高中生物學(xué)必修1分子與細(xì)胞第四章

細(xì)胞的物質(zhì)

輸入和輸出第4節(jié)

主動(dòng)運(yùn)輸與胞吞、胞吐學(xué)習(xí)目標(biāo)1.闡明主動(dòng)運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程、特點(diǎn)和意義。2.舉例說(shuō)明胞吞和胞吐的過(guò)程。3.利用細(xì)胞膜的流動(dòng)鑲嵌模型解釋各種物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞健Ｇ榫程骄?

人體甲狀腺分泌的甲狀腺激素，在生命活動(dòng)中起著重要作用。碘是合成甲狀腺激素的重要原料。甲狀腺濾泡上皮細(xì)胞內(nèi)碘濃度比血液中高20-25倍。討論1、甲狀腺濾泡上皮細(xì)胞吸收碘是通過(guò)被動(dòng)運(yùn)輸嗎？聯(lián)想逆水行舟的情形，甲狀腺濾泡上皮細(xì)胞吸收碘是否需要細(xì)胞提供能量？討論2、這在各種物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸中是特例還是有一定的普遍性呢？討論3、不是需要細(xì)胞提供能量具有一定的普遍性一、主動(dòng)運(yùn)輸人體紅細(xì)胞中K+的濃度比血漿高30倍一、主動(dòng)運(yùn)輸輪藻細(xì)胞中K+的濃度比周?chē)h(huán)境高63倍一、主動(dòng)運(yùn)輸小腸液中葡萄糖濃度小腸上皮細(xì)胞中葡萄糖的濃度低于為什么能逆濃度運(yùn)輸呢一、主動(dòng)運(yùn)輸一、主動(dòng)運(yùn)輸1、概念

物質(zhì)逆濃度梯度進(jìn)行跨膜運(yùn)輸，需要載體蛋白的協(xié)助，同時(shí)還需要消耗細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)所釋放的能量，這種方式叫做主動(dòng)運(yùn)輸。2、特點(diǎn)一、主動(dòng)運(yùn)輸①逆濃度梯度運(yùn)輸②需要載體蛋白③消耗能量3、意義

主動(dòng)運(yùn)輸普遍存在于動(dòng)植物和微生物細(xì)胞中，細(xì)胞通過(guò)主動(dòng)選擇吸收所需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，排出代謝廢物和對(duì)細(xì)胞有害的物質(zhì)，保證了細(xì)胞和個(gè)體生命活動(dòng)的需要。一、主動(dòng)運(yùn)輸拓展延伸1、影響主動(dòng)運(yùn)輸?shù)囊蛩丌佥d體蛋白的種類(lèi)和數(shù)量不同物質(zhì)的運(yùn)輸需要特定的載體蛋白，一種載體蛋白通常只適合與一種或一類(lèi)離子或分子結(jié)合。

載體蛋白的種類(lèi)決定了細(xì)胞能夠運(yùn)輸?shù)奈镔|(zhì)類(lèi)型，而載體蛋白數(shù)量的多少則直接影響運(yùn)輸速率。當(dāng)細(xì)胞膜上的載體蛋白達(dá)到飽和時(shí)，細(xì)胞吸收相應(yīng)物質(zhì)的速率不再隨物質(zhì)濃度的增大而增加。拓展延伸一、主動(dòng)運(yùn)輸1、影響主動(dòng)運(yùn)輸?shù)囊蛩丌谀芰抗?yīng)主動(dòng)運(yùn)輸需要消耗能量，能量主要來(lái)自細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的ATP。凡是影響細(xì)胞產(chǎn)生能量的因素，如氧氣濃度、溫度等，都會(huì)影響主動(dòng)運(yùn)輸。例如，在缺氧條件下，細(xì)胞呼吸減弱，ATP生成減少，主動(dòng)運(yùn)輸?shù)乃俾蕰?huì)下降。運(yùn)輸速率(V)O2濃度O無(wú)氧呼吸提供能量PP點(diǎn)后，運(yùn)輸速率受載體蛋白數(shù)量限制拓展延伸一、主動(dòng)運(yùn)輸2、主動(dòng)運(yùn)輸?shù)念?lèi)型（1）第一類(lèi)：直接消耗ATP的主動(dòng)運(yùn)輸通常稱(chēng)為泵（ATP驅(qū)動(dòng)泵），注意：ATP驅(qū)動(dòng)泵既是載體同時(shí)也是催化ATP水解的酶。拓展延伸一、主動(dòng)運(yùn)輸2、主動(dòng)運(yùn)輸?shù)念?lèi)型（2）第二類(lèi)：間接消耗ATP的主動(dòng)運(yùn)輸例如：腎小管上皮細(xì)胞逆濃度吸收氨基酸、小腸上皮細(xì)胞逆濃度吸收葡萄糖，沒(méi)有直接消耗ATP，而是利用Na+濃度差的能量。但是Na+濃度差的建立是依靠Na+-K+泵的，而Na+-K+泵需要消耗ATP。一、主動(dòng)運(yùn)輸ATP驅(qū)動(dòng)型

協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)型

光驅(qū)動(dòng)型拓展延伸2、主動(dòng)運(yùn)輸?shù)念?lèi)型拓展延伸一、主動(dòng)運(yùn)輸3、自由擴(kuò)散、協(xié)助擴(kuò)散和主動(dòng)運(yùn)輸?shù)谋容^自由擴(kuò)散：b協(xié)助擴(kuò)散：cd主動(dòng)運(yùn)輸：ae項(xiàng)

目被動(dòng)運(yùn)輸主動(dòng)運(yùn)輸

自由擴(kuò)散協(xié)助擴(kuò)散運(yùn)輸方向高濃度→低濃度高濃度→低濃度低濃度→高濃度是否需蛋白質(zhì)不需要需要（通道蛋白、載體蛋白）需要載體蛋白是否耗能不耗能不耗能消耗能量拓展延伸一、主動(dòng)運(yùn)輸3、自由擴(kuò)散、協(xié)助擴(kuò)散和主動(dòng)運(yùn)輸?shù)谋容^拓展延伸一、主動(dòng)運(yùn)輸3、自由擴(kuò)散、協(xié)助擴(kuò)散和主動(dòng)運(yùn)輸?shù)谋容^自由擴(kuò)散代表例子：①O2、CO2、水（小部分）②脂溶性物質(zhì)：甘油、乙醇、苯，性激素等協(xié)助擴(kuò)散：①葡萄糖通過(guò)載體蛋白進(jìn)入紅細(xì)胞②水（大部分水通過(guò)通道蛋白的運(yùn)輸）③離子通過(guò)離子通道蛋白運(yùn)輸；靜息電位：K+外流動(dòng)；作電位：Na+內(nèi)流主動(dòng)運(yùn)輸：①小腸上皮細(xì)胞吸收葡萄糖、氨基酸；②離子通過(guò)細(xì)胞膜（如Na+—K+泵）注意：1、同一種物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的方式在不同情境下不一樣。

2、協(xié)助擴(kuò)散里有載體蛋白或通道蛋白，主動(dòng)運(yùn)輸里只有載體蛋白3、在某一時(shí)刻主動(dòng)運(yùn)輸可能是順濃度梯度，但是需要消耗能量。二、胞吞和胞吐

轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白雖然能夠幫助許多離子和小的分子通過(guò)細(xì)胞膜，但是，對(duì)于像蛋白質(zhì)和多糖這樣的生物大分子的運(yùn)輸卻無(wú)能為力這些大分子是怎樣進(jìn)出細(xì)胞的呢？二、胞吞和胞吐二、胞吞和胞吐1、胞吞概念：當(dāng)細(xì)胞攝取大分子時(shí)，首先是大分子與膜上的蛋白質(zhì)結(jié)合，從而引起這部分細(xì)胞膜內(nèi)陷形成小囊，包圍著大分子。然后小囊從細(xì)胞膜上分離下來(lái)，形成囊泡進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部，這種現(xiàn)象叫作胞吞。概念：細(xì)胞需要外排的大分子，先在細(xì)胞內(nèi)形成囊泡，囊泡移動(dòng)到細(xì)胞膜處，與細(xì)胞膜融合，將大分子排出細(xì)胞，這種現(xiàn)象叫作胞吐。2、胞吐實(shí)例：內(nèi)分泌腺分泌細(xì)胞合成的蛋白質(zhì)類(lèi)激素、消化腺細(xì)胞分泌的消化酶。實(shí)例：白細(xì)胞吞噬病菌、變形蟲(chóng)吞食細(xì)菌等食物顆粒。二、胞吞和胞吐3、胞吞、胞吐運(yùn)輸方式小結(jié)主要運(yùn)輸大分子（3）結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)：（4）意義：（2）運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)：（1）運(yùn)輸?shù)奈镔|(zhì)：胞吞不需要載體蛋白的協(xié)助，但需要細(xì)胞膜上特定蛋白質(zhì)的識(shí)別，需要消耗細(xì)胞呼吸釋放的能量。細(xì)胞膜具有一定的流動(dòng)性保證生命活動(dòng)的正常進(jìn)行。拓展延伸二、胞吞和胞吐2、胞吐的囊泡形成與高爾基體有關(guān)1、胞吞形成的囊泡在細(xì)胞內(nèi)可以被溶酶體降解3、胞吞或胞吐穿膜層數(shù)為0層4、胞吞過(guò)程需要某些特定的膜蛋白的作用，但是不需要轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的作用。5、胞吐不是只能運(yùn)輸大分子物質(zhì)，也可以運(yùn)輸小分子物質(zhì)，如神經(jīng)遞質(zhì)。6、被動(dòng)運(yùn)輸和主動(dòng)運(yùn)輸主要體現(xiàn)了膜的選擇透過(guò)性，胞吞、胞吐主要體現(xiàn)了膜的流動(dòng)性。二、胞吞和胞吐拓展延伸2、胞吞的類(lèi)型二、胞吞和胞吐拓展延伸3.“兩看看法”快速判定物質(zhì)出入細(xì)胞的方式一看濃度低濃度到高濃度---主動(dòng)運(yùn)輸高濃度到低濃度需轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白---協(xié)助擴(kuò)散不需轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白---自由擴(kuò)散二看能量不消耗能量--被動(dòng)運(yùn)輸消耗能量不需轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白--自由擴(kuò)散需轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白--協(xié)助擴(kuò)散小分子---一般為主動(dòng)運(yùn)輸大分子---胞吞或胞吐拓展----影響物質(zhì)跨膜運(yùn)輸速率的因素二、胞吞和胞吐1、溫度溫度影響細(xì)胞膜上蛋白質(zhì)、磷脂等分子的移動(dòng)，對(duì)自由擴(kuò)散、協(xié)助擴(kuò)散、主動(dòng)運(yùn)輸和胞吞胞吐均有影響2、O2O2濃度影響細(xì)胞呼吸，影響能量供應(yīng)，對(duì)被動(dòng)運(yùn)輸無(wú)影響，對(duì)主動(dòng)運(yùn)輸和胞吞胞吐有影響3、膜兩側(cè)物質(zhì)濃度差濃度差大影響大---被動(dòng)運(yùn)輸濃度差影響不大大---主動(dòng)運(yùn)輸、胞吞胞吐拓展----影響物質(zhì)跨膜運(yùn)輸速率的因素二、胞吞和胞吐4、膜上蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白種類(lèi)和數(shù)量---協(xié)助擴(kuò)散和主動(dòng)運(yùn)輸識(shí)別蛋白---胞吞胞吐5、常見(jiàn)圖形練習(xí)與應(yīng)用一、概念檢測(cè)1.一種物質(zhì)進(jìn)行跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞脚c該物質(zhì)的分子大小等性質(zhì)有關(guān)。判斷下列有關(guān)物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)南嚓P(guān)表述是否正確。(1)相對(duì)分子質(zhì)量小的物質(zhì)或離子都可以通過(guò)自由擴(kuò)散進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)。()(2)大分子有機(jī)物要通過(guò)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的作用才能進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，并且要消耗能量。

(

)(3)被動(dòng)運(yùn)輸都是順濃度梯度進(jìn)行的，既不需要消耗能量，也不需要借助膜上的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白。

(

)(4)主動(dòng)運(yùn)輸都是逆濃度梯度進(jìn)行的，既要消耗細(xì)胞的能量，也需要借助膜上的載體蛋白。

(

)????練習(xí)與應(yīng)用2.下列有關(guān)物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)臄⑹?，錯(cuò)誤的是()A.果脯在腌制中慢慢變甜，是細(xì)胞主動(dòng)吸收糖分的結(jié)果B.脂溶性物質(zhì)較易通過(guò)自由擴(kuò)散進(jìn)出細(xì)胞C.葡萄糖進(jìn)入紅細(xì)胞需要借助轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白但不消耗能量，屬于協(xié)助擴(kuò)散D.大腸桿菌吸收K+既消耗能量，又需要借助膜上的載體蛋白，屬于主動(dòng)運(yùn)輸A練習(xí)與應(yīng)用3.細(xì)胞內(nèi)的生物大分子(如胃蛋白酶原)運(yùn)出細(xì)胞的方式是()A.胞吐

B.協(xié)助擴(kuò)散C.自由擴(kuò)散

D.被動(dòng)運(yùn)輸A練習(xí)與應(yīng)用1.淡水中生活的原生動(dòng)物，如草履蟲(chóng)，能通過(guò)伸縮泡排出細(xì)胞內(nèi)過(guò)多的水，以防止細(xì)胞漲破如果將草履蟲(chóng)放人蒸餾水或海水中，推測(cè)其伸縮泡的伸縮情況，分別會(huì)發(fā)生什么變化?放入蒸餾水中的草履蟲(chóng)，其伸縮泡的伸縮頻率加快，放入海水中的則伸縮頻率減慢。二、拓展應(yīng)用練習(xí)與應(yīng)用2.檉柳是強(qiáng)耐鹽植物，它的葉子和嫩枝可以將吸收到植物體內(nèi)的無(wú)機(jī)鹽排出體外。檉柳的根部吸收無(wú)機(jī)鹽離子是主動(dòng)運(yùn)輸還是被動(dòng)運(yùn)輸?如果要設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)加以證明，請(qǐng)說(shuō)出實(shí)驗(yàn)思路。主動(dòng)運(yùn)輸和被動(dòng)運(yùn)輸?shù)膮^(qū)別之一是是否需要能量，而能量來(lái)自細(xì)胞呼吸，故可通過(guò)抑制根細(xì)胞呼吸，并觀察無(wú)機(jī)鹽離子吸收