主動運(yùn)輸與胞吞、胞吐 高一上學(xué)期生物人教版必修1

第四章細(xì)胞的物質(zhì)輸入和輸出

第2節(jié)

主動運(yùn)輸與胞吞、胞吐問題探討

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(xì)胞內(nèi)碘濃度比血液中的高20-25倍。1.甲狀腺濾泡上皮細(xì)胞吸收碘是通過被動運(yùn)輸嗎？2.聯(lián)想逆水行舟的情形，甲狀腺濾泡上皮細(xì)胞吸收碘是否需要細(xì)胞提供能量？不是，被動運(yùn)輸是順濃度梯度的。需要細(xì)胞提供能量討論：一、主動運(yùn)輸看視頻，思考小腸上皮細(xì)胞如何吸收葡萄糖？Q1：該過程還是被動運(yùn)輸嗎？判斷理由？Q2:該過程是否需要載體蛋白的協(xié)助？葡萄糖是逆濃度梯度進(jìn)入細(xì)胞的不是需要載體蛋白Q3：科學(xué)家在體外培養(yǎng)小腸上皮細(xì)胞時(shí)發(fā)現(xiàn)，加入呼吸作用抑制劑后，葡萄糖的吸收速率大大降低，這說明小腸上皮細(xì)胞吸收葡萄糖還需要什么？需要能量一、主動運(yùn)輸看視頻，思考小腸上皮細(xì)胞如何吸收葡萄糖？一、主動運(yùn)輸(1)特點(diǎn)：逆濃度梯度運(yùn)輸（低濃度→高濃度）1.2.需要載體蛋白的協(xié)助3.需要消耗能量物質(zhì)逆濃度梯度進(jìn)行跨膜運(yùn)輸，需要載體蛋白的協(xié)助，同時(shí)還需要消耗細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)所釋放的能量，這種方式叫做主動運(yùn)輸。(2)實(shí)例：Na+、K+、Ca2+、Mg2+等離子通過細(xì)胞膜；氨基酸和葡萄糖進(jìn)入小腸絨毛上皮細(xì)胞、腎小管上皮細(xì)胞載體蛋白能量（1）離子和其他物質(zhì)與膜上載體蛋白特定部位結(jié)合。

一種載體蛋白通常只適合與一種或一類離子或分

子結(jié)合。（2）在細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)釋放的能量推動下，

載體蛋白的空間結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。（3）將它所結(jié)合的離子或分子從膜一側(cè)轉(zhuǎn)運(yùn)到

另一側(cè)釋放出來，載體蛋白隨后又恢復(fù)原狀。特異性結(jié)合可重復(fù)利用空間結(jié)構(gòu)發(fā)生變化載體蛋白的特點(diǎn)主動運(yùn)輸?shù)倪^程一、主動運(yùn)輸運(yùn)輸物質(zhì)結(jié)合位點(diǎn)載體蛋白ATPATP結(jié)合位點(diǎn)p磷酸化p去磷酸化ADP

(一種載體蛋白通常只適合與一種或一類離子、分子結(jié)合)

(1)具有特異性（或?qū)Ｒ恍裕?3)轉(zhuǎn)運(yùn)過程中空間結(jié)構(gòu)發(fā)生變化；(2)與被轉(zhuǎn)運(yùn)的離子或分子結(jié)合；(4)可重復(fù)利用；（3）載體蛋白的特點(diǎn)(5)具有飽和性。一、主動運(yùn)輸磷酸鹽離子載體模式圖磷酸鹽離子H+載體模式圖H+H+一、主動運(yùn)輸(4)影響因素：載體蛋白的數(shù)量、能量（影響能量產(chǎn)生的因素，如溫度、O2濃度）載體數(shù)量運(yùn)輸速率能量運(yùn)輸速率O2濃度/氧分壓運(yùn)輸速率由無氧呼吸提供能量溫度生物膜的流動性酶活性呼吸速率影響影響影響影響物質(zhì)運(yùn)輸速率載體蛋白的數(shù)量有限P（5）意義：普遍存在于動植物和微生物細(xì)胞中，主動選擇吸收所需要的物質(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。一、主動運(yùn)輸桐花樹的泌鹽現(xiàn)象鹽腺鹽液??與社會的聯(lián)系囊性纖維病患者肺部支氣管上皮細(xì)胞表面轉(zhuǎn)運(yùn)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。肺黏液阻塞了氣道一、主動運(yùn)輸拓展:主動運(yùn)輸?shù)念愋蚉iATPADP光H+H+H+H+ATP驅(qū)動協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)光驅(qū)動1、ATP驅(qū)動泵型Na+-K+泵H+泵ATP驅(qū)動泵既是載體同時(shí)也是催化ATP水解的酶。拓展:主動運(yùn)輸?shù)念愋图?xì)胞外Na+濃度高Na+順濃度內(nèi)流為其他物質(zhì)逆濃度運(yùn)輸提供能量細(xì)胞外細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞外細(xì)胞內(nèi)同向轉(zhuǎn)運(yùn)逆向轉(zhuǎn)運(yùn)Na+Na+葡糖糖H+2、協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)型拓展:主動運(yùn)輸?shù)念愋腿鐖D：小腸上皮細(xì)胞逆濃度吸收葡萄糖時(shí)，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。腎小管上皮細(xì)胞吸收葡萄糖同上。Na+-葡萄糖同向轉(zhuǎn)運(yùn)載體存在于小腸和腎小管的上皮細(xì)胞主動運(yùn)輸協(xié)助擴(kuò)散葡萄糖的主動運(yùn)輸鈉離子協(xié)助擴(kuò)散拓展:主動運(yùn)輸?shù)念愋虯TPADP+PiH+H+植物液泡膜上有H+-Ca2+、H+-蔗糖逆向運(yùn)輸載體液泡腔(pH=3~6)H+Ca2+蔗糖蔗糖的主動運(yùn)輸Ca2+的主動運(yùn)輸H+驅(qū)動蔗糖逆向轉(zhuǎn)運(yùn)，使得液泡在白天將葉綠體光合作用合成的多余蔗糖儲存在液泡中，夜間再將這些蔗糖運(yùn)到細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)。H+Na+的主動運(yùn)輸Na+細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)(pH=7.0)H+的主動運(yùn)輸拓展:主動運(yùn)輸?shù)念愋凸釮+H+H+H+一種噬鹽的厭氧細(xì)胞膜上特有的蛋白質(zhì)(細(xì)菌視紫紅質(zhì))，可在光能的激發(fā)下，逆濃度將H+運(yùn)出細(xì)胞，造成細(xì)胞外積累高能濃度H+，這種H+濃度差驅(qū)動被運(yùn)輸物質(zhì)主動進(jìn)入細(xì)胞。H+H+ATPADP+Pi細(xì)胞外細(xì)胞內(nèi)ATP合酶細(xì)菌視紫紅質(zhì)光能H+濃度差(勢能)ATP中的化學(xué)能3、光驅(qū)動拓展:主動運(yùn)輸?shù)念愋?.主動運(yùn)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(jìn)出小腸上皮細(xì)胞的示意圖。下列關(guān)于圖中物質(zhì)跨膜運(yùn)輸過程的分析錯(cuò)誤的是A.葡萄糖從腸腔進(jìn)入小腸上皮細(xì)胞是不需耗能的主動運(yùn)輸B.Na＋從小腸上皮細(xì)胞進(jìn)入組織液是需要消耗ATP的主動運(yùn)輸C.葡萄糖從腸腔進(jìn)入小腸上皮細(xì)胞與Na＋從腸腔進(jìn)入小腸上皮細(xì)胞相伴隨D.Na＋從腸腔到小腸上皮細(xì)胞以及葡萄糖從小腸上皮細(xì)胞到組織液均為被動運(yùn)輸離子電化學(xué)梯度√提醒：

某物質(zhì)的具體運(yùn)輸方式并不唯一，需要根據(jù)具體情況去分析判定學(xué)以致用鈉鉀泵吸K+排Na+，使膜外

Na+濃度高于膜內(nèi)，膜內(nèi)外Na+濃度梯度相當(dāng)于儲存了電勢能。Q1：小腸絨毛上皮細(xì)胞吸收葡萄糖的方式是，能量來自；Q2：小腸絨毛上皮細(xì)胞運(yùn)出葡萄糖的方式是；主動運(yùn)輸協(xié)助擴(kuò)散2、材料分析題：Na+濃度梯度形成的電勢能主動運(yùn)輸協(xié)助擴(kuò)散葡萄糖濃度學(xué)以致用項(xiàng)目自由擴(kuò)散協(xié)助擴(kuò)散主動運(yùn)輸運(yùn)輸方向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白能量舉例細(xì)胞外細(xì)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(yùn)輸方式并不唯一，需要根據(jù)具體情況去分析判定。物質(zhì)跨膜運(yùn)輸小結(jié)順濃度梯度不需要不消耗氧氣、水、甘油等通過細(xì)胞膜需要不消耗葡萄糖通過紅細(xì)胞水通過水通道K+通過離子通道逆濃度梯度需要需要消耗順濃度梯度葡萄糖、氨基酸通過小腸上皮細(xì)胞膜；離子通過細(xì)胞膜等思考：判斷下列曲線所代表的物質(zhì)運(yùn)輸方式②協(xié)助擴(kuò)散(載體介導(dǎo))③自由擴(kuò)散或協(xié)助擴(kuò)散⑤自由擴(kuò)散⑥協(xié)助擴(kuò)散或主動運(yùn)輸①自由擴(kuò)散④主動運(yùn)輸①大分子與膜上的

結(jié)合；蛋白質(zhì)②細(xì)胞膜

，包圍著大分子；內(nèi)陷形成小囊③小囊從細(xì)胞膜

下來，形成

，

進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部。分離囊泡例子:白細(xì)胞吞噬病菌、變形蟲吞食細(xì)菌等。特點(diǎn)：不需要轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、需要細(xì)胞膜上特定蛋白質(zhì)的識別；需要細(xì)胞呼吸所釋放的能量。也需要蛋白質(zhì)的參與（不是轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，是受體蛋白，起識別作用）1、胞吞過程二、胞吞與胞吐通過胞吞作用將胞外的__________攝取到細(xì)胞內(nèi)，最后在____________中消化降解成_____________________供細(xì)胞利用。如發(fā)生在吞噬細(xì)胞中，其作用不僅僅是____________________，主要是清除______________________及________________________。單細(xì)胞真核生物（如變形蟲）：營養(yǎng)物溶酶體小分子有機(jī)物高等多細(xì)胞生物：攝取營養(yǎng)物質(zhì)侵染機(jī)體的病原體衰老或凋亡的細(xì)胞一些病毒就是借助胞吞侵入機(jī)體的。2.作用二、胞吞與胞吐①細(xì)胞需要外排的大分子，

先在細(xì)胞內(nèi)形成

；②囊泡移到細(xì)胞膜處，

與細(xì)胞膜

；

③大分子排出到細(xì)胞外。囊泡融合例:分泌蛋白的分泌，如抗體、胰島素、消化酶等內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成的蛋白質(zhì)高爾基體囊泡分泌蛋白的分泌3、胞吐過程二、胞吞與胞吐

變形蟲既能通過胞吞攝取單細(xì)胞生物等食物，又能通過胞吐排出食物殘?jiān)蛷U物。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。痢疾內(nèi)變形蟲吞噬人體細(xì)胞通過飲食傳播，注意個(gè)人衛(wèi)生、加強(qiáng)公共衛(wèi)生建設(shè)是預(yù)防該病的關(guān)鍵措施??與社會的聯(lián)系二、胞吞胞吐思考討論1：變形蟲的胞吞胞吐示意圖（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？（2）物質(zhì)通過胞吞、胞吐進(jìn)出細(xì)胞的方式有何特點(diǎn)？（3）胞吞，胞吐穿過了幾層生物膜？生物膜的流動性是胞吞、胞吐的基礎(chǔ)需要消耗能量和特定蛋白質(zhì)的識別0層二、胞吞與胞吐2024/10/4思考討論2：游離于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中的核糖體合成的蛋白質(zhì)多是供細(xì)胞自身使用，而附著在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的核糖體合成的蛋白質(zhì)能夠分泌到細(xì)胞外。試分析其中的道理。因?yàn)橛坞x于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中的核糖體，所合成的蛋白質(zhì)大多也只能游離于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中。由于蛋白質(zhì)是大分子有機(jī)物，無法直接通過被動運(yùn)輸或主動運(yùn)輸穿過細(xì)胞膜運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞外，所以一般只能留在細(xì)胞內(nèi)供細(xì)胞自身使用。而附著在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的核糖體合成的蛋白質(zhì)能夠進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中，并借助囊泡移動進(jìn)入高爾基體，經(jīng)加工包裝后，包裹在囊泡中的蛋白質(zhì)就可以胞吐的方式分泌到細(xì)胞外。補(bǔ)充：大分子物質(zhì)也通過核孔運(yùn)輸，如RNA、蛋白質(zhì)等。某些小分子物質(zhì)運(yùn)輸也通過胞呑胞吐，如神經(jīng)遞質(zhì)等

胞吞胞吐①都產(chǎn)生小囊泡,都體現(xiàn)細(xì)胞膜的_______②運(yùn)輸分子一般為__________③都需要_______________________相同進(jìn)入細(xì)胞排出細(xì)胞不同④都不需要_________⑤穿越膜層數(shù)都為________流動性大分子消耗能量載體蛋白0⑥影響因素:

等溫度和能量小結(jié)二、胞吞胞吐1.一些不帶電荷的小分子：

自由擴(kuò)散(直接通過磷脂雙分子層)2.離子和有機(jī)小分子:

協(xié)助擴(kuò)散(轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白)、主動運(yùn)輸(轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白)3.大分子物質(zhì)：

。依賴膜的流動性轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白:專一性，其種類和數(shù)量對物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸起決定性作用膜具選擇透過性

胞吞(囊泡)、胞吐(囊泡)三、物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的方式總結(jié)運(yùn)輸方式濃度方向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白能量實(shí)例圖例小分子一般是大分子

被動運(yùn)輸主動運(yùn)輸胞吞胞吐自由擴(kuò)散協(xié)助擴(kuò)散高→低高→低低→高進(jìn)入細(xì)胞排出細(xì)胞×××載體蛋白通道蛋白載體蛋白①氣體：氧氣、二氧化碳②脂溶性小分子：甘油、脂肪酸③水葡萄糖進(jìn)入紅細(xì)胞、Na+進(jìn)細(xì)胞、K+出細(xì)胞、水

葡萄糖進(jìn)入小腸與腎小管細(xì)胞、

氨基酸/K+進(jìn)細(xì)胞、Na+出細(xì)胞

白細(xì)胞吞噬病菌、變形蟲攝取食物分泌蛋白的外排(蛋白類激素、抗體、消化酶)

××√√√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、通過核孔運(yùn)輸?shù)拇蠓肿游镔|(zhì)有mRNA、蛋白質(zhì)等3、需要膜上蛋白質(zhì)的參與，離不開膜上磷脂雙分子層的流動性根據(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)蛋白不需要需要三、物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的方式總結(jié)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)散呼吸抑制劑主動運(yùn)輸被動運(yùn)輸?shù)鞍踪|(zhì)抑制劑協(xié)助擴(kuò)散自由擴(kuò)散四、

設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究物質(zhì)跨膜運(yùn)輸方式1.取材、分組、編號2.控制自變量3.檢測因變量4.預(yù)測實(shí)驗(yàn)結(jié)果與結(jié)論1.取生長狀況基本相同的檉柳幼苗，隨機(jī)分為甲乙兩組，放置在適宜濃度的含有Ca2+，K+的溶液中；2.甲組給予正常的細(xì)胞呼吸條件；乙組

；3.一段時(shí)間后，檢測

；4.若

，則檉柳的根部吸收無機(jī)鹽離子是被動運(yùn)輸；若

，則檉柳的根部吸收無機(jī)鹽離子是主動運(yùn)輸抑制細(xì)胞呼吸甲乙兩組植株根對Ca2+，K+的吸收速率相同甲組植株根對Ca2+，K+的吸收速