楼层: 首页/ 生物/ 物质跨膜运输:城门怎么开关
输

高中生物 · 物质跨膜运输:城门怎么开关

Membrane Transport · 被动、主动与胞吞胞吐
上一章说细胞膜是“有选择的城门”,这一章专门讲城门怎么开关:小分子靠扩散和载体,大分子靠胞吞胞吐。学会判断一种物质是怎么过膜的,是后面学呼吸、光合、神经调节的基础。
①
自由扩散

顺浓度、不要载体不要能

②
协助扩散

顺浓度、要载体不要能

③
主动运输

逆浓度、要载体要ATP

④
胞吞胞吐

大分子、膜泡包裹

开场场景:氧气从肺泡进血液、葡萄糖进红细胞、碘在甲状腺里越积越浓——同样是过细胞膜,方式却完全不同。判断口诀先记牢:顺还是逆浓度?要不要载体?要不要能量?三问一答,方式自现。

卡必背概念 / 过程
自由扩散:顺浓度梯度,不需载体、不耗能。例:O₂、CO₂、水、甘油、乙醇、脂溶性维生素
协助扩散:顺浓度梯度,需载体蛋白、不耗能。例:葡萄糖进红细胞
主动运输:逆浓度梯度,需载体蛋白、耗ATP。例:小肠吸收葡萄糖、氨基酸;根吸收矿质离子
胞吞:大分子附着膜→膜内陷→囊泡进细胞(如白细胞吞病菌)
胞吐:囊泡与膜融合→排出(如分泌蛋白、神经递质释放)
特点:自由/协助扩散统称被动运输,顺浓度、不耗能;主动运输保证细胞按需吸收
载体蛋白:具专一性和饱和效应(数量有限)
口诀:自由扩散不用帮,协助扩散靠帮忙,主动运输逆着扛耗能,大分子靠胞吞胞吐膜泡装。

义是什么:顺流 vs 逆流

大白话:水往低处流是自由扩散,不用帮忙不花钱。若物质自己过不去、得借“船”(载体蛋白)顺流过去,就是协助扩散。逆着浓度把物质往高处搬,就得既雇船又烧油(ATP),这是主动运输。

为什么要主动运输:细胞需要按需生活——哪怕外面碘少,甲状腺也要把碘浓集进来。这保证了细胞能按自己需要选择性吸收。

路怎么想到的:三问判断法

第一问:顺浓度还是逆浓度?顺的大概率是被动运输。第二问:要不要载体?脂溶性小分子直接穿磷脂双层=自由扩散;借通道/载体=协助扩散。第三问:逆浓度或需选择吸收=主动运输,必耗能。

胞吞胞吐:针对的是大分子或颗粒,它们根本不穿过磷脂双分子层,而是被膜泡包裹着进出;这过程耗能,也依赖膜的流动性。

核心过程:三道例题

例1:O₂ 进入组织细胞、葡萄糖进入红细胞、小肠上皮细胞吸收葡萄糖,分别是什么方式?
审题:三问判断法。
逐步:O₂ 脂溶性小分子顺浓度→自由扩散;葡萄糖进红细胞顺浓度借载体→协助扩散;小肠吸收葡萄糖逆浓度耗ATP→主动运输。
例2:腌制糖醋蒜时,醋和糖能进入大蒜细胞,原理是什么?
审题:膜失去选择透过性。
逐步:高浓度醋使细胞失水死亡,细胞膜失去选择透过性,糖和醋自由进入。活细胞是不会让糖随意进去的。
例3:白细胞吞噬侵入人体的病菌,属于哪种运输方式?
审题:大分子/颗粒进出。
逐步:病菌是颗粒,细胞膜内陷把它裹进细胞形成囊泡→胞吞,耗能,依赖膜的流动性。

用途与案例

生活:凉拌菜出汤

加盐后外界浓度高,菜细胞失水——水分子顺相对含量梯度自由扩散出去,盘子里就有汤了。

农业:烧苗

一次施肥过浓,土壤溶液浓度大于根细胞液,根反而失水,植物萎蔫——“烧苗”。

展往哪儿长

初中:知道细胞膜控制物质进出。高中:本章把进出方式分成四类;下一章酶、ATP、呼吸光合都建立在“主动运输耗能”上。大学:分子生物学讲通道蛋白、离子泵(如钠钾泵)的精细机制。

拓展:水分子还可通过细胞膜上的水通道蛋白快速进出,这也是协助扩散的一种。

防坑警示

别把葡萄糖运输一刀切:葡萄糖进红细胞是协助扩散,葡萄糖被小肠上皮吸收是主动运输——看方向和部位。胞吞胞吐没有穿过膜磷脂双分子层,却照样耗能。

练习

基础:需要消耗 ATP 的跨膜运输方式是哪一种?

查看解答主动运输;胞吞胞吐也耗能,但不穿膜。
做对了?很好,下一题/下一章走起。
错了或卡壳?回到本章对应段落,把例题和过程再顺一遍。

进阶:已知某物质顺浓度梯度进入细胞,必须依赖载体蛋白、不耗能,这是什么方式?

查看解答协助扩散(易化扩散)。
做对了?很好,下一题/下一章走起。
错了或卡壳?回到本章对应段落,把例题和过程再顺一遍。

思考:为什么低温会影响物质跨膜运输速率?

查看解答低温既降低分子运动速率,又影响呼吸酶活性使 ATP 减少,还使膜流动性下降;对主动运输影响尤其大。
做对了?很好,下一题/下一章走起。
错了或卡壳?回到本章对应段落,把例题和过程再顺一遍。

证教材级补充:质壁分离与复原(水分子的跨膜)

质壁分离:成熟植物细胞的原生质层(细胞膜+液泡膜+两层间细胞质)相当于半透膜。外界溶液浓度 > 细胞液时,细胞失水,原生质层收缩而细胞壁不收缩,发生质壁分离;再放入清水,细胞吸水复原。

为什么能证明膜是选择透过性膜:只有活细胞的原生质层才相当于半透膜;细胞死亡后膜变全透,蔗糖也能进去,就不再发生质壁分离。所以质壁分离还能用来判断细胞死活、粗略测细胞液浓度。

拓展例题:用 0.3 g/mL 蔗糖溶液处理洋葱表皮,出现质壁分离;滴加清水后未复原,可能原因?蔗糖溶液浓度过高或时间过久,细胞因过度失水而死亡,膜失去选择透过性,无法再吸水复原。
做对了?很好,下一题/下一章走起。
错了或卡壳?回到本章对应段落,把例题和过程再顺一遍。
记
小结卡

① 自由扩散:顺浓度、无载体、不耗能(O₂、水、甘油)。

② 协助扩散:顺浓度、要载体、不耗能(葡萄糖进红细胞)。

③ 主动运输:逆浓度、要载体、耗ATP;大分子走胞吞胞吐。

费曼学习法:讲给别人听
合上书本,假装对面坐着一个高二的小孩,把这三件事说清楚——说不清楚的地方,就是你没真懂。
  1. 用自己的话讲:把三种跨膜运输比作过一座河,自由扩散、协助扩散、主动运输分别像什么?
  2. 举个反例:为什么糖醋蒜能入味而活细胞不会随便让糖进来?细胞死亡后膜失去选择透过性。
  3. 哪里还卡壳:葡萄糖两种方式、质壁分离条件——哪句要翻书就圈哪里。