2020_2021学年新教材高中生物第4章细胞的物质输入和输出第2节主动运输与胞吞胞吐课件新人教版必修1

2020_2021学年新教材高中生物第4章细胞的物质输入和输出第2节主动运输与胞吞胞吐课件新人教版必修1

第 2 节　主动运输与胞吞、胞吐 课标要求 核心素养 1. 掌握区分被动运输和主动运输的方法。 2. 理解主动运输对细胞生活的意义。 3. 掌握胞吞、胞吐的特点及对细胞的生命活动的意义。 1. 生命观念 —— 结构与功能观：细胞膜结构与物质运输功能的适应性。 2. 科学思维 —— 分析与综合：对比分析物质运输方式的特点，归纳异同点。 3. 科学探究 —— 根据物质运输方式的差异，设计实验探究某种物质的运输方式。 新知预习 · 双基夯实 一、主动运输 1 ． 概念： 物质从 __________ 一侧运输到 __________ 一侧，需要 ____________ 的协助，同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的 ________ 。 2 ． 特点： ______( 填 “ 顺 ” 或 “ 逆 ” ) 浓度梯度， ________( 填 “ 需要 ” 或 “ 不需要 ” ) 载体， ________( 填 “ 需要 ” 或 “ 不需要 ” ) 能量。 低浓度 高浓度 载体蛋白 能量 逆 需要 需要 3 ． 举例： __________________________________________________ ______________________ 。 4 ． 意义： 主动运输方式保证了活细胞能够按照 ____________ 的需要，主动选择吸收所需要的 ____________ ，排出 ____________ 和对细胞有害的物质。 小肠上皮细胞吸收离子、氨基酸、葡萄糖，肾小管上皮 细胞吸收无机盐离子等 生命活动 营养物质 代谢废物 二、胞吞与胞吐 项目 方式名称 过程 进细胞方式 ________ 大分子 → 细胞膜表面 → 细胞膜内陷形成 ________ → 小囊从细胞膜上分离下来，形成 ________ → 进入细胞内部 出细胞方式 ________ 大分子先在细胞内形成 ________ → 囊泡移动到 __________ 处 → 与细胞膜融合 → 大分子排出细胞 胞吞 小囊 囊泡 胞吐 囊泡 细胞膜 三、物质运输的特点及与生物膜的关系 除一些不带电荷的小分子可以 ____________ 的方式进出细胞外，离子和较小的有机分子 ( 葡萄糖和氨基酸等 ) 的跨膜运输必须借助于 ____________ ，这体现了蛋白质是 ____________________ 。一种转运蛋白往往只适合转运特定的物质，因此，细胞膜上转运蛋白的 _____________ ，或 ___________________ 的变化，对许多物质的跨膜运输起着 __________ 的作用，这也是细胞膜具有选择透过性的结构基础。像蛋白质这样的生物大分子，通过 ______________ 进出细胞，其过程也需要膜上蛋白质的参与，更离不开膜上磷脂双分子层的 __________ 。 自由扩散 转运蛋白 生命活动的承担者 种类和数量 转运蛋白空间结构 决定性 胞吞或胞吐 流动性 (1) 主动运输过程中，需要载体蛋白协助和 ATP 提供能量。 ( 　　 ) (2) 植物细胞通过主动运输吸收不同矿质离子的速率都相同。 ( 　　 ) (3) 大分子有机物要通过载体蛋白的协助才能进入细胞内。 ( 　　 ) (4) 需要消耗 ATP 的运输方式都是主动运输。 ( 　　 ) (5) 胞吞、胞吐过程体现了细胞膜的选择透过性。 ( 　　 ) (6) 低温不影响矿质离子的吸收速率。 ( 　　 ) (7) 同一种物质进出不同细胞时，运输方式可能不同。 ( 　　 ) √ × × × × × √ 思考： 1 ．主动运输需要的能量主要通过细胞进行有氧呼吸提供。植物生长需从土壤中吸收大量无机盐。请解释在农业生产中为什么要给作物松土？ 提示： 松土可增加土壤中 O 2 含量，促进有氧呼吸，有利于植物主动吸收各种无机盐离子。 2 ． 从主动运输的条件角度分析，与主动运输有直接关系的细胞器有哪些？ 提示： 提供能量的细胞器是线粒体，提供载体蛋白的细胞器是核糖体。 学霸记忆 · 素养积累 1 ．主动运输既需要消耗能量，又需要载体蛋白，无机盐离子主要以主动运输方式出入细胞。 2 ．大分子物质或颗粒性物质进出细胞依赖于胞吞或胞吐。 3 ．物质跨膜运输与细胞膜的选择透过性和流动性有关。 课内探究 · 名师点睛 影响主动运输的因素 (1) 载体蛋白的种类和数量： ①载体具有特异性：不同物质的运输所需的载体蛋白不同；不同生物膜上的载体蛋白的种类和数目不同。 ②载体具有饱和性：当细胞膜上的载体运输某物质已达饱和时，细胞吸收该物质的速率不再随物质浓度的增大而增大。 ③载体在运输过程中不被 “ 消耗 ” ，可以反复利用。 (2) 能量供应：凡是能够影响能量供应 ( 呼吸作用 ) 的因素都影响主动运输的速率，如温度、氧气浓度等。 一 主动运输 甲、乙两种物质在细胞内外的浓度情况如图所示。在进行跨膜运输时，下列说法正确的是 ( 　　 ) A ．甲运出细胞一定有载体蛋白的参与 B ．甲进入细胞一定需要能量 C ．乙运出细胞一定有载体蛋白的参与 D ．乙进入细胞一定不需要能量 典例剖析 典例 1 A 解析： 甲物质在细胞外浓度高，细胞内浓度低，所以甲物质运出细胞是由低浓度一侧到高浓度一侧，只有主动运输才能实现，此运输方式既需要能量又需要载体；甲物质进入细胞是从高浓度一侧向低浓度一侧，即顺浓度梯度进行的，不一定需要能量。乙物质细胞内浓度高，细胞外浓度低，进细胞时是主动运输，需要能量和载体蛋白，出细胞时是顺浓度梯度进行的，不一定需要载体蛋白。 1 ．如图是某植物在不同 O 2 浓度下，从培养液中吸收 Ca 2 ＋ 和 Si 2 ＋ 的曲线图。造成 A 、 B 两点吸收量差异与 B 、 C 两点吸收量差异的主要因素分别是 ( 　　 ) A ．离子浓度、载体数量 B ．离子浓度、呼吸作用强度 C ．载体数量、离子浓度 D ．载体数量、呼吸作用强度 变式训练 D 解析： 随着 O 2 浓度的增加，植物细胞有氧呼吸加强，产生的能量逐渐增多，两种离子的吸收量均增加，因此这两种离子进入细胞的方式均为主动运输。主动运输与载体和能量密切相关。 A 、 B 两点对应的 O 2 浓度相同，表示能量供应相同，但无机盐离子的吸收量不同，因此影响吸收量的因素是载体数量。 B 、 C 两点涉及的都是吸收 Ca 2 ＋ 的量，因此载体蛋白相同，但是 B 、 C 两点对应的 O 2 浓度不同，所以 B 、 C 两点吸收量差异的影响因素主要是能量，即与植物细胞呼吸作用强度有关。 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。大分子物质是通过胞吞和胞吐进出细胞的。 1 ． 胞吞 (1) 含义：当细胞摄取大分子时，首先是大分子与膜上的蛋白质结合，从而引起这部分细胞膜内陷形成小囊，包围着大分子，然后小囊从细胞膜上分离下来，形成囊泡，进入细胞内部，这种现象叫胞吞。 二 胞吞和胞吐 (3) 举例：胰岛 B 细胞分泌胰岛素、浆细胞分泌抗体等。 3 ． 特点： 胞吞和胞吐都依赖于细胞膜的流动性。 拓展 (1) 胞吞和胞吐的实质：物质没有从膜的一侧穿过膜到膜的另一侧。 (2) 胞吞和胞吐是一些不能穿过细胞膜的物质进出细胞的方式，通过胞吞进入细胞的物质可以被细胞利用，若不被利用，则可通过胞吐再将其排出细胞，这样既能维持细胞内环境的稳定，防止疾病的发生，又能满足细胞对营养物质的需求。 (2019 · 山东潍坊高一期中 ) 下列物质进出细胞的方式中，最能说明细胞膜具有流动性的是 ( 　　 ) A ．自由扩散　　　　　 B ．主动运输 C ．协助扩散 D ．胞吞和胞吐 解析： 胞吞和胞吐依赖于细胞膜的流动性， D 正确。 典例剖析 典例 2 D 2 ．下图图甲中曲线 a 、 b 表示物质跨膜运输的两种方式，图乙表示细胞对大分子物质胞吞和胞吐的过程。下列相关叙述错误的是 ( 　　 ) 变式训练 A ．图甲中 a 表示自由扩散， b 表示协助扩散或主动运输 B ．图甲中 b 曲线达到最大转运速率后的限制因素是转运蛋白的数量 C ．图乙中的胞吐和胞吞过程说明细胞膜具有选择透过性 D ．图乙中的胞吐和胞吞过程都需要消耗 ATP 答案： C 解析： 方式 a 只与浓度有关，且与浓度呈正相关，属于自由扩散；方式 b 除了与浓度相关外，还与转运蛋白的数量有关，属于协助扩散或主动运输， A 、 B 正确；题图乙中的胞吞和胞吐过程说明细胞膜具有一定的流动性， C 错误；胞吞和胞吐是耗能过程，需要细胞内部提供能量， D 正确。 指点迷津 · 拨云见日 一、物质运输方式的判断 1 ． 结合实例直接进行判断 运输方式 实例 自由扩散 小部分水、气体 (O 2 、 CO 2 等 ) 、脂溶性物质 ( 甘油、脂肪酸、性激素、乙醇、乙二醇、苯等 ) 进出细胞 协助扩散 葡萄糖进入红细胞、大部分水进出细胞 主动运输 无机盐离子、氨基酸、核苷酸、葡萄糖 ( 进入红细胞除外 ) 进出细胞 胞吐、胞吞 蛋白质的分泌、吞噬细胞吞噬抗原和细胞碎片等 2. 根据分子大小及对转运蛋白、能量的需要情况进行判断 ( 如图 ) 3 ． 根据运输方向判断 顺浓度梯度的跨膜运输方式是自由扩散和协助扩散，逆浓度梯度的跨膜运输方式一定是主动运输。 4 ． 根据达到平衡时的浓度判断 若达到平衡时细胞内外仍存在浓度差，则是主动运输，因为自由扩散和协助扩散达到平衡时，细胞内外浓度相等。 (2019 · 武汉外国语学校期末 ) 比较生物膜和人工膜 ( 双层磷脂 ) 对多种物质的通透性，结果如图。据此不能得出的推论是 ( 　　 ) A ．生物膜上存在着协助 H 2 O 通过的物质 B ．生物膜对 K ＋ 、 Na ＋ 、 Cl － 的通透具有选择性 典例 3 C C ．离子以协助扩散方式通过人工膜 D ．分子的大小影响其通过人工膜的扩散速率 解析： 生物膜对 H 2 O 的通透性要远大于人工膜，说明生物膜上存在着协助 H 2 O 通过的物质， A 正确；生物膜对 K ＋ 、 Na ＋ 、 Cl － 的通透性不同，说明生物膜对 K ＋ 、 Na ＋ 、 Cl － 的通透具有选择性， B 正确；人工膜对不同离子的通透性相同，说明离子通过人工膜时不需要载体协助，不属于协助扩散， C 错误；图中人工膜对不同分子的通透性不同，可见分子的大小影响其通过人工膜的扩散速率， D 正确。 二、影响物质跨膜运输的因素 1 ． 影响自由扩散和协助扩散的因素： 2. 影响主动运输的因素： (1) 载体蛋白的种类和数量：决定所运输的物质的种类和数量 ( 如图 ) 。载体蛋白的数量有限，当细胞膜上的载体蛋白达到饱和时，细胞吸收相应物质的速率不再随物质浓度的增大而增加。 (2) 能量：凡是影响细胞产生能量的因素都能影响主动运输，如 O 2 浓度、温度等 ( 如图 ) 。 注意： 与 O 2 浓度没有关系的跨膜运输方式有自由扩散和协助扩散，这两种方式都不需要细胞呼吸提供能量。 如图中曲线 a ， b 表示物质跨 ( 穿 ) 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 典例 4 C 解析： 由题图可知， a 为自由扩散， b 为协助扩散或主动运输。脂溶性小分子物质以自由扩散的方式进行运输，该过程不需要载体蛋白，载体蛋白不是覆盖在细胞膜表面，而是嵌入或贯穿磷脂双分子层；当载体蛋白达到饱和时， b 过程的转运速率达到最大；细胞呼吸影响主动运输而不影响自由扩散。  问题探讨 ⇨ P69 1 ． 提示： 不是被动运输，甲状腺滤泡上皮细胞吸收碘是逆浓度梯度运输，因此不是被动运输。 2 ． 提示： 需要细胞提供能量。 3 ． 提示： 具有一定的普遍性。如：人的红细胞内钾离子浓度比血浆高 30 倍，轮藻细胞中钾离子浓度比周围水环境高 63 倍。  思考 · 讨论 ⇨ P71 1 ． 提示： 胞吞和胞吐与生物膜具有一定的流动性有关。 2 ． 提示： 核糖体是细胞内合成蛋白质的场所。附着于内质网上的核糖体，主要是合成某些专供输送到细胞外面的分泌物质，如抗体、酶原或蛋白质类的激素等，最后以胞吐的方式分泌到细胞外发挥作用；游离核糖体所合成的蛋白质，多半是分布在细胞质基质中或供细胞本身生长所需要的蛋白质分子，此外还合成某些特殊蛋白质，如红细胞中的血红蛋白等，在细胞内发挥作用，不通过胞吐方式排出。  练习与应用 ⇨ P72 一、概念检测 1 ． (1)× 　 提示： 相对分子质量小的物质或离子也可以通过协助扩散方式进入细胞。 (2) × 　 提示： 大分子有机物一般通过胞吞的方式进入细胞。 (3) × 　 提示： 被动运输中的协助扩散需要转运蛋白的协助。 (4) × 　 提示： 主动运输的本质在于是否需要载体蛋白和消耗能量，而不在于浓度差。 2 ． A 　 提示： 果脯在腌制过程中，细胞已经死亡，细胞膜失去选择透过性。 3 ． A 　 提示： 细胞内生物大分子运出细胞的方式为胞吐。 二、拓展应用 1 ． 提示： 如果把草履虫放入蒸馏水中，伸缩泡伸缩频率加快，从而加快排出草履虫体内多余水分防止细胞过度吸水而涨破；如果把草履虫放入海水中，伸缩泡的伸缩频率减慢，减少水分的排出，从而维持细胞渗透压的平衡。 2 ． 提示： 主动运输。 实验思路：取甲、乙两组生长发育状况相同的柽柳幼苗，放入适宜浓度的含有无机盐的溶液中，甲组给予正常的呼吸条件，乙组抑制细胞呼吸，一段时间后测定两组植株根系对无机盐的吸收速率。