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第4章 细胞的物质输入和输出
第1节 主动运输与胞吞、胞吐
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学习目标
1.通过分析不同物质进出胰岛B细胞，归纳主动运输的概念，掌握其过程、特点和意义。（生命观念）
2.通过分析胰岛素的分泌过程，总结胞吞、胞吐的概念，掌握其过程、特点和意义。（生命观念、科学思维）
3.运用所学知识，提出开发治疗糖尿病新型药物的思路。（科学思维、社会责任）
《柳叶刀糖尿病与内分泌学》上，苏黎世的研究人员首次开发出了一种全新用药方法——惬意地听一首歌，短短 5 分钟内，胰岛B细胞就能释放大量胰岛素。
神曲一响，5 分钟降糖
Rock You 的效果位居榜首
神曲一响，5 分钟降糖
胰岛B细胞
——胰岛素
——受体
组织细胞
载体
蛋白
播放音乐
刺激细胞在几分钟内释放胰岛素
胰岛素促进血液中的葡萄糖被载体蛋白G转运进入组织细胞被利用
降低血糖
葡萄糖——
神曲一响，5 分钟降糖
胰岛B细胞
H2O
自由扩散
协助扩散
葡萄糖
①据图判断，水分子、葡萄糖分子可以通过什么方式进入胰岛B细胞呢？说一说你的依据。
水：自由扩散、协助扩散
葡萄糖：协助扩散
②胰岛B细胞中的钾离子、钠离子分别是以什么方式进、出细胞的呢？
学习目标1：通过分析不同物质进出胰岛B细胞，归纳主动运输的概念，掌握其过程、特点和意义。
任务一：分析水和葡萄糖进出胰岛B细胞
普遍现象：哺乳动物细胞外的Na+浓度比细胞内高，而细胞外K+的浓度比细胞外高的多。
Na+浓度低
Na+浓度高
K+的浓度高
K+的浓度低
？
哺乳动物细胞内外Na+、K+浓度比较
学习目标1：通过分析不同物质进出胰岛B细胞，归纳主动运输的概念，掌握其过程、特点和意义。
任务二：分析钠钾离子进出细胞的方式
普遍现象：哺乳动物细胞外的Na+浓度比细胞内高，而细胞内K+的浓度比细胞外高的多。
Na+浓度低
Na+浓度高
K+的浓度高
K+的浓度低
？
细胞外
细胞内
K+
Na+
任务二：分析钠钾离子进出细胞的方式
麦克斯韦妖
Na+-K+泵
斯科因发现了钠钾泵而获得了1997年的诺贝尔化学奖。
逆浓度梯度
消耗能量
识别分子的种类
ATP
载体
蛋白
任务二：分析钠钾离子进出细胞的方式
实验论证
主动运输
斯科因发现了钠钾泵而获得了1997年的诺贝尔化学奖。
逆浓度梯度
消耗能量
载体
蛋白
霍奇金与赫胥黎在1954年前后关于“氰化物对乌贼细胞钠离子的主动运输”的研究是斯科发现钠钾泵的重要基础之一。（氰化物是呼吸抑制剂，影响能量供应）
加入
氰化物
任务二：分析钠钾离子进出细胞的方式
任务三：结合分析，尝试归纳概括主动运输
定义
物质逆浓度梯度进行跨膜运输，需要载体蛋白的协助，同时需要消耗细胞内化学反应释放的能量。
每次转运自身构象会发生改变
定义
物质逆浓度梯度进行跨膜运输，需要载体蛋白的协助，同时需要消耗细胞内化学反应释放的能量。
每次转运自身构象会发生改变
任务四：模拟钠离子运出胰岛B细胞的动态过程，并简述主动运输的特点。
——表示需要转运出细胞的物质
（膜两侧物质的多少代表浓度差）
特点
逆浓度梯度运输（低→高）
1
需要载体蛋白
2
需要能量
3
定义
物质逆浓度梯度进行跨膜运输，需要载体蛋白的协助，同时需要消耗细胞内化学反应释放的能量。
每次转运自身构象会发生改变
特点
逆浓度梯度运输（低→高）
1
需要载体蛋白
2
需要能量
3
例如：小肠上皮细胞吸收葡萄糖、氨基酸等；
肾小管吸收葡萄糖、氨基酸
注：一种载体蛋白通常只转运
一种或一类离子或分子
磷酸盐离子载体模式图
H+载体模式图
任务四：模拟钠离子运出胰岛B细胞的动态过程，并简述主动运输的特点。
主动运输实例分析
如果原尿中的葡萄糖不能被肾小管上皮细胞全部重吸收，则会被排除体外，对人体不利。
主动运输对于细胞的生命活动有什么意义？
主动运输意义：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。
任务四：总结主动运输的意义
胰岛B细胞
胰岛素
（生物大分子）
学习目标2：通过分析胰岛素的分泌过程，总结胞吞、胞吐的概念，掌握其过程、特点和意义。
正常饮食大鼠
禁食3天的大鼠
包裹胰岛素的囊泡很多
1.据图分析，禁食3天的大鼠胰岛B细胞有什么明显变化？这对生命活动有什么意义？
2.胰岛素如何分泌出细胞的呢？
包裹胰岛素的囊泡很少
包裹胰岛素的囊泡减少
→防止低血糖
实验分析: 胰岛B细胞能合成并分泌胰岛素，胰岛素是一种分泌蛋白，某研究团队对正常饮食和禁食3天的大鼠进行研究，获得了如下的电子显微照片。
任务一
胰岛B细胞
葡萄糖
一系列复杂信号转导
Ca+通道
胰岛素
1.胞吐
①在细胞内形成囊泡，
②囊泡移动到细胞膜处，与细胞膜融合，将大分子排出细胞，这种现象叫作胞吐。
任务一：说一说，胰岛B细胞分泌胰岛素的步骤与过程
①首先在细胞内形成囊泡
②囊泡移动到细胞膜处，与细胞膜融合
根据前面所学的分泌蛋白，需要消耗细胞代谢所释放的能量
1.胞吐
任务二：描述胞吐过程
2.胞吞
①首先是大分子与膜上的蛋白质结合，
②细胞膜内陷形成小囊，包围着大分子。
③小囊从细胞膜上分离下来，形成囊泡进入细胞内部，这种现象叫作胞吞。
但不是载体蛋白
任务三：总结胞吞的过程
物质跨 膜方式 离子和小分子物质 大分子和颗粒物质
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
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
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)
回标：物质跨膜运输方式的比较
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作用，这也是细胞膜具有选择透过性的结构基础。
结合物质输入输出细胞的方式，提出降糖药物研究的思路、建议
①除了控制饮食减少糖的摄入、注射胰岛素外，据图分析，还有什么途径可以降低血糖？
②图示哪些箭头代表的过程可能是降糖药物的作用靶点？如果你是新药研发人员，可以为降糖药物的研究提供什么新思路？
学习目标3：运用所学知识，提出开发治疗糖尿病新型药物的思路。
研究人员将构建了一种音乐诱导的Ca+通道蛋白，并整合到了胰岛B细胞上。
音乐刺激
神曲一响，5分钟降糖
音乐为什么能使胰岛素分泌增多呢？
掌控着通道闸门，
驱动着各式舟车。
输入输出中忙碌，
被动主动间选择。
生物大分子铸就，
神奇的生命之膜。
糖尿病曾是不治之症，直到班廷发现了胰岛素，才使糖尿病患者的生命得以延续。并且以1美元的价格转让给了他的母校多伦多大学。
知识改变人类的命运，只要你敢想敢做，未来根治糖尿病的人就靠在座的各位了。
THANKS
再见！

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