细胞运输

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你知道你的想法和感觉，甚至你的肌肉运动的方式，都是基于同样的原理，就像三年级的老物理定律?聪明的人已经处理好了。这是真的。臭味从高浓度区域转移到低浓度区域。就像你的神经元递质从一个神经元移动到另一个神经元，或者钙离子在你的肌肉细胞中泛滥。所以臭味通常会向离你最近的鼻子靠近，就是这样。

AP生物学的人不会问谁在考试中放屁了。但他们会问关于细胞运输的问题，所以你需要了解这类东西。我将从被动传输开始然后讲扩散，渗透和促进扩散。最后我会讲主动运输，包括膜泵，内吞作用和外吐作用。

让我们从被动运输开始。什么是被动运输？被动交通的概念是，正如它所暗示的，它是被动的。这意味着它不需要来自细胞的任何细胞能量。相反，这种能量来自哪里？它来自热。现在，如果你增加热量，这会加快物体进出细胞的速度。或者，如果你减少热量，就会减缓物质进出细胞的运动，比如营养物质或废物。这是我们把东西放在冰箱里的一个很好的理由。如果我们不想让细菌和真菌吃我们的食物，我们就把它们放在冰箱里。四摄氏度的温度使一切都在缓慢移动，因此分子不能进入细菌，也不能快速生长。让我们进入第一种被动传输，叫做扩散。

扩散定义为颗粒从高浓度区域到低浓度区域的随机运动。这让人们感到困惑。让我这样说吧。假设你有一大盒乒乓球，你把它们扔了，乒乓球会做什么？它们掉下来，开始反弹。他们会呆在这个漂亮的乒乓球立方体里，在空中上下弹跳吗？如果他们这样做了，就逃跑，因为宇宙即将结束。

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然而，你知道，它们会分散到各处。为什么?乒乓球会说:“哦!看那边。有个地方我没去过。我们到那边去吧。”不，这是随机运动。事情是随机的。有时看看我们的选举结果。如果我们看一下这个，是这样的，乒乓球就像分子。 They're just randomly going from where there is a lot of then to where there is not a lot of them. Now what we call the difference in the amount of stuff in this area and the amount of stuff over there? That's called the concentration gradient.

在科学中，这是一个小提示，如果你看到梯度，这意味着两个区域之间的差异。不管是浓度梯度还是温度梯度。热能，这是什么意思？热度。这就是两个区域之间的温差。

一般来说，物质的浓度从高到低。梯度越陡，差越大，扩散就越快。

比如有一次我坐了三天的火车旅行，等我旅行完的时候，我们连淋浴都没洗。所以我身上的臭味非常严重。我周围有一股很低的臭味。所以生物就像波浪一样从我身上扩散开来。而如果我只是做一点运动，在我洗完澡之后，扩散的速度会稍微低一点。

下面是他们在AP生物考试中喜欢问的一个技巧性问题。想象一下你说细胞外有氧气；细胞外高浓度，细胞内低浓度。比如说二氧化碳，在细胞的内部，而不是细胞的外部。两种不同分子的浓度梯度对其中一种分子的扩散速率有影响吗？不，原因是，氧分子只是从有很多氧分子的地方，到没有那么多氧分子的地方。他们什么都不知道，他们还活着。二氧化碳只是从有很多的地方移动到没有那么多的地方。为什么？它们只是通过随机运动来完成。

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所以如果你记住这一点，你会在这类考试中做得更好。让我们来看第二种被动运输，叫做渗透作用。现在你需要知道这个定义。如果你在任何关于细胞运输的作文问题上重复这个定义，你一定会得一分。

渗透作用是水在半透膜上的扩散。正如你可能知道的，这意味着它是一种特殊的扩散形式。特别是水。人们说，“我需要通过潜移默化来学习。”不，你不能。这是知识的运动，不是水。现在，这整个半渗透的东西是什么？这意味着它是一种膜或屏障，只允许某些东西通过。它是半透水的。渗透意味着一切都可以通过。半决赛意味着有些人可以，有些人不能。

现在要记住你的细胞。你的细胞有一层膜，一层活的血浆或细胞膜。它有能力一刻一刻地改变进来的和不进来的。这使得它成为一种特殊的半透膜，叫做选择性渗透膜。

在美联社官方的渗透生物学实验室里，他们使用了一种叫做透析管的东西。所以如果你想知道那是什么，那是一种特殊的塑料，它有微小的孔，足够大，可以容纳小分子。比如说盐离子可以通过，但是像淀粉这样的大分子不能通过。让我们看一看，当你把它放入水中时会发生什么。

所以如果我把一个细胞，比如这个红细胞，放到和它差不多的水里。假设它周围的水是80%的水，细胞内部也是80%的水。每当一个水分子离开这里，就会有另一个水分子离开。这意味着流入和流出是相等的。这叫做动态平衡。有一个词叫“主音”它指的是力量或者你拉东西的能力。

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“iso”是什么意思?在几何中，在等腰三角形中，它的意思是相等。所以等于拉。也就是说，物质浓度相同的水，不是水，叫做等渗。如果你们有人用过隐形眼镜，你们应该知道用盐水浸泡隐形眼镜。盐水溶液中加入了盐，使隐形眼镜浸泡的水等渗到你的细胞中。这样，如果你把隐形眼镜戴在角膜上，它们在吸出或倒出水分时不会造成任何损害。让我们继续，来看看其他的低渗情况。

你已经听说过“皮下注射”的根源，比如皮下注射针或体温过低。Hypo的意思如下。低渗溶液比细胞对水的拉力小。如果它对水的吸引力比细胞小，那就意味着水不是被倒入细胞，而是被推出。什么是低渗溶液？让我们假设我们把一些动物细胞，比如这些红血球，放入100%的水，0%的物质中。没有盐，什么都没有。你知道红细胞虽然有水，但也有一些物质；蛋白质，离子等等。所以它们可能只有80%是水。

如你所见，这是浓度梯度。这里的半透膜不允许蛋白质或盐进出。所以水会不断地流入，导致细胞膨胀。最终，它会导致细胞裂解也就是爆裂。这是低渗的。标准低渗溶液是纯蒸馏水。

现在我们来看看什么是高渗溶液。高渗溶液，hyper表示过量。就像一些过度活跃的人，他们过度活跃，就像我。高渗溶液对水有更强的吸引力。是什么使它对水有如此高的吸引力?因为里面的东西太多了。

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所以，如果我们说40%的物质像盐，那只剩下60%的水。如果这又是80%的水，80%到60%，从高到低。科学家是懒惰的，他们总是喜欢把事情安排得从高到低，因为这样我们可以思考…事情会做什么？它们从高处跌落到低处。因此，水将从细胞内部的高浓度水流出。这会导致细胞萎缩，有时他们会称之为圆齿，只是为了迷惑你。这只是意味着它们变小了。

这就是为什么如果你妈妈告诉你，“嘿，你嗓子疼？去用热盐水漱口吧。”我们想怎么办？你的喉咙痛是由你喉咙里的细胞发炎引起的，那里有一堆细菌。为了减少炎症，需要用热盐水从你的细胞中吸出一些多余的水，这样它们会感觉更好，加上攻击它的细菌，它们就会死亡。让我们继续。

这是动物细胞，那植物细胞呢?因为记住，它们有坚硬的细胞壁。你可以看到他们做了同样的事情。在高渗、高盐度的水中，水会离开它们它们会经历所谓的质壁分解;即细胞壁内的细胞萎缩。细胞本身的作用有点像自行车轮胎的内胎。膨胀有助于保持细胞壁的刚性。所以如果你分离一个植物细胞，这整个植物都会发生，那么它就会失去所谓的充盈压力。它开始枯萎。这就是为什么在中世纪和中世纪之前的战争中经常用盐来对付敌人。 Because if you invade somebody's land and you really want to hurt them, put a bunch of salt in their farmlands because then all their plants will wilt and die.

如果你在与植物细胞等渗的植物细胞上喷洒一些水，进出的水量是相同的。

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如果你把它放入蒸馏水中，它会膨胀，因为液泡会开始从外面过多的蒸馏水中吸收越来越多的水。这让它变得浮夸。它有高膨压。如果你去杂货店，我当地的杂货店，每五到十分钟你就会听到闪电的声音。很快他们就开始喷水了。他们为什么把水喷在蔬菜和水果上?这不是为了帮助它们生长，它们已经出了地，不能再长了。这样做是为了让它们丰满起来，让你觉得它们很新鲜。

这就足够了。然而，科学界的人都不喜欢把事情简单化。一个对数学很感兴趣的人说:“嘿，我们试着想办法把数学加进去怎么样?”这时他们想到了水势这个概念，根据细胞壁产生的压强来计算能吸收多少水。

现在这里面有很多复杂的数学，但是不要太担心。因为如果他们要问一个关于这个的论文问题，要求你用更复杂的部分做一些计算，这个负ICRT的东西，他们必须给你这个公式。那么水势是什么呢？这是一个特定地区向其他地方捐赠水的能力。他们用希腊字母Psi，这是三叉戟。想想小美人鱼，她的父亲在旁边，他有什么？三叉戟因为他住在水下，那里有很大的潜力。

所以水势由两部分组成；水里物质或溶质的量的影响，然后是压力的大小。如果你的牢房里有很多东西，它会使它吸水。但最终，大量的水进入细胞，细胞内的压力增加，水开始被挤出。如果我把一百万美元放在一辆小型丰田普锐斯的后座上，人们就会很快进入。这就像有很多溶质。

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人们进去，就像水一样，他们想进去。但最终，如果有20个人在普锐斯里为那一百万美元而争斗，当一个人进来时，有人被剪切压力推了出去。这是压强分量的作用。

现在要计算溶质分量，你要做负的运算，这是技巧的一部分。你添加的东西越多，就会减少该地区的贡献水量。I是电离常数，你通常不用担心这个。假设它是1。比如氯化钠是2，因为你知道氯化钠分解成钠离子和氯离子，当你放入水中。但一般来说，就像我说的，假设它通常是1。C是溶质的浓度，也就是物质的量浓度。我知道你现在回想起《化学》这是溶液中溶质的物质的量浓度。

R是气体常数，是化学的另一个倒叙。再说一次，他们必须把这个给你。它是0.0821，然后是一堆单位，谁在乎呢。T是温度，这是诀窍。如果你曾经看到27摄氏度的温度，不要用27，用300。因为他们在做的是，那是开尔文。这里的温度是开尔文，这是绝对温度，当一切停止运动时，零是。水在273开尔文结冰。所以你需要把摄氏度转换成开尔文，这就是为什么我说注意27度。因为作为一名教师，我讨厌学生在简单的数学上犯错误。300是一个简单得多的数字，因为它是3的倍数，然后再加上两个零。这就是为什么他们经常使用27度。

所以你插上这个，你会得到一个号码。让我跳过这个直到最后。总是假设它是0.32，0.34。让我告诉你他们会在实验室里用这个。

所以通常你会在一个关于这个的实验论文问题上看到，你会看到类似这样的图表，你拿一堆土豆核，或者西葫芦核，或者一片土豆或者西葫芦。

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然后把它放入不同的溶液中。我可以把土豆核扔进零摩尔水里，那是蒸馏水。我看到的是随着水的流动它吸收越来越多的水。它的质量增加了18%当我把它放入0.2摩尔蔗糖溶液中，会看到一些水进来。在0.4摩尔溶液中，它失去了水。这告诉我什么，为什么它会失去水?因为它比外面的溶液含有更多的水。如果我看一下它们与零变化的截距，它大约是0.3。这就是为什么当它下降到这里时，我们看到越来越多的水流失因为我们放入了越来越高渗的溶液。

被动传输的最后一种形式称为促进扩散。现在你们记得扩散是指物质从高浓度区域扩散到低浓度区域。促进意味着使事情变得更容易。那么，为什么我们需要让事情变得更容易呢？小分子，比如不带电荷的氧气，可以直接穿过膜。然而，其他带电的分子，如钠离子和氯离子，它们的电荷太大，无法通过，或者大分子无法通过膜。因此，我们需要为他们的入境提供便利。让我们看看膜。

你记得，细胞膜上有这些磷脂和疏水性脂肪酸。这些物质阻碍了大多数物质通过膜的运动。所以如果我们想让东西搬进来，我们就建一条隧道穿过它。这就是你们将在促进扩散中看到的，这些蛋白质通道。就像这是教室的墙，这些是门。因为出于某种原因，我的学生无法通过墙上的裂缝进入教室，他们需要一个叫做“门”的大入口进入我的教室。现在当我打开门的时候，我不是跑出去抓孩子然后把他们扔进去，不。我只是打开门，他们进来或者出去。

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易化扩散。记住，促进扩散是被动传输的一种形式，它不需要任何能量。有几种不同的方法可以设置蛋白质。这是一个蛋白质通道，它只是一个门，一个通道。这些是载体蛋白，它们会随着物体的移动而改变形状，就像酒店的旋转门一样。在进入主动转运之前，我要讲的最后一件事是，这是一种选择性渗透膜。我之前提到过的透析管，它有一层膜，但只有孔。你的细胞有时确实想让东西进去，有时又不想进去。

在这些通道中有小的襟翼，可以打开或关闭就像通过门口打开或关闭一扇门一样。这是一个常见的例子。葡萄糖是细胞的主要燃料。你通常希望它能穿过细胞。如何打开葡萄糖通道的门?你已经知道答案了。糖尿病患者需要注射什么?你知道，这是胰岛素。胰岛素有什么作用?它落在蛋白质通道上，导致门打开，葡萄糖进入。 Now what if you don't need any more glucose? Then your insulin levels drops, the door closes and the glucose stops moving in. That's it.

现在我们将继续进行主动传输。现在请记住，主动运输是指细胞必须提供自己的能量。这是一种物质的运动，需要细胞消耗一些自身能量，通常以ATP的形式。这就把东西从一个低浓度的区域转移到一个已经高浓度的区域。这是向上移动的浓度梯度，而不是让它滚下来。就像一块巨石一样，如果你必须移动一块巨石，那么从高浓度到低浓度将它从山上移动下来是非常容易的。但是要把它带到山顶，需要很多能量。

第一种主动输送叫做膜泵。这很像促进扩散，你有蛋白质通道，但它有点像我的门。

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我打开教室的门，是的，几个孩子会跑进跑出，因为纯粹是因为无聊。但是当上课铃响的时候，很多时候你不得不站在门外说：“进来吧。”我正在花我的精力把孩子们拉进来上课。这就是你的细胞用很多不同的化学物质做的事情。所以你要做的是，你有蛋白质，很像那些蛋白质通道。但是，不要只是去让东西进出，然后说去强迫东西使用能量。它们有很多不同的工作方式。一个非常常见的方法是，如果这里有一些我想搬进去的东西，这些橙色的小六边形，蛋白质现在是这样的。它有一个形状，允许特殊的形状进来。这是三级结构，记住三级结构。当你谈论薄膜泵时，提到主动运输，当你谈论这些薄膜泵有多具体时，这会让你得到另一点。假设这是钠。

我想让钠进入细胞。现在我让它进来了。对不起，这是在牢房里，我想把它抽出来。所以钠进入，然后我花费一些能量改变形状，把吸盘弹出。现在，一个细胞经常非常努力地在细胞外获得高浓度的钠，在细胞内获得高浓度的钾。如果你还记得钠钾泵，这是生物学中最常见的膜泵例子之一。

所以如果你看到钠钾泵或者有时他们会缩短它，因为它是一种酶。他们会说钠钾ATP酶，因为它是用ATP来做的。这就是他们在说的。

这是主动传输的第一部分。其他两种类型的主动传输非常不同。第一个是内吞作用。

在《科学》杂志上，其中一个技巧是，科学家喜欢使用他们自己的小“行话”。这有点像你们这些青少年。

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你不断地改变俚语，让我们成年人感到困惑。我这代人，坏就是好的，就是为了把他们的父母弄糊涂。现在，事情是'diss'或'sketch'，奇怪。但是当科学家们这么做的时候，他们通常会去找一种叫做拉丁语的语言，他们从拉丁语中获取各种词根。Endo意为进入cyt意为细胞，osis意为一个过程。所以这意味着“进入细胞过程”。所以这里发生的是，细胞想要得到一些大分子，或者如果你是白细胞，甚至可能是像细菌一样大的东西。所以白细胞试图吃掉细菌，它太大了，无法通过膜泵。所以它所做的是，它会腐蚀细菌并把细菌包裹在一个充满薄膜的袋子里。现在细菌被困在了白细胞里，拼命想要出来，但为时已晚。 And so that's what we see here.

内吞作用有两个分支。保持这一点的一个方法是思考你自己。你把大东西包在嘴里，然后咽下去。有两种东西。有吃，这叫做吞噬作用，还有喝，这是液体。那是胞饮。所以，如果一个细胞在吞噬一个大的固体颗粒，比如细菌，那就是吞噬作用。这是内吞作用的一个子集。例如，如果它试图将油滴作为液体吸收，那就是胞饮作用。噬菌体是一个词根，意思是吃。所以吃东西是通过细胞过程进行的。皮诺的意思是饮酒，通过细胞过程饮酒。

我们在这里看到的是，假设我们不想要一些随机的东西，我们想要一些特定的东西。所以我们看到这些小星星的形状降落在特殊的蛋白质受体上。记住蛋白质受体，当你们谈论细胞运输时，这是另一个能让你们在AP生物学论文中获得分数的东西。当它落在受体上时，这会导致膜向内弯曲并将其拉入。

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如果这是你想扔掉的东西呢。这个过程意味着细胞外的过程，你称之为什么？好吧，猜猜out的词根是“exo”。你已经看到了“退出”这样的词。

所以胞吐作用是出口大的物质，比如膜袋里的蛋白质。你要做的就是逆向进行内吞作用。这里我们看到一个袋子，里面装满了我们想要丢弃在细胞外的东西。你会经常在一篇文章中看到这个概念，当他们讨论蛋白质合成的时候，他们会让你描述蛋白质合成的过程。然后他们会问这是如何从细胞中导出的?这时你提到了胞吐作用。只要你提了，就可以走了。这里涉及的是高尔基体，或高尔基体，或高尔基复合体，不管他们怎么称呼它们，高尔基体。

因此，蛋白质是在粗面内质网上合成的，放入低膜袋中，送到高尔基体，高尔基体修饰这些蛋白质。然后他们把这些物质送到细胞膜上，然后细胞膜把它们排出体外。就这样。这是主动运输。

所以你有膜泵，内吞和外吞。

我们开始吧。我们现在已经讨论了细胞传输的基础，你知道有主动传输和被动传输。被动传输不需要细胞的能量消耗。它包括扩散，一种称为渗透的特殊扩散，只涉及水。然后促进扩散，包括允许物质进出细胞的蛋白质通道。主动运输需要消耗ATP，也有三种。有一种膜泵，利用ATP通过细胞膜上的特殊蛋白质将物质进出。有一种内吞作用，当你把东西带进细胞时，它把它们包裹在膜上。然后是胞吐作用，也就是反向的内吞作用。你拿一个膜袋，把它和另一个膜合在一起，做那些事。有了这个你就可以参加考试了。[0:24:00]