主動運(yùn)輸與胞吞胞吐【打磨課】高一生物課件（人教版2019必修1）

主動運(yùn)輸與胞吞

胞吐2019人教版必修一第4章細(xì)胞的物質(zhì)輸入和輸出學(xué)習(xí)目標(biāo)1闡明主動運(yùn)輸、胞吞胞吐的過程、特點(diǎn)和意義。（科學(xué)思維）2明確主動運(yùn)輸和被動運(yùn)輸?shù)膮^(qū)別。（科學(xué)思維）3利用細(xì)胞膜的流動鑲嵌結(jié)構(gòu)模型解釋各種物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞健＃茖W(xué)思維、生命觀念）引入新課引入新課

袁隆平院士在青島海水稻研究發(fā)展中心提出“利用海水稻種植鹽堿地，為我國增加一億畝稻田，多養(yǎng)活八千萬人口，響應(yīng)習(xí)近平總書記一帶一路’倡議和構(gòu)建人類命運(yùn)共同體的偉大構(gòu)想，解決全世界人民的溫飽問題”的夢想。

思考：袁隆平院士推廣種植海水稻的意義與價(jià)值是什么？

【提示】推廣種植海水稻有利于保障國家糧食安全、促進(jìn)糧食增產(chǎn)，鹽堿地是重要的潛在耕地資源。任務(wù)一閱讀材料思考主動運(yùn)輸探究·主動運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)是否順濃度？是否需要轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白？是否耗能？歸納主動運(yùn)輸?shù)母拍钪鲃舆\(yùn)輸?shù)膶?shí)例有哪些？主動運(yùn)輸?shù)囊饬x是什么？三種跨膜方式的比較？資料1：海水稻是一種介于野生稻和栽培稻之間、普遍生長在海邊灘涂地區(qū)、具有耐鹽堿性質(zhì)的水稻。與普通水稻不同，海水稻能在鹽濃度為0.3%以上的鹽堿地生長，且不出現(xiàn)燒苗現(xiàn)象。思考1：根據(jù)水進(jìn)出細(xì)胞的原理，分析燒苗現(xiàn)象出現(xiàn)的原因是什么？根據(jù)以上資料分析，推測海水稻耐鹽堿的可能機(jī)制是什么？探究·主動運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)主動運(yùn)輸【提示】海水稻根尖細(xì)胞內(nèi)溶質(zhì)濃度可能比普通水稻高，能夠正常吸收水分，適應(yīng)鹽堿度高的環(huán)境。資料2：研究表明海水稻根尖成熟區(qū)細(xì)胞積累K+能夠提高植物對鹽堿、干旱等極端環(huán)境的抗性，且細(xì)胞內(nèi)K+濃度比細(xì)胞外高出10~20倍。思考2：K+可以通過自由擴(kuò)散與協(xié)助擴(kuò)散進(jìn)入細(xì)胞嗎？請說明原因。探究·主動運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)主動運(yùn)輸【提示】K+進(jìn)入細(xì)胞不符合自由擴(kuò)散與協(xié)助擴(kuò)散的順濃度梯度條件。故不能通過自由擴(kuò)散與協(xié)助擴(kuò)散進(jìn)入細(xì)胞。資料3：用鹽堿地土壤浸出液對海水稻進(jìn)行培養(yǎng)（土壤浸出液K+濃度較細(xì)胞內(nèi)低），得出土壤浸出液K+濃度變化曲線如圖1所示。思考3：浸出液K+濃度如何變化？根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是什么？主動運(yùn)輸【提示】K+可以逆濃度梯度進(jìn)入細(xì)胞的結(jié)論，促使學(xué)生對物質(zhì)跨膜運(yùn)輸方向上的認(rèn)知得到發(fā)展。主動運(yùn)輸特點(diǎn)1：逆濃度梯度運(yùn)輸資料4：鹽堿地的主要成分為NaCI、NaCO3、NaHCO3等鈉鹽，而高濃度外源Na+能誘導(dǎo)海水稻根尖成熟區(qū)細(xì)胞中K+載體蛋白的表達(dá)，進(jìn)而促進(jìn)海水稻抵抗鹽堿環(huán)境，通過基因編輯技術(shù)將海水稻K+載體蛋白基因敲除（基因能夠指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成），K+則無法逆濃度梯度進(jìn)入細(xì)胞。思考4：以上材料說明海水稻K+跨膜運(yùn)輸時(shí)需要依靠什么物質(zhì)？主動運(yùn)輸【提示】K+逆濃度梯度進(jìn)入細(xì)胞需要借助載體蛋白的結(jié)論。一種載體蛋白是不是可以運(yùn)細(xì)胞需要的所有離子種類？主動運(yùn)輸特點(diǎn)2：需要借助載體蛋白資料5：在細(xì)胞吸收K+的過程中，Na+等和其他對細(xì)胞有害的物質(zhì)均無法通過K+載體蛋白進(jìn)出細(xì)胞。主動運(yùn)輸思考5：該現(xiàn)象體現(xiàn)出載體蛋白及細(xì)胞膜的何種生理特性？對植株生存的意義與價(jià)值是什么？【提示】載體蛋白對底物具有高度選擇性，體現(xiàn)了細(xì)胞膜的選擇透過性。意義在于有選擇地吸收有用物質(zhì)、排出廢物，是植物適應(yīng)環(huán)境的進(jìn)化產(chǎn)物。上節(jié)課我們講的自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散都是順濃度運(yùn)輸?shù)牟幌哪芰?，哪剛才提到的K+在逆濃度梯度進(jìn)行跨膜運(yùn)輸時(shí)需要能量嗎？主動運(yùn)輸推測：主動運(yùn)輸需要消耗能量。類比“自行車從斜坡自由下滑與爬坡上升”資料6：研究人員將海水稻浸泡于含有“放射性K+的培養(yǎng)液中，不久后測得海水稻根尖細(xì)胞中出現(xiàn)放射性，一段時(shí)間后，在細(xì)胞內(nèi)注入呼吸抑制劑和呼吸抑制劑拮抗劑，測得細(xì)胞內(nèi)放射性變化曲線如圖3所示。思考6：實(shí)驗(yàn)用何種方法來檢測K+的流動情況？請說明AB與CD段上升以及BC段平直分別說明了什么？根據(jù)圖3分析，海水稻K+跨膜運(yùn)輸時(shí)需要具備的條件是什么？主動運(yùn)輸【提示】同位素標(biāo)記法。細(xì)胞能呼吸時(shí)，產(chǎn)生的能量可以供細(xì)胞吸收K+用，細(xì)胞內(nèi)放射性增加，否則放射性不變。故物質(zhì)逆濃度梯度跨膜運(yùn)輸需要消耗能量。主動運(yùn)輸特點(diǎn)3：需要消耗能量小組合作：建構(gòu)K+離子進(jìn)入海水稻細(xì)胞時(shí)的主動運(yùn)輸概念模型圖主動運(yùn)輸主動運(yùn)輸概念：物質(zhì)

濃度梯度進(jìn)行跨膜運(yùn)輸，需要

的協(xié)助，同時(shí)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

。逆載體蛋白能量主動運(yùn)輸思考7：影響主動運(yùn)輸?shù)囊蛩赜心男?？資料7：若用呼吸抑制劑切斷腎的供氧渠道，重吸收葡萄糖的速率降低。資料8：載體介導(dǎo)的跨膜運(yùn)輸速率存在飽和現(xiàn)象，表現(xiàn)為載體對所轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)存在量的極限，載體與所轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)的結(jié)合達(dá)到限度，即使再提高濃度差，也不會再提高運(yùn)輸效率。②載體蛋白的數(shù)量【提示】①O2供應(yīng)(或能量供應(yīng))主動運(yùn)輸③溫度運(yùn)輸速率O2濃度運(yùn)輸速率物質(zhì)的濃度Q點(diǎn)由

供能P點(diǎn)前受

限制P點(diǎn)后受

限制P點(diǎn)前受

限制P點(diǎn)后受

限制QPP無氧呼吸氧氣濃度載體蛋白數(shù)量物質(zhì)濃度載體蛋白數(shù)量思考8：溫度是通過影響什么進(jìn)而影響跨膜運(yùn)輸？【提示】溫度通過影響酶的活性，來影響呼吸作用，從而影響能量的供給，同時(shí)溫度還會影響膜的流動性，進(jìn)而影響物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸。主動運(yùn)輸實(shí)例一實(shí)例二實(shí)例三小腸液中氨基酸、葡萄糖的濃度遠(yuǎn)低于它們在小腸上皮細(xì)胞中的濃度輪藻細(xì)胞中K+的濃度比周圍水環(huán)境高63倍。人紅細(xì)胞中K+的濃度比血漿高30倍。主動運(yùn)輸?shù)钠渌麑?shí)例：主動運(yùn)輸主動運(yùn)輸?shù)囊饬x：

主動運(yùn)輸普遍存在于動植物和微生物細(xì)胞中，通過主動運(yùn)輸來選擇吸收所需營養(yǎng)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(gè)體生命活動的需要。主動運(yùn)輸物質(zhì)出入細(xì)胞的方式被動運(yùn)輸主動運(yùn)輸自由擴(kuò)散協(xié)助擴(kuò)散物質(zhì)運(yùn)輸方向是否需要轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白是否需要消耗能量舉例順濃度梯度高濃度向低濃度

順濃度梯度高濃度向低濃度

逆濃度梯度低濃度向高濃度

不需要不需要不需要需要需要消耗

水、O2、CO2、甘油、乙醇、苯、性激素葡萄糖進(jìn)入紅細(xì)胞葡萄糖進(jìn)入小腸上皮細(xì)胞物質(zhì)跨膜運(yùn)輸三種方式的比較主動運(yùn)輸兩類主動運(yùn)輸直接型直接消耗ATP的主動運(yùn)輸，通常稱為泵（ATP驅(qū)動泵）間接型利用依賴ATP的Na+-K+泵活動建立的細(xì)胞膜兩側(cè)Na+的跨膜濃度梯度主動運(yùn)輸

Na+-K+泵腎小管對氨基酸、葡萄糖等的重吸收主動運(yùn)輸任務(wù)二閱讀

材料思考1.AtRGS1作為膜蛋白如何從細(xì)胞內(nèi)運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞膜上？2.胞吐的過程和實(shí)例？3.細(xì)胞可以通過何種方式減少膜上AtRGS1蛋白數(shù)量？4.胞吞的特點(diǎn)，是否需要膜蛋白的參與，是否耗能？5.胞吞的過程和實(shí)例？6.判斷物質(zhì)運(yùn)輸?shù)姆绞?.探究物質(zhì)跨膜運(yùn)輸方式的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)胞吞與胞吐資料1：海水稻除了通過滲透調(diào)節(jié)的方式來抵御外界鹽堿環(huán)境外，其細(xì)胞中的G蛋白也能提升植物抵御干旱、鹽堿的能力，而存在于海水稻細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)AtRGS1則能夠作為信號分子與G蛋白共同發(fā)揮植物抗逆的作用。胞吞與胞吐思考1：AtRGS1作為膜蛋白與分泌蛋白、多糖等物質(zhì)的運(yùn)輸方式相同，那么特定的有機(jī)大分子物質(zhì)如何從細(xì)胞內(nèi)運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞膜上或者細(xì)胞外？【提示】通過胞吐將大分子運(yùn)到細(xì)胞膜上或者細(xì)胞外(2)實(shí)例：①分泌蛋白的排出：蛋白質(zhì)類激素、消化酶、抗體等②神經(jīng)遞質(zhì)的分泌等。大分子物質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)形成囊泡排出移動到細(xì)胞膜處，與其融合(1)過程：胞吞與胞吐2.胞吐的過程和實(shí)例資料2：AtRGS1蛋白能夠抑制G蛋白發(fā)揮作用。當(dāng)海水稻在低濃度NaCI溶液中培養(yǎng)時(shí)，其細(xì)胞膜上的AtRGS1蛋白數(shù)量較多，而將海水稻轉(zhuǎn)移至高濃度NaCI溶液中時(shí)，發(fā)現(xiàn)其細(xì)胞膜上AtRGS1蛋白數(shù)量大量減少。資料3：研究人員進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)，用不同濃度NaCl溶液處理植株，發(fā)現(xiàn)隨著NaCl處理濃度的升高，細(xì)胞內(nèi)囊泡逐漸增多。胞吞與胞吐思考3：細(xì)胞可以通過何種方式減少膜上AtRGS1蛋白數(shù)量？資料4：高濃度的Na+能夠促使蛋白激酶使AtRGS1蛋白磷酸化，進(jìn)而提供能量，發(fā)生胞吞。以此完善學(xué)生對胞吞、胞吐概念的建構(gòu)。思考4：胞吞有什么特點(diǎn)，是否需要膜蛋白的參與，是否耗能？【提示】胞吞【提示】胞吞需要膜蛋白的參與，需要消耗能量(1)過程：與膜上的蛋白質(zhì)結(jié)合細(xì)胞膜內(nèi)陷包圍著大分子從細(xì)胞膜分離大分子物質(zhì)小囊

囊泡進(jìn)入(2)實(shí)例：白細(xì)胞吞噬病菌、變形蟲吞食食物顆粒等。5.胞吞的過程和實(shí)例胞吞與胞吐（1）胞吞、胞吐過程的實(shí)現(xiàn)與生物膜結(jié)構(gòu)的特性有什么關(guān)系？【提示】生物膜的流動性是胞吞、胞吐的基礎(chǔ)【提示】0層胞吞與胞吐【補(bǔ)充】【與社會的聯(lián)系】

在人體腸道內(nèi)寄生的一種變形蟲——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(gè)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。（2）胞吞，胞吐穿過了幾層生物膜？根據(jù)分子大小胞吞（吐）跨膜運(yùn)輸被動運(yùn)輸主動運(yùn)輸協(xié)助擴(kuò)散自由擴(kuò)散大分子小分子、離子是否消耗能量消耗不消耗是否需要轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白不需要需要注意:1.神經(jīng)遞質(zhì)大部分是小分子物質(zhì)，但釋放的方式也是胞吐。

2.需要內(nèi)質(zhì)網(wǎng)高爾基體加工的蛋白質(zhì)，不一定都要胞吐出去。

一看分子大??；二看能量；三看載體。6.判斷物質(zhì)運(yùn)輸?shù)姆绞剑罕粍舆\(yùn)輸（自由擴(kuò)散、協(xié)助擴(kuò)散）、主動運(yùn)輸、胞吞和胞吐物質(zhì)運(yùn)輸方式：7.探究物質(zhì)跨膜運(yùn)輸方式的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)（1）探究是主動運(yùn)輸還是被動運(yùn)輸（2）探究是自由擴(kuò)散還是協(xié)助擴(kuò)散物質(zhì)運(yùn)輸方式本課小結(jié)闡釋海水稻耐鹽堿的具體機(jī)制▍請結(jié)合本節(jié)“主動運(yùn)輸”和“胞吞、胞吐”的內(nèi)容，闡釋海水稻能夠在鹽堿地存活的生理機(jī)制。

截至2023年底，全國海水稻種植面積已超100萬畝，海水稻的種植，極大地提升了糧食產(chǎn)量，緩解了糧食危機(jī)。海水稻的種植還能有效改善土壤結(jié)構(gòu)，為國家的糧食安全提供堅(jiān)實(shí)保障。

這種科技創(chuàng)新，正是國家農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要體現(xiàn)。它不僅局限于國內(nèi)，還有可能成為全球糧食緊張局面的緩解者。本章小結(jié)細(xì)胞的物質(zhì)輸入和輸出1.一種物質(zhì)進(jìn)行跨膜運(yùn)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(yùn)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(yùn)蛋白的作用才能進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，并且要消耗能量。

（

）（3）被動運(yùn)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(yùn)蛋白。（

）（4）主動運(yùn)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。（

）鞏固練習(xí)一、概念檢測√×××2.下列有關(guān)物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)臄⑹觯e(cuò)誤的是（

）A.果脯在腌制中慢慢變甜，是細(xì)胞主動吸收糖分的結(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(yùn)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(yùn)輸一、概念檢測A鞏固練習(xí)鞏固練習(xí)二、拓展應(yīng)用1.怪柳（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。怪柳的根部吸收無機(jī)鹽離子是主動運(yùn)輸還是被動運(yùn)輸？如果要設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)加以證明，請說出實(shí)驗(yàn)思路。【提示】主動運(yùn)輸和被動運(yùn)輸?shù)膮^(qū)別之一是是否需要能量，而能量來自細(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(yùn)輸還是被動運(yùn)輸。具體步驟：取甲、乙兩組生長狀態(tài)基相同的怪柳幼苗，放入適宜濃度的含有Ca”.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(shí)間后測定兩組植株根系對Ca”t、K+的吸收速率。若兩組植株對Ca”、K*的吸收速率相同，說明怪柳從土壤中吸