1、第 3节 物质跨膜运输的方式 学习目标 1说明物质进出细胞的方式。(重点) 2主动运输。(难点) 3进行图表数据的解读。 , 知识结构 被动运输 1扩散与被动运输 (1)扩散：物质分子从高浓度区域向低浓度区域转移，直到出现均匀分布的现象。扩散 的速率与物质的浓度梯度成正比。 (2)被动运输：物质顺浓度梯度进出细胞的扩散。被动运输包括自由扩散和协助扩散。 被动运输与扩散的区别 (1)被动运输是一种跨膜运输，即需要穿越生物膜，而扩散不一定穿越生物膜。 (2)被动运输是一种特殊的扩散。两者关系如图 431所示。 2自由扩散与协助扩散的比较 表中图像解读 示意图 A中的物质(用黑点表示)细胞膜外侧浓度
2、高，细胞膜内侧浓度低，该物质顺浓 度梯度由细胞外进入细胞内，跨膜方式为自由扩散。 示意图 B中的物质(用黑点表示)细胞膜外侧浓度高，细胞膜内侧浓度低，该物质在载 体蛋白的协助下，顺浓度梯度由细胞外进入细胞内，跨膜方式为协助扩散。 曲线 C表示：物质进行自由扩散时，转运速率与细胞膜内外浓度差成正比。 曲线 D表示：在一定范围内，随着细胞膜内外浓度差的加大，物质转运速率加快，超 过一定范围，物质转运速率不再随细胞膜内外浓度差的加大而加快，说明受到载体数量的 限制。 (1)被动运输的速率还与被运输物质分子的大小及其脂溶性程度等有关，分子越小，脂 溶性越强，运输速率越快。 (2)表中“高浓度”和“低浓
3、度”是指运输离子或小分子本身的浓度，而不是指所处溶 液的其他成分的浓度。 (3)两种运输方式的动力均来自细胞内外物质的浓度差，此外，协助扩散还与载体蛋白 的种类和数量有关。 教材第 7071 页参考答案 问题探讨 1从图上可以看出，氧气、二氧化碳、氮气、苯等小分子(苯是脂溶性的)很容易通过 合成的脂双层；水、甘油、乙醇等较小的分子也可以通过；氨基酸、葡萄糖等较大的有机 分子和带电荷的离子则不能通过合成的脂双层。 2葡萄糖不能通过人工合成的无蛋白的脂双层，但小肠上皮细胞能大量吸收葡萄糖， 推测小肠上皮细胞的细胞膜上有能够转运葡萄糖的蛋白质。 3通过观察此图还可联想并提出，细胞需要的离子是否也通过
4、细胞膜上的蛋白质来运 输等问题。 思考与讨论 1自由扩散和协助扩散都不需要消耗能量。因为二者都是顺物质的浓度梯度进行的。 2自由扩散与协助扩散的共同之处是都不需要细胞消耗能量。不同之处是：前者不需 要载体蛋白的协助，后者必须有载体蛋白的协助才能实现。 3因为自由扩散和协助扩散都是顺物质的浓度梯度进行的，不需要细胞消耗能量，所 以统称为被动运输。 【例 1】 下列物质出入细胞的方式中，简单扩散(自由扩散)区别于协助扩散的是( ) A由高浓度向低浓度扩散 B需要载体 C由低浓度向高浓度扩散 D不需要载体 解析：自由扩散与协助扩散的相同之处是顺浓度梯度(高浓度 低浓度)，同时均不 消耗能量；不同之处
5、表现在自由扩散不需要载体，而协助扩散需要载体。 答案：D 点拨：被动运输方式的判断 主动运输 1主动运输的概念 物质从低浓度一侧运输到高浓度一侧，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。 2主动运输的方向 逆浓度梯度运输，即从低浓度一侧向高浓度一侧运输。 3主动运输的条件 (1)需要能量；(2)需要载体。 4实例 Na 、K 、Ca 2 等离子，葡萄糖、氨基酸进入小肠上皮细胞。 5主动运输的图像解读 (1)过程分析：如图 432所示，图中的物质(用黑点表示)细胞膜外侧浓度低，细胞膜 内侧浓度高，该物质在载体蛋白的协助下，消耗能量逆浓度梯度由细胞外进
6、入细胞内，跨 膜方式为主动运输。 (2)曲线解读：相关的曲线如图 433所示，主动运输过程需要载体和能量。主动运输 逆浓度梯度进行时，在能量充足，载体没有达到饱和之前，运输速率随离子浓度的升高而 加快，当载体饱和、能量不足时，主动运输就会减弱。 6影响主动运输的因素分析 (1)内因：载体蛋白的种类和数量如图(434 所示)。 (2) 外 因 O2浓度影响主动运输速率的分析 (1)如图 435所示，在 O2浓度为零时，细胞通过无氧呼吸供能，但无氧呼吸产生的 能量较少，运输速率较低。 (2)在一定范围内，随 O2浓度升高，有氧呼吸加强，产生的能量逐渐增多，运输速率 不断加快。 (3)当 O2浓度足
7、够高时，能量供应充足，但由于受到载体数量的限制 ，运输速率不再 随 O2浓度增大而加快。 7主动运输的意义 主动运输能够保证活细胞按照生命活动的需要主动地选择吸收所需要的营养物质，排 出新陈代谢产生的废物和对细胞有害的物质。可见，主动运输对于活细胞完成各项生命活 动有重要作用。 【例 2】 已知某种物质通过细胞膜的方式如图 436所示，则下列哪种物质的运输 方式与其相同( ) AK BH 2O C甘油 D脂肪酸 解析：由图可知，该物质运输需要载体蛋白和能量(ATP)，可推断出该物质运输方式是 主动运输。选项中 H2O、甘油、脂肪酸都是通过自由扩散跨膜运输的，而 K 的运输方式是 主动运输。 答
8、案：A 点拨：物质跨膜运输时，需要载体蛋白从高浓度向低浓度运输的方式是协助扩散，此 过程不需要能量；需要载体蛋白从低浓度向高浓度运输的方式是主动运输，此过程需要能 量。 胞吞、胞吐 1概念 (1)胞吞：大分子物质和颗粒性物质主要通过内吞作用进入细胞。这些物质附着在细胞 膜上，由细胞膜内陷形成小囊，这些物质就被包围在囊内。然后，从细胞膜上分离下来形 成囊泡，并且进入细胞内部，这种现象叫做胞吞。 (2)胞吐：与胞吞相反，有些物质在细胞膜内被一层膜所包围，形成小泡，小泡逐渐移 到细胞膜处，小泡膜与细胞膜融合在一起，并且向细胞外张开，使内含物质排出细胞，这 种现象叫做胞吐。细胞通过胞吐向外分泌物质。
9、2过程(如图 437所示) 3.原理：细胞膜的流动性。 4条件：需要能量。 5实例 (1)胞吞：单细胞动物(如草履虫、变形虫等)吞食食物颗粒或吞噬细菌，人体白细胞吞 噬病菌、衰老的细胞等。 (2)胞吐：细胞分泌分泌蛋白(如消化酶、抗体等)，如胰腺细胞分泌酶原颗粒。 (1)胞吞和胞吐过程中实质上物质并没有跨膜，即没有从膜的一侧穿过膜到膜的另一 侧。 (2)胞吞和胞吐是一些不能穿过细胞膜的物质进出细胞的方式。胞吞进入的物质可以 利用，若不利用可通过胞吐再将其排出细胞，这样既能防止疾病的发生，又能维持细胞内 环境的稳定。 6意义 胞吞与胞吐需要消耗能量，它保证了活细胞按照生命活动的需要，主动地摄入和
10、排出 特定的大分子和颗粒性物质。 自由扩散、协助扩散和主动运输都是将细胞要选择吸收的物质从细胞膜的一侧通过细 胞膜运到细胞膜的另一侧，即进行的是跨膜运输方式；而胞吞和胞吐则不是跨膜运输，胞 吞是通过细胞内陷与大分子形成小囊泡而进入细胞，胞吐是通过囊泡与细胞膜融合而将大 分子排出细胞。 教材第 7273 页参考答案 旁栏思考题 这是细胞的胞吞作用。这属于人体的防御功能，并有利于细胞新陈代谢的正常进行。 技能训练 1K 和 Mg2 是通过主动运输进入细胞的。 2Na 和 Cl 是通过主动运输排出细胞的。 3提示：因为以上四种离子细胞膜内外的浓度差较大，细胞只有通过主动运输才能维 持这种状况。 【例
11、 3】 如图 438为细胞对大分子物质进行胞吞和胞吐的过程。下列与此有关的 叙述错误的是( ) Aa 与 b均要以膜的流动性为基础才可能发生 Ba 要有细胞表面识别和内部供能才能完成 Cb 在细胞分泌的同时导致膜成分的更新 Db 与 a分别是细胞排泄废物和摄取养分的基本方式 解析：胞吞是通过膜外表面的糖被识别，并消耗能量使物质进入细胞内；细胞分泌是 高尔基体以“出芽”形式形成的囊泡与细胞膜融合，将大分子物质排到膜外，因此，部分 高尔基体膜的成分转移到细胞膜上；细胞排泄废物和摄取养分的基本方式是被动运输和主 动运输等。 答案：D 点拨：物质出入细胞的基本方式是跨膜运输，主要方式是主动运输，而胞吞、胞吐是 大分子或颗粒性物质进出细胞的方式。
