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

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.阐明主动运输的过程、特点和意义。 2.分析主动运输的影响因素。 3.举例说明胞吞和胞吐的过程。 4.利用细胞膜的流动镶嵌模型解释各种物质跨膜运输的方式。 ①气体：O2、CO2等 ②脂溶性的小分子有机物 ③少部分水 ①葡萄糖、氨基酸进入红细胞 ②神经细胞吸收Na+,排 k+ 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？ 3 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。 甲状腺滤泡上皮细胞内碘浓度比血液中的高20-25倍。 甲状腺 甲状腺滤泡上皮细胞 碘浓度低 碘浓度高 问题探讨 碘浓度低 碘浓度高 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？ 1.甲状腺滤泡上皮细胞吸收碘是通过被动运输吗？ 不是。（被动运输是顺浓度梯度） 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？ 问题探讨 人红细胞吸收K+（30倍） 轮藻细胞吸收K+（63倍） 小肠上皮细胞吸收 氨基酸,葡萄糖 低浓度梯度 高浓度梯度 这些物质为什么能逆浓度梯度运输？ 发生的条件？ 低浓度梯度转运的跨膜运输具有普遍性。 一 主动运输 likezhisheng 资料：胡萝卜植株对磷酸盐的吸收可以从低浓度到高浓度，为探究胡萝卜对磷酸盐的吸收是否需要能量，研究人员做了以下实验： 物质完成逆浓度梯度运输需要__________ 结论： 能量 实验结果： 甲中的KH2PO4浓度明显下降，乙中的KH2PO4浓度略微下降 （甲中细胞吸收的多，乙中细胞吸收的少） 一 主动运输 7 资料：为探究细胞吸收磷酸盐是否需要载体蛋白： ①研究人员合成人工膜将其置于磷酸盐溶液中，并提供能量，一段时间后发现实验前后磷酸盐浓度几乎没有发生改变。 ②随后研究人员又在人工膜中镶嵌入某种蛋白质，将新合成的人工膜其置于磷酸盐溶液中，并提供能量，一段时间后发现实验前后磷酸盐浓度降低了。 物质完成逆浓度梯度运输需要 。 结论： 人工膜 只有磷脂分子 一 主动运输 蛋白质 8 物质 进行跨膜运输，需要 的协助，同时还需要消耗 ，这种方式叫作主动运输。 逆浓度梯度 载体蛋白 细胞内化学反应所释放的能量 1.概念： 2.特点： （1）逆浓度梯度运输 （2）需要载体蛋白 （3）需要消耗能量 一 主动运输 3.实例： （低浓度→高浓度） (1)小肠上皮细胞吸收葡萄糖、氨基酸；肾小管对葡萄糖的重吸收 (2)离子的跨膜转运主要通过主动运输 甲状腺滤泡上皮细胞吸收碘； 红细胞和轮藻细胞吸收K+； 特例： 神经细胞吸收Na+,排 k+——协助扩散 植物细胞吸收矿质元素 ——主动运输 主动运输是如何完成的？ 阅读教材69页了解主动运输过程，并总结载体蛋白的特点 （1）离子和其他物质与膜上载体蛋白特定部位结合 （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变化。 （3）将它所结合的离子或分子从膜一侧转运到 另一侧释放出来，载体蛋白随后又恢复原状。 具有特异性|专一性 可重复利用 但具有饱和性 空间结构发生变化 载体蛋白的特点 运输物质结合位点 载体蛋白 ATP ATP结合位点 p 磷酸化 p 去磷酸化 ADP 一 主动运输 4.过程： 一种载体蛋白通常只适合与一种或一类离子 或分子结合 与被转运物质结合 ATP ATP水解酶 ADP+Pi+能量 5.能量来源： 判断题 (1)护肤品中的甘油进入皮肤细胞的过程属于主动运输。( ) (2)细胞主动运输物质的结果是使物质在细胞膜内外的浓度趋于相等。( ) (3)氧气浓度的高低对细胞逆浓度梯度吸收物质不造成影响。( ) (4)主动运输过程中载体蛋白的空间结构不发生改变。( ) × × × × 5.能量来源： 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驱动泵既是载体蛋白同时也是催化ATP水解的酶。 一 主动运输 ATP ATP水解酶 ADP+Pi+能量 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（Na+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。 5.能量来源： 一 主动运输 H+浓度差的能量——H+势能 （1）物质浓度 运输速率 物质浓度 0 6.影响因素： 一 主动运输 物质浓度、能量（O2浓度）、载体蛋白的数量、温度 P点 载体蛋白的数量有限 在一定的浓度范围内，随物质浓度增大，主动运输速率增大 （2）氧气浓度（能量） P点 （载体蛋白的数量有限） 运输速率 氧气浓度 0 由无氧呼吸提供能量 能量 Q点 所有真核细胞主动运输速率都与能量有关 所有真核细胞主动运输速率都与O2浓度有关 (哺乳动物成熟红细胞的主动运输与O2浓度无关) （4）温度 温度 生物膜的流动性 酶活性 呼吸速率 影响 影响 影响 影响 物质运输速率 温度对主动运输的影响 P点 主动运输/协助扩散 载体数量 运输速率 6.影响因素： 一 主动运输 （3）载体蛋白 小结：判断下列曲线所代表的物质运输方式 ②协助扩散 ③自由扩散或协助扩散 ⑤自由扩散 ⑥协助扩散或主动运输 ①自由扩散 ④主动运输 8.意义： 桐花树的泌盐现象 海鸟（海鸥）的盐腺 盐腺 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。 生活在高盐度的海水中，通过叶片排出多余的盐盐份，维持体内低浓度的盐类，以减轻盐对植物的伤害。 一 主动运输 病因：是一种常染色体隐性遗传病 患者肺部气管上皮细胞表面转运氯离子的载体蛋白(CFTR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。 一 主动运输 与社会的联系 囊性纤维化 物质出入细胞的方式 被动运输 主动运输 自由扩散 协助扩散 物质运输 方向 是否需要转运蛋白 是否需要消耗能量 举例 小分子物质跨膜运输三种方式的比较 顺浓度梯度 高浓度 低浓度 顺浓度梯度 高浓度 低浓度 逆浓度梯度 低浓度 高浓度 不需要 需要转运蛋白 需要载体蛋白 不消耗 不消耗 消耗 影响运输的因素 少部分水分子; 气体（O2 CO2等); 脂溶性小分子 （甘油、乙醇、苯等） 大部分水分子、 神经细胞吸Na+、排K+ 葡萄糖、氨基酸进入红细胞 离子 小肠上皮细胞吸收葡萄糖、氨基酸；肾小管对葡萄糖的重吸收 浓度差 浓度差、转运蛋白 载体蛋白、能量 协助扩散 自由扩散 主动运输 小试牛刀 主动运输 被动运输 协助扩散 自由扩散 (1)探究是主动运输还是被动运输： 有无能量供应 （有无转运蛋白） (2)探究是自由扩散还是协助扩散： 设计实验探究物质跨膜运输方式 1.取材、分组、编号 2.控制自变量 3.检测因变量 4.预测实验结果与结论 1.取生长状况基本相同的柽柳幼苗，随机分为甲乙两组，放置在适宜浓度的含有Ca2+，K+的溶液中； 2.甲组给予正常的细胞呼吸条件； 乙组 ； 3.一段时间后，检测 ； 4.若 ， 则柽柳的根部吸收无机盐离子是被动运输； 若 ， 则柽柳的根部吸收无机盐离子是主动运输 抑制细胞呼吸 甲乙两组植株根对Ca2+，K+的吸收速率相同 甲组植株根对Ca2+，K+的吸收速率大于乙组 两组溶液中Ca2+，K+的浓度 课堂检测P72拓展应用2 实验步骤 [正误辨析] (1)护肤品中的甘油进入皮肤细胞的过程属于主动运输。(　　) (2)细胞主动运输物质的结果是使物质在细胞膜内外的浓度趋于相等。(　　) (3)氧气浓度的高低对细胞逆浓度梯度吸收物质不造成影响。(　　) (4)主动运输过程中载体蛋白的空间结构不发生改变。(　　) × × × × 1．如图表示拟南芥液泡膜上的几种运输物质的转运蛋白(包括载体蛋白和通道蛋白)。下列相关分析错误的是(　　) A．推测液泡内pH小于液泡外，与单独运 输H＋的载体蛋白相关 B．抑制该植物细胞的呼吸作用不会影响 H＋进入液泡的速率 C．拟南芥液泡膜上水的运输有两种方式， 都属于被动运输 D．图中液泡吸收Cl－和Na＋的过程都有利于增强拟南芥的耐盐性 B 2．柽柳是强耐盐植物，它的根部能够吸收无机盐，叶子和嫩枝可以将吸收进植物体内的无机盐排出体外。为探究根部对无机盐X的吸收方式，某兴趣小组的同学利用生理状况相同的多条柽柳根、已知浓度的X溶液、X载体抑制剂和呼吸酶抑制剂做了以下实验： 甲组:6条柽柳根＋X的溶液→一段时间后测溶液中X的浓度，计算X吸收速率 乙组：6条柽柳根＋X的溶液＋X载体抑制剂→一段时间后测溶液中X的浓度，计算X吸收速率 丙组：6条柽柳根＋X的溶液＋呼吸酶抑制剂→一段时间后测溶液中X的浓度，计算X吸收速率 下列对实验思路或实验结论的叙述不正确的是(　　) A．甲、乙、丙三组不同的处理方法是自变量，不同处理方法后X的吸收速率是因变量 B．若乙组溶液中X的吸收速率比甲组的低，说明X是通过主动运输吸收的 C．若丙组溶液中X的吸收速率与甲组的吸收速率相等，说明X是通过被动运输吸收的 D．若乙、丙两组溶液中X的吸收速率小于甲组的吸收速率，说明X是通过主动运输吸收的 B P点 （P点后低浓度到高浓度） （1）物质浓度(在一定的范围内) 细胞外浓度 细胞内浓度 时间 0 主动运输 运输速率 物质浓度 0 6.影响因素： 一 主动运输 物质浓度、能量（O2浓度）、温度 P点 载体蛋白的数量有限 （2）氧气浓度（能量） P点 （载体蛋白饱和点） 运输速率 氧气浓度 0 Q点 （由无氧呼吸提供能量） 主动运输 自由扩散/协助扩散 运输速率 氧气浓度 0 6.影响因素： 一 主动运输 (哺乳动物成熟红细胞的主动运输与O2浓度无关) 所有细胞主动运输速率都与能量有关吗？ 所有细胞主动运输速率都与O2浓度有关吗？ 分泌蛋白是生物大分子，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。 我们在上一单元学习的分泌蛋白的形成过程，分泌蛋白是通过自由扩散、协助扩散或者主动运输运出细胞吗？ 大分子物质能过什么方式进出细胞？ 阅读教材70-71，找到答案 尝试描述物质跨膜运输的过程 二、胞吞、胞吐 将大分子或颗粒物摄入细胞，这种现象叫胞吞。 1.胞吞： 与膜上的蛋白质结合 细胞膜内陷 包围着大分子 从细胞膜分离 大分子或 颗粒物 小囊 囊泡 进入细 胞内部 包围 凹陷 分离 （1）特点 ①不需要载体蛋白 ②需要细胞膜上特定蛋白质的识别 ③需要细胞呼吸所释放的能量。 （2）实例 白细胞吞噬病菌、 变形虫吞食食物颗粒等。 二 胞吞和胞吐 消化 溶酶体 likezhisheng 二、胞吞、胞吐 2.胞吐： 1.特点 ①不需要载体蛋白 ②需要细胞膜上特定蛋白质的识别 ③需要细胞呼吸所释放的能量。 2.实例 内分泌腺细胞合成的蛋白质类激素、消化腺细胞分泌的消化酶等。 大分子物质 在细胞内形成 囊泡 排出细胞 移动到细胞膜处，与其融合 移动 排出 融合 二 胞吞和胞吐 将大分子排出细胞，这种现象叫胞吐。 likezhisheng 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---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。 痢疾内变形虫吞噬人体细胞 通过饮食传播，注意个人卫生、加强公共卫生建设是预防该病的关键措施 与社会的联系——阿米巴痢疾 二 胞吞和胞吐 P72 思考讨论 1： 变形虫的胞吞胞吐示意图 （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）物质通过胞吞、胞吐进出细胞的方式有何特点？ （3）胞吞，胞吐穿过了几层生物膜？ 生物膜的流动性是胞吞、胞吐的基础 需要消耗能量和特定蛋白质的识别 0层 二 胞吞和胞吐 思考讨论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。 因为游离于细胞质基质中的核糖体，所合成的蛋白质大多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能够进入内质网腔中，并借助囊泡移动进入高尔基体，经加工包装后，包裹在囊泡中的蛋白质就可以胞吐的方式分泌到细胞外。 二 胞吞和胞吐 胞 吞 胞 吐 相同点 区别 ⑥运输分子一般为大分子，某些小分子物质也可以(神经递质) 进入细胞 排出细胞 ①不需要载体蛋白 ②需要细胞膜上特定蛋白质的识别(受体蛋白） ③需要细胞呼吸所释放的能量。 ④都产生囊泡, 都体现细胞膜的流动性 ⑤是物质跨膜运输方式，但穿越0层膜 二 胞吞和胞吐 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 综上所述： （P72 ） [正误辨析] (1)大分子有机物要通过载体蛋白的协助才能进入细胞。(　　) (2)需要消耗ATP的运输方式都是主动运输。(　　) (3)性激素通过胞吐作用分泌到细胞外。(　　) (4)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。(　　) × 1．如图表示受体介导的胞吞作用。下列相关叙述错误的是(　　) A．该过程以膜的选择透过性为基础才能发生 B．该过程要有细胞表面识别和内部供能才可能完成 C．构成囊泡的基本支架是磷脂双分子层 D．形成的囊泡可能与溶酶体结合，从而将囊泡中的物质分解 A × × × 2．新生儿小肠上皮细胞通过消耗能量，可以直接吸收母乳中的免疫球蛋白和半乳糖，这两种物质被吸收到血液中的方式分别是(　　) A．主动运输、主动运输　　　 B．胞吞、主动运输 C．主动运输、胞吞 D．被动运输、主动运输 B 二、胞吞、胞吐 白细胞消灭病菌 likezhisheng 细胞外 Na+浓度高 Na+顺浓度内流 为其他物质逆浓度运输提供能量 细胞外 细胞内 细胞外 细胞内 同向转运 逆向转运 Na+ Na+ 葡糖糖 H+ 2、协同转运型 拓展:主动运输的类型 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。 Na+-葡萄糖同向转运载体存在于小肠和肾小管的上皮细胞 主动运输 协助扩散 葡萄糖的主动运输 钠离子协助扩散 拓展:主动运输的类型 ATP ADP+Pi H+ H+ 植物液泡膜上有H+-Ca2+、H+-蔗糖逆向运输载体 液泡腔 (pH=3~6) H+ Ca2+ 蔗糖 蔗糖的主动运输 Ca2+的主动运输 H+驱动蔗糖逆向转运，使得液泡在白天将叶绿体光合作用合成的多余蔗糖储存在液泡中，夜间再将这些蔗糖运到细胞质基质。 H+ Na+的主动运输 Na+ 细胞质基质 (pH=7.0) H+的主动运输 拓展:主动运输的类型 光 H+ H+ H+ H+ 一种噬盐的厌氧细胞膜上特有的蛋白质(细菌视紫红质)，可在光能的激发下，逆浓度将H+运出细胞，造成细胞外积累高能浓度H+，这种H+浓度差驱动被运输物质主动进入细胞。 H+ H+ ATP ADP+Pi 细胞外 细胞内 ATP合酶 细菌视紫红质 光能 H+浓度差(势能) ATP中的化学能 3、光驱动 拓展:主动运输的类型 1.主动运输消耗的能量可来自ATP或离子电化学梯度等。如图为Na＋、葡萄糖进出小肠上皮细胞的示意图。下列关于图中物质跨膜运输过程的分析错误的是 A.葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞是不需耗能的主动运输 B.Na＋从小肠上皮细胞进入组织液是需要消耗ATP的主动运输 C.葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞与Na＋从肠腔进入小肠上皮细胞相伴随 D.Na＋从肠腔到小肠上皮细胞以及葡萄糖从小肠上皮细胞到组织液均为被动运输 离子电化学梯度 √ 提醒： 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 学以致用 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。 42 钠钾泵吸K+排Na+，使膜外 Na+浓度高于膜内，膜内外Na+浓度梯度相当于储存了电势能。 Q1：小肠绒毛上皮细胞吸收葡萄糖的方式是 ，能量来自 ； Q2：小肠绒毛上皮细胞运出葡萄糖的方式是 ； 主动运输 协助扩散 2、材料分析题： Na+浓度梯度形成的电势能 主动运输 协助扩散 葡萄糖浓度 学以致用 $