第4章细胞的物质输入和输出复习课件-2024-2025学年高一上学期生物人教版必修1

第4章　细胞的物质输入和输出 第2节 主动运输与胞吞、胞吐 1 第4章　细胞的物质输入和输出 第1节 被动运输 2 1.渗透作用：水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散。 ②半透膜的两侧的溶液具有浓度差 ①具有半透膜 2.条件： ——渗透作用 （物质的量浓度） 低浓度溶液 3.渗透方向： 高浓度溶液 水分子多 水分子少 归纳：水往高处流 一、渗透现象及原理分析 ①液面高度不发生变化，水分子双向运动速率相等， 即动态平衡。 ②渗透平衡时： 漏斗内渗透压 = 液柱的压力 溶液S1 溶液S2 平衡前：S2＞S1 S表示溶液浓度 渗透过程：S2↓ S1↑ 平衡后：S2＞S1 平衡后S1与S2的浓度差产生的吸水力与高度差的重力相等，S1与S2的浓度差越大，高度差就越大。 4.渗透平衡： 一、渗透现象及原理分析 （1）溶质不能通过半透膜的渗透装置 5.渗透装置的拓展应用 ② 10%葡萄糖溶液的物质的量浓度大，因此水分子由10%蔗糖溶液→10%葡萄糖溶液移动，右侧液面升高 ① 液面不变 渗透压：溶液中溶质微粒对水的吸引力。渗透压的大小取决于单位体积溶液中溶质微粒的数目。 ③ 蔗糖被水解为两分子单糖，导致左侧浓度升高，水分子由10%的葡萄糖溶液→10%的蔗糖溶液移动，则左侧液面升高，最终高于右侧 一、渗透现象及原理分析 外 界 溶 液 浓 度 细 胞 质 的 浓 度 小于 吸水膨胀 大于 失水皱缩 低渗溶液 高渗溶液 等渗溶液 0.9% NaCl溶液中 20%的蔗糖溶液中 清水中 等于 保持原状 二、水进出动物细胞的原理 小结：质壁分离 ①概念： 指原生质层和细胞壁发生分离的现象 ②质壁分离的原因： ②外界溶液浓度大于细胞液的浓度，细胞失水 ①原生质层伸缩性大于细胞壁伸缩性 小结：质壁分离复原 ①概念： 发生质壁分离的植物细胞因吸水，恢复为原来的状态。 ②质壁分离复原的原因： 内因 外因 外界溶液浓度小于细胞液的浓度，细胞吸水 总结：发生质壁分离或复原的条件有哪些？ ①具有细胞壁 ②具有大液泡（带有颜色） ③活细胞 三、水进出植物细胞的原理 质壁分离实验的拓展应用 ①判断成熟植物细胞是否有生物活性 ②测定细胞液浓度范围 待测细胞+ 一系列浓度梯度的蔗糖溶液 细胞液浓度介于未发生质壁分离和刚发生质壁分离的蔗糖溶液浓度之间 镜检 ③比较不同植物细胞的细胞液浓度 质壁分离实验的拓展应用 不同植物细胞+ 同一浓度的蔗糖溶液 发生质壁分离所需时间越短，细胞液浓度越小；反之，细胞液浓度越大。 镜检 ④比较未知浓度溶液的浓度大小 同一植物的成熟细胞+ 未知浓度的溶液 刚刚发生质壁分离所需时间→比较所用时间长短→判断溶液浓度的大小（时间越短，未知溶液的浓度越大）。 镜检 (一种载体蛋白只适合与一种或一类离子、分子结合) (1)具有特异性（或专一性）； (3)转运过程中空间结构发生变化； (2)与被转运的离子或分子结合； (4)可重复利用； 载体蛋白的特点 (5)具有饱和性。 转运蛋白的类型 通道蛋白 载体蛋白 只容许与自身通道的直径和 形状相适配，大小和电荷相 适宜的分子或离子通过 只容许与自身结合 部位相适应的分子 或离子通过 转运特点 不改变 自身构象 不结合 是否与转运的 分子结合 具有 具有 是否有特异性 水分子通过水通道蛋白进出 细胞 葡萄糖通过载体蛋 白进入红细胞 实例 改变 结合 出入方式 运输方向 载体蛋白 代谢能量 举例 自由扩散 协助扩散 主动运输 胞吞作用 胞吐作用 高到低 高到低 低到高 不需要 需要 需要 不需要 不需要 都可 都可 不耗能量 不耗能量 耗能量 耗能量 耗能量 甘油 葡萄糖进红细胞 钾离子 白细胞吞细菌 胰岛细胞分泌胰岛素 总结 如何判断物质出入细胞的方式？ 注意： 1、神经递质大部分是小分子物质，但释放的方式也是胞吐 2、通过核孔运输的大分子物质有mRNA、蛋白质等 3、需要膜上蛋白质的参与，离不开膜上磷脂双分子层的流动性 根据分子大小 胞吞 （吐） 跨膜运输 被动运输 主动运输 协助扩散 自由扩散 大分子 小分子、离子 是否消耗能量 消耗 不消耗 是否需要载体 不需要 需要 物质跨膜运输的实验设计 1.探究是主动运输还是被动运输 +呼吸抑制剂 呼吸抑制剂 主动运输 被动运输 植物培养液+ 对某离子的吸收减弱或停止 不影响 2.探究是自由扩散还是协助扩散 +蛋白抑制剂 蛋白抑制剂 协助扩散 自由扩散 植物培养液+ 对某离子的吸收减弱或停止 不影响 2. 转运(载体)蛋白数量 物质出入细胞方式的影响因素的综合分析重点 (1)自由扩散不受转运蛋白数量的影响。 (2)转运(载体)蛋白主要影响协助扩散和主动运输。协助扩散中，在其他条件适宜的情况下，转运蛋白数量越多，运输速率越大。主动运输还受能量供应的影响。 3.氧气浓度 氧气浓度通过影响细胞呼吸进而影响主动运输的速率。 物质出入细胞方式的影响因素的综合分析重点 (1)自由扩散或协助扩散不受氧气浓度的影响。 (2)氧气浓度主要影响主动运输。 ①P点时：无氧呼吸为物质的运输提供能量，所以运输速率不为0。 ②PQ段：随着氧气浓度的增大，有氧呼吸产生的能量增多，主动运输的速率增大。 ③Q点以后：当氧气浓度达到一定程度后，受载体蛋白数量以及其他限制因素的影响，运输速率不再增加。 (3)当横坐标为呼吸强度时，注意曲线的起点从0开始。 (4)特例：第一幅图还可以表示哺乳动物成熟红细胞的主动运输，因为哺乳动物成熟的红细胞无线粒体，通过无氧呼吸提供能量。 4 温度   物质出入细胞方式的影响因素的综合分析重点 生物膜的流动性 物质运输速率 温度 酶活性→呼吸速率 小结 有关自由扩散、协助扩散和主动运输三种运输方式的总结 (1)受细胞内外物质浓度差影响的是自由扩散和协助扩散。 (2)受转运蛋白数量影响的是协助扩散和主动运输。 (3)若抑制某转运蛋白的活性，则只会影响该转运蛋白转运的物质的运输，对其他物质的运输不产生影响。 (4)受O₂浓度影响的只有主动运输。 (5)若抑制细胞呼吸，则所有以主动运输方式转运的物质的运输都会受到抑制。 (6)三种运输方式都受温度影响，因为温度影响细胞膜的流动性；除此之外，温度还通过影响相关酶的活性来影响能量的供应，进而影响主动运输。   主动运输的种类 一、离子泵 离子泵是膜运输蛋白之一，可看作一类特殊的载体蛋白，驱使特定离子逆电化学梯度穿过膜，同时消耗ATP 释放的能量，属于主动运输。 离子泵的本质是水解ATP 的酶，可催化ATP水解释放能量。 目前已知每种离子泵只转运专一的离子。细胞内的离子泵主要有钠钾泵、钙泵和质子泵。 主动运输的种类 二、 通过光驱动泵的主动运输 一些光合细菌细胞膜上的H⁺泵被光激活后，形成跨膜的H⁺浓度梯度，驱动溶质的主动运输。 三、协同运输是一类靠间接提供能量完成的主动运输方式。物质跨膜运输所需要的能量来自膜两侧离子的浓度差产生的电化学势能。 (1)同向协同——物质跨膜运输的方向与离子移动的方向相同，如图中葡萄糖与 Na⁺的协同运输，细胞内的 Na⁺又被钠钾泵泵出细胞外，细胞内始终保持较低的Na⁺浓度，形成电化学梯度，细胞吸收葡萄糖是一种特殊的主动运输，能量来自膜两侧Na⁺的电化学势能。   (2)反向协同—物质跨膜运输的方向与离子转移的方向相反，如动物细胞常通过 反向协同运输的方式来转运 H⁺以调节细胞内的pH,即Na⁺进入细胞内伴随着 H⁺的排出。 主动运输的种类 例5 [不定项选择]钠钾泵是普遍存在于动物细胞表面的一种载体蛋白，如图所示，它具有 ATP 水解酶的活性，可以维持细胞内外Na⁺和K⁺的浓度差。载体蛋白1和载体蛋白2依赖于细胞膜两侧的Na⁺浓度差完成相应物质的运输。下列叙述正确的是(  )  A. 图中通过钠钾泵运输 Na⁺属于协助扩散 B.钠钾泵活性降低会影响对葡萄糖的运输 C.图中各种载体蛋白参与构成细胞膜的基本支架 D.载体蛋白1和载体蛋白2可体现细胞膜的选择透过性 解析 通过钠钾泵运输Na⁺需要消耗能量，属于主动运输，A项错误； 钠钾泵活性降低会影响 Na⁺、的运输，从而使膜两侧的Na⁺浓度差减小，而葡萄糖的运输依赖细胞膜两侧的 Na⁺浓度差，因此钠钾泵活性降低会影响对葡萄糖的运输，B项正确； 细胞膜的基本支架为磷脂双分子层，C项错误； 载体蛋白1和载体蛋白2运输特定的物质，说明细胞膜具有选择透过性，D项正确。 答案 BD $$