主動運輸與胞吞、胞吐 高一上學(xué)期生物人教版必修一

第四章

細(xì)胞的物質(zhì)輸入和輸出第2節(jié)主動運輸與胞吞、胞吐人教版必修1課標(biāo)要求核心素養(yǎng)1.舉例說明有些物質(zhì)逆濃度梯度進(jìn)出細(xì)胞，需要能量和載體蛋白。2．舉例說明大分子物質(zhì)可以通過胞吞、胞吐進(jìn)出細(xì)胞。1.生命觀念：通過總結(jié)物質(zhì)跨膜運輸方式與細(xì)胞結(jié)構(gòu)的關(guān)系，進(jìn)一步認(rèn)識生物體結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的特點。2．科學(xué)思維：結(jié)合圖示和圖表，掌握不同跨膜運輸方式的特點及意義，提升比較歸納能力。人體甲狀腺分泌的甲狀腺激素，在生命活動中起著重要作用。碘是合成甲狀腺激素的重要原料。甲狀腺濾泡上皮細(xì)胞內(nèi)碘濃度比血液中的高20-25倍。1.甲狀腺濾泡上皮細(xì)胞吸收碘是通過被動運輸嗎？2.聯(lián)想逆水行舟情形，甲狀腺濾泡上皮細(xì)胞吸收碘是否需要細(xì)胞供能？不是，碘從低濃度到高濃度是逆濃度梯度，被動運輸是順濃度梯度的討論：問題探討需要細(xì)胞提供能量3.這在各種物質(zhì)的跨膜運輸中是特例還是有一定的普遍性？實例二人紅細(xì)胞中K+的濃度比血漿高30倍。實例三輪藻細(xì)胞中K+的濃度比周圍水環(huán)境高63倍。實例一小腸液中氨基酸、葡萄糖的濃度遠(yuǎn)低于它們在小腸上皮細(xì)胞中的濃度具有普遍性一、主動運輸1、概念:物質(zhì)_________梯度進(jìn)行跨膜運輸，需要_________的協(xié)助，同時還需要消耗細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)所釋放的_______，這種方式叫作主動運輸。逆濃度載體蛋白能量細(xì)胞外細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞膜能量（ATP）一、主動運輸3、特點逆濃度梯度運輸1需要載體蛋白2需要能量3特點2、實例：（1）葡萄糖、氨基酸等進(jìn)入小腸絨毛上皮細(xì)胞（2）離子通過細(xì)胞時，若不標(biāo)明膜兩側(cè)濃度，則默認(rèn)是主動運輸（3）K+進(jìn)細(xì)胞，Na+出細(xì)胞一、主動運輸4、實例：載體蛋白的特點觀察：請同學(xué)們觀看主動運輸?shù)囊曨l，梳理其運輸過程載體蛋白的變化特點。

離子與膜上載體蛋白特定部位結(jié)合。一種載體蛋白通常只適合與一種或一類離子或分子結(jié)合。在能量推動下，轉(zhuǎn)運過程中載體蛋白空間結(jié)構(gòu)發(fā)生變化轉(zhuǎn)運結(jié)束恢復(fù)原狀，可重復(fù)利用特異性磷酸鹽離子載體模式圖磷酸鹽離子H+載體模式圖H+H+P70：主動選擇吸收所需要的物質(zhì)，排出代謝廢物和對細(xì)胞有害的物質(zhì)，從而保證細(xì)胞和個體生命活動的需要。5、請根據(jù)資料分析主動運輸?shù)囊饬x。鹽腺桐花樹的泌鹽現(xiàn)象一、主動運輸海龜檉柳海產(chǎn)軟骨魚類、爬行類和鳥類具有鹽腺。鹽腺的分泌液主要含NaCl，保持體液的滲透平衡。部分植物如：檉柳具有鹽腺，利于排除多余的鹽分，利于在高鹽堿的環(huán)境下生存。與社會的聯(lián)系一、主動運輸

北歐傳說中的“詛咒”與社會的聯(lián)系一、主動運輸

囊性纖維化發(fā)生的一種主要原因是，患者肺部支氣管上皮細(xì)胞表面轉(zhuǎn)運氯離子的載體蛋白的功能發(fā)生異常，導(dǎo)致患者支氣管中黏液增多，造成細(xì)菌感染。肺黏液阻塞了氣道現(xiàn)象1：轉(zhuǎn)運蛋白雖然能夠幫助許多離子和小的分子通過細(xì)胞膜，但是，對于像蛋白質(zhì)和多糖這樣的生物大分子的運輸卻無能為力。現(xiàn)象2：變形蟲攝取水中的有機(jī)物顆粒，就需要解決大分子物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞的問題。疑問：這些大分子和顆粒物質(zhì)是怎樣進(jìn)出細(xì)胞的呢？二、胞吞、胞吐1、胞吞

細(xì)胞攝取大分子時，首先是大分子與膜上的

，從而引起這部分細(xì)胞膜內(nèi)陷形成

，包圍著大分子，然后小囊從細(xì)胞膜上分離下來，形成

進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部，這種現(xiàn)象叫作胞吞。蛋白質(zhì)結(jié)合小囊囊泡細(xì)胞外細(xì)胞內(nèi)白細(xì)胞細(xì)菌二、胞吞、胞吐2、胞吐

細(xì)胞需要外排的大分子，在細(xì)胞內(nèi)形成

，囊泡移動到細(xì)胞膜處，與細(xì)胞膜

，將大分子

細(xì)胞，這種現(xiàn)象叫作胞吐。排出融合囊泡接觸凹陷包圍分離胞吞和胞吐胞吞胞吐包圍移動融合排出特點：與濃度無關(guān)，不需要轉(zhuǎn)運蛋白，不穿膜，需要能量細(xì)胞通過胞吞與胞吐運輸大分子物質(zhì)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)：依賴于生物膜的__________性。流動思考討論二、胞吞、胞吐3、特點：①不需要轉(zhuǎn)運蛋白，需要受體蛋白②需要能量③運輸時穿0層膜4、結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)：膜具有一定流動性5、影響因素：細(xì)胞膜的流動性、溫度和能量等6、實例：變形蟲攝取食物、吞噬細(xì)胞吞噬細(xì)菌、分泌蛋白的合成與運輸?shù)?。變形蟲的胞吞、胞吐示意圖變形蟲既能通過胞吞攝取單細(xì)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(nèi)寄生的一種變形蟲一一痢疾內(nèi)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(xì)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(qiáng)公共衛(wèi)生建設(shè)是預(yù)防阿米巴痢疾的關(guān)鍵措施。痢疾內(nèi)變形蟲聯(lián)系生活物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞的方式離子和小分子物質(zhì)大分子和顆粒物質(zhì)圖例運輸方向轉(zhuǎn)運蛋白能量舉例高濃度→低濃度胞外→胞內(nèi)被動運輸自由擴(kuò)散協(xié)助擴(kuò)散主動運輸胞吞胞吐低濃度→高濃度胞內(nèi)→胞外不需要需要載體蛋白/通道蛋白不消耗不消耗①O2、CO2②乙醇、苯、

甘油③少部分水①紅細(xì)胞吸收葡萄糖②大部分水需要載體蛋白消耗小腸上皮細(xì)胞吸收葡萄糖、氨基酸、離子不需要消耗不需要消耗白細(xì)胞吞噬病菌分泌蛋白的分泌(如:胰島素)高濃度→低濃度物質(zhì)跨膜運輸方式的比較三、物質(zhì)跨膜運輸?shù)挠绊懸蛩?、濃度差運輸速率濃度差自由擴(kuò)散運輸速率濃度差協(xié)助擴(kuò)散PA←限制因素：物質(zhì)濃度限制因素：載體蛋白數(shù)量

或能量

三、物質(zhì)跨膜運輸?shù)挠绊懸蛩?、轉(zhuǎn)運蛋白數(shù)量轉(zhuǎn)運蛋白數(shù)量自由擴(kuò)散運輸速率轉(zhuǎn)運蛋白數(shù)量主動運輸運輸速率轉(zhuǎn)運蛋白數(shù)量協(xié)助擴(kuò)散PA限制因素：能量

←限制因素：載體蛋白的數(shù)量運輸速率三、物質(zhì)跨膜運輸?shù)挠绊懸蛩?、O2濃度（表示能量）O2濃度自由擴(kuò)散協(xié)助擴(kuò)散O2濃度主動運輸能量主動運輸PA限制因素：載體蛋

白的數(shù)量

←限制因素：O2濃度←無氧呼吸供能運輸速率PA限制因素：載體蛋

白的數(shù)量

←限制因素：能量運輸速率運輸速率三、物質(zhì)跨膜運輸?shù)挠绊懸蛩?、溫度①溫度會影響磷脂分子和大多數(shù)蛋白質(zhì)分子的運動，影響生物膜的流動性②溫度會影響酶的活性，影響呼吸作用的進(jìn)行，進(jìn)而影響能量的供應(yīng)進(jìn)而影響物質(zhì)運輸速率影響物質(zhì)跨膜運輸速率的曲線比較運輸速率濃度差自由擴(kuò)散協(xié)助擴(kuò)散主動運輸運輸速率濃度差運輸速率O2濃度自由擴(kuò)散或協(xié)助擴(kuò)散運輸速率O2濃度運輸速率載體數(shù)量運輸速率載體數(shù)量運輸速率能量運輸速率能量自由擴(kuò)散自由擴(kuò)散或協(xié)助擴(kuò)散主動運輸主動運輸細(xì)胞外細(xì)胞內(nèi)bcdea代表各種物質(zhì)分子或離子能量能量DBA識圖：下圖表示細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的方式，請說出ABD所示結(jié)構(gòu)的名稱，abcde所示物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的方式。蛋白質(zhì)磷脂雙分子層糖蛋白主自協(xié)協(xié)主胞吞胞吐大分子物質(zhì)小分子和離子物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞桨贪逻M(jìn)細(xì)胞出細(xì)胞主動運輸需要協(xié)助擴(kuò)散不需要自由擴(kuò)散低→高主、被動運輸據(jù)能量判斷主動運輸需要不需要被動運輸高→低據(jù)濃度判斷據(jù)轉(zhuǎn)運蛋白判斷需膜蛋白的參與需要膜蛋白的識別需要能量①小分子物質(zhì)的運輸方式不一定都是被動運輸或主動運輸，如小分子神經(jīng)遞質(zhì)的釋放方式是胞吐。②生物大分子不一定都是以胞吞、胞吐方式運輸?shù)?，如RNA和蛋白質(zhì)可通過核孔出入細(xì)胞核。③需要細(xì)胞代謝供能的運輸方式不一定就是主動運輸，胞吞和胞吐也消耗能量。④無機(jī)鹽離子的運輸方式不一定是主動運輸，如興奮產(chǎn)生過程中的K＋外流和Na＋內(nèi)流的方式均為協(xié)助擴(kuò)散。易錯提醒練習(xí)與應(yīng)用一、概念檢測1.一種物質(zhì)進(jìn)行跨膜運輸?shù)姆绞脚c該物質(zhì)的分子大小等性質(zhì)有關(guān)。判斷下列有關(guān)物質(zhì)跨膜運輸?shù)南嚓P(guān)表述是否正確。（1）相對分子質(zhì)量小的物質(zhì)或離子都可以通過自由擴(kuò)散進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)（）。（2）大分子有機(jī)物要通過轉(zhuǎn)運蛋白的作用才能進(jìn)人細(xì)胞內(nèi)，并且要消耗能量（）。（3）被動運輸都是順濃度梯度進(jìn)行的，既不需要消耗能量，也不需要借助膜上的轉(zhuǎn)運蛋白。（）（4）主動運輸都是逆濃度梯度進(jìn)行的，既要消耗細(xì)胞的能量，也需要借助膜上的載體蛋白。（）√×××練習(xí)與應(yīng)用2.下列有關(guān)物質(zhì)跨膜運輸?shù)臄⑹?，錯誤的是（）A.果脯在腌制中慢慢變甜，是細(xì)胞通過主動運輸吸收糖分的結(jié)果B.脂溶性物質(zhì)較易通過自由擴(kuò)散進(jìn)出細(xì)胞C.葡萄糖進(jìn)入紅細(xì)胞需要借助轉(zhuǎn)運蛋白，但不消耗能量，屬于協(xié)助擴(kuò)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A練習(xí)與應(yīng)用3.細(xì)胞內(nèi)的生物大分子（如胃蛋白酶原）運出細(xì)胞的方式是（）A.胞吐B.自由擴(kuò)散C.協(xié)助擴(kuò)散D.被動運輸A二、拓展應(yīng)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(xì)胞內(nèi)過多的水，以防止細(xì)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?參考答案：放入蒸餾水中的草履蟲,其伸縮泡的伸縮頻率加快,放入海?中的則伸縮頻率減慢。2.檉柳(見下圖)是強(qiáng)耐鹽植物，它的葉子和嫩枝可以將吸收到植物體內(nèi)的無機(jī)鹽排出體外。檉柳的根部吸收無機(jī)鹽離子是主動運輸還是被動運輸?如果要設(shè)計實驗加以證明，請說出實驗思路參考答案：主動運輸和被動運輸?shù)膮^(qū)別之一是否需要能量?能量來自細(xì)胞呼吸,故可通過抑制根細(xì)胞呼吸,并觀察無機(jī)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。具體步驟:取甲、兩組??狀態(tài)基本相同的檉柳幼苗,放入適宜濃度的含有Ca2+、K+的溶液中;甲組給予正常的細(xì)胞呼吸條件,乙組抑制細(xì)胞呼吸;一段時間后測定兩組植株根系對Ca2+、K+的吸收速率,若兩組植株對Ca2+、K+的吸收速率相同,說明檉柳從土壤中吸收無機(jī)鹽為被動運輸;若乙組吸收速率明顯小于甲組吸收速率,說明檉柳從壤中吸收無機(jī)鹽是主動運輸。小結(jié)：復(fù)習(xí)與提高課本P74一、選擇題1.將發(fā)生質(zhì)壁分離的紫色洋蔥鱗片葉外表皮細(xì)胞置于清水中，發(fā)生的變化是A.液泡的顏色逐漸變淺B.細(xì)胞吸水直至漲破C.原生質(zhì)層逐漸增厚D.細(xì)胞體積明顯增大2.將剛萎蔫的菜葉放入清水中，菜葉細(xì)胞含水量能夠得到恢復(fù)的主要原因是A.自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散B.主動運輸和胞吞C.自由擴(kuò)散和主動運輸D.協(xié)助擴(kuò)散和主動運輸AA3.下列物質(zhì)通過細(xì)胞膜時需要載體蛋白的是A.水進(jìn)入根毛細(xì)胞B.氧進(jìn)入肺泡細(xì)胞C.K+被吸收進(jìn)入小腸絨毛上皮細(xì)胞D.二氧化碳進(jìn)入毛細(xì)血管4.紅莧菜的葉肉細(xì)胞中含有優(yōu)青素。若將紅莧菜葉片放在清水中，水的顏色無明顯變化；若對其進(jìn)行加熱，隨著水溫升高，水的顏色逐漸變成紅色，其原因是A.花青素在水等無機(jī)溶劑中難以溶解B.水溫升高使花青素的溶解度增大C.加熱使細(xì)胞壁失去了選擇透過性D.加熱使葉肉細(xì)胞的生物膜被破壞CD復(fù)習(xí)與提高課本P74二、非選擇題2.下圖表示的是一個動物細(xì)胞內(nèi)外不同離子的相對濃度。據(jù)圖回答問題。（1）通過主動運輸進(jìn)入細(xì)胞的離子是_____，你作出判斷的依據(jù)是________________________。K+和Mg2+

這兩種離子的濃度細(xì)胞內(nèi)大于細(xì)胞外，細(xì)胞若要吸收這兩種離子必須逆濃度梯度進(jìn)行。（2）通過主動運輸排出細(xì)胞的離子是______，你作出判斷的依據(jù)是__________________。Na+和Cl-這兩種離子的濃度細(xì)胞內(nèi)小于細(xì)胞外，細(xì)胞若要排出這兩種離子必須逆濃度梯度進(jìn)行。3.用物質(zhì)的量濃度為2mol?L-1的乙二醇溶液和2mol?L-1的蔗糖溶液分別浸泡某種植物細(xì)胞，觀察細(xì)胞的質(zhì)壁分離現(xiàn)象，得到其原生質(zhì)體體積變化情況如下圖所示?；卮饐栴}。(1)原生質(zhì)體體積A-B段的變化說明：在該段時間內(nèi)水從原生質(zhì)體______，細(xì)胞液的濃度_______。(2)在1min后，處于2mol?L-1蔗糖溶液中細(xì)胞的細(xì)胞液的濃度將__________________

，此時，在細(xì)胞壁與原生質(zhì)層之間充滿了

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