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第一册

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第一册

第 2 节　主动运输与胞吞、胞吐 一、主动运输 1 . 与被动运输相比 , 主动运输有什么特点 ? 答案 : 被动运输顺浓度梯度方向运输 , 主动运输逆浓度梯度方向运输 , 需要消耗细胞内化学反应释放的能量。 2 . 请分析主动运输有什么意义。 答案 : 保证了活细胞能够按照生命活动的需要 , 主动选择吸收所需要的营养物质 , 排出代谢废物和对细胞有害的物质。 3 . 结合主动运输所需条件分析 , 与主动运输有关的细胞器有哪些 ? 答案 : 能量 —— 线粒体 ; 载体蛋白 —— 核糖体。 4 . 囊性纤维病是细胞中转运氯离子的载体蛋白异常 , 影响氯离子的转运所致 , 这一事例说明什么问题 ? 答案 : 说明细胞膜对离子的吸收具有选择性是通过细胞膜上载体蛋白的种类和数量来实现的。 预习反馈 判断正误。 (1) 液泡中积累了大量离子 , 故液泡膜不具有选择透过性。 ( 　　 ) (2) 主动运输使膜内外物质浓度趋于一致 , 维持了细胞的正常代谢。 ( 　　 ) (3) 同一种物质进出不同细胞时 , 运输方式可能不同。 ( 　　 ) (4) 相对分子质量小的物质或离子都可以通过自由扩散进入细胞内。 ( 　　 ) (5) 被动运输都是顺浓度梯度进行的 , 既不需要消耗能量 , 也不需要借助膜上的转运蛋白。 ( 　　 ) (6) 主动运输都是逆浓度梯度进行的 , 既要消耗细胞的能量 , 也需要借助膜上的载体蛋白。 ( 　　 ) × × √ × × √ 二、胞吞与 胞吐 预习反馈 判断正误。 (1) 胞吞和胞吐都需要消耗能量 , 也需要载体。 ( 　　 ) (2) 胞吞和胞吐体现了膜的结构特性 —— 流动性。 ( 　　 ) (3) 胞吐的物质一定是大分子物质。 ( 　　 ) (4) 需要消耗 ATP 的运输方式都是主动运输。 ( 　　 ) (5) 大分子有机物要通过载体蛋白的协助才能进入细胞内。 ( 　　 ) × √ × × × 探究点一 探究点二 主动运输 情境导引 构建模型是研究物质出入细胞的方式中常用的科学方法。下列各图是某小组同学所构建的模型及做出的相应的说明。 探究点一 探究点二 1 . 同学甲说 “ 图 1 说明该物质跨膜运输时会出现饱和现象 ”, 你认为做出判断的原因是什么 ? 答案 : 图 1 所示物质的运输方式需要转运蛋白 , 受转运蛋白数目的限制 , 因此会出现饱和现象。 2 . 同学乙说 “ 图 2 、图 3 所示方式为主动运输 ”, 你认为做出判断的原因是什么 ? 答案 : 图 2 中当细胞外浓度低于细胞内浓度时 , 随时间的推移 , 细胞内浓度还在逐步增加 , 说明该物质可以从低浓度一侧进入高浓度一侧 , 故该物质进入细胞的方式是主动运输。图 3 中矿质离子的跨膜运输有两个特点 : 一是逆浓度梯度 , 二是消耗 ATP, 故应为主动运输。 探究点一 探究点二 3 . 同学丙说 “ 图 4 说明该植物吸收 K + 不需要转运蛋白协助 ”, 你认同他的判断吗 ? 答案 : 不认同。图 4 中 O 2 浓度影响植物的呼吸作用 , 从而影响能量的产生 , 从图中可以看出 K + 的吸收速率受 O 2 浓度的影响 , 说明吸收 K + 需要消耗能量 ,O 2 浓度达到一定程度后 ,K + 吸收速率不再随着 O 2 浓度的增加而增加 , 说明该过程是主动运输 , 需要转运蛋白协助。 探究点一 探究点二 归纳提升 1 . 被动运输与主动运输的比较 探究点一 探究点二 2 . 不同因素对物质跨膜运输影响的曲线模型 影响物质跨膜运输的因素有多种。内部因素 —— 载体蛋白的种类、数量。外部因素 —— 物质的浓度、影响细胞呼吸强度的因素 ( 如 O 2 浓度、温度等 ) 。 (1) 物质浓度 ( 在一定的范围内 ) 探究点一 探究点二 (2) 氧气 浓度 (3) 温度 拓展提升主动运输的能量来源 主动运输所需的能源有三种类型 , 除了通过水解 ATP 获得能量 (ATP 驱动的泵 ) 之外 , 还可以是协同运输中的离子梯度动力 (ATP 间接供能 ) 以及光驱动的泵利用光能运输物质 ( 见于细菌 ) 。 探究点一 探究点二 典例剖析 (2020 江西南昌二中高一期末 ) 研究发现 , 在小肠绒毛的微绒毛面存在着两种运输葡萄糖的转运蛋白 ——SGLT1 和 GLUT2, 前者负责主动运输 , 后者负责协助扩散。科学家通过体外实验 , 将不同葡萄糖浓度下的运输速率绘制了如下图所示的曲线 , 下列说法中错误的是 ( 　　 ) 探究点一 探究点二 A. 主动运输需要消耗能量 B. 在较低浓度下 , 主动运输的转运蛋白先达到饱和状态 C. 在较高浓度下 , 细胞主要依赖主动运输来增大吸收速率 D. 小肠绒毛细胞对葡萄糖的运输两种方式在同时进行 解析 : 主动运输需要能量和细胞膜上的转运蛋白的协助 ,A 项正确 ; 分析题图可知 , 在较低浓度下 , 主动运输的转运蛋白先达到饱和状态 ,B 项正确 ; 在较高浓度下 ,GLUT2 的运输速率较大 , 所以细胞主要依赖协助扩散来增大吸收速率 ,C 项错误 ; 由题图可知 , 在一定浓度葡萄糖条件下 , 小肠绒毛细胞对葡萄糖的吸收既有协助扩散也有主动运输 ,D 项正确。 答案 : C 探究点一 探究点二 活学活练 1 . 下图表示小肠绒毛上皮细胞中的细胞膜对不同物质的转运 ( 转运的方向用箭头表明 , 黑点的数量代表每种物质的浓度 ), 下列叙述正确的是 ( 　　 ) A.a 物质可能是 O 2 ,b 物质可能是葡萄糖 B.a 物质可能是 H 2 O,b 物质可能是甘油 C.a 物质可能是胆固醇 ,b 物质可能是 O 2 D.a 物质可能是葡萄糖 ,b 物质可能是氨基酸 解析 : a 物质由高浓度到低浓度运输 , 不需要能量和转运蛋白 , 运输方式是自由扩散 , 因而 a 物质可能是 O 2 ;b 物质由低浓度到高浓度 , 且需要载体蛋白和能量 , 运输方式是主动运输 , 因而 b 物质可能是葡萄糖或氨基酸。 答案 : A 探究点一 探究点二 2 . 科学家在研究细胞膜运输物质时发现有四种关系 , 分别用下图中四条曲线表示 , 在研究具体的物质 X 时 , 发现与曲线 ②④ 相符。则细胞膜运输物质 X 的方式是 ( 　　 ) A. 自由扩散　　　　　　 B. 主动运输 C. 协助扩散 D. 胞吐 探究点一 探究点二 解析 : 分析跨膜运输的方式 , 主要应从影响跨膜运输的因素 —— 转运蛋白和能量两方面考虑。曲线 ① 说明运输速率与物质的浓度有关 , 不受其他因素的限制 , 应为自由扩散。曲线 ② 表明在一定浓度范围内随物质浓度增加 , 运输速率加快 , 当达到一定程度后 , 运输速率不再增加 ( 运输速率受到转运蛋白数量的限制 ), 说明这种运输需要转运蛋白 , 不是自由扩散 , 是协助扩散或主动运输。曲线 ③ 说明运输速率与 O 2 浓度无关 , 不需要能量 , 说明这种方式不是主动运输 , 而是一种被动运输 ( 自由扩散或协助扩散 ) 。曲线 ④ 说明运输速率与 O 2 浓度有关 , 整个过程是需要能量的 , 只能是主动运输。综合分析 , 运输物质 X 的方式是主动运输。 答案 : B 探究点一 探究点二 3 . 在顺浓度梯度的情况下 , 葡萄糖、氨基酸等分子可以进入细胞。当细胞外葡萄糖或氨基酸的浓度低于细胞内时 , 如果细胞需要 , 它们仍能进入细胞。关于此现象 , 下列叙述正确的是 ( 　　 ) A. 这说明葡萄糖、氨基酸等分子是通过主动运输进出细胞的 B. 这说明主动运输既能将物质从高浓度一侧运输到低浓度一侧 , 也可从低浓度一侧运输到高浓度一侧 C. 葡萄糖、氨基酸等分子顺浓度梯度进入细胞时不需要细胞化学反应所产生的能量 , 逆浓度梯度进入细胞时需要 D. 此现象表明葡萄糖、氨基酸等分子进出细胞与浓度无关 , 所以它们的运输方式应为被动运输 探究点一 探究点二 解析 : 根据题意 , 在顺浓度梯度的情况下 , 葡萄糖、氨基酸等分子可以进入细胞 , 当细胞外葡萄糖或氨基酸的浓度低于细胞内时 , 如果细胞需要 , 它们仍能进入细胞。这是因为葡萄糖、氨基酸等分子顺浓度梯度进入细胞时不需要细胞化学反应所产生的能量 , 是协助扩散的方式 ; 逆浓度梯度进入细胞时需要消耗能量 , 是主动运输过程 , 主动运输能根据细胞需要与否 , 主动选择性吸收所需要的物质。 答案 : C 探究点一 探究点二 胞吞 和胞吐 情境导引 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。变形虫摄取水中的有机物颗粒 , 就需要解决大分子物质进入细胞的问题。乳腺细胞合成的蛋白质、内分泌腺分泌细胞合成的蛋白质类激素、消化腺细胞分泌的消化酶 , 都需要排出细胞外。其实 , 大部分细胞都能够摄入和排出特定的大分子物质。这些大分子是怎样进出细胞的呢 ? 请结合变形虫的胞吞和胞吐示意图 , 讨论相关问题。 探究点一 探究点二 1 . 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成小囊 , 包围着大分子。试推测 “ 膜上的蛋白质 ” 有什么作用 ? 答案 : 膜上的蛋白质起识别作用 , 保证细胞需要的分子才能被细胞摄入。 2 . 胞吞、胞吐过程的实现与生物膜的流动性有什么关系 ? 答案 : 细胞膜结构的流动性是胞吞、胞吐的基础 , 胞吞、胞吐过程中膜的变形本身也体现了膜的流动性。 探究点一 探究点二 3 . 细胞在进行物质输入、输出时 , 不同的物质有不同运输方式 , 与哪些因素有关 ? 体现了细胞膜功能上具有什么特点 ? 答案 : 物质进出细胞有不同运输方式 , 这与物质的分子特性、大小、浓度 , 特别是细胞膜上转运蛋白的种类和数量等有关。体现了细胞膜功能上具有选择透过性的特点。例如 , 主动运输可以逆浓度进行 , 实现被动运输不能完成的运输任务。胞吞、胞吐可以一次性吸收或释放大量大分子物质 , 或者完成吞噬细菌、病毒等复杂的生命活动。这些运输过程都依赖于细胞膜的结构 , 细胞通过被动运输、主动运输、胞吞、胞吐有选择地吸收或排出物质以维持细胞的正常代谢活动。 探究点一 探究点二 归纳提升 1 . 胞吞、胞吐需要消耗能量 , 不需要转运蛋白。 2 . 胞吞、胞吐的结构基础是生物膜的流动性。 3 . 胞吞和胞吐过程中都存在膜的融合 , 膜的面积都会发生相应的变化。 4 . 胞吞、胞吐过程与细胞膜上糖蛋白的识别作用有关。 探究点一 探究点二 方法技巧 判断物质出入细胞的 方法 探究点一 探究点二 典例剖析 受体介导的胞吞是一种特殊类型的胞吞作用 , 主要用于摄取特殊的生物大分子 , 其过程如下图所示 , 下列有关叙述不正确的是 ( 　　 ) A. 该过程以膜的流动性为基础 B. 该过程能体现细胞膜的选择透过性 C.Na + 、 K + 等无机盐离子也可通过此方式运输 D. 受体介导的胞吞过程存在细胞识别并需要内部供能 探究点一 探究点二 解析 : 胞吞与胞吐均以膜的流动性为基础 ,A 项正确 ; 图示过程能体现细胞膜的选择透过性 ,B 项正确 ;Na + 、 K + 等无机盐离子进行跨膜运输 , 不能通过此方式运输 ,C 项错误 ; 受体介导的胞吞过程细胞供能 , 且依赖细胞识别来实现 ,D 项正确。 答案 : C 探究点一 探究点二 活学活练 下图表示细胞对大分子物质 “ 胞吞 ” 和 “ 胞吐 ” 的过程。下列与此有关的叙述 , 错误的是 ( 　　 ) A.a 与 b 均要以膜的流动性为基础才可能发生 B.a 要有细胞表面识别和内部供能才可能完成 C.b 可导致膜成分的更新 D.b 与 a 分别是细胞排泄废物和摄取养分的基本方式 解析 : 大分子物质都不能直接穿膜运输 , 依赖细胞膜的胞吞和胞吐来运输 , 胞吞大分子不是任意的 , 要通过糖蛋白的识别作用才能进行。胞吐伴随着膜面积的增大和膜成分的更新。细胞摄取养分和排泄废物的基本方式是主动运输和被动运输。 答案 : D