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4.2 主动运输和胞吞、胞吐
①顺浓度梯度运输
被动运输：
②不消耗细胞内化学反应产生的能量
人红细胞吸收K+
轮藻细胞吸收K+
小肠上皮细胞吸收氨基酸,
葡萄糖等
实例3：轮藻细胞中K+的浓度比周围水环境高63倍
实例1
实例2
实例4：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。
甲状腺
甲状腺滤泡上皮细胞
碘浓度低
碘浓度高
2.上述实例中细胞吸收对应物质是通过被动运输吗？
不是
1.细胞逆浓度梯度运输物质的方式是特例还是具有一定的普遍性？
具有一定的普遍性
资料5：胡萝卜植株对磷酸盐的吸收可以从低浓度到高浓度，为探究胡萝卜对磷酸盐的吸收是否需要能量，研究人员做了以下实验：
细胞完成逆浓度梯度运输需要_______。
结论：
能量
资料6：为探究细胞吸收磷酸盐是否需要转运蛋白：
①研究人员合成人工膜将其置于磷酸盐溶液中，并提供能量，一段时间后发现实验前后磷酸盐浓度几乎没有发生改变。
②随后研究人员又在人工合成的脂双层膜中镶嵌入某种蛋白质，将新合成的人工膜其置于磷酸盐溶液中，并提供能量，一段时间后发现实验前后磷酸盐浓度降低了。
细胞完成逆浓度梯度运输需要转运蛋白
载体蛋白
结论：
一、主动运输
1.概念：
逆浓度梯度进行，需要 、的协助，同时还需要消耗细胞内化学反应释放的能量的跨膜运输方式。
载体蛋白
2.特点：
②需要能量
①转运方向：逆浓度梯度（低浓度→高浓度）
③需要载体蛋白
一、主动运输
1.概念：
逆浓度梯度进行，需要 、的协助，同时还需要消耗细胞内化学反应释放的能量的跨膜运输方式。
载体蛋白
2.特点：
②需要能量
①转运方向：逆浓度梯度（低浓度→高浓度）
③需要载体蛋白
3.影响因素：
载体蛋白的数量
、能量
能量
一、主动运输
K+由细胞外向细胞内运输的过程
观察主动运输动画，结合课本P69第2段，讨论主动运输的过程。
一、主动运输
K+与载体蛋白特异性结合
一、主动运输
ATP 供能
一、主动运输
细胞内化学反应释放能量的推动
（ATP 供能）
一、主动运输
载体蛋白空间结构改变
一、主动运输
K+被释放
一、主动运输
载体蛋白空间结构恢复
1、主动运输的过程
K+与载体蛋白结合
细胞内化学反应释放能量的推动
载体蛋白空间结构改变
K+被释放
载体蛋白空间结构恢复
离子或分子与 结合
载体蛋白的特定部位
载体蛋白的 发生变化
空间结构
离子或分子跨膜转运
载体蛋白恢复，进行下一轮转运
4.过程：
由 推动
能量
【思考】
载体蛋白有特异性吗？
一种载体蛋白通常只适合一种或一类离子或分子结合，可见载体蛋白具有特异性
*载体蛋白具有特异性的原因：
①不同离子或分子的大小或性质不同，
②不同载体蛋白的空间结构不同。
载体蛋白的特异性
功能
细胞膜物质运输的选择性
决定
结构
桐花树的泌盐现象
5. 主动运输的意义：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 ，从而保证细胞和个体生命活动的需求。
细胞即使消耗能量也要吸收磷，吸收磷，
因为磷参与细胞内许多物质及结构的形成。
吸收所需要的物质，排出代谢废物和对细胞有害的物质
黏液阻塞了气道
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，导致患者支气管中黏液增多。
囊性纤维病
与社会的联系：
运输 方式 浓度 方向 转运蛋白 能量 实 例
被动运输
主动运输
自由扩散
协助扩散
高→低
高→低
低→高
×
√
√
×
×
√
①气体：氧气、二氧化碳
②脂溶性小分子：甘油、脂肪酸③水
葡萄糖进入红细胞、肾小管对水的重吸收
小肠上皮细胞吸收葡萄糖、氨基酸
根据图示和对概念的理解，完成下列表格
被动运输与主动运输的比较
小分子
物质类型
大分子物质或颗粒以胞吞和胞吐方式进出细胞
白细胞吞噬病菌
大分子或颗粒与膜上的 结合
蛋白质
对应部分细胞膜 形成
小囊，包围大分子
内陷
小囊分离，形成 ，
大分子进入细胞
囊泡
（一）胞吞
需要蛋白质协助
消耗能量
囊泡向 方向移动
大分子被包裹在 中
囊泡
细胞膜
囊泡膜上的蛋白质和细胞膜的特定蛋白质结合
（二）胞吐
囊泡膜在对应位置与细胞膜融合
大分子排出细胞外，囊泡膜成为细胞膜的一部分
需要蛋白质协助
消耗能量
2.结构基础：
1.运输的物质：大分子或颗粒性物质
胞吞与胞吐
细胞膜的流动性
某些小分子物质也可以通过胞吞胞吐方式进出细胞。
3.是否需要蛋白质协助 4.是否 耗能 5.实例
胞吞
胞吐
需要
耗能
变形虫摄食，
病菌侵入细胞
分泌蛋白的分泌
6.意义：
细胞通过胞吐向外分泌分泌蛋白和激素，通过胞吞消灭细菌、癌细胞、及衰老的红细胞、细胞碎片，保证生命活动的正常进行。
物质跨膜运输的方式 被动运输 主动运输 胞吞、胞吐
自由扩散 协助扩散 运输的物质类型
物质运输方向
是否需要转运蛋白
是否消耗能量（ATP）
举例 O2、CO2、甘油、乙醇、苯等 红细胞吸收葡萄糖 小肠上皮细胞吸收葡萄糖、氨基酸、无机盐等 大分子物质、颗粒物
总结：
不需要
顺浓度梯度
（多→少）
不消耗
需要
需要
不消耗
消耗ATP
消耗ATP
不需要
顺浓度梯度
（多→少）
逆浓度梯度
（少→多）
小分子物质、离子
大分子物质
胞吞：细胞外-内
胞吐：细胞内-外
3.胞吞和胞吐的比较
胞 吞 胞 吐 相同点 区别
⑥运输分子一般为大分子
进入细胞
排出细胞
①不需要载体蛋白
②需要细胞膜上特定蛋白质的识别
③需要细胞呼吸所释放的能量。
④都产生小囊泡, 都依赖细胞膜的流动性
⑤穿越膜层数都为0
二、胞吞和胞吐
与社会的联系
在人体肠道内寄生的一种变形虫—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”肠壁组织细胞，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。
物质跨膜运输方式小结
不带电荷的小分子可以 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 ，通过 的方式进出细胞。
细胞膜上的 等对物质跨膜运输起决定性作用；
蛋白质等生物大分子通过 进出细胞，也要蛋白质参与，更离不开磷脂双分子层的流动性。
细胞膜是选择透过性膜
自由扩散
转运蛋白
主动运输或协助扩散
转运蛋白的种类和数量、转运蛋白空间结构变化
胞吞和胞吐
如何判断物质出入细胞的方式？
根据分子大小
胞吞
（吐）
跨膜运输
被动运输
主动运输
协助扩散
自由扩散
大分子
小分子、离子
是否消耗能量
消耗
不消耗
是否需要载体
不需要
需要
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
呼吸抑制剂
主动运输
被动运输
蛋白质抑制剂
协助扩散
自由扩散
探究物质跨膜运输方式的实验设计思路
思考·讨论
1.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。
因为游离于细胞质中的核糖体，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。
练习与应用
一、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。（ ）
√
×
×
×
练习与应用
2. 下列有关物质跨膜运输的叙述，错误的是 ( )
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
A
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.胞吐 B.自由扩散 C.协助扩散 D.被动运输
A
练习与应用
二、拓展应用
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？
放入蒸馏水中的草履虫，其伸缩泡的伸缩频率加快，放入海水中的则伸缩频率减慢。
练习与应用
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。
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：取甲、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；甲组给予正常的细胞呼吸条件，乙组抑制细胞呼吸；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 P74
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.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
A
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.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
A
复习与提高 P74
3.下列物质通过细胞膜时需要载体蛋白的是 ( )
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
C
4.红苋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 ( )
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
D
复习与提高 P74
二、拓展应用
1.完成下面有关物质进出细胞方式的概念图。
复习与提高 P74
2.下图表示的是一个动物细胞内外不同离子的相对浓度。据图回答问题。
(1)通过主动运输进入细胞的离子是________，你作出判断的依据是_______________________
________________________________________________________ 。
(2)通过主动运输排出细胞的离子是_________ ,你作出判断的依据是_______________________
________________________________________________________ 。
K+和Mg2+
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
这两种离子的浓度细胞内
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
复习与提高 P74
3.用物质的量浓度为2 mol · L-1的乙二醇溶液和2 mol·L-1的蔗糖溶液分别浸泡某种植物细胞， 观察细胞的质壁分离现象，得到其原生质体体积变化情况如下图所示。回答问题。
(1)原生质体体积A-B段的变化说明：在该段时间内水从原生质体______ ，细胞液的浓度_______ 。
(2)在1min后，处于2 mol·L-1蔗糖溶液中细胞的细胞液的浓度将____________________ ，此时，在细胞壁与原生质层之间充满了_____
溶液。要使该细胞快速复原，应将其置于______ 中。
渗出
增大
缓慢增大后趋于稳定
蔗糖
清水
复习与提高 P74
3.用物质的量浓度为2 mol · L-1的乙二醇溶液和2 mol·L-1的蔗糖溶液分别浸泡某种植物细胞， 观察细胞的质壁分离现象，得到其原生质体体积变化情况如下图所示。回答问题。
(3)在2 min后，处于2mol·L-1乙二醇溶液中细胞的原生质体体积的变化是由于_______ 逐渐进入细胞内，引起细胞液的浓度______ 。
(4)并不是该植物的所有活细胞都能发生质壁分离，能发生质壁分离的细胞还必须具有_______等结构特点。
乙二醇
增大
大液泡
1.主动运输消耗的能量可来自ATP或离子电化学梯度。如图为Na＋、葡萄糖进出小肠上皮细胞的示意图。下列关于物质跨膜运输过程的分析正确的是(　　)
A.葡萄糖、Na＋从肠腔→上皮细胞，均为主动运输
B.Na＋从肠腔→上皮细胞→组织液，均为主动运输
C.葡萄糖从肠腔→上皮细胞→组织液，均为协助扩散
D.Na＋从肠腔→上皮细胞、葡萄糖从上皮细胞→组织液，均为协助扩散
D
补充训练
补充训练
2、某科学家在研究细胞膜运输物质时发现有如下图所示的四种关系,分别用四种曲线表示,在研究具体的物质X时,发现其运输速率与各因素的关系与曲线②和④相符,则细胞膜运输物质X的方式是(　　)。
A.主动运输　　　　　　
B.自由扩散
C.协助扩散
D.无法判断
A
小囊泡是自由漂移的吗？如果不是，你认为小囊泡的定点运输和精确定位需要哪些条件？（阅读课本71页）

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