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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
必修一
主动运输
1
胞吞与胞吐
2
目录
习题检测
3
一、学习目标
二、重难点
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模型解释各种物质跨膜运输的方式。
1.主动运输的过程与特点。
2.胞吞、胞吐的过程。
主动运输
1
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高20-25倍。
1.甲状腺滤泡上皮细胞吸收碘是通过被动运输吗？
不是
需要
普遍性
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呢？
主动运输
1
1.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所释放的能量，这种方式叫做主动运输。
细胞膜
ATP→ADP+Pi+
细胞外
细胞内
能量
①逆浓度梯度进出细胞；
2.特点
②需要膜上载体蛋白参与；
③需要消耗能量。
主动运输
1
主动运输
载体蛋白
ATP
ADP+Pi
3.举例
4.意义
　　主动运输普遍存在于动植物和微生物细胞中，细胞通过主动选择吸收所需要的营养物质，排出代谢废物和对细胞有害的物质，保证了细胞和个体生命活动的需要。
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。
主动运输
1
载体蛋白的数量、能量
P
P点后，运输速率受载体蛋白数量限制
无氧呼吸提供能量
运输速率 (V)
O2浓度
O
细胞内浓度
时间
O
a
细胞外浓度
a点后，胞外<胞内
逆浓度梯度运输
5.影响因素
主动运输
1
6.主动运输的类型
（1）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
6.主动运输的类型
（2）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。
1.（2023·山东卷）溶酶体膜上的载体蛋白和Cl-转运蛋白都能运输 ，溶酶体内浓度由载体蛋白维持，转运蛋白在H+浓度梯度驱动下，运出的同时把逆浓度梯度运入溶酶体。转运蛋白缺失突变体的细胞中，Cl-转运受阻导致溶酶体内的吞噬物积累，严重时可导致溶酶体破裂。
下列说法错误的是（ ）
D
A. 进入溶酶体的方式属于主动运输
B. 载体蛋白失活可引起溶酶体内的吞噬物积累
C.该突变体的细胞中损伤和衰老的细胞器无法得到及时清除
D.溶酶体破裂后，释放到细胞质基质中的水解酶活性增强
降低/失活
习题巩固
2.（2022·山东卷）和 是植物利用的主要无机氮源，NH4+的吸收由根细胞膜两侧的电位差驱动，的吸收由 浓度梯度驱动，相关转运机制如图。铵肥施用过多时，细胞内 的浓度增加和细胞外酸化等因素引起植物生长受到严重抑制的现象称为铵毒。下列说法正确的是( )
A.通过进入细胞消耗的能量
直接来自
B.通过 转运到细胞外
的方式属于被动运输
C.铵毒发生后，
增加细胞外的 会加重铵毒
D.载体蛋白转运和 的速率与二者在膜外的浓度呈正相关
B
靠电位差驱动
细胞外酸化
NO3-是逆浓度
习题巩固
3.(2024·襄阳一模)植物生长过程中，需要不断从外界吸收无机盐离子。为探究大麦根对K＋的吸收方式，科学家先后进行了两个实验，结果如图甲和图乙所示。下列相关描述不正确的是(　 )
A.据图甲判断根毛细胞吸收K＋的方式为协助扩散
B.据图乙判断根毛细胞吸收K＋的方式为主动运输
C.根毛细胞在一定浓度的KNO3溶液中会发生质壁分离并自动复原
D.农田施肥的同时还要适当
浇水，有利于化肥中
无机盐的溶解吸收
A
或主动运输
习题巩固
4.（2019全国2卷）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
pH高= H+低
溶液pH明显降低= H+明显升高
ATP水解供能
习题巩固
5.（2023·山东一模）健康人原尿中葡萄糖的浓度与血浆中的基本相同，而尿液中几乎不含葡萄糖。肾小管对葡萄糖重吸收主要依靠上皮细胞的钠—葡萄糖协同转运蛋白；原尿中的葡萄糖借助于 的转运被肾小管主动重吸收。下图表示肾小管上皮细胞重吸收葡萄糖等物质的过程。下列有关说法错误的是( )
A. 进入肾小管上皮细胞的方式是协助扩散
B.肾小管上皮细胞吸收葡萄糖的过程不直接消耗
C.细胞呼吸强度会影响钠钾泵运输和 的速率
D.影响肾小管上皮细胞对葡萄糖重吸收的因素
只有 的数量
D
的数量、细胞呼吸强度、钠离子浓度差等
习题巩固
教材隐性知识
6．(必修1 P70“与社会的联系”)囊性纤维化是细胞中某种蛋白质结构异常，影响了Cl－的跨膜运输，说明这种结构蛋白属于细胞膜上的__________，也反映了细胞膜对离子的吸收具有选择性是通过______________________________来实现的。
载体蛋白　
细胞膜上载体蛋白的种类和数量
习题巩固
5.（2021·山东卷）液泡是植物细胞中储存的主要细胞器，液泡膜上的 焦磷酸酶可利用水解无机焦磷酸释放的能量跨膜运输，建立液泡膜两侧的 浓度梯度。该浓度梯度驱动通过液泡膜上的载体蛋白完成跨膜运输，从而使以与 相反的方向同时通过 进入液泡并储存。下列说法错误的是( )
A
A.通过 的跨膜运输方式属于协助扩散
B.通过 的运输有利于植物细胞保持坚挺
C.加入焦磷酸酶抑制剂，通过 的运输速率变慢
D. 从细胞质基质转运到液泡的跨膜运输方式属于主动运输
主动运输
习题巩固
6.（2023·沈阳期末）下图甲为几种物质进行跨膜运输的示意图，图乙为氧气
浓度与某物质跨膜运输速率关系图，下列叙述正确的是( )
甲
乙
A.图甲中的载体1有特异性，载体2无特异性
B.图乙可表示图甲中氨基酸跨膜运输速率与氧气浓度的关系
C.图乙中限制、、 三点运输速率的主要因素都是能量
D.大分子进入细胞的速率与氧气浓度有关，与膜蛋白无关
B
主动运输
都有特异性
c点是载体数量
大分子进入细胞属于胞吞作用，需要能量，
运输速率与氧气浓度有关，也需要膜蛋白的识别
习题巩固
比较三种运输方式
自由扩散 协助扩散 主动运输
运输 方向
载体
能量
举例
不需要
转运蛋白
载体蛋白
不消耗
不消耗
消耗
顺浓度梯度
高浓度→低浓度
O2、CO2 、H2O、
脂溶性小分子
葡萄糖进入红细胞， H2O等
小肠吸收葡萄糖、氨基酸，
Na+ 、K+等离子
顺浓度梯度
高浓度→低浓度
逆浓度梯度
低浓度→高浓度
水
直接穿过磷脂双分子层： 自由扩散
水通道蛋白介导：
协助扩散
无机盐离子
一般为
主动运输
通过离子通道蛋白顺浓度进行：协助扩散
葡萄糖等有机小分子
一般为协助扩散，如进入红细胞
小肠上皮细胞、
肾小管上皮细胞等：主动运输
关键：是否需要
水通道蛋白
关键：转运蛋白类型、
浓度梯度
关键：浓度梯度
三类常考物质进出细胞的方式
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。
一、浓度差对物质跨膜运输的影响
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
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
O
运输速率
浓度差
自由扩散
O
运输速率
浓度差
协助扩散/主动运输
Q点
不同因素对物质跨膜运输方式的影响
二、载体数量对跨膜运输的影响
载体主要影响 和 。
其他条件适宜的情况下，载体数量越多，运输速率越大。自由扩散不受载体数量的影响。
协助扩散
主动运输
O
运输速率
转运蛋白数量
自由扩散
O
运输速率
转运蛋白数量
协助扩散
O
运输速率
载体蛋白数量
主动运输
Q点：能量的限制
不同因素对物质跨膜运输方式的影响
三、氧气含量对跨膜运输的影响
通过影响 进而影响主动运输的速率。
1.P点时， 为离子的吸收提供能量。
无氧呼吸
2.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
3.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。
细胞呼吸
O
运输速率
氧气含量
自由扩散/协助扩散
O
运输速率
氧气含量
主动运输
P
Q
不同因素对物质跨膜运输方式的影响
四、温度对跨膜运输的影响
1.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。 ( )
2.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。 ( )
3.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。 ( )
4.胞吞和胞吐只能运输大分子物质或颗粒。 ( )
√
√
√
×
温度
生物膜的流动性
酶活性
呼吸速率
物质运输速率
影响
影响
影响
不同因素对物质跨膜运输方式的影响
胞吞与胞吐
2
胞吞与胞吐
2
一、胞吞
与膜上的蛋白质结合
细胞膜内陷
大分子物质
小囊
囊泡
进入
包围着大分子
从细胞膜分离
白细胞吞噬病菌、变形虫吞食细菌等食物颗粒。
需要能量，体现了生物膜的流动性
1.特点
2.举例
胞吞与胞吐
2
二、胞吐
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
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。
需要能量，体现了生物膜的流动性
1.特点
2.举例
胞吞与胞吐
2
1.特点
要消耗能量，不需要载体蛋白。
2.结构基础
3.影响因素
膜具有一定流动性。
细胞膜的流动性、温度和能量等。
注：①胞吞过程需要某些特定的膜蛋白的作用，但是不需要转运蛋白的作用。②胞吐不是只能运输大分子物质，也可以运输小分子物质，如神经递质。③胞吞或胞吐穿膜层数为0层。
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
膜的选择透过性
膜的流动性
逆浓度梯度
载体蛋白
转运蛋白
课堂小结
①小分子物质的运输方式不一定都是被动运输或主动运输，
神经递质的释放方式是胞吐。
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无机盐离子的运输方式不一定是主动运输，
如兴奋产生过程中的K＋外流和Na＋内流的方式均为协助扩散。
课堂小结
一种转运蛋白往往只适合转运特定的物质，因此，细胞膜上转运蛋白的种类和数量，或转运蛋白空间结构的变化，对许多物质的跨膜运输起着决定性的作用。
膜具选择透过性的结构基础
膜具流动性
胞吞、胞吐
物质跨膜运输与细胞结构的关系
1.网格蛋白介导的胞吞作用是大多数细胞最主要的胞吞途径，当被转运的大分子物质与膜受体结合后，网格蛋白聚集在膜下，使细胞膜逐渐向内凹陷，形成网格蛋白包被小窝。小窝出芽，颈部缢缩，最终与细胞膜脱离，由网格蛋白包被的小泡进入细胞内。下列相关叙述错误的是(　 )
A
A.该种运输过程对大分子物质的运输具有选择性，不消耗能量
B.该运输方式形成的囊泡，在细胞内可以被溶酶体降解
C.大分子物质通过胞吞进入细胞，是通过受体分子介导的
D.网格蛋白向膜下聚集的过程中引起细胞内生理变化等
一系列信号传递
习题巩固
教材隐性知识
2.(必修1 P71“相关信息”)胞吞形成的囊泡，在细胞内可以被________降解。
3.(必修1 P72“与社会的联系”)人体肠道内寄生的一种变形虫——痢疾内变形虫，能通过________作用分泌蛋白分解酶，溶解人的肠壁组织，通过________作用“吃掉”肠壁组织细胞。
溶酶体
胞吐
胞吞
习题巩固
习题巩固
4.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。
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。
课堂总结
习题检测
3
习题检测
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。 ( )




习题检测
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，是细胞主动吸收糖分的结果
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
习题检测
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.协助扩散
C.自由扩散 D.被动运输
A
习题检测
4.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人蒸馏水或海水中，
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。
习题检测
5.柽柳是强耐盐植物，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。柽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、乙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离子为被动运输；若乙组吸收速率明显小于甲组吸收速率，说明柽柳从土壤中吸收无机盐离子是主动运输。
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
探究物质跨膜运输的实验设计
明确实验目的
分析实验原理
提出实验思路
设计实验步骤
预期结果及结论
单一变量原则
对照原则
平行重复原则
科学性原则
要解决的问题
与该实验进行或检测结果有关的生物学知识
遵循实验原则
材料分组编号
（设置对照实验）
给不同对象实施不同处理
（控制自变量）
给予相同且适宜的条件（控制无关变量）
实验结果的观察与记录
（因变量的检测）
实验结果：
观察出的实验现象
实验现象：
与实验目的相匹配
实验设计基本方法
习题检测
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
2.将刚萎蔫的菜叶放入清水中，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
A
习题检测
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
习题检测
4.红苋菜的叶肉细胞中含有花青素。若将红苋菜叶片放在清水中，
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
习题检测
5.完成下面有关物质进出细胞方式的概念图。
自由扩散
协助扩散
主动运输
顺浓度、
不需要转运蛋白、
不需要能量
顺浓度、
需要转运蛋白、
不需要能量
逆浓度、
需要载体蛋白、
需要能量
大分子有机物、
颗粒物进出细胞的
方式，
需要能量
气体出入细胞
葡萄糖进入
红细胞
葡萄糖进入
肾小管细胞
分泌蛋白
习题检测
6.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)通过主动运输进人细胞的离子是 ，
你作出判断的依据是：
K+和Mg2+
这两种离子的浓度细胞内大于细胞外，细胞若要吸收这两种离子必须逆浓度梯度进行。
习题检测
6.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。
(2)通过主动运输排出细胞的离子是 ，
你作出判断的依据是：
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浓度梯度进行。
习题检测
7.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 ，
细胞液浓度 。
渗出
增大
习题检测
7.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。
(2)在1min后，处于2 mol·L-1蔗糖溶液中细胞的细胞液溶质浓度将
，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。
缓慢增大后趋于稳定
蔗糖
清水
习题检测
7.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2min后，处于2 mol·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，引起细胞液溶质浓度 。
乙二醇
增大
习题检测
7.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。
(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。
大液泡
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