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细胞的物质输入和输出
第四章
物质出入细胞的方式
被动运输
主动运输
胞吞和胞吐
自由扩散
协助扩散
一
被动运输
物质以扩散方式进出细胞，不需要消耗细胞内化学
反应所释放的能量，这种物质跨膜运输方式称为被动运输。
1、概 念：
一
被动运输
物质以扩散方式进出细胞，不需要消耗细胞内化学
反应所释放的能量，这种物质跨膜运输方式称为被动运输。
1、概 念：
一
被动运输
物质以扩散方式进出细胞，不需要消耗细胞内化学
反应所释放的能量，这种物质跨膜运输方式称为被动运输。
1、概 念：
一
被动运输
物质以扩散方式进出细胞，不需要消耗细胞内化学
反应所释放的能量，这种物质跨膜运输方式称为被动运输。
1、概 念：
一
被动运输
物质以扩散方式进出细胞，不需要消耗细胞内化学
反应所释放的能量，这种物质跨膜运输方式称为被动运输。
1、概 念：
2、特 点：
②不消耗能量；
3、运输动力：
来自细胞内外物质的浓度差
①顺浓度梯度运输
4、结 果：
自由扩散和协助扩散
跨膜物质在膜两侧的浓度维持动态平衡
5、类 型：
一
被动运输------自由扩散
物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式，叫作自由扩散，
也叫简单扩散
1、概 念：
细胞外
细胞内
小分子物质
细胞膜
自由扩散（简单扩散）
一
被动运输------自由扩散
物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式，叫作自由扩散，
也叫简单扩散
1、概 念：
2、特 点：
②不消耗能量；
①顺浓度梯度运输
③不需要转运蛋白的转运
3、代表物质
小分子物质：氧气、二氧化碳、氮气
水溶性物质：尿素
脂溶性物质：甘油、脂肪酸、固醇（胆固醇、性激素
维生素D）、苯、乙醇、乙二醇等
4、影响 因素：
细胞内外浓度差
一
被动运输------自由扩散
扩散速率 (V)
细胞内外浓度差
扩散速率 (V)
O2浓度 / 氧分压
O
O
一
被动运输------协助扩散
物质借助膜上的转运蛋白进出细胞的扩散方式，叫作
协助扩散，也叫易化扩散。
1、概 念：
2、特 点：
②顺浓度梯度运输
③需要转运蛋白的转运
①不消耗能量；
不同离子或分子的大小和性质不同，不同蛋白质的空间结构差别也很大，所以一种载体蛋白通常只适合与一种或一类离子或分子结合。
转运蛋白
一
被动运输------协助扩散
转运蛋白
一
被动运输------协助扩散
载体蛋白，需与运输分子结合，
引起载体蛋白空间结构改变。
包括协助扩散、主动运输
通道蛋白是在膜上形成跨膜的
亲水通道，使离子或水从中通过，
不需要与运输分子结合。
只参与协助扩散
一
被动运输------协助扩散
转运蛋白的共性：
1、具有特异性（或专一性）；
2、具有饱和性；
3、可重复利用。
一
被动运输------协助扩散
转运蛋白的共性：
1、具有特异性（或专一性）；
2、具有饱和性；
3、可重复利用。
一
被动运输------协助扩散
载体蛋白 通道蛋白
转运特点 只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过 只容许与自身通道的直径和形状相适配，大小和电荷相适宜的分子或离子通过
自身构象 改变 不改变
是否与转运的分子结合 结合 不结合
是否有特异性 具有 具有
实例 葡萄糖通过载体蛋白进入红细胞 水分子通过水通道蛋白进出细胞
一
被动运输------协助扩散
物质借助膜上的转运蛋白进出细胞的扩散方式，叫作
协助扩散，也叫易化扩散。
1、概 念：
2、特 点：
①顺浓度梯度运输
③需要转运蛋白的转运
②不消耗能量
3、代表物质：
血浆中的葡萄糖进入红细胞、水通过水通道蛋白出入细胞、
神经细胞形成静息电位是钾离子的外流、形成动作电位是
钠离子的内流。
4、影响因素：
①细胞内外浓度差
②转运蛋白的种类和数量
一
被动运输------协助扩散
扩散速率 (V)
细胞外浓度
扩散速率 (V)
O2浓度/氧分压
O
P
O
Q
P点后运输速率受______________制约
载体蛋白数量
二
主动运输
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，这种方式叫做主动运输。
1、概 念：
二
主动运输
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，这种方式叫做主动运输。
1、概 念：
二
主动运输
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，这种方式叫做主动运输。
1、概 念：
二
主动运输
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，这种方式叫做主动运输。
1、概 念：
二
主动运输
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，这种方式叫做主动运输。
1、概 念：
2、特 点：
①顺浓度梯度运输
③需要转运蛋白的转运
②不消耗能量；
不同离子或分子的大小和性质不同，不同蛋白质的空间结构差别也很大，所以一种载体蛋白通常只适合与一种或一类离子或分子结合。
载体蛋白
一
被动运输------协助扩散
离子或分子与载体蛋白结合后，在细胞内化学反应释放的能量推动下，载体蛋白的空间结构发生变化，就将它所结合的离子或分子由细胞膜一侧转运到细胞膜另一侧释放出来
载体蛋白随后又恢复原状，又可以转运同种物质的其他离子或分子。
二
主动运输
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，这种方式叫做主动运输。
1、概 念：
2、特 点：
①逆浓度梯度运输
③需要转运蛋白的转运
②消耗能量
4、代表物质：
小肠上皮细胞吸收葡萄糖、氨基酸、Na+ 、K+等离子
5、影响因素：
②能量（来自于呼吸作用）
①转运蛋白的种类和数量
3、结 果：
维持跨膜物质细胞内外的浓度差
二
主动运输
二
主动运输
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，这种方式叫做主动运输。
1、概 念：
2、特 点：
①逆浓度梯度运输
③需要转运蛋白的转运
②消耗能量
4、代表物质：
小肠上皮细胞吸收葡萄糖、氨基酸、Na+ 、K+等离子
5、影响因素：
②能量（来自于呼吸作用）
①转运蛋白的种类和数量
3、结 果：
维持跨膜物质细胞内外的浓度差
6、意 义：
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。
二
主动运输
一种囊性纤维病的遗传病，是由于患者转运氯离子的CFTR蛋白异常，导致患者支气管黏液增多，易发细菌感染。CFTR蛋白运输氯离子时消耗ATP，因此曾被认作是介导主动运输的载体蛋白。后研究者发现CFTR是通道蛋白，并不与氯离子结合，是ATP作用改变CFTR的构象，使CFTR在“开放”和“关闭”两种状态之间转换。
肺
黏液阻塞了气道
自由扩散：顺浓度梯度，不需要载体，不消耗能量，如：O2、CO2 、水、脂溶性小分子
协助扩散：顺浓度梯度，需要载体，不消耗能量，如：葡萄糖进入红细胞、水进出细胞
主动运输：逆浓度梯度，需要载体，消耗能量，
如：小肠吸收葡萄糖、氨基酸，Na+ 、K+、等离子
比较小分子物质及离子的跨膜运输三种方式
协助扩散
facilitated diffusion
主动运输
active transfer
胞吞、胞吐
endocytosis、exocytosis
自由扩散
free diffusion
许多离子和小的分子可以通过主动或被动运输进出细胞膜，
但是像蛋白质和多糖这些生物大分子如何运输的呢？
物质运输
三
胞吞胞吐------胞吐
举例: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。
大分子物质
在细胞内形成
囊泡
排出
移动到细胞膜处，与其融合
特点:需要能量，体现了生物膜的流动性
原理:生物膜的流动性
三
胞吞胞吐------胞吞
与膜上的蛋白质结合
细胞膜内陷
举例:白细胞吞噬病菌、变形虫吞食细菌等食物颗粒。
包围着大分子
从细胞膜分离
大分子物质
小囊
囊泡
进入
原理:生物膜的流动性
特点:需要能量，体现了生物膜的流动性
三
胞吞胞吐
细胞膜结构的流动性是胞吞、胞吐的基础;
该过程中膜的变形也体现了膜的流动性。
蛋白质是大分子有机物，游离的核糖体合成的蛋白质无法被动运输或主动运输排出细胞外，也只能游离在细胞质基质中，供细胞自用；而附在内质网上的核糖体，其合成的蛋白质先进入内质网加工，然后形成囊泡发送到高尔基体进一步加工，成熟的蛋白质又由囊泡包围运输到细胞膜，通过胞吐的方式分泌到细胞外。
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。
试分析其中道理。
思考讨论P71
1．（1）主动运输需要的能量主要通过细胞进行有氧呼吸提供。植物生长需从土
壤中吸收大量无机盐。请解释在农业生产中为什么要给作物松土？
提示　松土可增加土壤中O2含量，促进有氧呼吸，有利于植物主动吸收各种
无机盐离子。
(2)从主动运输的条件角度分析，与主动运输有直接关系的细胞器有哪些？
提示　能量——线粒体，载体蛋白——核糖体。
2.小肠绒毛的微绒毛中有两种运输葡萄糖转运蛋白的意义是什么？
提示 总体来说提高对葡萄糖的吸收能力。既有协助扩散的转运蛋白，也有
主动运输的转运蛋白，可以在吸收葡萄糖的过程中尽可能减少能量消耗。
3.虽然主动运输可以逆浓度吸收生物所需要的物质，但是如果外界营养物质浓度
太低对细胞正常的生命活动也会有影响。试举例进一步说明。
提示：生物对营养物质有一个量的要求，如果相关的营养物质在外界太少，无论
如何进行主动运输都不能满足生物的需求。例如：缺碘的山区，由于营养
缺乏，该地区的人多患“大脖子病”；植物缺镁，叶片会变黄。
物质运输的方式
小分子物质
大分子物质
被动运输
主动运输
自由扩散
协助扩散
顺浓度梯度
胞吞
胞吐
消耗能量
膜的流动性
（载体蛋白、通道蛋白）
逆浓度梯度
（载体蛋白）
1.右图所示为渗透作用实验装置,实验开始时长颈漏斗内外液面平齐,记作零界面。实验开始后,长颈漏斗内部液面的变化趋势为(注:坐标原点处表示零界面,膀胱膜不变形）（ ）
习题巩固
B
2.植物体内有三个相邻的细胞a、b、c,已知它们的细胞液浓度大小关系是a>b>c,那么它们三者之间水分渗透的方向表示正确的是(　　)
C
习题巩固
3.下图表示渗透作用装置,一段时间后液面上升的高度为h,其中半透膜为膀胱膜,装置中溶液A、a起始浓度分别用MA、Ma表示;如果A、a均为蔗糖溶液,且开始时Ma>MA,则达到平衡后MA与Ma的关系是(　　)
A.MA>Ma　　　　B.MA习题巩固
B
4.在观察植物细胞的质壁分离和复原的过程中,某同学在视野中看到生活着的洋葱表皮细胞正处于如图所示的状态。a、b表示该部位的溶液浓度,由此可推测(　　)
A.a>b,细胞渗透吸水
B.a=b,渗透系统保持动态平衡
C.aD.上述三种情况都有可能
习题巩固
D
拓展之被动运输
(1)A表示的运输方式是 ，转运速率主要取决于膜两侧物质的 。
自由扩散
浓度差
(2)图B表示的运输方式可能是 ，ab段主要受______ _ 的影响，bc段受到 的限制，运输速率不能再上升。
协助扩散
膜两侧浓度差
转运蛋白数量
(3) C 表示的运输方式是 ，转运速率主要取决于膜两侧物质的 。
被动运输
浓度差
1.将相同的植物细胞依次浸在甲、乙、丙三种溶液中，测得细胞体积随时间的变化如图所示。下列有关推导和叙述错误的是(　 　)
A. 三种溶液中，甲溶液浓度最低
B. 在M时刻，乙溶液中的植物细胞保持活性
C. 丙溶液中的植物细胞肯定会因失水过多而死亡
D. 三种溶液中细胞的形态均会发生改变
C
习题巩固
1.如图表示植物根细胞对离子的吸收速率与氧气浓度之间的关系。据图不能体现的信息是（ ）
A.由图2可知，植物根细胞吸收离子的方式为主动运输
B.由图1可知，水稻对SiO4-需求较大，番茄对SiO4-需求量较小
C.图2中bc段，离子吸收速率受载体数量的限制
D.图1中水稻培养液的Ca2＋浓度高于初始浓度，说明水稻不吸收Ca2＋
D
习题巩固
2.葡萄糖穿越细胞膜进入红细胞的运输速度存在一个饱和值,该值的大小
取决于( )
A.细胞内的氧浓度 B.细胞膜外的糖蛋白数量
C.细胞膜上相应载体的数量 D.细胞内外葡萄糖浓度差值
3.细胞膜的选择透过性保证了细胞内相对稳定的微环境。下列物质中，
以自由扩散方式通过细胞膜的是( )
A.Na+ B.二氧化碳 C.RNA D.胰岛素
C
B
习题巩固
4.图中甲、乙分别表示载体介导和通道介导的两种跨膜方式,其中通道介导的扩散速度比载体介导的快1 000倍。下列叙述正确的是(　　)
A.载体蛋白和通道蛋白在细胞膜上是静止不动的
B.载体蛋白和通道蛋白均具有一定的专一性
C.甲、乙两种方式中只有甲属于被动运输
D.被动运输是细胞最重要的吸收和排出物质的方式
习题巩固
B
5.联系渗透现象分析,为什么短时间内过量喝水会引起水中毒
短时间饮用过量的水,肾脏不能及时将多余的水分排出,使得血液被稀释,血浆的渗透压降低,引起水中毒。
习题巩固

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