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第四章 细胞的物质输入和输出
第2节 主动运输与胞吞、胞吐
人教版 必修1
课标要求 核心素养
1.举例说明有些物质逆浓度梯度进出细胞，需要能量和载体蛋白。 2．举例说明大分子物质可以通过胞吞、胞吐进出细胞。 1.生命观念：通过总结物质跨膜运输方式与细胞结构的关系，进一步认识生物体结构与功能相适应的特点。
2．科学思维：结合图示和图表，掌握不同跨膜运输方式的特点及意义，提升比较归纳能力。
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。
1.甲状腺滤泡上皮细胞吸收碘是通过被动运输吗？
2.联想逆水行舟情形，甲状腺滤泡上皮细胞吸收碘是否需要细胞供能？
不是，碘从低浓度到高浓度是逆浓度梯度，被动运输是顺浓度梯度的
讨论：
问题探讨
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？
实例二
人红细胞中K+的浓度比血浆高30倍。
实例三
轮藻细胞中K+的浓度比周围水环境高63倍。
实例一
小肠液中氨基酸、葡萄糖的浓度远低于它们在小肠上皮细胞中的浓度
具有普遍性
一、主动运输
1、概念:
物质_________梯度进行跨膜运输，需要_________的协助，同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的_______，这种方式叫作主动运输。
逆浓度
载体蛋白
能量
细胞外
细胞内
细胞膜
能 量（ATP）
一、主动运输
3、特点
逆浓度梯度运输
1
需要载体蛋白
2
需要能量
3
特点
2、实例：
（1）葡萄糖、氨基酸等进入小肠绒毛上皮细胞
（2）离子通过细胞时，若不标明膜两侧浓度，则默认是主动运输
（3）K+进细胞，Na +出细胞
一、主动运输
4、实例：载体蛋白的特点
观察：请同学们观看主动运输的视频，梳理其运输过程载体蛋白的变化特点。
离子与膜上载体蛋白特定部位结合。一种载体蛋白通常只适合与一种或一类离子或分子结合。
在能量推动下，转运过程中载体蛋白空间结构发生变化
转运结束恢复原状，可重复利用
特异性
磷酸盐离子载体模式图
磷酸盐离子
H+载体模式图
H+
H+
P70：主动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要。
5、请根据资料分析主动运输的意义。
盐腺
桐花树的泌盐现象
一、主动运输
海龟
柽柳
海产软骨鱼类、爬行类和鸟类具有盐腺。盐腺的分泌液主要含NaCl，保持体液的渗透平衡。
部分植物如：柽柳具有盐腺，利于排除多余的盐分，利于在高盐碱的环境下生存。
与社会的联系
一、主动运输
北欧传说中的“诅咒”
与社会的联系
一、主动运输
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表面转运氯离子的载体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
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、胞吐
1、胞吞
细胞摄取大分子时，首先是大分子与膜上的 ，从而引起这部分细胞膜内陷形成 ，包围着大分子，然后小囊从细胞膜上分离下来，形成 进入细胞内部，这种现象叫作胞吞。
蛋白质结合
小囊
囊泡
细胞外
细胞内
白细胞
细菌
二、胞吞、胞吐
2、胞吐
细胞需要外排的大分子，在细胞内形成 ，囊泡移动到细胞膜处，与细胞膜 ，将大分子 细胞，这种现象叫作胞吐。
排出
融合
囊泡
接触
凹陷
包围
分离
胞吞和胞吐
胞吞
胞吐
包围
移动
融合
排出
特点：与浓度无关，不需要转运蛋白，不穿膜，需要能量
细胞通过胞吞与胞吐运输大分子物质的结构基础：依赖于生物膜的__________性。
流动
思考讨论
二、胞吞、胞吐
3、特点：
①不需要转运蛋白，需要受体蛋白
②需要能量
③运输时穿0层膜
4、结构基础：
膜具有一定流动性
5、影响因素：
细胞膜的流动性、温度和能量等
6、实例：
变形虫摄取食物、吞噬细胞吞噬细菌、分泌蛋白的合成与运输等。
变形虫的胞吞、胞吐示意图
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
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
三、物质跨膜运输的影响因素
1、浓度差
运输速率
浓度差
自由扩散
运输速率
浓度差
协助扩散
P
A
←限制因素：物质浓度
限制因素：载体蛋白数量
或能量
三、物质跨膜运输的影响因素
2、转运蛋白数量
转运蛋白数量
自由扩散
运输速率
转运蛋白数量
主动运输
运输速率
转运蛋白数量
协助扩散
P
A
限制因素：能量
←限制因素：载体蛋白的数量
运输速率
三、物质跨膜运输的影响因素
3、O2浓度（表示能量）
O2浓度
自由扩散
协助扩散
O2浓度
主动运输
能量
主动运输
P
A
限制因素：载体蛋
白的数量
←限制因素：O2浓度
←无氧呼吸供能
运输速率
P
A
限制因素：载体蛋
白的数量
←限制因素：能量
运输速率
运输速率
三、物质跨膜运输的影响因素
4、温度
①温度会影响磷脂分子和大多数蛋白质分子的运动，影响生物膜的流动性
②温度会影响酶的活性，影响呼吸作用的进行，进而影响能量的供应
进而影响物质运输速率
影响物质跨膜运输速率的曲线比较
运输速率
浓度差
自由扩散
协助扩散
主动运输
运输速率
浓度差
运输速率
O2浓度
自由扩散或协助扩散
运输速率
O2浓度
运输速率
载体数量
运输速率
载体数量
运输速率
能量
运输速率
能量
自由扩散
自由扩散或协助扩散
主动运输
主动运输
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
D
B
A
识图：下图表示细胞膜的结构和物质进出细胞的方式，请说出ABD所示结构的名称，abcde所示物质进出细胞的方式。
蛋白质
磷脂双分子层
糖蛋白
主
自
协
协
主
胞吞
胞吐
大分子物质
小分子和离子
物质跨膜运输的方式
胞吞
胞吐
进细胞
出细胞
主动运输
需要
协助扩散
不需要
自由扩散
低→高
主、被动运输
据能量判断
主动运输
需要
不需要
被动运输
高→低
据浓度判断
据转运蛋白判断
需膜蛋白的参与
需要膜蛋白的识别
需要能量
①小分子物质的运输方式不一定都是被动运输或主动运输，如小分子神经递质的释放方式是胞吐。
②生物大分子不一定都是以胞吞、胞吐方式运输的，如RNA和蛋白质可通过核孔出入细胞核。
③需要细胞代谢供能的运输方式不一定就是主动运输，胞吞和胞吐也消耗能量。
④无机盐离子的运输方式不一定是主动运输，如兴奋产生过程中的K＋外流和Na＋内流的方式均为协助扩散。
易错提醒
练习与应用
一、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人细胞内，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。（ ）
√
×
×
×
练习与应用
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
A
练习与应用
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
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 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 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。
小结：
复习与提高
课本P74
一、选择题
1.将发生质壁分离的紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞置于清水中，发生的变化是
A.液泡的颜色逐渐变浅
B.细胞吸水直至涨破
C.原生质层逐渐增厚
D.细胞体积明显增大
2.将刚萎蔫的菜叶放入清水中，菜叶细胞含水量能够得到恢复的主要原因是
A.自由扩散和协助扩散
B.主动运输和胞吞
C.自由扩散和主动运输
D.协助扩散和主动运输
A
A
3.下列物质通过细胞膜时需要载体蛋白的是
A.水进入根毛细胞
B.氧进入肺泡细胞
C.K+被吸收进入小肠绒毛上皮细胞
D.二氧化碳进入毛细血管
4.红苋菜的叶肉细胞中含有优青素。若将红苋菜叶片放在清水中，水的颜色无明显变化；若对其进行加热，随着水温升高，水的颜色逐渐变成红色，其原因是
A.花青素在水等无机溶剂中难以溶解
B.水温升高使花青素的溶解度增大
C.加热使细胞壁失去了选择透过性
D.加热使叶肉细胞的生物膜被破坏
C
D
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。
（2）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。
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
(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
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。

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