4.2主动运输与胞吞、胞吐课件-2026-2027学年高一上学期生物人教版必修1

①气体：O2、CO2等 ②少部分水、尿素等小分子 ③脂溶性物质 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？ 1 第四章 细胞的物质输入和输出 第2节 主动运输与胞吞、胞吐 问题探讨 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 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 血液中 碘浓度低 碘浓度高 实例一 实例二 实例三 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。 思考：细胞如何吸收这些低浓度的离子和分子？细胞的这种物质运输方式称为什么呢？ 植物细胞、动物细胞、微生物细胞，都有许多物质的跨膜运输是逆浓度梯度的。 一、主动运输 1.概念 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。 2.特点 需要载体蛋白 需要消耗能量 逆浓度梯度(低浓度→高浓度) 3.过程 ①离子或分子与载体蛋白的特定结构结合 ① ② ③ 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，去转运同种物质的其他离子或分子 【名师提醒】 载体蛋白的3个特点 (1)特异性：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 (2)饱和性：当细胞膜上的载体蛋白已经达到饱和时，细胞通过载体蛋白运输物质的速率不再随物质浓度的增大而增大 (2)可重复利用：载体蛋白恢复原状后，又可以去转运其他同种物质 5.意义 红树林 桐花树的泌盐现象 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。 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。 ——体现生物膜的选择透过性 4.实例 ①大多数离子 ②小分子有机物(如葡萄糖、氨基酸、核苷酸) 6.影响因素： 载体蛋白的数量、能量（O2浓度）、物质浓度、温度 载体蛋白的数量 运输速率 P P点之后的速率受能量的限制 P点之后的速率受载体蛋白数量的限制 能量 运输速率 P 物质浓度 运输速率 P P点之后的速率受载体蛋白数量和能量的限制 解读坐标图 (1)转运蛋白数量对跨膜运输的影响 Q点：能量的限制 ①自由扩散不受转运蛋白数量的影响 ②转运蛋白主要影响协助扩散和主动运输。其他条件适宜的情况下，协助扩散中转运蛋白数量越多，运输速率越快；主动运输中载体蛋白数量达到一定程度后运输速率不再增加，可能原因是受能量供应限制。 (2)浓度差对物质跨膜运输的影响 浓度差主要影响自由扩散和协助扩散。 思考：横坐标为物质浓度呢？ (3)氧气含量和呼吸作用强度对跨膜运输的影响 运输速率 呼吸作用强度 注意：哺乳动物成熟的红细胞主动运输速率与O2含量的关系同左图。 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，造成细菌感染。 Cl-转运蛋白功能异常 Cl-聚集于细胞内导致胞内渗透压上升 黏液丢失水分变粘稠，无法及时清除 细菌感染 肺 黏液阻塞了气道 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(或Na+电化学梯度的势能)。但是Na+浓度差的建立是依靠Na+-K+泵的，而Na+-K+需要消耗ATP。 如：肾小管对氨基酸、葡萄糖的重吸收 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 15 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 4.某科学家在研究细胞膜运输物质时发现有如下图所示的四种关系，分别用四种曲线表示，在研究具体的物质X时，发现其运输速率与各因素的关系与曲线②和④相符，则细胞膜运输物质X的方式是(　 ) A.主动运输　　　　　　 B.自由扩散 C.协助扩散 D.无法判断 A 思考：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该如何运输呢？ 实例：变形虫摄取有机物颗粒、分泌蛋白排出细胞。 二、胞吞与胞吐 (1)大分子与膜上的 结合； (2)细胞膜 ，包围着大分子结合； (3)小囊从细胞膜 下来，形成 ，进入细胞内部。 蛋白(受体) 内陷形成小囊 分离 囊泡 1.胞吞 实例： 变形虫吞噬单细胞生物等食物；人体白细胞吞噬细菌、异物等。 2.胞吐 乳腺细胞分泌乳腺蛋白，消化腺细胞分泌消化酶；免疫细胞分泌抗体；胰岛细胞分泌胰岛素等。 (1)细胞需要外排的大分子，先在细胞内形成 ； 囊泡 实例： (2)囊泡移到细胞膜处，与细胞膜 ； (3)大分子排出到细胞外。 融合 【总结】 (1)特点 需要消耗能量，不需要转运蛋白，但需要特定膜蛋白 (2)结构基础 (3)影响因素 膜具有一定流动性 细胞膜的流动性、温度和能量等 注意：①胞吐不是只能运输大分子物质，也可以运输小分子物质。 ②大分子物质也通过核孔运输，如RNA、蛋白质等。 ③胞吞、胞吐属于跨膜运输，但穿过的膜层数为0层。 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分泌到细胞外。试分析其中的道理。 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。 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。 新生儿的小肠吸收母乳中抗体的方式。 组织液(内环境) 小上皮肠细胞 母乳抗体 小肠腔(外环境) 胞吐 胞吞 胞吐 胞吞 【实例分析】 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，通过胞呑作用“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。 变形虫的胞吞、胞吐示意图 蛋白质等 通过 进出细胞，也要 ，更离不开 。 除一些 可以 进出细胞； （如葡萄糖和氨基酸等）等跨膜运输要借助 ，这又一次体现了蛋白质是生命活动的承担者； 细胞膜上的 ，或 的变化， 对 起着 的作用，这也是细胞膜具有 的结构基础； 不带电荷的小分子 自由扩散 离子和较小的有机分子 转运蛋白 转运蛋白的种类和数量 转运蛋白空间结构 物质跨膜运输 决定性 选择透过性 生物大分子 胞吞和胞吐 蛋白质参与 磷脂双分子层的流动性 综上所示(P72) “三看法”快速判定物质出入细胞的方式 一看浓度 二看能量 三看物质种类 低浓度→高浓度 高浓度→低浓度 →主动运输 不需转运蛋白→自由扩散 需转运蛋白→协助扩散 不耗能→被动运输 耗能→据分子大小 需转运蛋白→协助扩散 不需转运蛋白→自由扩散 大分子→胞吞、胞吐；小分子→主动运输 水、脂溶性物质、气体→自由扩散；氨基酸、离子→一般为主动运输 细胞外 细胞内 b c d e a 代表各种物质分子或离子 能量 能量 注意：某物质的具体运输方式并不唯一，需要根据具体情况去分析判定 【归纳总结】 三、探究物质跨膜运输的实验设计 1.探究是主动运输还是被动运输 2.探究是自由扩散还是协助扩散 练习与应用 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 A 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 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？ 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。 具体步骤：取甲、乙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。 $