資源簡介

第4章 細胞的物質輸入和輸出
第2節 主動運輸與胞吞、胞吐
年級 高一年級 授課時間 1課時
課題 第2節 主動運輸與胞吞、胞吐
教材分析 本節主要包括“主動運輸”、“胞吐與胞吞”兩部分內容。通過本節內容的學習，主要讓學生掌握“有些物質逆濃度梯度進出細胞，需要能量和載體蛋白”“大分子物質可以通過胞吞、胞吐進出細胞”等概念，進而形成“物質通過被動運輸、主動運輸等方式進出細胞，以維持細胞的正常代謝活動”這一重要概念。教材首先以“問題探討”甲狀腺濾泡上皮細胞逆濃度梯度吸收碘為例，引出不同于被動運輸的物質跨膜運輸方式——主動運輸。一些大分子物質或顆粒，無法直接通過主動運輸或被動運輸進出細胞，只能以胞吞、胞吐的方式來實現跨膜運輸。通過本節內容的學習引導學生理解主動運輸和被動運輸的區別、胞吞胞吐的特點和意義，認識生命活動的復雜性等特點。同時培養學生歸納與概括、分析與綜合等科學思維能力。
教學目標 1.闡明主動運輸的過程、特點和意義。 2.舉例說明胞吞和胞吐的過程。 3.利用細胞膜的流動鑲嵌結構模型解釋各種物質跨膜運輸的方式。
教學重、難點 1.教學重點 (1)主動運輸的過程和特點。 (2)胞吞、胞吐的過程。 2.教學難點 (1)主動運輸的過程和特點。 (2)胞吞、胞吐的過程。
教學過程
教學內容 教師活動 學生活動
引入新課 【情境導入】 播放甲狀腺細胞關于吸碘的獨白的視頻，使學生明白碘對于我們生命活動的重要性。從而導入甲狀腺濾泡上皮細胞吸收碘的學習。 【問題探討】 展示圖片，結合視頻，結合資料提出問題，引導學生閱讀資料并討論、思考回答問題。 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碘濃度比血液中高20-25倍。 1.甲狀腺濾泡上皮細胞吸收碘是通過被動運輸嗎？ 不是 2.聯想逆水行舟的情形，甲狀腺濾泡上皮細胞吸收碘是否需要細胞提供能量？ 需要細胞提供能量 3.這在各種物質的跨膜運輸中是特例還是有一定的普遍性？ 具有普遍性 展示圖片，提出問題。通過多個事例說明很多物質的運輸是逆濃度運輸的。 這些物質是如何運進細胞的呢？ 都是從低濃度往高濃度方向運輸。 觀看視頻。依據被動運輸的概念作出合理判斷。初步認識甲狀腺濾泡上皮細胞吸收碘的特點。 通過觀察圖片中的事例，明白逆濃度運輸現象是普遍存在。認同主動運輸方式在細胞生命活動中的普遍性。
一、主動運輸 【布置任務】 任務一：學生對資料進行分析，探究主動運輸發生條件及影響因素。 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、出腎小管上皮細胞的方式。 腎小管上皮細胞內Na＋濃度僅為10 mmol·L－1，遠低于細胞外。ATP為一種能源物質。 (1)腎小管腔中原尿里大量的Na＋以何種方式進入腎小管上皮細胞？請說出判斷依據。 協助擴散；Na＋順濃度梯度且借助于通道蛋白進入腎小管上皮細胞。 (2)Na＋以何種方式運出腎小管上皮細胞？請說出判斷依據。 主動運轉；逆濃度梯度進行，需要載體蛋白協助，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.探究葡萄糖進出腎小管上皮細胞的方式。 腎小管上皮細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＋泵需要消耗ATP。 (1)圖中葡萄糖進、出腎小管上皮細胞分別是何種方式？ 圖中葡萄糖進入腎小管上皮細胞為主動運輸；出腎小管上皮細胞為協助擴散。 (2)Na＋－K＋泵對葡萄糖的運輸有無影響？ 有影響。 (3)圖中同一種物質進出細胞的方式是否相同？并舉例說明。 不同，如葡萄糖、Na＋。 【閱讀分析】 播放主動運輸視頻。結合圖示并引導學生閱讀教材P69頁，明確主動運輸的概念、過程及特點。 1概念:物質逆濃度梯度進行跨膜運輸，需要載體蛋白的協助，同時還需要消耗細胞內化學反應所釋放的能量，這種方式叫作主動運輸。 2過程 離子或分子與載體蛋白結合后，在細胞內化學反應釋放的能量推動下，載體蛋白的空間結構發生變化，就將它所結合的離子或分子細胞膜一側轉運到另一側并釋放出來，載體蛋白隨后又恢復原狀又可以去轉運同種物質的其他離子或分子。 3.特點 結合動畫，引導學生歸納概括主動運輸的特點：逆濃度梯度運輸、需要載體、需要消耗能量。 【知識拓展】 展示兩類主動運輸，引導學生進行知識拓展。 直接型：直接消耗ATP的主動運輸，通常稱為泵（ATP驅動泵） 間接型：利用依賴ATP的Na+-K+泵活動建立的細胞膜兩側Na+的跨膜濃度梯度主動運輸 4.意義 請學生根據資料分析主動運輸的意義。 資料3：原尿中的葡萄糖如果不能全部被腎小管上皮細胞重吸收，則會排出體外，對人體不利。機體每天可產生40～60 mmol氫離子(H＋)固定酸，這些氫離子必須被中和并由腎臟排出，否則會對機體造成嚴重危害。腎小管通過主動運輸分泌氫離子的功能可以確保其從尿液中順利排出。 學生分析討論得出結論：主動選擇吸收所需要的物質，排出代謝廢物和對細胞有害的物質，從而保證細胞和個體生命活動的需要。 【聯系社會】 介紹囊性纖維病：患者肺部支氣管上皮細胞表面轉運氯離子的載體蛋白的功能發生異常，導致患者支氣管中黏液增多。 【資料分析】 5.影響主動運輸運輸速率的因素 請學生根據資料分析影響主動運輸運輸速率的因素。 資料4：若切斷腎的供氧渠道，重吸收速率降低。 資料5：載體介導的跨膜運輸速率存在飽和現象，表現為載體對所轉運物質存在量的極限，載體與所轉運物質的結合達到限度，即使再提高濃度差，也不會再提高運輸效率。 分析得出：氧氣供應(或能量供應)和載體蛋白的數量會影響主動運輸的速率。 6.請學生在坐標上畫出各影響因素的曲線。 【特別提醒】 溫度也會影響物質運輸速率 【討論分析】 引導學生討論分析各曲線中各因素與物質運輸的關系，進一步理解氧氣濃度、物質濃度與物質運輸速率的關系。 7.分析下列曲線所代表的物質運輸方式及物質運輸速率的影響因素 ①運輸方式： ； 影響物質運輸速率的因素有： 。 自由擴散 物質濃度 ②運輸方式： ； 影響a點運輸速率的因素是： ；b點之后運輸速率不再改變的原因是 。 協助擴散或主動運輸 膜上轉運蛋白的數量有限 ③運輸方式： ； 自由擴散或協助擴散或哺乳動物成熟紅細胞的主動運輸 ④運輸方式： 。a點所需能量來自于無氧呼吸，影響b點運輸速率的因素是： ；c點之后運輸速率不再改變的原因是 。 主動運輸 氧氣濃度 膜上載體蛋白的數量有限 分小組對資料進行分析，探究主動運輸發生條件及影響因素。 觀看視頻，閱讀教材，總結主動運輸的特點。 了解主動運輸有兩種類型。 根據資料分析主動運輸的意義。 認同人體內物質運輸異常可能導致疾病的發生。 根據資料分析影響主動運輸運輸速率的因素。 通過知識的整合，在坐標上畫出各影響因素的曲線。 分析曲線，理解各曲線中各因素與物質運輸的關系。
習題鞏固 1.物質跨膜運輸是細胞維持正常生命活動的基礎之一，也是細胞膜的重要功能之一。如圖表示某種離子跨膜運輸的過程，下列敘述正確的是 A.用呼吸抑制劑處理不會影響該離　子的跨膜運輸 B.圖中膜結構一定是細胞膜 C.這種運輸方式能夠保證活細胞主動選擇吸收所需要的營養物質 D.膜上載體蛋白結合離子后其空間結構發生不可逆的改變 【答案】C 【解析】A.據圖分析可知,該離子的運輸方式需要能量,需要載體蛋白的協助,屬于主動運輸,呼吸抑制劑處理會抑制細胞呼吸,能量產生受阻,會影響該離子的跨膜運輸,故A錯誤; B.圖中膜結構不一定是細胞膜 ,有可能是細胞器膜,故B錯誤; C.主動運輸能夠保證活細胞主動選擇吸收所需要的營養物質,故C正確; D.膜上載體蛋白與離子結合后構象會發生改變,但這種改變是可逆的,故D錯誤。 故選 C。 2.主動運輸的能量可來自ATP水解或電化學梯度(離子的濃度梯度)，如圖是與小腸上皮細胞有關的葡萄糖跨膜運輸的示意圖，其中a、b、c表示載體蛋白。據圖分析，下列敘述正確的是 A.載體蛋白b轉運葡萄糖的過程中需要ATP水解供能 B.在載體蛋白c的協助下，細胞內外的Na＋濃度趨于相同 C.腸腔中的Na＋濃度降低，會影響小腸上皮細胞吸收葡萄糖 D.機體短暫的供氧不足，會影響葡萄糖由小腸上皮細胞進入組織液 【答案】C 【解析】A.葡萄糖進入小腸上皮細胞時,是由低濃度向高濃度一側運輸,為主動運輸;而運出細胞時，是從高濃度向低濃度一側運輸，為協助擴散，鈉離子進入小腸上皮細胞時，是由高濃度向低濃度一側運輸，為協助擴散;而運出細胞時,由低濃度向高濃度一側運輸，為主動運輸。載體蛋白b轉運葡萄糖是從高濃度向低濃度一側運輸,為協助擴散,不需要消耗TP,A錯誤; B.載體蛋白c運輸Na+,是由低濃度向高濃度一側運輸,為主動運輸,最終會使細胞外的Nat濃度高于細胞內的Na+濃度,B錯誤; C.根據圖示分析可判斷葡萄糖進入小腸上皮細胞與Na+從腸腔到小腸上皮細胞是相同的載體,腸腔中的Na+濃度降低,就會影響小腸上皮細胞吸收葡萄糖,C正確; D.葡萄糖運出小腸上皮細胞進入組織液時,是從高濃度向低濃度一側運輸，為協助擴散，不需要消耗ATP,機體短暫的供氧不足，不會影響葡萄糖由小腸上皮細胞進入組織液,D錯誤。 故選C。 3.(2023·廣西北海高一質檢)如圖是胡蘿卜在不同氧濃度下從硝酸鉀溶液中吸收K＋和的曲線。影響A、B兩點和B、C兩點吸收速率不同的因素分別是 A.載體蛋白數量、能量 B.能量、載體蛋白數量 C.載體蛋白數量、離子濃度 D.能量、離子濃度 【答案】B 【解析】胡蘿卜吸收K+和NO3-的方式是主動運輸，需要載體蛋白協助，消耗能量。A、B兩點表示不同氧濃度下吸收NO3-的速率，載體蛋白相同，影響因素是能量;B,C兩點表示在同一氧濃度下吸收K+和NO3-的速率，能量相同,影響因素是載體蛋白數量。 故選B。
二、胞吞與胞吐 【資料展示】 資料1 人體的血漿、原尿、終尿主要成分和含量 原尿中每天濾出的蛋白質可達1.8g左右，但尿液中幾乎無蛋白質 【布置任務】 任務二：學生閱讀教材P71頁，根據圖文資料請學生辨析大分子物質進、出腎小管上皮細胞的方式。思考討論胞吞、胞吐的特點。 當細胞攝取大分子時，首先是大分子與膜上的蛋白質結合，從而引起這部分細胞膜內陷形成小囊，包圍著大分子。然后小囊從細胞膜上分離下來，形成囊泡進入細胞內部，這種現象叫作胞吞 細胞需要外排的大分子，先在細胞內形成囊泡，囊泡移動到細胞膜處，與細胞膜融合，將大分子排出細胞，這種現象叫作胞吐。 【思考討論】 （1）胞吞、胞吐過程的實現與生物膜結構的特性有什么關系？ 生物膜的流動性是胞吞、胞吐的基礎 （2）物質通過胞吞、胞吐進出細胞的方式有何特點？ 需要消耗能量和特定蛋白質的識別 （3）胞吞，胞吐穿過了幾層生物膜？ 0層 閱讀教材，分析資料，理解胞吞、胞吐的過程，思考討論胞吞、胞吐的特點。
習題鞏固 4.(2022·廣西南寧高一期末)受體介導的胞吞是一種特殊類型的胞吞作用，主要用于細胞攝取特殊的生物大分子，其過程如圖所示。下列敘述正確的是 A.構成有被小泡膜的基本支架是磷脂雙分子層 B.該過程需要膜上蛋白質的參與但不消耗能量 C.右圖說明細胞攝取大分子需要借助載體蛋白 D.性激素屬于分泌蛋白，促進生殖器官的發育和生殖細胞的形成 【答案】A 【解析】A.細胞膜的主要成分是磷脂和蛋白質，構成有被小泡膜的基本支架是磷脂雙分子層，A正確； B.受體的化學本質為蛋白質，該過程需要膜上蛋白質的參與且消耗能量，B錯誤; C.上圖說明細胞攝取大分子不需要借助載體蛋白來運輸，大分子通過胞吞方式進入細胞，C錯誤; D、性激素是固醇類激素，不是分泌蛋白，D錯誤。 故選A。 5.用磷脂雙分子層將某種不容易進入細胞的藥物包裹成小球，通過小球膜與細胞膜的融合將藥物送入細胞，從而達到治療疾病的目的。該藥物的化學成分和進入細胞的方式最可能是 A.蛋白質　胞吞 B.固醇　自由擴散 C.性激素　協助擴散 D.蛋白質　主動運輸 【答案】A 【解析】由題意可知，“某種不容易進入細胞的藥物”，表明該物質是大分子物質，蛋白質是大分子物質，通過胞吞進入細胞，A符合題意。
三、物質跨膜運輸比較 【布置任務】 任務三：列表比較主動運輸和被動運輸。學生結合上節及本節學習內容，填寫表格，完成任務。 回憶各種物質的跨膜運輸方式，比較不同運輸方式的特點。
習題鞏固 6.(2022·江蘇徐州高一期中)如圖是物質跨膜運輸三種方式的示意圖，據圖分析，下列有關說法錯誤的是 A.脂溶性物質易透過細胞膜，是因為組成細胞膜的主要成分有磷脂分子 B.經研究某動物會將體內多余的鹽分通過方式①排出體外，說明其運輸方式為被動運輸 C.葡萄糖是細胞內主要的能源物質，進入細胞只能通過方式③ D.對某動物的心臟施加某種毒素后，對Ca2＋的吸收明顯減少，但不影響 對K＋和葡萄糖的吸收，原因可能是毒素抑制了心肌細胞膜上轉運Ca2＋載體蛋白的活性 【答案】C 【解析】A.根據“相似相溶”原理可知，脂溶性物質易透過細胞膜，是因為組成細胞膜的主要成分有磷脂分子，A正確; B.①表示高濃度運輸到低濃度，需要載體，不需要能量，表示協助擴散，是被動運輸，B正確; C.葡萄糖分子進入紅細胞，是通過①協助擴散，葡萄糖分子進入小腸絨毛上皮細胞，是③主動運輸，C錯誤; D.對某動物的心臟施加某種毒素后，對Ca2+的吸收明顯減少，但不影響對K*和葡萄糖的吸收，原因可能是毒素抑制了心肌細胞上轉運Ca2+載體蛋白的活性，因為若毒素直接或間接抑制ATP的合成，會影響對K+的吸收，D正確。 故選C。 7.如圖表示物質進入細胞的四種方式，下列有關說法錯誤的是 A.溫度只影響圖中②和③過程的速率 B.吞噬細胞通過④過程吞噬病原體 C.小腸上皮細胞吸收乙醇的方式是① D.氧氣進入細胞的方式是① 【答案】A 【解析】A.溫度影響分子的運動速率,影響膜的流動性,圖中①②③④四種運輸方式都會受到影響, A錯誤; B.④過程屬于胞吞作用,吞噬細胞通過④過程吞噬病原體, B正確; C.乙醇進入細胞的方式是自由擴散,小腸上皮細胞吸收乙醇的方式是①, C正確; D.葡萄糖進入紅細胞的方式是協助擴散，②為協助擴散，D正確; 故選A。
課堂小結
板書設計 第2節 主動運輸與胞吞、胞吐 一、主動運輸 1概念：物質逆濃度梯度進行跨膜運輸，需要載體蛋白的協助，同時還需要消耗細胞內化學反應所釋放的能量，這種方式叫作主動運輸。 2過程 3.特點： 逆濃度梯度運輸、需要載體、需要消耗能量。 二、胞吞、胞吐 1.生物膜的流動性是胞吞、胞吐的基礎 2.需要消耗能量和特定蛋白質的識別

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