4.2 主動運輸與胞吞、胞吐 課件高一上學(xué)期生物人教版必修1

第2節(jié)

主動運輸與胞吞胞吐任務(wù)1：探究碘進入細胞的方式資料一：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。甲狀腺濾泡上皮細胞內(nèi)碘濃度比血液中高20-25倍。不是2.聯(lián)想逆水行舟的情形，碘逆濃度梯度進入細胞的方式可能需要什么條件？1.甲狀腺濾泡上皮細胞吸收碘是通過被動運輸嗎？碘濃度高碘濃度低

逆濃度梯度能量甲狀腺被動運輸是順濃度梯度進行碘離子進入細胞的濃度方向提出問題：I-進入細胞時需要能量嗎？

做出假設(shè)：實驗設(shè)計思路：I-進入細胞時需要能量預(yù)測結(jié)果及結(jié)論：若兩組培養(yǎng)液中I-濃度（對I-的吸收速率）相同，（實驗材料：離體的甲狀腺濾泡上皮細胞、含適宜濃度的I-培養(yǎng)液）細胞哪種生命活動？呼吸作用1、取甲、乙兩組等量的細胞，放入I-培養(yǎng)液；2、甲組細胞正常呼吸作用，乙組抑制呼吸作用；3、一段時間后，測定培養(yǎng)液中I-濃度（或細胞對I-的吸收速率）檢測指標任務(wù)1：探究碘進入細胞的方式對照若乙組培養(yǎng)液中I-濃度大于甲組（對I-的吸收速率明顯小于甲組），說明不需要能量；說明需要能量來源資料二：科學(xué)家先向離體的甲狀腺濾泡上皮細胞周圍溶液注入微量的放射性同位素131I-，并做了如下圖所示處理，不久測得細胞中存在131I-證明：碘逆濃度梯度進入細胞需要能量同位素標記法1.實驗巧妙運用何種方法檢測131I-的去向？4.說明了131I-運輸時需要什么？抑制呼吸作用解除呼吸作用抑制任務(wù)1：探究碘進入細胞的方式2.曲線變化趨勢是？3.據(jù)圖分析，引起曲線變化的原因是？無能量有能量資料三：科學(xué)家用蛋白酶將甲狀腺濾泡上皮細胞膜上的蛋白質(zhì)水解，發(fā)現(xiàn)碘離子無法進入甲狀腺濾泡上皮細胞，這說明：碘進入細胞需要借助膜上的轉(zhuǎn)運蛋白碘泵屬于哪種轉(zhuǎn)運蛋白？原因？資料四：研究發(fā)現(xiàn)，甲狀腺濾泡上皮細胞攝取碘時需要碘泵這種蛋白質(zhì)。載體蛋白任務(wù)1：探究碘進入細胞的方式？碘逆濃度梯度進入細胞需要載體蛋白小結(jié)：碘進入細胞的方式

主動運輸：

2、特點①逆濃度梯度運輸②需載體蛋白③消耗能量1.概念物質(zhì)

濃度梯度進行跨膜運輸，需要

的協(xié)助，同時還需要消耗細胞內(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輸課本P70知識鏈接：ATP水解放能，供主動運輸利用ATP是一種直接能源物質(zhì)（ATP）人紅細胞吸收K+輪藻細胞吸收K+小腸上皮細胞吸收氨基酸,葡萄糖實例1：小腸液中氨基酸、葡萄糖的濃度遠低于小腸上皮細胞的濃度，但仍可吸收。實例2：人紅細胞中K+的濃度比血漿高30倍。實例3：輪藻細胞中K+的濃度比周圍水環(huán)境高63倍。1.Na+、K+和Ca2+等離子和其他物質(zhì)在__________跨膜運輸時，先要與膜上的

的特異性結(jié)合。2.在細胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)所釋放的______的推動下，載體蛋白的空間結(jié)構(gòu)發(fā)生

，3.從而將物質(zhì)轉(zhuǎn)運到膜的另一側(cè)，隨后載體蛋白

，說明載體蛋白可以

。一種載體蛋白只適合與

或

離子或分子結(jié)合，說明載體蛋白具有

。逆濃度梯度載體蛋白能量改變恢復(fù)原狀重復(fù)利用一種一類特異性（5）過程：3.過程：以Na-K離子泵主動運輸鈉、鉀離子為例（吸鉀排鈉）結(jié)合

能量（ATP分解）構(gòu)象改變恢復(fù)1.運輸Na+、K+的鈉鉀泵能轉(zhuǎn)運I-嗎？

不能一種載體蛋白通常只能與一種或一類離子或分子結(jié)合（特異性）

2.鈉鉀泵既轉(zhuǎn)運Na+也轉(zhuǎn)運K+是否說明它不存在特異性？鈉鉀泵

（維持細胞內(nèi)高鉀低鈉狀態(tài)）

存在特異性，只是Na+、K+結(jié)合的部位不同①直接消耗ATP的主動運輸

②間接消耗ATP的主動運輸如：腎小管對氨基酸、葡萄糖的重吸收2.主動運輸?shù)牟煌愋蚇a+-K+泵H+泵ATP驅(qū)動泵既是載體同時也是催化ATP水解的酶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?？沈?qū)動特定離子逆電化學(xué)梯度穿過質(zhì)膜通常稱為泵（ATP驅(qū)動泵）一、主動運輸濃度差主要影響自由擴散和協(xié)助擴散。自由擴散中，濃度差越

，運輸速率越

；協(xié)助擴散中，濃度差達到一定程度后運輸速率不再繼續(xù)增加，原因是受

的限制。主動運輸中，濃度差達到一定程度后運輸速率不再繼續(xù)增加，原因是受

的限制。大大轉(zhuǎn)運蛋白數(shù)量（6）影響物質(zhì)運輸?shù)囊蛩丌倌蓚?cè)物質(zhì)濃度差載體蛋白數(shù)量或能量自由擴散協(xié)助擴散或主動運輸轉(zhuǎn)運蛋白主要影響

和

。其他條件適宜的情況下，協(xié)助擴散中轉(zhuǎn)運蛋白數(shù)量越多，運輸速率越大；主動運輸中載體蛋白數(shù)量達到一定程度后運輸速率不再增加，可能原因是受

限制。自由擴散不受轉(zhuǎn)運蛋白數(shù)量的影響。協(xié)助擴散主動運輸②載體蛋白數(shù)量（6）影響物質(zhì)運輸?shù)囊蛩啬芰抗?yīng)通過影響細胞呼吸進而影響主動運輸?shù)乃俾?。①P點時：

為物質(zhì)的運輸提供能量。②PQ段：隨著氧氣含量的增加，有氧呼吸產(chǎn)生的能量越

，主動運輸?shù)乃俾试?/p>

。③Q點以后：當氧氣含量達到一定程度后，受載體蛋白數(shù)量以及其他限制因素的影響，運輸速率不再增加。無氧呼吸多大③氧氣含量對跨膜運輸?shù)挠绊懀?）影響物質(zhì)運輸?shù)囊蛩卦搱D表示

，虛線下表示物質(zhì)從

濃度到

濃度運輸，虛線上表示物質(zhì)從

濃度到

濃度運輸，P點后限制因素是

。高高低低主動運輸載體蛋白的數(shù)量或能量思考：1.主動運輸過程中既需要消耗氧氣，又需要載體蛋白，那么與該過程有關(guān)的細胞器有哪些呢？2.主動運輸有什么意義？如果機體主動運輸功能障礙，會有什么危害？線粒體、核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體保證活細胞能夠按照

的需要，

選擇吸收所需要的營養(yǎng)物質(zhì)，排出代謝廢物和對細胞有害的物質(zhì)。生命活動主動囊性纖維病患者肺部支氣管上皮細胞表面轉(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。Cl-轉(zhuǎn)運蛋白功能異常聚集于細胞內(nèi)導(dǎo)致胞內(nèi)滲透壓上升粘液丟失水分變粘稠，無法及時清除細菌感染(1)探究是主動運輸還是被動運輸(2)探究是自由擴散還是協(xié)助擴散實驗探究檉柳（見下圖）是強耐鹽植物，它的葉子和嫩枝可以將吸收到植物體內(nèi)的無機鹽排出體外。輕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(shè)計實驗加以證明，請說出實驗思路。思考：主動運輸和被動運輸區(qū)別？是否需要細胞供能對照實驗設(shè)計思路①將若干生長狀況相似的怪柳幼苗，均分為甲、乙兩組②甲組：幼苗+溶液（K+）+正常呼吸條件

乙組：幼苗+溶液（K+）+抑制呼吸作用相同且適宜環(huán)境培養(yǎng)一段時間，測定吸收速率③若兩組吸收速率相同，被動運輸；若甲組＞乙組，則主動運輸。拓展應(yīng)用P72檉柳（見下圖）是強耐鹽植物，它的葉子和嫩枝可以將吸收到植物體內(nèi)的無機鹽排出體外。輕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(shè)計實驗加以證明，請說出實驗思路。③一段時間后測定兩組植株根系對Ca2+、K+的吸收速率。拓展應(yīng)用P72①取甲、兩組生長狀態(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；②甲組給予正常的細胞呼吸條件，乙組抑制細胞呼吸；實驗預(yù)期：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鹽是主動運輸。項目自由擴散協(xié)助擴散主動運輸運輸方向順濃度梯度順濃度梯度逆濃度梯度轉(zhuǎn)運蛋白不需要需要需要（載體蛋白）細胞內(nèi)的能量不消耗不消耗需要消耗代表例子氧氣、水、甘油等通過細胞膜葡萄糖通過紅細胞水通過水通道K+通過離子通道葡萄糖、氨基酸通過小腸上皮細胞膜；離子通過細胞膜等細胞外細胞內(nèi)bcdea代表各種物質(zhì)分子或離子能量能量注意：某物質(zhì)的具體運輸方式并不唯一，需要根據(jù)具體情況去分析判定1.主動運輸消耗的能量可來自ATP或離子電化學(xué)梯度等。如圖為Na＋、葡萄糖進出小腸上皮細胞的示意圖。下列關(guān)于圖中物質(zhì)跨膜運輸過程的分析錯誤的是()A.葡萄糖從腸腔進入小腸上皮細胞是不需耗能的主動運輸B.Na＋從小腸上皮細胞進入組織液是需要消耗ATP的主動運輸C.葡萄糖從腸腔進入小腸上皮細胞與Na＋從腸腔進入小腸上皮細胞相伴隨D.Na＋從腸腔到小腸上皮細胞以及葡萄糖從小腸上皮細胞到組織液均為被動運輸離子電化學(xué)梯度A提醒：

某物質(zhì)的具體運輸方式并不唯一，需要根據(jù)具體情況去分析判定問：分泌蛋白釋放到細胞外的運輸方式是被動運輸或主動運輸嗎？對于像蛋白質(zhì)和多糖這樣的生物大分子是通過胞吞、胞吐的方式進出細胞的。不是自主學(xué)習(xí)二、

胞吞與胞吐1.胞吞與膜上的蛋白質(zhì)結(jié)合細胞膜內(nèi)陷大分子物質(zhì)

包圍著大分子小囊進入細胞囊泡例：白細胞吞噬病菌、變形蟲吞食食物顆粒等。特點：①需要能量囊泡可以在細胞內(nèi)可以被溶酶體溶解②需要蛋白質(zhì)的識別2.胞吐大分子物質(zhì)在細胞內(nèi)形成囊泡排出細胞移動到細胞膜處，與其融合例：內(nèi)分泌腺細胞合成的蛋白質(zhì)類激素、消化腺細胞分泌的消化酶等。特點：①需要能量②需要蛋白質(zhì)的識別特點：②需要消耗能量

③不需要轉(zhuǎn)運蛋白，但需要特定的膜蛋白參與④依賴膜的流動性①主要運輸生物大分子，如蛋白質(zhì)、多糖等大分子注：胞吞、胞吐主要運輸?shù)鞍踪|(zhì)、多糖等生物大分子，有時也會運輸小分子物質(zhì)（如神經(jīng)遞質(zhì)的釋放）胞吞、胞吐思考討論1.胞吞、胞吐跨過幾層磷脂雙分子層？2.胞吞或胞吐過程中是否需要消耗能量？有無蛋白質(zhì)的參與？3.物質(zhì)通過轉(zhuǎn)運蛋白運輸與胞吞、胞吐運輸大分子物質(zhì)分別體現(xiàn)了生物膜的什么特點？0層需要能量需要膜上蛋白質(zhì)的識別參與物質(zhì)通過轉(zhuǎn)運蛋白運輸——細胞膜的選擇透過性胞吞、胞吐運輸大分子物質(zhì)——細胞膜的流動性細胞膜結(jié)構(gòu)特性流動性是胞吞、胞吐的基礎(chǔ)；胞吞、胞吐過程中膜形態(tài)、結(jié)構(gòu)的變化也體現(xiàn)了膜的流動性。

除一些不帶電荷的小分子可以

的方式進出細胞外，離子和較小的有機分子（如葡萄糖和氨基酸等）的跨膜運輸必須借助于

，這又一次體現(xiàn)了蛋白質(zhì)是生命活動的承擔者。

一種轉(zhuǎn)運蛋白往往只適合轉(zhuǎn)運特定的物質(zhì)，因此，細胞膜上轉(zhuǎn)運蛋白的

，或轉(zhuǎn)運蛋白

的變化，對許多物質(zhì)的跨膜運輸起著決定性的作用，這也是細胞膜具有

的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。像蛋白質(zhì)這樣的生物大分子，通過

或

進出細胞，其過程也需要

的參與，更離不開膜上

的流動性。選擇透過性自由擴散轉(zhuǎn)運蛋白1.一些不帶電荷的小分子：

;自由擴散2.