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

人教版必修一 第四章第二节 主动运输和胞吞胞吐 1 科学思维 生命观念 阐明主动运输和胞吞、胞吐的过程、特点、实例和意义,理解物质输入和输出细胞的方式与细胞膜结构的适应性关系,形成结构与功能观、物质与能量观。 建构影响物质运输速率的数学模型,发展识图、辩图的能力,促进科学思维的形成。 社会责任 关注与物质运输方式相关的疾病(如囊性纤维病、胆固醇代谢异常),探讨其机理,形成健康生活、关爱生命的意识。 目标维度 2 城市的交通 vs 细胞的物质运输 我们的身体是由数万亿个细胞构成的“微缩宇宙”,每个细胞都是一座繁忙的城市。城市需要从外界获取物资,也要排出废物。那么,细胞这座“城市”的物流系统是如何工作的呢? 我们已经认识了两位“快递员”:自由扩散和协助扩散。它们有什么特点? 回顾旧知 我们已经认识了两位“快递员”:自由扩散和协助扩散。它们有什么特点? 回顾旧知 自由扩散 协助扩散 运输 方向 载体 能量 举例 不需要 转运蛋白 不消耗 不消耗 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,水等 顺浓度梯度 高浓度 低浓度 但是,城市管理遇到了新问题! ① 海边细胞生活在Na+的海洋里,却需要将Na+运出去,把K+请进来。 今天,我们就来认识细胞物流系统中的”特种部队”和”大型工程队” ——主动运输与胞吞胞吐! ② 细胞需要吞入巨大的蛋白质分子。这两位“快递员”对此都无能为力,怎么办? 1 主动运输 7 思考一:面对“逆水流”的运输任务,细胞需要付出什么代价? 主动运输 消耗能量 思考二:能量(ATP)直接去推离子吗?还需要什么关键部件? 这个载体蛋白需耗能 思考三:这个载体蛋白和协助扩散的有什么不同? 载体蛋白 如果将物质出入细胞的运输过程比喻成货物通过江河出入城墙的方式,那么自由扩散就像顺着水流方向漂流出城,协助扩散就像船载着货物顺水流方向出城,主动运输就像船载着货物逆着水流方向坐船进城 主动运输——小组活动 观看钠钾泵工作动画,思考以下四个问题? 任务一:钠钾泵在工作时,两种离子的运输方向有何不同? 任务三:钠钾泵在工作时,构象会发生什么改变?构象改变的动力来自于? 任务二:钠钾泵工作如何体现选择性? 任务四:尝试用卡纸构建钠钾泵工作模型。 Na+与钠钾泵结合后,需要消耗ATP才能使钠钾泵构象改变。 主动运输的模型建构 细胞质中的Na+与钠钾泵结合。当蛋白质具有这种形状时,对Na+的亲和力很高。 Na+的结合刺激载体蛋白被ATP磷酸化。 磷酸化导致蛋白质形状的改变,降低其对释放到外部的Na+的亲和力。 这种新形状对K+具有很高的亲和力,K+在细胞外一侧结合并触发磷酸基的释放 磷酸基的损失恢复了蛋白质的原始形状这对K+的亲和力较低 K+被释放;对Na的亲和力再次升高循环往复。 、 物质 梯度跨膜运输,需要 的协助,同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的 。 (1)概念: 逆浓度 载体蛋白 能量 逆浓度梯度运输;需要载体;需要消耗能量。 (3)过程: 主动运输——归纳 ①被运输的物质与膜上载体蛋白结合; ②在能量的推动下,载体蛋白的空间结构发生变化,转运并释放; ③载体蛋白恢复原状,又可以去转运同种物质的其他离子或分子。 (2)特点: 载体蛋白:只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过,而且每次转运时都会发生自身构象的改变。参与主动运输、协助扩散 主动运输——归纳 载体介导的运输具有以下特点: (1)结构特异性 (2)饱和现象(载体的数量和运输速率有限) (3)竞争性抑制 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)意义: 主动运输——归纳 例如:小肠绒毛上皮细胞游离面通过主动运输吸收葡萄糖,可以最大限度吸收利用外源营养物质,避免浪费。类似地,在肾小管腔一侧也是通过主动运输吸收葡萄糖的。 (4)实例: 保证了活细胞能够按照生命活动的需要,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。 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。 主动运输——知识拓展 不直接消耗ATP的协同转运: 总结:物质主动运输消耗的能量来自外界,可以是ATP、光能,也可以是其他物质的浓度梯度势能 思维训练:根据右图信息,分析小肠绒毛上皮细胞吸收葡萄糖的方式? (6)主动运输的3种类型: ATP驱动泵——ATP直接供能 协同转运蛋白——ATP间接接供能 光驱动泵——光能-细菌质膜上的H+泵 主动运输——知识拓展 15 主动运输——对比分析 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,水等 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 与社会的联系——囊性纤维病化 囊性纤维化发生的一种主要原因是,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。这一发现给囊性纤维化的治疗带来了新的希望。 囊性纤维化患者临床表现为慢性肺部梗阻、胰腺功能缺陷及汗液电解质升高等。 2 胞吞和胞吐 18 细胞要吞掉一个细菌(病原体)或者要分泌胰岛素(蛋白质),这些“货物”太大了,连“特种部队”也运不了,怎么办? 胞吞和胞吐 胞吞和胞吐——分组活动 图1.巨噬细胞的吞噬过程 图2.成熟 细胞胰岛素分泌机制的关键步骤示意图 观察并描述:胞吞和胞吐的具体过程?可以联想到生活中的哪些实例? 胞吞和胞吐——分组活动 图1.巨噬细胞的吞噬过程 与膜上的蛋白质结合(通常) 细胞膜内陷 大分子物质 小囊 囊泡 包围着大分子 从细胞膜分离 胞吞过程: 实例: 白细胞吞噬病菌、变形虫吞食细菌等 整个过程中,细胞膜的形态和面积发生变化了吗?这体现了细胞膜的什么特性? 胞吞和胞吐——分组活动 图2.成熟 细胞胰岛素分泌机制的关键步骤示意图 大分子物质 在细胞内形成 囊泡 胞吐过程: 排出 移动到细胞膜处,与其融合 分泌蛋白的分泌,如抗体、胰岛素、消化酶等 实例: 依赖膜的流动性-结构基础 (2)特点 需要消耗能量 不需要载体 但通常需要膜蛋白的参与 (1)对象: 一般是大分子物质或细胞 胞吞和胞吐——归纳总结 (3)运输方向 胞内 胞外 胞外 胞内 胞吞和胞吐——归纳总结 ①胞吐不是只能运输大分子物质,也可以运输小分子物质,如神经递质。 ②生物大分子不一定都是以胞吞、胞吐方式运输,如RNA和蛋白质可通过核孔出入细胞核。 重点提醒 (3)意义: 通过胞吐,细胞向外分泌分泌蛋白和部分激素,通过胞吞,消灭细菌、癌细胞、及衰老的红细胞、细胞碎片从而保证生命活动的正常进行。 同一物质的运输方式可能不同 (1)Na+:进入神经细胞——协助扩散(靠离子通道) 运出神经细胞——主动运输(钠钾泵) (2)K+:进入神经细胞——主动运输(钠钾泵) 运出神经细胞——协助扩散(靠离子通道) (3)水分子:自由扩散+协助扩散(水通道蛋白)(均为被动运输) (4)葡萄糖:进入红细胞——协助扩散 进入小肠上皮细胞和肾小管——主动运输 易错提醒 胞吞和胞吐——归纳总结 胞吞过程 形态变化:细胞膜会内陷形成小囊,包围着大分子或颗粒物质,然后小囊从细胞膜上分离下来,形成囊泡进入细胞内部。这一过程使细胞膜局部出现凹陷和变形。 面积变化:由于细胞膜的一部分形成了囊泡并进入细胞内,导致细胞膜的总面积暂时减小。 胞吐过程 形态变化:细胞内形成的囊泡移动到细胞膜处,与细胞膜融合,将大分子物质排出细胞。融合过程中,细胞膜会向外突出并发生变形,以适应囊泡的融合和物质的排出。 面积变化:囊泡与细胞膜融合后,囊泡膜成为细胞膜的一部分,使细胞膜的总面积暂时增大。 细胞膜面积的动态平衡 虽然胞吞和胞吐过程中细胞膜的面积会发生变化,但在正常生理状态下,细胞通过多种机制维持细胞膜面积的相对稳定。例如,胞吞和胞吐过程通常是同时进行的,且存在一定的平衡关系,使得细胞膜面积的变化相互抵消。此外,细胞膜的流动性也使得膜成分可以在不同区域之间进行转移和重新分布,进一步维持细胞膜面积的稳定。 思考:胆固醇理论上可以穿过磷脂双分子层,为什么?动物细胞为什么需要胆固醇? 与社会的联系——胆固醇 胆固醇进入细胞的方式: 相似相溶原理; 胆固醇是动物细胞膜的组成成分之一,在人体中还参与血液中脂质的运输。 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,并最终通过胞吞进入细胞中。这样可在一定程度上避免胆固醇因水溶性低而沉积在血管壁上。 与社会的联系——胆固醇 胆固醇进入细胞的方式: 医学研究中发现某基因缺陷的患者,其体内不能正常合成细胞膜上这种识别LDL的蛋白质,导致胆固醇摄入的通路被阻断,就会积累在血液中,黏附在血管壁上,有这种缺陷基因的人容易患动脉粥样硬化。 此外,人们饮食不合理,缺乏运动,吸烟和酗酒都有可能导致LDL升高,是冠心病的直接危险因素。 阅读教材中人体肠道内的痢疾内变形虫的胞吞、胞吐过程。 (1)痢疾内变形虫是如何在肠道内获取食物的? 先通过胞吐作用分泌蛋白酶,溶解肠壁组织,再通过胞吞作用摄取肠壁组织细胞。 痢疾内变形虫是一种单细胞寄生虫,主要通过粪口途径传播。 当人们摄入被污染的食物或水时,虫体进入消化道,附着于肠壁,破坏肠道黏膜,引发炎症和溃疡。 与社会的联系——痢疾内变形虫 构建知识体系 物质运输的方式 自由扩散 协助扩散 主动扩散 胞吞、胞吐 方向: 实例: 特点: 高浓度到低浓度 水(少部分)、气体、 脂溶性物质、尿素等不带电荷小分子 不需要能量和载体 方向: 实例: 特点: 高浓度到低浓度 水(大部分)、红细胞吸收葡萄糖 (载体蛋白),神经细胞钾离子外流和钠离子的内流(通道蛋白) 需要转运蛋白(载体蛋白或通道蛋白) ,不需要能量 方向: 实例: 特点: 低浓度到高浓度 小肠吸收葡萄糖、无机盐,钠钾泵 需要载体蛋白 ,需要能量 特点: 实例: 需要能量 分泌蛋白 、神经递质的分泌、白细胞吞噬病菌 1.水分子主要通过自由扩散进出细胞。( ) 2.一种转运蛋白可以转运不同种的离子,同一种离子也可以由不同种的转运蛋白转运。( ) 3.无机盐离子的运输方式均为主动运输。( ) 4.大分子有机物要通过转运蛋白的作用才能进入细胞内,并且需要消耗能量。( ) 5.胞吞、胞吐是特殊的现象,它们运输物质不需要消耗细胞呼吸所释放的能量。( ) 6.所有小分子物质均可以通过细胞膜进入细胞。( ) √ 练习巩固 1.如图为液泡膜上离子跨膜运输机制示意图,下列相关叙述不正确的是( ) A.Ca2+逆浓度梯度从细胞液进入细胞质基质 B.有氧呼吸增强可促进Ca2+进入液泡 C.Na+进入液泡的方式属于主动运输 D.液泡中的pH环境与动物细胞中的溶酶体中的类似 A 顺浓度 练习巩固 2.茶树根细胞质膜上的硫酸盐转运蛋白可以转运硒酸盐。硒酸盐被根细胞吸收后,随着植物的生长,吸收的大部分硒与胞内蛋白结合形成硒蛋白,硒蛋白转移到细胞壁中储存。下列叙述错误的是( ) A.硒酸盐以离子的形式才能被根细胞吸收 B.硒酸盐与硫酸盐进入细胞可能存在竞争关系 C.硒蛋白从细胞内转运到细胞壁需转运蛋白 D.利用呼吸抑制剂可推测硒酸盐的吸收方式 C 胞吐 练习巩固 32 3.为探究细胞吸收葡萄糖的条件,将兔的成熟红细胞和肌肉细胞分别置于含有5.0%葡萄糖的培养液中进行实验,一段时间后测定培养液中葡萄糖的含量,结果如表。 以下分析正确的是( ) A.该实验的对照组为甲组,因变量为培养液中葡萄糖的含量 B.甲组与丙组比较,可知肌肉细胞和成熟红细胞吸收葡萄糖均需要通道蛋白 C.乙组与丙组比较,可知肌肉细胞和成熟红细胞吸收葡萄糖均需要能量 D.实验结果说明肌肉细胞吸收葡萄糖的方式既有主动运输,也有协助扩散 组别 培养条件 肌肉细胞 成熟红细胞 甲 加入葡萄糖载体抑制剂 5.0% 5.0% 乙 加入呼吸抑制剂 4.7% 3.5% 丙 不做任何处理 2.5% 3.5% D 甲组和乙组为实验组,丙组为对照组 转运蛋白 练习巩固 1.整理本节课的对比表格和概念图。 2.完成练习册本课时内容。 3.海水稻是一种介于野生稻和栽培稻之间、普遍生长在海边滩涂地区、具有耐盐碱性质的水稻。与普通水稻不同,海水稻能在盐浓度为 0.3%以上的盐碱地生长,且不出现烧苗现象。请同学查阅相关资料,了解烧苗现象出现的原因,并思考海水稻耐盐碱的可能机制。 课后作业(分层设计) 感谢聆听 35 Lavf58.20.100 Codec by Bilibili XCode Worker v4.8.74(fixed_gap:False) Lavf58.46.101 $