高中生物 · 物质跨膜运输:城门怎么开关
自由扩散
顺浓度、不要载体不要能
协助扩散
顺浓度、要载体不要能
主动运输
逆浓度、要载体要ATP
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。
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
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。
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?
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主动运输;胞吞胞吐也耗能,但不穿膜。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?
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协助扩散(易化扩散)。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?
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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。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)
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。错了或卡壳?回到本章对应段落,把例题和过程再顺一遍。
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。
- 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?
- 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。
- 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。