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(共55张PPT)
第七讲：第2课时
物质运输——物质输入和输出的方式
1.举例说明有些物质顺浓度梯度进出细胞，不需要额外提供能量；有些物质逆浓度梯度进出细胞，需要能量和载体蛋白
2.举例说明大分子物质可以通过胞吞、胞吐进出细胞。通过被动运输、主动运输的学习，形成分析与归纳的科学思维方式。
3.利用细胞膜的流动镶嵌模型解释各种物质跨膜运输的方式。利用蔬菜腌制、合理施肥等实践问题的分析和解决，渗透学习跨膜运输的意义，提升社会责任。
考点要求 考题统计 考情分析
被动运输 主动运输 胞吞、胞吐 2022，辽宁，选T17, 2分 2022，山东，选T3, 2分 2021，山东，选T2, 2分 2022，山东，选T3, 3分 2021，湖北，选T1, 2分 2021，山东，选T2，2分 2021，广东，非19（2、3、4），2分 2021，山东T1,2分
本专题知识难度较低、基础性强。考查学生对细胞整体性的认识,或结合一些情景信息或表格信息设置题目，考查学生的应变能力、获取信息和综合分析能力。
主动运输
胞吞、胞吐
被动运输
物质跨膜运输的影响因素
被动运输
考点一
1.概念:
像水分子这样，物质以 进出细胞, 消耗细胞内
化学反应所释放的 ,这种物质跨膜运输方式称为 。
扩散方式
不需要
能量
被动运输
浓度梯度
相对含量低
相对含量高
2.类型:
协助扩散
自由扩散
一.被动运输【考点讲解】
O2、CO2、水分子、脂质、甘油、乙醇、苯等脂溶性小分子。
顺浓度梯度运输
不需要载体
不消耗能量
甘油、乙醇等都是脂溶性物质,与磷脂分子有较强的亲和力，容易通过磷脂双分子层进出细胞。
②实例：
③特点：
①概念：
通过简单的扩散作用进出细胞的方式叫做自由扩散，也叫简单扩散
一.被动运输【考点讲解】
2.类型:（1）自由扩散
浓度差
运输速率(v)
运输方向：
运输动力：
溶质:溶质分子多(高浓度)→溶质分子少(低浓度)
水:水分子多(低浓度)→水分子少(高浓度)
浓度差
一.被动运输【考点讲解】
2.类型:（1）自由扩散
③特点：
哺乳动物红细胞吸收葡萄糖
②实例：
借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散。
①概念：
一.被动运输【考点讲解】
2.类型:（2）协助扩散
神经细胞静息状态（静息电位）时K+外流
神经细胞兴奋状态（动作电位）时Na+内流
浓度差
运输速率(v)
需要转运蛋白协助（载体蛋白+通道蛋白）
顺浓度梯度运输
不消耗能量
③特点：
一.被动运输【考点讲解】
2.类型:（2）协助扩散
通道蛋白
载体蛋白
载体蛋白 通道蛋白
图示
转运 对象
特点
转运蛋白：载体蛋白vs通道蛋白
每次转运时都会发生 的改变
只容许与自身通道的 相适配、 相适宜的分子或离子通过。
只容许与自身结合部位相适应的 通过。
分子或离子通过通道蛋白时, 。
分子或离子
直径和形状
大小和电荷
自身构象
不需要与通道蛋白结合
一.被动运输【考点讲解】
2.类型:（2）协助扩散
载体蛋白 通道蛋白
图示
共同点 转运蛋白：载体蛋白vs通道蛋白
均为蛋白质;均分布在细胞的膜结构中;均控制特定物质的跨膜运输，具有特异性
一.被动运输【考点讲解】
2.类型:（2）协助扩散
①水通道
小管液
肾小管
上皮细胞
肾小管
组织液
H2O
H2O
H2O
H2O
H2O
抗利尿激素
水通道
水通道蛋白广泛存在于所有细胞的细胞膜上。
一.被动运输【考点讲解】
【深度拓展】
K+
++
++
-
-
-
-
Na+
-
-
-
++
++
-
Ca2+
Ca2+
Na+
+
+
-
-
+
+
-
-
电压门控
Na+通道
电压门控
Ca2+通道
化学门控Na+通道
K+通道
②神经细胞上的K+、Na+、Ca2+通道
兴奋性神经递质
一.被动运输【考点讲解】
【深度拓展】
K+
++
++
-
-
-
-
Na+
-
-
-
++
++
-
Ca2+
Ca2+
Cl-
+
+
-
-
+
+
-
-
电压门控
Na+通道
电压门控
Ca2+通道
化学门控Cl-通道
K+通道
③神经细胞上的K+、Cl-、Ca2+通道
抑制性神经递质
一.被动运输【考点讲解】
【深度拓展】
④离子通道具有两个特征
选择性:每种通道只对一种或几种离子有较高的通透能力，而对其他离子通透性很小或不通透。
门控性:离子通道通常具有开和闭的两种状态。由不同的刺激(电压、化学物质、机械力、温度等)引起通道蛋白构像改变而实现开或闭。
开
闭
一.被动运输【考点讲解】
【深度拓展】
主动运输
考点二
物质逆浓度梯度进行跨膜运输，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。
逆浓度梯度运输
需要载体
消耗能量
2.特点：
1.概念：
运输物质结合位点
载体蛋白
ATP
ATP结合位点
p
磷酸化
p
去磷酸化
ADP
一.主动运输【考点讲解】
4.实例：
一.主动运输【考点讲解】
3.意义：
选择吸收所需物质，排出代谢废物和有害物质，保证细胞和个体生命活动所需
①植物根部细胞吸收无机盐离子
②甲状腺细胞吸收碘离子
③动物细胞吸收钾离子和排出钠离子(Na-K泵)
④小肠上皮细胞和肾小管上皮细胞吸收葡萄糖。
逆浓度运输
运输方向：
运输动力：
逆浓度
细胞内化学反应产生的能量
囊性纤维化与Cl-载体异常关闭有关
ATP
ADP+Pi
H2O
稀薄的黏液
黏稠的分泌物不断积累
功能正常的氯离子载体
功能异常的氯离子载体
氯离子
氯离子
囊性纤维化患者肺部支气管上皮细胞表面转运氯离子的载体蛋白的功能发生异常
患者支气管中黏液增多，造成细菌感染。
4.实例：
一.主动运输【考点讲解】
第一类：直接消耗ATP的主动运输。
通常称为泵（ATP驱动泵）
Na+-K+泵
H+泵
ATP驱动泵既是载体同时也是催化ATP水解的酶。
拓展1.主动运输消耗的能量
一.主动运输【考点讲解】
第二类：间接消耗ATP的主动运输。
如图：小肠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+需要消耗ATP。
肾小管上皮细胞吸收葡萄糖同上。
拓展1.主动运输消耗的能量
一.主动运输【考点讲解】
拓展2.主动运输的类型
一.主动运输【考点讲解】
Pi
ATP
ADP
光
H+
H+
H+
H+
ATP驱动
协同转运
光驱动
细胞外
Na+浓度高
Na+顺浓度内流
为其他物质逆浓度运输提供能量
细胞外
细胞内
细胞外
细胞内
同向转运
逆向转运
Na+
Na+
葡糖糖
H+
拓展2.主动运输的类型
一.主动运输【考点讲解】
Na+-葡萄糖同向转运载体存在于小肠和肾小管的上皮细胞
葡萄糖
Na+
Na+
K+
ATP
葡萄糖
葡萄糖
小肠或肾小管腔
小肠或肾小管上皮细胞
组织液
高Na+
高葡萄糖
低Na+
低葡萄糖
高Na+
低葡萄糖
主动运输
协助扩散
葡萄糖的主动运输
顶端膜
基底膜
拓展2.主动运输的类型
一.主动运输【考点讲解】
ATP
ADP+Pi
H+
H+
植物液泡膜上有H+-Ca2+、H+-蔗糖逆向运输载体
液泡腔
(pH=3~6)
H+
Ca2+
蔗糖
蔗糖的主动运输
Ca2+的主动运输
H+驱动蔗糖逆向转运，使得液泡在白天将叶绿体光合作用合成的多余蔗糖储存在液泡中，夜间再将这些蔗糖运到细胞质基质。
H+
Na+的主动运输
Na+
细胞质基质
(pH=7.0)
H+的主动运输
拓展2.主动运输的类型
一.主动运输【考点讲解】
光
H+
H+
H+
H+
光驱动：一种噬盐的厌氧细胞膜上特有的蛋白质(细菌视紫红质)，可在光能的激发下，逆浓度将H+运出细胞，造成细胞外积累高能浓度H+，这种H+浓度差可被另一种蛋白利用合成ATP。
H+
H+
ATP
ADP+Pi
细胞外
细胞内
ATP合酶
细菌视紫红质
光能
H+浓度差(势能)
ATP中的化学能
拓展2.主动运输的类型
一.主动运输【考点讲解】
1.(2021·浙江1月选考)下图为植物细胞质膜中H＋－ATP酶将细胞质中的H＋转运到膜外的示意图。下列叙述正确的是 (　　)
A．H＋转运过程中H＋－ATP酶不发生形变
B．该转运可使膜两侧H＋维持一定的浓度差
C．抑制细胞呼吸不影响H＋的转运速率
D．线粒体内膜上的电子传递链也会发生图示过程
B　
【解析】　据图分析可知，H＋逆浓度梯度运输，且需要消耗能量，该过程为主动转运，在此过程中H＋－ATP酶兼有载体蛋白和ATP水解酶的功能。主动转运过程中H＋－ATP酶作为载体蛋白，会发生形变，协助物质运输，A错误；该转运方式为主动转运，主动转运的结果是使膜两侧H＋维持一定的浓度差，B正确；H＋的转运方式主动转运，需要载体蛋白的协助，同时需要能量，抑制细胞呼吸会影响细胞的能量供应，进而影响H＋的转运速率，C错误；图示过程是消耗ATP的过程，而线粒体内膜的电子传递链最终会生成ATP，不会发生图示过程，D错误。
2.(2023·福州市质检)下列关于通道蛋白的说法，错误的是(　　)
A.一种离子通道蛋白只允许一种离子通过
B.水通道蛋白是镶在细胞膜表面的蛋白质
C.细胞膜上的钠离子通道蛋白与水通道蛋白在空间结构上有差异
D.物质通过通道蛋白的运输属于被动运输，不消耗能量
B
【解析】　离子通道蛋白具有特异性，一种离子通道蛋白只允许一种离子通过，A正确；水通道蛋白是一类贯穿于细胞膜磷脂双分子层的蛋白质，B错误；通道蛋白有特异性，离子通道蛋白和水通道蛋白在空间结构上有差异，C正确；物质通过通道蛋白的运输为顺浓度梯度运输，属于被动运输，不消耗能量，D正确。
胞吞、胞吐
考点三
一.胞吞、胞吐【考点讲解】
衣壳蛋白
核酸
信封蛋白
HIV感染免疫细胞的示意图
主要完成大分子与颗粒性物质的跨膜运输。
①在转运过程中，物质包裹在脂双层膜的包被的囊泡运输，(膜泡运输)
②运输过程中需要消耗细胞呼吸释放的能量
③批量运输大分子物质或颗粒物。
运输时不穿膜
特例：小分子的神经递质释放是胞吐
P选一29
④利用(体现)了膜的流动性
⑤胞吞和胞吞细胞膜成分相对稳定
1.胞吞的过程
①大分子与膜上的 结合；
受体蛋白
②细胞膜 ，包围着大分子；
内陷形成小囊
③小囊从细胞膜 下来， 形成 ，
进入细胞内部。
分离
囊泡
实例: 白细胞吞噬病菌、变形虫吞食细菌等。
磷脂分子重排
形成囊泡
一.胞吞、胞吐【考点讲解】
胆固醇的摄取
肝细胞合成胆固醇
胆固醇
磷脂
蛋白质
其他细胞胞吞LDL
细胞内分解LDL后释放胆固醇
血液运输
低密度脂蛋白(LDL)
胆固醇是动物细胞膜的成分，也是固醇类激素合成的原料，胆固醇不溶于水，需要形成LDL才能在血液中运输。
肠腔
组织液
婴儿吸收母乳的抗体
胞吞
胞吐
胞吞
小上皮肠细胞
胞吐
抗体
①细胞需要外排的大分子，
先在细胞内形成 ；
②囊泡移到细胞膜处，
与细胞膜 ；
③大分子排出到细胞外。
囊泡
融合
实例: 分泌蛋白的分泌，如抗体、胰岛素、消化酶等
2.胞吐的过程
一.胞吞、胞吐【考点讲解】
3.图甲曲线a、b表示物质跨膜运输的两种方式，图乙表示大分子物质进行胞吞和胞吐的过程。下列相关叙述错误的是( )
A.图甲中的方式a运输的物质可能是O2、甘油和酒精等
B.图甲b曲线所示方式和图乙过程均需要消耗能量
C.图甲中b曲线达到最大转运速率后的
限制因素可能是转运蛋白的数量
D.图乙过程的顺利进行依赖于细
胞膜具有流动性,该过程受温度的影响
B
【解析】　由图甲可知，方式a只与被转运分子的浓度有关，且与其成正比，属于自由扩散，运输的物质可能是O2、甘油和酒精等，A正确；
方式b除了与被转运分子的浓度相关外，还与转运蛋白的数量有关，属于协助扩散或主动运输，协助扩散不需要消耗能量，主动运输需要消耗能量，B错误，C正确；
图乙中的胞吞和胞吐过程通过
膜融合完成，说明细胞膜具有
流动性，D正确。
旁栏边角
(必修1 P66图4-4拓展)只要是消耗能量的运输方式就一定是主动运输吗 请说明理由。
提示:不一定。消耗能量的运输方式除了主动运输,还有胞吞和胞吐以及穿越核孔的运输方式。
易错辨析
(1)膜内外物质浓度梯度的大小会直接影响自由扩散和协助扩散的运输速率。(必修1 P67正文)(　√　)
(2)加入蛋白质变性剂会提高离子泵跨膜运输离子的速率。(必修1 P69正文拓展)(　×　)
(3)胞吞和胞吐不需要转运蛋白参与,其运输过程与蛋白质无关。(必修1 P72正文拓展)(　×　)
物质跨膜运输的影响因素
考点三
▲浓度差主要影响自由扩散和协助扩散。自由扩散中，浓度差越 ，运输速率越 ；
大
大
1.浓度差对物质跨膜运输的影响
一.物质跨膜运输的影响因素【考点讲解】
▲协助扩散中，浓度差达到一定程度后运输速率不再继续增加，原因是受 的限制。
载体数量
▲主动运输中，浓度差达到一定程度后运输速率不再继续增加，原因是受 的限制。
载体数量和能量
▲载体蛋白主要影响 和 。其他条件适宜的情况下，载体蛋白数量越多，运输速率越大。自由扩散不受载体蛋白数量的影响。
协助扩散
主动运输
Q点：能量的限制
2.载体数量对跨膜运输的影响
一.物质跨膜运输的影响因素【考点讲解】
通过影响细胞的呼吸进而影响主动运输的速率。
a.P点时， 为离子的吸收提供能量。
无氧呼吸
3.氧气含量对跨膜运输的影响
b.PQ段：随着氧气含量的增加，有氧呼吸产生的能量越 ，主动运输的速率也越大。
多
c.Q点以后：当氧气含量达到一定程度后，受载体蛋白数量以及其他的限制因素运输速率不再增加。
一.物质跨膜运输的影响因素【考点讲解】
4.温度
〖同一种植物对不同离子的吸收量不同，取决于膜上不同种类的离子载体蛋白的数量.( )〗
〖不同植物对同一种离子的吸收量不同，取决于不同植物的细胞膜上该离子载体蛋白的数量 .( )〗
〖抑制某载体蛋白活性，只会导致以该载体蛋白转运的物质运输停止，对其他物质运输不影响.( )〗
〖胞吞和胞吐只能运输大分子物质或颗粒.( )〗
√
√
√
×
一.物质跨膜运输的影响因素【考点讲解】
有关物质出入细胞方式的6个“不要漏掉”
(1)需要载体蛋白协助的运输方式除主动运输外，不要漏掉协助扩散。
(2)消耗能量的运输方式除主动运输外，不要漏掉胞吞和胞吐。
(3)从高浓度到低浓度的运输方式除自由扩散外，不要漏掉协助扩散。
(4)影响协助扩散运输速率的因素除载体蛋白数量外，不要漏掉浓度差。
(5)与主动运输有关的细胞器除供能的线粒体外，不要漏掉载体蛋白的合成场所——核糖体。
(6)运输速率与O2浓度无关的运输方式除自由扩散外，不要漏掉协助扩散。
小结：
4.如图甲、乙分别表示洋葱根尖在不同O2浓度及不同底物浓度情况下(其他条件适宜)，从含硝酸钾的全营养液中吸收 的速率曲线图。下列相关描述不正确的是( )
A.a点时影响离子吸收速率的主要
因素是能量
B.b点时离子吸收速率不再增大是
因为载体蛋白的数量有限
C.c点时影响离子吸收速率的主要因素是底物浓度
D.d点时离子吸收速率不再增大是因为底物浓度太高，细胞发生质壁分离
D
【解析】　洋葱根尖吸收 的方式是主动运输，吸收速率受能量、载体蛋白和底物浓度的影响。a点的限制因素是氧气浓度，氧气通过影响细胞呼吸影响能量的供应从而影响主动运输的速率，a点时影响离子吸收速率的主要因素是能量，A正确；
d点时离子吸收速率不再随底物
浓度增大而增大，可能是因为
载体蛋白数量有限或能量不足，
D错误。
近三年（2020-2023）
真题：
勤学如春起之苗，不见其长日有多增
1.(2021·河北卷，4)人体成熟红细胞能够运输O2和CO2，其部分结构和功能如图，①～⑤表示相关过程。下列叙述错误的是(　　)
D
A.血液流经肌肉组织时，气体A和B分别是CO2和O2
B.①和②是自由扩散，④和⑤是协助扩散
C.成熟红细胞通过无氧呼吸分解葡萄糖产生ATP，
为③提供能量
D.成熟红细胞表面的糖蛋白处于不断流动和更新中
【解析】　血液流经肌肉组织时，进入红细胞的是CO2，运出红细胞的是O2，A正确；题图中①②是气体的运输过程，运输方式为自由扩散，④和⑤过程均是顺浓度梯度运输且需要转运蛋白的协助，运输方式为协助扩散，B正确；成熟的红细胞中没有线粒体，只能进行无氧呼吸，产生的ATP可为③主动运输提供能量，C正确；成熟的红细胞内没有细胞核和核糖体等细胞器，不能合成蛋白质，因此成熟红细胞表面的糖蛋白不能更新，D错误。
2. (2021·山东卷)液泡是植物细胞中储存Ca2＋的主要细胞器。液泡膜上的H＋焦磷酸酶可利用水解无机焦磷酸释放的能量跨膜运输H＋，建立液泡膜两侧的H＋浓度梯度。该浓度梯度驱动H＋通过液泡膜上的载体蛋白CAX完成跨膜运输，从而使Ca2＋以与H＋相反的方向同时通过CAX进入液泡并储存。下列说法错误的是 (　　)
A.Ca2＋通过CAX的跨膜运输方式属于协助扩散
B.Ca2＋通过CAX的运输有利于植物细胞保持坚挺
C.加入H＋焦磷酸酶抑制剂，Ca2＋通过CAX的运输速率变慢
D.H＋从细胞质基质转运到液泡的跨膜运输方式属于主动运输
A　
【解析】　Ca2＋通过CAX的跨膜运输是由H＋的浓度梯度驱动的，属于不直接消耗能量的主动运输，A错误；Ca2＋通过CAX的运输进入液泡使液泡中细胞液浓度增大，利于植物细胞渗透吸水，使植物细胞保持坚挺，B正确；加入H＋焦磷酸酶抑制剂，H＋焦磷酸酶不能跨膜运输H＋，使液泡膜两侧的H＋浓度梯度减小，Ca2＋和H＋的反向转运速率减慢，C正确；根据题目信息“该浓度梯度驱动H＋通过液泡膜上的载体蛋白CAX完成跨膜运输，从而使Ca2＋以与H＋相反的方向同时通过CAX进入液泡”，可知液泡内H＋浓度高于细胞质基质，因此H＋从细胞质基质转运到液泡的跨膜运输方式属于主动运输，并且利用的是无机焦磷酸水解释放的能量，D正确。
3.(2022·全国乙卷，29)农业生产中，农作物生长所需的氮素可以NO3－的形式由根系从土壤中吸收。一定时间内作物甲和作物乙的根细胞吸收NO3－的速率与O2浓度的关系如图所示。回答下列问题：
(1)由图可判断NO3－进入根细胞的运输方式是主动运输，判断的依据是 。
主动运输需要呼吸作用提供能量，氧气浓度小于a点，根细胞对NO3-的吸收速率
与氧气浓度呈正相关
(2)O2浓度大于a时作物乙吸收NO3－速率不再增加，推测其原因是___________________________________________。
(3)作物甲和作物乙各自在NO3－最大吸收速率时，作物甲根细胞的呼吸速率大于作物乙，判断的依据是_______________________________________________________________。
(4)据图可知，在农业生产中，为促进农作物根对NO3－的吸收利用，可以采取的措施是______________(答出1点即可)。
主动运输需要载体蛋白，此时载体蛋白达到饱和
甲的NO3－最大吸收速率大于乙，甲需要能量多，消耗氧气多
定期松土
【解析】　(1)由图可知，在一定的范围内随着O2浓度的增加，作物吸收NO3－的速率也在增加，说明NO3－的吸收需要能量，所以运输方式是主动运输。(2)O2浓度大于a时作物乙吸收NO3－的速率不再增加，此时的限制因素不是能量，而是载体蛋白。(3)作物甲和作物乙各自在NO3－最大吸收速率时，甲的NO3－最大吸收速率大于乙，说明甲需要的能量多，消耗氧气多，所以作物甲细胞的呼吸速率大。(4)在农业生产中，为促进农作物根对NO3－的吸收利用，可以定期对作物松土，增加土壤中的含氧量。

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