师：同学们，大家好。今天我们要学习高中生物人教版必修一第四章第二节的内容：主动运输与胞吞胞吐。
通过上节课的学习，我们知道物质的跨膜运输，有的通过简单扩散，有的需要借助膜上的转运蛋白进行扩散，比如葡萄糖。这是科学家解析的葡萄糖转运蛋白的结构示意图。我们知道葡萄糖运输异常会引发糖尿病，而我们体内还有一种重要物质——碘，它是合成甲状腺激素的重要原料。碘在我们机体内是如何运输的呢？现在我们一起来关注教材中“问题探讨”的例子。
我们从食物中获取碘，经过吸收进入血液，碘要从血液进一步运输到甲状腺滤泡上皮细胞，在甲状腺上皮细胞中合成甲状腺激素。那么，甲状腺滤泡上皮细胞是以什么方式吸收碘的呢？下面我们一起来思考“讨论”中的三个问题。
首先是第一个问题，甲状腺滤泡上皮细胞吸收碘是通过被动运输吗？大家注意到材料中提到甲状腺滤泡上皮细胞内碘的浓度比血液中的要高20 - 25倍，我们已经了解被动运输的特点是顺浓度梯度运输，而甲状腺滤泡上皮细胞吸收碘却是逆浓度梯度的，所以这不是被动运输。
接下来，我们联想一下逆水行舟的情形，甲状腺滤泡上皮细胞吸收碘是否需要细胞提供能量呢？顺浓度运输就像顺水行舟，借助水的势能就能前行。而逆浓度运输则是逆水行舟，需要借助外界的外力帮助，因此是需要细胞提供能量的。
第三个问题，这在各种物质的跨膜运输中是特例还是有一定的普遍性呢？其实这具有普遍性。例如小肠腔中的氨基酸、葡萄糖的浓度，远远低于小肠上皮细胞中的浓度，但它们仍能被小肠上皮细胞吸收。再如，人的红细胞中钾离子的浓度比血浆高出30倍，但它仍然会逆浓度吸收钾离子。还有轮藻细胞中钾离子的浓度比周围水环境高出63倍，但它依然会从水环境中吸收钾离子。由此可见，无论是植物细胞、动物细胞还是微生物细胞，都有许多物质的跨膜运输是逆浓度梯度的。
那么，为什么有些物质是逆浓度梯度运输的呢？这有什么意义呢？顺浓度时细胞只能通过扩散吸收或排出一些物质，有很大局限性，而逆浓度运输不受物质浓度限制。细胞可以通过这种运输方式选择吸收所需物质，排出代谢废物和对细胞有害的物质，从而保证细胞和个体生命活动的需要。
那么，这些物质如何逆浓度梯度运输呢？需要什么条件呢？我们来模拟几个场景。小球自行滚下坡，可以看作是被动运输中的自由扩散，小球借助势能顺势从上往下走。车载小球下坡可以看作被动运输中的协助扩散，小球借助势能和载体顺势从上往下走。而车载小球上坡可以看作是主动运输，它不能顺势往下，需要为它提供载体和能量才能完成。因此，物质逆浓度梯度进行跨膜运输需要载体蛋白的参与，同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，我们把这种方式叫做主动运输。
这个过程具体是怎样进行的呢？我们以钙离子的运输为例，一些离子和其他物质在逆浓度跨膜运输时，首先要与膜上载体蛋白的特定部位结合。离子或分子与载体蛋白结合后，在细胞内化学反应能量的推动下，载体蛋白的空间结构会发生变化，从而将它所结合的离子或分子从细胞膜的一侧运输到另一侧并释放出来，随后载体蛋白又恢复最初状态。
这里我们要注意，由于不同离子或分子的大小和性质不同，蛋白质的空间结构差别也很大，所以一种载体蛋白通常只能与一种离子或者分子结合。因此，载体蛋白有以下特点：一是具有特异性；二是会与被转运的离子或分子结合；第三，转运过程中它的空间结构会发生变化；最后，载体蛋白作用后会恢复原状，所以可以重复被利用。那么，载体蛋白的功能一旦发生异常，会对我们人体造成什么影响呢？我们前面提到葡萄糖转运蛋白异常会引发糖尿病，教材中还提到另一种疾病——囊性纤维化，其发生的主要原因就是患者肺部的支气管上皮细胞表面转运氯离子的载体蛋白功能发生异常，导致患者支气管中的粘液增多，造成细菌感染。因此，研究各种转运蛋白的特点，能为一些因转运蛋白异常导致的疾病的治疗带来希望。
现在我们小结一下主动运输的要点。我们把物质逆浓度运输，需要载体蛋白协助，同时还需要消耗细胞内化学反应所释放能量的方式，称之为主动运输。它的特点是逆浓度梯度运输，需要借助载体蛋白，且需要消耗细胞内化学反应所释放的能量。其意义在于，通过主动运输，我们可以选择吸收所需物质，排出代谢废物和对细胞有害的物质，从而保证细胞和个体生命活动的需要。主动运输典型的例子有哪些呢？小肠上皮细胞吸收各种离子、氨基酸、葡萄糖，以及植物吸收矿质元素等等，这些都属于主动运输。