4.2主动运输与胞吞、胞吐课件-2024-2025学年高一上学期生物人教版必修1

新人教版 必修一·分子与细胞 第四章 细胞的物质输入和输出 第二节 主动运输与胞吞、胞吐 1.甲状腺滤泡上皮细胞吸收碘 是通过被动运输吗？ 不是 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。 讨论 问题探讨 问题探讨 2. 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？ 需要细胞提供能量。 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。 讨论 3.这在各种物质的跨膜运输中是特 例还是有一定的普遍性？ 具有普遍性 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。 讨论 问题探讨 无论是植物细胞、动物细胞还是微生物细胞，都有许多物质的跨膜运输是逆浓度梯度的。 小肠液 氨基酸 葡萄糖 上皮细胞 红细胞中的K+比血浆高30倍 轮藻细胞中的K+浓度比周围水环境高63倍 这些物质为什么能逆浓度梯度运输呢？ 问题探讨 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，这种方式叫作主动运输。 2. 过程 细胞外 细胞内 被运输的离子或分子与膜上载体蛋白结合 01 一种载体蛋白通常只适合一种或一类离子或分子结合 01 ATP 主动运输 2. 过程 细胞外 细胞内 在细胞内化学反应释放的能量推动下，载体蛋白的空间结构发生变化。 02 ATP 02 ADP 主动运输 2. 过程 细胞外 细胞内 所结合的离子或分子从细胞膜一侧转运到另一侧并释放出来。 03 ATP 03 ADP 主动运输 2. 过程 细胞外 细胞内 载体蛋白随后恢复原状，又可以去转运同种物质的其他离子或分子。 04 ATP 04 ADP 主动运输 3. 特点 主动运输 ①逆浓度梯度运输 ②需要载体蛋白的协助 ③需要消耗能量 4. 实例 植物根部细胞吸收无机盐离子 甲状腺细胞吸收碘离子 动物细胞吸收钾离子和排出钠离子 小肠上皮细胞和肾小管上皮细胞吸收葡萄糖、氨基酸等 主动运输 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。 主动运输 囊性纤维化 患者肺部支气管上皮细胞表面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。 主动运输 易错练习 主动运输 1.相对分子质量小的物质和离子都可以通过自由扩散进入细胞内。 （ ） 2.葡萄糖都以协助扩散的方式进入细胞。 （ ） 3.细胞主动运输物质的结果是使物质在细胞膜内外的浓度趋于相等。 （ ） × × × 胞吞、胞吐 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是无能为力。 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。 变形虫的胞吞和胞吐示意图 胞吞 消化 细胞核 废物 胞吐 乳腺细胞合成的蛋白质、内分泌腺分泌细胞合成的蛋白质类激素、消化腺细胞分泌的消化酶，都需要排出细胞外。其实，大部分细胞都能够摄入和排出特定的大分子物质。 这些大分子是怎样进出细胞的呢？ 胞吞、胞吐 1. 胞吞的过程 ① 当细胞摄取大分子时，首先是大分子与膜上的蛋白质结合，从而引起这部分细胞膜内陷形成小囊，包围着大分子。 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 受体 小囊 胞吞、胞吐 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 受体 小囊 1. 胞吞的过程 ② 小囊从细胞膜上分离下来，形成囊泡，进入细胞内部。 囊泡 ③ 形成的囊泡，在细胞内部被溶酶体降解。 溶酶体 胞吞、胞吐 2. 胞吞的作用 通过胞吞作用将胞外的营养物摄取到细胞内，最后在溶酶体中消化降解成小分子有机物供细胞利用。 原生生物 主要发生在吞噬细胞中，其作用不仅仅是摄取营养物质，主要是清除侵染机体的病原体及衰老或凋亡的细胞 高等多细胞生物 一些病毒就是借助胞吞侵入机体的。 病毒 胞吞、胞吐 3. 胞吐的过程 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，这种现象叫胞吐。 囊泡 囊泡 4. 胞吐的实例 分泌蛋白的分泌过程 胞吞、胞吐 思考·讨论 胞吞、胞吐过程的特点及意义 1. 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。 胞吞、胞吐 思考·讨论 胞吞、胞吐过程的特点及意义 2. 游离于细胞质基质中的核糖体合成的蛋白质是供细胞自身使用，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。试分析其中的道理。 因为游离于细胞质基质的核糖体，所合成的蛋白质也只能游离于细胞质基质。由于蛋白质是大分子有机物，无法直接通过被动运输或主动运输穿过细胞膜运输到细胞外，所以一般只能留在细胞内供细胞自身使用，而附着在内质网上的核糖体合成的进入内质网腔中，并借助囊泡移动进入高尔基体，经加工包装后，包裹在囊泡中的蛋白质就可以胞吐的方式分泌到细胞外。 胞吞、胞吐 5. 胞吞、胞吐的特点 ① 消耗能量； 细胞质 高尔基体 细胞膜 大分子或颗粒物 胞吞 胞吐 ② 不需要载体（需要膜上的蛋白质的参与） 胞吞、胞吐 变形虫既能通过胞吞摄取单细胞生物等物,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。 与社会的联系 胞吞、胞吐 影响物质运输效率的因素 1. 氧气浓度 O2浓度 运输速率 O2浓度 运输速率 Q P 自由扩散或协助扩散 主动运输 Q点由无氧呼吸提供能量 P点之后运输速率不变的原因是膜上载体蛋白数量有限 2. 浓度差 物质浓度 运输速率 运输速率 P 协助扩散或主动运输 自由扩散 物质浓度 P点之后运输速率不变的原因是膜上载体蛋白数量有限 影响物质运输效率的因素 3. 载体数量 载体数量 运输速率 运输速率 协助扩散或主动运输 自由扩散 载体数量 影响物质运输效率的因素 4. 温度 温度 影响 分子的热运动 酶的活性 膜的流动性 影响 自由扩散 影响 能量供应 影响 主动运输和胞吞、胞吐 影响 胞吞、胞吐 影响物质运输效率的因素 总结 跨膜运输 大分子 物质 小分子 物质 胞吐 胞吞 主动运输 协助扩散 自由扩散 被动运输 ADP ATP 耗能，需要膜蛋白参与，依赖于细胞流动性 逆浓度梯度，耗能，需载体 (Na+、K+、Ca2+等) 顺浓度梯度，不耗能，需载体或通道 （某些离子、氨基酸、葡萄糖） 顺浓度梯度，不耗能，不需载体 （气体分子、甘油等） 细胞膜具有选择透过性 拓展：主动运输的类型 1. 直接消耗ATP的主动运输 ① Na+—K+泵 ① 质子泵（ H+泵） ATP驱动泵既是载体也是催化ATP水解的酶 2. 间接消耗ATP的主动运输 如图：小肠上皮细胞逆浓度吸收葡萄糖时，没有直接消耗ATP，而是利用Na+浓度差的能量。但是Na+浓度差的建立是依靠Na+-K+泵的，而Na+-K+泵需要消耗ATP。 拓展：主动运输的类型 3. 光能驱动 光驱动泵主要在细菌细胞中发现，对溶质的主动运输与光能的输入相欧联，如菌紫红质利用光能驱动H+的转运。 光能驱动比较少见。 拓展：主动运输的类型 练习与应用 一、概念检测 1.一种物质进行跨膜运输的方式与该物质的分子大小等性质有关。判断下列有关物质跨膜运输的相关表述是否正确。 相对分子质量小的物质或离子都可以通过自由扩散进入细胞内。 ( ) 大分子有机物要通过转运蛋白的作用才能进人细胞内，并且要消耗能量。 ( ) 被动运输都是顺浓度梯度进行的，既不需要消耗能量，也不需要借助膜上的转运蛋白。( ) 主动运输都是逆浓度梯度进行的，既要消耗细胞的能量，也需要借助膜上的载体蛋白。( ) X X X √ 2. 下列有关物质跨膜运输的叙述，错误的是 ( ) A. 果脯在腌制中慢慢变甜，是细胞通过主动运输吸收糖分的结果 B. 脂溶性物质较易通过自由扩散进出细胞 C. 葡萄糖进入红细胞需要借助转运蛋白，但不消耗能量，属于协助扩散 D. 大肠杆菌吸收K+既消耗能量，又需要借助膜上的载体蛋白，属于主动运输 3. 细胞内的生物大分子(如胃蛋白酶原)运出细胞的方式是 ( ) A.胞吐 B. 自由扩散 C. 协助扩散 D. 被动运输 A A 练习与应用 二、拓展应用 1. 淡水中生活的原生动物，如草履虫，能通过伸缩泡排出细胞内过多的水， 以防止细胞涨破。如果将草履虫放入蒸馏水或海水中，推测其伸缩泡的伸 缩情况，分别会发生什么变化? 放入蒸馏水中的草履虫，其伸缩泡的伸缩频率加快，放入海水中的则伸缩频率减慢。 练习与应用 2. 柽柳(见下图)是强耐盐植物，它的叶子和嫩枝可以将吸收到植物体内的无 机盐排出体外。柽柳的根部吸收无机盐离子是主动运输还是被动运输？如 果要设计实验加以证明，请说出实验思路。 主动运输和被动运输的区别之一是是否需要能量，而能量来自细胞呼吸，故可通过抑制根细胞呼吸，并观察无机盐离子吸收速率是否受影响来判断其吸收过程属于主动运输还是被动运输。 具体步骤:取甲、乙两组生长状态基本相同的柳幼苗， 放入适宜浓度的含有Ca2+、K+的溶液中；甲组给予正常的细胞呼吸条件，乙组抑制细胞呼吸；一段时间后测定两组植株根系对Ca2+、K+的吸收速率。若两组植株对Ca2+、K+的吸收速率相同。说明柽柳从土壤中吸收无机盐为被动运输；若乙组吸收速率明显小于甲组吸收速率，说明柽柳从土壤中吸收无机盐是主动运输。 练习与应用 复习与提高 一、选择题 将发生质壁分离的紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞置于清水中，发生的变化是 ( ) A. 液泡的颜色逐渐变浅 B.细胞吸水直至涨破 C. 原生质层逐渐增厚 D. 细胞体积明显增大 2. 将刚萎蔫的菜叶放入清水中，菜叶细胞含水量能够得到恢复的主要原因是 ( ) A. 自由扩散和协助扩散 B. 主动运输和胞吞 C. 自由扩散和主动运输 D. 协助扩散和主动运输 A A 3. 下列物质通过细胞膜时需要载体蛋白的是 ( ) A. 水进入根毛细胞 B. 氧进入肺泡细胞 C. K+被吸收进入小肠绒毛上皮细胞 D. 二氧化碳进入毛细血管 4. 红苋菜的叶肉细胞中含有花青素。若将红苋菜叶片放在清水中，水的颜色 无明显变化；若对其进行加热，随着水温升高，水的颜色逐渐变成红色， 其原因是 ( ) A. 花青素在水等无机溶剂中难以溶解 B. 水温升高使花青素的溶解度增大 C. 加热使细胞壁失去了选择透过性 D. 加热使叶肉细胞的生物膜被破坏 C D 复习与提高 二、非选择题 完成下面有关物质进出细胞方式的概念图 物质进出 细胞的方式 胞吞、胞吐 主动运输 协助扩散 自由扩散 特点 特点 特点 特点 高浓度到低浓度，不需要转运蛋白、不需要能量 高浓度到低浓度，需要转运蛋白、不需要能量 低浓度到高浓度，需要转运蛋白、需要能量 大分子有机物、颗粒物进出细胞的方式 举例 O2、CO2进入细胞 举例 血液中的葡萄糖进入红细胞 举例 红细胞吸收K+ 举例 细胞分泌蛋白质类激素 包括 复习与提高 2. 下图表示的是一个动物细胞内外不同离子的相对浓度。据图回答问题。 通过主动运输进入细胞的离子是_____你作出判断的依据是___________________ ________________________________________ ________________________________________。 (2) 通过主动运输排出细胞的离子是_____， 你作出判断的依据是_________________ ______________________________________ _____________________________________。 K+和Mg2+ 这两种离子的浓度细胞 内大于细胞外，细胞若要吸收这两种离子必须逆着浓度梯度进行 Na+和Cl- 这两种离子的浓度细胞 内小于细胞外，细胞若要排出这两种离子必须逆着浓度梯度进行 复习与提高 3. 用物质的量浓度为2mol·L-1的乙二醇溶液和2mol·L-1的蔗糖溶液分别浸泡某 种植物细胞，观察细胞的质壁分离现象，得到其原生质体体积变化情况如 下图所示。回答问题。 原生质体体积A→B段的变化说明:在该段时间内水从原生质体_____，细胞液的浓度_____。 在1min后，处于2mol·L蔗糖溶液中细胞的细胞液的浓度将______， 渗出 增大 此时，在细胞壁与原生质层之间充满了_____溶液。要使该细胞快速复原，应将其置于______中。 缓慢增大后趋于稳定 蔗糖 清水 复习与提高 (3) 在2min后，处于2mol·L-1乙二醇 溶液中细胞的原生质体体积的变 化是由于________逐渐进入细胞 内，引起细胞液的浓度______。 3. 用物质的量浓度为2mol·L-1的乙二醇溶液和2mol·L-1的蔗糖溶液分别浸泡某 种植物细胞，观察细胞的质壁分离现象，得到其原生质体体积变化情况如 下图所示。回答问题。 乙二醇 (4) 并不是该植物的所有活细胞都能发生质壁分离，能发生质壁分离的细 胞还必须具有________等结构特点。 增大 大液泡 复习与提高 $$