2021-2022学年高一上学期生物人教版（2019）必修1 4.2 主动运输与胞吞、胞吐 课件(51张PPT）

(共51张PPT)
第2节 主动运输与胞吞、胞吐
问题探讨
人体甲状腺分泌甲状腺激素，在生命活动中起着重要的作用。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高20~25倍。
思考：
甲状腺滤泡上皮细胞
1.甲状腺滤泡上皮细胞吸收碘是通过被动运输吗？
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？
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？
不是，该过程是逆浓度梯度的运输。
需要细胞提供能量
具有普遍性
(1)红细胞排出Na+，吸收K+是_____浓度梯度运输。
(2)小肠上皮细胞从小肠液吸收葡萄糖、氨基酸是_____浓度梯度运输。
Na+ K+
26 150
114 5
红细胞内
红细胞外（血浆）
排出
吸收
逆浓度梯度运输的方式是什么呢
0.3 2.2
1.6 5.8
小肠液
小肠上皮细胞内
葡萄糖
氨基酸
吸收
吸收
逆
逆
推货物上坡
动力
一、主动运输
1. 运输方向：低浓度向高浓度
2. 特点：需要载体，需要能量
3. 实例：无机盐离子，氨基酸、葡萄糖等
4. 影响主运输的因素：物质的浓度、载体蛋白的种类和数量、能量
逆浓度梯度
物质逆浓度梯度进行跨膜运输，需要载体蛋白的协助，同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，这种方式叫主动运输。
一、主动运输
I-
Na+
能量
甲状腺滤泡上皮细胞吸收 I-是主动运输的过程
桐花树的泌盐现象
5.主动运输的意义：
主动运输普遍存在于动植物和微生物细胞中，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求。
一、主动运输
OUT
IN
细胞外
细胞内
①离子首先要与膜上载体蛋白的特定部位结合。由于不同离子或分子的大小和性质不同，不同蛋白质的空间结构差别也很大，所以一种载体蛋白通常只适合与一种或一类离子或分子结合。
②离子或分子与载体蛋白结合后，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。
主动运输在自然状态下逆浓度梯度进行，
运输过程中需要消耗能量以改变载体蛋白的构象。
③将它所结合的离子或分子从细胞膜一侧转运到另一侧并释放出来，载体蛋白随后又恢复原状。
一、主动运输
参与主动运输的载体蛋白的特点：
1、参与主动运输的载体蛋白本身是酶，能够催化某种反应，如水解ATP使自身磷酸化，然后利用ATP水解释放的能量将离子或分子从低浓度运向高浓度
2、参与主动运输的载体蛋白常被称为泵，由于它们消耗的代谢能多数来自ATP，所以又称它们为某某ATPase
3、动物细胞最常见的是Na+/K+泵，实际上是一种Na+/K+-ATPase。每水解一个ATP，运出3个Na+，输入2个K+，在建立细胞质膜两侧Na+浓度梯度的同时，为葡萄糖协同运输泵提供驱动力。
4、植物细胞最常见的是H+泵，实际上是一种H+-ATPase。为糖和氨基酸输入植物的细胞内提供驱动力
一、主动运输
知识拓展:两类主动运输
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驱动泵既是载体同时也是催化ATP水解的酶。
一、主动运输
第二类：间接消耗ATP的主动运输。
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（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。
肾小管上皮细胞吸收葡萄糖也是类似的过程。
一、主动运输
知识拓展:两类主动运输
主动运输（如a、e）
协助扩散（如c、d）
自由扩散（如b）
注
主动运输不一定都是逆浓度梯度，比如饭后小肠上皮细胞吸收葡萄糖属于主动运输，但是细胞外的葡萄糖浓度可能高于细胞内
细胞外
细胞内
b
c
d
e
a
代表各种物质分子或离子
能量
能量
一、主动运输
主动运输
一、主动运输
易错提醒
同一物质的运输方式可能不同
(1)葡萄糖：进入大部分人体组织细胞——协助扩散
肾小管重吸收葡萄糖——主动运输
(2)Na+：进入神经细胞——协助扩散(靠离子通道)
运出神经细胞——主动运输(钠钾泵)
(3)K+：进入神经细胞——主动运输(钠钾泵)
运出神经细胞——协助扩散(靠离子通道)
一、主动运输
影响物质跨膜运输的因素及曲线
主要影响因素 曲线
自由扩散
协助扩散
主动运输
浓度
①浓度
②转运蛋白的种类和数量
①载体蛋白的种类和数量
②能量
浓度
浓度
载体数量
载体数量
能量
o
o
o
o
o
o
浓度
载体数量
能量
能量
物质浓度
运输速率
O
P
Q
P点后运输速率受____________制约
载体蛋白数量
O2浓度
运输速率
A
B
C
由无氧呼吸供能
B点后运输速率不变的原因是________________
载体蛋白数量有限
一、主动运输
温度对运输速率的影响
温度
影响
分子的热运动
酶的活性
影响
影响
能量供应
影响
主动运输和胞吞胞吐
扩散
膜的流动性
影响
胞吞胞吐
被动运输、主动运输和胞吞胞吐都会受到运输速率的影响
一、主动运输
Ca2+通过细胞膜进入神经细胞，从而引起肌肉收缩。而重症肌无力患者Ca2+无法进入神经细胞，导致眼肌、吞咽肌、呼吸肌以及四肢骨骼肌无力。
临床表现：眼睑下垂，复视，斜视，表情淡漠，苦笑面容，进食苦难，四肢肌无力等
重症肌无力的病因图解
重症肌无力
二、与社会的联系
肺
黏液阻塞了气道
提示：
囊性纤维化病主要源于患者转运氯离子的CFTR蛋白异常，导致患者支气管黏液增多，易发细菌感染。
CFTR蛋白运输氯离子时消耗ATP，是介导主动运输的载体蛋白。 正常情况下，氯离子通过CFTR蛋白运输到细胞外，导致细胞外液浓度升高，吸水能力增强，黏液被水稀释； CFTR蛋白异常时细胞外液浓度下降，吸水能力降低，黏液不能被水稀释而堆积。
囊性纤维病
二、与社会的联系
1、（2013浙江卷）2．某哺乳动物神经细胞内外的K+和Na+浓度见下表。下列属于主动转运的是
A．K+经钾离子通道排出细胞B．K+与有关载体蛋白结合排出细胞C．Na+经钠离子通道排出细胞D．Na+与有关载体蛋白结合排出细胞
D
练习
2、(2016全国卷1)2. 离子泵是一种具有ATP水解酶活性的载体蛋白，能利用水解ATP释放的能量跨膜运输离子。下列叙述正确的是
A. 离子通过离子泵的跨膜运输属于协助扩散
B. 离子通过离子泵的跨膜运输是顺着浓度阶梯进行的 C. 动物一氧化碳中毒会降低离子泵扩膜运输离子的速率
D. 加入蛋白质变性剂会提高离子泵扩膜运输离子的速率
C
练习
3、（2016江苏卷）6.右图为一种溶质分子跨膜运输的示意图。下列相关叙述错误的是
A.载体①逆浓度运输溶质分子 B.载体②具有ATP酶活性 C.载体①和②转运方式不同 D.载体②转运溶质分子的速率比自由扩散快
B
练习
4、（2021·河北高考真题）人体成熟红细胞能够运输O2和CO2，其部分结构和功能如图，①~⑤表示相关过程。下列叙述错误的是
A．血液流经肌肉组织时，气体A和B分别是CO2和O2
B．①和②是自由扩散，④和⑤是协助扩散
C．成熟红细胞通过无氧呼吸分解葡萄糖产生ATP，为③提供能量
D．成熟红细胞表面的糖蛋白处于不断流动和更新中
D
练习
5、（不定项）下图为植物光合作用同化物蔗糖在不同细胞间运输、转化过程的示意图。下列相关叙述错误的是
A．蔗糖的水解有利于蔗糖顺浓度梯度运输
B．单糖逆浓度梯度转运至薄壁细胞 C．ATP生成抑制剂会直接抑制图中蔗糖的运输 D．蔗糖可通过单糖转运载体转运至薄壁细胞
BCD
练习
6、主动运输的能量来源可以是另
一种物质顺浓度梯度运输产生的能
量。如图是物质进出小肠上皮细胞
的示意图，下列有关叙述错误的是
A．K+的持续转运可使小肠上皮细胞内外的K+浓度差增大
B．Na+/K+泵既能运输Na+和K+又能催化ATP水解
C．葡萄糖进出小肠上皮细胞的运输方式不同
D．葡萄糖进入小肠上皮细胞时不消耗ATP，属于被动运输
D
练习
7、下图是胡萝卜在不同的含氧情况下从硝酸钾溶液中吸收K＋和NO-的曲线。影响A、B两点和B、C两点吸收量不同的因素分别是
A．载体数量、能量
B．能量、载体数量
C．载体数量、离子浓度
D．能量、离子浓度
B
练习
8、下图中纵坐标表示物质通过心肌细胞细胞膜运输速率，据图回答：
（1）心肌细胞吸收氧气和K+的方式依次为
（2）图B中出现BC平区的主要原因是
______________________________________________________。
自由扩散和主动运输
细胞膜上的载体数量是有一定限度的，且已经达到饱和状态
图A和图B
图A
浓度差
能量
图B
（3）若对心肌细胞施用某种毒素，结果钙离子吸收量明显减少，而钾离子、葡萄糖等物质的吸收量不受影响，其原因是：
_______________________________________________________。
这种毒素能够抑制细胞膜上的钙离子载体蛋白的活性
（4）若用呼吸抑制剂处理心肌细胞，则钙离子、钾离子、葡萄糖等物质的吸收均受到明显影响，其原因是________________________________________。
缺乏所需要的能量，无法进行主动运输
练习
三、胞吞与胞吐
胆固醇以LDL(低密度脂 蛋白,包括胆固醇、脂肪酸和蛋白质）的形式在血液中运输，最终与细胞膜上的一种蛋白质相互识别并被“拽住”。在细胞膜内陷成小囊泡，在能量的作用下，最终小囊泡被“剪切”下来离开细胞膜进入细胞中。
大分子可以穿过细胞膜吗？
三、胞吞与胞吐
资料分析：
医学研究中发现某基因缺陷的患者，其体内不能正常合成细胞膜上这种识别LDL的蛋白质，导致胆固醇摄入的通路被阻断，就会积累在血液中，黏附在血管壁上，有这种缺陷基因的人容易患动脉粥样硬化。人们饮食不合理，缺乏运动，吸烟和酗酒都有可能导致LDL升高,是冠心病的直接危险因素。
资料分析：
思考：
（1）为什么动物细胞需要胆固醇？
（2）LDL进入细胞内部需要什么条件？
（3）该实例体现了细胞膜的什么特性？
（4）如何预防动脉粥样硬化？
三、胞吞与胞吐
胆固醇是组成动物细胞膜的成分之一
细胞膜上某种蛋白质和能量
体现细胞膜的流动性
合理饮食，少吃高脂食物，多运动，不吸烟，不酗酒
胞吞胞吐：
当细胞摄取大分子时，首先是大分子与膜上的蛋白质结合，从而引起这部分细胞膜内陷形成小囊，包围着大分子。然后小囊从细胞膜上分离下来，形成囊泡进入细胞内部，这种现象叫作胞吞（教材P71）
细胞需要外排的大分子，先在细胞内形成囊泡，囊泡移动到细胞膜处，与细胞膜融合，将大分子排出细胞，这种现象叫作胞吐（教材P71）
大分子物质进出细胞的方式
三、胞吞与胞吐
不需要载体
需要能量
实例：
吞噬细胞吞噬抗原等
影响因素：
影响细胞膜的流动性的因素（温度）、能量等
特点：
实例：
分泌蛋白的分泌等
胞吞
细胞外
细胞内
胞吐
细胞外
细胞内
膜具有一定流动性
结构基础：
三、胞吞与胞吐
意义： 通过胞吐作用向外分泌分泌蛋白，通过胞吞消灭细菌、癌细胞、及衰老的红细胞、细胞碎片从而保证生命活动的正常进行。
思考
1、胞吞、胞吐的实现与生物膜结构的特性有什么关系？
答：胞吞、胞吐的实现需要细胞变形，与细胞膜结构的流动性有关；
答:因为游离于细胞质基质中的核糖体，所合成的蛋白质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。
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。
三、胞吞与胞吐
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。
这种病原体通过饮食传播，注意个人饮食卫生、加强公共卫生建设是预防阿米巴痢疾的关键措施。
与社会的联系
痢疾内变形虫
三、胞吞与胞吐
运输方式 自由扩散 协助扩散 主动运输 胞吞、胞吐
方向 （顺、逆浓度）
是否需要 转运蛋白
是否消耗能量
实例
比较物质跨膜运输方式
顺浓度梯度
顺浓度梯度
逆浓度梯度
不需要
需要
需要
不消耗
不消耗
需要消耗
需要消耗
不需要
顺、逆都可以
三、胞吞与胞吐
水、甘油、CO2
水、一些离子
一些离子
蛋白质
小结
不带电荷的小分子可以自由扩散进出细胞；
离子和较小的有机分子（如葡萄糖和氨基酸等）等跨膜运输要借助转运蛋白；
一种转运蛋白往往只适合转运特定的物质，细胞膜上的转运蛋白的种类和数量、转运蛋白空间结构变化对许多物质的跨膜运输起着决定性的作用，这也是细胞膜具有选择透过性的结构基础；
蛋白质等生物大分子通过胞吞和胞吐进出细胞，也要膜上蛋白质参与，更离不开磷脂双分子层的流动性。
三、胞吞与胞吐
　物质跨膜运输方式的判断方法
方法技巧
跨膜运输
根据是否 需要能量
被动运输
主动运输或胞吞、胞吐
需要
不需要
根据是否需 要转运蛋白
根据是否需 要转运蛋白
需要
需要
不需要
不需要
协助扩散
胞吞胞吐
主动运输
自由扩散
(1)
（3）根据运输方向：
（2） 根据曲线图：
（4）根据常见物质的运输方式：
实验设计：探究物质跨膜运输方式
三、胞吞与胞吐
探究点一：主动运输
1．甲、乙、丙三种植物对土壤中M离子的吸收情况不同，甲不能吸收，乙、丙能吸收且丙吸收的速率更快，据此分析：
(1)研究表明甲根毛细胞膜上不具有运输M的载体蛋白，乙、丙根毛细胞膜上具有运输M的载体蛋白，而且丙的细胞膜上运输M的载体蛋白数量多。这说明影响主动运输的因素之一是什么
三、胞吞与胞吐
(2)研究表明,丙植物对M离子的运输速率和细胞的能量供应之间的关系如图所示，请分析:
①ab 段的变化说明了什么
②bc 段的变化原因是什么
③在真核细胞中，与主动运输关系
最密切的两种细胞器是什么
2．(1)主动运输需要的能量主要通过细胞进行有氧呼吸提供。植物生长需从土壤中吸收大量无机盐。请解释在农业生产中为什么要给作物松土
(2)从主动运输的条件角度分析，与主动运输有直接关系的细胞器有哪些
三、胞吞与胞吐
1、如图甲表示某生物膜结构，a．b．c．d表示物质跨膜运输方式。图乙和图丙表示物质运
输曲线，请据图回答：
（1）图甲中B表示的结构_______________，D表示______________________。
（2）提取动物的细胞膜，最好选用______________________做材料；动物细胞吸水膨胀时B的厚度变小，这说明B具有____________________。
（3）若图甲是线粒体膜，b过程运输的气体是______，c运输方式符合图_______（乙或丙）所表示的物质运输曲线。
（4）若图甲表示人体红细胞膜，则可以表示K+运输的是图甲中_______，Na+的运输方式符合图_______（乙或丙）所示曲线。
磷脂双分子层
糖蛋白
哺乳动物成熟的红细胞
一定的流动性
氧气
乙
a
丙
练习
2、（2014年高考浙江卷1题）下列关于物质出入细胞方式的叙述，正确的是
A．被细胞胞吞的一定是固体物质
B．突触前膜释放乙酰胆碱属于易化扩散
C．通过载体蛋白的物质转运属于主动转运
D. 胞吐过程一定会发生分泌泡与质膜的融合
D
练习
3、（2020年江苏省高考生物试卷·5）图①~⑤表示物质进、出小肠上皮细胞的几种
方式，下列叙述正确
的是
A．葡萄糖进、出小肠上皮细胞方式不同 B．Na+主要以方式③运出小肠上皮细胞 C．多肽以方式⑤进入细胞，以方式②离开细胞 D．口服维生素D通过方式⑤被吸收
A
练习
4、将新鲜的苔藓植物叶片，放入其中加有少量红墨水的质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液中，在显微镜下观察，你会看到苔藓细胞的状态如图所示。此时，
部位①和②的颜色分别是
A．无色、绿色
B．红色、绿色
C．红色、无色
D．红色、红色
B
练习
5、下列哪些物质进出细胞时与细胞中的核糖体和线粒体密切相关
①尿素通过细胞膜
②人的红细胞从血浆中吸收葡萄糖
③肾小管上皮细胞吸收原尿中的葡萄糖
④小肠绒毛上皮细胞吸收氨基酸
⑤植物根系吸收K+
A. ①② B. ③④⑤
C. ②③ D. ①②③④⑤
B
练习
6、如图是几种物质进出细胞方式中，运输速度与影响因素间的关系曲线图，下列与图相关的叙述中，正确的是
A．与甘油进出细胞相符的图有①③⑤
B．与葡萄糖进入红细胞相符的图有②④⑥
C．与K＋进入丽藻细胞相符的图有②④⑤
D．与蛋白质进出细胞相符的图有②③⑥
A
练习
7、下图是A、B、C三种物质跨膜运输的方式，请分析回答下列问题：
(1)物质A、B、C跨膜运输的方式依次是___________、___________、___________。
(2)某种物质能专一性地破坏物质C的载体蛋白，若用其处理细胞后，物质B跨膜运输的速率将________，物质C跨膜运输的速率将________。
(3)三种物质的运输中，与图1曲线相符的是________。与图2中甲曲线相符的是________，与乙曲线相符的是______________。
自由扩散　　
主动运输
不变　
物质C　　
物质B或物质C
　
下降
　
物质A　
　协助扩散　
2.【答案】(1)K+和Mg2+
这两种离子的浓度细胞内大于细胞外，细胞若要吸收这两种离子必须逆着浓度梯度进行
(2)Na+和Cl-
这两种离子的浓度细胞内小于细胞外，细胞若要排出这两种离子必须逆着浓度梯度进行
1.完成下面有关物质进出细胞方式的概念图。
3、【答案】(1)渗出 增大 (2)缓慢增大后趋于稳定 蔗糖溶液 清水
(3)乙二醇 增大 (4)大液泡
二、拓展应用
1.淡水中生活的原生动物，如草履虫，能通过伸缩泡排出细胞内过多的水，以防止细胞涨破。如果将草履虫放入蒸馏水或海水中，推测其伸缩泡的伸缩情况，分别会发生什么变化
参考答案：放入蒸馏水中的草 虫,其伸缩泡的伸缩频率加快,放入海水中的则伸缩频率减慢。
2.柽柳(见下图)是强耐盐植物，它的叶子和嫩枝可以将吸收到植物体内的无机盐排出体外。柽柳的根部吸收无机盐离子是主动运输还是被动运输 如果要设计实验加以证明，请说出实验思路
参考答案：主动运输和被动运输的区别之一是否需要能量，能量来自细胞呼吸,故可通过抑制根细胞呼吸,并观察无机盐离子吸收速率是否受影响来判断其吸收过程属于主动运输还是被动运输。
具体步骤:取甲、两组生理状态基本相同的柽柳幼苗,放入适宜浓度的含有 Ca2+、K+的溶液中;甲组给予正常的细胞呼吸条件,乙组抑制细胞呼吸;一段时间后测定两组植株根系对 Ca2+、K+的吸收速率,若两组植株对 Ca2+、K+的吸收速率相同,说明柽柳从土壤中吸收无机盐为被动运输;若乙组吸收速率明显小于甲组吸收速率,说明柽柳从壤中吸收无机盐是主动运输。
协助扩散
自由扩散
物质进出细胞的方式
主动运输
离子和小分子物质的跨膜运输
大分子物质进出细胞
胞吞
胞吐
消耗能量
顺浓度梯度
被动运输
载体蛋白
THANKS !