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2节 主动运输和胞吞胞吐 第4章 细胞的物质输入与输出 1 ①气体：O2、CO2等 ②脂溶性的小分子有机物 ③少部分水 ①离子和一些小分子有机物 ②大部分水 高浓度 低浓度 自由扩散 协助扩散 不消耗细胞内化学反应所释放的能量 被动运输 所有物质进出细胞都是顺浓度且不需要能量的被动运输吗？ 2 甲状腺 碘浓度低 碘浓度高 甲状腺滤泡上皮细胞 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的浓度比血液中高20-25倍。 1.甲状腺滤泡上皮细胞吸收碘是通过被动运输吗？ 甲状腺要合成甲状腺激素，需要保持较高的碘浓度，碘的吸收要从低浓度→高浓度，不能通过被动运输来吸收碘。 问题探讨 逆浓度运输 3 2 主动运输 ① 梯度运输 ②需要消耗能量 ③需要载体蛋白协助 (1)概念： 逆浓度（低→高） ②在细胞内化学反应释放的 推动下，载体蛋白的 发生改变，将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； (2)过程： ①离子或分子与 的特定结构结合； ③载体蛋白恢复 （可重复利用），又可以转运同种物质的其他离子或分子。 能量 空间结构 原状 载体蛋白 ① ② ③ 协助运输载体蛋白构象发生变化的动力来自浓度差 4 (3)载体蛋白的特点： 注意：不同离子或分子的大小和性质不同，所以不同转运蛋白质的空间结构差别也很大，一种转运蛋白通常只能运输一种或一类离子或分子。 磷酸盐离子载体模式图 磷酸盐离子 H+载体模式图 H+ H+ 载体蛋白具有特异性（或专一性） 被转运物质和载体蛋白不是一对一的简单关系，我们来看这样一个例子：在我们的细胞中普遍存在一个这样的现象，细胞内有较低的Na+，细胞外有较高的K+，这是由于有钠钾泵的存在，钠钾泵是一类载体蛋白 载体蛋白只能运输一种或者一类离子或分子的意义是什么？ 细胞膜可以有选择地将物质运进或运出细胞，是细胞膜选择透过性的最直接体现。 5 细胞内有较高的K+ 细胞外有较高的Na+ 载体蛋白具有特异性（或专一性）不是一对一的简单关系： 钠钾泵（载体蛋白） 钠钾泵是如何维持这种离子浓度差的呢 6 直接型： 直接消耗ATP的主动运输,通常称为泵（ATP驱动泵） (4)两类主动运输能量来源： ②H+泵 ATP驱动泵既是载体蛋白同时也是催化ATP水解的酶。 ①钠钾泵 ATP 7 (4)两类主动运输能量来源： 间接型： 间接消耗ATP的主动运输。 利用依赖ATP的Na+-K+泵活动建立的细胞膜两侧Na+的跨膜浓度梯度主动运输 肾小管对氨基酸、葡萄糖等的重吸收 物质X主动运输的动力来源于： Na+浓度差 由Na+-K+泵维持 8 (5)影响主动运输的因素： 资料1：若用呼吸抑制剂切断肾的供氧渠道，重吸收速率降低。 运输速率 O2浓度 运输速率 物质的浓度 Q点由 供能 P点前受 限制 P点后受 限制 P点前受 限制 P点后受 限制 资料2：载体介导的跨膜运输速率存在饱和现象，表现为载体对所转运物质存在量的极限，载体与所转运物质的结合达到限度，即使再提高浓度差，也不会再提高运输效率。 Q P P 、载体蛋白的数量 O2供应(或能量供应) 无氧呼吸 氧气浓度 载体蛋白数量 物质浓度 载体蛋白数量 Q:温度是否影响物质跨膜运输？ 会，温度不仅影响呼吸作用，从而影响能量的供给，还会影响膜的流动性 9 (6)主动运输的意义： 红树林 桐花树的泌盐现象 资料3： 甲状腺滤泡上皮细胞内碘的浓度比血液中高20-25倍。如果缺碘会导致大脖子病。 ①主动选择吸收所需要的营养物质 ②排出代谢废物和对细胞有害的物质 保证活细胞正常生命活动的需要 10 1.（2022·山东卷）和 是植物利用的主要无机氮源，NH4+的吸收由根细胞膜两侧的电位差驱动，的吸收由 浓度梯度驱动，相关转运机制如图。铵肥施用过多时，细胞内 的浓度增加和细胞外酸化等因素引起植物生长受到严重抑制的现象称为铵毒。下列说法正确的是( ) A.通过进入细胞消耗的能量 直接来自 B.通过 转运到细胞外 的方式属于被动运输 C.铵毒发生后， 增加细胞外的 会加重铵毒 D.载体蛋白转运和 的速率与二者在膜外的浓度呈正相关 B 靠电位差驱动 细胞外酸化 NO3-是逆浓度 习题巩固 由题干信息可知，的吸收由根细胞膜两侧的电位差驱动，所以 通过进入细胞消耗的能量不直接来自，A错误。分析题图可知， 进入根细胞膜是浓度梯度驱动的逆浓度梯度运输，所以通过 转运到细胞外是顺浓度梯度运输，属于被动运输，B正确。铵毒发生后，细胞外的 浓度增加，若增加细胞外的，可以促使向细胞内转运，减少细胞外的 ，从而减轻铵毒，C错误。据题意可知，载体蛋白从膜外到膜内转运 属于主动运输，主动运输的速率与膜外的浓度不呈正相关；从膜外到膜内转运 属于协助扩散，协助扩散的速率在一定范围内与膜外的浓度呈正相关，超过一定范围后不成比例，D错误。 11 2.(2024·襄阳一模)植物生长过程中，需要不断从外界吸收无机盐离子。为探究大麦根对K＋的吸收方式，科学家先后进行了两个实验，结果如图甲和图乙所示。下列相关描述不正确的是(　 ) A.据图甲判断根毛细胞吸收K＋的方式为协助扩散 B.据图乙判断根毛细胞吸收K＋的方式为主动运输 C.根毛细胞在一定浓度的KNO3溶液中会发生质壁分离并自动复原 D.农田施肥的同时还要适当 浇水，有利于化肥中 无机盐的溶解吸收 A 或主动运输 习题巩固 据图甲判断，根毛细胞吸收K＋需要载体，可能是协助扩散或主动运输，A错误。 据图乙分析，根毛细胞吸收K＋需要能量，属于主动运输，B正确。 根毛细胞在一定浓度的KNO3溶液中时，当KNO3溶液浓度高于细胞液浓度时，细胞失水发生质壁分离；在细胞失水的同时，K＋、NO3－ 通过主动运输进入细胞，使细胞液的浓度逐渐增大，细胞由失水转变为吸水，细胞发生自动复原，C正确。 无机盐只有溶解在水中才能被作物根系吸收，因此农田施肥的同时还应该适当浇水，否则会影响植物对无机盐离子的吸收，D正确。 12 比较三种运输方式 自由扩散 协助扩散 主动运输 运输 方向 载体 能量 举例 不需要 转运蛋白 载体蛋白 不消耗 不消耗 消耗 顺浓度梯度 高浓度→低浓度 O2、CO2 、H2O、 脂溶性小分子 葡萄糖进入红细胞， H2O等 小肠吸收葡萄糖、氨基酸， Na+ 、K+等离子 顺浓度梯度 高浓度→低浓度 逆浓度梯度 低浓度→高浓度 13 水 直接穿过磷脂双分子层： 自由扩散 水通道蛋白介导： 协助扩散 无机盐离子 一般为 主动运输 通过离子通道蛋白顺浓度进行：协助扩散 葡萄糖等有机小分子 一般为协助扩散，如进入红细胞 小肠上皮细胞、 肾小管上皮细胞等：主动运输 关键：是否需要 水通道蛋白 关键：转运蛋白类型、 浓度梯度 关键：浓度梯度 三类常考物质进出细胞的方式 14 现象1：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无能为力。 现象2：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。 现象3：白细胞能吞噬入侵机体的细菌。 变形虫摄食 白细胞吞噬细菌 疑问：这些大分子和颗粒物质是怎样进出细胞的呢？ 15 1 大分子或颗粒物质进入细胞的方式—— 胞吞 (1)过程： 与膜上的蛋白质结合 细胞膜内陷 包围着大分子 从细胞膜分离 大分子物质 小囊 囊泡 进入 (2)实例： 白细胞吞噬病菌、变形虫吞食食物颗粒等。 16 2 大分子或颗粒物质排出细胞的方式—— 胞吐 (2)实例： ①分泌蛋白的排出：蛋白质类激素、消化酶、抗体等 ②神经递质的分泌等。 大分子物质 在细胞内形成 囊泡 排出 移动到细胞膜处，与其融合 (1)过程： 17 3 胞吞和胞吐的异同 胞 吞 胞 吐 ①都产生小囊泡, 都体现细胞膜的_______ ②运输分子一般为__________ ③都需要消耗_______________________ 相同 进入细胞 排出细胞 异 ④都不需要________，需要细胞膜 上特定蛋白质的 。 ⑤穿越膜层数都为________ 流动性 大分子 细胞代谢所释放的能量 载体蛋白 0 识别 胞吞 胞吐 18 分泌蛋白：由附着核糖体合成，能分泌到细胞外胞内蛋白：由游离核糖体合成，在细胞内起作用 试分析其中道理。 附着核糖体上合成的蛋白质可以经过 、 的加工， 形成 ，通过 的方式分泌到细胞外。 蛋白质是 ，游离的核糖体合成的蛋白质无法通过 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。 任务一： 内质网 高尔基体 囊泡 胞吐 生物大分子 被动运输 胞内蛋白不能形成囊泡 19 ①小分子物质的运输方式不一定都是被动运输或主动运输， 神经递质的释放方式是胞吐。 ②生物大分子不一定都是以胞吞、胞吐方式运输的， 如RNA和蛋白质可通过核孔出入细胞核。 ③无机盐离子的运输方式不一定是主动运输， 如兴奋产生过程中的K＋外流和Na＋内流的方式均为协助扩散。 课堂小结 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 是否需要转运蛋白 不需要 需要 一看物质分子大小；二看能量；三看载体。 判断物质运输的方式： 被动运输（自由扩散、协助扩散）、主动运输、胞吞和胞吐 物质运输的方式： 21 运输方式 被动运输 主动运输 胞吞胞吐 自由扩散 协助扩散 方向 转运蛋白 能量 举例 顺浓度 CO2、O2、甘油、乙醇、苯 大多数水分子、葡萄糖进入红细胞 无机盐离子；小肠吸收葡萄糖、氨基酸 顺浓度 逆浓度 不需要 需要 不需要 不需要 不需要 需要 需要 需要 分泌蛋白，白细胞吞噬病菌 总结：物质跨膜运输方式 22 P72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。 实验材料：含有Ca2+，K+的溶液 拓展应用 Expand application 1.取材、分组、编号 2.控制自变量：设置实验组、对照组 3.检测因变量 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； 甲组给予正常的细胞呼吸条件；乙组________________；其他条件保持 。 抑制细胞呼吸 一段时间后，检测______________________________________； 两组植株根对Ca2+，K+的吸收速率 相同且适宜 呼吸 抑制剂 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。 拓展应用 Expand application 4.预测实验结果与结论 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 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 植株+培养液 影响 不影响 主动运输 被动运输 或加入蛋白抑制剂 加入蛋白酶 协助扩散 自由扩散 影响 不影响 巧用两种抑制剂探究物质跨膜运输的方式 当堂检测 1、胞吞、胞吐过程与被动运输过程，均需要细胞膜上蛋白质的参与。（ ） 2、胞吞、胞吐过程与主动运输过程，均需要消耗能量。（ ） 3、胞吞、胞吐的过程不需要膜上的蛋白质的参与。（ ） 4、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。（ ） 5、胞吞和胞吐消耗的能量来自于线粒体。（ ） 6、细胞内的生物大分子(如胃蛋白酶)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 EVCapture4.1.9软件录制 Lavf57.25.100 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn Lavf58.45.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$