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第三章　细胞的代谢
浙科版高中生物 必修1
第2课时
物质出入细胞的方式及影响因素
第三章　第三节　物质通过多种方式出入细胞
学习目标
1.举例说明有些物质通过被动转运进出细胞，有些物质通过主动转运进出细胞。
2.举例说明大分子物质可以通过胞吞、胞吐进出细胞。
动物细胞
植物细胞
条件
原理
现象
①___________相当于半透性膜
②______________________具有浓度差
①___________（由细胞膜、液泡膜和两层膜之间的细胞质组成）相当于半透膜
②____________________具有浓度差
渗透作用
渗透作用
当外界溶液浓度______细胞质浓度，细胞吸水膨胀
当外界溶液浓度______细胞质浓度，细胞失水皱缩
当外界溶液浓度_____细胞质浓度，细胞维持正常形态
当外界溶液浓度______细胞液浓度，细胞发生质壁分离现象
当外界溶液浓度______细胞液浓度，细胞吸水膨胀，由于存在细胞壁，细胞不会涨破
当外界溶液浓度______细胞液浓度，细胞维持正常形态
细胞膜
细胞质与外界溶液
小于
小于
大于
大于
等于
等于
原生质层
细胞液与外界溶液
成人每昼夜生成的原尿量可达180 L，但每日排出的终尿量仅1.5 L，可见原尿经过肾小管和集合管时，约有99%的水分被重吸收回血液。再从成分比较，终尿与原尿也有很大差别，例如，原尿含葡萄糖，终尿无。那么肾小管上皮细胞是如何对原尿中的物质进行重吸收的？
像水分子这样，物质由浓度较高的一侧转运至浓度较低的一侧，称为被动转运。
被动转运与主动转运
一
有些物质通过胞吞、胞吐进出细胞
二
目录
被动转运
1
类型：扩散、渗透和易化扩散。
（1）扩散:
特点：
①顺浓度梯度运输
②不需要载体蛋白
③不需要消耗能量
如：氧气、二氧化碳、甘油、酒精等。
实例：
（2）易化扩散:
特点：
①顺浓度梯度运输
②必须借助载体蛋白
③不需要消耗能量
实例：
红细胞吸收葡萄糖、
大部分的水跨膜运输
水分子
通道蛋白
1988年，美国科学家阿格雷从红细胞和肾小管细胞中分离出一种新的膜蛋白，后来经过实验获得了该蛋白的氨基酸序列结构，证实了水通道蛋白的存在。目前，人们已经从细菌、酵母菌、植物、动物的细胞中分离出多种水通道蛋白。
水通道蛋白结构模式图
(1)定义：镶嵌在膜上的一些特殊的蛋白质，能够协助离子和一些小分子有机物顺浓度梯度跨膜运输，这些蛋白质称为转运蛋白。
(2)类型：分为 和 两种类型。
载体蛋白
通道蛋白
转运蛋白
2
名称 载体蛋白 通道蛋白
图示
转运对象 与自身 部位相适应的分子或离子 与自身通道的直径和形状相适配、大小和电荷相适宜的分子或离子
特点 每次转运时都会发生自身_____的改变，将分子或离子释放后，又恢复至原来的形状 转运分子不需要与通道蛋白_____
结合
构象
结合
(3)列表比较
通道关闭
通道关闭
通道开放
通道开放
通道蛋白的开放和关闭受到调控
钾离子通道模式图
状态1
状态2
状态3
载体蛋白的开启过程
分析被动转运、主动转运的区别及其影响因素
任务一
水通道蛋白
事实1
肾小球滤过量180 L/d，尿量1.5 L/d，其中原尿中的水分子通过渗透或易化扩散进出肾小管上皮细胞。
事实2
肾小球每天滤过钠约500g，每天尿液中排出3-5g
资料1：肾小管上皮细胞内Na+浓度仅为10mmol.L-1, 远低于细胞外。ATP为一种能源物质。
资料1：肾小球每天滤过钠约500g，每天尿液中排出3-5g。肾小管上皮细胞内Na+浓度仅为10mmol.L-1, 远低于细胞外。ATP为一种能源物质。
毛细血管
Na+
K+
Na+
K+
Na+
Na+
K+
ATP
ADP
肾小管上皮细胞
肾小管官腔
通道蛋白
载体蛋白
探究Na+进出肾小管上皮细胞的方式
任务1
资料1：肾小球每天滤过钠约500g，每天尿液中排出3-5g。肾小管上皮细胞内Na+浓度仅为10mmol.L-1, 远低于细胞外。ATP为一种能源物质。
（1）肾小管管腔中原尿中大量的Na+以何种方式进入肾小管上皮细胞？请说出判断依据。
（2）Na+以何种方式运出肾小管上皮细胞？请说出判断依据。
毛细血管
Na+
K+
Na+
K+
Na+
Na+
K+
ATP
ADP
肾小管上皮细胞
肾小管官腔
通道蛋白
载体蛋白
资料1：肾小球每天滤过钠约500g，每天尿液中排出3-5g。肾小管上皮细胞内Na+浓度仅为10mmol.L-1, 远低于细胞外。ATP为一种能源物质。
易化扩散；Na＋顺浓度梯度且借助通道蛋白进入肾小管上皮细胞。
毛细血管
Na+
K+
Na+
K+
Na+
Na+
K+
ATP
ADP
肾小管上皮细胞
肾小管官腔
通道蛋白
载体蛋白
（1）肾小管管腔中原尿里大量的Na+以何种方式进入肾小管上皮细胞？请说出判断依据。
资料1：肾小球每天滤过钠约500g，每天尿液中排出3-5g。肾小管上皮细胞内Na+浓度仅为10mmol.L-1, 远低于细胞外。ATP为一种能源物质。
主动转运；该过程逆浓度梯度进行，需要载体蛋白协助，且消耗能量(ATP)。
毛细血管
Na+
K+
Na+
K+
Na+
Na+
K+
ATP
ADP
肾小管上皮细胞
肾小管官腔
通道蛋白
载体蛋白
（2）Na+以何种方式运出肾小管上皮细胞？请说出判断依据。
钠钾泵
细胞膜
ATP→ADP+Pi+
细胞外
细胞内
能量
结合课本内容，概述主动转运的过程。
物质逆浓度进行跨膜运输
特点模型
①
②
③
需要载体蛋白的协助
需要消耗细胞内化学反应所释放的能量。
主动转运
3
三种转运蛋白
结构与功能相适应
核心探讨
①轮藻细胞吸收K+（63倍）
④小肠上皮细胞和肾小管上皮细胞吸收葡萄糖、氨基酸等。
②甲状腺细胞吸收碘离子
③动物细胞吸收K+和排出Na+(Na+-K+泵)
哺乳动物细胞内外Na+和K+浓度 细胞内ci 血浆中co
Na+ 10～20mmol/L 约150mmol/L
K+ 约100mmol/L 约5mmol/L
主动运输其他实例
为什么细胞不惜消耗能量也要运输这些物质呢？
普遍存在
⑤海水鱼的鳃需要将体内的盐从盐浓度较低的体液中排到盐浓度较高的海水中。
⑥植物的根需要从土壤溶液中吸收离子，而土壤溶液中该离子的浓度往往低于根细胞中的浓度。
主动转运
3
被动转运与主动转运
一
主动转运
3
被动转运与主动转运
一
意义
主动转运能够根据细胞的需要转运分子或离子，是细胞最重要的吸收或排出物质的方式，可以保持细胞内部某些物质的浓度与周围环境相比有较大的差别。
探究葡萄糖进出肾小管上皮细胞的方式
任务2
(1)图中葡萄糖进出肾小管上皮细胞分别
是何种方式？
(2)Na+-K+泵对葡萄糖的运输有无影响？
(3)图中同一种物质进出细胞的方式是否相同？并举例说明。
事实3
原尿中的葡萄糖在肾小管几乎全部被重吸收。
资料：肾小管上皮细胞逆浓度吸收葡萄糖时，没有直接消耗ATP，而是利用Na+浓度差的能量。但是Na+浓度差的建立是依靠Na+-K+泵的，而Na+-K+泵需要消耗ATP。
资料：肾小管上皮细胞逆浓度吸收葡萄糖时，没有直接消耗ATP，而是利用Na+浓度差的能量。但是Na+浓度差的建立是依靠Na+-K+泵的，而Na+-K+泵需要消耗ATP。
事实3
原尿中的葡萄糖在肾小管几乎全部被重吸收
进：主动转运；出：易化扩散。
探究葡萄糖进出肾小管上皮细胞的方式
任务2
(1)图中葡萄糖进、出肾小管上皮细胞分别
是何种方式？
事实3
原尿中的葡萄糖在肾小管几乎全部被重吸收
有影响。葡萄糖进入细胞需要利用Na+浓度差的能量。但是Na+浓度差的建立是依靠Na+-K+泵。
资料：肾小管上皮细胞逆浓度吸收葡萄糖时，没有直接消耗ATP，而是利用Na+浓度差的能量。但是Na+浓度差的建立是依靠Na+-K+泵的，而Na+-K+泵需要消耗ATP。
探究葡萄糖进出肾小管上皮细胞的方式
任务2
(2)Na+-K+泵对葡萄糖的运输有无影响？
事实3
原尿中的葡萄糖在肾小管几乎全部被重吸收
不相同
葡萄糖：进，主动转运 出，易化扩散
Na+ ：进，易化扩散 出，主动转运
资料：肾小管上皮细胞逆浓度吸收葡萄糖时，没有直接消耗ATP，而是利用Na+浓度差的能量。但是Na+浓度差的建立是依靠Na+-K+泵的，而Na+-K+泵需要消耗ATP。
探究葡萄糖进出肾小管上皮细胞的方式
任务2
(3)同种物质进出细胞的方式是否相同？
主动转运
3
被动转运与主动转运
一
直接型
直接消耗ATP的主动运输 （ATP驱动泵）
间接型
利用依赖ATP的Na+-K+泵活动建立的细胞膜两侧Na+的跨膜浓度梯度主动运输
类型
分析下列曲线所代表的物质转运方式及物质转运速率的影响因素。
任务3
(1)①的转运方式是 ，影响物质转运速率的因素有 。
(2)②的转运方式是 。 影响a点转运速率的因素是
；b点之后转运速率不再改变的原因是___________________
。
扩散
物质浓度
易化扩散或主动转运
物质浓度
膜上载体蛋白的数量
有限或能量有限
分析下列曲线所代表的物质转运方式及物质转运速率的影响因素。
任务3
(3)③的转运方式是 。
(4)④的转运方式是 。a点所需能量来自 ，影响b点转运速率的因素是 ；c点之后转运速率不再改变的原因是_______
。
扩散或易化扩散或哺乳动物成熟红细胞的主动转运
主动转运
厌氧呼吸
氧气浓度
膜上
载体蛋白的数量有限
核心归纳
1.影响主动转运的因素
(1)载体蛋白的种类和数量：决定所运输的物质的种类和数量。载体蛋白的数量有限，当细胞膜上的载体蛋白达到饱和时，细胞吸收相应物质的速率不再随物质浓度的增加而增大。
(2)能量：凡是影响细胞产生能量的因素都能影响主动转运，如O2浓度、温度等。
核心归纳
2.列表比较主动转运和被动转运
物质 种类 运输方式 方向 载体蛋白 能量 实例
离子、小分子物质 被动转运 扩散、渗透 顺浓度梯度 不需要 不需要 O2、CO2、乙醇、甘油、苯等
易化 扩散 顺浓度梯度 需要 不需要 水、某些离子等
主动转运 逆浓度梯度 需要 需要 小肠吸收葡萄糖、氨基酸及红细胞吸收K＋等
跟踪训练
1.如图为葡萄糖进入某细胞的示意图，下列叙述错误的是
A.①与葡萄糖结合后，其形状会发生改变
B.②构成细胞膜的基本骨架，其中的两层完全相同
C.葡萄糖通过图示方式进入细胞不需要消耗能量
D.葡萄糖进入细胞膜内侧后，①的形状会恢复
√
跟踪训练
②是磷脂双分子层，构成细胞膜的基本骨架，细胞膜具有不对称性，构成膜的两层磷脂分子并不完全相同，B错误。
跟踪训练
2.一种金属离子能够通过细胞膜进入细胞内部。将活细胞放入不同浓度的含该金属离子的溶液中，1 h后，测量细胞内该金属离子的浓度，得到如图的曲线。分析图中曲线的变化，回答下列问题：
(1)该金属离子通过细胞膜的方式是________，
判断的依据是________________
____________________________。
(2)从A点开始，细胞内该金属离子的浓度
不再增加，原因是细胞膜上运输该金属
离子的__________________。
主动转运
逆浓度梯度运输
(或由低浓度向高浓度方向运输)
载体蛋白数量有限
跟踪训练
(3)研究发现，除了该金属离子的转运方式外，生物还存在多种其他物质转运方式。如图所示：
图中转运方式的特点是__________
______________________________
________。
(4)人体吸收下列物质时，加入呼吸抑制剂后运输速率不会发生变化的是________。
A.钙离子 B.核苷酸
C.氨基酸 D.酒精
顺浓度梯
度运输、不消耗细胞代谢所产生
的能量
D
被动转运与主动转运
一
有些物质通过胞吞、胞吐进出细胞
二
目录
胞吞、胞吐
任务二
事实4
原尿中每天滤出的蛋白质可达1.8g左右，但尿液中几乎无蛋白质。
1．请据图文资料辨析大分子物质进出肾小管上皮细胞的方式。
资料：一些大分子物质会与细胞膜上的特定蛋白质相互识别并被“拽住”，细胞膜内陷形成小囊泡，在能量的作用下，最终小囊泡被“剪切”下来离开细胞膜进入细胞中。
生物大分子进出肾小管上皮细胞的方式是胞吞和胞吐。
胞吞、胞吐
任务二
事实4
原尿中每天滤出的蛋白质可达1.8g左右，但尿液中几乎无蛋白质。
2．结合生物大分子进出细胞的方式，请回答下列问题：
（1）胞吞、胞吐过程的实现与生物膜结构的 特性有什么关系？
（2）物质通过胞吞、胞吐进出细胞的方式有何特点？
生物膜的流动性是胞吞、胞吐的基础。
需要消耗能量和特定蛋白质的识别。
胞吞
1
接触
凹陷
包围
分离
胞吞
变形虫的摄食
白细胞吞噬病毒
举例：
胞吐
2
包围
移动
融合
排出
胞吐
举例：
分泌蛋白
跟踪训练
3.如图表示某种物质排出细胞的过程(下方表示细胞内部)，下列说法正确的是
A.该物质排出细胞的过程依赖于细胞膜的功能特点
B.囊泡中包裹的物质只能是大分子，不能是小分子
C.囊泡包裹的物质在排出细胞时，穿过0层磷脂分子
D.此时该细胞中靠近细胞膜的区域，线粒体的数量很少
√
跟踪训练
该物质排出细胞的方式是胞吐，该过程依赖于膜的流动性，这是生物膜的结构特点，A错误；
囊泡中包裹的物质一般是大分子物质，也可以是小分子物质，B错误；
囊泡中包裹的物质排出细胞依赖的是细胞膜的融合与断裂，不穿过膜结构，因此穿过0层磷脂分子，C正确；
囊泡移动到细胞膜处，与细胞膜融合，将大分子物质排出细胞，此过程需要线粒体供能，所以此时细胞膜附近聚集的线粒体数量较多，D错误。
跟踪训练
4.(2024·嘉兴高一期中)如图表示某些大分子物质进出细胞的过程。下列相关叙述错误的是
A.a与b过程需要消耗能量
B.a与b过程不需要借助载体蛋白
C.a与b过程运输的物质可以是固体也可以是液体
D.a与b过程均不依赖膜蛋白
√
a为胞吞过程，b为胞吐过程，两个过程均利用了细胞膜的流动性，二者均需要膜蛋白的参与，但不需要载体蛋白的协助，D错误。
夯基础查落实
1.被动转运：物质由浓度较高的一侧转运至浓度较低的一侧，包括扩散和易化扩散。
2.扩散的特点：(1)顺浓度梯度运输；(2)不借助载体蛋白；(3)不需要消耗能量。例：氧气、二氧化碳、甘油、酒精等。
3.易化扩散的特点：(1)顺浓度梯度运输；(2)必须借助载体蛋白；(3)不需要消耗能量。例：红细胞吸收葡萄糖。
4.载体蛋白：载体蛋白分子与被转运的分子或离子结合后改变形状，把分子或离子转运至膜的另一侧。将分子或离子释放后，载体蛋白又恢复至原来的形状。
要语必背
5. 主动转运：由于生命活动所需，细胞逆浓度梯度的转运。
特点：(1)逆浓度梯度转运；(2)必须有载体蛋白参与；(3)需要消耗能量，消耗的能量来自细胞中的ATP。
6.主动转运的意义：能够根据细胞的需要转运分子或离子，是细胞最重要的吸收或排出物质的方式，可以保持细胞内部某些物质的浓度与周围环境相比有较大的差别。
7.影响扩散的因素：物质运输速率主要取决于膜内外物质浓度梯度的大小，也与物质分子大小和脂溶性有关。
8.影响易化扩散的因素：除了膜内外物质浓度梯度的大小外，还与膜上载体蛋白的数量有关。当载体蛋白达到饱和后，物质浓度增加，运输速率也不会再增加。
9.影响主动转运的因素：载体蛋白的数量；能量，凡是影响细胞产生能量的因素都能影响主动转运，如O2浓度、温度等。
10.胞吞、胞吐的特点：发生细胞膜的融合与断裂，需要能量的供应。
11.被胞吞或胞吐的物质可以是某些生物大分子如蛋白质、多糖等，也可以是小分子如神经递质；可以是固体，也可以是液体，如变形虫的摄食、人体消化系统中消化酶的分泌等。
12.生物膜的流动性是胞吞、胞吐的基础。
1.葡萄糖进入红细胞的转运速率存在饱和值，该值的大小取决于_________
。
2.主动转运不同于易化扩散的特点： 。
3.液泡膜对无机盐的吸收具有选择透过性，这与膜上___________________
有关。影响主动转运速率的因素有________________________
。
4.液泡中H＋浓度高于细胞溶胶中H＋浓度，这种浓度差主要由液泡膜上H＋－ATP泵来维持，体现了H＋－ATP泵同时具有_________________________
的作用。
长句表达
细胞膜上
相应载体蛋白的数量
可从低浓度向高浓度运输，消耗能量
载体蛋白(蛋白质)的种
类和数量
温度、氧气的浓度、载体蛋
白的数量
催化ATP水解和转运H＋(催化
和运输)

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