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必修1

主动运输与胞吞、胞吐 人体甲状腺分泌甲状腺激素，在生命活动中起着重要的作用。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。 讨论： 1.甲状腺滤泡上皮细胞吸收碘是通过被动运输吗？ 不是 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 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 问题探讨 无论是动植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。 小肠绒毛上皮细胞吸收氨基酸、葡萄糖 人红细胞吸收K+排出Na+ 一、主动运输 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的跨膜运输方式。 特点： 需要载体蛋白 消耗能量（ATP） 1.概念： 逆浓度梯度（低浓度→高浓度） ATP ADP+Pi 主动运输 一、主动运输 2.过程： ①被运输物质与膜上载体蛋白特定部位结合 一种载体蛋白通常只与一种或一类离子或分子结合（特异性） ②在细胞内化学反应释放能量的推动下，载体蛋白的空间结构发生改变 ATP ③将所结合的物质从膜的一侧转运到另一侧释放出来 ④载体蛋白恢复原状 一、主动运输 3.常见的两种主动运输类型 ①直接消耗ATP的主动运输。 通常称为泵（ATP驱动泵） H+泵 Na+-K+泵 ②间接消耗ATP的主动运输。 例如：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。 钠钾泵在自然状态下逆浓度梯度进行K+和Na+的转运，用以建立膜两侧Na+和K+的浓度差，运输过程中需要消耗能量以改变载体蛋白的空间结构。 一、主动运输 4.影响主动运输速率的因素 载体蛋白的数量 能量 O 能量 运输速率 P 载体蛋白的数量限制 O 物质浓度 运输速率 P 被运输物质浓度（一定范围内） 载体蛋白的数量、能量等因素限制 温度 一、主动运输 5.主动运输的意义 主动运输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。 还起到维持细胞内外浓度差的作用。 一、主动运输 与社会的联系： 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。 小分子物质跨膜运输方式比较 自由扩散 协助扩散 主动运输 运输方向 转运蛋白 能量 举例 图示 O2，CO2，少部分H2O，甘油，乙醇，苯 顺浓度梯度 需要 不消耗 逆浓度梯度 需要载体 消耗 葡萄糖进入红细胞， Na+通过通道进细胞，大部分水进出细胞 葡萄糖、氨基酸进入小肠上皮细胞， Na+-K+离子泵运输Na+和K+，植物根部吸收无机盐 顺浓度梯度 不需要 不消耗 11 判断下列曲线对应的跨膜运输方式类型 ⑦ 自由扩散 协助扩散或主动运输 主动运输 主动运输 自由扩散 协助扩散或主动运输 主动运输 思考·讨论 二、胞吞和胞吐 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无能为力。 一般大分子与颗粒性物质的跨膜运输是通过胞吞和胞吐来进行的。 变形虫的胞吞、胞吐示意图 二、胞吞和胞吐 1.胞吞 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。然后，小囊从细胞膜上分离下来，形成囊泡，进入细胞内部。 从细胞膜分离 进入细胞 囊泡 包围着大分子 与膜上的蛋白质结合 细胞膜内陷 大分子物质 小囊 实例： 二、胞吞和胞吐 原生生物： 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。 高等多细胞生物： 主要发生在吞噬细胞中，其作用不仅仅是摄取营养物质，主要是清除侵入机体的病原体及衰老或凋亡的细胞。 一些病毒就是借助胞吞侵入机体的。 二、胞吞和胞吐 2.胞吐 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。 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 胞吞需要膜上蛋白质的识别，胞吐需要吗？ 需要膜上蛋白质的参与 思考： 1.胞吞、胞吐过程的实现与生物膜的特性有什么关系？ 2.游离核糖体一般合成胞内蛋白,而分泌蛋白却一般在附着核糖体合成，试分析其道理。 3.胞吞或胞吐过程中是否需要膜上蛋白质的参与？是否需要消耗能量？是否需要载体蛋白？ 细胞膜的流动性是胞吞胞吐的基础， 胞吞胞吐的过程膜的变形本身也体现出膜的流动性。 分泌蛋白是大分子有机物，无法通过被动或主动运输穿过细胞膜，因此要通过内质网-高尔基体途径的加工，以囊泡形式运输到膜外。 需要膜上蛋白质的参与; 需要消耗能量; 不需要载体蛋白。 思考·讨论 与社会的联系： 在人体肠道内寄生的一种变形虫--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。 二、胞吞和胞吐 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。 物质进出细胞的主要运输方式是被动运输和主动运输； 最能体现细胞能选择性吸收某些物质的方式是主动运输； 胞吞、胞吐一般是大分子物质进出细胞的方式，但有些小分子物质也可以通过胞吐方式出细胞 小结 甲、乙两种小分子物质在细胞内外的浓度情况如图所示，在进行跨膜运输时，下列说法正确的是(　　) A.甲进入细胞一定需要能量 B.甲运出细胞一定有载体蛋白的参与 C.乙进入细胞一定不需要能量 D.乙运出细胞一定有载体蛋白的参与 B 小试牛刀 离子泵是一种具有ATP水解酶活性的载体蛋白，能利用水解ATP释放的能量跨膜运输离子。下列叙述正确的是 (　 　) A.离子通过离子泵的跨膜运输属于协助扩散 B.离子通过离子泵的跨膜运输是顺着浓度阶梯进行的 C.动物一氧化碳中毒会降低离子泵跨膜运输离子的速率 D.加入蛋白质变性剂会提高离子泵跨膜运输离子的速率 C 小试牛刀 下图为氨基酸和Na+进出肾小管上皮细胞的示意图，下表选项中正确的是（ ） D 小试牛刀 右图表示细胞对大分子物质“胞吞”和“胞吐”的过程。下列有关叙述错误的是(　 　) A.a与b均要以膜的流动性为基础才可能发生 B.a要有细胞表面识别和内部供能才可能完成 C.b表示细胞分泌的同时会导致膜成分的更新 D.b与a分别是细胞排泄废物和摄取养分的基本方式 D 小试牛刀 物质的跨膜运输既有顺浓度梯度的也有逆浓度梯度的，细胞膜的结构决定了其具有选择透过性的功能特点。图甲为肾小管重吸收时不同物质进出肾小管上皮细胞细胞膜的示意图，图乙为人工合成的磷脂双分子层示意图。 （1）图甲中的跨膜运输方式有_____种，O2、CO2、甘油等通过细胞膜的方式是____（填字母） 。图甲中可表示根毛细胞吸收 K+的运输方式的是___（填字母） 。 （2）葡萄糖分子能穿过细胞膜却不能穿过人工合成的磷脂双分子层，其原因是____________________________________________________________ 。 三 b a 葡萄糖的跨膜运输需要转运蛋白，而人工合成的磷脂双分子层不含转运蛋白 小试牛刀 —、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 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。 A A 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。轻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、两组生长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。 练习与应用 $$