物质跨膜运输的方式课件

第三章：细胞的物质输入和输出第三章：细胞的物质输入和输出第第3 3节：物质跨膜运输的方式节：物质跨膜运输的方式第三章：细胞的物质输入和输出第3节：物质跨膜运输的方式氧气，二氧化碳氧气，二氧化碳氮气，苯氮气，苯水，甘油，乙醇水，甘油，乙醇氨基酸氨基酸葡萄糖葡萄糖核苷酸核苷酸氢离子，钠离子、氢离子，钠离子、钾离子，钙离子、钾离子，钙离子、氯离子，镁离子、氯离子，镁离子、碳酸氢根碳酸氢根下图为人工合成的下图为人工合成的无蛋白质无蛋白质的的脂双层膜脂双层膜对不同分子的通透性对不同分子的通透性气体小分子气体小分子水、脂质小分子水、脂质小分子有机小分子有机小分子离子离子氧气，二氧化碳水，甘油，乙醇氨基酸氢离子，钠离子、下图为人工1 1、什么样的分子能够通过脂双层？什么样的分子不能通过？、什么样的分子能够通过脂双层？什么样的分子不能通过？2 2、葡萄糖不能通过无蛋白质的脂双层，但是小肠细胞能大量吸收葡萄、葡萄糖不能通过无蛋白质的脂双层，但是小肠细胞能大量吸收葡萄糖，对此该如何解释？糖，对此该如何解释？3 3、观察此图，联系已有知识，你还能提出其他问题吗？能不能就所提出、观察此图，联系已有知识，你还能提出其他问题吗？能不能就所提出的问题作出尝试性的回答？的问题作出尝试性的回答？物质进出细胞方式有那些呢？物质进出细胞方式有那些呢？问题探讨：1、什么样的分子能够通过脂双层？什么样的分子不能通物质进细胞的方式物质进细胞的方式：1 1、顺顺浓度梯度的浓度梯度的扩散扩散-被动运输被动运输2 2、逆逆浓度梯度的浓度梯度的运输运输-主动运输主动运输3 3、其他运输方式、其他运输方式-胞吞胞吞、胞吐胞吐跨膜运跨膜运输方式输方式（大分子大分子进出细胞方式）进出细胞方式）（小分子小分子进出细胞方式）进出细胞方式）物质进细胞的方式：跨膜运输方式（大分子进出细胞方式）（小分子一、物质跨膜运输的方式一、物质跨膜运输的方式（一）被动运输：（一）被动运输：1.1.概念：概念：物质物质顺浓度梯度顺浓度梯度的的扩散扩散方式进出细胞方式进出细胞一、物质跨膜运输的方式（一）被动运输：扩散现象：扩散现象：一种物质从相对一种物质从相对高浓度高浓度区域移动到区域移动到低浓度低浓度区域的过程，称为区域的过程，称为扩散扩散扩散现象：一种物质从相对高浓度区域移动到低浓一、物质跨膜运输的方式一、物质跨膜运输的方式（一）被动运输：（一）被动运输：1.1.概念：概念：物质物质顺浓度梯度顺浓度梯度的的扩散扩散方式进出细胞方式进出细胞2.2.方式：方式：自由扩散、协助扩散自由扩散、协助扩散自由扩散自由扩散一、物质跨膜运输的方式（一）被动运输：2.方式：自由扩散、协一、物质跨膜运输的方式一、物质跨膜运输的方式（一）被动运输：（一）被动运输：1.1.概念：概念：物质物质顺浓度梯度顺浓度梯度的的扩散扩散方式进出细胞方式进出细胞2.2.方式：方式：自由扩散、协助扩散自由扩散、协助扩散自由扩散自由扩散概念概念特点特点影响因素影响因素举例举例一、物质跨膜运输的方式（一）被动运输：2.方式：自由扩散、协自由扩散自由扩散(1)(1)概念：概念：物质通过简单扩散作用进出细胞，叫做自由扩散。物质通过简单扩散作用进出细胞，叫做自由扩散。注意：注意：自由扩散与渗透作用自由扩散与渗透作用的区别！的区别！注注：物质通过物质通过磷脂分子之间磷脂分子之间的的间隙间隙进出细胞进出细胞自由扩散(1)概念：注意：自由扩散与渗透作用的区别！注：物质自由扩散自由扩散细胞膜细胞膜自由扩散细胞膜(2)(2)特点：特点：从从高浓度高浓度到到低浓度低浓度；不不需要需要载体载体蛋白的协助；蛋白的协助；不不消耗消耗能量能量。自由扩散自由扩散(2)特点：自由扩散（3 3）影响因素：影响因素：细胞内外物质的细胞内外物质的浓度差浓度差运输速率运输速率浓度差浓度差（4 4）举例）举例：水水、氧气氧气、二氧化碳二氧化碳、甘油甘油、乙醇乙醇 、性激素、维生素、性激素、维生素D D、胆固、胆固醇醇等等脂质物质脂质物质。（3）影响因素：细胞内外物质的浓度差运输速率浓度差（4）举一、物质跨膜运输的方式一、物质跨膜运输的方式（一）被动运输：（一）被动运输：1.1.概念：概念：物质物质顺浓度梯度顺浓度梯度的的扩散扩散方式进出细胞方式进出细胞2.2.方式：方式：自由扩散、协助扩散自由扩散、协助扩散自由扩散自由扩散概念概念特点特点影响因素影响因素举例举例协助扩散协助扩散概念概念特点特点影响因素影响因素举例举例一、物质跨膜运输的方式（一）被动运输：2.方式：自由扩散、协(1)(1)概念：概念：进出细胞的物质借助进出细胞的物质借助载体蛋白质载体蛋白质的的扩散扩散，叫做，叫做协助扩散协助扩散。协助扩散协助扩散(1)概念：协助扩散协助扩散协助扩散(2)(2)特点：特点：从从高浓度高浓度到到低浓度低浓度；需要需要载体载体蛋白的协助；蛋白的协助；不不消耗消耗能量能量。协助扩散(2)特点：浓度差浓度差运输速率运输速率（3 3）影响因素：影响因素：a.细胞内外物质的细胞内外物质的浓度差浓度差 b.b.载体载体的的数量数量（4 4）举例）举例：葡萄糖葡萄糖进入进入红细胞红细胞等等 离子通道离子通道（K K+通道，通道，NaNa+通道）通道）浓度差运输速率（3）影响因素：a.细胞内外自由扩散自由扩散协助扩散协助扩散被动运输被动运输1 1、物质、物质顺浓度梯度顺浓度梯度扩散进出细胞扩散进出细胞2 2、不需要不需要消耗消耗能量能量相同点：相同点：自由扩散协助扩散被动运输1、物质顺浓度梯度扩散进出细胞相同点一、物质跨膜运输的方式一、物质跨膜运输的方式（一）被动运输：（一）被动运输：1.1.概念：概念：物质物质顺浓度梯度顺浓度梯度的的扩散扩散方式进出细胞方式进出细胞2.2.方式：方式：自由扩散、协助扩散自由扩散、协助扩散自由扩散自由扩散概念概念特点特点影响因素影响因素举例举例协助扩散协助扩散概念概念特点特点影响因素影响因素举例举例3.3.特点：特点：物质物质顺浓度梯度顺浓度梯度扩散进出细胞扩散进出细胞不需要不需要消耗消耗能量能量一、物质跨膜运输的方式（一）被动运输：2.方式：自由扩散、协被动运输被动运输与与主动运输主动运输有什么有什么区别区别 ，让我们一起来寻找答，让我们一起来寻找答案！案！被动运输与主动运输有什么区别，让我们一起来寻找答案！丽藻丽藻细胞液所含的离子细胞液所含的离子浓度远远高于丽藻所生长的浓度远远高于丽藻所生长的池水，为什么丽藻还能从周池水，为什么丽藻还能从周围环境围环境吸收离子吸收离子呢？呢？离子离子逆浓度梯度逆浓度梯度进细胞进细胞为了能维持生命活动的正常为了能维持生命活动的正常进行，生物体主要靠进行，生物体主要靠主动运输主动运输来来获取营养物质。获取营养物质。丽藻细胞液所含的离子浓度远远高于丽藻所生长的池水，为什么一、物质跨膜运输的方式一、物质跨膜运输的方式（一）被动运输：（一）被动运输：1.1.概念：概念：物质物质顺浓度梯度顺浓度梯度的的扩散扩散方式进出细胞方式进出细胞2.2.方式：方式：自由扩散、协助扩散自由扩散、协助扩散3.3.特点：特点：（二）主动运输：（二）主动运输：1.1.概念：概念：2.2.特点特点3.3.影响因素影响因素4.4.举例举例一、物质跨膜运输的方式（一）被动运输：2.方式：自由扩散、协（一）（一）概念概念：从细胞膜从细胞膜低浓度低浓度一侧运输一侧运输到高浓度到高浓度一侧，一侧，需要载体需要载体蛋白蛋白的协助，同时还的协助，同时还需要消耗需要消耗细胞内化学反应所释放的细胞内化学反应所释放的能量能量，这种方式叫做这种方式叫做主动运输主动运输。（一）概念：主动运输主动运输（二）（二）特点特点：从从低浓度低浓度到到高浓度高浓度；需要需要载体载体蛋白的协助；蛋白的协助；需要需要能量能量（ATP)ATP)。ATP主动运输（二）特点：ATP25可编辑25可编辑 时间时间细胞内浓度细胞内浓度细胞外浓度细胞外浓度主动运输主动运输方向方向高浓度高浓度低浓度低浓度等浓度等浓度等浓度等浓度低浓度低浓度高浓度高浓度（特点）（特点）主动运输主动运输载体：载体：1 1、运输、运输K K+的载体，不能运输的载体，不能运输CaCa2+2+，说明载体说明载体具有专一性具有专一性2 2、主动运输载体与协助扩散的、主动运输载体与协助扩散的载体载体不同不同，前者前者需要能量激活需要能量激活 时间细胞内浓度细胞外浓度主动运输方向主动运输载体：（三）影响因素（三）影响因素a.a.载体载体的种类和数量的种类和数量 b.b.能量能量NaNaK K 泵泵（四）举例：（四）举例：NaNa+、K K+、CaCa2+2+、MgMg2+2+等离子通过细胞膜；等离子通过细胞膜；葡萄糖葡萄糖、氨基酸、核苷酸氨基酸、核苷酸等通过小肠上皮细胞等通过小肠上皮细胞能量能量/O2浓度浓度运输速率运输速率（三）影响因素a.载体的种类和数量NaK 泵（四）举例主动运输的意义：主动运输的意义：细胞膜的细胞膜的主动运输主动运输是是活细胞的特性活细胞的特性，它保证了活细胞能够按照，它保证了活细胞能够按照生命活动的生命活动的需要需要，主动选择吸收主动选择吸收所需的营养物质，所需的营养物质，主动排出主动排出代谢废代谢废物和对细胞有害的物质。物和对细胞有害的物质。主动运输体现了膜的什么特点主动运输体现了膜的什么特点呢？呢？主动运输主动运输体现了膜的体现了膜的选择透过性选择透过性主动运输的意义：细胞膜的主动运输是活细胞的特性，它保证了物质跨膜运输三种方式的比较物质跨膜运输三种方式的比较自由自由扩散散协助助扩散散主主动运运输方向方向能量能量载体体举例例不需要不需要不需要不需要需要需要不消耗不消耗不消耗不消耗消耗消耗 顺浓度梯度顺浓度梯度高浓度高浓度 低浓度低浓度 顺浓度梯度顺浓度梯度高浓度高浓度 低浓度低浓度 逆浓度梯度逆浓度梯度低浓度低浓度 高浓度高浓度 O O2 2、COCO2 2、甘油等脂溶性、甘油等脂溶性物质物质血浆中葡萄糖血浆中葡萄糖 进入红细胞进入红细胞K+K+进入红细胞进入红细胞 Na+Na+出红细胞出红细胞物质跨膜运输三种方式的比较自由扩散协助扩散主动运输方向能量载常见常见Na+Na+和和K+K+进出细胞的方式进出细胞的方式方式一：通过方式一：通过离子通道离子通道协助扩散协助扩散 离子通道：由离子通道：由蛋白质蛋白质构成，通道打开时，构成，通道打开时，Na+Na+和和K+K+由由高浓度高浓度向向低浓度低浓度流动。流动。方式二：通过方式二：通过NaNaK K 泵泵（吸钾排钠吸钾排钠）主动运输主动运输NaNaK K 泵：泵：每消耗每消耗1 1分子分子ATPATP，就逆浓度梯度将，就逆浓度梯度将3 3分子分子Na+Na+泵出胞外，同时将泵出胞外，同时将2 2分子分子K+K+泵入胞内，导致泵入胞内，导致Na+Na+胞外大于胞内，胞外大于胞内，K+K+胞内大于胞外胞内大于胞外常见Na+和K+进出细胞的方式方式一：通过离子通道协助扩大分子的运输大分子的运输胞吞胞吞：当细胞当细胞摄取摄取大分子时，大分子时，首先是大首先是大分子附着分子附着在细胞膜在细胞膜的表面，这部分细胞的表面，这部分细胞膜内陷膜内陷形成小囊形成小囊，包围着大分子。，包围着大分子。然后然后小囊小囊从细胞膜上从细胞膜上分离分离下下来，形成囊泡，来，形成囊泡，进入进入细胞内细胞内部。部。内吞作用内吞作用=胞吞胞吞大分子的运输胞吞：当细胞摄取大分子时，首先是大分子附着在细胞吐：胞吐：细胞需要细胞需要外排外排的大分子，先在细的大分子，先在细胞内形成囊泡胞内形成囊泡，囊泡，囊泡移动到细胞膜处，移动到细胞膜处，与细胞膜融合与细胞膜融合，将大分子排除细胞。，将大分子排除细胞。外排作用外排作用 胞吐胞吐胞吐：细胞需要外排的大分子，先在细胞内形成囊泡，囊泡移动到细胞吞、胞吞、胞吐：胞吐：.非跨膜运输方式体现膜的流动性胞吞胞吞胞吐胞吐条件条件细胞胞摄取或排出取或排出大分子大分子和和颗粒粒物物质的方式的方式原理原理生物膜的生物膜的流流动性性特点特点物物质通通过小泡小泡转移，需要移，需要消耗能量消耗能量，不需要不需要载体体方向方向细胞外胞外内内细胞内胞内外外实例例变形虫食食物形虫食食物颗粒，粒，白白细胞吞噬胞吞噬细菌等菌等胰胰岛B细胞分泌胰胞分泌胰岛素素胞吞、胞吐：.非跨膜运输方式体现膜的流动性胞吞胞吐条件细协助扩散协助扩散自由扩散自由扩散物质进物质进出细胞出细胞方式方式主动运输主动运输小分子小分子物质物质 大分子大分子物质物质 胞吞胞吞 胞吐胞吐消耗消耗能量能量顺浓度梯顺浓度梯度度被动运输被动运输载体蛋白载体蛋白协助扩散自由扩散物质进出细胞方式主动运输小分子物质 大分子物根对离子吸收的曲线模型根对离子吸收的曲线模型ABAB段表示在一定范围内，根吸收离子的速段表示在一定范围内，根吸收离子的速率随氧分压的升高而加快。率随氧分压的升高而加快。BCBC段表示当氧分压增大到一定值时，根吸段表示当氧分压增大到一定值时，根吸收离子的速率不再随氧分压升高而加快，这是收离子的速率不再随氧分压升高而加快，这是由于根吸收离子还与根细胞膜上载体的数量有由于根吸收离子还与根细胞膜上载体的数量有关关。(1)(1)氧分压氧分压与根吸收离子速率的关系与根吸收离子速率的关系根对离子吸收的曲线模型AB段表示在一定范围内，根吸收离子的曲线曲线ABAB段表示在一定离子浓度范围内，根段表示在一定离子浓度范围内，根吸收离子的速率随离子浓度的增大而加快。吸收离子的速率随离子浓度的增大而加快。曲线曲线BCBC段表示当离子浓度增大到一定数值段表示当离子浓度增大到一定数值时，根的吸收速率不再增加，这是由根细胞膜时，根的吸收速率不再增加，这是由根细胞膜上上载体的数量载体的数量决定的。决定的。曲线曲线CDCD段表示当离子浓度过高时，将会使段表示当离子浓度过高时，将会使根根细胞失水细胞失水，从而，从而影响影响根细胞正常的根细胞正常的代谢活动代谢活动，使离子使离子吸收速率下降。吸收速率下降。(2)(2)溶液中离子浓度溶液中离子浓度与与根吸收离子速率根吸收离子速率的关系的关系外界溶液浓度也影响主动运输外界溶液浓度也影响主动运输曲线AB段表示在一定离子浓度范围内，根吸收离子的速率随离子(2)(2)联系联系矿质元素矿质元素必须溶解在水中必须溶解在水中呈离子状态呈离子状态，才能，才能被被细胞细胞吸收吸收。吸收吸收矿质元素矿质元素离子离子的多少可以的多少可以调节细胞液的浓度调节细胞液的浓度，影响对水分影响对水分的吸收。的吸收。矿质元素矿质元素离子离子被吸收后被吸收后随水分随水分在导管中在导管中运输运输，蒸腾，蒸腾作用在作用在促进水分运输促进水分运输的同时的同时也促进也促进矿质元素矿质元素离子的运输离子的运输(2)联系 知识拓展知识拓展 植物对水分和离子吸收的关系相对独立植物对水分和离子吸收的关系相对独立比较比较项目项目水分的吸收及运输水分的吸收及运输离子的吸收离子的吸收过程过程主要通过主要通过渗透作用渗透作用完成完成通过通过主动运输主动运输完成完成动力动力浓度差，浓度差，蒸腾作用蒸腾作用，不消耗，不消耗ATP根细胞呼吸产生的根细胞呼吸产生的ATP条件条件必须具必须具有渗透系统有渗透系统(半透膜两侧溶半透膜两侧溶液存在浓度差液存在浓度差)以以蒸腾作用蒸腾作用为动力为动力由由根细胞提供根细胞提供运输的运输的动力动力具备具备载体载体方向方向水分从溶液水分从溶液浓度低浓度低的一侧的一侧向高向高的一的一侧渗透侧渗透离子从离子从土壤吸收土壤吸收进入植物体进入植物体影响影响因素因素细胞液与外界溶液的细胞液与外界溶液的浓度差浓度差蒸腾作用蒸腾作用的强度的强度土壤土壤含氧量含氧量土壤土壤温度温度细胞膜上细胞膜上载体载体的的种类种类和和数量数量选择性选择性无无有有知识拓展 植物对水分和离子吸收的关系相对独立比较水分的吸技能训练技能训练解读图表：解读图表：右图表示的是一个动物右图表示的是一个动物细胞内外不同离子的相细胞内外不同离子的相对浓度，分析图表提供对浓度，分析图表提供的信息，结合所学的知的信息，结合所学的知识，回答问题：识，回答问题：1 1、哪种离子通过主动运、哪种离子通过主动运输进入细胞？输进入细胞？2 2、哪种离子通过主动运、哪种离子通过主动运输排出细胞？输排出细胞？3 3、你是如何作出以上判、你是如何作出以上判断的？断的？技能训练解读图表：下列物质以不同运输方式通过细胞膜的是（下列物质以不同运输方式通过细胞膜的是（）。）。A A 甘油、二氧化碳甘油、二氧化碳 B B 钾离子、水钾离子、水 C C 氨基酸、钾离子氨基酸、钾离子 D D 葡萄糖、糖原葡萄糖、糖原第一关第一关 A A不要灰心，再不要灰心，再来一次！来一次！B BC CD D不要灰心，再不要灰心，再来一次！来一次！不要灰心，再不要灰心，再来一次！来一次！恭喜你，答对了！恭喜你，答对了！再接再厉！再接再厉！知识闯关知识闯关下列物质以不同运输方式通过细胞膜的是（）。第一关 A不人红细胞中的人红细胞中的K+K+浓度比血浆中高浓度比血浆中高3030倍，而倍，而Na+Na+浓度却只浓度却只有血浆的有血浆的1/61/6，合理的解释是（，合理的解释是（）。）。A A 细胞膜对细胞膜对K+K+、Na+Na+的特异性吸收的特异性吸收 B B 人体对人体对K+K+、Na+Na+需求不同需求不同 C C 细胞膜的主动选择吸收细胞膜的主动选择吸收 D D 红细胞中无细胞核红细胞中无细胞核A A不要灰心，再不要灰心，再来一次！来一次！B BC CD D不要灰心，再不要灰心，再来一次！来一次！不要灰心，再不要灰心，再来一次！来一次！恭喜你，答对了！恭喜你，答对了！再接再厉！再接再厉！第二关第二关人红细胞中的K+浓度比血浆中高30倍，而Na+浓度却只有血浆甜菜块根细胞中的液泡中有花青素，能使块根呈现红色。将块根切甜菜块根细胞中的液泡中有花青素，能使块根呈现红色。将块根切成小块，放入蒸馏水中，蒸馏水颜色无明显的变化。但用盐酸处理成小块，放入蒸馏水中，蒸馏水颜色无明显的变化。但用盐酸处理块根后，则使蒸馏水变红。其原因是（块根后，则使蒸馏水变红。其原因是（）。）。A A 细胞壁被盐酸破坏细胞壁被盐酸破坏 B B 花青素不溶于水而溶于盐酸花青素不溶于水而溶于盐酸C C 盐酸破坏了细胞的选择透过性盐酸破坏了细胞的选择透过性 D D 盐酸破坏了原生质层的选择盐酸破坏了原生质层的选择透过性透过性A A不要灰心，再不要灰心，再来一次！来一次！B BC CD D不要灰心，再不要灰心，再来一次！来一次！不要灰心，再不要灰心，再来一次！来一次！恭喜你，答对恭喜你，答对了！再接再厉！了！再接再厉！第三关第三关甜菜块根细胞中的液泡中有花青素，能使块根呈现红色。将块根切成图表示细胞膜的亚显微结构。请根据图表示细胞膜的亚显微结构。请根据图表示细胞膜的亚显微结构。请根据图表示细胞膜的亚显微结构。请根据图回答下面的问题。图回答下面的问题。图回答下面的问题。图回答下面的问题。（1 1 1 1）图中）图中）图中）图中A A A A的性质是由的性质是由的性质是由的性质是由 决定的决定的决定的决定的（2 2 2 2）下列有关的叙述）下列有关的叙述）下列有关的叙述）下列有关的叙述错误错误错误错误的是（的是（的是（的是（）A A A A适当提高温度，能使适当提高温度，能使适当提高温度，能使适当提高温度，能使A A A A和和和和B B B B的相对运动加快，通透性增加有利于生命活动的的相对运动加快，通透性增加有利于生命活动的的相对运动加快，通透性增加有利于生命活动的的相对运动加快，通透性增加有利于生命活动的进行进行进行进行B B B B在动物细胞中在动物细胞中在动物细胞中在动物细胞中B B B B的不饱和程度比植物高的不饱和程度比植物高的不饱和程度比植物高的不饱和程度比植物高C C C C该结构的选择透过性与该结构的选择透过性与该结构的选择透过性与该结构的选择透过性与B B B B结构对极性分子的相对不透性和结构对极性分子的相对不透性和结构对极性分子的相对不透性和结构对极性分子的相对不透性和A A A A的载体转运作用的载体转运作用的载体转运作用的载体转运作用有关有关有关有关D D D D甘油分子能迅速通过该结构，是由于甘油能溶于甘油分子能迅速通过该结构，是由于甘油能溶于甘油分子能迅速通过该结构，是由于甘油能溶于甘油分子能迅速通过该结构，是由于甘油能溶于B B B B层结构中层结构中层结构中层结构中核酸（核酸（mRNAmRNA或或DNADNA）最后一关最后一关A A 图表示细胞膜的亚显微结构。请根据核酸（mRNA或DNA）最（3 3）该结构的基本功能是）该结构的基本功能是_。与此相关的对生命活动至关重要的特性是与此相关的对生命活动至关重要的特性是_。（4 4）细胞识别、物质的跨膜运动等与图中）细胞识别、物质的跨膜运动等与图中 （填字母）有关。（填字母）有关。（5 5）叶绿体和线粒体等细胞结构中均有此结构，但执行的具体功能有很大）叶绿体和线粒体等细胞结构中均有此结构，但执行的具体功能有很大的区别，其原因是由于图中的区别，其原因是由于图中_（填字母）不同所致。（填字母）不同所致。保护和运输（或控制物质出入细胞）保护和运输（或控制物质出入细胞）选择透过性选择透过性 A A A A（3）该结构的基本功能是_50可编辑50可编辑