第2節主動運輸與胞吞、胞吐1.通過比較與歸納,闡明主動運輸與被動運輸的過程和特點。2.通過對大分子物質進出細胞過程的分析,理解細胞膜的流動性與胞吞、胞吐的關系,形成結構與功能相適應的生命觀念。目標素養知識概覽一、主動運輸1.對概念的理解(1)跨膜運輸的方向:物質逆濃度梯度運輸。(2)條件:需要相應載體蛋白的協助;消耗能量。2.實例小腸上皮細胞對Na+、K+、葡萄糖、氨基酸等營養物質的吸收,是通過主動運輸進行的。3.意義通過主動運輸來選擇吸收所需要的物質,排出代謝廢物和對細胞有害的物質,從而保證細胞和個體生命活動的需要。微思考1從主動運輸條件的角度分析,與主動運輸有直接關系的細胞器有哪些?提示:線粒體(提供能量)、核糖體(載體蛋白的合成場所)。微判斷1基于對主動運輸的認識,判斷下列表述是否正確。1.氧氣濃度的高低不影響細胞逆濃度梯度吸收物質。(

)2.溫度影響主動運輸的速率,也影響被動運輸的速率。()3.主動運輸過程中載體蛋白的空間結構不發生改變。()4.協助擴散和主動運輸需要細胞膜上的同一種載體蛋白。()×√××微訓練1海帶細胞中I-的濃度比海水中高出許多,其原因是(

)A.海帶細胞膜為全透性膜 B.I-的通透性強C.海帶細胞膜上運輸I-的載體蛋白多

D.海水中的I-含量高答案:C解析:海帶對I-的吸收是主動運輸過程,從分子水平解釋,是由于海帶細胞膜上運輸I-的載體蛋白多,而載體蛋白的種類和數量決定了細胞吸收離子的種類和數量。二、胞吞與胞吐1.胞吞大分子與膜上的蛋白質結合→細胞膜內陷形成小囊→小囊從細胞膜上分離下來,形成囊泡→進入細胞內部。2.胞吐大分子先包裹在細胞內形成的囊泡中→囊泡移動到細胞膜處→與細胞膜融合→大分子排出細胞。3.條件(1)消耗能量。(2)不需要轉運蛋白的協助。(3)需要(填“需要”或“不需要”)膜蛋白參與。微思考2胞吞、胞吐與哪些細胞結構有關?提示:胞吞、胞吐都要通過囊泡實現。胞吞過程中的囊泡由細胞膜內陷形成,胞吐過程中的囊泡由高爾基體形成。胞吞形成的囊泡,在細胞內可以被溶酶體降解。微判斷2胞吞、胞吐是普遍存在的現象,判斷下列表述是否正確。1.大分子有機物要通過載體蛋白的協助才能進入細胞。()2.需要消耗ATP的運輸方式都是主動運輸。()3.蛋白質通過主動運輸方式分泌到細胞外。()4.只有大分子物質才能以胞吞、胞吐的方式進行運輸。(

)××××微訓練2下圖不能表示(

)A.腎小管細胞分泌K+B.胰島細胞分泌胰島素C.胃腺細胞分泌胃蛋白酶D.淋巴細胞分泌抗體答案:A解析:題圖表示的是胞吐過程。腎小管細胞分泌K+屬于主動運輸。三、細胞膜的選擇透過性細胞膜的功能特性是具有選擇透過性,其結構基礎是細胞膜上轉運蛋白的種類和數量或轉運蛋白空間結構的變化。一

主動運輸問題探究甲、乙、丙三種植物對土壤中M離子的吸收情況不同,甲不能吸收M離子,乙、丙能吸收且丙吸收的速率更快,據此分析回答下列問題。(1)研究表明,甲根毛細胞膜上不具有運輸M的載體蛋白,乙、丙根毛細胞膜上具有運輸M的載體蛋白,而且丙的細胞膜上運輸M的載體蛋白數量更多。這說明影響主動運輸的因素之一是什么?提示:載體蛋白的種類和數量。

(2)研究表明,丙植物對M離子的運輸速率與細胞能量供應之間的關系如下圖所示。①OA段的變化說明了什么?AB段運輸速率不再增大的原因是什么?提示:隨能量供應的增加,運輸速率增大,說明主動運輸需要消耗能量。受載體蛋白數量的限制,運輸速率不再增大。②在真核細胞中,與主動運輸關系最密切的兩種細胞器是什么?提示:核糖體和線粒體。(3)植物細胞需要從土壤溶液中吸收很多無機鹽,以滿足生命活動的需要,可見植物細胞對M離子的吸收轉運方式與被動運輸的區別是什么?提示:主動運輸是逆濃度梯度進行的,需要消耗能量,需要載體蛋白的協助;被動運輸是順濃度梯度進行運輸的,不需要消耗能量,有的需要轉運蛋白的協助。歸納總結1.幾種運輸方式的圖解2.影響主動運輸的因素及相關曲線(1)載體蛋白的種類和數量:決定所運輸的物質的種類和數量(如圖1所示)。載體蛋白的數量有限,當細胞膜上的載體蛋白達到飽和時,細胞運輸相應物質的速率不再隨物質濃度的增大而增大(如圖2所示)。(2)O2濃度:(3)溫度:規律總結探究物質跨膜運輸的方式(1)探究是主動運輸還是被動運輸。(2)探究是自由擴散還是協助擴散。典例剖析【例1】

下圖中曲線a、b表示物質跨膜運輸的兩種方式。下列表述正確的是(

)A.脂溶性小分子物質不能通過曲線a表示的運輸方式運輸B.與曲線a表示的運輸方式有關的轉運蛋白覆蓋于細胞膜表面C.曲線b表示的運輸方式的最大轉運速率與轉運蛋白數量有關D.抑制呼吸作用對曲線a和b表示的運輸方式的轉運速率均有影響答案:C解析:由題圖可知,曲線a表示物質的轉運速率與被轉運分子的濃度成正比,因此曲線a表示的是自由擴散。曲線b表示在一定范圍內物質的轉運速率與被轉運分子的濃度呈正相關,而超過一定的范圍,物質的轉運速率不再增高。這時轉運速率主要受細胞膜上轉運蛋白數量的限制,因此,曲線b表示的是主動運輸或協助擴散。脂溶性小分子物質以自由擴散的方式進出細胞。曲線a表示的是自由擴散,不需要轉運蛋白參與。抑制呼吸作用可能對曲線b表示的運輸方式的轉運速率有影響,而對曲線a表示的運輸方式的轉運速率無影響。方法歸納物質出入細胞方式的判斷技巧(1)根據分子的大小、是否需要能量和轉運蛋白進行判斷:(2)根據運輸方向判斷:順濃度梯度的跨膜運輸方式可能是自由擴散或協助擴散,逆濃度梯度的跨膜運輸方式一定是主動運輸。(不考慮胞吞、胞吐)(3)根據達到平衡時的濃度判斷:若達到平衡時細胞內外仍存在濃度差,則是主動運輸,因為自由擴散和協助擴散達到平衡時內外濃度相等。(不考慮胞吞、胞吐)學以致用1.下圖表示小腸絨毛上皮細胞內外不同離子的相對濃度。下列敘述正確的是(

)A.Na+、K+通過主動運輸進入細胞B.Mg2+、Cl-通過主動運輸進入細胞C.Cl-、Na+通過主動運輸排出細胞D.K+、Mg2+通過主動運輸排出細胞答案:C解析:據題圖可知,細胞內Na+和Cl-的濃度低于細胞外,K+和Mg2+的濃度高于細胞外,故Na+和Cl-可以通過主動運輸排出細胞,K+和Mg2+可以通過主動運輸進入細胞。二

胞吞和胞吐問題探究人類致病病毒蛋白質外殼上的某些蛋白質可以識別人宿主細胞的受體,之后細胞通過胞吞的方式攝入病毒。病毒還可以通過多種方式刺激人體的免疫細胞,受刺激的免疫細胞可以產生抗體。抗體是一種分泌蛋白,其合成、加工和分泌過程與其他分泌蛋白的形成過程基本相同。(1)病毒是如何進入人宿主細胞的?提示:侵入人體的病毒蛋白外殼上的某些蛋白質與人細胞膜表面的受體結合后傳遞信息,細胞膜內陷形成小囊,包裹病毒顆粒,小囊脫離細胞膜形成囊泡。囊泡包裹病毒進入細胞。(2)轉運蛋白雖然能夠幫助許多離子和小分子物質通過細胞膜,但是,對于像蛋白質和多糖這樣的大分子物質的運輸卻無能為力。與分泌蛋白運輸到細胞外的過程有關的細胞器有哪些?線粒體在該過程中的作用是什么?提示:內質網、高爾基體、線粒體。線粒體為該過程提供能量。(3)胞吞和胞吐過程的實現與生物膜結構的特性有什么關系?提示:兩者都依賴于生物膜的流動性。歸納總結1.過程2.結構基礎細胞膜的流動性。3.特點需要消耗細胞呼吸所釋放的能量。4.實例(1)胞吞:變形蟲攝取單細胞生物等食物;人體白細胞吞噬細菌等。(2)胞吐:變形蟲排出食物殘渣和廢物;痢疾內變形蟲分泌蛋白分解酶等。知識拓展(1)細胞膜的流動性與選擇透過性的區別。項目流動性(結構特點)選擇透過性(功能特點)基礎磷脂分子和大多數蛋白質分子都是可以運動的細胞膜上轉運蛋白的種類和數量,或轉運蛋白空間結構的變化項目流動性(結構特點)選擇透過性(功能特點)意義保證細胞的物質運輸、信息交流、分裂和融合等生命活動的進行控制物質進出細胞表現分泌蛋白的分泌、變形蟲的變形運動、吞噬細胞吞噬病菌等有些物質可進出細胞,有些物質不能進出細胞(2)細胞膜結構特點和功能特性的關系。

典例剖析【例2】受體介導的胞吞是一種特殊類型的胞吞作用,主要用于攝取特殊的生物大分子,其過程如下圖所示。下列有關敘述錯誤的是(

)A.該過程以膜的流動性為基礎B.胞吞形成的囊泡,在細胞內可以被溶酶體降解C.Na+、K+等無機鹽離子也可通過此方式運輸D.受體介導的胞吞過程存在細胞識別并需要內部供能解析:Na+、K+等無機鹽離子不能以胞吞的方式運輸。C學以致用2.下圖表示細胞對大分子物質“胞吞”和“胞吐”的過程。下列有關敘述錯誤的是(

)A.a與b均要以膜的流動性為基礎才可能發生B.a要有細胞表面識別和內部供能才可能完成C.b表示細胞分泌的同時會導致膜成分的更新D.b與a分別是細胞排泄廢物和攝取養分的基本方式答案:D解析:在胞吞與胞吐過程中,包裹大分子的小泡需要從細胞膜脫離或與細胞膜融合,這體現了細胞膜的流動性。并不是所有的大分子都能被胞吞,只有一些能被細胞表面識別的大分子才能以胞吞的方式進入細胞,并且胞吞的過程是耗能的,需要細胞內部供能才能完成。胞吐過程需要包裹大分子的小泡與細胞膜融合,其中小泡的膜可能來自高爾基體膜等細胞內等生物膜,所以胞吐過程導致了細胞中膜成分的更新。胞吞和胞吐通常只是某些大分子、有機物顆粒進出細胞的方式,細胞排泄廢物和攝取養分的基本方式是主動運輸。1.主動運輸不同于自由擴散的特點是(

)①不需要載體蛋白②低濃度→高濃度③消耗能量④需要載體蛋白⑤高濃度→低濃度⑥不消耗能量A.②③⑤ B.②③④C.①⑤⑥ D.①④⑥答案:B解析:主動運輸需要載體蛋白,自由擴散不需要載體蛋白,①錯誤、④正確;主動運輸是逆濃度梯度的運輸,自由擴散是順濃度梯度的運輸,②正確、⑤錯誤;主動運輸需要消耗能量,自由擴散不需要消耗能量,③正確、⑥錯誤。2.下圖表示小腸上皮細胞的細胞膜對不同物質的運輸方式(箭頭表示運輸的方向,黑點的數量代表每種物質的濃度),下列敘述正確的是(

)A.a物質可能是氧氣,b物質可能是葡萄糖B.a物質可能是水,b物質可能是甘油C.a物質可能是膽固醇,b物質可能是氧氣D.a物質可能是葡萄糖,b物質可能是氨基酸答案:A解析:a物質由高濃度一側運至低濃度一側,不需要轉運蛋白,也不消耗能量,運輸方式為自由擴散,故a物質可能是氧氣、水、甘油或膽固醇;b物質由低濃度一側運輸至高濃度一側,需要載體蛋白、消耗能量,運輸方式為主動運輸,故b物質可能是葡萄糖或氨基酸。3.下列物質出入細胞的方式中,必須依賴于細胞膜上的載體蛋白才能完成的是(

)A.二氧化碳由骨骼肌細胞進入血液B.氨基酸進入心肌細胞C.水分子進出細胞D.甘油進入小腸上皮細胞答案:B解析:二氧化碳通過自由擴散由骨骼肌細胞進入血液,甘油通過自由擴散進入小腸上皮細胞都不需要細胞膜上載體蛋白的協助;氨基酸通過主動運輸進入心肌細胞,需要載體蛋白的協助;水分子通過自由擴散或協助擴散進出細胞。水分子通過自由擴散進出細胞時不需要蛋白質參與,通過協助擴散進出細胞時,需要細胞膜上水通道蛋白的協助,不需要細胞膜上載體蛋白的協助。4.下列過程可用下圖表示的是(

)A.小腸上皮細胞吸收K+B.O2進入線粒體C.胰島B細胞向外分泌大分子物質胰島素D.Na+進入人體腎臟細胞答案:C解析:題圖所示為胞吐過程。小腸上皮細胞吸收K+的方式是主動運輸;O2進入線粒體的方式是自由擴散;胰島B細胞向外分泌大分子物質胰島素的方式是胞吐;Na+進入人體腎臟細胞的方式是主動運輸。5.物質進入細胞都要穿過細胞膜,不同物質穿過細胞膜的方式不同。下圖分別表示在一定范圍內細胞外物質進入細胞內的三種不同情況。據圖回答下列問題。(1)據圖指出A、B、C(M點以后)所表示的物質運輸方式:A是

,B是