1、苏教版 高中生物学 必修1 分子与细胞第二章 细胞的结构和生命活动第三节 物质进出细胞的运输方式（第2课时）第三节 物质进出细胞的运输方式（第2课时） 细胞质膜是细胞内外环境之间的一种选择透过性屏障。细胞在从外界摄取营养物质、排出细胞内代谢废物时，各种物质在跨膜运输时各具特点。 其中，被动运输（passive transport）有多种方式，主要包括简单扩散（simple difusion）和协助扩散(facilitated diffusion)。二、被动运输不需要细胞供能认识扩散现象： 向一杯清水中滴入一滴蓝墨水，清澈的水很快就染上了蓝色。这就是物质的扩散（ diffusion）现象。（一）
2、简单扩散 细胞质膜是选择透过性膜（也称为半透膜），当物质通过细胞质膜进出细胞时，会顺着浓度梯度从高浓度一侧向低浓度一侧移动，像这样的过程称为简单扩散或自由扩散（free diffusion）。 简单扩散是单个分子的随机运动，无论在开始时半透膜两侧的浓度差有多大，扩散的趋势都是半透膜两侧的浓度最终达到平衡。在扩散过程中，单个分子跨膜运输不需要细胞代谢供能，但其限制因素是物质的脂溶性、相对分子质量大小、所带电荷的种类和数量。第三节 物质进出细胞的运输方式（第2课时）钠离子依赖通道蛋白进行协助扩散的示意图（二）依赖通道蛋白的协助扩散 一些物质借助于细胞质膜上的通道蛋白，不需要细胞代谢供能，顺浓度梯度
3、进出细胞质膜的被动运输方式，属于协助扩散。目前，科学家发现的通道蛋白已经超过100种，其中主要是离子通道蛋白。它们在生物膜中主要有开与关两种构型，相当于“门”。这种“门”的开与关被不同的因子所诱导。例如，神经细胞的细胞质膜上有离子通道蛋白，它们在神经细胞兴奋的产生和传导中起重要作用。第三节 物质进出细胞的运输方式（第2课时） 第三节 物质进出细胞的运输方式（第2课时） 长期以来，科学界普遍认为细胞内外的水分子以简单扩散的方式透过细胞质膜。后来发现在低渗溶液中，某些细胞在很短的时间内对水的通透性较高，这很难以简单扩散来解释。例如，红细胞被置于低渗溶液后，很快会因吸水膨胀而出现溶血现象。科学家因此
4、推测，水的运输除了简单扩散外，还存在某种特殊的机制。现在已知，人体一些器官的细胞质膜上确实存在水通道，它由水孔蛋白构成。例如，人的肾脏通过水通道对水分进行重新吸收，使尿液浓缩。知识链接水通道（三）依赖载体蛋白的协助扩散 一些物质依赖细胞质膜上的载体蛋白进出细胞，也不需要细胞代谢供能，顺浓度梯度通过细胞质膜，这种被动运输方式也属于协助扩散。与通道蛋白不同的是，载体蛋白先与被运输的离子或分子结合，然后通过自身构象的变化或移动完成物质运输。例如，红细胞质膜上有许多载体蛋白，它们通过构象变化将葡萄糖分子顺浓度梯度从细胞外运输到细胞内。葡萄糖分子依赖载体蛋白进行协助扩散的示意图第三节 物质进出细胞的运输
5、方式（第2课时） 红细胞质膜上有特定的载体蛋白，它将葡萄糖分子结合位点寨露在红细胞质膜外侧，与葡萄糖分子结合。 与葡萄糖分子结合后，载体蛋白构象改变，将所携带的葡萄糖分子转运到红细胞质膜的内侧。 载体蛋白将葡萄糖分子结合位点暴露在红细胞质膜内侧，携带的葡萄糖分子被释放。三、主动运输需要细胞供能 同一物质在细胞内外存在一定的浓度差，是维持细胞生命活动的必要条件之一。通过细胞质膜的主动运输（active transport），物质逆浓度梯度进出细胞，这对形成和维持细胞内外物质的浓度差具有特别重要的意义。实例： 在正常情况下，人体红细胞内K+浓度是血浆K+浓度的30多倍，而红细胞内Na+浓度仅为血浆
6、Na+浓度的1/6，但红细胞仍然不断地吸收K+和排出Na+；同样，海带细胞内的碘浓度比周围海水中的碘浓度高得多，但细胞仍能继续吸收碘。 像这样，离子或小分子物质逆浓度梯度进出细胞，不仅需要膜上载体蛋白的参与，还需要细胞代谢供能的物质运输方式，称为主动运输。第三节 物质进出细胞的运输方式（第2课时） 主动运输的方式很多，如依赖Na+-K+泵、Ca2+泵等载体蛋白进行的物质转运。Na+-K+泵是活细胞中由ATP（供能物质）驱动的将Na+输出细胞外，同时将K+输入细胞内的运输泵，是维持细胞内外K+和Na+浓度差的结构和功能基础。细胞内的三个 Na+ 与Na+-K+泵泵结合，ATP供能Na+-K+泵改
7、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 主动运输普遍存在于动植物细胞和微生物细胞。例如，植物根尖细胞对无机盐的吸收以主动运输为主，人体摄入的食物经消化形成葡萄糖、氨基酸后，通过主动运输进入小肠绒毛上皮细胞。 主动运输能保证细胞按照生命活动的需要，主动地选择吸收营养物质，排出代谢废物和对细胞有害的物质。因此，主动运输对于活细胞完成各项生命活动具有重要意义。第三节 物质进出细胞的运输方式（第2课时）方式浓度对能量的需求对细胞质膜上蛋白的依赖举例意义被动运输简单扩散协助扩散依赖通道蛋白的协助扩散依赖载体蛋白的协助扩散主动运输
8、小结：物质跨膜运输的不同方式高浓度低浓度低浓度高浓度不需要能量需要能量不依赖细胞质膜上蛋白依赖细胞质膜上的通道蛋白依赖细胞质膜上的载体蛋白依赖细胞质膜上的载体蛋白气体分子（如O2、CO2、N2）、相对分子质量小的不带电的极性分子（如尿素、乙醇）、脂溶性分子神经细胞的细胞质膜上的离子通道蛋白红细胞质膜上的载体蛋白能将葡萄糖分子从细胞外运输到细胞内依赖Na+-K+泵、Ca2+泵等载体蛋白进行的物质转运被动运输将物质顺着浓度梯度从高浓度向低浓度方向运输，其结果是促进细胞内外物质浓度趋同。主动运输对于活细胞完成各项生命活动具有重要意义。第三节 物质进出细胞的运输方式（第2课时）四、细胞的胞吞和胞吐 真
9、核细胞一般通过胞吞（endocytosis）和胞吐（exocytosis）完成蛋白质、多核苷酸、多糖等大分子以及部分颗粒性物质的运输。在运输过程中，由膜构成的囊泡包裹着各种物质。胞吞和胞吐涉及细胞内多种膜的破裂与融合，是一个需要细胞代谢供能的过程。第三节 物质进出细胞的运输方式（第2课时）胞吞胞吐定义分类吞噬胞饮举例 通过质膜的变形运动将细胞外物质转运进细胞的过程 细胞将要外排的大分子形成囊泡，囊泡移动到细胞质膜并与之结合，再将大分子排出细胞的过程 吞噬是细胞以大囊泡内吞较大固体颗粒的过程。固体颗粒主要是直径大于1 m的复合物、微生物、细胞碎片。 胞饮是指细胞通过小囊泡将细胞周围的微滴状液体摄
10、入细胞的过程。变形虫吞噬食物离子或小分子泪腺细胞排出泪液第三节 物质进出细胞的运输方式（第2课时） 囊泡与细胞质膜融合并通过胞吐释放内含物后，会使质膜表面积增加，而发生在质膜其他区域的胞吞则会减少质膜表面积，质膜表面积的这种动态平衡过程对细胞质膜成分的更新和细胞的生存与生长非常必要。 近年来发现，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。胞吐增加质膜表面积胞吞减少质膜表面积第三节 物质进出细胞的运输方式（第2课时）细胞质膜在医学、工业和农业上的应用医学方面：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。血液透析膜是人工肾工作原理的结构和
11、功能基础。当肾病患者的血液流经人工肾时，血液透析膜能够把血液中的代谢废物滤去，然后让过滤后的血液返回病人体内。这在挽救病人的生命过程中发挥了重要作用。第三节 物质进出细胞的运输方式（第2课时）工业方面：细胞质膜的各种功能已成为人工模拟的对象。人们根据细胞质膜的选择透过性功能，设计膜产品，可滤去海水中的盐分，对海水进行淡化处理；或在处理污水时，有选择地将有毒的重金属离子阻挡在膜的一侧，以降低有毒的重金属离子对水的污染。农业方面：从细胞质膜的结构和功能角度，人们研究农作物抗寒、抗旱、耐盐的机理，寻找改善农作物品质的新途径。研究发现，抗寒植物的生物膜具有较大的流动性。例如，甘薯（抗寒）与马铃薯（不抗寒）相比，前者线粒体膜的流动性大于后者。第三节 物质进出细胞的运输方式（第2课时）敬请各位老师提出宝贵意见！
