主动运输是粒子逆着浓度梯度，从低浓度移向高浓度，并使用呼吸作用释放的能量。扩散则是顺着梯度移动，不需要细胞提供能量。要检查的就是两件事：方向和能量。
这一课承接用浓度差解释扩散和渗透作用，属于跨膜运输。你还需要细胞与显微镜里关于细胞的知识。
两者并排比较有什么不同？
| 特征 | 扩散 | 主动运输 |
|---|---|---|
| 方向 | 顺着浓度梯度 | 逆着浓度梯度 |
| 呼吸作用的能量 | 不需要 | 需要 |
| 膜蛋白 | 简单扩散不需要 | 使用载体蛋白 |
| 氧气减少的影响 | 对速率没有直接影响 | 速率下降，因为呼吸作用减弱 |
| 何时结束 | 浓度相等时净移动停止 | 能使细胞内浓度高于细胞外 |
最后一行是关键。扩散只能把差异抹平，主动运输却能制造或维持差异。
细胞为什么要费这个劲？
根毛细胞需要硝酸盐这类矿物质离子来合成蛋白质。土壤水中这些离子的浓度往往很低。如果细胞只靠扩散，离子只会进入到两边浓度相等，然后就停下。
细胞消耗能量把离子逆着梯度搬进来，就能积累比单靠扩散多得多的离子。这就是根毛细胞含有很多线粒体的原因，线粒体通过呼吸作用释放能量。
例题详解
以下数字为练习而编。一个细胞处在含 0.02 单位某种离子的溶液中，细胞内的浓度是 0.15 单位。一段时间后，细胞内浓度升到 0.20 单位。
当细胞被加入一种会停止呼吸作用的物质后，吸收也停止了。
问题： 这种离子是通过扩散还是主动运输进入的？请解释。
第一步，比较浓度。 外面是 0.02，里面是 0.15，所以里面较高。
第二步，找出移动方向。 离子进入细胞，也就是朝浓度更高的方向，这是逆着梯度。
第三步，找额外证据。 呼吸作用停止时，吸收也停止。扩散不需要细胞的能量，仍会继续，所以这指向一个需要能量的过程。
第四步，下结论。 离子是通过主动运输进入的，因为它逆着浓度梯度移动，并且依赖呼吸作用的能量。
好的答案会同时写出两项证据，而不是只写一项。
要留意的错误
一个错误是根据物质的名称下判断，而不是看数据。另一个错误是只因为速度快就认为是主动的。
错误答案： 离子很快进入细胞，所以一定是主动运输。
速度不是判断标准。在陡的梯度和短的距离下，扩散也可以很快，而且完全不需要细胞的能量。
改正的方法是用两个检验：它是否逆着梯度移动？它是否依赖呼吸作用？单看速率两项都看不出来。
如果移动是顺着梯度，又不受呼吸作用影响，那就是扩散。
自我检测
先作答，再打开解答。
1. 某离子在细胞内是 0.50 单位，在细胞外是 0.10 单位。它移出细胞，而且移除氧气后速率不变。是扩散还是主动运输？
查看答案
里面比外面高，而离子移出细胞，所以是顺着梯度移动。速率不取决于氧气，所以不需要呼吸作用。这是扩散。
2. 为什么根毛细胞含有很多线粒体？
查看答案
线粒体通过有氧呼吸释放能量。细胞需要这些能量，才能通过主动运输逆着浓度梯度吸收矿物质离子。
3. 某离子在细胞内的浓度高于细胞外，但细胞仍在吸收它。写出一项你想确认它是主动运输的证据。
查看答案
证明在呼吸作用减弱时吸收会变慢或停止，例如氧气减少或加入呼吸抑制剂。逆着梯度移动，加上依赖能量，就指向主动运输。
下一步
接下来，通过解读质量变化数据练习阅读实验数字，然后在跨膜运输练习题组中检测整个课题。
学生常常要在三四个不同的例子中看到同一个概念，两项检验才会变成自动反应。我们的老师在生物线上一对一补习中，可以按你需要的节奏提供新的例子。