第06讲 物质进出细胞的方式及影响因素

第06讲 细胞的物质输入和输出 考点一 物质出入细胞的方式 【核心要点1】被动运输 【核心要点2】主动运输 【核心要点3】胞吞和胞吐 考点二 影响物质跨膜运输速率的因素 微专题： 特殊的跨膜运输 物质出入细胞的方式【P45】 01 方式 被动运输 主动运输 自由扩散 (简单扩散) 协助扩散 (易化扩散) 运输方向 是否 需要载体 是否 消耗能量 影响因素 顺浓度梯度 顺浓度梯度 逆浓度梯度 不需要 需要 （转运蛋白） 需要 （载体蛋白） 不消耗 不消耗 消耗 浓度差 ①浓度差 ②转运蛋白的数量 ①能量 ②载体蛋白的数量 补充：物质浓度、温度也会影响上述跨膜运输速率。 1.穿膜运输： 主要体现膜的功能特性：选择透过性。 顺浓度梯度：高浓度→低浓度；逆浓度梯度：低浓度→高浓度； 物质出入细胞的方式【P45】 01 【补充】穿膜运输的实例 运输方式 实例 协助 扩散 自由 扩散 ①O2、CO2等 分子； ②甘油、乙醇、苯、性激素等 性小分子有机物； 协助 扩散 ①葡萄糖进入 ； ②神经细胞中的 内流， 外流； 主动 运输 ①葡萄糖、氨基酸进入 ； ②大多数的 进出细胞； 思考 甘油、乙醇等分子为什么能以自由扩散的方式进出细胞？ 因为甘油、乙醇等是脂溶性物质， 与磷脂分子有较强的亲和力， 容易通过磷脂双分子层出入细胞。 气体 脂溶 红细胞 Na+ K+ 小肠上皮细胞 无机盐 注:水和尿素也可以自由扩散进出细胞。 物质出入细胞的方式【P45】 01 思考 观察图片，水分子进出细胞的方式是什么？ ①由于水分子比较小，可以在磷脂分子侧向自由移动产生的间隙中以 的方式进出细胞； ②但后来的研究表明，水分子更多的是借助细胞膜上的水通道蛋白以 方式进出细胞； 自由扩散 协助扩散 【素养提升】转运蛋白的类型及特点【P45】 01 名称 通道蛋白 载体蛋白 图示 特点 被运输分子结合 被运输分子结合 选择机制 与自身通道的 和 相适配、 和 相适宜的分子或离子 与自身 部位相适应的 分子或离子 共 同 点 ①均为 ； ②均分布在细胞的膜结构中； ③均控制特定物质的跨膜运输，具有 。 参与 协助扩散 参与 协助扩散 主动运输 蛋白质 特异性 直径 形状 大小 电荷 不与 注:离子通道蛋白在特定刺激发生时瞬间开放 (其构象发生改变)，随后自动关闭。 注:每次转运时都会发生自身构象的改变。 与 结合 通道蛋白：普通门/门控 载体蛋白：旋转门 物质出入细胞的方式【P46】 01 方式 胞吞 胞吐 图例 运输方向 共同点 ① 消耗能量； ② 载体蛋白， 膜蛋白参与(起 作用)； ③依赖膜的 性。 ④影响因素： 、 。 2.不穿膜运输： 主要体现膜的结构特性：流动性。 [实例] 巨噬细胞吞噬抗原； 变形虫摄食； [实例] 胰岛素、消化酶、 抗体等物质的分泌； 神经递质的释放； 胞外→胞内 胞内→胞外 需要 不需要 需要 识别 流动 温度 能量(O2浓度) 物质出入细胞的方式【P46】 01 思考 在物质的跨膜运输过程中，胞吞、胞吐是普遍存在的。 若某大分子通过胞吞、胞吐进出细胞，其需要穿过几层膜？ 0层膜。 物质出入细胞的方式【P46】 01 【易错提醒】 1.同一种物质进出不同细胞时，运输方式可能不同： 如：①红细胞吸收葡萄糖的方式是 ， 而小肠上皮细胞吸收葡萄糖的方式则是 ； ②神经细胞膜上运入K+的方式为 ，运出K+的方式为 ， 运入K+的载体蛋白和运出K+的通道蛋白都具有 性。 2.Na+、K+等无机盐离子一般以 的方式进出细胞， 但也可通过 的方式进出细胞， 如：神经细胞维持静息电位时的K+外流和形成动作电位时的Na+内流。 3.RNA和蛋白质等大分子物质通过 进出细胞核，而不是通过胞吞、胞吐。 4.胞吐不是只能运输大分子物质，也可以运输小分子物质，如 。 协助扩散 主动运输 主动运输 协助扩散 特异 主动运输 协助扩散 核孔 神经递质 考向1 围绕物质出入细胞方式的判断，考查科学思维【P46】 01 1.(2024·江西卷，2)营养物质是生物生长发育的基础。依据表中信息，下列有关小肠上皮细胞吸收营养物质方式的判断，错误的是(　　) C 方式 细胞外相对浓度 细胞内相对浓度 需要提供能量 需要转运蛋白 甲 低 高 是 是 乙 高 低 否 是 丙 高 低 是 是 丁 高 低 否 否 A.甲为主动运输 B.乙为协助扩散 C.丙为胞吞作用 D.丁为自由扩散 胞吞不需要 转运蛋白，C×； 考向1 围绕物质出入细胞方式的判断，考查科学思维【P47】 01 2.(2024·九省联考安徽卷，3)骨骼肌细胞处于静息状态时，钙泵可维持细胞质基质的低Ca2+浓度。骨骼肌细胞中Ca2+主要运输方式如图所示。下列叙述错误的是(　　) D A.Ca2+与钙泵结合，会激活钙泵ATP水解酶的活性 B.钙泵转运Ca2+过程中，会发生磷酸化和去磷酸化 C.Ca2+进入内质网是主动运输，出内质网是协助扩散 D.Ca2+进入细胞质基质的过程，需要与通道蛋白结合 参与Ca2+主动运输的钙泵是一种能催化ATP水解的酶，√； 转运时，ATP水解释放磷酸基团使钙泵磷酸化；转运后，钙泵去磷酸化，恢复，√； 进:需要能量、需要载体→主动运输，出:不需要能量、需要载体→协助扩散，√； 通道蛋白在转运的时候，不与转运分子结合，×； 主动运输 协助扩散 主动运输 协助扩散 考向2 结合水通道蛋白，考查科学思维【P47】 01 3.(2022·湖北卷，4)哺乳动物成熟红细胞的细胞膜含有丰富的水通道蛋白，硝酸银(AgNO3)可使水通道蛋白失去活性。下列叙述错误的是(　　) A.经AgNO3处理的红细胞在低渗蔗糖溶液中会膨胀 B.经AgNO3处理的红细胞在高渗蔗糖溶液中不会变小 C.未经AgNO3处理的红细胞在低渗蔗糖溶液中会迅速膨胀 D.未经AgNO3处理的红细胞在高渗蔗糖溶液中会迅速变小 B 水可以通过自由扩散进出细胞，故其在低渗蔗糖溶液中会吸水膨胀，√； 水可以通过自由扩散进出细胞，故其在高渗蔗糖溶液中会失水皱缩(会变小)，×； 水可以通过自由扩散和协助扩散进出细胞，故其在低渗蔗糖溶液中会迅速膨胀，√； 水可以通过自由扩散和协助扩散进出细胞，故其在高渗蔗糖溶液中会迅速变小，√； 考向2 结合水通道蛋白，考查科学思维【P47】 01 4.水是构成细胞的重要成分，约占人体质量的70%。细胞膜上存在水通道蛋白，为了探究它在水分子进出细胞中的作用，研究人员分别取细胞膜上含水通道蛋白(A组)和除去水通道蛋白(B组)的同种细胞，置于低渗溶液中，定时测量细胞体积，结果如图。下列关于水分子进出细胞的叙述，错误的是(　　) A.水分子进出A组细胞的主要方式为协助扩散 B.A组细胞体积达到最大后水分子不再进入细胞 C.水分子可以通过自由扩散的方式进出细胞 D.水分子进入细胞时不需要和水通道蛋白结合 B A组体积增大＞B组细胞增大→主要方式为协助扩散，√； 水分子进出细胞达到动态平衡，×； B组细胞没有水通道蛋白，但是细胞体积仍然增大，√； 通道蛋白在转运时，转运分子不需要与通道蛋白结合，√； 旧知识回顾：物质进出细胞的方式 物质类型 离子、大多数小分子等 大分子、颗粒物等 方式 运输方向 顺浓度梯度 顺浓度梯度 逆浓度梯度 胞外→胞内 胞内→胞外 载体 不需要 需要 (转运蛋白) 需要 (载体蛋白) 不需要 不需要 动力 浓度差 (不需要能量) 浓度差 (不需要能量) 需要能量 需要能量 需要能量 例子 ①O2、CO2等 气体分子； ②甘油、乙醇等 脂溶性物质； ①葡萄糖进入红细胞； ②神经细胞中的Na+内流， K+外流； ①葡萄糖、氨基酸进入小肠上皮细胞； ②大多数无机盐进出细胞； ①巨噬细胞吞噬抗原； ②变形虫摄食； ①胰岛素、消化酶、抗体等物质的分泌； ②神经递质的释放； 自由扩散 协助扩散 被动运输 主动运输 胞吞 胞吐 主要体现膜的功能特性：选择透过性 主要体现膜的结构特性：流动性 02 影响物质跨膜运输速率的因素【P47】 02 1.浓度差对物质跨膜运输的影响 A： ，浓度差越大，运输速率越大。 B： ，一定范围内，浓度差越大，运输速率越大。 浓度差达到一定程度后，运输速率不再继续增加。 原因是: 。 C： ，不受浓度差的影响。 浓度差 物质运输速度 0 Q点 浓度差 物质运输速度 0 浓度差 物质运输速度 0 A B C 自由扩散 协助扩散 主动运输 受转运蛋白数量的限制 注：主动运输受物质浓度影响。 不用记，变式太多了，根据题干信息来 影响物质跨膜运输速率的因素【P47】 02 2.转运蛋白数量对物质跨膜运输的影响 A： ，不受转运蛋白数量的影响。 B： ，其他条件适宜，转运蛋白数量越多，转运速率越大。 C： ，一定范围内，转运蛋白数量越多，运输速率越大。 转运蛋白数量达到一定程度后，运输速率不再继续增加。 原因是: 。 自由扩散 协助扩散 主动运输 受能量供应的限制 转运蛋白数量 物质运输速度 0 转运蛋白数量 物质运输速度 0 A B C M点 转运蛋白数量 物质运输速度 0 3.能量对物质跨膜运输的影响 能量 供应 物质运输速度 0 Q点 能量 供应 物质运输速度 0 A： ，不受能量供应的影响。 B： ，一定范围内，能量供应增多，转运速率也越大。 但能量供应达到一定程度后，运输速率不再继续增加， 原因是: 。 A B 被动运输 主动运输 受载体蛋白的数量限制 氧气 含量 物质运输速度 0 无氧呼吸供能 影响物质跨膜运输速率的因素【P47】 02 4.温度对物质跨膜运输的影响 影响物质跨膜运输速率的因素【P47】 02 思考 温度可以影响哪些物质运输方式？ 自由扩散、协助扩散、主动运输； 胞吞、胞吐； 温度 影响 影响 物质 运输速率 影响 呼吸速率 酶活性 生物膜的流动性 分子运动速率 考向 围绕物质出入细胞方式的判断，考查科学思维【P48】 02 1.心肌细胞上广泛存在Na+－K+泵和Na+－Ca2+交换体(转入Na+的同时排出Ca2+)，两者的工作模式如图所示。已知细胞质中钙离子浓度升高可引起心肌收缩。 某种药物可以特异性阻断细胞膜上的Na+－K+泵。关于该药物对心肌细胞的 作用，下列叙述正确的是(　　) C 抑制 K+内流：通过钠钾泵，属于 ； Na+外流：通过钠钾泵，属于 ； Na+内流：通过交换体，属于 ； Ca2+外流：通过交换体，属于 ； 注：细胞质中钙离子浓度升高可引起心肌收缩 主动运输 主动运输 协助扩散 主动运输 01 A.心肌收缩力下降 B.细胞内液的钾离子浓度升高 C.动作电位期间钠离子的内流减少 D.细胞膜上Na+-Ca2+交换体的活动加强 阻断钠钾泵→Na+外流减少→交换体活动减弱→Ca2+外流减少，心肌收缩力上升，×； 阻断钠钾泵→K+内流减少→细胞内液的钾离子浓度降低，×； 阻断钠钾泵→Na+外流减少(形成浓度差)→动作电位时，Na+内流减少，√； 阻断钠钾泵→Na+外流减少→交换体活动减弱，×； 考向 围绕物质出入细胞方式的判断，考查科学思维【P48】 02 2.肌细胞质基质中Ca2+浓度升高将引起肌收缩。静息状态下，肌细胞质基质 Ca2+浓度极低，此时胞内Ca2+主要存储于肌质网中(一种特殊的内质网)。肌 质网膜上存在一种Ca2+载体，能催化水解ATP实现Ca2+逆浓度跨膜运输。该载 体转运过程中的两个状态(E1和E2)如图所示。下列相关叙述错误的是(　　) B 肌细胞质基质 肌质网 注：ATP水解释放的磷酸基团，携带能量与载体蛋白结合，可使载体蛋白发生磷酸化，导致其空间结构发生改变， 进而转运物质。 A.该载体对Ca2+的转运过程利用了ATP水解所释放的能量 B.E2中该载体通过构象变化向细胞质基质运输Ca2+导致肌收缩 C.若该载体数量不足或功能减弱可导致肌收缩的停止发生异常 D.随着待转运Ca2+浓度的增加，该载体的运输速率先增加后稳定 该Ca2+载体能催化ATP水解→需要载体，需要能量→主动运输，√； E2去磷酸化，并没有向细胞质基质运输Ca2+，×； 载体减少→肌细胞质基质中Ca2+浓度升高→肌收缩，即停止发生异常，√； Ca2+浓度增加→速率增加→受载体数量、能量限制→达到最大速率后保持稳定，√； 细胞质中积累的Na+会抑制胞质酶的活性，植物根部细胞通过多种“策略” 降低细胞质中Na+浓度，从而降低盐胁迫的损害，部分生理过程如图所示。 (1)请据图归纳概括与耐盐植物抗逆性相关的物质跨膜运输方式。 【素养提升】探究耐盐碱植物的“耐盐”策略【P48】 02 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨ 协 主 协 协 自 主 协 主 主 【素养提升】探究耐盐碱植物的“耐盐”策略【P48】 02 (2)据图可知，图示各结构中H+浓度存在明显差异， 这种差异主要由位于 上的H+－ATP泵来维持。 此过程中，H+－ATP泵作为载体蛋白在转运H+时发生的变化是什么？ 细胞膜和液泡膜 ATP水解释放的磷酸基团使载体蛋白发生磷酸化，导致其空间结构发生改变。 【素养提升】探究耐盐碱植物的“耐盐”策略【P48】 02 (3)H+的这种分布特点可将Na+转运到胞外或液泡内，Na+转运到胞外或液泡内是由 所驱动的。 若使用ATP抑制剂处理细胞，Na+的排出量会明显减少，其原因是什么？ 。 。 。 。 (4)据图分析，盐胁迫条件下，植物根部细胞降低Na+毒害的“策略”是： 。 细胞膜或液泡膜两侧的H+浓度差 使Na+进入液泡或排出细胞。 ①导致ATP合成量减少，H+的排出量减少，膜内外H+浓度梯度降低， 因：使用ATP抑制剂处理细胞， 果：Na+的排出量会明显减少。 ②而Na+的运输能量来自H+的电化学梯度， 【素养提升】小肠上皮细胞吸收物质的运输方式【P50】 02 小肠上皮细胞面向肠腔的一侧形成很多微绒毛，对吸收来自肠腔的营养物质有重要意义。 图1为氨基酸从肠腔进入组织细胞的简要过程。 (1)氨基酸从肠腔进入小肠上皮细胞是什么运输方式？判断的依据是什么？氨基酸从小肠上皮细胞到组织液是什么运输方式？ 提示：①氨基酸通过 的方式从肠腔进入小肠上皮细胞。 依据是: 。 ②氨基酸通过 的方式从小肠上皮细胞到组织液。 主动运输 协助扩散 主动运输 协助扩散 主动运输 逆浓度梯度，需要载体蛋白，需要Na+电化学梯度势能 协助扩散 【素养提升】小肠上皮细胞吸收物质的运输方式【P50】 02 小肠上皮细胞面向肠腔的一侧形成很多微绒毛，对吸收来自肠腔的营养物质有重要意义。 图1为氨基酸从肠腔进入组织细胞的简要过程。 (2)Na+从小肠上皮细胞运输到肠腔时，Na+转运蛋白的空间构象是否发生改变？并说明理由。 提示： 。 Na+从小肠上皮细胞运输到肠腔时，逆浓度梯度运输，需要ATP水解提供能量，是 ，需要 蛋白，在转运过程中空间构象发生改变。 主动运输 协助扩散 主动运输 协助扩散 主动运输 载体 是 【素养提升】小肠上皮细胞吸收物质的运输方式【P50】 02 新生儿小肠上皮细胞还能直接吸收母乳中的免疫球蛋白到血液中。人体进食后，小肠微绒毛外侧葡萄糖浓度由于二糖的水解而局部高于细胞内，这部分葡萄糖能通过GLUT2转运；大部分葡萄糖通过SGLT1转运，过程如图2所示。 (3)新生儿小肠上皮细胞直接吸收母乳中的免疫球蛋白是什么运输方式？需要膜蛋白发挥作用吗？ 提示： 新生儿小肠上皮细胞通过 直接吸收母乳中 的免疫球蛋白。需要膜蛋白发挥 功能。 胞吞 识别 【素养提升】小肠上皮细胞吸收物质的运输方式【P50】 02 新生儿小肠上皮细胞还能直接吸收母乳中的免疫球蛋白到血液中。人体进食后，小肠微绒毛外侧葡萄糖浓度由于二糖的水解而局部高于细胞内，这部分葡萄糖能通过GLUT2转运；大部分葡萄糖通过SGLT1转运，过程如图2所示。 (4)小肠上皮细胞通过SGLT1、GLUT2转运葡萄糖 分别属于什么运输方式？ 提示： SGLT1转运葡萄糖： 。 GLUT2转运葡萄糖： 。 主动运输 协助扩散 协助扩散 主动运输 注：能量来源为Na+电化学梯度势能。 关键·真题必刷【P48】 1.(2024·浙江1月选考，3)婴儿的肠道上皮细胞可以吸收母乳中的 免疫球蛋白，此过程不涉及(　　) A.消耗ATP B.受体蛋白识别 C.载体蛋白协助 D.细胞膜流动性 C 【解析】 免疫球蛋白是大分子物质，其进入细胞的方式是胞吞。 该过程会发生膜的融合，与膜的流动性有关， 需要膜上受体蛋白的识别，不需要载体蛋白协助，C×。 关键·真题必刷【P48】 2.(2024·贵州卷，4)茶树根细胞质膜上的硫酸盐转运蛋白可转运硒酸盐。 硒酸盐被根细胞吸收后，随着植物的生长，吸收的大部分硒与胞内蛋白 结合形成硒蛋白，硒蛋白转移到细胞壁中储存。下列叙述错误的是(　　) A.硒酸盐以离子的形式才能被根细胞吸收 B.硒酸盐与硫酸盐进入细胞可能存在竞争关系 C.硒蛋白从细胞内转运到细胞壁需转运蛋白 D.利用呼吸抑制剂可推测硒酸盐的吸收方式 C 硒蛋白是蛋白质(大分子物质)，转运方式为胞吐，不需要转运蛋白，×； 关键·真题必刷【P49】 3.(2023·辽宁卷，4)血脑屏障的生物膜体系在控制物质运输方式上与 细胞膜类似。下表中相关物质不可能存在的运输方式是(　　) C 选项 通过血脑屏障生物膜体系的物质 运输方式 A 神经生长因子蛋白 胞吞、胞吐 B 葡萄糖 协助扩散 C 谷氨酸 自由扩散 D 钙离子 主动运输 关键·真题必刷【P49】 4.(2024·山东卷，1)植物细胞被感染后产生的环核苷酸结合并打开细胞膜上的Ca2+通道蛋白，使细胞内Ca2+浓度升高，调控相关基因表达，导致H2O2含量升高进而对细胞造成伤害；细胞膜上的受体激酶BAK1被油菜素内酯活化后关闭上述Ca2+通道蛋白。下列说法正确的是(　　) A.环核苷酸与Ca2+均可结合Ca2+通道蛋白 B.维持细胞Ca2+浓度的内低外高需消耗能量 C.Ca2+作为信号分子直接抑制H2O2的分解 D.油菜素内酯可使BAK1缺失的被感染细胞内H2O2含量降低 B Ca2+通过通道蛋白不需要与之结合，×； 注：Ca2+通过通道蛋白内流→协助扩散； 主动运输，需要载体，需要能量，√； 调控相关基因表达，×； 不能关闭Ca2+通道→胞内Ca2+浓度升高→相关基因表达→H2O2含量升高，×； 关键·真题必刷【P49】 5.(2023·浙江1月选考，4)缬氨霉素是一种脂溶性抗生素，可结合在微生物的细胞膜上，将K+运输到细胞外(如图所示)，降低细胞内外的K+浓度差，使微生物无法维持细胞内离子的正常浓度而死亡。下列叙述正确的是(　　) A A.缬氨霉素顺浓度梯度运输K+到膜外 B.缬氨霉素为运输K+提供ATP C.缬氨霉素运输K+与质膜的结构无关 D.缬氨霉素可致噬菌体失去侵染能力 协助扩散：顺浓度梯度，√； 注：K+外流→协助扩散； 协助扩散：不需要能量，×； 缬氨霉素是一种脂溶性抗生素，有关，×； 噬菌体没有细胞膜，无效，×； 关键·真题必刷【P49】 下表为某哺乳动物细胞内外两种离子浓度的比较，如图为该动物细胞膜上的一种载体蛋白—钠钾泵 跨膜转运K+和Na+的示意图。回答下列问题： (1)根据表中数据判断，该哺乳动物细胞外的Na+转运进入细胞内的方式为 ， 甘油进入细胞的方式与该方式 (填“相同”或“不同”)。 离子 细胞内浓度/(mmol·L－1) 细胞外浓度/(mmol·L－1) Na+ 5～15 145 K+ 140 5 吸钾 排钠 细胞外 细胞内 需要载体，需要能量→主动运输(逆浓度运输) 协助扩散/被动运输 不同 关键·真题必刷【P49】 下表为某哺乳动物细胞内外两种离子浓度的比较，如图为该动物细胞膜上的一种载体蛋白——钠钾泵跨膜转运K+和Na+的示意图。回答下列问题： (2)图中的钠钾泵可以催化分解ATP，结合图表判断，细胞内侧是 . (填“A侧”或“B侧”)，判断的理由是： 细胞外 细胞内 B侧 ①据图可知，钠钾泵运输Na+和K+时需要消耗ATP水解提供的能量， 表明其运输K+和Na+的方式为主动运输，为逆浓度梯度运输； 需要载体，需要能量→主动运输(逆浓度运输) ②据表可知，细胞内侧的K+浓度高于细胞外侧，Na+浓度低于细胞外侧，故判断B侧为细胞内侧。 关键·真题必刷【P49】 (3)人体红细胞生活在血浆中，血浆的渗透压大小(溶液的渗透压主要与单位体积内的溶质微粒数有关，通常情况下，物质的量浓度越大，渗透压越大) 主要由Na+和Cl-维持。药物乌本苷能抑制钠钾泵的活性，用乌本苷处理人红细胞膜后，红细胞会不断从血浆中吸水膨胀甚至破裂，结合钠钾泵的工作原理和细胞内外渗透压的变化分析，出现这种现象的原因可能是： 因：药物乌本苷能抑制钠钾泵的活性， ①： ②： 果：红细胞不断从血浆中吸水膨胀甚至破裂。 钠钾泵不能将Na+逆浓度梯度运往细胞外，导致血浆中的Na+浓度降低 导致血浆渗透压低于红细胞内的渗透压， 微专题 特殊的跨膜运输 一、主动运输的类型 【核心要点1】ATP直接供能（ATP驱动泵） 【核心要点2】ATP间接供能（协同转运蛋白） 【核心要点3】光驱动（光驱动泵） 【回归课本】主动运输（必修一.P69黑体加粗字） 1.概念： 物质 梯度进行跨膜运输，需要 的协助，同时还 需要消耗细胞内化学反应所释放的 ，这种方式叫做主动运输。 2.意义： 主动运输普遍存在于动植物和微生物细胞中， 通过主动运输来选择 所需的物质， 代谢废物和对细胞有害的物质， 从而保证 。 逆浓度 载体蛋白 能量 吸收 排出 细胞和个体生命活动的需要 主动运输的类型 01 1.ATP直接供能（ATP驱动泵）： ①概念：由 提供能量直接驱动相应物质的运输。 ②特点：ATP驱动泵既是 ,同时也是 。 ③常考实例：Na+-K+泵、Ca2+泵、质子泵。 ATP水解 载体蛋白 催化ATP水解的酶 【常考实例】Na+-K+泵 01 【Na+-K+泵的作用机制】 每消耗 个ATP分子，逆浓度梯度泵出 个Na+和泵入 个K+， 保持膜内高钾，膜外高钠的不均匀离子分布。 1 3 2 [资料1]Na+-K+泵普遍存在于动、植物细胞质膜上，它有大小两个亚基，大亚基催化ATP水解，小亚基是一个糖蛋白。大亚基以亲Na+态结合Na+后，触发水解ATP。每水解一个ATP释放的能量输送3个Na+到胞外，同时摄取2个K+入胞，造成跨膜梯度和电位差，如此造成膜内高K+，膜外高Na+状态。 【常考实例】Ca2+泵 01 【Ca2+泵的作用机制】 每消耗 个ATP分子，逆浓度梯度转运 个Ca2+， 维持细胞质中Ca2+的低浓度水平，为Ca2+作为信号分子的快速响应提供基础。 1 2 [资料2]钙泵是Ca2+激活的ATP酶，每水解一个ATP可转运两个Ca2+到细胞外或内质网等细胞器中，形成钙离子梯度。通常细胞质中游离的Ca2+浓度很低，胞外的Ca2+即使很少量涌入胞内都会引起细胞质中游离的Ca2+浓度显著变化，导致一系列生理反应。钙离子内流能迅速地将细胞外信号传入细胞内，因此Ca2+是一种十分重要的信号物质。 【常考实例】质子泵 01 [资料3]细菌、真菌及植物细胞膜上存在P型H+泵，可通过自身的磷酸化来改变构象进行逆浓度运输H+。溶酶体、液泡等细胞器膜上存在V型H+泵，可以通过结合的ATP水解释放的能量导致其发生旋转而实现逆浓度运输H+。 【辨析】①质子泵( )： 利用ATP水解释放的能量逆浓度梯度转运H+； ②质子通道蛋白( )： 利用H+顺浓度梯度跨膜运输产生的势能来合成ATP。 主动运输 协助扩散 主动运输的类型 01 2.ATP间接供能（协同转运蛋白）： ①概念：由 提供能量驱动相应物质的运输。 ②特点：这种电化学梯度(浓度差)需要由 维持。 ③方式：同向协同运输、反向协同运输。 膜两侧离子的电化学梯度 即：离子顺浓度梯度 运输产生的势能。 ATP水解直接供能的主动运输 【补充】同向协同运输 01 [资料4]钠驱动的葡萄糖载体蛋白可利用钠钾泵产生的Na+浓度梯度来推动葡萄糖进入小肠上皮细胞，为细胞提供所需的营养物质，同时维持细胞内外物质浓度的平衡。 【思考】 ①葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞的运输方式是： 。 ②葡萄糖从小肠上皮细胞进入组织液的运输方式是： 。 主动运输 协助扩散 【补充】反向协同运输 01 [资料5]维持细胞的Na+平衡是植物的耐盐机制之一。盐胁迫下，植物细胞膜(或液泡膜)上的H+-ATP酶(质子泵)和Na+－H+逆向转运蛋白可将Na+从细胞质基质中转运到细胞外(或液泡中)，以维持细胞质基质中的低Na+水平。 【思考】使用ATP抑制剂处理细胞，Na+的排出量会明显减少的原因： . . . 。 ①导致ATP合成量减少，H+的排出量减少，膜内外H+浓度梯度（浓度差）降低， 因：使用ATP抑制剂处理细胞， 果：Na+的排出量会明显减少。 ②而Na+的运输能量来自H+的电化学梯度（顺浓度梯度运输产生的势能）， 主动运输的类型 01 3.光驱动（光驱动泵）： ①概念：利用 驱动相应物质的运输。 ②常考实例：某些细菌细胞膜上的转运蛋白；叶绿体类囊体膜上的转运蛋白。 光能 主动运输的类型 01 [资料6]某些细菌的细胞膜上的质子(H+)泵利用光能将H+逆浓度运出细胞，形成H+浓度差，H+浓度差的能量可用于ATP的形成（叶绿体的类囊体膜也存在类似的运输模式）。 【思考】 ①H+从细胞质基质外流到细胞外的运输方式是： 。 ②H+从细胞外进入细胞质基质的运输方式是： 。 主动运输 协助扩散 随堂小练【P50】 01 1.(2024·甘肃卷，2)维持细胞的Na+平衡是植物的耐盐机制之一。盐胁迫下，植物细胞膜(或液泡膜)上的H+－ATP酶(质子泵)和Na+－H+逆向转运蛋白可将Na+从细胞质基质中转运到细胞外(或液泡中)，以维持细胞质基质中的低Na+水平(见下图)。 下列叙述错误的是(　　) C 主 协 主 A.细胞膜上的H+-ATP酶磷酸化时伴随着空间构象的改变 B.细胞膜两侧的H+浓度梯度可以驱动Na+转运到细胞外 C.H+－ATP酶抑制剂会干扰H+的转运，但不影响Na+转运 D.盐胁迫下Na+-H+逆向转运蛋白的基因表达水平可能提高 主动运输-载体蛋白-转运时空间构象会发生改变，√； H+顺浓度梯度进入细胞所释放的势能是驱动Na＋转运到细胞外的直接动力，√； 会间接影响Na+的转运，×； Na+-H+逆向转运蛋白增加→促进细胞排钠→适应高盐环境，√； 随堂小练【P50】 01 2.(2024·浙江6月选考，15)植物细胞胞质溶胶中的Cl-、NO3-通过离子通道进入液泡，Na+、Ca2+逆浓度梯度转运到液泡，以调节细胞渗透压。白天光合作用合成的蔗糖可富集在液泡中，夜间这些蔗糖运到胞质溶胶。植物液泡中部分离子与蔗糖的转运机制如图所示。下列叙述错误的是(　　) C 协 主 协 主 协 主 协 01 A.液泡通过主动运输方式维持膜内外的H+浓度梯度 B.Cl-、NO3-通过离子通道进入液泡不需要ATP直接供能 C.Na+、Ca2+进入液泡需要载体蛋白协助不需要消耗能量 D.白天液泡富集蔗糖有利于光合作用的持续进行 主动运输-逆浓度梯度-维持浓度差，√； 通过离子通道运输为协助扩散：需要载体，不需要能量，√； 需要消耗能量，能量由液泡膜两侧的H+电化学梯度提供，×； 光合作用产物及时转移，减少生成物积累，有利于光合作用的持续进行，√； 随堂小练【P51】 01 1.(2024·福建厦门外国语调研)氮元素是植物生长发育必不可少的营养元素。NRT1.1(硝酸盐转运蛋白)会根据外界环境的硝酸盐浓度，通过位点的磷酸化和去磷酸化在高亲和力和低亲和力之间切换，来完成氮素的吸收，保证了植物细胞对氮素的需求，如图表示NO3-的转运过程。下列相关叙述正确的是(　　) B 主 协 主 01 A.NRT1.1只能特异性运输NO3- B.图示中，细胞外的NO3-进入细胞的方式为主动运输 C.图中P型质子泵只有运输H+的功能 D.在磷酸化和去磷酸化过程中，转运蛋白的构象不会发生变化 由图可知，NRT1.1可以运输NO3-和H+，×； 需要载体，需要能量(H+的电化学梯度)→主动运输，√； P型质子泵还有催化ATP水解的功能，×； 转运蛋白在磷酸化和去磷酸化的过程中构象会发生变化，以便转运物质，×； 随堂小练【P52】 01 2.(2025·广东清远调研)Ca2+是一种重要的信号 物质，植物细胞内的钙稳态是靠Ca2+的跨膜转运 来调节的。据图分析，不合理的是(　　) A.Ca2+进出液泡都由ATP直接供能 B.载体蛋白转运Ca2+时会发生构象改变 C.细胞质基质中Ca2+浓度比细胞外低 D.生物膜上存在多种运输Ca2+的转运蛋白 A Ca2+从液泡进入细胞质基质是协助扩散，不需要消耗能量，×； 载体蛋白在转运时，会发生构象改变，√； Ca2+从细胞外进入细胞质基质是协助扩散，顺浓度梯度，√； 如图所示，√； 协 主 协 主 协 主 3.(2025·广东六校联考)下图为跨膜运输的3种类型，下列叙述正确的是(　　) A.由图可知，甲侧是膜内，乙侧是膜外 B.类型2中转运蛋白所利用的能量是其中一种被运输物质的电化学梯度 C.图中所示的生物膜可能是动物的线粒体内膜 D.图中类型1和3消耗能量，所以是主动运输，类型2不消耗能量，所以是被动运输 随堂小练【P52】 01 B 由光能位置可知，甲侧是膜外，乙侧是膜内，×； 类型2属于ATP间接供能，由膜两侧离子的电化学梯度提供能量，√； 图中生物膜可以利用光能，所以不可能是线粒体内膜，×； 图中类型1.2.3均属于主动运输，只是利用的能量不同，×； $$