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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
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。
①气体：O2、CO2等
②脂溶性的小分子有机物
③少部分水
①离子和一些小分子有机物
②大部分水
高浓度
低浓度
自由扩散
协助扩散
不消耗细胞内化学反应所释放的能量
被动运输
所有物质进出细胞都是顺浓度且不需要能量的被动运输吗？
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？
甲状腺
碘浓度低
碘浓度高
甲状腺滤泡上皮细胞
实例一
实例二
实例三
小肠液中氨基酸、葡萄糖的浓度远低于它们在小肠上皮细胞中的浓度
轮藻细胞中K+的浓度比周围水环境高63倍。
人红细胞中K+的浓度比血浆高30倍。
逆浓度梯度运输的实例：
① 梯度运输
②需要消耗能量
③需要载体蛋白协助
(1)概念：
逆浓度（低→高）
②在细胞内化学反应释放的 推动下，载体蛋白的 发生改变，将所结合的离子或分子从细胞膜一侧转运到另一侧并释放出来；
(2)过程：
①离子或分子与 的特定结构结合；
③载体蛋白恢复 （可重复利用），又可以转运同种物质的其他离子或分子。
能量
空间结构
原状
载体蛋白
①
②
③
不同离子或分子的大小和性质不同，所以不同转运蛋白质的空间结构差别也很大，一种转运蛋白通常只能运输一种或一类离子或分子。
磷酸盐离子载体模式图
磷酸盐离子
H+载体模式图
H+
H+
(3)载体蛋白的特点：
具有特异性（或专一性）
与被转运的离子或分子结合
转运过程中空间结构发生变化
可重复利用但具有饱和性
肾脏是人体的重要器官，它由170～240
万个肾单位（肾小球、肾小囊和肾小管）组
成，肾的基本功能是生成尿液。
资料：肾小球每天滤过钠约500g，每天尿液中排出3-5g。肾小管上皮细胞内Na+浓度仅为10mmol.L-1, 远低于细胞外。ATP为一种能源物质。
协助扩散， Na+顺浓度梯度且借助于通道蛋白进入肾小管上皮细胞。
毛细血管
Na+
K+
Na+
K+
Na+
Na+
K+
ATP
ADP
肾小管上皮细胞
肾小管官腔
通道蛋白
载体蛋白
（1）肾小管管腔中原尿里大量的Na+以何种方式进入肾小管上皮细胞？请说出判断依据。
资料：肾小球每天滤过钠约500g，每天尿液中排出3-5g。肾小管上皮细胞内Na+浓度仅为10mmol.L-1, 远低于细胞外。ATP为一种能源物质。
逆浓度梯度进行，需要载体蛋白协助，且消耗能量，是主动运输
毛细血管
Na+
K+
Na+
K+
Na+
Na+
K+
ATP
ADP
肾小管上皮细胞
肾小管官腔
通道蛋白
载体蛋白
（2）Na+以何种方式运出肾小管上皮细胞？请说出判断依据。
资料：探究葡萄糖进出肾小管上皮细胞的方式。
肾小管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＋泵需要消耗ATP。
(1)图中葡萄糖进、出肾小管上皮细胞分别是何种方式？
图中葡萄糖进肾小管上皮细胞为主动运输；出肾小管上皮细胞为协助扩散。
(2)Na＋-K＋泵对葡萄糖的运输有无影响？
有影响。
(3)图中同一种物质进出细胞的方式是否相同？并举例说明。
不同，如葡萄糖、Na＋。
Na＋-K＋泵
①直接型：
直接消耗ATP的主动运输,通常称为泵（ATP驱动泵）
(4)两类主动运输能量来源：
②H+泵
ATP驱动泵既是载体蛋白同时也是催化ATP水解的酶。
①钠钾泵
ATP
②间接型：
间接消耗ATP的主动运输（离子浓度差）。
利用依赖ATP的Na+-K+泵活动建立的细胞膜两侧Na+的跨膜浓度梯度主动运输
肾小管对氨基酸、葡萄糖等的重吸收
物质X主动运输的动力来源于：
Na+浓度差
由Na+-K+泵维持
(4)两类主动运输能量来源：
思考：1、细胞膜外侧是哪里？
2、图中四种物质的吸收方式分别是什么？若为主动运输，则能量来源是什么？
③光能驱动
(4)两类主动运输能量来源：
思考：为什么细胞不惜消耗能量也要运输这些物质呢？
探究：主动运输的意义
资料3：人的原尿中的葡萄糖如果不能全部被肾小管上皮细胞重吸收，则会排出体外，对人体不利。机体每天可产生40～60 mmol氢离子固定酸，这些氢离子必须被中和并由肾脏排出，否则会对机体造成严重危害。肾小管通过主动运输分泌氢离子的功能可以确保其从尿液中顺利排出。
主动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。
请根据资料分析主动运输的意义：
木盐树（世界上最咸的树）
与生活联系1
主动运输对于维持生物正常生命活动很重要
桐花树的泌盐现象
海鸟（海鸥）的盐腺
盐腺
盐液
它们生活在海水中，通过叶片排出多余的盐分，以减轻盐对植物的伤害。
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，造成细菌感染。
与生活联系2
主动运输出现障碍导致的囊性纤维病
肺
黏液阻塞了气道
实例（教材P69补充）：
①轮藻细胞吸收K+
④小肠上皮细胞和肾小管上皮细胞吸收 葡萄糖、氨基酸等。
②甲状腺细胞吸收碘离子
③动物细胞吸收K+和排出Na+(Na+-K+泵)
⑤植物根部细胞吸收无机盐离子。
主动运输
载体蛋白
ATP
ADP+Pi
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
运输方式 方向 转运蛋白 能量 实例
被动运输 自由扩散 __________ 不需要 ______ O2、CO2、乙醇、甘油、苯等
________ 顺浓度梯度 _____ ______ 水、葡萄糖、某些离子等
主动运输 ___________ _____ 需要 _________________________
________________
顺浓度梯度
不需要
协助扩散
需要
不需要
需要
逆浓度梯度
小肠吸收葡萄糖、氨基酸及红细胞吸收K＋等
被动运输与主动运输的比较
①能量供应(或氧气供应或呼吸作用强度)。
②载体蛋白的数量。
③温度
④物质浓度
(5)探究影响主动运输的因素：
资料1：若用呼吸抑制剂切断肾的供氧渠道，重吸收速率降低。
资料2：载体介导的跨膜运输速率存在饱和现象，表现为载体对所转运物质存在量的极限，载体与所转运物质的结合达到限度，即使再提高浓度差，也不会再提高运输效率。
②运输方式： ； 影响a点运输速率的因素是： ；b点之后运输速率不再改变的原因是 。
运输方式： ； 影响物质运输速率的因素有： 。
自由扩散
物质浓度
协助扩散或主动运输
物质浓度
膜上转运蛋白的数量有限
分析下列曲线所代表的物质运输方式及物质运输速率的影响因素
④运输方式： 。a点所需能量来自于无氧呼吸，影响b点运输速率的因素是： ；c点之后运输速率不再改变的原因是 。
③运输方式： ；
自由扩散或协助扩散或哺乳动物成熟红细胞的主动运输
主动运输
氧气浓度
膜上载体蛋白的数量有限
分析下列曲线所代表的物质运输方式及物质运输速率的影响因素
载体数量对跨膜运输的影响
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
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 。
《教材》课后习题 P74
K+、Mg2+
这两种离子的浓度细胞内大于细胞外，逆浓度运输。
Na+、Cl-
这两种离子的浓度细胞内小于细胞外，逆浓度运输。
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。实验材料：含有Ca2+，K+的溶液
1.取材、分组、编号
2.控制自变量：设置实验组、对照组
3.检测因变量
取生长状况基本相同的柽柳幼苗若干，随机分为甲、乙两组，放置在适宜浓度的含有Ca2+，K+的溶液中；
甲组给予正常的细胞呼吸条件；乙组________________；其他条件保持 。
抑制细胞呼吸
一段时间后，检测______________________________________；
两组植株根对Ca2+，K+的吸收速率
相同且适宜
《教材》课后习题 P72
加入呼吸
抑制剂
4.预测实验结果与结论
若_____________________________________________，
则柽柳的根部吸收无机盐离子是被动运输；
若_______________________________________________，
则柽柳的根部吸收无机盐离子是主动运输
甲乙两组植株根对Ca2+，K+的吸收速率相同
甲组植株根对Ca2+，K+的吸收速率大于乙组
植株+培养液
影响
不影响
主动运输
被动运输
或加入
蛋白抑制剂
加入蛋白酶
协助扩散
自由扩散
影响
不影响
巧用两种抑制剂探究物质跨膜运输的方式
《教材》课后习题 P72
2.(2023·湖北部分高中协作体联考高一期中)如图是Na＋、葡萄糖进出小肠上皮细胞的示意图。靠近肠腔一侧的小肠上皮细胞表面具有Na＋－葡萄糖同向运输载体，小肠上皮细胞从肠腔吸收2个Na＋的同时会吸收1个葡萄糖分子。进入小肠上皮细胞中的葡萄糖分子可通过载体运输进入组织液，而Na＋则通过Na＋－K＋泵进入组织液。下列相关叙述错误的是
A.图中葡萄糖出小肠上皮细胞的跨膜运输方式为主动运输
B.减小小肠肠腔的Na＋浓度，不利于小肠上皮细胞对肠腔中葡萄糖的吸收
C.细胞通过GLUT运输葡萄糖的速率与细胞内葡萄糖浓度有关
D.细胞通过SGLT运输Na＋的方式是协助扩散
√
协助扩散
1.(2023·云南昆明高一期末)Na＋－K＋泵是一种具有ATP水解酶活性的载体蛋白，它在运输Na＋和K＋时离不开ATP的水解。下列叙述错误的是
A.Na＋－K＋泵与ATP的水解有关
B.Na＋－K＋泵可以逆浓度梯度运输Na＋和K＋
C.Na＋－K＋泵每次转运时都会发生自身构象的改变
D.抑制细胞呼吸不影响Na＋－K＋泵的工作效率
√
Na＋－K＋泵在运输Na＋和K＋时离不开ATP的水解供能，抑制细胞呼吸会影响Na＋－K＋泵的工作效率，D错误。
A.载体蛋白b转运葡萄糖的过程中需要ATP水解供能
B.在载体蛋白c的协助下，细胞内外的Na＋浓度趋于相同
C.肠腔中的Na＋浓度降低，会影响小肠上皮细胞吸收葡萄糖
D.机体短暂的供氧不足，会影响葡萄糖由小肠上皮细胞进入组织液
2.主动运输的能量可来自ATP水解或电化学梯度(离子的浓度梯度)，如图是与小肠上皮细胞有关的葡萄糖跨膜运输的示意图，其中a、b、c表示载体蛋白。据图分析，下列叙述正确的是
√
3.(2023·广西北海高一质检)如图是胡萝卜在不同氧浓度下从硝酸钾溶液中吸收K＋和 的曲线。影响A、B两点和B、C两点吸收速率不同的因素分别是
A.载体蛋白数量、能量
B.能量、载体蛋白数量
C.载体蛋白数量、离子浓度
D.能量、离子浓度
√
现象1：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。
现象2：变形虫摄取水中的有机物颗粒，就需要解决大分子物质进入细胞的问题。白细胞能吞噬入侵机体的细菌。
现象3：我们已学的分泌蛋白的形成过程，分泌蛋白是怎样运出细胞的？。
变形虫摄食
白细胞吞噬细菌
思考：这些大分子和颗粒物质是怎样进出细胞的呢？
分泌蛋白形成图
(1)过程：
与膜上的蛋白质结合
细胞膜内陷
包围着大分子
从细胞膜分离
大分子物质
小囊
囊泡
进入
(2)实例：
白细胞吞噬病菌、变形虫吞食食物颗粒等。
胞吞
胞吐
(2)实例：
①分泌蛋白的排出：蛋白质类激素、消化酶、抗体等
②神经递质的分泌等。
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
(1)过程：
胞 吞 胞 吐
①都产生小囊泡, 都体现细胞膜的_______
②运输分子一般为__________
③都需要消耗_______________________
相同
进入细胞
排出细胞
异
④都不需要________，需要细胞膜
上特定蛋白质的 。
⑤穿越膜层数都为________
流动性
大分子
细胞代谢所释放的能量
载体蛋白
0
识别
胞吞
胞吐
一看分子大小；二看能量；三看载体。
判断物质运输的方式：
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
是否需要转运蛋白
不需要
需要
注意：
1.神经递质大部分是小分子物质，但释放的方式也是胞吐。
2.通过核孔运输的大分子物质有mRNA、蛋白质等。
3.需要膜上蛋白质的参与，离不开膜上磷脂双分子层的流动性。
一看物质分子大小；二看能量；三看载体。
判断物质运输的方式：
课堂小结
小结
被动运输、主动运输与胞吞胞吐
方式 被动运输 主动运输 胞吞、胞吐
自由扩散 协助扩散 运输方向 浓度→ 浓度 低浓度→高浓度 —
是否 需要 载体蛋白 _______ _____ _____ 不需要
能量 不消耗 _______ 消耗 _____
模型
实例 水、O2、CO2、苯、甘油、脂肪酸、尿素、固醇、乙醇等 红细胞吸收葡萄糖 植物吸收矿质元素，小肠上皮细胞吸收氨基酸、葡萄糖等 吞噬细胞吞噬抗原;分泌蛋白的分泌
高
低
不需要
需要
需要
不消耗
消耗
（但需要膜上特定蛋白参与）
4.(2023·湖南长沙高一期中)在适宜条件下，测得某植物根细胞对a、b两种物质的吸收速率与外界溶液中这两种物质浓度的关系如图所示(a、b两条曲线分别代表植物根细胞对不同浓度a、b两种物质的吸收速率)。下列叙述错误的是
√
A.根据实验结果确定a是通过自由扩散方式跨膜运输的
B.根据实验结果发现b是通过协助扩散方式跨膜运输的
C.根细胞对b的吸收速率不会无限增加的原因可能是转运蛋白数量有限
D.动物体内O2、乙醇的跨膜运输方式与a相同
也可能是主动运输
5.(2023·甘肃天水高一期末)如图表示发生在细胞膜上的大分子物质“外排”和“内吞”的过程。下列对有关原理或意义的说法，错误的是
A.a与b均要以膜的流动性为基础才可能发生
B.变形虫是以b的方式吞噬食物的
C.a与b两种运输方式只存在于大分子物质的运输中
D.b需要细胞的表面识别和内部供能才可能完成
√
胞吞和内吞也可运输小分子物质，如乙酰胆碱、去甲肾上腺素等
6.如图表示物质进入细胞的四种方式，下列有关说法错误的是
A.温度只影响图中②和③过程的速率
B.吞噬细胞通过④过程吞噬病原体
C.小肠上皮细胞吸收乙醇的方式是①
D.氧气进入细胞的方式是①
√

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