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主動運(yùn)輸與胞吐、胞吐
第四章 第2節(jié)
第四章 細(xì)胞的輸入和輸出
本節(jié)聚焦
主動運(yùn)輸與被動運(yùn)輸?shù)膮^(qū)別是什么？這對細(xì)胞的生活有什么意義？
胞吞、胞吐有什么特點？對于細(xì)胞的生命活動有什么意義？
物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞脚c細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)有什么關(guān)系？
（1課時）
胞吞
消化
細(xì)胞核
廢物
胞吐
目標(biāo)
01
02
03
采用歸納與比較、模型與建模的方法,說明主動運(yùn)輸和被動運(yùn)輸?shù)年P(guān)系。
(科學(xué)思維)
基于給定的事實,設(shè)計探究物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)倪^程。運(yùn)用物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的知識,了解與之相關(guān)的疾病,關(guān)注人體健康。(科學(xué)探究、社會責(zé)任)
運(yùn)用結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀念,說出細(xì)胞膜的特性與胞吞、胞吐的關(guān)系。(生命觀念)
學(xué)習(xí)目標(biāo)
問題探討
討論
1.甲狀腺濾泡上皮細(xì)胞吸收碘是通過被動運(yùn)輸嗎？
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？
人體甲狀腺分泌的甲狀腺激素，在生命活動中起著重要作用。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。
甲狀腺細(xì)胞的獨白
不是，
具有普遍性
甲狀腺
甲狀腺濾泡上皮細(xì)胞
碘濃度低
碘濃度高
被動運(yùn)輸都是順濃度梯度進(jìn)行的
實例一
實例二
實例三
小腸液中氨基酸、葡萄糖的濃度遠(yuǎn)低于它們在小腸上皮細(xì)胞中的濃度
輪藻細(xì)胞中K+的濃度比周圍水環(huán)境高63倍。
人紅細(xì)胞中K+的濃度比血漿高30倍。
逆濃度梯度運(yùn)輸?shù)膶嵗?br/>情 境1
看視頻：輪藻
輪藻細(xì)胞吸收K+是逆濃度的，那么需要轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白和能量嗎？
探索新知 一
主動運(yùn)輸
【任務(wù)①】 探究：主動運(yùn)輸發(fā)生的條件
資料1：輪藻對磷酸鹽的吸收可以從低濃度到高濃度，為探究輪藻對磷酸鹽的吸收是否需要能量，研究人員做了以下實驗：
【探索新知1】
一、主動運(yùn)輸
輪藻細(xì)胞
KH2PO4+蒸餾水
KH2PO4+有氧呼吸抑制劑
輪藻細(xì)胞
實驗結(jié)論：細(xì)胞完成逆濃度梯度運(yùn)輸（主動運(yùn)輸）__________。
需要能量
實驗前后溶液中磷酸鹽的濃度差mg/L
資料2：為探究細(xì)胞吸收磷酸鹽是否需要載體蛋白：
①研究人員合成人工膜將其置于磷酸鹽溶液中，并提供能量，一段時間后發(fā)現(xiàn)實驗前后磷酸鹽濃度幾乎沒有發(fā)生改變。
②隨后研究人員又在人工合成的脂雙層膜中鑲嵌入某種蛋白質(zhì)，將新合成的人工膜其置于磷酸鹽溶液中，并提供能量，一段時間后發(fā)現(xiàn)實驗前后磷酸鹽濃度降低了。
【任務(wù)①】 探究：主動運(yùn)輸發(fā)生的條件
【探索新知1】
一、主動運(yùn)輸
實驗結(jié)論：細(xì)胞完成逆濃度梯度運(yùn)輸（主動運(yùn)輸） ________。
需要轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白
【探索新知1】
一、主動運(yùn)輸
歸納總結(jié)
1.主動運(yùn)輸?shù)母拍睢⑦^程、特點和舉例
①概念：物質(zhì) 濃度梯度進(jìn)行跨膜運(yùn)輸，需要 的協(xié)助，同時還需要消耗細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)所釋放的 ，這種方式叫 。
②過程：
③特點：
④舉例：
逆
載體蛋白
能量
主動運(yùn)輸
逆濃度梯度運(yùn)輸（低→高）、需要載體蛋白、需要消耗能量。
一種載體蛋白通常只適合與一種或一類離子或分子結(jié)合。
離子或分子與載體蛋白結(jié)合后，在細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)釋 放 的
下，載體蛋白的 ，就將它所結(jié)合的離子或分子 ，載體蛋白隨后又 ，又可以去 的其他離子或分子。
能量的推動
空間結(jié)構(gòu)發(fā)生變化
從細(xì)胞膜一側(cè)轉(zhuǎn)到向另一側(cè)并釋放出來
恢復(fù)原狀
轉(zhuǎn)運(yùn)同種物質(zhì)
主動運(yùn)輸?shù)倪^程：
①直接消耗ATP的主動運(yùn)輸。
②間接消耗ATP的主動運(yùn)輸。
如：腎小管對氨基酸、葡萄糖的重吸收
【探索新知1】
一、主動運(yùn)輸
知識拓展
2.主動運(yùn)輸?shù)牟煌愋?br/>Na+-K+泵
H+泵
ATP驅(qū)動泵既是載體同時也是催化ATP水解的酶。
小腸上皮細(xì)胞逆濃度吸收葡萄糖時，沒有直接消耗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+需要消耗ATP。
通常稱為泵（ATP驅(qū)動泵）
【任務(wù)②】 探究：主動運(yùn)輸?shù)囊饬x
【探索新知1】
一、主動運(yùn)輸
資料3：人的原尿中的葡萄糖如果不能全部被腎小管上皮細(xì)胞重吸收，則會排出體外，對人體不利。機(jī)體每天可產(chǎn)生40～60 mmol氫離子固定酸，這些氫離子必須被中和并由腎臟排出，否則會對機(jī)體造成嚴(yán)重危害。腎小管通過主動運(yùn)輸分泌氫離子的功能可以確保其從尿液中順利排出。
主動選擇吸收所需要的物質(zhì)，排出代謝廢物和對細(xì)胞有害的物質(zhì)，從而保證細(xì)胞和個體生命活動的需要。
請根據(jù)資料分析主動運(yùn)輸?shù)囊饬x：
木鹽樹（世界上最咸的樹）
與生活聯(lián)系1
主動運(yùn)輸對于維持生物正常生命活動很重要
桐花樹的泌鹽現(xiàn)象
海鳥（海鷗）的鹽腺
鹽腺
鹽液
它們生活在海水中，通過葉片排出多余的鹽分，以減輕鹽對植物的傷害。
患者肺部支氣管上皮細(xì)胞表面轉(zhuǎn)運(yùn)氯離子的載體蛋白的功能發(fā)生異常，導(dǎo)致患者支氣管中黏液增多，造成細(xì)菌感染。
與生活聯(lián)系2
主動運(yùn)輸出現(xiàn)障礙導(dǎo)致的囊性纖維病
肺
黏液阻塞了氣道
2.下圖表示的是一個動物細(xì)胞內(nèi)外不同離子的相對濃度。據(jù)圖回答問題
(1)通過主動運(yùn)輸進(jìn)入細(xì)胞的離子
是 ，你作出判斷的依
據(jù)是 。
(2)通過主動運(yùn)輸排出細(xì)胞的離子
是 ，你作出判斷的依
據(jù)是 。
對點練習(xí)
《教材》P74
K+、Mg2+
這兩種離子的濃度細(xì)胞內(nèi)大于細(xì)胞外，逆濃度運(yùn)輸。
Na+、Cl+
這兩種離子的濃度細(xì)胞內(nèi)小于細(xì)胞外，逆濃度運(yùn)輸。
【任務(wù)③】 構(gòu)建數(shù)學(xué)模型
【探索新知1】
一、主動運(yùn)輸
（金版學(xué)案P78-79）2.影響跨膜運(yùn)輸速率的因素及圖像分析。
甲
乙
丙
丁
戊
(1)圖甲所示的運(yùn)輸方式是　　　　,其運(yùn)輸速率受　　　　的影響。
自由擴(kuò)散
(2)圖乙中的物質(zhì)運(yùn)輸速率受　　　　　　　　　 的影響,OA段主要受　　　的影響,AB段受　　　 的限制,運(yùn)輸速率不再增大。圖乙所示的運(yùn)輸方式可能是 　 。
(3)圖丙中的物質(zhì)運(yùn)輸速率受　　　　　　　　　的影響,OC段主要受　　的影響,CD段主要受　　　　 的限制,運(yùn)輸速率不再增大。圖丙所示的運(yùn)輸方式可能是　 。
濃度差
濃度差和載體蛋白數(shù)量
濃度差
載體蛋白數(shù)量
協(xié)助擴(kuò)散
能量和載體蛋白數(shù)量
能量
載體蛋白數(shù)量
主動運(yùn)輸
【任務(wù)③】 構(gòu)建數(shù)學(xué)模型
【探索新知1】
一、主動運(yùn)輸
（金版學(xué)案P78-79）2.影響跨膜運(yùn)輸速率的因素及圖像分析。
甲
乙
丙
丁
戊
(6)結(jié)合主動運(yùn)輸?shù)臈l件分析,與主動運(yùn)輸有關(guān)的細(xì)胞器有　　　　　　　　 。
(4)嘗試在圖丁中畫出被動運(yùn)輸?shù)奈镔|(zhì)運(yùn)輸速率與細(xì)胞能量供應(yīng)的關(guān)系曲線。
(5)嘗試在圖戊中畫出主動運(yùn)輸?shù)奈镔|(zhì)運(yùn)輸速率與氧氣濃度的關(guān)系曲線。
線粒體和核糖體
《金版學(xué)案》P 81
【例5】物質(zhì)出入細(xì)胞的方式如下圖所示,請據(jù)圖回答下列問題。
(1)A代表______分子;B代表__________,構(gòu)成了細(xì)胞膜的基本支架。圖中物質(zhì)B的排列方式與___________________有密切的關(guān)系。
(2)從功能上來說,細(xì)胞膜是一層______膜,最基本的功能是______________。
(3)動物細(xì)胞吸水膨脹時B的厚度變小,這說明細(xì)胞膜具有_______________。
對點練習(xí)
(4)在a～e五種運(yùn)輸方式中,代表主動運(yùn)輸?shù)氖莀______。
(5)唾液腺細(xì)胞分泌唾液淀粉酶能不能通過a～e中的某種方式運(yùn)輸 _____,
其運(yùn)輸方式是______。
蛋白質(zhì)
磷脂雙分子層
細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞外的液體都是水溶液　
選擇透過性
控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞
流動性
a、e
不能
情 境2
看視頻：變形蟲的攝食和排泄
變形蟲攝食水中的有機(jī)物顆粒和排泄大分子物質(zhì)，乳腺細(xì)胞分泌蛋白質(zhì)等大分子物質(zhì)，還能通過被動運(yùn)輸和主動運(yùn)輸方式嗎？
乳腺細(xì)胞分泌蛋白質(zhì)
探索新知 二
胞吞和胞吐
【任務(wù)①】 觀看視頻，總結(jié)：
【探索新知2】
二、胞吞和胞吐
1.胞吞、胞吐過程的實現(xiàn)與生物膜結(jié)構(gòu)的特性有什么關(guān)系？
2.游離于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中的核糖體合成的蛋白質(zhì)多是供細(xì)胞自身使用，而附著在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的核糖體合成的蛋白質(zhì)能夠分泌到細(xì)胞外。試分析其中的道理。
胞吞、胞吐依賴生物膜的流動性！
需要消耗能量、需要膜上特定蛋白質(zhì)的參與（識別）
3.物質(zhì)通過胞吞、胞吐進(jìn)出細(xì)胞的方式有何特點？
4.概述胞吞、胞吞的過程。
因為游離于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中的核糖體，所合成的蛋白質(zhì)也只能游離于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中，由于蛋白質(zhì)是大分子有機(jī)物，無法直接通過被動運(yùn)輸或主動運(yùn)輸穿過細(xì)胞膜運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞外，所以一般只能留在細(xì)胞內(nèi)供細(xì)胞自身使用。 而附著在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的核糖體合成的蛋白質(zhì)能夠進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中，并借助囊泡移動進(jìn)入高爾基體，經(jīng)加工包裝后，包裹在囊泡中的蛋白質(zhì)就能以胞吐的方式分泌到細(xì)胞外。
囊泡
分泌物
胞吞：當(dāng)細(xì)胞攝取大分子時,首先是 ,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，形成 ，進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部，這種現(xiàn)象叫 。
大分子與膜上的蛋白質(zhì)結(jié)合
囊泡
胞吞
胞吐：細(xì)胞需要外排的大分子，先在細(xì)胞內(nèi)形成 ，囊泡移動到細(xì)胞膜處，與 ，將大分子排出細(xì)胞，這種現(xiàn)象叫 。
囊泡
細(xì)胞膜融合
胞吐
4.概述胞吞、胞吐的過程：
【探索新知2】
二、胞吞和胞吐
變形蟲既能通過胞吞攝取單細(xì)胞生物等物,又能通過胞吐排出食物殘渣和廢物。在人體腸道內(nèi)寄生的痢疾內(nèi)變形蟲,能通過胞吐作用分泌蛋白分解酶,溶解人的腸壁組織,通過胞吞作用“吃掉”腸壁組織細(xì)胞,并引發(fā)阿米巴痢疾。
這種病原體通過飲食傳播,注意個人飲食衛(wèi)生、加強(qiáng)公共衛(wèi)生建設(shè)是預(yù)防阿米巴痢疾的關(guān)鍵措施。
與生活聯(lián)系3
阿米巴痢疾
蛋白質(zhì)等 通過
進(jìn)出細(xì)胞，也要 ，更離不開 。
除一些 可以 進(jìn)出細(xì)胞；
（如葡萄糖和氨基酸等）等跨膜運(yùn)輸要借助 ，這又一次體現(xiàn)了蛋白質(zhì)是生命活動的承擔(dān)者；
細(xì)胞膜上的 ，或 的變化，對 起著 的作用，這也是細(xì)胞膜具有 的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)；
不帶電荷的小分子
自由擴(kuò)散
離子和較小的有機(jī)分子
轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白
轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的種類和數(shù)量
轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白空間結(jié)構(gòu)
物質(zhì)跨膜運(yùn)輸
決定性
選擇透過性
生物大分子
胞吞和胞吐
蛋白質(zhì)參與
磷脂雙分子層的流動性
綜上所述（P72 齊讀）：
教材P72 練習(xí)與應(yīng)用
放入蒸餾水中的草 蟲,其伸縮泡的伸縮頻率加快,放入海水中的則伸縮頻率減慢。
√
A
×
A
×
×
2.檉柳（見下圖）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)的無機(jī)鹽排出體外。檉柳的根部吸收無機(jī)鹽離子是主動運(yùn)輸還是被動運(yùn)輸？設(shè)計實驗加以證明，說出實驗思路。
實驗設(shè)計思路
①將若干生長狀況相似的怪柳幼苗，均分為甲、乙兩組
②甲組：
乙組：
幼苗+溶液（K+）+正常呼吸條件
幼苗+溶液（K+）+抑制呼吸作用
相同且適宜環(huán)境培養(yǎng)一段時間，測定吸收速率
③若兩組吸收速率相同，被動運(yùn)輸；若甲組＞乙組，則主動運(yùn)輸。
小結(jié)
被動運(yùn)輸、主動運(yùn)輸與胞吞胞吐
方式 被動運(yùn)輸 主動運(yùn)輸 胞吞、胞吐
自由擴(kuò)散 協(xié)助擴(kuò)散
運(yùn)輸方向 濃度→ 濃度 低濃度→高濃度 —
是否 需要 載體蛋白 _______ _____ _____ 不需要
能量 不消耗 _______ 消耗 _____
模型
實例 水、O2、CO2、苯、甘油、脂肪酸、尿素、固醇、乙醇等 紅細(xì)胞吸收葡萄糖 植物吸收礦質(zhì)元素，小腸上皮細(xì)胞吸收氨基酸、葡萄糖等 吞噬細(xì)胞吞噬抗原;分泌蛋白的分泌
高
低
不需要
需要
需要
不消耗
消耗
（但需要膜上特定蛋白參與）
下節(jié)課前提問

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