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(共25张PPT)
第4章 细胞的物质输入和输出
第2节 主动运输与胞吞、胞吐
二、自由扩散和协助扩散
物质以扩散方式进出细胞，不需要消耗细胞内化学物质所释放的能量的物质跨膜运输方式
被动运输
被动运输分为自由扩散和协助扩散两类
小明同学二段考在即，心情压抑，遂买了一罐旺仔牛奶聊以慰藉。喝完后往罐內一看，居然买到了假货！易拉罐内部掉铅、生锈了！小明脑中突然白光一闪，想起生物老师课上说过，铅属于重金属，摄入过多对生物有严重毒害作用。思及此，小明生无可恋，无心向学，终日惶惶……
1.自由扩散
方向：从 浓度→ 浓度侧；
动力：细胞膜内外的 ；
特点：
实例：某些 ＿ 分子和 ＿ 性物质，如O2、CO2、甘油、苯、乙醇
高
不需要载体蛋白、不消耗能量
小
(顺浓度梯度）
低
浓度差
脂溶
物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式，叫自由扩散，也叫简单扩散。
https://www./video/BV1uE411273P from=search&seid=5560014203496981077
水通道蛋白与诺贝尔奖 p68
阿格雷
麦金农
方向：从 浓度→ 浓度侧；
动力：细胞膜内外的 ；
特点：
实例：
高
需要转运蛋白、不消耗能量
(顺浓度梯度）
低
浓度差
葡萄糖进入红细胞，水通道蛋白介导水运输
2.协助扩散
借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式，叫协助扩散，也叫易化扩散。
转运蛋白
数量限制
具有特异性
事实上，小肠上皮细胞内的葡萄糖、K+浓度远高于细胞外浓度，但是小肠上皮细胞仍能大量吸收这些物质。这些物质是如何运输进入细胞的呢？是通过被动运输吗？
主动运输
方向：从 浓度→ 浓度侧；
动力：
特点：
实例：
低
需要载体蛋白、消耗能量
(逆浓度梯度）
高
葡萄糖进入小肠绒毛上皮细胞，氨基酸、无机盐、绝大多数离子的跨膜运输
(ATP提供能量）
细胞内化学反应所释放的能量
3.主动运输
一种载体蛋白只适合与一种或一类离子、分子结合
主动运输中，载体蛋白的空间结构发生变化
物质浓度
运输速率
O
P
Q
P点后运输速率受____________制约
载体蛋白数量
O2浓度
运输速率
A
B
C
由无氧呼吸供能
B点后运输速率不变的原因是________________
载体蛋白数量有限
影响小分子和离子跨膜运输的因素：
物质浓度、载体蛋白的数量和种类、能量ATP(O2浓度、温度等)
3.主动运输
【资料】（1）甲状腺滤泡上皮细胞内碘浓度比血液中的高20~25倍；
（2）小肠液中氨基酸、葡萄糖的浓度远远低于小肠上皮细胞中的浓度，但他们仍然能被小肠上皮细胞吸收；
（3）人红细胞中K+的浓度比血浆高30倍；
（4）轮藻细胞中K+的浓度比周围水环境高63倍。
思考：这些物质是如何运进细胞的呢？
主动运输普遍存在于动植物和微生物细胞中，通过主动运输来选择吸收所需要的物质，排出代谢废物和对细胞有害的物质，从而保证细胞和个体生命活动的需要。
变形虫捕食
草履虫排泄
分子物质和 性物质进出细胞
大
颗粒
4.胞吞、胞吐
胞吞：①细胞摄取的大分子与膜上的蛋白质结合，引起这部分细胞膜内陷形成小囊，包围着大分子。
②小囊从细胞膜上分离下来，形成囊泡，进入细胞内部，可以被溶酶体降解。
胞吐：细胞需要外排的大分子，先在细胞内形成囊泡，囊泡移动到细胞膜处，与细胞膜融合，将大分子排出细胞。
4.胞吞、胞吐
1.在物质的跨膜运输过程中,胞吞、胞吐是普遍存在的现象,需要消耗细胞呼吸所释放的能量，跨过0层膜。
2.胞吞、胞吐的实现与生物膜的结构特点______________有关。
一定的流动性
在人体肠道内寄生的痢疾内变形虫,能通过胞吐作用分泌蛋白分解酶,溶解人的肠壁组织,通过胞吞作用“吃掉”肠壁组织胞,并引发阿米巴痢疾。
这种病原体通过饮食传播,注意个人饮食卫生、加强公共卫生建设是预防阿米巴痢疾的关键措施。
与社会的联系
小结
不带电荷的小分子可以自由扩散进出细胞；
离子和较小的有机分子（如葡萄糖和氨基酸等）等跨膜运输要借助转运蛋白；
细胞膜上的转运蛋白的种类和数量、转运蛋白空间结构变化等影响了物质运输；
蛋白质等生物大分子通过胞吞和胞吐进出细胞，也要蛋白质参与，也离不开磷脂双分子层的流动性。
实例 O2进入细胞 葡萄糖进入红细胞 K+ 进入红细胞 分泌蛋白的分泌
运输方式
浓度
载体蛋白
能量
模式图
自由扩散
主动运输
协助扩散
胞吞、胞吐
被动运输
顺浓度梯度
/
不需要
需要
不需要
需要
不消耗
消耗
消耗
不消耗
顺浓度梯度
逆浓度梯度
判断物质进出细胞的方式
判断细胞膜内外侧
判断物质分子大小
判断分子运输方向
根据是否需要载体、能量
下面a、b、c、d、e分别是哪种物质运输方式？为什么？
主动运输
协助扩散
主动运输
协助扩散
自由扩散
【思考 讨论】1. 胞吞、胞吐过程的实现与生物膜结构的特性有什么关系？
【答案】胞吞、胞吐过程中膜的变形本身体现了膜的流动性。
2.游离于细胞质基质中的核糖体合成的蛋白质多是供细胞自身使用，而附着在内质网上的核糖体合成的蛋白质能够分泌到细胞外。试分析其中的道理。
【答案】因为游离于细胞质基质中的核糖体，所合成的蛋白质也只能游离于细胞质基质中，由于蛋白质是大分子有机物，无法直接通过被动运输或主动运输穿过细胞膜运输到细胞外，所以一般只能留在细胞内供细胞自身使用，而附着在内质网上的核糖体合成的蛋白质能够进入内质网腔中，并借助囊泡移动进入高尔基体，经加工包装后，包裹在囊泡中的蛋白质就能以胞吐的方式分泌到细胞外。
1.甲状腺滤泡上皮细胞吸收碘是通过被动运输吗？【答案】不是。
2.联想逆水行舟的情形，甲状腺滤泡上皮细胞吸收碘是否需要细胞提供能量【答案】需要。
3.这在各种物质的跨膜运输中是特例还是有一定的普遍性？【答案】具有普遍性。
—、概念检测
1. 一种物质进行跨膜运输的方式与该物质的分子大小等性质有关。判断下列有关物质跨膜运输的相关表述是否正确。
（1）相对分子质量小的物质或离子都可以通过自由扩散进入细胞内。（×）
（2）大分子有机物要通过转运蛋白的作用才能进入细胞内，并且要消耗能量。 （×）
（3）被动运输都是顺浓度梯度进行的，既不需要消耗能量，也不需要借助膜上的转运蛋白。（×）
（4）主动运输都是逆浓度梯度进行的，既要消耗细胞的能量，也需要借助膜上的载体蛋白。（√）
2.下列有关物质跨膜运输的叙述，错误的是 ( A )
A.果脯在腌制中慢慢变甜，是细胞通过主动运输吸收糖分的结果
B.脂溶性物质较易通过自由扩散进出细胞
C.葡萄糖进入红细胞需要借助转运蛋白， 但不消耗能量，属于协助扩散
D.大肠杆菌吸收K+既消耗能量，又需要借助膜上的载体蛋白，属于主动运输
3.细胞内的生物大分子(如胃蛋白酶原)运出细胞的方式是 ( A )
A.胞吐 B.自由扩散 C.协助扩散 D.被动运输
1. 淡水中生活的原生动物，如草履虫，能通过伸缩泡排出细胞内过多的水，以防止细胞涨破。如果将草履虫放入蒸馏水或海水中，推测其伸缩泡的伸缩情况，分别会发生什么变化？
【答案】放入蒸馏水中，其伸缩泡的伸缩频率加快，放入海水中的则伸缩频率减慢。
2.桎柳(见下图)是强耐盐植物，它的叶子和嫩枝可以将吸收到植物体内的无机盐排出体外。轻柳的根部吸收无机盐离子是主动运输还是被动运输？如果要设计实验加以证明，请说出实验思路。
【提示】主动运输和被动运输的区别之一是是否需要能量而能量来自细胞呼吸，故可通过抑制根细胞呼吸，并观察无机盐离子吸收速率是否受影响来判断其吸收过程属于主动运输还是被动运输。
具体步骤：（1）取甲、乙两组生长状态基本相同的柽柳幼苗，放入适宜浓度的含有Ca2+、K+的溶液中；
（2）甲组给予正常的细胞呼吸条件，乙组抑制细胞呼吸；
（3）一段时间后测定两组植株根系对Ca2+、K+的吸收速率。
若两组植株对Ca2+、K+的吸收速率相同，说明柽柳从土壤中吸收无机盐为被动运输；若乙组吸收速率明显小于甲组吸收速率，说明柽柳从壤中吸收无机盐是主动运输。
复习与提高一
选择题
1.将发生质壁分离的紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞置于清水中，发生的变化是 ( A )
A.液泡的颜色逐渐变浅 B.细胞吸水直至涨破
C.原生质层逐渐增厚 D.细胞体积明显增大
2.将刚萎蔦的菜叶放入清水中，菜叶细胞含水量能够得到恢复的主要原因是 ( A )
A.自由扩散和协助扩散 B.主动运输和胞吞
C.自由扩散和主动运输 D.协助扩散和主动运输
3.下列物质通过细胞膜时需要载体蛋白的是 ( C )
A.水进入根毛细胞 B.氧进入肺泡细胞
C.K+被吸收进入小肠绒毛上皮细胞 D.二氧化碳进入毛细血管
4.红觅菜的叶肉细胞中含有花青素。若将红蒐菜叶片放在清水中，水的颜色无明显变化；若对其进行加热，随着水温升高，水的颜色逐渐变成红色，其原因是 ( D )
A.花青素在水等无机溶剂中难以溶解 B.水温升高使花青素的溶解度增大
C.加热使细胞壁失去了选择透过性 D.加热使叶肉细胞的生物膜被破坏
2.【答案】(1)K+和Mg2+ 这两种离子的浓度细胞内大于细胞外，细胞若要吸收这两种离子必须逆着浓度梯度进行
(2)Na+和Cl- 这两种离子的浓度细胞内小于细胞外，细胞若要排出这两种离子必须逆着浓度梯度进行
1.完成下面有关物质进出细胞方式的概念图。
3、【答案】(1)渗出 增大 (2)缓慢增大后趋于稳定 蔗糖溶液 清水
(3)乙二醇 增大 (4)大液泡
复习与提高
1.下列各项表示细胞结构与其主要组成成分的对应关系，错误的是 ( C )
A.染色体—DNA B.细胞膜—磷脂 C.细胞骨架—多糖 D.细胞壁—纤维素
2.细胞内运输物质的具膜囊泡可以与细胞膜融合，由此可以推测囊泡膜的主要成分是 ( C )
A.脂肪和蛋白质 B.蛋白质和核酸 C.脂质和蛋白质 D.多糖和脂质
3.白细胞可以吞噬病菌，这一事实说明细胞膜具有 ( D )
A.全透性 B.保护作用 C.选择透过性 D.一定的流动性
4. 下列对生物膜的叙述，不正确的是 ( B )
A.生物膜是细胞所有膜结构的统称 B.各种生物膜的化学组成与结构均相同
C.膜的组成成分可以从内质网转移到高尔 基体膜，再转移到细胞膜
D.各种生物膜既各司其职，又相互协调， 共同完成细胞的生命活动
5.各种细胞器在功能上既有分工又有合作。下列相关叙述错误的是 ( B )
A.植物细胞中的液泡与维持细胞的渗透压有关 B.中心体和核糖体与蛋白质的合成有关
C.内质网和高尔基体与分泌蛋白的加工有关 D.叶绿体、线粒体与细胞内物质和能量的转化有关
6.染色体的高度螺旋化与其物质组成有关。组成染色体的主要物质是 ( A )
A.蛋白质和DNA B.DNA和RNA C.蛋白质和RNA D.DNA和脂质
1.【答案】从上到下，从左到右依次为：
细胞质 细胞质基质 细胞器 内质网
与细胞有丝分裂相关 合成蛋白质
2.【答案】(1)高尔基体、内质网、线粒体
(2)一定流动性 (3)蛋白质与脂质
(4)细胞膜与核膜控制物质出入细胞的功能。

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