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第三节 物质进出细胞的运输方式
苏 教 版 | 选 择 性 必 修 1
第2课时 被动运输、主动运输和细胞的胞吞和胞吐
壹
举例说明有些物质顺浓度梯度进出细胞，不需要额外提供能量。
叁
举例说明大分子物质可以通过胞吞、胞吐进出细胞。
贰
举例说明有些物质逆浓度梯度进出细胞，需要能量和载体蛋白。
物质的运输有哪些方式？
细胞质膜具有选择透过性，对不同的物质通透性不同。
概念：
物质_____浓度梯度扩散进出细胞，______消耗细胞内化学反应所释放的能量。
不需要
运输动力:
来自细胞内外物质的浓度差。
种类:
简单扩散
协助扩散
顺
一、被动运输不需要细胞供能
依赖通道蛋白的协助扩散
依赖载体蛋白的协助扩散
1.自由扩散
(1)概念：
①顺浓度梯度运输
②不需要转运蛋白协助
③不需要消耗能量
(2)特点：
(高浓度→低浓度)
如：O2、CO2、N2、水、尿素、甘油、乙醇、苯等
(3)实例：
气体、水、脂溶性小分子
因为甘油、乙醇等都是脂溶性的物质，与磷脂分子有较强的亲和力，容易通过磷脂分子层出入细胞。
O2浓度高
物质通过细胞质膜进出细胞时，会____浓度梯度从__浓度一侧向__浓度
一侧移动，像这样的过程称为简单扩散或____扩散。
顺
高
低
自由
(4)影响因素：
膜两侧浓度差（动力）、温度（通过影响细胞膜的流动性）
浓度差
运输速度
氧气/能量
运输速度
转运蛋白
运输速度
膜两侧的分子浓度差越大，扩散速率越快，成正比
1.自由扩散
(1)概念：
（3）特点：
（4）举例：
①顺浓度梯度运输
②需要通道蛋白
③不需要消耗能量
①大部分水分子进出——水通道蛋白
②神经纤维上Na+内流，K+外流——离子通道蛋白
2.依赖通道蛋白的协助扩散
一些物质借助于细胞质膜上的________，______细胞代谢供能，______梯度进出细胞质膜的________ 方式，属于协助扩散。
通道蛋白
不需要
顺浓度
被动运输
主要是____ 通道蛋白。它们在生物膜中主要有__与__ 两种构型，相当于“门”。 这种“门”的开与关被__________ 所诱导。
离子
开
不同的因子
关
(2)通道蛋白：
1.专一性（特异性） 2.具有极高的转运速率
3.没有饱和值 4.并非连续性开放
细胞膜
通道蛋白
通道蛋白：
水通道蛋白；离子通道蛋白
水通道蛋白模式图
钾离子通道模式图
研究表明，水分子更多借助细胞膜上的水通道蛋白以 方式进出细胞。
协助扩散
拓展1 : 转运蛋白——通道蛋白
(1)方向：
(2)条件：
(3)举例：
顺浓度梯度运输
需要载体蛋白
不需要消耗能量
葡萄糖进入红细胞
特异性
(4)影响协助扩散的因素：
浓度差和蛋白数量
3. 依赖载体蛋白的协助扩散
葡萄糖结合位点暴露在膜外侧，与葡萄糖分子结合。
载体蛋白构象改变，将所携带的葡萄糖转运到膜内侧。
携带的葡萄糖分子被释放。
浓度差
扩散速度
P
P点后速率受转运蛋白数量限制
P点后速率受转运蛋白数量限制
载体蛋白
细胞膜
①作用方式：先与被运输的____或____结合，然后通过________的变化或____完成物质运输。
②特点：具有_____________，即载体蛋白上的结合位点只与______________(如一种分子或离子)进行______、________结合和分离，完成物质的被动运输。
离子
分子
自身构象
移动
高度的特异性
某种或某类溶质
暂时性
可逆性的
拓展2 : 转运蛋白——载体蛋白
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、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 不一定
是否与被转运物质结合
是否有特异性 具有 具有
图解
不结合
结合
改变
拓展3 : 载体蛋白与通道蛋白比较
人体是如何吸收碘元素的呢？
探究 碘离子进入细胞的方式
二、主动运输需要细胞供能
资料1：
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。
不是。其为逆浓度梯度运输
讨论：请同学们分析：甲状腺滤泡上皮细胞吸收碘是通过被动运输吗？
资料2：
碘和氨基酸都是合成甲状腺激素的原料，图1为碘和氨基酸进入甲状腺滤泡上皮细胞的方式，对比自由扩散的方式，碘和氨基酸这两种物质的跨膜运输方式在运输条件上有什么不同？
需要载体蛋白
为逆浓度梯度运输
结合自行车爬坡的情形，碘和氨基酸的运输可能需要细胞提供什么？
能量——ATP
zaiti
载体蛋白1
载体蛋白2
资料3：
实验：向离体的甲状腺滤泡上皮细胞周围溶液注入微量的放射性同位素131I-，不久可测得细胞中存在131I-。如果在细胞内先后注入ATP 抑制剂（抑制ATP的合成）和ATP ，测得细胞中131I-的含量如图2所示。
无法生成ATP，不再吸收碘离子
吸收碘离子
思考：
（1）实验中所用到的科学方法是什么？
（2）由图2可知碘进行跨膜运输时除了载体蛋白还需要什么？
同位素标记法
能 量
总结碘离子进入甲状腺细胞的特点
逆浓度梯度运输（低浓度→高浓度）
需要载体蛋白的协助
需要消耗能量
载体蛋白
能量
(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。
1.主动运输
(2)举例：
红细胞吸K+排Na+
根对矿质元素的吸收；葡萄糖、氨基酸进入小肠绒毛上皮细胞。
细胞内的三个 Na+与 Na+- K+ 泵 结 合 ，ATP供能。
Na+-K+泵改变构象，跨膜运输 Na+并释放到细胞外。
细胞外两个 K+
与 Na+-K+泵结合，向细胞内跨膜运输K+。
两个K+释放到细胞内
Na+ -K+ 泵跨膜运输K+ 和Na+ 过程示意图
载体蛋白的数量、能量（O2浓度）、物质浓度、温度
P
←限制因素：能量
限制因素：载体蛋白数量
↓
P
限制因素：载体蛋白数量
（3）影响因素：
无氧呼吸提供能量
温度不仅影响呼吸作用，从而影响能量的供给，还会影响膜的流动性。
1.ATP驱动泵型
（直接消耗ATP）
ATP驱动泵：既是载体也是ATP水解酶
(间接消耗ATP)
2.协同转运型
电化学势能，离子浓度梯度
拓展4
②主动运输能保证细胞能够按照生命活动的需要，主动选择吸收营养物质，排出代谢废物和对细胞有害的物质。
①形成和维持细胞内外物质的浓度差具有重要意义。
2. 主动运输的意义
项 目 自由扩散 协助扩散 主动运输
运输方向
转运蛋白
能量
举例
细胞外
细胞内
b
c
d
e
a
代表各种物质分子或离子
能量
能量
注意：某物质的具体运输方式并不唯一，需要根据具体情况去分析判定。
顺浓度梯度
不需要
不消耗
氧气、水、甘油
等通过细胞膜
需要
不消耗
葡萄糖通过红细胞、水通过水通道、K+通过离子通道
逆浓度梯度
需要
需要消耗
顺浓度梯度
葡萄糖、氨基酸通过小肠上皮细胞；离子通过细胞膜
3. 主动运输和被动运输的比较
1.胞吞和胞吐
三、细胞的胞吞和胞吐
(1)运输的物质：________、________、_____等大分子以及部分________物质的运输。
(2)特点：胞吞和胞吐涉及细胞内多种膜的______与______，是一个需要细胞代谢_______的过程。
蛋白质
多核苷酸
多糖
颗粒性
破裂
融合
供能
2. 胞 吞
(1)定义：胞吞是通过质膜的_______运动将_____________转运进细胞的过程。
变形
细胞外物质
划分依据：________及其入胞机制的不同。
①吞噬：
细胞以______内吞______________的过程。
②胞饮：细胞通过________将细胞周围的__________ 摄入细胞的过程。
物质大小
(2)类型：
大囊泡
较大固体颗粒
小囊泡
微滴状液体
胞饮
吞噬
大分子与膜上的 结合；
蛋白质
细胞膜 ，包围着大分子；
内陷形成小囊
小囊从细胞膜 下来，形成 ，进入细胞内部。
分离
囊泡
例子: 白细胞吞噬病菌、变形虫吞食细菌等。
特点：不需要转运蛋白、需要细胞膜上特定蛋白质的识别；
需要细胞呼吸所释放的能量。
需要蛋白质的参与（不是转运蛋白，是受体蛋白，起识别作用）
细胞膜形成、溶酶体降解
2. 胞 吞
囊泡
融合
例: 分泌蛋白的分泌，如抗体、胰岛素、消化酶等
3. 胞 吐
泪腺细胞排出泪液（含无机盐、蛋白质等）
①细胞需要外排的大分子，先在细胞内形成 ；
②囊泡移到细胞膜处,与细胞膜 ；
③大分子排出到细胞外。
①细胞质膜成分的更新和细胞的生存与生长非常必要。
②胞吞参与了细胞信号的传导，还能整合多种信号，
在细胞的生长、发育、代谢以及增殖中发挥重要作用。
质膜表面积动态平衡
胞吐
质膜表面积增加
胞吞
质膜表面积减少
意义：
胞 吞 胞 吐
相同 不同
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___________________
进入细胞
排出细胞
④都不需要_________
⑤穿越膜层数都为________
流动性
大分子
消耗能量
载体蛋白
0
⑥影响因素: 等
温度和能量
注意：
①大分子物质也通过核孔运输，如RNA、蛋白质等。②某些小分子物质运输也通过胞呑胞吐，如神经递质等。
（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
物质跨膜运输方式的判断方法
（3）脂质类物质进出细胞的方式都是自由扩散
放眼社会
细胞质膜在医学、工业和农业上的应用
①医学方面：人们模拟生物细胞质膜的选择透过性功能合成了血液透析膜。
②工业方面：滤去海水中的盐分，对海水进行淡化处理；处理污水时，以降低有毒的重金属离子对水的污染。
③农业方面：研究农作物抗寒、抗旱、耐盐的机理，改善农作物品质的新途径。
被动运输
自由扩散
协助扩散
主动运输
大分子和颗粒性物质
物质的运输方式
小分子和离子
胞吞
胞吐

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