1.生命觀念——運(yùn)用結(jié)構(gòu)與功能觀分析細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)與物質(zhì)運(yùn)輸功能的適應(yīng)性。
2.科學(xué)思維——對比分析物質(zhì)運(yùn)輸方式的特點(diǎn),歸納異同點(diǎn)。
3.科學(xué)探究——根據(jù)物質(zhì)運(yùn)輸方式的差異,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究某種物質(zhì)的運(yùn)輸方式。
目標(biāo)一、主動(dòng)運(yùn)輸
1.運(yùn)輸方向:逆濃度梯度,一般情況下物質(zhì)分子從 低濃度 一側(cè)運(yùn)輸?shù)?高濃度 一側(cè)。
2.基本條件
(1)細(xì)胞膜上相應(yīng) 載體蛋白 的協(xié)助。
載體
蛋白特點(diǎn):一種載體蛋白通常只適合與一種或一類離子或分子結(jié)合變化:離子或分子與載體蛋白結(jié)合后,載體蛋白的空間結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,運(yùn)輸完成后載體蛋白又恢復(fù)原狀
(2)消耗細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)所釋放的 能量 。
3.生理意義:通過主動(dòng)運(yùn)輸來選擇吸收 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(gè)體生命活動(dòng)的需要。
4.判斷下列相關(guān)表述的正誤
(1)氧氣濃度的高低對細(xì)胞逆濃度梯度吸收物質(zhì)不造成影響。( )
(2)溫度影響主動(dòng)運(yùn)輸?shù)乃俾?也影響被動(dòng)運(yùn)輸?shù)乃俾省? )
(3)主動(dòng)運(yùn)輸過程中載體蛋白的空間結(jié)構(gòu)不發(fā)生改變。( )
(4)葡萄糖都以協(xié)助擴(kuò)散的方式進(jìn)入細(xì)胞( )
(5)細(xì)胞主動(dòng)運(yùn)輸物質(zhì)的結(jié)果是使物質(zhì)在細(xì)胞膜內(nèi)外的濃度趨于相等( )
小提醒:人肺囊性纖維化后會(huì)導(dǎo)致支氣管中黏液增多,造成細(xì)菌感染的主要原因是患者肺部支氣管上皮細(xì)胞表面轉(zhuǎn)運(yùn)氯離子的載體蛋白功能異常。
探究一：主動(dòng)運(yùn)輸發(fā)生條件及影響因素
資料1：腎小球每天濾過鈉約500 g，每天尿液中排出3～5 g。
1．探究Na＋進(jìn)、出腎小管上皮細(xì)胞的方式。
腎小管上皮細(xì)胞內(nèi)Na＋濃度僅為10 mml·L－1，遠(yuǎn)低于細(xì)胞外。ATP為一種能源物質(zhì)。
(1)腎小管腔中原尿里大量的Na＋以何種方式進(jìn)入腎小管上皮細(xì)胞？請說出判斷依據(jù)。
提示 協(xié)助擴(kuò)散；Na＋順濃度梯度且借助于通道蛋白進(jìn)入腎小管上皮細(xì)胞。
(2) Na＋以何種方式運(yùn)出腎小管上皮細(xì)胞？請說出判斷依據(jù)。
提示 主動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)；逆濃度梯度進(jìn)行，需要載體蛋白協(xié)助，且消耗能量。
資料2：原尿中的葡萄糖在腎小管幾乎全部被重吸收。
2．探究葡萄糖進(jìn)出腎小管上皮細(xì)胞的方式。
腎小管上皮細(xì)胞逆濃度吸收葡萄糖時(shí)，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＋泵需要消耗ATP。
(1)圖中葡萄糖進(jìn)、出腎小管上皮細(xì)胞分別是何種方式？
提示 圖中葡萄糖進(jìn)入腎小管上皮細(xì)胞為主動(dòng)運(yùn)輸；出腎小管上皮細(xì)胞為協(xié)助擴(kuò)散。
(2)Na＋－K＋泵對葡萄糖的運(yùn)輸有無影響？
提示 有影響。
(3)圖中同一種物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的方式是否相同？并舉例說明。
提示 不同，如葡萄糖、Na＋。
3．請根據(jù)資料分析主動(dòng)運(yùn)輸?shù)囊饬x。
資料3：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(huì)排出體外，對人體不利。機(jī)體每天可產(chǎn)生40～60 mml氫離子(H＋)固定酸，這些氫離子必須被中和并由腎臟排出，否則會(huì)對機(jī)體造成嚴(yán)重危害。腎小管通過主動(dòng)運(yùn)輸分泌氫離子的功能可以確保其從尿液中順利排出。
提示 主動(dòng)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(gè)體生命活動(dòng)的需要。
4．請據(jù)資料分析影響主動(dòng)運(yùn)輸運(yùn)輸速率的因素。
資料4：若切斷腎的供氧渠道，重吸收速率降低。
資料5：載體介導(dǎo)的跨膜運(yùn)輸速率存在飽和現(xiàn)象，表現(xiàn)為載體對所轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)存在量的極限，載體與所轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)的結(jié)合達(dá)到限度，即使再提高濃度差，也不會(huì)再提高運(yùn)輸效率。
提示 氧氣供應(yīng)(或能量供應(yīng))和載體蛋白的數(shù)量會(huì)影響主動(dòng)運(yùn)輸?shù)乃俾省?br>1．影響主動(dòng)運(yùn)輸?shù)囊蛩?br>(1)載體蛋白的種類和數(shù)量：決定所運(yùn)輸?shù)奈镔|(zhì)的種類和數(shù)量。載體蛋白的數(shù)量有限，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。
(2)能量：凡是影響細(xì)胞產(chǎn)生能量的因素都能影響主動(dòng)運(yùn)輸，如O2濃度、溫度等。
2．主動(dòng)運(yùn)輸?shù)念愋?br>(1)直接型：直接消耗ATP的主動(dòng)運(yùn)輸，通常稱為泵(ATP驅(qū)動(dòng)泵)，如Na＋－K＋泵(如圖1)。
(2)間接型：利用依賴ATP的Na＋－K＋泵活動(dòng)建立的細(xì)胞膜兩側(cè)Na＋的跨膜濃度梯度主動(dòng)運(yùn)輸，如腎小管對氨基酸、葡萄糖等的重吸收(如圖2)。
影響物質(zhì)運(yùn)輸速率的因素及曲線分析
(1)物質(zhì)濃度
①圖甲中物質(zhì)的運(yùn)輸速率只與物質(zhì)濃度有關(guān),圖甲表示的運(yùn)輸方式為自由擴(kuò)散。
②圖乙中物質(zhì)的運(yùn)輸速率不僅與物質(zhì)濃度相關(guān),還受膜上轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白數(shù)量等的影響,圖乙可以表示協(xié)助擴(kuò)散或主動(dòng)運(yùn)輸。
(2)O2濃度
①圖丙的運(yùn)輸速率與O2濃度無關(guān),可以表示自由擴(kuò)散或協(xié)助擴(kuò)散的運(yùn)輸方式,也可以表示哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞主動(dòng)運(yùn)輸?shù)倪\(yùn)輸方式。
②圖丁的運(yùn)輸速率與O2濃度相關(guān),可以表示主動(dòng)運(yùn)輸?shù)倪\(yùn)輸方式。其中a點(diǎn)時(shí),物質(zhì)運(yùn)輸所需的能量由無氧呼吸提供;b點(diǎn)之后運(yùn)輸速率不再改變的主要原因是膜上載體蛋白數(shù)量有限。
(3)溫度
強(qiáng)化訓(xùn)練
1．物質(zhì)跨膜運(yùn)輸是細(xì)胞維持正常生命活動(dòng)的基礎(chǔ)之一，也是細(xì)胞膜的重要功能之一。如圖表示某種離子跨膜運(yùn)輸?shù)倪^程，下列敘述正確的是( )
A．用呼吸抑制劑處理不會(huì)影響該離子的跨膜運(yùn)輸
B．圖中膜結(jié)構(gòu)一定是細(xì)胞膜
C．這種運(yùn)輸方式能夠保證活細(xì)胞主動(dòng)選擇吸收所需要的營養(yǎng)物質(zhì)
D．膜上載體蛋白結(jié)合離子后其空間結(jié)構(gòu)發(fā)生不可逆的改變
2．主動(dòng)運(yùn)輸?shù)哪芰靠蓙碜訟TP水解或電化學(xué)梯度(離子的濃度梯度)，如圖是與小腸上皮細(xì)胞有關(guān)的葡萄糖跨膜運(yùn)輸?shù)氖疽鈭D，其中a、b、c表示載體蛋白。據(jù)圖分析，下列敘述正確的是( )
A．載體蛋白b轉(zhuǎn)運(yùn)葡萄糖的過程中需要ATP水解供能
B．在載體蛋白c的協(xié)助下，細(xì)胞內(nèi)外的Na＋濃度趨于相同
C．腸腔中的Na＋濃度降低，會(huì)影響小腸上皮細(xì)胞吸收葡萄糖
D．機(jī)體短暫的供氧不足，會(huì)影響葡萄糖由小腸上皮細(xì)胞進(jìn)入組織液
目標(biāo)二、胞吞與胞吐
1.胞吞與胞吐
2.物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞脚c細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的關(guān)系
(1)協(xié)助擴(kuò)散和主動(dòng)運(yùn)輸依賴細(xì)胞膜上 轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白 的種類和數(shù)量,或轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白 空間結(jié)構(gòu) 的變化,這也是細(xì)胞膜具有 選擇透過性 的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。
(2)胞吞和胞吐也需要膜上 蛋白質(zhì) 的參與,更離不開磷脂雙分子層的 流動(dòng)性 。
3.判斷下列相關(guān)表述的正誤
(1)大分子有機(jī)物要通過載體蛋白的協(xié)助才能進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)。( )
(2)需要消耗能量的運(yùn)輸方式都是主動(dòng)運(yùn)輸。( )
(3)蛋白質(zhì)通過主動(dòng)運(yùn)輸方式分泌到細(xì)胞外。( × )
(4)胞吞和胞吐與細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)無關(guān)。( )
探討二：物質(zhì)跨膜運(yùn)輸方式的比較和影響因素
1．列表比較主動(dòng)運(yùn)輸和被動(dòng)運(yùn)輸
2.分析下列曲線所代表的物質(zhì)跨膜運(yùn)輸方式及物質(zhì)運(yùn)輸速率的影響因素
(1)①的運(yùn)輸方式是 ， 影響物質(zhì)運(yùn)輸速率的因素是 。
(2)②的運(yùn)輸方式是 。 影響a點(diǎn)運(yùn)輸速率的因素是 ；b點(diǎn)之后運(yùn)輸速率不再改變的原因是膜 。
(3)③的運(yùn)輸方式是 。
強(qiáng)化訓(xùn)練
(4)④的運(yùn)輸方式是 。a點(diǎn)所需能量來自無氧呼吸，影響b點(diǎn)運(yùn)輸速率的因素是 ；c點(diǎn)之后運(yùn)輸速率不再改變的原因是 。
3．由受體介導(dǎo)的胞吞是一種特殊類型的胞吞作用，主要用于攝取特殊的生物大分子。其過程如下圖所示，下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是( )
A．該過程以膜的流動(dòng)性為基礎(chǔ)
B．由受體介導(dǎo)的胞吞過程存在細(xì)胞識別并需要內(nèi)部供能
C．Na＋、K＋等無機(jī)鹽離子也可通過此方式運(yùn)輸
D．該過程不能體現(xiàn)細(xì)胞膜的選擇透過性
4．如圖①～⑤表示物質(zhì)進(jìn)、出小腸上皮細(xì)胞的幾種方式，下列敘述正確的是( )
A．葡萄糖進(jìn)、出小腸上皮細(xì)胞方式不同
B．Na＋主要以方式③運(yùn)出小腸上皮細(xì)胞
C．多肽以方式⑤進(jìn)入小腸上皮細(xì)胞，以方式②離開小腸上皮細(xì)胞
D．口服維生素D通過方式⑤被吸收
運(yùn)輸方式
方向
轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白
能量
實(shí)例
被動(dòng)運(yùn)輸
自由擴(kuò)散
不需要
O2、CO2、乙醇、甘油、苯等
順濃度梯度
水、葡萄糖、某些離子等
主動(dòng)運(yùn)輸
需要

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第2節(jié) 主動(dòng)運(yùn)輸與胞吞、胞吐

版本： 人教版 (2019)

年級： 必修1《分子與細(xì)胞》

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