资源简介

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第2节
主动运输与胞吞、胞吐
第4章　细胞的物质输入和输出
人教版（2019）必修1 分子与细胞
（一）生命观念
1.能从“能量驱动”的视角，理解主动运输是细胞“逆浓度梯度积累物质”的核心机制，阐释“ATP供能”与“物质逆浓度运输”的因果关系，认同“细胞通过主动运输维持内环境物质稳态”。
2.能结合“神经细胞钠钾泵工作”“白细胞吞噬病菌”等实例，理解胞吞、胞吐是细胞“大分子物质进出”的唯一途径，认同“细胞膜流动性”与“能量供应”是胞吞胞吐的结构与能量基础。
（二）科学思维
1.能通过“主动运输速率-浓度差曲线”的分析，归纳“主动运输速率受载体数量、能量供应、浓度差共同影响”的规律，构建“多因素协同调控”的逻辑模型。
2.能对比“主动运输”与“被动运输”“胞吞胞吐”的差异（如运输物质、能量需求、浓度梯度方向），绘制“物质跨膜运输方式对比表”，掌握“分类比较”与“系统归纳”的科学思维方法。
教学目标
（三）科学探究
1.能通过解读“海带细胞吸收碘离子的实验”“低温对主动运输速率的影响实验”，提取关键数据（如“加入呼吸抑制剂后运输速率下降”），推理“能量供应是主动运输的必要条件”，提升“基于实验证据验证假说”的能力。
2.能结合“荧光标记膜蛋白的胞吞实验”“细胞融合实验”，分析“膜流动性在胞吞胞吐中的作用”，掌握“从现象到本质”的证据推理方法。
（四）社会责任
1.能结合“癌细胞无限增殖与胞吞胞吐异常”“肾小管主动重吸收葡萄糖”等案例，理解“物质运输机制异常与疾病的关系”，增强“用科学知识解释病理现象”的意识。
2.能联系“静脉注射大分子药物（如抗体）的胞吞机制”“植物根系主动吸收矿质元素的农业应用”，认同“主动运输与胞吞胞吐研究对医学、农业的现实价值”，树立“用科学服务社会”的责任意识。
教学目标
教学重点
1.掌握主动运输的核心特征：运输物质（离子、小分子有机物如葡萄糖进入小肠上皮细胞）、需要载体蛋白协助、消耗能量（ATP）、逆浓度梯度运输；
2.弄懂胞吞、胞吐的过程与意义：包括胞吞（吞噬作用、胞饮作用）、胞吐（分泌蛋白释放、神经递质释放）的微观过程，理解“细胞膜流动性”与“囊泡运输”是胞吞胞吐的结构基础，明确“大分子物质进出细胞依赖胞吞胞吐”的核心结论。
教学重难点
教学难点
1.明白“主动运输逆浓度梯度”的能量逻辑：突破“浓度差是运输动力”的惯性思维，理解“ATP水解供能是逆浓度运输的直接动力”，掌握“能量-载体-浓度”三者协同调控的机制；
2.掌握“胞吞胞吐与跨膜运输的本质差异”：需明确“胞吞胞吐不直接跨膜，而是通过囊泡与细胞膜融合实现物质进出”，理解“胞吞胞吐依赖膜流动性，而非载体蛋白”的核心逻辑，避免与主动运输混淆；
3.把握“主动运输与被动运输的协同作用”：结合“小肠上皮细胞吸收葡萄糖”（主动运输进入细胞，协助扩散运出细胞）的案例，理解“细胞通过不同运输方式协同实现物质高效吸收”，避免“单一运输方式主导”的片面认知。
教学重难点
肾脏是人体的重要器官，它由
170～240万个肾单位（肾小球、肾小囊和肾小管）组成，肾的基本功能是生成尿液。
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的浓度比血液中高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？
需要细胞提供能量
不是
问题探讨
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？
具有普遍性。
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目标一
主动运输
肾小球滤过量180L/d，尿量1.5L/d
水通道蛋白
1
肾小球每天滤过钠约500g，每天尿液中排出3-5g
肾小管上皮细胞内Na+浓度仅为10mmol.L-1, 远低于细胞外。ATP为一种能源物质。
（1）肾小管腔中原尿里大量的Na+以何种方式进入肾小管上皮细胞？请说出判断依据。
（2）Na+以何种方式运出肾小管上皮细胞？请说出判断依据。
2
探究Na+进、出肾小管上皮细胞的方式
1
肾小球每天滤过钠约500g，每天尿液中排出3-5g
肾小管上皮细胞内Na+浓度仅为10mmol.L-1, 远低于细胞外。ATP为一种能源物质
（1）肾小管腔中原尿里大量的Na+以何种方式进入肾小管上皮细胞？请说出判断依据。
2
探究Na+进、出肾小管上皮细胞的方式
1
协助扩散， Na+顺浓度梯度且借助于通道蛋白进入肾小管上皮细胞。
肾小球每天滤过钠约500g，每天尿液中排出3-5g
肾小管上皮细胞内Na+浓度仅为10mmol.L-1, 远低于细胞外。ATP为一种能源物质
（2）Na+以何种方式运出肾小管上皮细胞？请说出判断依据。
2
探究Na+进、出肾小管上皮细胞的方式
1
逆浓度梯度进行，需要载体蛋白协助，且消耗能量，是主动运输
主动运输
物质_______________跨膜运输，需要______________的协助，同时消耗细胞内化学反应所释放的____________。
载体蛋白
能量
逆浓度梯度
（1）逆浓度梯度运输
（2）需要载体蛋白
（3）需要消耗能量
概念
特点
原尿中的葡萄糖在肾小管几乎全部被重吸收
探究葡萄糖进、出肾小管上皮细胞的方式
2
肾小管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。但是Na+浓度差的建立是依靠Na+-K+泵的，而Na+-K+泵需要消耗ATP
（1） 图中葡萄糖进、出肾小管上皮细胞分别是何种方式？
（2） Na+-K+泵对葡萄糖的运输有无影响？
（3）图中同一种物质进出细胞的方式是否相同？
3
原尿中的葡萄糖在肾小管几乎全部被重吸收
探究葡萄糖进、出肾小管上皮细胞的方式
2
肾小管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。但是Na+浓度差的建立是依靠Na+-K+泵的，而Na+-K+泵需要消耗ATP
（1） 图中葡萄糖进、出肾小管上皮细胞分别是何种方式？
3
进：主动运输 出：协助扩散
原尿中的葡萄糖在肾小管几乎全部被重吸收
探究葡萄糖进、出肾小管上皮细胞的方式
2
肾小管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。但是Na+浓度差的建立是依靠Na+-K+泵的，而Na+-K+泵需要消耗ATP
（2） Na+-K+泵对葡萄糖的运输有无影响？
3
有影响
原尿中的葡萄糖在肾小管几乎全部被重吸收
探究葡萄糖进、出肾小管上皮细胞的方式
2
肾小管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。但是Na+浓度差的建立是依靠Na+-K+泵的，而Na+-K+泵需要消耗ATP
（3）图中同一种物质进出细胞的方式是否相同？
3
不同，如葡萄糖； Na+
主动运输
类型
直接型
直接消耗ATP的主动运输，通常称为泵（ATP驱动泵）
间接型
利用依赖ATP的Na+-K+泵活动建立的细胞膜两侧Na+的跨膜浓度梯度主动运输
Na+-K+泵
肾小管对氨基酸、葡萄糖等的重吸收
主动运输
意义
资料：原尿中的葡萄糖如果不能全部被肾小管上皮细胞重吸收，则会排出体外，对人体不利。机体每天可产生40～60mmol氢离子（H+）固定酸，这些H+必须被中和并由肾脏排出，否则会对机体造成严重危害。肾小管通过主动运输分泌H+功能可以确保其从尿液中顺利排出。
提示：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。
请据资料分析主动运输的意义
3
影响主动运输运输速率的因素
资料二：若切断肾的供氧渠道，重吸收马上停止。
资料三：载体介导的跨膜转运速率存在饱和现象，表现为载体对所转运物存在量的极限，载体与所转运物质的结合达到限度，即使再提高浓度差，也不会再提高运输效率。
提示：氧气供应和载体蛋白的数量会影响主动运输的速率。
请据资料分析影响主动运输运输速率的因素
4
主动运输
跨膜运输方式的比较
项 目 自由扩散 协助扩散 主动运输
运输方向
载体蛋白
细胞内的能量
代表例子
顺浓度梯度
顺浓度梯度
逆浓度梯度
不需要
需要
需要
不消耗
不消耗
需要消耗
氧气、水、甘油等通过细胞膜
葡萄糖通过红细胞
葡萄糖、氨基酸通过小肠上皮细胞膜；离子通过细胞膜等
水通过水通道
K+通过离子通道
囊性纤维病
与社会的联系
肺
黏液阻塞了气道
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。这一发现给囊性纤维化的治疗带来了新的希望。请你通过搜集资料，了解与物质跨膜运输有关的疾病的研究进展。
提示：囊性纤维化病主要源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。
胞吞、胞吐
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目标一
请据图文资料辨析大分子物质进、出肾小管上皮细胞的方式
5
原尿中每天滤出的蛋白质可达1.8g左右，但尿液中几乎无蛋白质
一些大分子物质会与细胞膜上的特定蛋白质相互识别并被“拽住”，细胞膜内陷形成小囊泡，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
4
（1）胞吞、胞吐过程的实现与生物膜结构的特性有什么关系？
（2）物质通过胞吞、胞吐进出细胞的方式有何特点？
生物膜的流动性是胞吞、胞吐的基础
需要消耗能量和特定蛋白质的识别
4
（3）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，包裹在囊跑中的蛋白质就可以胞吐的方式分泌到细胞外。
4
2.1 胞吞、胞吐的过程
胞吞过程
与膜上的蛋白质结合
细胞膜内陷
举例： 白细胞吞噬病菌、 变形虫吞食细菌等食物颗粒。
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
需要能量
2.1 胞吞、胞吐的过程
胞吐过程
举例: 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。
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
需要能量
3. 结构基础： 细胞膜的流动性
4. 意义：
通过胞吐细胞向外分泌分泌蛋白和激素，通过胞吞消灭细菌、癌细胞、及衰老的红细胞、细胞碎片从保证生命活动的正常进行。
2.运输特点： 消耗能量、 不需要载体（需要膜上的蛋白质的参与）
提示： 胞吞、胞吐属于跨膜运输，但穿过的膜层数为0层。
1.运输的物质：大分子或颗粒
与社会的联系
痢疾内变形虫
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。
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目标一
物质跨膜运输小结
三
通过胞吞或胞吐的方式进出细胞，需要蛋白质的参与，也与膜的流动性相关
自由扩散进出细胞
不带电荷的小分子
离子和有机小分子
大分子物质
借助转运蛋白质通过协助扩散或主动运输进出细胞
具有专一性，其种类和数量对物质的跨膜运输起决定性作用（细胞膜选择透过性的基础）
1.被动运输与主动运输的比较
物质跨膜运输的方式 被动运输 主动运输
运输方向
是否需要转运蛋白
是否消耗能量
实例
高浓度→低浓度
低浓度→高浓度
不需要
需要
需要
不消耗
消耗
氧气、水、甘油等通过细胞膜
葡萄糖通过红细胞
水通过水通道
K+通过离子通道
葡萄糖、氨基酸通过小肠上皮细胞膜
离子通过细胞膜等
自由扩散
协助扩散
②运输方式： ； 影响a点运输速率的因素是： ；b点之后运输速率不再改变的原因是 。
2.分析下列曲线所代表的物质运输方式及物质运输速率的影响因素
运输方式： ； 影响物质运输速率的因素有： 。
自由扩散
物质浓度
协助扩散或主动运输
物质浓度
膜上转运蛋白的数量有限
④运输方式： 。a点所需能量来自于无氧呼吸，影响b点运输速率的因素是： ；c点之后运输速率不再改变的原因是 。
③运输方式： ；
2.分析下列曲线所代表的物质运输方式及物质运输速率的影响因素
自由扩散或协助扩散或哺乳动物成熟红细胞的主动运输
主动运输
氧气浓度
膜上载体蛋白的数量有限
1. 主动运输的能量可来自ATP水解或电化学梯度(离子的浓度梯度)，下图是与小肠上皮细胞有关的葡萄糖跨膜运输的示意图，其中a、b、c表示载体蛋白。据图分析，下列叙述正确的是
A．载体蛋白b转运葡萄糖的过程中需要ATP水解供能
B．在载体蛋白c的协助下，细胞内外的Na＋浓度趋于相同
C．肠腔中的Na＋浓度降低，会影响小肠上皮细胞吸收葡萄糖
D．机体短暂的供氧不足，会影响葡萄糖由小肠上皮细胞进入组织液
C
2. 如图所示为细胞对大分子物质“胞吞”和“胞吐”的过程。下列有关叙述错误的是
A. a与b过程的实现与生物膜的流动性有关
B. a与b是普遍存在的物质跨膜运输的方式
C. a过程形成的囊泡，在细胞内可以被溶酶体降解
D. 细胞通过a过程摄取大分子时不需要膜上的蛋白质识别
D
A. 图1表示的运输方式是主动运输
B. 如果土壤中被运输的矿质离子浓度过高，可能会引起植物死亡
C. 图2中的a曲线表示的运输方式是自由扩散
D. 如果图2中b曲线表示的运输方式是协助扩散，则曲线达到平衡时的限制因素是载体蛋白数量或ATP
3. 下图中图1是植物从土壤中吸收某种矿质离子的过程，图2表示被运输分子的浓度和运输速率的关系。下列相关叙述中，错误的是
C
课堂小结
被动
浓度差
浓度差
载体蛋白
载体蛋白
能量
流动性
谢谢观看

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