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1、必修一 分子與細胞
第四章 細胞的物質(zhì)輸入和輸出
第二節(jié) 主動運輸與胞吞胞吐
l 學(xué)習(xí)目標(biāo)
1. 簡述主動運輸與被動運輸?shù)膮^(qū)別。
2. 理解物質(zhì)運輸對于細胞生活的意義。
3. 了解胞吞、胞吐的特點,闡釋物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞脚c細胞膜的結(jié)構(gòu)的關(guān)系。
l 課程導(dǎo)入
問題探討:
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。甲狀腺濾泡上皮細胞內(nèi)碘濃度比血液中的高20~25倍。
討論:
1. 甲狀腺濾泡上皮細胞吸收碘是通過被動運輸嗎?
不是,被動運輸是順濃度梯度,從高濃度向低濃度運輸,但是甲狀腺濾泡上皮細胞內(nèi)碘濃度比外界碘濃度高,它吸收碘的過程
2、是逆濃度梯度,從低濃度到高濃度運輸。
2. 聯(lián)想逆水行舟的情形,甲狀腺濾泡上皮細胞吸收碘是否需要細胞提供能量?
需要。
3. 這在各種物質(zhì)的跨膜運輸中是特例還是有一定的普遍性?
具有一定的普遍性。
一、 主動運輸
1. 概念:物質(zhì)逆濃度梯度進行跨膜運輸,需要載體蛋白的協(xié)助,同時還需要消耗細胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)所釋放的能量,這種方式叫作主動運輸。
2. 主動運輸過程
被運輸離子先與載體蛋白結(jié)合,ATP水解釋放能量的過程中所產(chǎn)生的磷酸基團與載體蛋白結(jié)合,使其磷酸化,載體蛋白磷酸化后空間構(gòu)象發(fā)生改變,離子通過載體蛋白進入細胞膜內(nèi)側(cè)(如上圖所示)。
3. 載體蛋白的特性
① 特異性:
3、不同溶質(zhì)分子的運輸所需的載體蛋白不同,一種載體蛋白通常只能轉(zhuǎn)運一類分子或離子。不同生物細胞膜上的載體蛋白種類和數(shù)量不同。
② 飽和現(xiàn)象:當(dāng)細胞膜上運輸某種物質(zhì)的載體蛋白已經(jīng)全部參與運輸時,細胞通過該載體蛋白運輸該物質(zhì)的速率不再隨細胞外該物質(zhì)濃度的增大而增大。
4. 主動運輸?shù)囊饬x
主動運輸普遍存在于動植物和微生物的細胞中,通過主動運輸來選擇吸收所需要的物質(zhì),排出代謝廢物和對細胞有害的物質(zhì),從而保證細胞和個體生命活動的需要。
l 聯(lián)系實際
二、 胞吞與胞吐
1. 胞吞:當(dāng)細胞攝取大分子時,首先大分子與膜上蛋白質(zhì)結(jié)合,從而引起這部分細胞膜內(nèi)陷形成小囊,包圍著大分子。然后,小囊
4、從細胞膜上分離下來,形成囊泡,進入細胞內(nèi)部,這種現(xiàn)象叫胞吞。
(消耗能量,不跨膜,不需要載體)
2. 胞吐:當(dāng)細胞外排大分子時,先在細胞內(nèi)形成囊泡,囊泡移動到細胞膜處,與細胞膜融合,將大分子排出細胞,這種現(xiàn)象叫胞吐。
(消耗能量,不跨膜,不需載體)
3. 胞吞、胞吐過程的特點及意義
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?
細胞膜結(jié)構(gòu)的流動性是胞吞、胞吐的基礎(chǔ);胞吞、胞吐過程中膜的變形本身也體現(xiàn)了膜的流動性。
細胞進行胞吞、胞吐作用依賴于細胞膜具有一定的流動性。
② 游離于細胞質(zhì)基質(zhì)中的核糖體合成的蛋白質(zhì)多是供細胞自身使用,而附著在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的核糖體合成的蛋
5、白質(zhì)能夠分泌到細胞外。試分析其中的道理。
因為游離于細胞質(zhì)基質(zhì)中的核糖體,所合成的蛋白質(zhì)也只能游離于細胞質(zhì)基質(zhì)中,由于蛋白質(zhì)是大分子有機物,無法直接通過被動運輸或主動運輸穿過細胞膜運輸?shù)郊毎?,所以一般只能留在細胞?nèi)供細胞自身使用。
而附著在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的核糖體合成的蛋白質(zhì)能夠進入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中,并借助囊泡移動進入高爾基體,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胞外。
4. 胞吞胞吐的實例
① 胞吞:白細胞吞噬細菌、變形蟲吞噬食物顆粒
② 胞吐:分泌蛋白的分泌
l 聯(lián)系實際
三、 知識深化
1. 物質(zhì)跨膜運輸與膜的流動性和選擇透過性有關(guān),選擇透過性的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)
6、是膜上載體蛋白的種類和數(shù)量。
2. 物質(zhì)出入細胞的方式的影響因素:
① 物質(zhì)濃度(在一定濃度范圍內(nèi))
a. 自由擴散:隨著被轉(zhuǎn)運物質(zhì)濃度的增大,自由擴散速率增大
b. 協(xié)助擴散和主動運輸:在一定的濃度范圍內(nèi),協(xié)助擴散運輸速率隨被轉(zhuǎn)運物質(zhì)濃度的增大而增大,當(dāng)被轉(zhuǎn)運物質(zhì)的濃度達到一定程度后,運輸速率不再增大,原因是受到載體蛋白數(shù)量的限制。
② O2濃度
a. O2濃度通過影響細胞呼吸進而影響主動運輸?shù)乃俾剩ˋTP)
b. 自由擴散和協(xié)助擴散不受O2濃度的影響
③ 溫度
溫度可影響生物膜的流動性和有關(guān)呼吸酶的活性,進而影響物質(zhì)的運輸速率,如低溫會使物質(zhì)跨膜運輸速率下降。
3. 探究物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞?
① 探究是主動運輸還是被動運輸
② 探究是自由擴散還是協(xié)助擴散
4. 判斷物質(zhì)運輸方式的思路
5. 判定主動運輸?shù)囊罁?jù):
① 從運輸方向:只要從低濃度到高濃度運輸,則一定為主動運輸。
② 從達到平衡時的濃度:若達到平衡時細胞內(nèi)外仍存在濃度差則一定是主動運輸,因為單純擴散和協(xié)助擴散達到平衡時內(nèi)外濃度一定相等。
③ 消耗能量(ATP)的一定是主動運輸(大分子的運輸除外),且該過程因與呼吸作用有關(guān),故溫度可通過影響呼吸作用中酶的活動而影響主動運輸。
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