生物人教版（2019）必修1 4.2主动运输与胞吞、胞吐课件（共37张ppt）

(共37张PPT)
第2节　
主动运输与胞吞、胞吐
第四章　细胞的物质输入和输出
课本P69
人体甲状腺分泌的甲状腺激素，在生命活动中起着重要作用。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的高20~25倍。
甲状腺滤泡上皮细胞
讨论：
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？
不是（低浓度→高浓度）
需要细胞提供能量
问题探讨
葡萄糖、氨基酸等物质进入小肠上皮细胞的运输方向是怎样的？
具有普遍性
低浓度到高浓度（逆浓度梯度）
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
课本P69
问题探讨
一、主动运输
(1)概念：
(2)运输方向：
(3)特点：
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，这种方式叫做主动运输。
（低浓度→高浓度）
逆浓度梯度运输
①消耗能量(ATP)
②需要载体蛋白
外
内
细胞膜
载体蛋白
能量
小分子物质
任务一：阅读P69-70并结合图4-6找出主动运输的概念、运输方向、特点、实例及影响因素
注意：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。
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，就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，又可以去转运同种物质的其他离子或分子。
磷酸盐离子载体模式图
磷酸盐离子
H+载体模式图
H+
H+
载体蛋白特点：
①具有特异性；
②与被转运的离子或分子结合；
③转运过程中空间结构发生变化；
④可重复利用。
(4)实例：
植物根部细胞吸收无机盐离子；
葡萄糖、氨基酸通过小肠上皮细胞；
甲状腺细胞吸收碘离子。
一、主动运输
细胞能量供应
P
P点之后
限制因素：
载体蛋白
数量有限
P点之前
限制因素：
物质的
浓度
P
P点之后
限制因素：
载体蛋白
数量有限
P点之前
限制因素：
能量
①载体蛋白的种类和数量
②能量
(5)影响因素：
物质的浓度
④温度
③细胞外物质的浓度
一、主动运输
事实1：在自然界中生长的生物所处的环境中的营养物质含量往往很低,在这种情况下被动运输难以发挥作用。主动运输则可以逆浓度运输,将环境中较低浓度营养物质运输进入胞内,保证生物正常生长繁殖。
事实2：生物体代谢产生的代谢废物如尿酸，尿素氮,肌酐等很重要的排出途径是通过肾脏的滤过作用排出，如果肾脏功能出现问题，血液中的垃圾就无法及时排出，这些毒素在人体内积累到一定浓度时就会出现尿毒症。
(6)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要。
一、主动运输
探究Na+进、探究Na+进、出肾小管上皮细胞的方式出肾小管上皮细胞的方式
探究Na+进、出肾小管上皮细胞的方式
肾小管上皮细胞内Na+浓度仅为10mmol.L-1, 远低于细胞外。ATP为一种能源物质。
肾小管官腔
肾
小
管
上
皮
细
胞
毛细血管
Na+
Na+
①肾小管腔中原尿里大量的Na+以何种方式进入肾小管上皮细胞？请说出判断依据。
②Na+以何种方式运出肾小管上皮细胞？请说出判断依据。
协助扩散， Na+顺浓度梯度运输且借助于通道蛋白进入肾小管上皮细胞。
逆浓度梯度进行，需要载体蛋白协助，且消耗能量，是主动运输。
注意：同一物质进入不同组织细胞的方式可能不同。
同一物质进出同一细胞的方式也可能不同
囊性纤维化发生的一种主要原因是，患者肺部支气管上皮细胞转运氯离子蛋白的功能发生异常，导致患者支气管中黏液增多，造成细菌感染。
肺
黏液阻塞了气道
联系生活
课本P70
小结：小分子、离子物质跨膜运输方式
方式 被动运输 主动运输
自由扩散 协助扩散 运输方向
是否需要转运蛋白
是否 消耗能量
影响因素
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
消耗
浓度差
①浓度差
②转运蛋白
的数量
①转运蛋白
的数量
②物质的浓度
③能量
合作探究
1.影响跨膜运输速率的因素及图像分析。尝试解读下图信息，回答相关问题。
甲
乙
丙
(1)图甲所示的运输方式是　　　 ，其运输速率受
　　　　 的影响。
自由扩散
自由扩散
浓度差
(2)图乙中的物质运输速率受　 　　　　　　　　的影响，OA段主要受　　　的影响，AB段受　 　　　 的限制，运输速率不再增大。图乙所示的运输方式可能是　 　
。
甲
乙
丙
自由扩散
浓度差和载体蛋白数量
浓度差
载体蛋白数量
协助扩散/主动运输
协助扩散或主动运输
合作探究
(3)图丙中的物质运输速率受 　　　　　　　的影响，OC段主要受　　 的影响，CD段主要受　 　　　的限制，运输速率不再增大。图丙所示的运输方式可能是　
。
甲
乙
丙
自由扩散
能量和载体蛋白数量
能量
载体蛋白数量
协助扩散/主动运输
主动运输
主动运输
合作探究
(4)尝试在图戊中画出主动运输的物质运输速率与氧气浓度的关系曲线。
戊
主动运输
Q
P
QP段：随着O2含量的增加，有氧呼吸产生的能量越多，主动运输的速率越大。
Q点由无氧呼吸提供能量
P点之后运输速率不变的原因主要是膜上载体蛋白数量有限
合作探究
(5)结合主动运输的条件分析，与主动运输有关的细胞器有　　　　　　　　 。
核糖体、线粒体
主动运输的条件
需要载体蛋白
需要消耗能量
——核糖体合成
——线粒体供能
合作探究
现象1：转运蛋白虽然能够帮助许多离子和小的分子通过细胞膜，但是，对于像蛋白质和多糖这样的生物大分子的运输却无能为力。
现象2：变形虫摄取水中的有机物颗粒，就需要解决大分子物质进入细胞的问题。
疑问：这些大分子和颗粒物质是怎样进出细胞的呢？
二、胞吞与胞吐
1.胞吞
(1)概念：
(2)运输方向：
(3)特点：
(4)实例：
细胞外
细胞内
当细胞摄取大分子时，首先是大分子与膜上蛋白质结合，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，这种现象叫做胞吞。
细胞外→细胞内
①不需要转运蛋白
②消耗能量
①白细胞吞噬病菌
②变形虫吞食食物颗粒
(5)影响因素：
能量、温度
白细胞
细菌
变形虫摄食
2.胞吐
(1)概念：
(2)运输方向：
(3)特点：
(4)实例：
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，这种现象叫胞吐。
细胞内→细胞外
①不需要转运蛋白
②消耗能量
分泌蛋白的分泌
(5)影响因素：
能量、温度
细胞外
细胞内
(如：胰岛素、消化酶、抗体等)
胞吞与胞吐结构基础：依赖于生物膜的__________性。
流动
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一一痢疾内变形虫，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。
痢疾内变形虫
联系生活
除一些不带电荷的小分子可以自由扩散的方式进出细胞外，离子和较小的有机分子（如葡萄糖和氨基酸等）的跨膜运输必须借助于转运蛋白，这又一次体现了蛋白质是生命活动的承担者。
一种转运蛋白往往只适合转运特定的物质，因此，细胞膜上转运蛋白的种类和数量，或转运蛋白空间结构的变化，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。
像蛋白质这样的生物大分子，通过胞吞或胞吐进出细胞，其过程也需要膜上蛋白质的参与，更离不开膜上磷脂双分子层的流动性。
根据分子大小与对转运蛋白、能量的需求
判断物质出入细胞的方式
根据分子大小
胞吞
胞吐
运输
被动运输
主动运输
协助扩散
自由扩散
大分子、颗粒
小分子、离子
是否消耗能量
消耗
不消耗
是否需要转运蛋白
不需要
需要
注意：1.神经递质为小分子物质，但释放的方式也是胞吐
2.通过核孔运输的大分子物质有mRNA（从细胞核出来到细胞质参与翻译过程）、蛋白质（如组成染色体的蛋白质）等
物质进入细胞的方式 离子和小分子物质 大分子和颗粒物质
图例
运输 方向
转运 蛋白
能量
举例
高浓度
→低浓度
胞外→胞内
被动运输
自由扩散
协助扩散
主动运输
胞吞
胞吐
低浓度
→高浓度
胞内→胞外
不需要
需要
载体蛋白/通道蛋白
不消耗
不消耗
①O2、CO2
②乙醇、苯、
甘油
③少部分水
①红细胞
吸收葡萄糖
②大部分水
需要
载体蛋白
消耗
小肠上皮细胞吸收葡萄糖、氨基酸、离子
不需要
消耗
不需要
消耗
白细胞
吞噬病菌
分泌蛋白的分泌
(如:胰岛素)
高浓度
→低浓度
物质跨膜运输方式的比较
2.物质出入细胞的方式如下图所示，请据图回答下列问题。
(1)A代表_______分子；B代表_____________，构成了细胞膜的基本支架。图中物质B的排列方式与___________________________________有密切的关系。
典例研析
蛋白质
磷脂双分子层
细胞内和细胞外的液体都是水溶液
(2)在a~e五种运输方式中，代表主动运输的是_______。
代表自由扩散的是_____，代表协助扩散的是_____。
维生素D进入小肠上皮细胞应是图甲中编号____；葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞的过程是图甲中编号____。
(3)唾液腺细胞分泌唾液淀粉酶能不能通过a~e中的某种方式运输？______，其运输方式是________。
a、e
不能
胞吐
b
c、d
b
a
糖蛋白
(细胞膜外侧)
典例研析
课堂总结
本章小结
练习与应用
课本P72
—、概念检测
1. 一种物质进行跨膜运输的方式与该物质的分子大小等性质有关。判断下列有关物质跨膜运输的相关表述是否正确。
（1）相对分子质量小的物质或离子都可以通过自由扩散进入细胞内。（ ）
（2）大分子有机物要通过转运蛋白的作用才能进入细胞内，并且要消耗能量。 （ ）
（3）被动运输都是顺浓度梯度进行的，既不需要消耗能量，也不需要借助膜上的转运蛋白。（ ）
（4）主动运输都是逆浓度梯度进行的，既要消耗细胞的能量，也需要借助膜上的载体蛋白。（ ）
×
×
×
√
2.下列有关物质跨膜运输的叙述，错误的是 ( )
A.果脯在腌制中慢慢变甜，是细胞通过主动运输吸收糖分的结果
B.脂溶性物质较易通过自由扩散进出细胞
C.葡萄糖进入红细胞需要借助转运蛋白， 但不消耗能量，属于协助扩散
D.大肠杆菌吸收K+既消耗能量，又需要借助膜上的载体蛋白，属于主动运输
3.细胞内的生物大分子(如胃蛋白酶原)运出细胞的方式是 ( )
A.胞吐 B.自由扩散 C.协助扩散 D.被动运输
A
A
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？
放入蒸馏水中的草履虫，其伸缩泡的伸缩频率加快，
放入海水中的则伸缩频率减慢。
练习与应用
课本P72
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。轻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。
实验思路：主动运输和被动运输的区别之一是是否需要能量，而能量来自细胞呼吸，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是属于主动运输还是被动运输。
具体步骤：
①取甲、乙组生长状态基本相同的柽柳幼苗，放入适宜浓度的含有Ca2+的溶液中；
②甲组给予正常的细胞呼吸条件，乙组抑制细胞呼吸；
③一段时间后测定两组植株根系对Ca2+的吸收速率；
④若两组植株对Ca2+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。
★
物质跨膜运输方式的实验探究
(1)探究是主动运输还是被动运输
(2)探究是自由扩散还是协助扩散
复习与提高
课本P74
二、非选择题
2.下图表示的是一个动物细胞内外不同离子的相对浓度。据图回答问题。
（1）通过主动运输进入细胞的离子是__________，你作出判断的依据是
_________________________。
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浓度梯度进行
二、非选择题
2.下图表示的是一个动物细胞内外不同离子的相对浓度。据图回答问题。
（1）通过主动运输排出细胞的离子是__________，你作出判断的依据是
_________________________。
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浓度梯度进行
复习与提高
课本P74
3.用物质的量浓度为2 mol L-1的乙二醇溶液和2 mol L-1的蔗糖溶液分别浸泡某种植物细胞， 观察细胞的质壁分离现象，得到其原生质体体积变化情况如下图所示。回答问题。
(1)原生质体体积A-B段的变化说明：在该段时间内水从原生质体______ ，细胞液的浓度_______ 。
(2)在1min后，处于2 mol L-1蔗糖溶液中细胞的细胞液的浓度将__________________ ，此时，在细胞壁与原生质层之间充满了_______ 溶液。要使该细胞快速复原，应将其置于______ 中。
渗出
增大
缓慢增大后趋于稳定
蔗糖溶液
清水
复习与提高
课本P74
(3)在2 min后，处于2mol L-1乙二醇溶液中细胞的原生质体体积的变化是由于_______ 逐渐进入细胞内，引起细胞液的浓度______ 。
(4)并不是该植物的所有活细胞都能发生质壁分离，能发生质壁分离的细胞还必须具有______等结构特点。
乙二醇
增大
大液泡
复习与提高
课本P74
3.用物质的量浓度为2 mol L-1的乙二醇溶液和2 mol L-1的蔗糖溶液分别浸泡某种植物细胞， 观察细胞的质壁分离现象，得到其原生质体体积变化情况如下图所示。回答问题。