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（2019）必修1

被动运输 自由扩散 协助扩散 图例 运输方向 特点 影响因素 举例 高浓度→低浓度(顺浓度梯度) 顺浓度梯度、不需转运蛋白、不消耗能量 顺浓度梯度、需转运蛋白，不消耗能量 浓度差 浓度差、转运蛋白的数量 复习回顾 ①葡萄糖结合载体蛋白进入红细胞； ③Na+进入神经细胞，K+出神经细胞。 ②大部分水通过通道蛋白； ①气体分子（O2 、CO2、N2） ②脂溶性小分子（甘油、乙醇、苯） ③脂质分子（胆固醇、性激素等） ④少部分水 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。 血液中 碘浓度低 碘浓度高 甲状腺滤泡上皮细胞吸收碘是通过被动运输吗？ 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？ 这种跨膜运输是特例还是有一定的普遍性？ 讨 论 不是 需要 具有普遍性 人红细胞吸收K+ 轮藻细胞吸收K+ 小肠上皮细胞吸收 氨基酸,葡萄糖 实例1：小肠液中氨基酸、葡萄糖的浓度远低于小肠上皮细胞的浓度，但仍可吸收。 实例2：人红细胞中K+的浓度比血浆高30倍。 实例3：轮藻细胞中K+的浓度比周围水环境高63倍。 ATP 第四章 细胞的物质输入和输出 第2节 主动运输与胞吞、胞吐 1.主动运输与被动运输的区别是什么?这对于细胞的生活有什么意义? 2.胞吞、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? 【本节聚焦】 物质______________跨膜运输，需要____________的协助，同时消耗细胞内化学反应所释放的__________。 1.定义： 阅读书本P69，完成下列填空 2.特点： 3.实例： 载体蛋白 能量 逆浓度梯度 逆浓度梯度（低→高）；需载体蛋白；需消耗能量（ATP）。 ①小肠绒毛上皮细胞吸收葡萄糖、氨基酸、无机盐等；②植物吸收矿质元素； 一、主动运输 ③K+进细胞，Na +出细胞 ④肾小管重吸收葡萄糖、无机盐等 （1）特异性； （2）与被转运的离子或分子结合； （3）转运过程中空间结构发生变化； （4）可重复利用。 5.载体蛋白特点： 转运蛋白 通道蛋白：只参与协助扩散 载体蛋白：参与协助扩散或者 主动运输 6.主动运输有关细胞器： 核糖体、线粒体、内质网和高尔基体 4.过程： 7.意义：通过主动运输____________________，排出____________和对 ， 。 选择吸收所需的物质 代谢废物 从而保证细胞和个体生命活动的需要 细胞有害的物质 主动运输的过程 离子或分子与膜上载体蛋白特定部位结合。（一种载体蛋白通常只适合与一种或一类离子或分子结合。） 在能量推动下，载体蛋白空间结构发生变化。 离子或分子从膜一侧转运到另一侧释放出来，载体蛋白又恢复原状。 8.影响主动运输的因素 (1)自由扩散：_ ______。 (2)协助扩散：_ _______________。 (3)主动运输：_ _______ __。 细胞内外浓度差 细胞内外浓度差和载体蛋白的数量 载体蛋白的数量和能量 外因包括：细胞内外浓度差、氧气浓度、温度 浓度差主要影响自由扩散和协助扩散。 Q点之后运输速率不变的原因是 。 载体蛋白的数量有限 P点时： 为物质的吸收提供能量。 Q点以后：受 以及其他限制因素的影响，运输速率不再增加。 无氧呼吸 载体蛋白数量 O2浓度通过影响细胞呼吸进而影响主动运输的速率 1.若以呼吸速率为自变量呢？ 2.哺乳动物成熟红细胞的主动运输用哪条曲线表示?为什么？ 温度影响分子的运动,也影响呼吸酶活性。 囊性纤维化发生的一种主要原因是：患者肺部支气管上皮细胞表面转运氯离子的 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。 肺 黏液阻塞了气道 与社会的联系 载体蛋白 分泌蛋白是生物大分子，因此无法像H2O或CO2这样通过自由扩散穿过细胞膜的脂双层。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。 分泌蛋白是通过自由扩散、协助扩散或者主动运输运出细胞吗？ 胞吞过程 ①大分子与膜上的 结合； ②细胞膜 ， 包围着大分子结合； ③小囊从细胞膜 下来， 形成 ，进入细胞内部。 受体蛋白 内陷形成小囊 分离 囊泡 二、胞吞与胞吐 胞吐过程 ①细胞需要外排的大分子， 先在细胞内形成 ； ②囊泡移到细胞膜处， 与细胞膜 ； ③大分子排出到细胞外。 囊泡 融合 1.是否需要能量？ 2.是否需要载体蛋白？3.是否与膜蛋白有关？ 4.依赖于细胞膜的什么特性?5.有何意义? 请根据胞吞、胞吐的过程，思考： 1.特点： ①不需要载体蛋白，需要膜蛋白（受体蛋白） ②需要能量 2.结构基础： 膜具有一定流动性 3.影响因素： 温度和能量等 4.实例： 变形虫摄取食物、吞噬细胞吞噬细菌、分泌蛋白的合成与运输等。 变形虫的胞吞、胞吐示意图 二、胞吞与胞吐（运输大分子） 补充：大分子物质也通过核孔运输，如RNA、蛋白质等 某些小分子物质运输也通过胞吞胞吐，如神经递质等 胞吞形成的囊泡可以在细胞内可以被溶酶体溶解。 1. 胞吞胞吐过程的实现与生物膜结构的特性有什么关系？ 2. 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，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。 思考·讨论 细胞膜结构的流动性是胞吞、胞吐的基础； 胞吞、胞吐过程中膜的变性本身也体现了膜的流动性。 游离的核糖体所合成的蛋白质也只能游离于细胞质基质中。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蛋白质能够进入内质网腔中，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。 （通过饮食传播） 注意个人饮食卫生、加强公共卫生建设 1.阿米巴痢疾内变形虫是如何在进入肠道内部， 并获取食物的？ 先通过胞吐作用分泌蛋白酶，溶解肠壁组织，再通过胞吞作用摄取肠壁组织。 2.如何预防？ “吃”肠壁的变形虫 与社会的联系 与社会的联系 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，细胞膜上转运蛋白的 ，或转运蛋白 的变化，对许多物质的跨膜运输起着决定性的作用，这也是细胞膜具有 的结构基础。 像蛋白质这样的生物大分子，通过 或 进出细胞，其过程也需要 的参与，更离不开膜上 的流动性。 选择透过性 自由扩散 转运蛋白 1.一些不带电荷的小分子： ; 自由扩散 2.离子和有机小分子借助于转运蛋白 3.大分子物质： 。 膜具流动性 转运蛋白: 其种类和数量对物质的跨膜运输起决定性作用 膜具选择透过性 胞吞(特定蛋白参与)、胞吐(特定蛋白参与) 蛋白质是生命活动的承担者。 磷脂双分子层 P72：小结 种类和数量 空间结构 膜上蛋白质 胞吞 胞吐 课堂小结 物质进出细胞方式的判断方法 被运输的物质 看物质 的大小 大分子 或颗粒 小分子 或离子 胞吞 胞吐 是否消 耗能量 消耗 能量 不消耗 能量 主动运输 被动运输 载体 蛋白 协助扩散 自由扩散 需要 转运蛋白 不需 转运蛋白 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 呼吸抑制剂 主动运输 被动运输 蛋白质抑制剂 协助扩散 自由扩散 探究物质跨膜运输方式的实验设计思路 。 17 柽柳是强耐盐植物，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。柽柳根部吸收无机盐离子是主动运输还是被动运输？请设计实验加以证明，说出实验思路。 设计实验探究物质跨膜运输方式（课本P72） 思考：主动运输和被动运输区别？ 是否需要细胞供能 对照实验设计思路 ①将若干生长状况相似的怪柳幼苗，均分为甲、乙两组 ②甲组：幼苗+溶液（K+）+正常呼吸条件 乙组：幼苗+溶液（K+）+抑制呼吸作用 相同且适宜环境培养一段时间，测定吸收速率 ③若两组吸收速率相同，被动运输；若甲组＞乙组，则主动运输。 自由扩散 协助扩散 主动运输 1.逆浓度梯度一定是主动运输 2.需要通道蛋白一定是协助扩散 3.需要载体蛋白的可能时主动运输，也可能时协助扩散 4.需要能量的小分子物质运输一定是主动运输 4.被动运输是平衡（减小）浓度差 5.主动运输会建立（增大）浓度差 补充： 一、概念检测 1.物质跨膜运输的方式与物质的特点和细胞膜的结构有关。判断下列有关物质跨膜运输的表述是否正确。 (1)细胞膜和液泡膜都相当于半透膜（ ) (2)水分子进入细胞，是通过自由扩散方式进行的（ ） (3)载体蛋白和通道蛋白在转运分子和离子时，其作用机制是一样的（ ） √ × × 练习与应用 课本P67 2.下列各项无法通过质壁分离实验证明的是（ ） A.成熟植物细胞的死活 B.原生质层比细胞壁的伸缩性大 C.成熟的植物细胞能进行渗透吸水 D.水分子可以通过通道蛋白进入细胞 D 练习与应用 课本P67 3.假如将甲乙两个植物细胞分别放入蔗糖溶液和甘油溶液中，两种溶液溶质的浓度均比细胞液溶质的浓度高，在显微镜下连续观察甲乙两细胞的变化是（ ） A.甲乙两细胞发生质壁分离后，不发生质壁分离复原 B.甲乙两细胞发生质壁分离，但乙细胞随后又发生质壁分离复原 C.甲乙两细胞发生质壁分离，但甲细胞随后又发生质壁分离复原 D.甲乙两细胞均发生质壁分离，后又均发生质壁分离复原 B 练习与应用 课本P67 二、拓展应用 1.细胞液中物质的浓度对于维持细胞的生命活动非常重要。现提供紫色洋葱鳞片叶表皮细胞，请设计实验，测定该细胞的细胞液溶质的浓度相当于多少质量分数的蔗糖溶液。写出你的实验思路，并分析其中的基本原理。 可以配制出一系列浓度梯度的蔗糖溶液,将紫色洋葱鳞片叶表皮细胞置于配好的各种浓度的蔗糖溶液中,适当时间后用显微镜观察细胞质壁分离情况。 记录刚好发生质壁分离的细胞所用的蔗糖溶液浓度,以及刚好尚未发生质壁分离的细胞所用的蔗糖溶液浓度,据此推算出细胞液溶质浓度应介于这两个浓度之间。 练习与应用 课本P67 二、拓展应用 2.温度变化会影响水分通过半透膜的扩散速率吗？请你提出假设，并设计检验该假设的实验方案。 假设:温度变化会影响水分通过半透膜的扩散速率设计实验 提示:可以借用本节问题探讨中的渗透装置进行实验。 将该渗透装置于不同温度的环境中,通过比较不同温度下漏斗管液面上升速度的快慢,判定温度是否影响水分子的扩散速度,实验中要注意排除各种无关变量的干扰，如置于不同温度中的漏斗内的蔗糖溶液的量和浓度必须相等,以确保实验的准确性。 练习与应用 课本P67 P72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。 （1）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（ ）。 （2）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（ ）。 （3）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。（ ） （4）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。（ ） √ × × × 练习与应用 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 A 练习与应用 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 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? 参考答案：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。 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 参考答案：主动运输和被动运输的区别之一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、两组⽣⻓状态基本相同的柽柳幼苗,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,说明柽柳从壤中吸收无机盐是主动运输。 教材第74页 复习与提高   一、选择题   1.A　[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，液泡会吸水，颜色将变浅。] 2.A　[将刚萎蔫的菜叶放入清水中，菜叶细胞会渗透吸水，水分通过自由扩散和协助扩散进入细胞。] 3.C　[K＋进入小肠绒毛上皮细胞的方式是主动运输，需要载体蛋白协助。] 4.D　[加热使生物膜失去了选择透过性，花青素从细胞液进入水中。] 二、非选择题 1. 2.(1)K＋、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浓度梯度进行　(2)Na＋、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浓度梯度进行 3.(1)渗出　变大　(2)缓慢增大后趋于稳定　蔗糖　清水　 (3)乙二醇　变大　(4)中央液泡 补充：主动运输需要的能量来源于ATP水解释放的能量。过程参考教材88页图5-7。 主动运输 两类主动运输： 第一类： 直接消耗ATP的主动运输,通常称为泵（ATP驱动泵）。 ①Na+-K+泵 ②H+泵 ATP驱动泵既是载体同时也是催化ATP水解的酶。 主动运输 第二类： 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。 两类主动运输： 肾小管上皮细胞吸收葡萄糖同上。 拓展延伸 问题9: 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。 问题10: 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。 旱花柽柳 主动运输 被动运输 协助扩散 自由扩散 (1)探究是主动运输还是被动运输： （自变量：有无能量供应） （自变量：有无转运蛋白） 设计实验探究物质跨膜运输方式 实验步骤 1.取材、分组、编号 2.实验处理（控制自变量） 3.观察记录（检测因变量） 4.预测实验结果与结论 1.取生长状况基本相同的柽柳幼苗，随机分为甲乙两组， 放置在适宜浓度的含有Ca2+，K+的溶液中； 2.甲组给予正常的细胞呼吸条件；乙组 ； 3.一段时间后，检测 ； 4.若 ， 则柽柳的根部吸收无机盐离子是被动运输； 若 ， 则柽柳的根部吸收无机盐离子是主动运输 抑制细胞呼吸 甲乙两组植株根对Ca2+，K+的吸收速率相同 甲组植株根对Ca2+，K+的吸收速率大于乙组 两组植株根对Ca2+，K+的吸收速率 在人体肠道内寄生的一种变形虫——痢疾内变形虫，能通过 作用分泌蛋白分解酶，溶解人的肠壁组织，通过 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 与社会的联系 胞吐 胞吞 该图代表哪种跨膜运输？ 主动运输的3种类型 知识拓展 （ATP直接供能） （ATP间接接供能） 同向协同转运蛋白和反向协同转运蛋白 所利用的能量储存在一种溶质的电化学梯度中 光能—细菌质膜上的H+泵 39 1.与主动运输有关的细胞器有？ 核糖体（合成载体蛋白）、线粒体（提供能量）、内质网和高尔基体 载体蛋白数量、能量 2.影响主动运输速率的因素有？ 根据主动运输特点思考： P P P点前后的限制因素？ ←限制因素：载体蛋白的数量 限制因素：能量 ↓ ←限制因素：能量 限制因素：载体蛋白数量 ↓ P →影响呼吸速率，影响能量供应 ←无氧呼吸供能 ←限制因素：O2浓度 限制因素：载体蛋白数量 ↓ P ←限制因素：物质浓度 限制因素：载体蛋白数量或能量 ↓ 甲状腺滤泡上皮细胞内碘的浓度比血液中高20-30倍 轮藻细胞中K+的浓度比周围水环境高63倍 意义：通过主动运输____________________，排出________________和对_____________________， 。 选择吸收所需的物质 代谢废物 细胞有害的物质 从而保证细胞和个体生命活动的需要 主动运输普遍存在 盐腺的分泌液主要含NaCl，排出比海水浓度大的溶液，保持体液的渗透平衡 桐花树生活在高盐度的海水中，通过叶片排出多余的盐分，维持体内低浓度的盐类，以减轻盐对植物的伤害。 1. 直接消耗ATP的主动运输。 通常称为泵（ATP驱动泵）。 ②H+泵 ATP驱动泵既是载体同时也是催化ATP水解的酶。 ①Na+-K+泵 知识拓展：主动运输的两种类型 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+需要消耗ATP。 肾小管上皮细胞吸收葡萄糖同上。 （协同转运） 物质运输与生物膜的关系 除一些不带电荷的小分子可以自由扩散的方式进出细胞；离子和较小的有机分子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 细胞膜上转运蛋白的种类和数量，或转运蛋白空间结构的变化,对许多物质的跨膜运输起着决定性的作用 体现了细胞膜的功能特点：具有选择透过性 像蛋白质这样的生物大分子，通过胞吞或胞吐进出细胞，其过程也需要膜蛋白质的参与，更离不开磷脂双分子层的流动性。 体现了细胞膜的结构特点：具有一定的流动性 归纳与概括——物质出入细胞的方式 物质出入细胞的方式 被动运输 主动运输 胞吞 胞吐 自由扩散 协助扩散 图例 运输方向 是否需要转运蛋白 否 是否消耗能量 是 举例 吞噬细胞吞噬细菌 胰岛素的分泌 高浓度→低浓度 低浓度→高浓度 否 是 通道或载体蛋白 是 载体蛋白 H2O；葡萄糖进入红细胞 小肠绒毛上皮细胞吸收葡萄糖等 O2,H2O,甘油，乙醇等 否 否 是 高浓度→低浓度 胞内→胞外 胞外→胞内 方式 被动运输 主动运输 胞吞、胞吐 自由扩散 协助扩散 运输方向 浓度→ 浓度 低浓度→高浓度 — 是否 需要 载体蛋白 _______ _____ _____ 不需要 能量 不消耗 _______ 消耗 _____ 模型         实例 水、O2、CO2、苯、甘油、脂肪酸、尿素、固醇、乙醇等 红细胞吸收葡萄糖 植物吸收矿质元素，小肠上皮细胞吸收氨基酸、葡萄糖等 吞噬细胞吞噬抗原;分泌蛋白的分泌 高 低 不需要 需要 需要 不消耗 消耗 四、几种物质运输方式的判断 (2)探究是自由扩散还是协助扩散： $$