1、第四章 细胞的物质输入和输出第2节 主动运输与胞吞、胞吐主动运输的概念、过程及意义胞吞、胞吐的过程及意义物质跨膜运输的方式与细胞结构之间的关系 人体甲状腺分泌的甲状腺激素，在生命活动中起着重要作用。碘是合成甲状腺激素的重要原料。甲状腺滤泡上皮细胞内碘的浓度比血液中高20-25倍。1.甲状腺滤泡上皮细胞吸收碘是通过被动运输吗？2.联想逆水行舟的情形，甲状腺滤泡上皮细胞吸收碘是否需要细胞提供能量？需要细胞提供能量不是问题探讨3.这在各种物质的跨膜运输中是特例还是有一定的普遍性？ 具有普遍性。资 料 1.小肠液中氨基酸、葡萄糖的浓度远远低于它们在小肠上皮细胞中的浓度， 但它们仍然能被小肠上皮细胞吸收
2、。 2.人红细胞中K+的浓度比血浆高30倍。 3.轮藻细胞中K+的浓度比周围水环境高63倍。细胞能保持内外离子浓度差恒定， 是因为这些离子是逆浓度梯度运输OUTIN细胞外细胞内离子首先要与膜上载体蛋白的特定部位结合。由于不同离子或分子的大小和性质不同，不同蛋白质的空间结构差别也很大，所以一种载体蛋白通常只适合与一种或一类离子或分子结合。离子或分子与载体蛋白结合后，在细胞内化学反应释放的能量推动下，载体蛋白的空间结构发生变化。主动运输在自然状态下逆浓度梯度进行，运输过程中需要消耗能量以改变载体蛋白的构象。将它所结合的离子或分子从细胞膜一侧转运到另一侧并释放出来，载体蛋白随后又恢复原状。OUTIN
3、细胞膜能量1、定义 物质逆浓度梯度进行跨膜运输，需要载体蛋白的协助，同时还需要消耗细胞内的化学反应所释放的能量，这种方式叫做主动运输。一、主动运输2.运输方向：低低浓度向浓度向高高浓度浓度3.特点：需要需要载体载体，需要，需要能量能量(ATP)4.影响主运输的因素：物质的浓度、载体蛋白的种类和数量、能量物质的浓度、载体蛋白的种类和数量、能量(逆浓度梯度逆浓度梯度)载体蛋白的特点：载体蛋白的特点：、具有特异性（或专一性）具有特异性（或专一性）；、与被转运的离子或分子结合；与被转运的离子或分子结合；、转运过程中空间结构发生变化，转运过程中空间结构发生变化，运输前和运输后结构不变运输前和运输后结构不
4、变；、具有饱和性；具有饱和性；、可重复利用。可重复利用。扩散速率扩散速率 (V)物质浓度物质浓度扩散速率扩散速率 (V)O2浓度浓度/氧分压氧分压OOPQACBB点点之后运输速率不变的原因之后运输速率不变的原因是：是：_膜上载体蛋白数量有限膜上载体蛋白数量有限P点后运输速率受点后运输速率受_制约制约载体蛋白数量载体蛋白数量5.实例：无机盐离子，氨基酸、葡萄糖等。无机盐离子，氨基酸、葡萄糖等。6. 载体蛋白具有专一性是细胞膜具有选择透过性的基础 原因：一种载体蛋白只能与一种或一类的离子或分子结合。一种载体蛋白只能与一种或一类的离子或分子结合。7.主动运输的意义： 普遍存在于动植物和微生物细胞中，
5、通过主动运输来普遍存在于动植物和微生物细胞中，通过主动运输来选择吸收所选择吸收所需营养物质，排出代谢废物和对细胞有害的物质需营养物质，排出代谢废物和对细胞有害的物质，从而保证细胞和个，从而保证细胞和个体生命活动的需要。体生命活动的需要。肺黏液阻塞了气道 提示：提示：囊性纤维化病主要源于患者转运氯离子的CFTR蛋白异常，导致患者支气管黏液增多，易发细菌感染。囊性纤维病与社会的联系跨膜运输方式的比较项 目自由扩散协助扩散主动运输运输方向载体蛋白细胞内的能量代表例子顺浓度梯度顺浓度梯度顺浓度梯度顺浓度梯度逆逆浓度梯度浓度梯度不不需要需要需要需要需要需要不消耗不消耗不消耗不消耗需要需要消耗消耗氧气、水
6、、氧气、水、甘油甘油等通过细胞膜等通过细胞膜葡萄糖通过红细胞葡萄糖通过红细胞葡萄糖、氨基酸通葡萄糖、氨基酸通过小肠上皮细胞膜；过小肠上皮细胞膜；离子通过细胞膜等离子通过细胞膜等水通过水通道水通过水通道K K+ +通过离子通道通过离子通道主动运输（如主动运输（如a、e）协助扩散（如协助扩散（如c、d）自由扩散（如自由扩散（如b）细胞外细胞外细胞内细胞内bcdea代表各种物质分子或离子代表各种物质分子或离子能量能量能量能量以上各图分别对应哪种跨膜运输方式？图中A、B、C三点物质运输速率的限制因素分别是什么？协助扩散或主动运输协助扩散 或自由扩散载体蛋白数量的限制载体蛋白数量的限制能量的限制自由扩散
7、主动运输 胆固醇以LDL(低密度脂蛋白,包括胆固醇、脂肪酸和蛋白质）的形式在血液中运输，最终与细胞膜上的一种蛋白质相互识别并被“拽住”。在细胞膜内陷成小囊泡，在能量的作用下，最终小囊泡被“剪切”下来离开细胞膜进入细胞中。研究者发现某基因缺陷的患者，其体内不能正常合成细胞膜上这种识别LDL的蛋白质，导致胆固醇摄入的通路被阻断，就会积累在血液中，黏附在血管壁上，形成动脉粥样硬化。LDL升高使血管狭窄或者是闭塞，易患脑血管疾病和心血管疾病。大分子可以穿过细胞膜吗？思 考二、胞吞与胞吐胞吞过程与膜上的蛋白质结合细胞膜内陷举例: 白细胞吞噬病菌、 变形虫吞食细菌等食物颗粒。包围着大分子从细胞膜分离大分子
8、物质 小囊 囊泡 进入接触包围凹陷 分离需要能量胞吐过程举例: 内分泌腺细胞合成的蛋白质类激素、消化腺细胞分泌的消化酶等。大分子物质在细胞内形成囊泡排出移动到细胞膜处，与其融合需要能量3. 结构基础： 细胞膜的流动性4. 意义： 通过胞吐细胞向外分泌分泌蛋白和激素，通过胞吞消灭细菌、癌细胞、及衰老的红细胞、细胞碎片从保证生命活动的正常进行。二、胞吞与胞吐2.运输特点： 消耗能量、 不需要载体（需要膜上的蛋白质的参与） 提示： 胞吞、胞吐属于跨膜运输，但穿过的膜层数为0层。1.运输的物质：大分子或颗粒 变形虫既能通过胞吞摄取单细胞生物等食物，又能通过变形虫既能通过胞吞摄取单细胞生物等食物，又能通
9、过胞吐排出食物残渣和废物。胞吐排出食物残渣和废物。 在人体肠道内寄生的一种变形虫一一痢疾内变形虫在人体肠道内寄生的一种变形虫一一痢疾内变形虫，能，能通过通过胞吐胞吐作用分泌蛋白分解酶，溶解人的肠壁组织，通过作用分泌蛋白分解酶，溶解人的肠壁组织，通过胞吞胞吞作用作用“ “吃掉吃掉” ”肠壁组织细胞，并引发阿米巴痢疾。这种病原体通肠壁组织细胞，并引发阿米巴痢疾。这种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。米巴痢疾的关键措施。与社会的联系痢疾内变形虫以胞吞或胞吐的方式进出细胞，需要膜上蛋白质的参与， 不带电荷的小分子：自由扩散进出细胞； 离子和有机小分子：借助转运蛋白通过协助扩散或主动运输进出细胞； 大分子或颗粒： 转运蛋白的存在是细胞膜选择透过性的基础总 结（依赖于膜的流动性）
