细胞膜的物质运输功能
细胞膜的物质运输功能
特征： 1. 顺浓度梯度运输
2.
不需要载体 3. 不需要消耗能量
球往低处滚
单纯扩散的例子： ①气体分子 ②水分子 ③脂溶性小分子，如 乙醇，甘油，苯
协助扩散
细 胞 外 细 胞 膜 细 胞 内
载体蛋白
特征：
协助扩散 1. 顺浓度梯度运输 2. 需要载体参与 3. 不需要消耗能量
协助扩散的例子：
血浆中的葡萄糖进入 红细胞
(1)物质浓度
(2)O2浓度
(3)温度
生物大分子的跨膜运输方式
①外排作用 ＝ 胞吐
有些物质在细胞膜内被 一层膜所包围，形成小囊泡 ，小囊泡逐渐移到细胞表 面，囊泡膜与细胞膜融合在一 起，并且向细胞外张开，使 内含物质排出细胞外，这种 现象叫做外排作用。 如：分泌蛋白的合成与 运输。
②内吞作用=胞吞
浓度 载体 能量
举例
脂溶性物质
为了能维持生命活动的正常进行，生 物体主要靠来 主动运输 获取营养物质。
主动运输具有重要的意义?
细胞膜的主动运输是活细胞的特性， 它保证了活细胞能够按照生命活动的需要， 主动选择吸收所需的营养物质，主动排出 代谢废物和对细胞有害的物质。
1.为什么脂质能以自由扩散的方式优先通过 细胞膜？
大分子物质和颗粒性物 质附着在细胞膜上，细胞 膜内陷形成小囊，这些物质 就被包入小囊内，然后，小 囊从细胞膜上脱离下来形成 小囊泡，进入细胞内部，这 种现象叫做内吞作用。如： 巨噬细胞对细菌、异物的吞 噬；人体小肠上皮细胞摄取 蛋白质、脂肪等。
两者的共同点：需要消耗能 量，物质始终没有穿过细胞膜。
细胞膜 的物质运输功能
富县高级中学 左婷
细胞膜的结构特点和功能特 性分别是什么？
学习目标
细胞膜的四种运输方式
细胞膜的四种运输方式
单纯扩散、协助扩散、主动运输和胞吞胞吐是细胞膜的四种物质转运方式。
细胞膜的主要功能是选择性地交换物质，吸收营养物质，排出代谢废物，分泌与运输蛋白质。
1、单纯扩散：脂溶性物质由膜的高浓度侧向低浓度侧的扩散过程，称为单纯扩散。
不耗能，不需要载体。
如：水、尿素、二氧化碳等。
2、协助扩散：非脂溶性物质在膜蛋白的帮助下，顺浓度差或电位差跨膜扩散的过程，称为协助扩散。
不耗能，但是需要载体。
3、主动运输：离子或小分子物质在膜上“泵”的作用下，被逆浓度差或逆电位差的跨膜转运过程，称为主动转运（主动运输）。
主动运输需要消耗大量热量并且需要载体。
有选择透过性。
4、胞吞胞吐：是转运大分子或团块物质的有效方式。
物质通过细胞膜的运动从细胞外进入细胞内的过程，称胞吞。
包括吞噬和吞饮。
液态物质入胞为吞饮，如小肠上皮对营养物质的吸收；固体物质入胞为吞噬，如粒细胞吞噬细菌的过程。
2019-2020学年中图版生物必修一讲义：第3单元 第1章 第2节 细胞膜的物质运输功能 Word版含答案
第二节 细胞膜的物质运输功能学习目标 1.简述物质运输的几种形式。
(重点) 2.分析植物质壁分离和质壁分离复原实验。
(难点) 3.理解物质穿膜运输和膜泡运输。
(难点)一、穿膜运输和膜泡运输 1．穿膜运输(1)被动运输⎩⎪⎨⎪⎧单纯扩散⎩⎨⎧运输方向：分子密度高→分子密度低实例：水分子、脂溶性小分子协助扩散⎩⎨⎧运输方向：分子密度高→分子密度低条件：需载体实例：血浆中的葡萄糖进入红细胞(2)主动运输①基本条件⎩⎨⎧细胞膜上相应载体的协助消耗细胞代谢产生的能量②实例：无机盐离子通过细胞膜。
(3)细胞膜的功能特点：选择透过性。
2．膜泡运输(1)被运输的物质：大分子和颗粒物质。
(2)运输方式图1 图2①图1所示运输方式：内吞。
a ．过程：大分子和颗粒物质――→与细胞膜结合细胞膜内陷→形成小囊泡――→脱离细胞膜进入细胞中。
b ．主要类型：吞噬作用和胞饮作用。
②图2所示运输方式：外排。
过程：大分子分泌物等形成囊泡→与细胞膜融合→释放到细胞外。
二、渗透作用1．渗透作用⎩⎨⎧结构基础：渗透系统发生条件⎩⎨⎧具有半透膜半透膜两侧的两个溶液体系具有浓度差2．半透膜 (1)过滤膜 ①特性：物理性。
②物质分子能否通过的影响因素：分子的直径。
(2)选择透过性膜 ①特性：生物性。
②物质分子能否通过的影响因素：生命活动的需要与否。
三、水在细胞中的含量、存在形式及作用 1．含量水在细胞中含量最高。
2．存在形式⎩⎨⎧自由水：与细胞的代谢有关结合水：与细胞的抗逆性有关3．作用(1)细胞内良好的溶剂，各种代谢反应的介质。
(2)构成细胞的结构成分。
四、质壁分离和质壁分离复原实验 1．实验原理(1)成熟的植物细胞放到一定浓度的溶液中构成一个渗透系统。
(2)当细胞大量失水时，原生质层与细胞壁分离。
2．实验步骤撕取表皮：用刀片在紫色较深处划一方框，在其边角处用 镊子挑起表皮，并用镊子夹住一边撕取表皮 ↓制片：在洁净的载玻片中央滴一滴清水，将撕下的表 皮在水滴上展开，盖上盖玻片↓镜检：先用低倍镜观察，再用高倍镜观察，可看到⎩⎨⎧a.有一个紫色的中央大液泡b.原生质层紧贴细胞壁↓绘图：↓滴加蔗糖溶液吸水纸吸引↓镜检：高倍镜观察⎩⎨⎧a.中央液泡逐渐变小，紫色加深b.原生质层与细胞壁逐渐分离↓ 绘图：↓ 清水吸水纸吸引↓镜检：在高倍镜下观察细胞发生的变化⎩⎨⎧a.中央液泡逐渐胀大，紫色变浅b.原生质层逐渐贴近细胞壁运输？提示：单纯扩散和协助扩散的物质运输动力都是物质浓度差，即都是顺浓度梯度进行的，不需要消耗能量，所以统称为被动运输。
细胞膜的转运方式
细胞膜的转运方式细胞膜是细胞内外环境之间的关键界面，它不仅具有保护细胞内部结构的作用，还能通过转运方式实现物质的进出。
本文将从不同角度介绍细胞膜的转运方式，包括扩散、主动转运和细胞吞噬。
一、扩散扩散是一种 passiver转运方式，它是指无需细胞耗能，依靠物质自身的浓度梯度进行的转运过程。
细胞膜是由磷脂双分子层构成的，因此具有一定的半透性，可以让一些小分子物质自由通过。
例如，氧气和二氧化碳可以通过细胞膜的磷脂双分子层直接扩散进出细胞。
扩散速率取决于物质的浓度差和分子大小。
二、主动转运主动转运是一种 active转运方式，它需要ATP供能，能够逆浓度梯度将物质从低浓度区域转运到高浓度区域。
主动转运通常涉及到载体蛋白和能量耗费的分子机制。
一种常见的主动转运方式是离子泵，如钠钾泵。
该泵利用ATP的能量将胞内的钠离子排出，同时将外界的钾离子吸入细胞，维持细胞内外的离子平衡。
三、细胞吞噬细胞吞噬是一种特殊的转运方式，它是指细胞通过膜泡的形式将外界较大的物质或其他细胞完整地包围进来，并将其引入细胞内部。
细胞吞噬包括胞吞和胞噬两种形式。
胞吞是指细胞通过伸出伪足将食物颗粒包围，最后形成食物泡，将其引入细胞内部。
胞噬则是指细胞通过膜泡将其他细胞包围，形成胞噬体，最后将其降解。
细胞膜的转运方式不仅限于上述三种，还包括运载蛋白介导的转运、外泌体释放等。
运载蛋白介导的转运是指细胞膜上的特定蛋白质与物质结合，通过蛋白质的构象变化将物质转运进出细胞。
这种转运方式对于一些大分子物质和极性物质的转运具有重要作用。
外泌体释放是指细胞通过内泡体融合细胞膜，将细胞内含物释放到细胞外。
这种方式在细胞间通信和废物排泄中起到重要作用。
细胞膜的转运方式是细胞内外物质交换的重要途径，它保证了细胞内环境的稳定性，使细胞能够正常生长和功能运作。
不同的转运方式在维持细胞内外物质平衡、细胞营养摄取、信号传导等方面发挥着重要的作用。
了解细胞膜的转运方式有助于我们更好地理解细胞的生理功能和疾病发生机制，为药物研发和疾病治疗提供理论基础。
中图版必修一 细胞膜的物质运输功能(32张)
自由 高浓度→低 浓度 扩散
不消耗
不消耗 消耗
协助 高浓度→低 浓度 扩散
主动 运输 低浓度→高 浓度
葡萄糖进入 红细胞等 氨基酸等 各种离子
O2、CO2、等小分子物质或者氨基酸等离子跨
膜运输可以通过被动运输和主动运输，那么大分子 物质或颗粒状物质进出细胞的方式是怎样的？
不需要。都是顺浓度的梯度跨膜运输。
2. 自由扩散与协助扩散有什么异同？ 相同：都是顺浓度的梯度跨膜运输，不需要 消耗能量。 自由扩散不需要载体蛋白的参与 不同 协助扩散需要载体蛋白的参与
3. 为什么自由扩散和协助扩散被称为被动运输？ 二者都是顺物质的浓度梯度进行的，不需 要细胞消耗能量，所以，被称为被动运输。
分子排出细胞，这种现象叫胞吐。
在组成型分泌活动中，胞吐作用是自发进行的， 但是在调节型的细胞中，胞吐作用必需有信号的触 发。触发的信号可以是神经递质、激素或Ca2+ 等， 在胞吐过程中也需要GTP和ATP等。向分泌细胞注 射Ca2+离子可以促进胞吐作用。 胞吐作用的结果一方面将分泌物释放到细胞外， 另一方面小泡的膜融入质膜, 使质膜得以补充。
胞 吐 则 不 是 跨 膜 运 输 。
膜 运 输 方 式 ， 而 胞 吞 和
另 一 侧 ， 即 进 行 的 是 跨
细 胞 膜 运 输 到 细 胞 膜 的
质 从 细 胞 膜 的 一 侧 通 过
将 细 胞 要 选 择 吸 收 的 物
散 、 和 主 动 运 输 ， 都 是
细胞膜的物质运输功能
一种物质从相对高浓度区域移动到低浓度区 域的过程，称为扩散。 物质进出细胞，从高浓度运输到低浓度，即 顺浓度梯度的扩散，统称为被动运输。 物质进出细胞，从浓度运输到高浓度，即逆 浓度梯度的扩散，统称为主动运输。 物质进出细胞，其他运输方式。
细胞膜的主要功能
完成大分子与颗粒性物质的跨膜运
输。他们均属于主动运输过程，需 要细胞提供能量。
（一）胞饮和吞噬作用
胞饮作用：胞吞物若为液体物质或者 溶质，并且形成的囊泡较小
吞噬作用：若胞吞物为固体物，形 成的囊泡较大，则称为吞噬作用。
(三）胞吐作用
细胞膜的主要功能 ---物质运输
10 级 生 物 科 学 四 班
鲁 秀 兰
细胞膜的特点
结构特点：具有一定的流动性 功能特点: 具有选择透过性
变形虫在吞噬草履虫
细胞膜与物质运输
物质通过细胞膜主要通过 三种途径： 一、被动运输 二、主动运输 三、胞吞与胞吐作用
一、被动运输
被动运输是指物质由膜的高浓度一侧向 低浓度一侧扩散，无需消耗细胞代谢能 量的跨膜转运方式，包括自由扩散和协 助扩散。转运的动力来自物质的电化学 浓度梯度。参与被动运输的膜蛋白主要 有两大类：通道蛋白和载体蛋白。
（一）自由扩散
也叫简单扩散，特点： – ①沿浓度梯度（或电化学梯度）扩散； – ②不需要提供能量；
– ③没有膜蛋白的协助。源自二、协助扩散也称促进扩散,指各种极性分子和无机离子， 如糖、胺基酸、核苷酸以及细胞代谢产物顺 其浓度或电话学梯度减小的方向跨膜转运。 该过程不需要细胞提供能量，但必须借助膜 上特异蛋白的协助，因此称为协助扩散。转 运蛋白：包括通道蛋白和载体蛋白两种类型
二、主动运输
主动运输的特点是： –①逆浓度梯度（逆电化学梯度） 运输； –②需要能量； –③都有载体蛋白
比较物质出入细胞的两种方式的 主要区别
物质出入细 胞的方式 细胞膜内 外物质浓 度的高低 是否需要 载体蛋白 是否消耗细 胞内的能量
高中生物 细胞膜的物质运输功能
2、主 动 运 输
无机盐离子和一些小分子有机物在穿过细胞膜 时，可以逆着物质的密度进行，该过程不仅需要载 体协助，而且必须消耗细胞代谢产生的能量，这种 运输方式能够按照细胞生命活动的需要有选择地控 制物质的出入，称为主动运输。
例如：各种离子、葡萄糖、氨基酸等
2、主 动 运 输
1、运输方向 可以__逆__着__物质 的密度进行 2、影响主动运输 的因素是什么？
内 1、吞 噬 作 用
吞
巨 噬 细 胞 的 吞 噬 作 用
内 2、胞 饮 作 用
吞
如果细 胞吞入的是 较小的颗粒 或液体物质 则称为胞饮 作用
草履虫食物泡的形成
膜
泡 运
外
排
输
练习巩固
运 输 速 度
运 输 速 度
细 胞 内 浓 度
细胞外浓度
A
细胞外浓度
B
细胞外浓度
时间
C
2、主动运输
二、膜泡运输
1、内吞 ①吞噬作用 ②胞饮作用
2、外排
一、穿 膜 运 输
有些物质进出细胞是_直__接__穿过 细胞膜结构完成的，称为穿膜运输。
1、被 动 运 输
被动运输包括单纯扩散(simple diffusion)和 协助扩散(facilitated diffusion)两种形式。
被 动
载体和能量 3、细胞中与主动 运输有关的结构 佑有哪些？ 载体蛋白和线粒体
探究活动：模拟单纯扩散 、协助扩散 和主动运输 的过程
材料：圆球、人、滑雪板 环境：雪山山坡 要求：用上述一种材料或将其中几种材料组合
被动运输 与主动运输的比较
运输方式
转运方向 （浓度）
载体
能量
举例
细胞膜的物质转运功能
细胞膜的物质转运功能作者：***来源：《中学生理科应试》2024年第04期19世纪末，德国生物学家Pfeffer提出了“细胞内压力”理论：细胞能通过消耗能量来改变细胞内外物质的浓度差异，这一理论并未得到广泛认同。
20世纪50年代，比利时生物化学家De Duve等人首次发现了ATP酶的存在，并证明它在细胞内的能量代谢过程中起着关键作用，这些发现为后来主动运输的研究奠定了基础。
一、原发性主动转运原发性主动转运指细胞通过直接消耗代谢能量驱动某些特定物质从低浓度一侧向高浓度一侧的跨膜运输，这种方式的主要特点是需要直接的能量供应，并且不受其他物质的运输影响。
1.钠钾泵钠钾泵是一种存在于细胞膜上的蛋白质，负责维持细胞内离子浓度的平衡。
它是细胞能量代谢和信号传导的重要组成部分。
它利用ATP的能量，将细胞内的3个Na+排出到细胞外，同时将2个K+摄入到细胞内。
这种离子交换使得细胞内外的离子浓度保持一定的比例，从而维持细胞的正常功能，如维持细胞膜电位的稳定，保证神经冲动的传递和肌肉收缩等功能的正常进行。
2.质子泵（1）P型质子泵，称为H+泵或H+-ATP水解酶，分布在植物细胞、真菌细胞和细菌细胞的质膜上，通过水解ATP并使自身磷酸化，引起自身构象变化，使得H+泵出细胞，使细胞膜周围环境pH<7。
（2）V型质子泵，通过水解A'rP来驱动其功能，本身不发生磷酸化，主要作用是从细胞质基质中氢离子（H*）泵入溶酶体或液泡中。
维持溶酶体和大型液泡内的低pH环境。
（3）F型质子泵（ATP合酶）顺浓度梯度运输H+，将释放的能量用于ATP的合成，可在线粒体的氧化磷酸化和叶绿体的光合磷酸化过程中观察到。
（4）特色的质子泵——光驱动泵，如绿色植物叶绿体类囊体膜上的一种由光驱动的质子泵，吸收光能后从类囊体外部向内部逆浓度输送2个H+。
例1 某细菌细胞膜上的光驱动蛋白可作为“质子泵”可将H+泵到细胞外，形成的H+浓度梯度可用于ATP合成等生命活动。
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②特点：不需要能量，需要载体蛋白
③动力：细胞膜两侧存在的物质分子 浓度差 ④曲线：
运 输 速 率
P.
0
细胞外浓度
⑤实例：葡萄糖进入红细胞
一、被动运输
被动运输：物质进出细胞，顺浓度梯度 的扩散方式。
被 动 运 输 自由扩散：物质通过简单的扩散
作用进出细胞。
协助扩散： 进出细胞的物质借助
载体蛋白的扩散。
三、影响跨膜运输的因素
1.物质浓度（在一定的浓度范围内）
运 输 速 率 运 输 速 率 P点后速率不变，因为 膜上载体蛋白数量有限
P
.
物质浓度
0
物质浓度
0
自由扩散
协助扩散或主动运输
2.氧气浓度
运 输 速 率
运 输 速 率
P点后速率不变，因为 膜上载体蛋白数量有限
P
.
. A（A点由无氧呼吸提供能量）
课 堂 巩 固
150
离子浓度 /mmol/L
100 细胞内 细胞外 50
0
Na离子
K离子
Mg离子
Cl离子
离子种类
上图表示的是一个动物细胞内外不同离子的相对 浓度。分析图表提供的信息，结合本章知识，回 答问题： 因为以上四种离子细胞膜内外的浓度差较大， Na和Mg 2+是通过主动运输进入细胞的 K+ +和Cl -是通过主动运输排出细胞的 细胞只有通过主动运输才能维持这种状况。
3、人的红细胞和血浆中的各种离子浓 度（mmol/L）如下
K+
红细 胞 血浆 150 5
Na+
26 144
Ca +
70.1 3.2
Cl74 111
1、红细胞中K＋和Ca＋的浓度明显高 于血浆， K＋和Ca＋ 进入红细胞的方 2、红细胞中各种离子含量与血浆中 主动运输 式是 ，这种方式的必要条件 离子含量不成正比，这表明细胞膜 载体协助 消耗能量 是 和 。 对进出细胞的离子具有 选择性 。
对比
项 目 运输方向
比较三种物质运输方式的异同： 自由扩散 协助扩散 主动运输
顺浓度梯度 顺浓度梯度 逆浓度梯度 不需要 不消耗 需要 不消耗 需要 需要消耗
葡萄糖、氨基酸 通过小肠上皮细 胞膜；离子通过 细胞膜等
是否需要载 体蛋白 是否消耗细 胞内的能量
代表例子
氧气、水、二 葡萄糖通 氧化碳、乙醇、 甘油等通过细 过红细胞 胞膜
运 输 速 率
0
细胞外浓度
⑤实例：氧气、水、二氧化碳、甘油 等通过细胞膜
据图探讨问题： 2、不能自由扩散通过的这些物质对 3、那么这些物质是怎样通 于细胞的生命活动来说，是不是不需 物质跨膜运输方式之二：协助扩散 过细胞膜进出细胞的呢？
要呢？
协助扩散
2、协助扩散
①方向：顺浓度梯度运输 （高→低）
主动运输
主动运输
①方向：逆浓度梯度运输（低→高）
②特点：需要消耗能量和载体蛋白
③动力：细胞新陈代谢产生的能量
④曲线：
细 胞 P 内 浓 ……………………….. 细胞外浓度 度
.
0
时间
⑤实例：葡萄糖氨基酸等通过小肠 上皮细胞膜，离子通过细胞膜等
二、主动运输：
物质从低浓度一侧运输到高浓 度的一侧，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。
0
氧气浓度
0氧气浓度Fra bibliotek自由扩散或协助扩散
主动运输
3.温度
温度可影响生物膜的流动性和酶的活性，因而 会影响物质跨膜运输的速率
四、胞吞和胞吐 一些大分子或物质团块 的运输，是通过胞吞和胞吐 作用来实现的。
胞吞：物质以囊泡包裹的形式通过细胞膜， 从细胞外进入细胞内的过程。（如果进入的 是固态物质，称为吞噬；如果进入的是液态 物质，称为胞饮。）
(跨膜运输) 物质 的运 输方 胞吞 式 大分子物质 (膜泡运输) 胞吐
巩固练习
1、红细胞吸收无机盐和葡萄糖得共同 点是（ C） A、都可以从低浓度的一边到高浓度的 一边 B、都需要供给ATP C、都需要载体协助 D、既需要载体协助又需要消耗能量
2、若用呼吸酶抑制剂处理小肠绒毛 上皮，则会明显影响其细胞吸收的 物质是（ D ） A、氧气 B、脂肪酸、水 C、葡萄糖、水 D、钾离子、氨基酸
消 耗 能 量
实例：变形虫吞食食物颗粒，白细胞吞噬病菌等
胞吐：物质以囊泡的形式通过细胞膜， 从细胞内排到细胞外的过程。
消 耗 能 量
实例：胰岛B 细胞分泌胰岛素
原理：生物膜的流动性
特征：物质通过囊泡转移，需要消耗能量，
不需要载体蛋白。
自由扩散
被动运输 小分子物质
顺浓度 梯度
协助扩散
主动运输(逆浓度梯度) 载体蛋白 消 耗 能 量
思考与讨论
自由扩散和协助扩散是否需要消耗能量？
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 自由扩散与协助扩散的异同点？ 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：前者不需要蛋白质 的协助，后者必须有蛋白质的协助才能实现。
据图探讨问题：
4、不能通过被动运输进出的这些物 5、那么这些物质是怎样通 质对于细胞的生命活动来说，是不是 物质跨膜运输方式之三：主动运输 过细胞膜进出细胞的呢？ 不需要呢？
4、下图为物质进入细胞的两种方式示意图，据图回 答（【 】内填上代号，横线上填上相应的文字）
（1）小肠绒毛的上皮细胞吸收葡 （2）氧气分子从肺泡扩散到血液 （3）甲和乙的不同点是 萄糖的方式是 【 】 自由扩散 。 。 甲 乙】 主动运输 中的方式是【 甲不需要 载体 和 。 能量
第二节
细胞膜的物质运输功能
被动运输
跨膜运输
细胞膜的物 质运输方式
主动运输
膜泡运输： 胞吞和胞吐
据图探讨问题：
1、什么样的分子能够通过脂双层？ 物质跨膜运输方式之一：自由扩散 什么样的分子不能通过？
自由扩散
1、自由扩散 （高→低） ①方向：顺浓度梯度运输
②特点：不需要载体蛋白和能量
③动力：细胞两侧存在的物质分子浓 度差 ④曲线：