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

第4章 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： 1.总结主动运输的特点及意义 2.胞吞胞吐的特点与要点 3.物质跨膜运输的方式与细胞膜结构特点的关系 【课前准备】必修一课本 复习提问: 1.原生质层的组成；发生渗透作用的条件 2.植物细胞不能无限吸水的原因是？ 3.植物细胞发生质壁分离时，细胞壁和细胞膜之间充满的液体是？原因是？ 4.植物细胞质壁分离实验说明了哪些问题？会有哪一些用途？ 5.为什么自由扩散和协助扩散被称为被动运输？共同特点？ 6.红细胞吸收葡糖糖时，运输速率会存在一个饱和值，原因是什么？ 7.自由扩散/协助扩散的实例？特点？影响因素？画出曲线图 8.转运蛋白的种类？作用机制？水进出细胞的方式？ 9.把紫色洋葱外表皮细胞放在比细胞液浓度大的蔗糖溶液和KNO3溶液中，发生什么现象，为什么？ 10.测定细胞液浓度范围的实验设计思路？ 11.温度会影响水通过半透膜的扩散速率吗？提出假说并设计实验检验。 资料1：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。甲状腺激滤泡上皮细胞内碘浓度比血液中的高20～25倍。 资料2：小肠液中的氨基酸、葡萄糖浓度远低于它们在小肠上皮细胞中的浓度，但它们仍能被吸收 资料3：人的红细胞中K＋浓度比血浆中的高30倍；轮藻细胞中K＋的浓度比周围水环境中高63倍。人神经细胞未兴奋时细胞外的Na+浓度远高于细胞内 讨论 1.该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具有一定的普遍性？尝试说出自己的理解。 Ⅰ.主动运输的特点 探究点一：主动运输 3 归纳：主动运输的特点? 1.物质可以逆浓度进入细胞 2.需要载体蛋白的协助 3.需要消耗细胞内化学反应所释放的能量 Ⅰ.主动运输的特点 探究点一：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，这种方式叫作主动运输。 小肠上皮细胞吸收葡萄糖、氨基酸等营养物质； 植物细胞吸收无机盐 被运输的物质与膜上的载体蛋白结合。 载体蛋白结合与物质后，在能量的推动下，其空间结构发生变化。 将物质运输到膜的另一侧，载体蛋白又恢复原状。 结合 形变 复原 PS:一种载体蛋白通常只适合于一种或一类离子或分子结合。(载体的专一性) Ⅱ.主动运输的过程 探究点一：主动运输 5 Ⅲ.主动运输的意义 探究点一：主动运输 桐花树的泌盐现象 海鸟（海鸥）的盐腺 盐腺 盐液 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。 影响因素：①载体蛋白的数量；②能量供应 O 能量 运输速率 载体蛋白的数量有限 P O O2浓度 运输速率 载体蛋白的数量有限 P Q 无氧呼吸提供能量 Ⅳ.影响主动运输的因素 探究点一：主动运输 囊性纤维化是北美白种人种常见的一种遗传病，患者汗液中氯离子的浓度升高，支气管被异常的黏液堵塞，管腔受阻，细菌在肺部大量生长繁殖，最终使肺功能严重受损，常于幼年时死于肺部感染。研究表明，在大约70%的患者中，转运Cl－的载体蛋白结构异常，使其转运氯离子的功能异常，导致患者支气管中黏液增多。 7 Ⅳ.物质跨膜运输方式 探究点一：主动运输 A B C D O 时间 胞内浓度 载体蛋白的数量有限 P 胞外浓度 1.A、B、C、D各代表哪一种物质跨膜运输方式?说出判断依据。 2.坐标图，代表哪一种运输方式，说出判断依据。 下图中，大写字母表示的是哪种物质？小写字母表示哪种运输方式？哪一侧为外侧？ Ⅳ.物质跨膜运输方式 探究点一：主动运输 甲（○）、乙（●）两种物质在细胞膜两侧的分布情况如图所示，在进行跨膜运输时，下列说法正确的是 A.乙进入细胞一定有转运蛋白的参与 B.乙运出细胞一定有转运蛋白的参与 C.甲进入细胞一定需要能量 D.甲运出细胞一定不需要能量 ● ● ● ○ ○ ○ ● ○ ○ ● ○ ○ ● ○ ○ ○ ○ ○ ● ○ ○ ● ○ ● ○ ● ● ● ● ● ● ● ● ● ○ ● ● ● ○ ● ● ○ ● ● ○ ● ● 胞外 胞外 细胞膜 探究点一：主动运输 下图表示细胞膜的结构和物质进出细胞的方式，下列说法错误的是 A．在图①a～e过程中，代表细胞分泌Na＋的过程是e B．在图①所示的结构中，主要由A物质决定着不同生物膜的功能差异 C．与图②中曲线Ⅰ相符的过程是图①中的过程a或e D．在图①所示的结构中，A和B物质大都不是静止的 探究点一：主动运输 ATP 驱动泵(ATP-driven pump)是 ATP酶直接利用水解ATP提供的能量，实现离子或小分子逆浓度梯度或电化学梯度的跨膜运输。 这种运输方式使一种离子或分子逆浓度梯度的转运与另一种或多种其他溶质顺着顺着浓度梯度或电化学梯度进行。 主动运输的3种类型 类型Ⅰ——ATP驱动泵 ATP 驱动泵(ATP-driven pump)是 ATP酶直接利用水解ATP提供的能量，实现离子或小分子逆浓度梯度或电化学梯度的跨膜运输。 逆电化学梯度：如果运输的物质带有电荷，则物质跨膜运输时需要逆两个梯度，一是浓度梯度，二是电荷梯度。两者的总和又称为电化学梯度。 16 小肠上皮细胞吸收葡萄糖 Ⅰ.葡萄糖分子通过Na+驱动的协同运输方式进入上皮细胞； Ⅱ.葡萄糖经载体介导的协助扩散方式进入血液， Ⅲ.Na+——K+泵消耗ATP维持Na+的电化学梯度。 类型Ⅱ——协同转运蛋白 这种运输方式使一种离子或分子逆浓度梯度的转运与另一种或多种其他溶质顺着顺着浓度梯度或电化学梯度进行。 小肠上皮细胞(或肾小管上皮细胞)吸收葡萄糖、氨基酸 17 盐细菌又称嗜盐菌，其细胞膜上含有一种称为菌紫红质的蛋白质，它能捕获太阳能。 类型Ⅲ——光驱动泵 这种运输方式是吸收光能，通过构象的变化，将质子运输到细胞膜外，使得膜外H+浓度高于膜内。这样，H+在返回细胞内时，就会驱动细胞膜上的ATP合酶复合体合成ATP，用于其他物质的运输。 膜外 膜内 盐细菌是需氧异养型微生物，正常情况下利用O2氧化有机物时释放的能量合成ATP，然而在盐水湖中O2的溶解度很低，这时氧化性代谢需要以日光作为另一种能源加以补充。因此，当O2不足时，盐细菌可以利用光能来合成ATP。 18 淀粉酶和胰岛素都是蛋白质，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。 在物质跨膜运输过程中，胞吞、胞吐是普遍存在的现象，它们也消耗细胞呼吸释放的能量 Ⅰ.胞吞和胞吐 探究点二：胞吞、胞吐 胞吞、胞吐与诺贝尔奖 詹姆斯·E·罗斯曼 托马斯·苏德霍夫 兰迪·W·谢克曼 北京时间2013年10月7日，诺贝尔生理学或医学奖授予美国科学家詹姆斯·E·罗斯曼、兰迪·W·谢克曼和德国科学家托马斯·C·苏德霍夫，以表彰他们发现细胞内部囊泡运输调控机制。共享了800万克朗的奖金。 奖励缘由:“因他们发现了调节囊泡运输这一细胞中主要运输系统的调节机制。” for their discoveries of machinery regulating vesicle traffic, a major transport system in our cells. 21 Ⅰ.胞吞和胞吐 探究点二：胞吞、胞吐 1.简述胞吞胞吐的过程？ 2.细胞怎样消化胞吞形成的囊泡中包裹的物质？ 3.胞吞胞吐时，位置是固定的，解释原因 大分子 膜蛋白 胞吞 胞吐 Ⅰ.胞吞和胞吐 探究点二：胞吞、胞吐 胞吞胞吐的要点： ①大分子物质进出细胞的方式； ②体现了膜的流动性；穿(跨)过了0层生物膜 ③整个过程需要消耗能量； ④需要受体蛋白的识别，却不需要转运蛋白的协助； ⑤胞吞形成的囊泡，在细胞内可以被溶酶体降解 Ⅱ.胞吞和胞吐的要点 探究点二：胞吞、胞吐 1.胞吞、胞吐过程的实现与生物膜结构的特征有什么关系？ 细胞膜结构的流动性是胞吞、胞吐的基础； 胞吞、胞吐过程中膜的形变，也体现了膜的流动性。 2.胞吞、胞吐过程，对细胞代谢而言有什么意义？ 是细胞摄入和排出特定大分子物质的一种方式，对细胞代谢的正常进行具有重要意义。 24 Ⅲ.与社会联系 探究点二：胞吞、胞吐 物质跨膜运输 小分子物质 大分子物质 主动运输 被动运输 胞吞 胞吐 自由/简单扩散 协助/易化扩散 方向 逆浓度梯度 顺浓度梯度 顺浓度梯度 进细胞 出细胞 转运蛋白 载体蛋白 不需要 需要(载体/通道) 不需要 不需要 受体 不需要 不需要 不需要 需要 需要 能量 消耗 不消耗 不消耗 消耗 消耗 举例 小肠上皮细胞吸收葡萄糖、氨基酸； 植物细胞吸收无机盐 水； 气体； 脂溶性物质 水； 红细胞吸收葡萄糖； K＋外流，Na＋内流 变形虫摄食 分泌蛋白 影响因素 能量； 载体种类和数量 浓度差 浓度差； 载体种类和数量 温度 温度 如下图所示，不能够表达下列哪些生理过程     A．抗体的形成，需要内质网和高尔基体的加工 B．胰岛细胞分泌胰岛素，体现了膜的流动性 C．小泡内的物质进行跨膜运输时，需要消耗能量 D．肠腺细胞分泌肠液 时，不需要膜上受体的识别 探究点二：胞吞、胞吐 自由扩散： 主动运输： 协助扩散： 胞吞胞吐： 物质跨膜运输 被动运输 不带电的简单小分子 某些离子、有机小分子 多数离子、有机小分子 大分子物质 借助转运蛋白的跨膜运输，既能体现蛋白质是生命活动的承担者，又能阐明细胞膜具有选择透过性的结构基础。 其一，膜上转运蛋白的种类、数量及空间结构的变化，对物质的跨膜运输起着决定性的作用； 其二，胞吞、胞吐不仅需要膜蛋白的参与，而且依赖膜的流动性。 物质的跨膜运输 探究点三：物质跨膜运输与膜结构的关系 29 总结： 1.主动运输的特点、举例、意义。 2.胞吞胞吐的特点、举例、要点。 3.物质跨膜运输的方式与细胞膜结构特点的关系。 拓展：物质跨膜运输的实验设计 Ⅰ.探究是主动运输还是被动运输 Ⅱ.探究是自由扩散还是协助扩散 31 $$