（新人教）生物必修一课件：4.2主动运输与胞吞、胞吐(共43张PPT)

(共43张PPT)
（新人教）生物必修一课件
一、主动运输
必备知识·自主学习
1.识图填空:
(1)运输方向:从低浓度→高浓度。
(2)运输特点:需要_________的协助;需要消耗细胞内化学反应所释放的能量。
(3)上述物质运输方式为:_________。
2.实例:小肠上皮细胞吸收__________。
3.意义:通过主动运输选择吸收_____________,排出_____________________的
物质,从而保证细胞和个体_______________。
载体蛋白
主动运输
葡萄糖、K+
所需要的物质
代谢废物和对细胞有害
生命活动的需要
【问·答】
需要转运蛋白协助的运输方式一定是主动运输吗 为什么
提示:不一定。协助扩散也需要转运蛋白协助。
二、胞吞与胞吐
1.判一判:结合胞吞、胞吐的运输特点,判断下列说法的正误:
(1)大分子物质进出细胞的方式为胞吞、胞吐。 ( )
(2)细胞胞吞的过程中要依赖细胞膜的流动性。 ( )
(3)胞吞、胞吐过程主要依靠膜的变形,是不需要消耗能量的。 ( )
提示:胞吞、胞吐需要消耗能量。
(4)细胞在不断胞吞的过程中,细胞膜的面积会越来越小。 ( )
提示:生物膜之间是可以相互转化的,细胞膜的面积大小存在着动态平衡。
√
√
×
×
(5)胞吞、胞吐的物质一定是大分子物质。 ( )
提示:胞吞、胞吐可以是一些颗粒型物质,例如神经递质就不是大分子物质。
(6)胞吞、胞吐过程中不需要蛋白质的参与。 ( )
提示:有些物质通过胞吞、胞吐进出细胞也需膜上蛋白质的参与。
×
×
2.实例:
(1)胞吞:吞噬细胞吞噬病原体、变形虫摄取食物。
(2)胞吐:分泌蛋白的分泌。
关键能力·合作学习
知识点一 主动运输与胞吞、胞吐
1.主动运输与胞吞、胞吐的比较:
特别提醒:
①同一种物质进出不同细胞的运输方式不一定相同,如葡萄糖进入红细胞的方式为协助扩散,而进入小肠绒毛上皮细胞的方式为主动运输。
②逆浓度梯度运输一定是主动运输。
③与主动运输有关的细胞器有线粒体、核糖体。
2.载体蛋白的特性:
(1)专一性:一种载体蛋白在对细胞内外物质进行运输时只能对应地运送唯一的一种或性质非常相近的一类物质。
(2)饱和性:细胞膜上的载体蛋白数量有限,在运输过程中当所有载体蛋白都已承担相应的运输任务时,运输的速度不再因其他条件而加快。
【思考探究】
1.拓展探究:当某个细胞的核糖体受损后,哪种跨膜运输方式受影响 请说明原因。(科学思维)
提示:协助扩散和主动运输会受到影响。因为核糖体是蛋白质的合成场所,所以需要转运蛋白协助的运输方式都会受影响。
2.教材二次开发:教材【与社会的联系】拓展:囊性纤维化发生的主要原因与肺部支气管上皮细胞表面转运氯离子的载体蛋白(CFTR蛋白)的功能异常有关,试探讨从这一角度分析的治疗思路(从物质运输特点分析)。 (科学思维)
提示:由于转运氯离子的载体蛋白功能异常,导致氯离子无法转移,可以开发一种增强剂代替CFTR蛋白,用于增加氯离子的流动。
【知识拓展】
　　葡萄糖进出小肠上皮细胞的方式
(1)小肠上皮细胞通过同向协同运输的方式吸收葡萄糖。虽然这种方式属于主动运输,但不靠直接水解ATP提供的能量推动,而是依赖于 Na+梯度形式储存的能量。
(2)进入小肠上皮细胞的葡萄糖通过转运蛋白以协助扩散的形式进入血液,同时 Na+ 通过质膜上的钠钾泵运送到膜外维持 Na+浓度梯度。
【典例示范】
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。下列相关叙述正确的是 (　　)
A.蔗糖的水解有利于蔗糖顺浓度梯度运输
B.单糖一定是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
【解题思维】解答本题需突破以下两个关键点:
【解析】选A。蔗糖在筛管细胞中被蔗糖水解酶水解,从而使筛管细胞中的蔗糖浓度小于伴胞,伴胞中的蔗糖就可以通过胞间连丝顺浓度梯度流入筛管中,A正确;由题中信息可知,蔗糖在筛管细胞中水解为单糖,所以筛管细胞中的单糖浓度大于薄壁细胞,所以单糖顺浓度梯度转运至薄壁细胞,B错误;蔗糖是顺浓度梯度通过胞间连丝进入筛管的,该过程不需要消耗能量,所以ATP生成抑制剂不会直接抑制题中蔗糖的运输,C错误;蔗糖水解产生的单糖通过单糖转运载体转运至薄壁细胞,D错误。
【审答误区】本题常见错因有两种
(1)不能通过蔗糖、单糖的运输方向判断物质的运输方式。蔗糖、单糖的运输方向是由高浓度向低浓度,即被动运输。
(2)ATP合成抑制剂的作用不理解:ATP合成抑制剂抑制ATP的合成,影响能量供应。
【母题追问】
(1)上述C项中ATP合成抑制剂会影响单糖由筛管转运到薄壁细胞吗
提示:不会。ATP合成抑制剂影响能量的供应,而单糖由筛管转运到薄壁细胞是顺浓度梯度,不需要能量。
(2)上题D项中单糖转运载体不能转运蔗糖,说明了什么
提示:蔗糖是二糖,单糖转运载体只能转运单糖,说明了转运蛋白具有专一性。
【类题精练】
盐碱地中生活的某种植物,其细胞的液泡膜上有一种载体蛋白,能将细胞质基质中的 Na+逆浓度梯度运入液泡,降低对细胞质基质中酶的伤害。下列有关叙述不正确的是 (　　)
A.进入液泡的方式属于主动运输
B.进入液泡的过程体现液泡膜的选择透过性
C.该载体蛋白作用的结果降低了细胞的吸水能力
D.该载体蛋白作用的结果提高了植物的耐盐性
【解析】选C。液泡膜上的载体蛋白可以将细胞质基质中的Na+逆浓度梯度运入液泡,需要消耗能量,属于主动运输,A正确;生物膜系统都具有选择透过性,液泡膜上的载体蛋白能将细胞质基质中的Na+逆浓度梯度运入液泡,即说明液泡膜的吸收具有选择透过性,B正确;该载体蛋白使Na+进入细胞液,增大了细胞液的渗透压,细胞吸水能力增强,C错误;植物可以生活在盐碱地中,说明液泡膜上的载体蛋白逆浓度梯度将Na+运入液泡,提高细胞液的浓度,使植物细胞不至于失水死亡,该载体蛋白提高了植物的耐盐性,让植物可以适应高盐的环境,D正确。
【补偿训练】
某细胞对物质●的跨膜运输方式如图。如果细胞膜外侧物质●的浓度大于细胞膜内侧,则①比②更常发生;如果细胞膜外侧物质●的浓度小于细胞膜内侧,则②比①更常发生。下列关于该物质运输的叙述正确的是 (　　)
A.运输方式为协助扩散
B.运输方式为渗透
C.运输方式为自由扩散
D.转运蛋白转运需要细胞代谢提供
能量
【解析】选A。根据题意可知,该物质
的运输需要转运蛋白协助,且为顺浓
度运输,因此不消耗能量,据此可判断
该物质的运输方式为协助扩散。
知识点二 影响物质运输速率的因素
1.浓度差:
(1)由于自由扩散不需要转运蛋白和能量,所以物质运输速率与物质浓度成正比。
(2)由于协助扩散和主动运输需要转运蛋白,所以当所有的转运蛋白都被利用了之后,物质的运输速率将达到最大(P点),此时限制物质运输速率的因素主要是转运蛋白的数量。
2.O2浓度:
(1)甲图代表的物质运输方式为自由扩散或协助扩散,也可以表示哺乳动物成熟的红细胞主动运输的曲线。
(2)乙图代表主动运输方式。
①A点时,物质运输所需的能量由无氧呼吸提供;
②AP段表明随着O2浓度的增加,有氧呼吸产生的能量增多,主动运输的速率增大。
③P点以后,当O2浓度达到一定程度后,受转运蛋白数量等因素的限制,运输速率不再增加。
3.温度:
(1)从细胞膜的结构特点分析,温度会影响细胞膜的流动性进而影响物质运输速率。
(2)从代谢的角度分析,高温或低温均会影响酶的活性,进而影响细胞的能量供应,影响物质运输速率。
【思考探究】
1.拓展探究:细胞膜、细胞器膜都具
有选择性,但因其功能不同,所选择吸
收的物质并不相同,试结合膜的成分
分析二者选择性差异的原因。(科学
思维)
提示:蛋白质是生命活动的主要承
担者,由于膜上转运蛋白的种类和
数量不同,导致二者选择性差异。
2.情境探究:蟾蜍心肌细胞吸收Ca2+、K+、C6H12O6的方式相同。
(1)若对蟾蜍的离体心脏施加某种毒素后Ca2+吸收明显减少,但K+、C6H12O6的吸收不受影响,试分析最可能的原因是什么。(科学思维)
提示:由于载体蛋白具有专一性,该毒素可能抑制了转运Ca2+的载体蛋白的活性,而对K+、C6H12O6的运输无影响。
(2)若施加该毒素后Ca2+、K+、C6H12O6的吸收都受影响,其原因又是什么 (科学思维)
提示:施加该毒素后,Ca2+、K+、C6H12O6的吸收都受影响,最可能的原因是该毒素能抑制细胞呼吸产生能量。
【典例示范】
如图表示营养液中K+浓度及溶氧量对小麦根系细胞K+吸收速率的影响。下列有关两曲线形成机理的解释正确的是 (　　)
A.曲线ab段的形成是由于细胞膜上载体数量未达到饱和且能量充足
B.曲线cd段的形成是由于细胞内K+过多,细胞大量排出
C.e点表明植物根系可以通过自由扩散的方式吸收K+
D.曲线bc、fg段的形成一定是由于细胞膜上载体数量有限
【解题思维】解答本题需突破以下两个关键点:
【解析】选A。由图可以看出ab段K+的吸收速率随营养液中K+浓度的升高而增加,因此ab段的影响因素是营养液中K+的浓度,且此时载体数量未达到饱和、能量充足,故A项正确;cd段形成的原因是cd段营养液浓度过高,细胞失水,代谢减弱而导致产能减少,因此细胞吸收K+速率减慢,故B项错误;e点表示营养液中不含有氧气,细胞可以通过无氧呼吸为K+的吸收供能,不能证明K+的吸收方式为自由扩散,故C项错误;bc段K+的吸收速率不再随着K+浓度而变化,因此影响bc段的原因可能是细胞膜上的载体数量,也可能是细胞内能量的多少;fg段K+的吸收速率不随着氧气含量而变化,说明吸收速率不随着供能多少而变化,因此影响fg段K+吸收速率的因素可能是载体数量和K+浓度,故D项错误。
【审答误区】常见以下两种错误
(1)容易忽略O2浓度为0时,细胞仍可通过无氧呼吸为物质主动运输提供能量。
(2)主动运输的影响因素主要是能量、载体数量,容易忽略与外界溶液的浓度的关系。
【方法规律】根据曲线判断影响物质运输的因素
(1)随横坐标的增加,物质吸收速率增加,则影响因素为横坐标。
(2)随横坐标的增加,物质吸收速率不变,则影响因素为横坐标之外的因素。
【类题精练】
在培养玉米的溶液中加入某种负离子,结果发现玉米根细胞在吸收该种负离子的同时,对Cl-的主动吸收减少,而对K+的主动吸收并没有影响,原因是 (　　)
A.该种负离子妨碍了能量的生成
B.该种负离子抑制了主动运输
C.该种负离子抑制了细胞呼吸
D.该种负离子的载体蛋白和Cl-的相同
【解析】选D。玉米根细胞对K+和Cl-的吸收方式是主动运输,需要消耗能量和载体蛋白的协助,加入某种负离子对K+吸收没有影响,说明能量供应和K+载体蛋白正常,而对Cl-吸收有影响,说明可能与载体蛋白有关,即该种负离子的载体蛋白和Cl-的相同。
【补偿训练】
　　小鼠细胞在浓度为100 mmol·L-1和300 mmol·L-1的物质N溶液中,某时刻吸收物质N的速率依次是10 mmol·min-1和20 mmol·min-1,下列相关叙述正确的
是(　　)
A.持续增加物质N的浓度,其进入细胞的速率会持续增大
B.增加氧气的浓度,物质N进入细胞的速率会持续增大
C.增加转运蛋白的数量,物质N进入细胞的速率会持续增大
D.无法确定物质N进入细胞的方式
【解析】选D。若小鼠细胞吸收物质N的方式是协助扩散或主动运输,则随物质N的浓度持续增加,吸收速率不会持续增大,A项错误;若细胞吸收物质N的方式是自由扩散或协助扩散,则吸收速率与氧气浓度无关,若是主动运输,受转运蛋白数量限制,吸收速率也不会随氧气浓度的增加而持续增大,B项错误;若细胞吸收物质N的方式是自由扩散,吸收速率与转运蛋白数量无关,若是主动运输,吸收速率也不会随转运蛋白数量的增加而持续增大,C项错误;题干中仅给出了物质N溶液浓度不同时,小鼠细胞吸收物质N的速率不同,没有给出物质N在细胞内的浓度及吸收物质N是否需要能量和载体蛋白的信息,因此不能确定物质N进入细胞的具体方式,D项正确。
主动运输
胞吞胞吐
方向
逆浓度梯度
实例
大多数离子和小分子有机物
影响因素
载体蛋白种类和数量
能量
特点
消耗能量
需要载体蛋白
实例
大分子物质
决
定
决定
细胞膜具有选择透过性
体现
细胞膜具有流动性
体现
特点
【材料情境】LDL是一种低密度脂蛋白,进入细胞后会被水解,释放出胆固醇和脂肪酸,一旦体内的胆固醇过多就会导致细胞功能障碍发生疾病,最严重的就是导致血管内皮细胞受损,从而发生动脉粥样硬化,这是造成心脑血管病的最主要原因之一。 如图是胆固醇进入细胞的方式:
核心素养·情境探究
探究:
(1)上述LDL进入细胞的方式是什么 判断依据是什么 (科学思维)
提示:胞吞。LDL是一种低密度脂蛋白,属于大分子物质,进入细胞的方式是胞吞。
(2)细胞膜上受体的化学本质是什么 受体的存在体现了细胞膜的什么功能 (生命观念)
提示:蛋白质。体现了细胞膜进行细胞间的信息交流的功能。
(3)结合上述材料内容分析如何预防胆固醇过高。(社会责任)
提示:形成健康的饮食习惯,减少胆固醇的摄入;适当进行运动锻炼,增强代谢能力。