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(共47张PPT)
第四章
细胞的物质输入和输出
第二节 主动运输与胞吞、胞吐
自由扩散演示按钮
协助扩散演示按钮
方式 自由扩散 协助扩散
条件 能量
转运蛋白
速率影响因素
实例
运输方向 不需要
不需要
不需要
需要
O2、CO2、脂溶性小分子
离子、一些小分子有机物
被运物质浓度高的一侧→浓度低的一侧（顺梯度）
浓度差
浓度差、转运蛋白
温故知新：被动运输
思考1：生命活动需要的各种物质都可以通过被动运输完成吗？
问题探讨
人体甲状腺分泌甲状腺激素，在生命活动中起着重要的作用。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。
讨论
甲状腺滤泡上皮细胞
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？
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？
不是
需要细胞提供能量
具有普遍性
浓度低→浓度高
人红细胞吸收K+（30倍）
轮藻细胞吸收K+
（63倍）
小肠上皮细胞吸收
氨基酸,葡萄糖
情景材料一
思考2：细胞如何吸收这些低浓度的离子和分子？我们把细胞这种物质运输方式称为什么呢？
载体蛋白
能量
1.概念：物质 浓度梯度进行跨膜运输，需要 的协助，同时还需要 。
2.特点:
逆
载体蛋白
①逆浓度梯度运输
③需要消耗能量(ATP)
②需载体蛋白协助
(一种载体蛋白只适合与一种或一类离子、分子结合)
一、主动运输
消耗细胞内化学反应释放的能量
我很专一！
(5)具有饱和性。
(1)具有特异性（或专一性）；
(3)转运过程中空间结构发生变化；
(2)与被转运的离子或分子结合；
(4)可重复利用；
载体蛋白的特点
4.影响主动运输速率的因素: 。
载体蛋白的种类和数量、能量
一、主动运输
5.与主动运输有关的细胞器： 。
核糖体(合成载体蛋白); 线粒体(产生能量)
6.主动运输的意义：
通过主动运输来选择吸收 的物质，排出 的物质，从而保证细胞和个体生命活动的需要。
所需要
代谢废物和对细胞有害
①植物根部细胞吸收无机盐离子
②甲状腺细胞吸收碘离子
③动物细胞吸收钾离子和排出钠离子(Na＋—K＋泵)
④小肠上皮细胞和肾小管上皮细胞吸收葡萄糖、氨基酸等。
3.实例
细胞内
浓度
时间
·
a
b
c
细胞外
浓度
主动运输的过程(视频)
转运 的载体蛋白的功能发生异常，支气管中黏液增多，造成细菌感染。
囊性纤维病
病因：
氯离子
与社会的联系
(1)归纳记忆同一物质的不同运输方式
[特别提醒]　
进入神经细胞:
运出神经细胞:
进入神经细胞:
运出神经细胞:
协助扩散，靠离子通道
主动运输，Na＋—K＋泵
主动运输，Na＋—K＋泵
协助扩散，靠离子通道
②Na＋:
①葡萄糖:
进入红细胞:
进入小肠绒毛上皮细胞
肾小管重吸收葡萄糖
协助扩散
主动扩散
③K＋:
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
高浓度 低浓度
顺浓度梯度
高浓度 低浓度
逆浓度梯度
低浓度 高浓度
不需要
需要
需要
不消耗
不消耗
消耗
影响运输的因素
浓度差的大小
浓度差、转运蛋白的种类和数量
载体蛋白的种类和数量、能量(氧浓度、温度等)
水、气体(氧气、二氧化碳)、脂溶性小分子(甘油、乙醇、苯等)
葡萄糖进入红细胞、Na+进细胞、
K+出细胞、水
葡萄糖进入小肠与肾小管细胞、 氨基酸/K+进细胞、Na+出细胞
小分子物质跨膜运输三种方式的比较
主动运输
自由扩散
协助扩散
自由扩散
主动运输
下面几幅坐标图中所表示的分别是物质的哪种运输方式？为什么？
巩固提高
第一类：
直接消耗ATP的主动运输,通常称为泵（ATP驱动泵）。
①Na+-K+泵
②H+泵
ATP驱动泵既是载体同时也是催化ATP水解的酶。
知识拓展：三类主动运输能量来源
第二类：
间接消耗ATP的主动运输。
如图：小肠上皮细胞逆浓度吸收葡萄糖时，没有直接消耗ATP，而是利用Na+浓度差的能量（Na+浓度梯度、Na+电化学势能）。但是Na+浓度差的建立是依靠Na+-K+泵的，而Na+-K+需要消耗ATP。
知识拓展：三类主动运输能量来源
第三类：
光驱动泵
主要在光合细菌细胞中发现，对溶质的主动运输与光能的输入相偶联，如菌紫红质利用光能驱动H+的转运。
知识拓展：三类主动运输能量来源
(2)关于物质运输的易错点
①小分子物质的运输方式不一定都是被动运输和主动运输，如神经递质的释放是胞吐(外排)作用。
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消耗能量的运输方式并不一定就是主动运输，胞吞和胞吐也消耗能量
④小分子跨膜运输体现了膜的 特点——
胞吞和胞吐体现了膜的 特点——
⑤大分子胞吞、胞吐过程中穿过的生物膜层数为 层。
选择透过性；
流动性。
0
功能
结构
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。
实例: 变形虫摄取有机物颗粒、分泌蛋白排出细胞。
大分子进出细胞的方式
二、胞吞与胞吐
胞吞
①大分子与膜上的 结合；
蛋白质
②细胞膜 ，包围着大分子结合；
内陷形成小囊
③小囊从细胞膜 下来，形成 ，进入细胞内部。
分离
囊泡
1.定义
(一)胞吞
2.实例:
变形虫吞噬有机物颗粒；
白细胞吞噬细菌；
婴儿消化道吸收免疫球蛋白
3.特点:
不需要载体蛋白、需要细胞膜上特定蛋白质的识别；需要细胞呼吸所释放的能量。
胞吐
①细胞需要外排的大分子，先在细胞内形成 ；
②囊泡移到细胞膜处，与细胞膜 ；
③大分子排出到细胞外。
囊泡
融合
1.定义
(二)胞吐
2.实例：
乳腺细胞分泌乳腺蛋白，消化腺细胞分泌消化酶；免疫细胞分泌抗体；胰岛细胞分泌胰岛素；内分泌腺分泌细胞合成的蛋白质类激素等。
分泌蛋白的分泌过程
1. 都能运输大分子；2. 都需要能量；3. 都要产生囊泡；
体现了生物膜的流动性，跨过“0”层膜。
胞吞胞吐的共同点:
思考：胞吞、胞吐过程的实现与生物膜结构的特性有什么关系？
与膜上的蛋白质结合
细胞膜内陷
包围着大分子
从细胞膜分离
大分子物质
小囊
囊泡
进入
接触
包围
凹陷
分离
1.特点
①不需要载体蛋白
②需要细胞膜上特定蛋白质的识别
③需要细胞呼吸所释放的能量。
2.实例
白细胞吞噬病菌、变形虫吞食食物颗粒等。
二
胞吞与胞吐
(一)胞吞：
1.特点
①不需要载体蛋白
②需要细胞膜上特定蛋白质的识别
③需要细胞呼吸所释放的能量。
2.实例
内分泌腺细胞合成的蛋白质类激素、消化腺细胞分泌的消化酶等。
二
胞吞与胞吐
(二)胞吐：
大分子物质
在细胞内形成
囊泡
排出
移动到细胞膜处，与其融合
移动
排出
融合
胞吞
胞吐
胞 吞
胞 吐
①都产生小囊泡, 都体现细胞膜的_______
②运输分子一般为__________
③都需要_______________________
相同
进入细胞
排出细胞
不同
④都不需要_________
⑤穿越膜层数都为________
流动性
大分子
消耗细胞代谢所释放的能量
载体
0
二
胞吞与胞吐
2.人体的白细胞能吞噬入侵的细菌、细胞碎片及衰老的红细胞，这是细胞的什么作用？
这是细胞的胞吞作用
1.胞吞胞吐需要载体参与吗？需要能量吗？
不需要载体参与，需要ATP供能
3.白细胞的胞吞作用对人体有什么意义？
这对于人体有保护和防御疾病功能，有利于细胞新陈代谢的正常进行。
0层
5.胞吞、胞吐穿过了几层磷脂双分子层？
4.胞吞、胞吐过程依赖膜的什么特点
具有一定的流动性
思考·讨论
6.游离于细胞质基质中的核糖体合成的蛋白质多是供细胞自身使用，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。
因为游离于细胞质基质中的核糖体，所合成的蛋白质也只能游离于细胞质基质中。由于蛋白质是大分子有机物，无法直接通过被动运输或主动运输穿过细胞膜运输到细胞外，所以一般只能留在细胞内供细胞自身使用。而附着在内质网上的核糖体合成的蛋白质能够进入内质网腔中，并借助囊泡移动进入高尔基体，经加工包装后，包裹在囊泡中的蛋白质就可以胞吐的方式分泌到细胞外。
浓度差主要影响 。自由扩散中,浓度差越 ,运输速率越 ；协助扩散中,浓度差达到一定程度后运输速率不再继续增加，原因是受 的限制。
大
大
载体蛋白数量
1、浓度差对物质跨膜运输的影响
自由扩散和协助扩散
自由扩散和协
自由扩散和协
影响物质跨膜运输因素的分析
拓展延伸
转运蛋白有专一性且数量有限，因此，在协助扩散和主动运输中，具有“饱和效应”
2、载体蛋白数量对跨膜运输的影响
载体蛋白主要影响 和 。其他条件适宜的情况下，载体蛋白数量越多，运输速率越大。自由扩散不受载体蛋白数量的影响。
协助扩散
主动运输
自由扩散
协助扩散或主动运输
3、氧气含量对跨膜运输的影响
通过影响细胞的呼吸进而影响主动运输的速率。
①P点时， 为离子的吸收提供能量。
②PQ段: 随着氧气含量的增加，有氧呼吸产生的能量越 ，主动运输的速率也越大。
③Q点以后: 当氧气含量达到一定程度后，受 数量以及其他的限制因素运输速率不再增加。
无氧呼吸
多
载体蛋白
自由扩散
自由扩散
【检测】下图是几种物质进出细胞方式中，运输速率与影响因素间的关系曲线图,下列与此图相关的叙述中,正确的是(　　)
A. 与氧气进出细胞相符的图有①③⑤
B. 与葡萄糖进入红细胞相符的图有①④⑥
C. 与K＋进入神经细胞相符的图有②④⑤
D. 与蛋白质类物质进出细胞相符的图有②③⑥
A
②③⑥
②④⑥
胞吐或胞吞
自由扩散
协助扩散或主动运输
自由扩散或协助扩散
主动运输
自由扩散
协助扩散或主动运输
4、温度对跨膜运输的影响
【检测】下图为氨基酸和Na+进出肾小管上皮细胞的示意图，下表选项中正确的是（ ）
D
【检测】离子泵是一种具有ATP水解酶活性的载体蛋白，能利用水解ATP释放的能量跨膜运输离子。下列叙述正确的是 (　　)
A.离子通过离子泵的跨膜运输属于协助扩散
B.离子通过离子泵的跨膜运输是顺着浓度阶梯进行的
C.动物一氧化碳中毒会降低离子泵跨膜运输离子的速率
D.加入蛋白质变性剂会提高离子泵跨膜运输离子的速率
C
【检测】右图为一种溶质分子跨膜运输的示意图。下列相关叙述错误的是（ ）
A.载体①逆浓度运输溶质分子
B.载体②具有ATP酶活性
C.载体①和②转运方式不同
D.载体②转运溶质分子的速率比自由扩散快
B
根据分子大小与对载体、能量的需求判断物质出入细胞的方式
思考：如何判断物质出入细胞的方式？
根据分子大小
胞吞（吐）
跨膜运输
被动运输
主动运输
协助扩散
自由扩散
大分子
小分子、离子
是否消耗能量
消耗
不消耗
是否需要载体
不需要
需要
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
呼吸抑制剂
主动运输
被动运输
蛋白质抑制剂
协助扩散
自由扩散
探究: 物质跨膜运输的实验设计
命题点一　分析命题热图，明确答题要点
图甲、乙分别为物质进出细胞的坐标图和模式图，请分析回答：
甲、乙的物质进出细胞方式一样吗？为什么？
不一样。图甲中a点以后物质是逆浓度梯度运输，为主动运输；图乙中物质顺浓度梯度运输，需要载体蛋白，但不消耗能量，为协助扩散。
易错易混
有关物质出入细胞方式的6个“不要漏掉”
(1)需要载体蛋白协助的运输方式除主动运输外，不要漏掉协助扩散。
(2)消耗能量的运输方式除主动运输外，不要漏掉胞吞和胞吐。
(3)从高浓度到低浓度的运输方式除自由扩散外，不要漏掉协助扩散。
(4)影响协助扩散运输速率的因素除载体蛋白数量外，不要漏掉浓度差。
(5)与主动运输有关的细胞器除供能的线粒体外，不要漏掉载体蛋白的合成场所——核糖体。
(6)运输速率与O2浓度无关的运输方式除自由扩散外，不要漏掉协助扩散。
物质运输的方式
小分子物质
大分子物质
被动运输
主动运输（载体蛋白）
自由扩散
协助扩散
（转运蛋白）
顺浓度梯度
（逆浓度梯度)
胞吞
胞吐
消耗能量
膜的选择透过性
膜的流动性
课堂小结　
构建知识网络
【检测】用呼吸抑制剂处理人体红细胞，下列物质吸收量显著减少的一组是( )
命题点二　影响物质跨膜运输的因素及方式的探究
B
【检测】新生儿小肠绒毛上皮细胞通过消耗能量，可以直接吸收母乳中的免疫球蛋白和半乳糖。这两种物质分别被吸收到血液中的方式是(　　)
A．主动运输、主动运输
B．胞吞、主动运输
C．主动运输、胞吞
D．被动运输、主动运输
B
【检测】如图为受体介导的胞吞作用,根据图示,下列叙述不正确的是( )
A.该过程以膜的选择透过
性为基础才能发生
B.该过程要有细胞表面识别
和内部供能才可能完成
C.构成囊泡的基本支架是磷脂双分子层
D.神经细胞释放神经递质的过程有膜成分的更新
A
胞吞、胞吐作用以膜的流动性为基础才能发生，A项错误；
【检测】下图是胡萝卜在不同的含氧情况下从硝酸钾溶液中吸收K＋和NO-的曲线。影响A、B两点和B、C两点吸收量不同的因素分别是
A．载体数量、能量 B．能量、载体数量
C．载体数量、离子浓度 D．能量、离子浓度
B
【检测】由图中曲线a、b表示物质跨膜运输的两种方式,下列表述正确的是( )
A. 脂溶性小分子物质不能通过方式 a运输
B. 与方式a有关的载体蛋白覆盖于细胞膜表面
C. 方式b的最大转运速率与载体蛋白数量有关
D. 抑制细胞呼吸对方式a和b的转运速率均有影响
C
肺
黏液阻塞了气道
一种囊性纤维病的遗传病，是由于患者转运氯离子的CFTR蛋白异常，导致患者支气管黏液增多，易发细菌感染。CFTR蛋白运输氯离子时消耗ATP，因此曾被认作是介导主动运输的载体蛋白。后研究者发现CFTR是通道蛋白，并不与氯离子结合，是ATP作用改变CFTR的构象，使CFTR在“开放”和“关闭”两种状态之间转换。
与社会的联系
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。
与社会的联系
胆固醇以LDL(低密度脂蛋白,包括胆固醇、脂肪酸和蛋白质）的形式在血液中运输，最终与细胞膜上的一种蛋白质相互识别并被“拽住”。在细胞膜内陷成小囊泡，在能量的作用下，最终小囊泡被“剪切”下来离开细胞膜进入细胞中。研究者发现某基因缺陷的患者，其体内不能正常合成细胞膜上这种识别LDL的蛋白质，导致胆固醇摄入的通路被阻断，就会积累在血液中，黏附在血管壁上，形成动脉粥样硬化。LDL升高使血管狭窄或者是闭塞，易患脑血管疾病和心血管疾病。
与社会的联系

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