主动运输的异同，填写学习任务单。 协助扩散 主动运输 能量 运输方向 是否需载体 是否耗能量 举例 协助扩散 主动运输 任务3：比较协助扩散和主动运输的异同，填写学习任务单。 运输方向 是否需载体 是否耗能量 举例 协助扩散 主动运输 顺浓度梯度 逆浓度梯度 是 是 否 是 红细胞吸收葡萄糖、水通过通道蛋白运输 红细胞吸收K+ 比较三种物质运输方式的异同： 运输方向 是否需载体 是否耗能量 举例 协助扩散 主动运输 自由扩散 顺浓度梯度 逆浓度梯度 是 是 否 是 红细胞吸收葡萄糖 红细胞吸收K+ 顺浓度梯度 否 否 红细胞吸收O2 二、完善物质跨膜运输方式图解 主动运输 自由扩散 协助扩散 载体蛋白 通道蛋白 任务4 唾液腺细胞能分泌淀粉酶，胰岛细胞能分泌胰岛素。淀粉酶和胰岛素能通过自由扩散、协助扩散或者主动运输运出细胞吗？请你根据细胞膜的结构组成做出分析。 淀粉酶和胰岛素都是蛋白质，是生物大分子，因此无法像H2O或CO2这样通过自由扩散穿过细胞膜上的磷脂双分子层。协助扩散和主动运输都是需要细胞膜上的转运蛋白的运输方式，是用来运输离子和小分子的，也无法转运这些大分子。 内质网 合成的蛋白质 高尔基体 囊泡 这种大分子物质排出细胞的过程叫作胞吐。 转运蛋白能够帮助许多离子和小分子通过主动运输或协助扩散进出细胞膜，但是对于像蛋白质和多糖这些生物大分子的运输却无能为力。 变形虫的胞吞、胞吐示意图 有机物颗粒 通过什么方式进入？ 二、胞吞和胞吐 大分子物质或颗粒性物质的运输 (一)胞吞 1.过程： 蛋白质 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 小囊 囊泡 ①细胞外 → 细胞内 ③消耗能量 2.特点： 4.实例： 白细胞吞噬病菌、变形虫吞食食物颗粒等 ②不需要转运蛋白的协助，(但需要特定的膜蛋白参与) 3.影响因素： 能量 二、胞吞和胞吐 大分子物质或颗粒性物质的运输 (二)胞吐 1.过程： 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。 ①细胞内 → 细胞外 ③消耗能量 2.特点： 4.实例： 分泌蛋白的分泌 ②不需要转运蛋白的协助 3.影响因素： 能量 囊泡 （三）胞吞和胞吐的相同点：都________消耗能量,都_______转运蛋白的协助，这两种方式依赖于细胞膜的结构特点,即 。 二、胞吞和胞吐 需要 具有一定的流动性 胞吞胞吐过程中物质通过______层生物膜。 0 不需要 胞吞和胞吐 结构基础： 特点： 实例： 膜的流动性 需要能量，不需要载体 白细胞吞噬病菌、变形虫吞食食物颗粒(胞吞)；分泌蛋白的排出(胞吐) 而自由扩散、协助扩散和主动运输均依赖于膜的选择透过性 综上所述，除一些不带电的小分子是自由扩散外，离子和较小的有机物的跨膜运输必须借助于转运蛋白，体现了蛋白质是生命活动的承担者。 一种转运蛋白往往只适合转运特定的物质，因此膜上转运蛋白的种类和数量，对物质的跨膜运输起着决定作用，这也是细胞膜具有选择透过性的结构基础。 像蛋白质这样的生物大分子，通过胞吞或胞吐进出细胞，其过程也需要膜上蛋白质的参与，更离不开膜上磷脂双分子层的流动性。 三、物质运输的方式与细胞膜结构的关系 主动运输和胞吞胞吐知识网络构建 如温度、氧气、呼吸抑制剂 体现膜的选择透过性 协助扩散 自由扩散 小分子和离子物质跨膜运输的方式 主动运输 大分子物质跨膜运输的方式 胞吞 胞吐 消耗能量 顺浓度梯度 被动运输 载体蛋白 课堂小结 　素养培优 1．不同因素对物质跨膜运输的影响 自由扩散 协助扩散或主动运输 1、不同因素对物质跨膜运输的影响 (1)物质浓度(在一定的范围内) P点之后运输速率不变的原因是膜上载体蛋白的数量有限 A点之前为协助扩散 A点之后为主动运输 P点之后运输速率不变的原因是膜上载体蛋白的数量有限 时间 细胞外浓度 细胞内浓度 0 A P (2)氧气浓度 自由扩散或协助扩散 主动运输 1、不同因素对物质跨膜运输的影响 P点之后运输速率不变的原因是膜上载体蛋白的数量有限 呼吸强度 运输速率 0 P 若把横坐标换成呼吸强度，那么主动运输的曲线起点在哪？ 1、不同因素对物质跨膜运输的影响 学案P49 (3)温度 2．探究物质跨膜运输的实验设计 新课程P107 (1)探究是主动运输还是被动运输 (2)探究是自由扩散还是协助扩散 通过测定培养液中某离子的剩余量确定 写P107/2. 实验组 对照组：正常培养 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一一痢疾内变形虫，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。 与社会的联系 能量(ATP) 能量(ATP) 能量(ATP) 浓度差 浓度差 动力 细胞内→细胞外 细胞外→细胞内 低浓度→高浓度 高浓度→低浓度 高浓度→低浓度 运输方向 协助扩散 自由扩散 胞吐 胞吞 主动运输 被动运输 大分子和颗粒性物质 离子和小分子物质 比较项目 各种分泌蛋白，如抗体、蛋白质类激素等 白细胞吞噬病菌、变形虫吞食食物颗粒等 K＋、Ca2＋等离子和氨基酸、葡萄糖等进入小 肠上皮细胞 葡萄糖进入红细胞 K＋外流 Na＋内流 O2、CO2、甘油、脂肪酸、乙醇、苯、 尿素等 物质出入细胞的实例 模 型 图 不需要 不需要 需要 需要 不需要 载体 $$