生物体内的细胞运输与物质转运
简述物质跨膜转运的方式及其特点
简述物质跨膜转运的方式及其特点跨膜转运是指物质在生物膜上的跨越过程，是细胞内外物质交换的重要方式。
生物体内的物质跨膜转运主要包括主动转运、被动转运和细胞内外物质交换等几种方式。
这些转运方式各具特点，下面将分别进行介绍。
一、主动转运主动转运是指细胞通过跨膜蛋白质的活性转运，耗费能量将物质从浓度低的一侧转移到浓度高的一侧。
最常见的主动转运蛋白是ATP 酶，在细胞膜上能够将物质与ATP结合，并通过ATP的水解释放的化学能将物质跨膜转运。
主动转运的特点是能够逆转物质的浓度梯度，使得物质从低浓度区域转移到高浓度区域，从而维持细胞内外的浓度差异，维持细胞内环境的稳定。
二、被动转运被动转运是指细胞通过跨膜蛋白质的通道或载体蛋白，在浓度梯度的作用下，使物质自由地从高浓度区域转移到低浓度区域，不需要耗费额外的能量。
被动转运可以分为通道转运和载体转运两种方式。
通道转运是指跨膜蛋白形成通道，使得物质可以通过通道自由扩散，如离子通道蛋白；而载体转运是指跨膜蛋白在物质结合后发生构象变化，使物质经过载体蛋白的转运。
被动转运的特点是依赖于浓度梯度，不需要额外能量的消耗，但无法逆转物质的浓度梯度。
三、细胞内外物质交换细胞内外物质交换是指细胞与外界环境之间的物质交换过程，包括分子在细胞膜上的吸附、扩散、渗透等方式。
细胞膜是一个半透明膜，能够选择性地允许某些物质通过，而阻止其他物质的通过，从而实现对物质的筛选和交换。
细胞内外物质交换的特点是依赖于物质的特性和细胞膜的性质，通过不同的方式实现物质的进出。
总的来说，物质跨膜转运是细胞内外物质交换的重要方式，主要包括主动转运、被动转运和细胞内外物质交换几种方式。
不同的转运方式具有各自独特的特点，能够满足细胞对物质的需求，维持细胞内外环境的稳定。
通过这些转运方式，细胞能够有效地实现物质的吸收、排泄和运输，保证细胞正常生理功能的进行。
在细胞内外物质交换的过程中，各种转运方式相互配合，共同维持细胞内外的物质平衡，保证细胞的正常运作。
2021-2022学年生物人教版必修1教学案：第4章 第3节 物质跨膜运输的方式 Word版含答案
一、被动运输阅读教材P70～711．概念：物质进出细胞时，顺浓度梯度的集中。
2．类型方式自由集中帮忙集中特点物质通过简洁的集中作用进出细胞进出细胞的物质借助载体蛋白的集中实例水、O2、CO2、甘油、乙醇、苯等葡萄糖进入红细胞二、主动运输阅读教材P71～721．物质运输方向：从低浓度→高浓度。
2．基本条件(1)细胞膜上相应载体蛋白的帮忙。
(2)消耗细胞内化学反应所释放的能量。
3．生理意义：保证了活细胞能够依据生命活动的需要，主动选择吸取所需要的养分物质，排出代谢废物和对细胞有害的物质。
三、大分子物质的运输阅读教材P721．胞吞：大分子附着在细胞膜表面，这部分细胞膜内陷形成小囊，包围着大分子。
然后小囊从细胞膜上分别下来，形成囊泡，进入细胞内部。
2．胞吐：细胞需要外排的大分子，先在细胞内形成囊泡，然后移动到细胞膜处，并与之融合将大分子排出细胞。
[共研探究]1．观看不同物质通过磷脂双分子层的状况，依据图示回答有关问题：(1)能通过人工合成的磷脂双分子层的分子的共同特点是：小分子或脂溶性的分子。
(2)不能通过人工合成的磷脂双分子层的物质的共同特点是：分子较大或是离子。
葡萄糖不能通过合成的磷脂双分子层，但是小肠上皮细胞能吸取葡萄糖，这可能与细胞膜的蛋白质成分有关。
2．物质顺浓度梯度集中进出细胞的过程称为被动运输，结合下图分析其特点。
(1)图示中圆点及圆点多少表示什么意义？提示：表示细胞内外两种物质的浓度大小。
(2)甲、乙两图中物质的运输方式①甲图中，物质通过简洁的集中作用进出细胞，叫做自由集中。
②乙图中，进出细胞的物质借助载体蛋白的集中，叫做帮忙集中。
③由图示分析，自由集中和帮忙集中需要消耗能量吗？为什么？提示：都不需要消耗能量，由于二者都是顺浓度梯度进行的。
④完成下表方式通过膜的转运方向是否需要载体蛋白是否消耗能量方式1 高浓度→低浓度不需要不消耗方式2 高浓度→低浓度需要不消耗⑤试从物质运输动力角度分析，为什么自由集中和帮忙集中被称为被动运输？提示：自由集中和帮忙集中的运输动力都是膜两侧物质的浓度差，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。
细胞生物学课程第4章细胞膜和物质的跨膜运输(医学院) 厦门大学
1. 侧向扩散：同一平面上相邻的脂分子交换位置。 2. 旋转运动：膜脂分子围绕与膜平面垂直的轴进行快速旋转。 3. 摆动运动：膜脂分子围绕与膜平面垂直的轴进行左右摆动。 4. 伸缩震荡：脂肪酸链沿着与纵轴进行伸缩震荡运动。 5. 翻转运动：膜脂分子从脂双层的一层翻转到另一层。是在翻转酶
脑苷脂
神经节苷脂
（1）分布与定位
糖脂是含糖而不含磷 酸的脂类，普遍存在于原 核和真核细胞的质膜上 （含量5％以下），神经细 胞膜上含量较高（5-10 ％）。
糖脂是两性分子。其 结构与鞘磷脂很相似，只 是由一个或多个糖残基代 替了磷脂酰胆碱而与鞘氨 醇的羟基结合。糖脂均位 于细胞膜的非细胞质面， 及外侧的脂质分子中。
❖ 糖脂是位于脂双层的外侧，——可能作为细胞外配体(ligand)的受体。 ❖ 磷脂酰丝氨基——集中在脂双层的内叶，在生理pH下带负电荷，这种带
电性使得它能够同带正电的物质结合，如同血型糖蛋白A跨膜α螺旋邻近 的赖氨酸、精氨酸结合。 ❖ 磷脂酰胆碱——在衰老的淋巴细胞外表面，作为让吞噬细胞吞噬的信号； 磷脂酰胆碱出现在血小板的外表面，作为血凝固的信号。 ❖ 磷脂酰肌醇——集中在内叶，它们在将细胞质膜的刺激向细胞质传递中 起关键作用。
质完成的 。如： • 载体蛋白——膜内外的物质运输 • 连接蛋白——细胞的相互作用 • 受体蛋白——信号转导 • 各类酶——相关的代谢反应
在不同细胞中膜蛋白的含量及类型有很大差异，依在膜上存在方式不 同可分为：
1.整合蛋白（integral protein） 2.外周蛋白（peripheral protein） 3.脂锚定蛋白（lipid-anchored protein）
➢ 通道蛋白
是一类跨膜蛋白，它们都是通过疏水的氨基酸链进行重排，形成水性通道，允许 适宜的分子通过。通道蛋白具有选择性，所以在细胞膜中有各种不同的通道蛋白。通 道蛋白参与的只是被动运输， 并且是从高浓度向低浓度运输，所以不消耗能量。 运输特点： ①蛋白不与溶质分子结合，形成跨膜通道介导离子顺浓度梯度通过； ②有些通道蛋白形成的通道通常处于开放状态，如钾泄漏通道，允许钾离子不断外流； ③有些通道蛋白具有选择性和门控性，平时处于关闭状态，仅在特定刺激下才打开，又 称为门通道。主要有：电压门通道、配体门通道、机械门通道。
【高中生物】细胞物质的输入与输出+高考生物一轮复习精讲课件+新教材
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例3.[不定选]某同学为观察植物细胞的质壁分离和复原,将同一植物相同部位的 细胞分别置于一定浓度的KNO3溶液和蔗糖溶液中,发生质壁分离后再置于清水 中。实验过程中两组细胞的液泡体积随时间的变化曲线如图所示。下列相关叙
述正确的是( AC )
A.曲线Ⅰ表示KNO3溶液组细胞的液泡体积的变化 B.植物细胞自a点开始从外界溶液中吸收溶质分子 C.b点时,水分子进出植物细胞达到动态平衡 D.c点时,液泡体积不变,两组实验中细胞的细胞液浓度相等
【教材拾遗】
(1)肾小球的滤过作用和肾小管的重吸收作用,都与水通道蛋白的结构和功能有直 接关系。[教材 必修1 P68] (2)一种载体蛋白通常只适合与一种或一类离子或分子结合。[教材 必修1 P69] (3)囊性纤维化发生的一种主要原因是,患者肺部支气管上皮细胞表面转运氯离子 的载体蛋白的功能发生异常,导致患者支气管中黏液增多,造成细菌感染。[教材 必修1 P70] (4)胞吞形成的囊泡,在细胞内可以被溶酶体降解。[教材 必修1 P71] (5)阿米巴痢疾的病原体通过饮食传播,注意个人饮食卫生,加强公共卫生建设是 预防阿米巴痢疾的关键措施。[教材 必修1 P72]
【思考与讨论】 图A、图B分别表示渗透作用装置，据图回答下列问题： (1)图A中渗透达到平衡，半透膜两 侧__有___(填“有”或“没有”)水子 的进出。 (2)图A中，若S1、S2中溶质不能通
过半透膜，则Δh不变时，S1、S2溶液
> 浓度的大小关系为S1_______S2(填“>”“<”或“＝”)。
_细___胞__内___ 细胞外
_需__要__
需要
消耗 _____
消耗 _____
模型
方式 实例
四种细胞跨膜物质转运方式的异同
细胞膜作为细胞的边界，起着对外界的选择性透过，以及对内外物质的转运和传递的作用。
细胞膜跨膜物质的转运方式主要包括主动运输、被动扩散、泡载运输和媒介运输。
本文将对这四种跨膜物质转运方式的异同进行系统的阐述和比较。
一、主动运输1. 主动运输介绍主动运输是指通过细胞膜上的载体蛋白，利用细胞内能量(ATP)来将物质从浓度较低的一侧转运到浓度较高的一侧的跨膜转运方式。
该过程需要耗费能量，因此也称之为能量耗费转运。
2. 主动运输的异同点主动运输与其他跨膜转运方式相比，最大的异同点在于运输的方向，它是从浓度低的一侧转运到浓度高的一侧。
而被动扩散、泡载运输和媒介运输则都是遵循浓度梯度进行物质转运的。
主动运输还需要依赖于载体蛋白参与，而其他三种方式不需要。
二、被动扩散1. 被动扩散介绍被动扩散是指通过细胞膜上的通道蛋白，利用物质自身的浓度梯度来实现跨膜转运的方式。
该过程不需要额外能量的参与，因此也称为passively mediated transport。
2. 被动扩散的异同点被动扩散与主动运输的最大不同在于其不需要额外的能量参与。
被动扩散是利用物质自身浓度梯度进行的转运，而主动运输则是逆向浓度梯度的转运。
三、泡载运输1. 泡载运输介绍泡载运输是一种通过细胞内外囊泡的形式进行物质转运的方式。
该方式包括内吞作用和胞吞作用两种。
2. 泡载运输的异同点泡载运输与被动扩散和主动运输最大的不同在于其转运的方式。
泡载运输是依靠形成囊泡然后在囊泡融合或分解的方式进行物质的转运，而其他两种方式则是通过膜上的通道蛋白或载体蛋白完成的。
四、媒介运输1. 媒介运输介绍媒介运输是指通过细胞膜上的载体蛋白，运用一个物质与另一个物质或离子的结合来实现物质跨膜的转运。
该过程中，载体蛋白会在物质被转运后重新释放或者重新结合。
2. 媒介运输的异同点媒介运输与主动运输在运输的方向上是相似的，都可以逆浓度梯度进行物质转运。
而与被动扩散和泡载运输不同的是，媒介运输需要依赖载体蛋白来帮助实现物质转运。
大学分子细胞学第五章细胞运输
囊泡中，又称膜泡运输；或称批量运输（bulk
transport）。属于主动运输。
● 胞吞作用
● 胞吐作用
胞吞作用：
通过细胞膜内陷形成囊泡，称胞吞泡 （endocytic vesicle），将外界物质裹进并输入 细胞的过程。
胞饮作用（pinocytosis） 吞噬作用（phagocytosis）。
水孔蛋白的功能
水孔蛋白 功 能
近曲肾小管水分的重吸收，眼中水状液
肾集液管中水通透力
AQP-1
AQP-2
AQP-3
AQP-4
肾集液管中水的保持
中枢神经系统中脑脊髓液的重吸收
AQP-5
唾液腺、泪腺、肺泡上皮细胞的液体分泌
植物液泡水的摄入，调节膨压
γ – TIP
3、协助扩散 faciliated diffusion
的胆固醇酯被水解成
游离的胆固醇而被利用。
受体回收途径：
• ①大部分受体返回它们原来的质膜结构域 ，如 LDL受体；
• ②有些进入溶酶体，在那里被消化，如EGF的受 体 ， 称 为 受 体 下 行 调 节 （ receptor downregulation）；
2003年，美国科学家彼得· 阿格雷和罗德里克· 麦金农，分别 因对细胞膜水通道，离子通道结构和机理研究而获诺贝尔化
学奖。
Peter Agre
Roderick MacKinnon
AQP1水通道蛋白
水孔蛋白的特点：
水分子高度特异的通道。
内在膜蛋白的一个家族，是有4个亚基组成的四
聚体，每个亚基有6个α螺旋组成 。
4、ABC 超家族
结构：
每个成员 都 含有 两 个高 度 保守 的 ATP结合 区 （A），两个跨膜结构域（T），他们通过结合 ATP发生二聚化，ATP水解后解聚，通过构象的 改变将与之结合的底物转移至膜的另一侧。
转运体的概念
转运体的概念
转运体是指在生物体内运输物质的结构或分子。
转运体主要通过细胞膜上的蛋白质通道或转运蛋白来实现物质的跨膜转运。
它们可以通过主动转运或被动转运的方式将物质从细胞的外部或细胞内部转移到另一边。
转运体在维持生物体内外环境平衡、维持细胞代谢正常运作等方面起着重要作用。
转运体的特征包括：
1. 选择性：转运体可以选择性地识别和转运特定的分子或离子。
2. 饱和性：转运体的转运速率会随着物质浓度的增加而达到饱和状态，即转运速率不会继续增加。
3. 可逆性：转运体在转运物质后，可以再将其运回细胞内或外。
4. 具有特异性：对于不同物质的转运，需要不同的转运体。
5. 能量依赖性：某些转运体在执行转运过程中需要能量的消耗。
转运体在生物体内起着至关重要的作用。
例如，肠道上皮细胞上的转运体负责吸收外界的营养物质；肾脏中的转运体则能够调节水分和电解质的平衡；神经细胞中的转运体则负责传递神经信号所需的物质。
因此，转运体的功能异常也可能会导致一系列的疾病发生。
2018生物浙科版必修1课件：第三章 13 物质出入细胞的方式被动转运、主动转运、胞吞和胞吐
二 主动转运
阅读教材，试分析主动转运的规律。
1．特点 (1)转运方向：由 低离子 浓度一侧运到 高离子 浓度一侧，也 就是 逆 浓度梯度转运。 (2)条件：主动转运必须有 载体蛋白 的参与，还要消耗 能量 ， 后者来自细胞中的 ATP 。
2．影响因素 (1)下图是水稻和番茄对无机盐的吸收示意图，由图思考：
活学活用
1．物质出入细胞的方式中，扩散区别于易化扩散的是( D )
A．由高浓度向低浓度扩散
B．需要载体蛋白
C．由低浓度向高浓度扩散
D．不需要载体蛋白
解析 扩散与易化扩散的相同之处是物质顺浓度梯度(高浓度→
低浓度)跨膜转运，同时均不消耗能量；不同之处表现在扩散不
需要载体蛋白，而易化扩散需要载体蛋白的协助。
解析 胞吞和胞吐是膜流动性的具体表现，胞吞需通过质膜外表 面的细胞外被识别，消耗能量进入细胞内；细胞分泌是高尔基体 “出芽”形成的囊泡与细胞膜融合，将大分子物质排到膜外，因 此，有部分高尔基体膜的成分转移到细胞膜；排出废物和摄取养 分的基本方式是利用膜的选择透性直接通过细胞膜以被动转运、 主动转运等方式进行。 答案 D
解析 通过题意可以判断该方式需要什么和不需要什么，从而 做出判定。蛋白质活动受限制，葡萄糖的转运速率下降，说明 蛋白质影响葡萄糖的转运，而减少能量供应，葡萄糖的转运不 受影响，说明葡萄糖的转运不需要能量，蛋白质可作为载体蛋 白，因此判断葡萄糖进入红细胞的方式是易化扩散，顺浓度梯 度转运。 答案 C
12345
归纳总结
物质跨膜转运方式的图例和曲线图
活学活用
2. 如图是胡萝卜在不同的含氧情况下从硝酸钾溶液中吸收K＋和
NO
3
的曲线。影响A、B两点吸收量不同的因素是________，影
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生物体内的细胞运输与物质转运细胞运输及物质转运是细胞内外物质交流的重要过程。
细胞作为生
物体的基本单位，需要保持内外环境的稳定，并与其他细胞进行协作。
因此，细胞内外物质的运输和转运对于生物体的正常生理功能至关重要。
本文将探讨细胞的运输途径、物质的转运机制以及一些重要的运
输过程。
一、细胞内运输
细胞内运输是细胞内部物质的传递过程。
细胞内的运输可以通过扩散、运动蛋白和细胞器来实现。
1. 扩散
扩散是指溶质在溶液中由高浓度向低浓度方向自发传递的过程。
根
据浓度梯度，溶质分子会自动从浓度高的区域向浓度低的区域移动。
细胞内的小分子如氧气和二氧化碳可以通过细胞膜进行扩散，从细胞
外进入细胞内或者从细胞内释放到细胞外。
2. 运动蛋白（马达蛋白）的参与
运动蛋白是一类能够转化化学能为机械能的蛋白质。
细胞内的运输
主要依赖运动蛋白的推动。
其中，肌动蛋白、微管和中间丝等是细胞
内最常见的运动蛋白。
- 肌动蛋白：它位于细胞膜下，能够通过与微丝相互作用来传递力量，使细胞进行收缩或形状改变。
肌动蛋白在细胞内运输时，可以通过细胞质流动的形式将颗粒等物质带动向细胞内或细胞外。
- 微管：微管是一种空心细胞骨架，由蛋白质纤维聚合而成，可用于细胞内物质的直接输送。
主要依靠马达蛋白（如动力蛋白）的运动来实现。
马达蛋白通过与微管结合，能够将细胞中的大分子物质、膜囊泡等运输到目的地。
3. 细胞器的参与
细胞内的运输还依赖于各种细胞器。
比如，内质网（ER）可通过核糖体相关蛋白质合成蛋白质，并通过高尔基体运输到其他位置；高尔基体可以通过囊泡运输，将蛋白质、脂质等送至细胞膜等位置。
二、物质的转运
物质的转运是细胞和细胞间物质交流的重要环节。
主要有扩散、主动转运和被动转运等方式。
1. 扩散
扩散是一种非特异性的转运方式，不需要细胞消耗能量。
根据溶质的浓度梯度，溶质自发地从高浓度区域向低浓度区域传递。
细胞膜是细胞内外物质交换的关键界面，扩散通过细胞膜上的通道蛋白或扩散蛋白的帮助进行。
2. 被动转运
被动转运是指在浓度梯度的驱动下，物质通过载体蛋白在细胞膜上
进行转运。
被动转运也无需消耗细胞能量。
具体而言，许多离子和极
性分子通过膜上的载体蛋白，如通道蛋白和载体蛋白，进行转运。
3. 主动转运
主动转运是指物质通过膜上的转运蛋白，逆浓度梯度进行转运。
与
被动转运不同，主动转运需要消耗细胞能量，通常为三磷酸腺苷（ATP）。
这种运输方式主要用于物质的浓度维持或逆浓度梯度输送。
三、重要的细胞运输过程
除了细胞内运输和物质转运，还有一些重要的细胞运输过程，包括
胞吞作用和胞吐作用等。
1. 胞吞作用
胞吞作用是细胞通过细胞膜，将外界的固体颗粒或液滴包裹进来，
形成胞吞泡。
胞吞作用对于细胞摄取外部物质、维持细胞内稳定和执
行免疫功能等至关重要。
2. 胞吐作用
胞吐作用是指细胞内的物质通过细胞膜的融合与外界环境进行物质
的释放。
胞吐作用可以将细胞内部的废物、消化产物等排出细胞外，
并参与细胞的信号传递和物质循环。
综上所述，细胞内外的物质转运和细胞运输是维持生物体生理功能
的重要机制。
细胞内的运输途径和物质的转运机制多样，既包括无需
能量的扩散和被动转运，也包括依赖能量的主动转运。
此外，胞吞作
用和胞吐作用等细胞运输过程也在细胞内外物质交流中发挥重要作用。
深入了解细胞运输和物质转运的机制，对于理解生物体的正常功能以
及疾病的发生具有重要的意义。