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

彼得·阿格雷 彼得·阿格雷(Peter Agre，1949年1月30日-) 科学家。1949年1月30日生于美国明尼苏达州，1974年在巴尔的摩约翰斯·霍普金斯大学医学院获医学博士，现为该学院生物化学教授和医学教授。2004年来到杜克大学，担任医学院副院长。由于发现了细胞膜水通道，即细胞膜中存在一个2纳米的空隙，仅容许水分子进入皮肤真皮层的细胞中，参与生命活动。在2003年获得诺贝尔化学奖。 必修1：分子与细胞 第4章 必修1：分子与细胞 细胞的物质输入和输出 第2节 主动运输与胞吞、胞吐 学习目标 核心素养要求 1. 阐明主动运输的过程、特点和意义； 2. 举例说明胞吞和胞吐的过程； 3. 物质跨膜运输的影响因素。 1. 生命观念：运用结构与功能相适应的观念,说出细胞膜的特性与胞吞、胞吐的关系。 2. 科学思维：采用归纳与比较、模型与建模的方法,说明主动运输和被动运输的关系。 3.科学探究、社会责任：基于给定的事实,设计探究物质跨膜运输的过程。运用物质进出细胞的知识,了解与之相关的疾病,关注人体健康 主动运输与胞吞、胞吐 必修1：分子与细胞 内容1 内容2 主动运输 胞吞、胞吐 内容聚焦 本节目录 预习检测 预习教材P69~72 ，解决以下问题。 （1）主动运输的特点？能量来源？ （2）主动运输是否需要转运蛋白，要哪种转运蛋白？转运蛋白的特点？ （3）总结主动运输的概念？总结主动运输的例子？ （4）主动运输的影响因素？主动运输的意义？ （5）胞吞、胞吐运输的是哪类物质？ （6）胞吞、胞吐的特点及影响因素？ 【讨论】 1.甲状腺滤泡上皮细胞吸收碘是通过被动运输吗？ 2.这在各种物质的跨膜运输中是特例还是有一定的普遍性？ 【资料】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高20-25倍。 不是， 具有普遍性 碘浓度低 碘浓度高 被动运输都是顺浓度梯度进行的 【问题探讨】 小肠肠腔（小肠液） 葡萄糖 氨基酸 小肠上皮细胞 血管 K+浓度低 K+浓度高 红细胞 小肠上皮细胞吸收葡萄糖、氨基酸 人红细胞中K+的浓度比血浆高30倍 【问题探讨】 轮藻细胞 周围水环境 K+浓度低 K+浓度高 ➊这些例子说明这种运输方式具有 。 ➋这些例子中物质的运输方向与被动运输 方向 （相同/相反），方向 为 。 （低浓度→高浓度）逆浓度梯度运输 相反 轮藻细胞中K+的浓度比周围水环境高63倍 普遍性 【问题探讨】 这些物质为什么能逆浓度运输？ 这些物质逆浓度运输的方式称为什么？ 【任务①】 探究：主动运输发生的条件 【资料1】轮藻对磷酸盐的吸收可以从低浓度到高浓度，为探究轮藻对磷酸盐的吸收是否需要能量，研究人员做了以下实验： 轮藻细胞 KH2PO4+蒸馏水 KH2PO4+有氧呼吸抑制剂 轮藻细胞 实验结论：细胞完成逆浓度梯度运输（主动运输）__________。 需要能量 实验前后溶液中磷酸盐的浓度差mg/L 内容1 主动运输 资料2：为探究细胞吸收磷酸盐是否需要载体蛋白： ①研究人员合成人工膜将其置于磷酸盐溶液中，并提供能量，一段时间后发现实验前后磷酸盐浓度几乎没有发生改变。 ②随后研究人员又在人工合成的脂双层膜中镶嵌入某种蛋白质，将新合成的人工膜其置于磷酸盐溶液中，并提供能量，一段时间后发现实验前后磷酸盐浓度降低了。 【任务①】 探究：主动运输发生的条件 实验结论：细胞完成逆浓度梯度运输（主动运输） ________。 需要转运蛋白 内容1 主动运输 1.主动运输 (1)概念：物质 浓度梯度进行跨膜运输，需要 的协助，同时 还需要消耗细胞内化学反应所释放的 ，这种方式叫 。 (2)特点： 逆 载体蛋白 能量 主动运输 逆浓度梯度运输（低→高）； 需要载体蛋白（专一性）； 需要消耗能量。 内容1 主动运输 能量 细胞膜 载体蛋白 小分子物质 细胞外 细胞内 1.主动运输 内容1 主动运输 (3)过程： ➌一种载体蛋白通常只适合与一种或一类离子或分子结合。(专一性) 离子或分子与载体蛋白结合后，在细胞内化学反应释放的 下，载体蛋白的 ，就将它所结合的离子或分子从细胞膜一侧转到向另一侧并释放出来，载体蛋白随后又 ，又可以去转运 的其他离子或分子。 能量的推动 ➊空间结构发生变化 恢复原状 同种物质 内容1 主动运输 (3)过程： ➋可重复利用 【拓展】载体蛋白的特性：➊➋➌ B点之后运输速率不变的原因是：_____________________ （4）主动运输的影响因素： 载体蛋白的数量有限 能量（ATP） 运输速率 A B 运输速率 O2浓度 C :由无氧呼吸提供能量 因此，在协助扩散和主动运输中，具有“饱和效应”，存在最大扩散速率 内容1 主动运输 载体蛋白数量、 能量、温度 （4）主动运输的影响因素： 内容1 主动运输 载体蛋白数量、 能量、温度 运输速度 载体数量 能量有限 （5）举例： 内容1 主动运输 ②根吸收矿质元素； ③小肠上皮细胞吸收无机盐 离子、葡萄糖、氨基酸等 ①大多数离子通过细胞膜等， 如：Na-K泵吸钾排钠； Na+-K+泵 小肠肠腔（小肠液） 氨基酸 ①直接消耗ATP的主动运输。 ②间接消耗ATP的主动运输。 如：肾小管对氨基酸、葡萄糖的重吸收 2.主动运输的不同类型 Na+-K+泵 H+泵 ATP驱动泵既是载体同时也是催化ATP水解的酶。 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。 通常称为泵（ATP驱动泵） 内容1 主动运输 （ATP直接供能） （ATP间接供能） 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离子的电化学梯度中 光能—细菌质膜上的H+泵 内容1 主动运输 2.主动运输的3种类型 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。 18 【任务②】 探究：主动运输的意义 资料3：人的原尿中的葡萄糖如果不能全部被肾小管上皮细胞重吸收，则会排出体外，对人体不利。机体每天可产生40～60 mmol氢离子固定酸，这些氢离子必须被中和并由肾脏排出，否则会对机体造成严重危害。肾小管通过主动运输分泌氢离子的功能可以确保其从尿液中顺利排出。 主动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。 请根据资料分析主动运输的意义： 内容1 主动运输 木盐树（世界上最咸的树） 与生活联系1 主动运输对于维持生物正常生命活动很重要 桐花树的泌盐现象 海鸟（海鸥）的盐腺 盐腺 盐液 它们生活在海水中，通过叶片排出多余的盐分，以减轻盐对植物的伤害。 内容1 主动运输 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。 与生活联系1 主动运输出现障碍导致的囊性纤维病 肺 黏液阻塞了气道 内容1 主动运输 1.主动运输消耗的能量可来自ATP或离子电化学梯度等.如图为Na＋、葡萄糖进出小肠上皮细胞的示意图。下列关于图中物质跨膜运输过程的分析错误的是（ ） A.葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞是不需耗能的主动运输 B.Na＋从小肠上皮细胞进入组织液是需要消耗ATP的主动运输 C.葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞与Na＋从肠腔进入小肠上皮细胞相伴随 D.Na＋从肠腔到小肠上皮细胞以及葡萄糖从小肠上皮细胞到组织液均为被动 运输 A 习题检测 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。 22 2.（2018全国Ⅱ卷）下列有关物质跨膜运输的叙述，正确的是（ 　） A.巨噬细胞摄入病原体的过程属于协助扩散 B.固醇类激素进入靶细胞的过程属于主动运输 C.神经细胞受到刺激时产生的Na+内流属于被动运输 D.护肤品中的甘油进入皮肤细胞的过程属于主动运输 C　 习题检测 3.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 (1)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 。 《教材》P74 K+、Mg2+ 这两种离子的浓度细胞内大于细胞外，逆浓度运输。 Na+、Cl+ 这两种离子的浓度细胞内小于细胞外，逆浓度运输。 习题检测 4.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___________________有密切的关系。 (2)从功能上来说,细胞膜是一层 膜,最基本的功能是 。  (3)动物细胞吸水膨胀时B的厚度变小,这说明细胞膜具有 。  (4)在a～e五种运输方式中,代表主动运输的是 。 (5)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______。  蛋白质 磷脂双分子层 细胞内和细胞外的液体都是水溶液　 选择透过性 控制物质进出细胞 流动性 a、e 不能 习题检测 视频：变形虫的摄食和排泄 变形虫摄食水中的有机物颗粒和排泄大分子物质，免疫细胞分泌抗体等大分子物质，还能通过被动运输和主动运输方式吗？ 免疫细胞分泌抗体 内容2 胞吞、胞吐 【资料】：动物细胞需要吸收胆固醇，但胆固醇极难溶解，它以LDL（低密度脂蛋白，包括胆固醇、脂肪酸和蛋白质）的形式在血液中运输。 内容2 胞吞、胞吐 1.胞吞 （1）定义： 大分子与膜上的 ，这部分细胞膜内陷形成小囊，包围着大分子。小囊从___________上分离下来，形成__________，进入_____________，这种现象叫_______。 蛋白质结合 细胞膜 囊泡 细胞内部 胞吞 内容2 胞吞、胞吐 1.胞吞 （2）实例： 吞噬细胞吞噬细菌、病毒等，变形虫摄取有机物颗粒 内容2 胞吞、胞吐 2.胞吐 细胞需要_______的大分子物质，先在细胞内形成囊泡，囊泡移动到细胞膜处，与细胞膜融合，将大分子物质 细胞。 （1）定义： 外排 排出 内容2 胞吞、胞吐 2.胞吐 （2）实例： ①分泌蛋白的分泌，如抗体、胰岛素、消化酶等。 ②突触间神经递质（小分子）的释放 内容2 胞吞、胞吐 2.胞吐 31 变形虫的胞吞、胞吐示意图 3.胞吞、胞吐的特点 ①在转运过程中，物质包裹在囊泡 中，进行囊泡运输，(膜泡运输) ②运输过程中需要 能量 ③批量运输 物质或颗粒物。 运输时不穿膜 ④ 载体蛋白，需要细胞膜上 的识别。 4.影响因素： 细胞膜的流动性、温度和能量等 内容2 胞吞、胞吐 a.温度会影响生物膜的 性和酶 ，进而影响运输速率； b.pH会影响 ，进而影响运输速率。 流动 活性 酶活性 消耗 大分子 不需要 特定蛋白质 【思考·讨论】 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。 3.物质通过胞吞、胞吐进出细胞的方式有何特点？及意义？ 胞吞、胞吐依赖生物膜的流动性！ 需要消耗能量、需要膜上特定蛋白质的参与（识别）； 内容2 胞吞、胞吐 蛋白质是大分子有机物，游离的核糖体合成的蛋白质无法被动运输或主动运输排出细胞外，也只能游离在细胞质基质中，供细胞自用；而附在内质网上的核糖体，其合成的蛋白质先进入内质网加工，然后形成囊泡发送到高尔基体进一步加工，成熟的蛋白质又由囊泡包围运输到细胞膜，通过胞吐的方式分泌到细胞外。 维持细胞正常代谢活动 与细胞膜结构和功能相关的诺贝尔奖项 序号 获得诺贝尔奖的 名称 科学家姓名 获奖 时间 主要 贡献 1 化学奖 桑格 尼克森 1980 细胞膜镶嵌模型 2 生理医学奖 吉尔曼 罗德贝尔 1994 G蛋白在细胞信息传递中的作用 3 化学奖 阿格雷 麦金农 2003 通道蛋白 4 化学奖 罗伯特·约瑟夫 莱夫科维茨 布莱恩·肯特·科比尔卡 2012 G蛋白偶联受体 5 生理医学奖 詹姆斯·罗斯曼 兰迪·谢克曼 托马斯·聚德霍夫 2013 囊泡运输机制 内容2 胞吞、胞吐 【与生活联系2】 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。 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。 与生活联系3 阿米巴痢疾 内容2 胞吞、胞吐 蛋白质等 通过 进出细胞，也要 ，更离不开 。 除一些 可以 进出细胞； （如葡萄糖和氨基酸等）等跨膜运输要借助 ，这又一次体现了蛋白质是生命活动的承担者； 细胞膜上的 ，或 的变化，对 起着 的作用，这也是细胞膜具有 的结构基础； 不带电荷的小分子 自由扩散 离子和较小的有机分子 转运蛋白 转运蛋白的种类和数量 转运蛋白空间结构 物质跨膜运输 决定性 选择透过性 生物大分子 胞吞和胞吐 蛋白质参与 磷脂双分子层的流动性 综上所述（P72 ）： 内容2 胞吞、胞吐 【拓展1】被动运输、主动运输与胞吞胞吐 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 （但需要膜上特定蛋白参与） 内容2 胞吞、胞吐 主动运输（如a、e） 协助扩散（如c、d） 自由扩散（如b） 细胞外 细胞内 b c d e a 代表各种物质分子或离子 能量 能量 【拓展2】判断下列运输方式 内容2 胞吞、胞吐 38 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入细胞内，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 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？设计实验加以证明，说出实验思路。 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： 乙组： 幼苗+溶液（K+）+正常呼吸条件 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。 练习与应用 课堂总结 （1）小分子物质的运输方式一定不是胞吞或胞吐 （ ） （2）大分子物质的运输方式一定是胞吞或胞吐 （ ） × × （3）物质运输过程中的囊泡只能来自于内质网和高尔基体（ ） × （4）被动运输都是顺浓度梯度运输，主动运输都是逆浓度梯度进行的（ ） √ 1.易错辨析 习题检测 1.易错辨析 （5）分子或离子通过通道蛋白时，需要与通道蛋白结合(　　) （6）少数水分子借助水通道蛋白进出细胞，更多的水分子以自由扩散方 式进出细胞(　　) （7）Na＋与有关载体蛋白结合排出神经细胞属于主动运输(　　) （8）细胞外液中的K＋进入神经细胞属于自由扩散(　　) （9）同种物质进出同一细胞的方式一定相同(　　) × × × √ × （10）以胞吐的方式排出细胞的物质不一定都是生物大分子(　　) （11）主动运输使膜内外物质浓度趋于一致，维持了细胞的正常代谢(　　) （12）通过胞吞或胞吐方式进出细胞，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(　 　) √ × √ 习题检测 2.下列与胞吞和胞吐有关的叙述,错误的是(　　 ) A.细胞对大分子的胞吞没有选择性 B.胞吞和胞吐过程涉及细胞膜成分的更新 C.胞吞和胞吐的物质可以是大分子,也可以是小分子 D.能进行胞吞和胞吐的生物可以是细胞生物,但不可以是病毒 A 习题检测 3.判断下列曲线所代表的物质运输方式 协助扩散 自由扩散/ 协助扩散 自由扩散 协助扩散/主动运输 自由扩散 主动运输 习题检测 自由扩散 协助扩散/主动运输 自由扩散/协助扩散 主动运输 3.判断下列曲线所代表的物质运输方式 习题检测 4、在观察植物细胞的质壁分离和复原的过程，某同学在视野中看到生活着的洋葱表皮细胞正处于图示状态，a、b表示两处溶液的浓度，由此可推测（ ） A.此时a＞b，细胞渗透吸水 B.此时a=b，渗透系统保持动态平衡 C.此时a＜b，细胞渗透失水 D.上述三种情况都可能 a b D 习题检测 5.(2021·湖南，3)质壁分离和质壁分离复原是某些生物细胞响应外界水分变化而发生的渗透调节过程。下列叙述错误的是（ ） A.施肥过多引起的“烧苗”现象与质壁分离有关 B.质壁分离过程中，细胞膜可局部或全部脱离细胞壁 C.质壁分离复原过程中，细胞的吸水能力逐渐降低 D.1 mol/L NaCl溶液和1 mol/L蔗糖溶液的渗透压大小相等 D 习题检测 6.将不同植物的三个未发生质壁分离的细胞置于同一蔗糖溶液中，形态不再变化后的细胞图像如下图。则有关各细胞实验前细胞液浓度的判断，正确的是( ) A.甲>乙>丙　　　　　　 B.乙>甲>丙 C.乙>丙>甲　　　　　　 D.丙>甲>乙 B 习题检测 7、物质出入细胞膜的方式如下图，请根据图回答下面的问题： （1）A 代表       分子；B 代表        ； （2） 在a～e的五种过程中，代表被动运输的是  ； （3）可能代表氧气运输过程的是         ；葡萄糖从小肠腔进入小 肠上皮细胞的过程是           。 蛋白质 磷脂双分子层 b c d b　 a 习题检测 本讲结束，记得点个赞哦！ Lavf58.33.100 Lavf58.76.100 Lavf57.83.100 Lavf58.12.100 Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) $$