4.2主动运输与胞吞、胞吐课件-2025-2026学年高一上学期生物人教版必修1

一种载体蛋白通常只适合与一种或一类离子或分子结合。（例如葡萄糖载体也可以运输果糖、半乳糖等结构类似的单糖） 载体蛋白具有特异性 主动运输与胞吞胞吐 第2节 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。 甲状腺滤泡上皮细胞 1.甲状腺滤泡上皮细胞吸收碘是通过被动运输吗？ 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？ 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？ 不是 需要细胞提供能量 具有普遍性 小肠液中氨基酸、葡萄糖的浓度远低于它们在小肠上皮细胞中的浓度 轮藻细胞中K+的浓度比周围水环境高63倍。 人红细胞中K+的浓度比血浆高30倍。 逆浓度梯度运输的实例： （2）红细胞从血浆中吸收K+是_______浓度梯度运输。 （1）小肠上皮细胞从小肠液吸收葡萄糖、氨基酸是_____浓度梯度运输。 逆 逆 （3）轮藻细胞从外界环境吸收K+是______浓度梯度运输。 逆 逆浓度梯度转运的跨膜运输具有普遍性。 实例一 实例二 实例三 一、主动运输 物质逆浓度梯度跨膜运输，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。 1.逆浓度梯度 2.载体蛋白 3.能量 主动运输： 1、逆浓度梯度跨膜运输的离子或分子首先与膜上载体蛋白的特定部位结合。 2、结合后，在细胞内化学反应释放的能量推动下，载体蛋白的空间结构发生变化，将它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。 3、载体蛋白恢复原状，去转运同种物质的其他离子或分子。 一、主动运输 4.速率影响因素 载体数量限制 （1）载体蛋白的数量 （2）能量（氧气浓度、温度） 思考：温度是怎么影响物质跨膜运输的？ 流动性 氧气通过影响 进而影响主动运输的速率。 有氧呼吸 　　主动运输普遍存在于动植物和微生物细胞中，细胞通过主动选择吸收所需要的营养物质，排出代谢废物和对细胞有害的物质，保证了细胞和个体生命活动的需要。 ①植物根部细胞吸收无机盐离子； ②甲状腺细胞吸收碘离子； ③动物细胞吸收钾离子和排出钠离子(Na+-K+泵)； ④小肠上皮细胞和肾小管上皮细胞吸收葡萄糖、氨基酸等。 5、实例 6、意义 🔺与社会的联系 囊性纤维病 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。 主动运输 小分子物质跨膜运输方式： 变形虫的胞吞、胞吐示意图 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。 二、胞吞、胞吐 完成大分子与颗粒性物质的跨膜运输。 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，这种现象叫作胞吞 二、胞吞、胞吐 观察胞吞视频，结合教材，概括胞吞的过程 2.作用 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，主要是清除侵染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。 （一）胞吞 草履虫 与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，这种现象叫作胞吐 二、胞吞、胞吐 2.实例： 乳腺细胞合成的蛋白质、内分泌腺分泌细胞合成的蛋白质类激素、消化腺细胞分泌的消化酶等排出。 神经细胞通过胞吐的方式释放神经递质 痢疾内变形虫 与社会的联系 阿米巴痢疾 变形虫既能通过胞吞摄取单细胞生物等食物，又能通过胞吐排出食物残渣和废物。在人体肠道内寄生的一种变形虫一一痢疾内变形虫，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。 综上所述，除一些不带电的小分子是自由扩散外，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转运蛋白，体现了蛋白质是生命活动的承担者。 像蛋白质这样的生物大分子，通过胞吞或胞吐进出细胞，其过程也需要膜上蛋白质的参与，更离不开膜上磷脂双分子层的流动性。 一种转运蛋白往往只适合转运特定的物质，因此膜上转运蛋白的种类和数量，对物质的跨膜运输起着决定作用，这也是细胞膜具有选择透过性的结构基础。 三、物质跨膜运输方式的比较 运输方式 运输方向 转运蛋白 能量 实例 小分子物质 自由扩散 不需要 协助扩散 主动运输 载体蛋白 大分子物质 胞 吞 细胞外-细胞内 不需要 胞 吐 细胞外-细胞内 不需要 顺浓度梯度 顺浓度梯度 逆浓度梯度 不需要 通道蛋白和载体蛋白 不需要 需要 需要 需要 水、O2、CO2、甘油、苯 红细胞吸收葡萄糖 某些离子及小分子物质 白细胞吞噬病菌、 变形虫吞食细菌 乳腺细胞分泌的蛋白质 小分子物质跨膜运输方式的判断： 1.根据物质的种类判断： 自由扩散：气体、水、脂溶性小分子的物质跨膜运输方式，别的离子或分子进出细胞的方式是协助扩散或主动运输 协助扩散：葡萄糖进入哺乳动物成熟红细胞 主动运输：植物根部细胞吸收无机盐离子 甲状腺细胞吸收碘离子 动物细胞吸收钾离子和排出钠离子(Na-K泵) 小肠上皮细胞和肾小管上皮细胞吸收葡萄糖、氨基酸等。 2.根据题干信息判断： 主动运输:消耗能量或逆浓度梯度运输 小分子物质跨膜运输方式的判断： 协助扩散:顺浓度梯度运输且需要转运蛋白的协助； 顺浓度梯度时，除气体、水和脂溶性小分子之外物质的跨膜运输方式 自由扩散:顺浓度梯度运输且不需要转运蛋白的协助 3.根据题图信息结合跨膜运输方式的特征判断： 小分子物质跨膜运输方式的判断： 大分子物质跨膜运输方式的判断： 特点：需要能量，通过膜融合运输，需要膜上蛋白质的参与。 胞吞胞吐：大分子物质跨膜运输方式 神经细胞通过胞吐的方式释放神经递质（小分子物质） 课后习题 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（ ） × × × √ 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，是细胞主动吸收糖分的结果 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 C.协助扩散 D.被动运输 A 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。 ①被运输的特定分子或离子与载体蛋白结合 ②在细胞内化学反应释放的能量推动下，载体蛋白的空间结构发生改变，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 ③载体蛋白恢复原状，又可以转运同种物质的其他离子或分子。 2.过程： 载体蛋白的特定部位要与被运输的物质结合。由于被运输物质的大小和性质不同，不同载体的空间结构也有差别，所以一种载体只适合与一种或一类离子或分子结合。（例如葡萄糖载体也可以运输果糖、半乳糖等结构类似的单糖） 载体蛋白具有专一性 哺乳动物细胞内外Na+和K+浓度 细胞内ci 血浆中co Na+ 10～20mmol/L 约150mmol/L K+ 约100mmol/L 约5mmol/L 钠钾泵 过渡： 依靠被动运输，能不能建立起细胞内外K+、Na+的浓度差? 说明： 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。 1.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 2.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 3.右图为一种溶质分子跨膜运输的示意图。下列相关叙述错误的是（ ） A.载体①逆浓度运输溶质分子 B.载体②具有ATP酶活性 C.载体①和②转运方式不同 D.载体②转运溶质分子的速率比自由扩散快 B 与社会的联系 变形虫既能通过胞吞摄取单细胞生物等食物，又能通过胞吐排出食物残渣和废物。在人体肠道内寄生的一种变形——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。 P72 综上所述，除一些不带电荷的小分子可以自由扩散的方的式进出细胞外，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转运蛋白,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，这也是细胞膜具选择透过性的结构基础。像蛋白质这样的生物大分子，通过胞吞或胞吐进出细胞，其过程也需要膜上蛋白质的参与，更离不开膜上磷脂双分子层的流动性。P72 下图所示漏斗内溶液 (S1) 和漏斗外溶液 (S2) 为两种不同浓度的蔗糖溶液（蔗糖分子不能透过半透膜），漏斗内外起始液面一致，渗透平衡时的液面差为 Δℎ 。下列叙述错误的是( )。 A.达到渗透平衡时，水分子不会透过半透膜 B.用纱布代替半透膜，蔗糖分子可自由通过 C.提高两种溶液的浓度差，则达到渗透平衡时 Δℎ 会更大 D.实验开始时 S1 溶液浓度大于 S2 溶液，达到渗透平衡时 S1 溶液浓度仍大于 S2 溶液 将洋葱某部位细胞置于一定浓度的物质 M 溶液中，得到如图所示结果。以下分析不正确的是( )。 A. A 表示细胞相对体积变化， B 表示原生质体相对体积变化 B.该部位可能位于洋葱的根尖分生区 C.该细胞发生质壁分离后又自动复原，因此 M 溶液不可能为蔗糖溶液 D.通过该实验可说明细胞壁的伸缩性小于原生质层 用某种植物细胞进行“植物细胞质壁分离及质壁分离复原”实验，下列叙述正确的是( )。 A.图中细胞处于质壁分离状态，②和③构成的原生质层起到半透膜的作用 B.若该细胞为黑藻叶肉细胞，则质壁分离过程中④的颜色会越来越深 C.若该实验为将紫色洋葱内表皮细胞置于适宜浓度的 KNO3 溶液中，则细胞的吸水能力先增大后减小最后趋于稳定 D.若该实验为将紫色洋葱外表皮细胞置于 0.3 g/mL 蔗糖溶液中，则一段时间后，图中细胞体积会明显缩小 思考·讨论：胞吞、胞吐过程的特点及意义 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。 参考答案：细胞结构的流动性是胞吞、胞吐的基础，胞吞、胞吐过程中膜的变形本身也体现了膜的流动性。 参考答案：因为游离于细胞质基质的核糖体，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，包裹在囊跑中的蛋白质就可以胞吐的方式分泌到细胞外。 知识拓展 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。 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+需要消耗ATP。 肾小管上皮细胞吸收葡萄糖同上。 知识拓展 两类主动运输 6.某种H+-ATPase是一种位于膜上的载体蛋白,具有ATP水解酶活性,能够利用水解ATP释放的能量逆浓度梯度跨膜转运H+。 ①将某植物气孔的保卫细胞悬浮在一定pH的溶液中(假设细胞内的pH高于细胞外),置于暗中一段时间后,溶液的pH不变。 ②再将含有保卫细胞的该溶液分成两组,一组照射蓝光后溶液的pH明显降低;另一组先在溶液中加入H+-ATPase的抑制剂(抑制ATP水解),再用蓝光照射,溶液的pH不变。 根据上述实验结果,下列推测不合理的是 (　　) A.H＋－ATPase位于保卫细胞质膜上，蓝光能够引起细胞内的H＋转运到细胞外 B.蓝光通过保卫细胞质膜上的H＋－ATPase发挥作用导致H＋逆浓度梯度跨膜运输 C.H＋－ATPase逆浓度梯度跨膜转运H＋所需的能量可由蓝光直接提供 D.溶液中的H＋不能通过自由扩散的方式透过细胞质膜进入保卫细胞 C Lavf58.29.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.7.64 Lavf58.29.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.7.64 $$