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(共34张PPT)
[知识回顾]：被动运输有几种类型？它们有什么共同特点？
(1)都是顺浓度梯度进行跨膜运输的
(2)不需要消耗细胞内化学反应所产生的能量
自由扩散
协助扩散
协助扩散
想一想：物质能不能逆浓度梯度进行跨膜运输？大分子物质和颗粒性物质又如何进出细胞？
第2节 主动运输与胞吞、胞吐
生物学必修1 第4章 细胞的物质输入和输出
本节聚焦
1. 主动运输与被动运输的区别是什么？这对于细胞的生活有什么意义？
2. 胞吞、胞吐有什么特点？对于细胞的生活有什么意义？
3. 物质跨膜运输的方式与细胞膜的结构有什么关系？
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高20-25倍。但甲状腺滤泡上皮细胞能不断从血液中吸收碘用
来合成甲状腺激素。
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？
——碘是从低浓度运输到高浓度，
而被动运输是从高浓度到低浓度的运输方式，
所以，甲状腺滤泡上皮细胞吸收碘不是被动运输。
问题探讨
[碘浓度低]
[碘浓度高]
甲状腺滤泡上皮细胞
血液
细胞内液
(碘浓度比
血液高
20-25倍)
吸收碘
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高20-25倍。但甲状腺滤泡上皮细胞能不断从血液中吸收碘用
来合成甲状腺激素。
甲状腺滤泡上皮细胞
讨论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？
问题探讨
——需要细胞提供能量。
讨论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？
——具有一定普遍性。
总结：物质逆浓度梯度进行跨膜运输的普遍性[教材P69第1段]
——无论是植物细胞、动物细胞还是微生物细胞，都有许多物质的跨膜运输是逆浓度梯度的。
例如：小肠上皮细胞从小肠液中吸收氨基酸、葡萄糖，人红细胞从血浆中吸收K+、轮藻细胞中周围水环境中吸收K+。
红细胞
小肠上皮细胞氨基酸、葡萄糖浓度远远高于小肠液
红细胞内的K+浓度是血浆的30倍
轮藻细胞内的K+浓度是周围水环境的60倍
离子或分子与________结合后，在细胞内
________________的推动下，_______的________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，_______随后又恢复____，又可以去转运____物质的其他离子或分子。
一、主动运输
1.K+等物质如何逆浓度梯度进行跨膜运输？[教材P69第2段]
——Na+、K+和Ca2+等离子和其他物质在___浓度梯度跨膜运输时，首先要与膜上_________的_________结合
逆
载体蛋白
特定部位
载体蛋白
化学反应释放的能量
载体蛋白
空间结构
载体蛋白
原状
同种
思考：请总结载体蛋白有哪些特点？
①具有_____性
③转运过程中________要发生变化
②要与被转运的离子或分子_____
④可_____利用
⑤具有_____性
特异
结合
空间结构
重复
饱和
[膜上载体蛋白数量有限]
[一种载体蛋白通常只适合与一种或一类离子或分子结合]
2.什么是主动运输？[教材P69第2段黑体字]
——物质____浓度梯度进行跨膜运输，需要__________的协助，同时还需要______________________________，这种方式叫作主动运输。
逆
载体蛋白
消耗细胞内化学反应所释放的能量
3. 主动运输的特点？
(1)_______________________；
(2)________________________；
(3)____________________________________。
逆浓度梯度跨膜运输
需要载体蛋白的协助
需要消耗细胞内化学反应所释放的能量
来自ATP(腺苷三磷酸)水解为ADP(腺苷二磷酸)和Pi(磷酸)时放能
而ATP来自细胞呼吸过程中分解有机物时放能形成。
故：抑制细胞呼吸，会抑制ATP形成，从而影响主动运输。
思考：与主动运输有关的细胞器有哪些？
①核糖体
②线粒体
(形成能量物质ATP的主要场所)
(载体蛋白的合成场所)
[知识拓展]主动运输的类型？
(1)ATP直接驱动：
——这种主动运输方式中的载体蛋白通常被称为“泵”，这类载体蛋白既是运输物质的载体也是催化ATP水解的酶。载体蛋白(泵)能直接把ATP水解并利用该能量介导离子或小分子物质逆电化学梯度或逆浓度梯度进行跨膜运输。如Na+-K+泵、Ca2+泵、质子泵(H+泵)等。
钠-钾泵
(存在于大多数动物细胞的质膜上)
思考：Na+、K+进、出细胞的方式一样吗？
[知识拓展]主动运输的类型？
(2)ATP间接驱动：
——ATP间接驱动需要借助协同转运蛋白(一种载体蛋白)进行，协同转运蛋白分为同向协同转运蛋白和反向协同转运蛋白。协同转运蛋白同时顺浓度运输一种物质和逆浓度运输另一种物质，顺浓度运输物质时可以释放电化学势能(或浓度梯度势能)，驱动另一种物质的逆浓度运输。而顺浓度梯度是由ATP驱动泵(如Na+-K+泵)方式建立起来的，因此，协同转运是一种间接消耗ATP的主动运输。
Na+-K+泵
细胞外
细胞内
葡萄糖
Na+/葡萄糖同向转运蛋白
[知识拓展]主动运输的类型？
(3)光驱动：
——光驱动主要发现于细菌细胞，光驱动蛋白(光驱动泵)可以利用光能逆浓度运输物质。如一些特殊细菌的细胞膜上存在菌紫红质，在光能的驱动下质子发生转移，此过程中形成的H+膜内外电位差和浓度差，从而驱动被运输的物质主动运输进入细胞。
4. 影响主动运输速率的外界因素
物质的浓度
运输速率
受载体蛋白数量的限制
(1)物质的浓度：
氧浓度
运输速率
P
受载体蛋白数量的限制
P
(3)_____：
——影响膜的流动性，也影响载体蛋白活性以及细胞呼吸中的能量供应
氧浓度
影响细胞呼吸过程中形成能量物质ATP
(2)_______：
温度
想一想1：影响主动运输速率的内部因素是？
膜上载体蛋白的种类和数量
想一想2：在探究水稻吸收无机盐K+、Mg2+时，用药物A处理后，对K+的吸收速率不变，而对Mg2+的吸收停止，原因是________________________？用药物B处理后，K+、Mg2+的吸收都停止，原因是
_____________________________？
药物A影响了运输Mg2+的载体活性
药物B影响了细胞呼吸过程中能量的供应
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要。
[与社会的联系]
——肺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。
正常肺
囊性纤维化肺
[归纳总结]小分子物质跨膜运输方式的比较？
物质出入细胞的方式 被动运输 主动运输
自由扩散 协助扩散 物质运输方向
是否需要转运蛋白
是否需要消耗能量
举例
顺浓度梯度运输
(高浓度→低浓度)
不需要
需要
需要
不消耗
不消耗
消耗
气体(O2、CO2)、少数水分子、脂溶性小分子(甘油、乙醇、苯等)
多数水分子、葡萄糖进入红细胞、氨基酸等有机小分子顺浓度梯度运输
离子或葡萄糖、氨基酸等有机物小分子逆浓度梯度运输
顺浓度梯度运输
(高浓度→低浓度)
逆浓度梯度运输
(低浓度→高浓度)
[对点练习]
[同步P87例1]下图是某种物质跨膜运输方式的示意图，该运输方式是( )
A. 自由扩散 B. 协助扩散 C. 主动运输 D. 被动运输
C
[对点练习]
[同步P87例2]下图是胡萝卜在不同氧气浓度情况下从硝酸钾溶液中吸收K+和NO3-的曲线图，导致A、B两点和B、C两点吸收速率不同的因素分别是( )
A.载体蛋白数量、能量
B.能量、载体蛋白数量
C.载体蛋白数量、离子浓度
D.能量、离子浓度
B
二、胞吞与胞吐
1.实例：
(1)变形虫通过胞吞摄取有机物颗粒，通过胞吐排出废物颗粒[教材P70最后1段]
二、胞吞与胞吐
1.实例：
(2)乳腺细胞合成的______、内分泌腺分泌细胞合成的___________、消化腺细胞分泌的_______，都需通过_____排出细胞外。[教材P71第1段]
蛋白质
蛋白类激素
消化酶
胞吐
2. 过程[教材P71第2段]
(1)当细胞摄取大分子时，首先是大分子与膜上的______结合，从而引起这部分______内陷形成____，包围着大分子。
(2)然后，_____从______上分离下来，形成____，进入细胞内部，这种现象叫_____。
(3)细胞需要外排的大分子，先在细胞内形成_____，____移动到______处，与______融合，将大分子排出细胞，这种现象叫____。
(4)在物质的跨膜运输过程中，_________是普遍存在的现象，它们也需要消耗________所释放的______。
蛋白质
细胞膜
小囊
小囊
细胞膜
囊泡
胞吞
囊泡
囊泡
细胞膜
细胞膜
胞吐
胞吞、胞吐
细胞呼吸
能量
2. 过程[教材P71第2段]
讨论1：胞吞、胞吐过程的实现与生物膜结构的特性有什么关系？
——细胞膜结构的流动性是胞吞、胞吐的基础；胞吞、胞吐过程中膜的变形本身也体现了膜的流动性。
讨论2：游离于细胞质基质中的核糖体合成的蛋白质供自身利用，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。
(1)游离于细胞质基质中的核糖体合成的蛋白质只能游离于细胞质基质，但蛋白质是大分子有机物，无法直接通过被动或主动运输穿过细胞膜运输到细胞外，所以一般只留在细胞内供自身利用。
(2)而附着在内质网上的核糖体合成的蛋白质能进入内质网中，并借助囊泡移动到高尔基体，经加工包装后，包裹在囊泡内的蛋白质就可以胞吐的方式分泌到胞外。
3. 特点[任务：看下面关于胞吞、胞吐的示意图，归纳出胞吞与胞吐的特点]
(1)___________________________________；
(2)___________________________________；
(3)_________________________；
(4)_________________________。
胞吞
胞吐
不需要载体蛋白，但需要特定蛋白质参与识别
形成囊泡运输，依赖膜的流动性[穿过0层膜]
需要消耗细胞呼吸所释放的能量
运输物质一般为大分子
注意1：神经细胞通过胞吐释放的神经递质为小分子
注意2：大分子mRNA、蛋白质通过核孔出入不叫胞吞或胞吐
[与社会的联系]
疟疾内变形虫吞噬人体细胞
——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。
[总结]物质进出细胞的方式(教材P72正文)
——一些不带电荷的小分子可以________的方式进出细胞，而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________，这又一次体现了________________________。离子和较小的有机分子顺浓度梯度跨膜运输的方式叫__________，_______(需要/不需要)消耗细胞内化学反应所释放的_____；而它们逆浓度梯度跨膜运输的方式叫_________， ____(需要/不需要)消耗细胞内化学反应所释放的____。一种________往往只合适转运_________，因此，细胞膜上___________________，或__________________的变化，对许多物质的跨膜运输起着决定性作用，这是细胞膜具有___________性的结构基础。像蛋白质这样的生物大分子，通过__________进出细胞，其过程也需要细胞膜上______的参与，更离不开膜上磷脂双分子层的_____性。
自由扩散
转运蛋白
蛋白质是生命活动的承担者
协助扩散
不需要
能量
主动运输
需要
能量
转运蛋白
特定的物质
转运蛋白的种类和数量
转运蛋白的空间结构
选择透过
胞吞、胞吐
蛋白质
流动
思考1：如何判断物质进出细胞的方式？
一看
浓度
低浓度→高浓度
高浓度→低浓度
主动运输
不需转运蛋白
需转运蛋白
自由扩散
协助扩散
二看
能量
不耗能
耗能
被动运输
不需转运蛋白
需转运蛋白
自由扩散
协助扩散
据分子大小
小分子或离子
大分子和颗粒
主动运输(通常)
胞吞、胞吐
三看
物质种类
气体、脂溶性物质
小分子和离子
自由扩散
需载体
顺浓度
逆浓度
协助扩散
主动运输
思考2：完成下面有关物质进出细胞方式的概念图？[教材P74左下第1题]
自由扩散
协助扩散
主动运输
高浓度到低浓度
不需要转运蛋白
不需要细胞提供能量
高浓度到低浓度
需要转运蛋白
不需要细胞提供能量
高浓度到低浓度
需要转运蛋白
需要细胞提供能量
大分子有机物、颗粒性物质进出细胞的方式
不需要转运蛋白
需要细胞提供能量
气体、脂溶性小分子
葡萄糖进入红细胞
甲状腺滤泡上皮细胞吸收碘
白细胞吞噬病菌、消化腺细胞分泌消化酶
[对点练习]
[同步P89例3]下图不能表示的生理过程是( )
A．肠腺细胞分泌肠液
B．汗腺细胞分泌汗液
C．胰岛细胞分泌胰岛素
D．唾液腺细胞分泌唾液淀粉酶
B
[对点练习]
[同步P89例4]下列关于胞吞、胞吐的叙述，错误的是( )
A．胞吞和胞吐均要以膜的流动性为基础才可能发生
B．胞吞和胞吐均要消耗能量
C．胞吐过程能导致膜成分的更新
D．胞吐和胞吞分别是细胞排出废物和摄取养分的基本方式
D
废物也有小分子，如CO2、尿素等
养分也有小分子，如氨基酸、葡萄糖等
[对点练习]
[同步P90例5]下图表示物质进出细胞的两种方式，下列叙述正确的( )
A.甲和乙分别表示协助扩散和主动运输
B.甲和乙分别表示胞吞和胞吐
C.性激素是以乙方式进入细胞内的
D.二氧化碳是以甲方式进入细胞的
D
三、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)大分子有机物需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。 ( )
Ⅹ
Ⅹ
Ⅹ
√
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，又需要借助膜上的转运蛋白，属于主动运输
A
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？
——放入蒸馏水中的草履虫，其伸缩泡的伸缩频率加快；而放入海水中的草履虫，其伸缩泡的伸缩频率减慢。
2.柽柳是强耐盐植物，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。
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主动运输还是被动运输。
实验步骤：
(1)取甲、乙两组生长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；
(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+、K+的吸收速率。
实验现象及结论：
(1)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；
(2)若乙组吸收速率明显小于甲组吸收速率，说明柽柳从土壤中吸收无机盐是主动运输。

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