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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
甲状腺滤泡上皮细胞
1．甲状腺滤泡上皮细胞吸收碘是通过被动运输吗？
2．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。被动运输是顺着浓度梯度的。
需要
具有一定的普遍性
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。甲状腺激滤泡上皮细胞内碘浓度比血液中的高20～25倍。
3.细胞逆浓度梯度运输物质的方式是普遍存在的吗？
（2）小肠上皮细胞从小肠液吸收葡萄糖、氨基酸是逆浓度梯度运输。
（1）红细胞从血浆中吸收K+，排出Na+是逆浓度梯度运输。
具有普遍性→无论是动植物细胞还是微生物细胞，都有许多物质的跨膜运输是逆浓度梯度的
资料：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
实验结果：
甲中的KH2PO4浓度明显下降，乙中的KH2PO4浓度略微下降
一、主动运输
为探究细胞吸收磷酸盐是否需要载体蛋白：
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载体蛋白
结论：
资料：
一、主动运输
①被运输的物质与膜上的载体蛋白结合。
②载体蛋白结合与物质后，在能量的推动下，其空间结构发生变化。
③将物质运输到膜的另一侧，载体蛋白又恢复原状。
结合
形变
复原
PS:一种载体蛋白通常只适合于一种或一类离子或分子结合。(载体的专一性)
任务:观察主动运输示意图，概括主动运输的过程。
一、主动运输
载体：需载体蛋白
能量：消耗能量（ATP）
方向: 逆浓度梯度（低→高）
3.实例：
4.影响因素:
载体蛋白的种类和数量、能量供应
1.定义：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的化学反应所释放的能量，这种方式叫做主动运输。
2.特点：
小肠绒毛上皮细胞吸收葡萄糖、氨基酸、无机盐等，植物吸收矿质元素等。
O
能量
运输速率
载体蛋白的数量有限
P
一、主动运输
桐花树的泌盐现象
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求。
6.意义
一、主动运输
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：
一、主动运输
小分子物质跨膜运输方式比较
自由扩散 协助扩散 主动运输
运输方向
转运蛋白
能量
举例
O2，CO2，少部分H2O，甘油，乙醇，苯
顺浓度梯度
需要
不消耗
逆浓度梯度
需要载体
消耗
葡萄糖进入红细胞， K+出细胞， Na+进细胞，大部分水
葡萄糖、氨基酸进入小肠上皮细胞， K+进细胞， Na+出细胞
顺浓度梯度
不需要
不消耗
一、主动运输
小结：判断下列曲线所代表的物质运输方式
②协助扩散(载体介导)
③自由扩散或协助扩散
⑤自由扩散
⑥协助扩散或主动运输
①自由扩散
④主动运输
变形虫的胞吞、胞吐示意图
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。
1.细胞为什么要进行胞吞、胞吐？
2.胞吞、胞吐的作用
完成大分子与颗粒性物质的跨膜运输。
3.特点
①在转运过程中，物质包裹在脂双层膜的包被的囊泡运输
②运输过程中需要消耗能量
③批量运输大分子物质或颗粒物。
二、胞吞、胞吐
（一）胞吞
1.定义：
当细胞摄取大分子时，首先是大分子与膜上的蛋白质结合，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
吞噬体
初级溶酶体
次级溶酶体
高尔基体
二、胞吞、胞吐
通过胞吞作用将胞外的__________摄取到细胞内，最后在____________中消化降解成_____________________供细胞利用。
如发生在吞噬细胞中，其作用不仅仅是____________________，主要是清除______________________及________________________。
单细胞真核生物（如变形虫）：
营养物
溶酶体
小分子有机物
高等多细胞生物：
摄取营养物质
侵染机体的病原体
衰老或凋亡的细胞
一些病毒就是借助胞吞侵入机体的。
2.作用
（一）胞吞
二、胞吞、胞吐
（二）胞吐
1.定义：
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，这种现象叫胞吐
2.实例：
乳腺细胞合成的蛋白质、内分泌腺分泌细胞合成的蛋白质类激素、消化腺细胞分泌的消化酶等排出。
分泌蛋白的分泌过程
二、胞吞、胞吐
3.结构基础：
5.意义：
2.运输特点：
1.运输的物质：大分子或颗粒性物质
消耗能量、不需要载体（需要膜上的蛋白质的参与）
细胞膜的流动性
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。
4.实例：
变形虫营养物质摄入和代谢废物输出、分泌蛋白（如：蛋白质类激素、消化酶等）
二、胞吞、胞吐
三、课堂小结
物质跨膜运输方式的判断方法
（1）“三看法”确定某种物质的运输方式：
一看分子大小
大分子
小分子
离子
胞吞/胞吐
向外
胞吐
向内
胞呑
二看是否需要能量
需要
主动运输
三看是否需要
转运蛋白
需要
协助
扩散
不需要
自由
扩散
不需要
被动
运输
（2）根据运输方向判断：逆浓度梯度的跨膜运输方式一定是主动运输
（3）脂质类物质进出细胞的方式都是自由扩散
练习与应用
—、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.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.胞吐 B.自由扩散 C.协助扩散 D.被动运输
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。
A
A
2.柽柳(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。

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