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第2节 主动运输和胞吞、胞吐
一、主动运输
1.概念：物质逆浓度梯度跨膜运输，需要载体蛋白的协助，同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，这种方式叫做主动运输。
2.意义：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。
3.过程：某些离子先与载体蛋白结合，ATP水解释放能量的过程中所产生的磷酸基团与载体蛋白结合，使其磷酸化，载体蛋白磷酸化后空间构象发生改变，离子通过载体蛋白进入细胞膜内侧。
4.特点：
⑴运输方向一逆浓度梯度。
⑵需要载体蛋白。
①一种载体蛋白通常只适合与一种或一类离子或分子结合。
②离子或分子与载体蛋白结合→载体蛋白的空间结构变化→运输→载体蛋白恢复原状。
③载体蛋白具有饱和性：膜上载体蛋白数量有限。
⑶消耗能量。
①主动运输速率受能量的限制，同时与载体蛋白的种类、数量和空间结构的变化有关。
②主动运输需要消耗能量的方式有两种：直接消耗能量或间接消耗能量(通过其他物质的浓度梯度)。
5.实例：小肠上皮细胞吸收葡萄糖、氨基酸等；一些细胞吸收I 、K 、Ca ，排出Na 、CI 。
6.影响因素：载体的种类和数量；能量。
二、胞吞与胞吐
1.概念：
（1）胞吞：当细胞摄取大分子时，首先大分子与膜上蛋白质结合，从而引起这部分细胞膜内陷形成小囊，包围着大分子。然后，小囊从细胞膜上分离下来，形成囊泡，进入细胞内部，这种现象叫胞吞。（需消耗能量，不需要载体）
（2）胞吐：当细胞外排大分子时，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，这种现象叫胞吐。（需消耗能量，不需要载体）
2.特点：细胞进行胞吞、胞吐作用需要膜上蛋白质的参与，不需要转运蛋白；需要消耗能量；依赖于细胞膜具有一定的流动性。
3.举例：分泌蛋白；白细胞吞噬病菌、变形虫摄取有机物颗粒等。
（1）能进行胞吞和胞吐运输方式的物质并不一定是大分子，特例是神经递质——小分子。
（2）大分子通过核孔进出细胞核属于细胞核与细胞质之间的物质运输，而胞吞、胞吐属于细胞与外界进行的物质运输。
4.为什么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？
（1）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。
（2）附着在内质网上的核糖体合成的蛋白质进入内质网腔中，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可以胞吐的方式分泌到细胞外。
三、物质出入细胞方式的比较
（1）葡萄糖：进入大部分人体组织细胞（如红细胞）：协助扩散；小肠上皮细胞吸收葡萄糖：主动运输
（2）Na+：进入神经细胞： 协助扩散（靠离子通道）；运出神经细胞：主动运输（钠钾泵）
（3）K+：进入神经细胞：主动运输（钠钾泵）；运出神经细胞：协助扩散（靠离子通道）
物质种类 运输方式 方向 转运蛋白 能量 实例
离子、小分子物质 被动运输 自由扩散 高浓度→ 低浓度 不需要 不需要 气体、脂溶性的小分子有机物、少部分水
协助扩散 需要 离子和一些小分子有机物、大部分水
主动运输 低浓度→ 高浓度 需要 需要 Na+ 、K+等无机盐离子；小肠上皮细胞吸收葡萄糖等
大分子物质 胞吐 膜内→膜外 不需要 需要 分泌蛋白
胞吞 膜外→膜内 变形虫摄取有机物颗粒
四、物质出入细胞的方式的影响因素
1.被转运物质的浓度对物质跨膜运输的影响：
　①被转运物质的浓度主要影响自由扩散和协助扩散。自由扩散中，被转运物质的浓度越大，运输速率越大。
　②协助扩散或主动运输中，当被转运物质的浓度较小时，随被转运物质的浓度的增大，运输速率也逐渐增大；被转运物质的浓度达到一定程度后，运输速率不再继续增大，原因是受转运蛋白数量的限制。
2.转运蛋白数量对跨膜运输的影响：
（1）自由扩散不受转运蛋白数量的影响。
（2）转运蛋白主要影响协助扩散和主动运输。在其他条件适宜的情况下，转运蛋白数量越多，运输速率就越大。主动运输还受能量供应的影响。
3.氧气浓度对跨膜运输的影响：
　　氧气浓度通过影响细胞的呼吸进而影响主动运输的速率。
⑴自由扩散或协助扩散不受氧气浓度的影响。
⑵氧气浓度主要影响主动运输。
　①P点时：无氧呼吸为物质的吸收提供能量，所以运输速率不为零。
　②PQ段：随着氧气浓度的增大，有氧呼吸产生的能量增多，主动运输速率增大。
　③Q点以后：当氧气浓度达到一定程度后，受转运蛋白数量以及其他限制因素的影响，运输速率不再增加。
⑶当横坐标为呼吸强度时，注意曲线的起点从零开始。
⑷特例：第一幅图还可以表示哺乳动物的成熟红细胞的主动运输，因为哺乳动物成熟的红细胞无线粒体，通过无氧呼吸的方式提供能量。
4.温度对物质运输速率的影响：
温度可通过影响细胞膜的流动和细胞呼吸来影响物质运输速率。
　　　　生物膜的流动性
　　温度 　　　　　　　　　　 物质运输速率
　　　　　　　　　 酶活性 　 呼吸速率
五、物质跨膜运输方式的判断
1.模型图分析：
图1：自由扩散 图2：协助扩散 图3：主动运输
图4：自由扩散 图5：协助扩散 图6：主动运输
2.曲线图分析：
⑴图⑦表示自由扩散，运输速率与物质浓度呈正比。
⑵图⑧可表示协助扩散或主动运输，若表示协助扩散，OP段限制因素是物质浓度，P点后限制因素是载体数量；若表示主动运输，OP段限制因素是物质浓度，P点后限制因素是载体数量或能量。
⑶图⑨曲线运输速率与O2浓度无关，说明不消耗能量，曲线表示被动运输。
⑷图⑩表示主动运输，OP段限制因素是O2浓度，P点后限制因素是载体数量。
⑸图⑾曲线运输速率与载体数量无关，说明不需要载体，曲线表示自由扩散。
⑹图 可表示协助扩散或主动运输。若表示协助扩散，OP段限制因素是载体数量，P点后载体达到饱和状态，运输速率达最大值；若表示主动运输，OP段限制因素是载体数量，P点后限制因素是能量。
⑺图⒀表示主动运输，虚线下表示物质从高浓度到低浓度运输，虚线上表示物质从低浓度到高浓度运输，P点后限制图素是载体数量或能量。

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