主動運輸與胞吞胞吐課件高一上學期生物人教版必修12

第4章

細胞的物質輸入和輸出第2節(jié)

主動運輸和胞吞、胞吐被動運輸物質以擴散方式進出細胞，不需要消耗細胞內化學反應所釋放的能量概念特點類型順濃度梯度，不需要消耗細胞產生的能量自由擴散協(xié)助擴散概念運輸方向特點實例影響因素概念運輸方向特點實例影響因素問題探討人體甲狀腺分泌甲狀腺激素，在生命活動中起著重要的作用。碘是合成甲狀腺激素的重要原料。甲狀腺濾泡上皮細胞內碘濃度比血液中高20~25倍。討論甲狀腺濾泡上皮細胞1.甲狀腺濾泡上皮細胞吸收碘是通過被動運輸嗎？2.聯(lián)想逆水行舟的情形，甲狀腺濾泡上皮細胞吸收碘是否需要細胞提供能量？3.這在各種物質的跨膜運輸中是特例還是有一定的普遍性？不是需要細胞提供能量具有普遍性閱讀教材P69-72，思考：的概念、過程、實例、特點、意義、影響因素？、胞吐的過程、特點、實例？、被動運輸、胞吞與胞吐的區(qū)別和聯(lián)系？Na+K+紅細胞內26150紅細胞外（血漿中）1145葡萄糖氨基酸小腸液0.32.2小腸上皮細胞中1.65.8人的紅細胞和血漿的Na+、K+濃度（mmol/l）人的小腸上皮細胞和小腸液的葡萄糖和氨基酸濃度（mmol/l）（1）紅細胞從血漿中吸收K+，排出Na+

是逆濃度梯度運輸。（2）小腸上皮細胞從小腸液吸收葡萄糖、

氨基酸是逆濃度梯度運輸。（3）輪藻細胞中K+的濃度比周圍水環(huán)境

高63倍。這種逆濃度梯度運輸普遍存在。這些物質為什么能逆濃度梯度運輸？①被運輸的特定分子或離子與載體蛋白的特定部位結合②在細胞內化學反應釋放的能量推動下，載體蛋白的空間結構發(fā)生改變，將所結合的離子或分子從細胞膜一側轉運到另一側并釋放出來③載體蛋白恢復原狀，又可以轉運同種物質的其他離子或分子。碘、Na+

、K+

、Ca2+、等物質逆濃度跨膜運輸時有氧呼吸C6H12O6＋6O2＋6H2O6CO2＋12H2O＋大量能量

無氧呼吸C6H12O62C3H6O3(乳酸)＋少量能量C6H12O62C2H5OH(酒精)＋2CO2+少量能量酶酶酶ATP熱能ATP熱能ATP熱能ATPADP+能量（用于各項生命活動）ATP水解酶在細胞內化學反應釋放的能量，如細胞呼吸釋放的能量一、主動運輸1.概念：物質逆濃度梯度跨膜運輸，需要載體蛋白的協(xié)助，同時還需要消耗細胞內化學反應所釋放的能量。2.特點：3.實例：①甲狀腺細胞吸收碘②植物根部細胞吸收無機鹽離子③動物細胞吸收K+和排出Na+④小腸上皮細胞和腎小管上皮細胞吸收葡萄糖、氨基酸等。①逆濃度梯度②需要載體蛋白協(xié)助③需要消耗細胞內化學反應釋放的能量ATP

(一種載體蛋白通常只適合與一種或一類離子、分子結合)

(1)具有特異性(3)轉運過程中空間結構發(fā)生變化(2)與被轉運的離子或分子結合(4)可重復利用載體蛋白的特點(5)具有飽和性4.意義普遍存在于動、植物和微生物細胞中，通過主動運輸來選擇吸收所需的物質，排出代謝廢物和對細胞有害的物質，從而保證細胞和個體生命活動的需要。傳統(tǒng)治療方案：①抗生素②支氣管擴張劑③肺移植

基因治療方案：把控制正常CFTR蛋白的基因與腺病毒結合，導入人體肺部細胞??與社會的聯(lián)系囊性纖維病患者肺部支氣管上皮細胞表面轉運氯離子的載體蛋白的功能發(fā)生異常，導致患者支氣管中黏液增多。5.影響因素（1）載體蛋白數量：載體蛋白具有飽和性和特異性，對主動運輸產生制約（2）能量：凡是影響細胞化學反應釋放能量的因素都能影響主動運輸，如O2濃度、溫度等載體蛋白數量有限載體蛋白數量有限無氧呼吸提供能量以上各圖分別對應哪種跨膜運輸方式？圖中A、B、C三點物質運輸速率的限制因素分別是什么？協(xié)助擴散協(xié)助擴散或自由擴散轉運蛋白數量限制載體蛋白數量的限制能量的限制自由擴散主動運輸反饋練習1.下圖為氨基酸和Na+進出腎小管上皮細胞的示意圖，下表選項中正確的是（）D變形蟲的胞吞、胞吐示意圖轉運蛋白雖然能夠幫助許多離子和小的分子通過細胞膜，但是，對于像蛋白質和多糖這樣的生物大分子的運輸卻無能為力。乳腺細胞合成的蛋白質、內分泌腺分泌細胞合成的蛋白質類激素、消化腺細胞分泌的消化酶，都需要排出細胞外。其實，大部分細胞都能夠攝人和排出特定的大分子物質。這些大分子和顆粒物是怎樣進出細胞的呢?變形蟲攝取水中的有機物顆粒，就需要解決大分子物質進入細胞的問題（如圖）1.胞吞（1）過程：當細胞攝取大分子時，首先是大分子與膜上的蛋白質結合，從而引起這部分細胞膜內陷形成小囊，包圍著大分子。然后，小囊從細胞膜上分離下來，形成囊泡，進入細胞內部，這種現(xiàn)象叫胞吞。吞噬體初級溶酶體次級溶酶體高爾基體（2）例子①原生生物：通過胞吞作用將胞外的營養(yǎng)物攝取到細胞內，最后在溶酶體中消化降解成小分子有機物供細胞利用。②高等多細胞生物：主要發(fā)生在吞噬細胞中，吞噬細菌、細胞碎片、衰老的細胞等吞噬細胞吞噬細菌2.胞吐（1）過程：細胞需要外排的分子，先在細胞內形成囊泡，囊泡移動到細胞膜處，與細胞膜融合，將分子排出細胞，這種現(xiàn)象叫胞吐（2）實例：乳腺細胞合成的蛋白質內分泌腺分泌細胞合成的蛋白質類激素消化腺細胞分泌的消化酶等。分泌蛋白的分泌過程分泌蛋白的分泌神經遞質---多巴胺的分泌過程多巴胺是腦神經細胞分泌的小分子物質，這種腦內分泌物和人的情欲、感覺有關，它傳遞興奮及開心的信息。胞吞、胞吐時，一定是大分子進出細胞嗎？思考·討論：胞吞、胞吐過程的特點及意義1.胞吞、胞吐過程的實現(xiàn)與生物膜結構的特性有什么關系？2.游離于細胞質基質中的核糖體合成的蛋白質多是供細胞自身使用，而附著在內質網上的核糖體合成的蛋白質能夠分泌到細胞外。試分析其中的道理。生物膜結構的流動性是胞吞、胞吐的基礎，胞吞、胞吐過程中膜的變形本身也體現(xiàn)了生物膜的流動性。游離于細胞質基質的核糖體，所合成的蛋白質也只能游離于細胞質基質中。由于蛋白質是大分子有機物，無法直接通過被動運輸或主動運輸穿過細胞膜運輸到細胞外，所以一般只能留在細胞內供細胞自身使用，附著在內質網上的核糖體合成的蛋白質進入內質網腔中，并借助囊泡移動進入高爾基體，經加工包裝后，包裹在囊跑中的蛋白質就可以胞吐的方式分泌到細胞外。1.定義：2.特點：3.實例：二、胞吞、胞吐完成大分子物質或顆粒物的跨膜運輸方式①運輸過程中，物質包裹在的囊泡中運輸，運輸時不穿過膜②需要消耗細胞化學反應釋放的能量③依靠生物膜的流動性胞吞：草履蟲、變形蟲吞噬食物顆粒等；吞噬細胞吞噬細菌等胞吐：分泌蛋白、神經遞質等的分泌P71與社會的聯(lián)系變形蟲既能通過胞吞攝取單細胞生物等食物，又能通過胞吐排出食物殘渣和廢物。在人體腸道內寄生的一種變形蟲一痢疾內變形蟲，能通過胞吐作用分泌蛋白分解酶，溶解人的腸壁組織，通過胞吞作用“吃掉”腸壁組織細胞，并引發(fā)阿米巴痢疾。這種病原體通過飲食傳播，注意個人飲食衛(wèi)生、加強公共衛(wèi)生建設是預防阿米巴痢疾的關鍵措施。細胞的物質輸入和輸出被動運輸主動運輸胞吞、胞吐水分進出細胞的原理自由擴散和協(xié)助擴散滲透作用探究植物細胞的吸水和失水自由擴散：順濃度梯度，不需要轉運蛋白和能量協(xié)助擴散:順濃度梯度，需要轉運蛋白，不需要能量逆濃度梯度，需要載體蛋白，需要能量一般為大分子物質和顆粒物，需要能量需要膜上蛋白參與（但不是需要轉運蛋白協(xié)助）經典例題：（2020·江蘇·高考真題）圖①~⑤表示物質進、出小腸上皮細胞的幾種方式，下列敘述正確的是（

）A．葡萄糖進、出小腸上皮細胞方式不同B．Na+主要以方式③運出小腸上皮細胞C．多肽以方式⑤進入細胞，以方式②離開細胞D．口服維生素D通過方式⑤被吸收分析：由圖示可知，葡萄糖進入小腸上皮細胞的方式①為主動運輸；Na+逆濃度梯度運出小腸上皮細胞和K+逆濃度梯度進入小腸上皮細胞的過程均需要載體和能量，則方式②為主動運輸；方式③葡萄糖運出小腸上皮細胞是順濃度梯度，需要載體協(xié)助，為協(xié)助擴散；水進入細胞的方式④為自由擴散；多肽等大分子物質進入細胞的方式⑤為胞吞。知識拓展兩類主動運輸第一類：直接消耗ATP的主動運輸。通常稱為泵（ATP驅動泵）。①Na+-K+泵②H+泵ATP驅動泵既是載體同時也是催化ATP水解的酶。第二類：間接消耗ATP的主動運輸。如圖：小腸上皮細胞逆濃度吸收葡萄糖時，沒有直接消耗ATP，而是利用Na+濃度差的能量。但是Na+濃度差的建立是依靠Na+-K+泵的，而Na+-K+需要消耗ATP。知識拓展兩類主動運輸一、概念檢測1.一種物質進行跨膜運輸的方式與該物質的分子大小等性質有關。判斷下列有關物質跨膜運輸的相關表述是否正確(1)相對分子質量小的物質或離子都可以通過自由擴散進入細胞內（

）(2)大分子有機物要通過轉運蛋白的作用才能進入細胞內，并且要消耗能量（

）(3)被動運輸都是順濃度梯度進行的，既不需要消耗能量，也不需要借助膜上的轉運蛋白（

）(4)主動運輸都是逆濃度梯度進行的，既要消耗細胞的能量，也需要借助膜上的載體蛋白（

）×××√2.下列有關物質跨膜運輸的敘述，錯誤的是（

）A.果脯在腌制中慢慢變甜，是細胞主動吸收糖分的結果B.脂溶性物質較易通過自由擴散進出細胞C.葡萄糖進入紅細胞需要借助轉運蛋白，但不消耗能量，屬于協(xié)助擴散D.大腸桿菌吸收K+既消耗能量，又需要借助膜上的載體蛋白，屬于主動運輸3.細胞內的生物大分子(如胃蛋白酶原)運出細胞的方式是（

）B.自由擴C.協(xié)助擴散D.被動運輸AA二、拓展應用1.淡水中生活的原生動物，如草履蟲，能通過伸縮泡排出細胞內過多的水，以防止細胞漲破。如果將草履蟲放入蒸餾水或海水中，推測其伸縮泡的伸縮情況，分別會發(fā)生什么變化?放入蒸餾水中的草履蟲，其伸縮泡的伸縮頻率加快，放入海水中的則伸縮頻率減慢。2.檉柳是強耐鹽植物，它的葉子和嫩枝可以將吸收到植物體內的無機鹽排出體外。檉柳的根部吸收無機鹽離子是主動運輸還是被動運輸?如果要設計實驗加以證明，請寫出實驗思路和預期結果及結論。分析：主動運輸和被動運輸的區(qū)別之一是否需要能量?能量來自細胞呼吸,故可通過抑制根細胞呼吸，并觀察無機鹽離子吸收速率是否受影響來判斷其吸收過程屬于主動運輸還是被動運輸。實驗思路：①分組：取生理狀態(tài)基本相同的檉柳幼苗均分為甲、乙兩組，放入適宜濃度的含有Ca2+、K+的溶液中;②處理：甲組給予正常的細胞呼吸條件，乙組抑制細胞呼吸，其他條件適宜且相同③檢測：一段時間后，測定兩組檉柳根系對Ca2+、K+的吸收速率。預期結果及結論：若兩組檉柳對Ca2+、K+的吸收速率基本相同，則檉柳從土壤中吸收無機鹽為被動運輸;若乙組吸收速率明顯小于甲組吸收速率，則檉柳從壤中吸收無機鹽是主動運輸。復習與提高一、選擇題二、非選擇題1.從上到下，從左到右依次是：自由擴散；協(xié)助擴散；主動運輸；高濃度到低濃度，不需要轉運蛋白、不需要能量；高濃度到低濃度，需要轉運蛋白、不需要能量；低