物質跨膜運輸的方式

1、要點提煉物質能否實現跨膜運輸與物質的性 質、顆粒大小及膜的選擇透過性有關。 生物膜的選擇透過性能保證細胞正常生 命活動的進行。教材優(yōu)化全析物質跨膜運輸，有的是順濃度梯度的，如水、。2、CO2等，有的是逆濃度梯度的，如：Na+、C/、Ca2+等，而且細胞對于物質的輸入和輸出有選擇性，這主要是因為細胞膜和其他生物膜都是 選擇透過性膜。生物膜的這一特性對保證細胞正常代謝的進行非常 有意義：它既能保障細胞對基本營養(yǎng)物質的攝取、代謝廢物的排出 和細胞內離子濃度的調節(jié)，又能使細胞內環(huán)境保持相對穩(wěn)定。一、自由擴散分子擴散的速度是與溫度成正比 的，溫度越高，擴散速度越快。在同一 溫度下，由濃度來決定擴散方向與

2、速度。由于分子運動而產生的物質遷移現象，即一種物質的分子從相對 高濃度的區(qū)域移動到相對低濃度的區(qū)域，稱為擴散，又稱為自由 擴散。取少許高鎰酸鉀結晶，投入一杯清水中，高鎰酸鉀很快溶解 而使水變?yōu)樽仙ｉ_始時紫色溶液只集中在高鎰酸鉀結晶的周圍， 然后逐漸擴展，最后高鎰酸鉀結晶完全溶解，水液也全部成為均 勻的紫色溶液。這一過程就是自由擴散。物質分子可以穿過細胞膜，在細胞內外之間進行自由擴散（如 下圖）。全析提示以自由擴散方式通過細胞膜的物質 是：脂溶性小分子和不帶電的極性小分 子順濃度梯度擴散通過細胞膜。例如： 。2、CO2、H2O、甘油、脂肪酸、膽固醇、 乙醇、苯等。影響擴散速度的因素還有溫度。要

3、點提煉自由擴散示意圖O2和CO2分子都可以穿過脂類雙分子層而擴散。由于細胞呼吸之故，細胞內的 。2濃度總是低于血漿或體液中的。2濃度，而CO2的濃度則高于血漿或體液中的CO2濃度，因而體液中的。2就向細胞內擴散，而細胞內的 CO2則向血漿或體液擴散。保持或增 加濃度梯度，有利于擴散的進行。血液在組織中循環(huán)，可經常保 持血液和細胞之間的 。2和CO2濃度梯度，因而有利于 。2從血液 中順濃度梯度進入細胞和 CO2從細胞中順濃度梯度進入血液。自由擴散的動力是物質由高濃度流向低濃度的傾向。例如 CO2、。2、N2進出紅細胞，取決于血液和肺泡中該氣體的分壓差。 脂溶性的固醇類小分子激素（性激素、腎上腺

4、皮質激素）以及酰 胺類、甘油、乙醇等出入細胞是自由擴散。自由擴散的速度基本 上取決于分子的大小和油溶度，分子越小，油溶度越大，擴散速 度越快。濃度梯度越大，擴散速度越快。分子過膜擴散的速度除取決于膜兩側的分子濃度外，還與分 子的大小、溶解性和電性有關。例如，由于膜的基本結構是脂類 雙分子層，所以疏水性分子較易擴散，而親水性分子和離子主要 是通過膜上小孔進行擴散，這種小孔的直徑小于1.0 nm,因此只有不大于1.0 nm的分子才能穿膜擴散。二、協(xié)助擴散協(xié)助擴散有兩個特點：一是順濃度梯度進行，二是需要載體協(xié)助。有些物質，如葡萄糖，通過自由擴散不易進入細胞，但它可 與質膜上的載體（一種球蛋白）結合，

5、由載體攜帶穿越質膜，這 種跨膜運輸的特點是順濃度梯度并且必須由載體協(xié)助，這種擴散 稱為協(xié)助擴散（如下圖）。協(xié)助擴散示意圖全析提示被動運輸不消耗細胞內的能量，相 當于我們的水力發(fā)電，能節(jié)省細胞內的 能源，意義重大。自由擴散和協(xié)助擴散的動力都是濃度差，物質順濃度梯度進 出細胞，不需要消耗細胞代謝產生的能量。這樣的擴散總稱為物 質的被動運輸（passive transport）。思考與討論答案：（P72）1.自由擴散和協(xié)助擴散不需要消耗能量，因為兩者的動力是物質由高濃度流向低濃度的傾向，也就是濃度差。物質順濃度梯度 進出細胞，不需要消耗細胞代謝產生的能量。2.兩者共同點是都是物質順濃度梯度的跨膜運輸

6、，都不需要能量；兩者區(qū)別是自由擴散不需載體，協(xié)助擴散需要載體。也可列 表區(qū)別如下：順濃度梯度載體能量自由擴散V一一協(xié)助擴散VV一3.物質要通過自由擴散、協(xié)助擴散來實現跨膜運輸，必須順濃 度梯度才能進行，否則不行。這樣細胞就不能根據生命活動的需 要吸收或者排出某些物質滿足生命活動的需要。因此，這兩種跨 膜運輸的方式統(tǒng)稱為被動運輸。全析提示主動運輸有三個特點：物質從低 濃度到高濃度。需要載體蛋白。消 耗細胞內能量。三、主動運輸有些物質分子和離子，如氨基酸、葡萄糖、Na+、K+和Ca2+等離子，都不能自由地通過磷脂雙分子層，它們從低濃度一側運 輸到高濃度一側，需要載體蛋白的協(xié)助，同時還需要消耗細胞內

7、 化學反應所釋放的能量，這種方式叫做主動運輸（如下圖）。汩胞外0細膨卜主動運輸示意圖知識拓展：被動運輸與主動運輸的區(qū)別及主動 運輸的特點。自由擴散和協(xié)助擴散都是物理過程，分子都是從高濃度區(qū)域 移向低濃度區(qū)域，生物界中還存在著相反的過程，即物質從低濃 度區(qū)域移向高濃度區(qū)域。有些海藻細胞中碘的濃度比周圍海水高 二百萬倍，但碘仍繼續(xù)向細胞內移動，這種逆濃度梯度的移動是 通過主動運輸過程實現的。主動運輸過程有兩個基本的特征：第 一，需要載體；第二，需要消耗能量。因此，凡是影響能量供應 的因素都會影響主動運輸，如氧化物能抑制ATP的形成，因而能強烈地抑制主動運輸。同一道理，凡是具有活躍運輸能力的細胞 都

8、含有大量線粒體，以產生足夠的ATP。多細胞動物的細胞都是處于液體環(huán)境之中的，它們細胞內K+的濃度大多高于細胞外液，而Na+的濃度大多低于細胞外液。這種離子濃度梯度的形成是由 于質膜中存在著一種被稱為 Na+ K+泵的特殊主動運輸系統(tǒng)之故。 這種主動運輸系統(tǒng)具有重大的生理意義，動物在靜止時所消耗的 能量有1/3就是用于進行離子主動運輸的。多數營養(yǎng)物質都是通過主動運輸進 入細胞的。主動運輸能夠按照細胞生命活動的 需要有選擇地控制物質的出入。特別提醒：Na+、K+、Ca2+、等物質都是通過主動運輸進行 跨膜運輸的，另外，植物根細胞對礦質元素的吸收，葡萄糖、氨 基酸進入動物小腸絨毛上皮細胞都是通過主動

9、運輸進行的。主動運輸的意義：主動運輸能保證生活細胞按照生命活動的 需要，主動地選擇并吸收營養(yǎng)物質，排出代謝產生的廢物和對細 胞有害的物質?？梢?，主動運輸對于生活細胞完成各項生命活動 具有重要意義。四、胞吞和胞吐作用某些大分子物質和顆粒性物質，是不能通過自由擴散、協(xié)助 擴散或主動運輸進出細胞的，而必須通過另外的方式一一胞吞和 胞吐兩種方式進出細胞。人體白細胞通過胞吞作用吞噬大量 的病菌后，自己會死亡。1 .胞吞作用大分子物質和顆粒性物質主要通過內吞作用進入細胞。這些 物質附著在細胞膜上，由細胞膜內陷形成小囊，這些物質就包圍 在小囊內。然后，小囊從細胞膜上分離下來形成小泡，并且進入 細胞內部，這種

10、現象叫做胞吞作用。 （如下圖）卻也T細胞的胞吞作用實例：變形蟲吞噬食物顆粒就是典型例子（如下圖所示）單細胞的變形蟲正在吞噬食物顆粒胞吞作用使一些不能穿過細胞膜的 物質和食物顆粒、蛋白質大分子等進入 細胞之中，形成食物泡并與溶酶體融合, 吞入物消化。高等動物通過胞吐作用向外分泌物 質，單細胞動物，通過胞吐作用排出食 物殘渣。知識拓展：在發(fā)生胞吞作用時，要吞噬的物質附著在細胞膜上，細胞膜 內陷形成小泡，將生物大分子或顆粒物質包裹在其中，然后脫離 細胞進入到細胞中。變形蟲、草履蟲等吞噬細菌或其他食物顆粒, 人體內巨噬細胞吞噬侵入的細菌、細胞碎片以及衰老的紅細胞等 等都是通過胞吞作用來實現的。2 .胞吐作用與胞吞作用相反，有些物質在細胞膜內被一層膜所包圍，形 成小泡，小泡逐漸移到細胞表面，小泡膜與細胞膜融合在一起， 并且向細胞外張開，使內含物質排出細胞外，這種現象叫做胞吐 作用。細胞通過胞吐作用向外分泌物質。（如下圖）鈿胞外細胞的胞吐作用例如：單細胞原生動物吞入食物被消化后，所余渣滓從細胞 表面排出，胰腺細胞合成的酶原粒（蛋白質）從細胞表面排出等 等都是通過胞吐作用實現的。問題解答：（P72）人體的白細胞吞噬入侵的細菌、細胞碎片及衰老的紅細胞， 這是細胞的胞吞作用。被白細胞吞噬的細菌、細胞碎片及衰老的紅細胞形成小泡， 然后與白細胞內的溶酶體融合而被消