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第2节 主动运输与胞吞胞吐
第4章 细胞的物质输入和输出
1. 阐明主动运输的过程、特点和意义。
2. 举例说明胞吞和胞吐的过程。
3. 利用细胞膜的流动镶嵌结构模型解释各种物质跨膜运输的方式。
本节目标
？
问题探讨
人体甲状腺分泌的甲状腺激素，在生
命活动中起着重要作用。碘是合成甲状腺
激素的重要原料。甲状腺滤泡上皮细胞内
碘浓度比血液中的高20-25倍。
讨论
1. 甲状腺滤泡上皮细胞吸收碘是通过被动
运输吗？
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？
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？
不是。
需要细胞提供能量。
具有普遍性。
可以推断: 红细胞 主要吸收___主要排出_____
K+
Na+
Ca2+ Cl-
70.1 74
3.2 111
Na+ K+
26 150
114 5
红细胞内
红细胞外（血浆）
人的红细胞和血浆的各种离子浓度(mmol/l)如下：
排出
吸收
排出
吸收
红细胞之所以能保持细胞内外离子浓度差恒定，是因为这些离子是____浓度梯度运输。
逆
细胞外
细胞内
细胞膜
载体蛋白
能量
一. 主动运输
(三)特点:
1. 从低浓度到高浓度；
2. 需要载体蛋白的协助；
3. 需要能量（ATP)。
(一)概念: 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释放的能量
(二)举例
离子或其他物质逆浓度运输，如氨基酸和葡萄糖进入小肠绒毛上皮细胞。
比方: 卡车载物上坡
与主动运输有关的细胞器:
线粒体、核糖体
一. 主动运输
(三)载体蛋白的特点:
1. 具有特异性（或专一性）；
2. 与被转运的离子或分子结合；
3. 转运过程中空间结构发生变化；
4. 具有饱和性；
5. 可重复利用。
主动运输与被动运输的区别是什么？
这对细胞的生活有什么意义？
最大的区别是否消耗能量。
(四)主动运输的意义:
意义: 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。
囊性纤维化发生的一种主要原因是，患者肺部支气管上皮细胞转运氯离子的载体蛋白的功能发生异常，导致患者支气管中黏液增多，造成细菌感染。
与社会的联系
小分子物质跨膜运输三种方式的比较
物质出入细胞的方式 被动运输 主动运输
自由扩散 协助扩散 物质运输 方向
是否需要转运蛋白
是否需要消耗能量
举例
顺浓度梯度
高浓度 低浓度
顺浓度梯度
高浓度 低浓度
逆浓度梯度
低浓度 高浓度
不需要
需要
需要
不消耗
不消耗
消耗
影响运输的因素
浓度差的大小
浓度差大小、载体的种类和数量
载体的种类和数量、能量(氧浓度、温度等)
水、气体(氧气、二氧化碳)、脂溶性小分子(甘油、乙醇、苯等)
水分子*、葡萄糖进入红细胞
离子或其他物质逆浓度梯度运输
(1)归纳记忆同一物质的不同运输方式
[特别提醒]　
②Na＋:
进入神经细胞:
运出神经细胞:
③K＋:
进入神经细胞:
运出神经细胞:
协助扩散，靠离子通道。
主动运输，Na＋—K＋泵
主动运输，Na＋—K＋泵
协助扩散，靠离子通道
(2)关于物质运输的易错点
①小分子物质的运输方式不一定都是被动运输和主动运输，如神经递质的释放是胞吐(外排)作用。
②生物大分子不一定都是以胞吞、胞吐方式运输的，如RNA和蛋白质可通过核孔出入细胞核。
③消耗能量的运输方式并不一定就是主动运输，胞吞和胞吐也消耗能量
④小分子跨膜运输体现了膜的 特点——
胞吞和胞吐体现了膜的 特点——
⑤大分子胞吞、胞吐过程中穿过的生物膜层数为 层。
选择透过性；
流动性。
0
功能
结构
浓度差主要影响 。自由扩散中,浓度差越 ,运输速率越 ；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。
大
大
载体蛋白数量
二. 影响物质跨膜运输因素的分析
(1)浓度差对物质跨膜运输的影响
自由扩散和协助扩散
自由扩散和协
自由扩散和协
(2)载体数量对跨膜运输的影响
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
自由扩散
自由扩散
自由扩散
(3)氧气含量对跨膜运输的影响
通过影响细胞的呼吸进而影响主动运输的速率。
①P点时， 为离子的吸收提供能量。
②PQ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。
③Q点以后: 当氧气含量达到一定程度后，受 数量以及其他的限制因素运输速率不再增加。
无氧呼吸
多
载体蛋白
自由扩散
自由扩散
【检测】下图是几种物质进出细胞方式中，运输速率与影响因素间的关系曲线图,下列与此图相关的叙述中,正确的是(　　)
A. 与氧气进出细胞相符的图有①③⑤
B. 与葡萄糖进入红细胞相符的图有①④⑥
C. 与K＋进入神经细胞相符的图有②④⑤
D. 与蛋白质类物质进出细胞相符的图有②③⑥
A
②③
②④⑥
胞吐或胞吞
自由扩散
协助扩散或主动运输
自由扩散或协助扩散
主动运输
自由扩散
主动运输
(4)温度
【检测】下图为氨基酸和Na+进出肾小管上皮细胞的示意图，下表选项中正确的是（ ）
D
【检测】离子泵是一种具有ATP水解酶活性的载体蛋白，能利用水解ATP释放的能量跨膜运输离子。下列叙述正确的是 (　　)
A.离子通过离子泵的跨膜运输属于协助扩散
B.离子通过离子泵的跨膜运输是顺着浓度阶梯进行的
C.动物一氧化碳中毒会降低离子泵跨膜运输离子的速率
D.加入蛋白质变性剂会提高离子泵跨膜运输离子的速率
C
【检测】右图为一种溶质分子跨膜运输的示意图。下列相关叙述错误的是（ ）
A.载体①逆浓度运输溶质分子
B.载体②具有ATP酶活性
C.载体①和②转运方式不同
D.载体②转运溶质分子的速率比自由扩散快
B
【检测】某种H+-ATPase是一种位于膜上的载体蛋白,具有ATP水解酶活性,能够利用水解ATP释放的能量逆浓度梯度跨膜转运H+。
①将某植物气孔的保卫细胞悬浮在一定pH的溶液中(假设细胞内的pH高于细胞外),置于暗中一段时间后,溶液的pH不变。
②再将含有保卫细胞的该溶液分成两组,一组照射蓝光后溶液的pH明显降低;另一组先在溶液中加入H+-ATPase的抑制剂(抑制ATP水解),再用蓝光照射,溶液的pH不变。
根据上述实验结果,下列推测不合理的是 (　　)
A.H＋－ATPase位于保卫细胞质膜上，蓝光能够引起细胞内的H＋转运到细胞外
B.蓝光通过保卫细胞质膜上的H＋－ATPase发挥作用导致H＋逆浓度梯度跨膜运输
C.H＋－ATPase逆浓度梯度跨膜转运H＋所需的能量可由蓝光直接提供
D.溶液中的H＋不能通过自由扩散的方式透过细胞质膜进入保卫细胞
C
转运蛋白虽然能够帮助许多离子和小的分子通过细胞膜，但是，对于像蛋白质和多糖这样的生物大分子的运输却无能为力。大分子物质是通过胞吞和胞吐进出细胞的。
三. 胞吞与胞吐
实例: 变形虫摄取有机物颗粒、分泌蛋白排出细胞。
大分子进出细胞的方式
大分子与膜上的蛋白质结合，细胞膜内陷形成小囊，包围着大分子，形成囊泡，进入细胞内部。
特点: 不需要载体蛋白、需要细胞膜上特定蛋白质的识别；需要细胞呼吸所释放的能量。
实例: 变形虫吞噬单细胞生物等食物；人体白细胞吞噬细菌、异物等。
1. 胞吞
细胞需要外排的大分子，先在细胞内形成囊泡，与细胞膜融合，将大分子排出细胞。
2. 胞吐
实例:乳腺细胞分泌乳腺蛋白，消化腺细胞分泌消化酶；免疫细胞分泌抗体；胰岛细胞分泌胰岛素等。
1. 都能运输大分子；2. 都需要能量；3. 都要产生囊泡；
另: 体现了膜的流动性，跨过“0”层膜
胞吞胞吐的共同点:
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？
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。
细胞膜结构的流动性是胞吞、胞吐的基础；胞吞、胞吐过程中膜的变形本身也体现了膜的流动性。
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可以胞吐的方式分泌到细胞外。
协助扩散：
自由扩散：
物质的运输方式
主动运输：
小分子
大分子
胞 吞：
胞 吐：
消耗能量
顺浓度梯度
被动运输
离子、有机小分子
（转运蛋白蛋白）
（跨膜运输）
逆浓度梯度
不带电荷的小分子
动手: 尝试绘制物质进出细胞的方式概念图
一看物质分子大小；二看能量；三看载体。
规律方法
探究物质跨膜运输方式的实验设计
(1)探究是主动运输还是被动运输
(2)探究是自由扩散还是协助扩散
分析命题热图，明确答题要点
图甲、乙分别为物质进出细胞的坐标图和模式图，请分析回答：
(1)甲、乙的物质进出细胞方式一样吗？为什么？
不一样。图甲中a点以后物质是逆浓度梯度运输，为主动运输；图乙中物质顺浓度梯度运输，需要载体蛋白，但不消耗能量，为协助扩散。
易错易混
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。
构建知识网络
【检测】用呼吸抑制剂处理人体红细胞，下列物质吸收量显著减少的一组是( )
命题点二　影响物质跨膜运输的因素及方式的探究
B
【检测】如图为受体介导的胞吞作用,根据图示,下列叙述不正确的是( )
A.该过程以膜的选择透过
性为基础才能发生
B.该过程要有细胞表面识别
和内部供能才可能完成
C.构成囊泡的基本支架是磷脂双分子层
D.神经细胞释放神经递质的过程有膜成分的更新
A
胞吞、胞吐作用以膜的流动性为基础才能发生，A项错误；
【检测】下图是胡萝卜在不同的含氧情况下从硝酸钾溶液中吸收的曲线。影响 A、B 两点和 B、C 两点吸收量不同的因素分别是（ ）
A.载体数量、能量 B.能量、载体数量
C.载体数量、离子浓度 D.能量、离子浓度
B
【检测】下图为物质出入细胞膜的示意图，请据图完成下列问题:
（1）A代表 B代表 。
（2）葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞的过程是图中编号______
（3）可能代表氧气转运过程的是图中编号 ；代表饭后1小时葡萄糖从血浆进入红细胞的过程是图中编号_____
蛋白质
磷脂双分子层
a
b
d
【检测】由图中曲线a、b表示物质跨膜运输的两种方式,下列表述正确的是( )
A. 脂溶性小分子物质不能通过方式 a运输
B. 与方式a有关的载体蛋白覆盖于细胞膜表面
C. 方式b的最大转运速率与载体蛋白数量有关
D. 抑制细胞呼吸对方式a和b的转运速率均有影响
C
【检测】图甲表示四种不同的物质在一个动物细胞内外的相对浓度差异。其中通过图乙所示的过程来维持细胞内外浓度差异的物质是( )
A. 阳离子A B. CO2 C. 胰岛素 D. 阳离子B
A
【检测】下图中纵坐标表示物质通过心肌细胞细胞膜的运输速率。请据图回答:
（1）心肌细胞吸收氧气和K+的方式依次为
____________________________________。
（2）图B中出现BC平区的主要原因是
_______________________________________________________.
自由扩散和主动运输
细胞膜上的载体数量是有限的，且已经达到饱和状态。
图A
浓度差
能量
图B
（4）若用呼吸抑制剂处理心肌细胞，则钙离子、钾
离子、葡萄糖等物质的吸收均受到明显影响，
其原因是：
________________________________________。
缺乏所需要的能量，无法进行主动运输
（3）若对心肌细胞施用某种毒素，结果钙离子吸收
量明显减少，而钾离子、葡萄糖等物质的吸收
量不受影响，其原因是：
_______________________________________。
毒素抑制细胞膜上的钙离子载体蛋白的活性

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