第2節(jié)主動(dòng)運(yùn)輸與胞吞、胞吐第4章細(xì)胞的物質(zhì)輸入和輸出問題探討

人體甲狀腺分泌的甲狀腺激素，在生命活動(dòng)中起著重要作用。碘是合成甲狀腺激素的重要原料。甲狀腺濾泡上皮細(xì)胞內(nèi)碘濃度比血液中的高20-25倍。

1.甲狀腺濾泡上皮細(xì)胞吸收碘是通過被動(dòng)運(yùn)輸嗎？

2.聯(lián)想逆水行舟的情形，甲狀腺濾泡上皮細(xì)胞吸收碘是否需要細(xì)胞提供能量？

3.這在各種物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸中是特例還是有一定的普遍性？

無論是植物細(xì)胞、動(dòng)物細(xì)胞，還是微生物細(xì)胞，都有許多物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸是逆濃度梯度的。例如，小腸液中氨基酸、葡萄糖的濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于它們?cè)谛∧c上皮細(xì)胞中的濃度，但它們?nèi)匀荒鼙恍∧c上皮細(xì)胞吸收；人紅細(xì)胞中K+的濃度比血漿高30倍；輪藻細(xì)胞中K+的濃度比周圍水環(huán)境高63倍。這些物質(zhì)為什么能逆濃度梯度運(yùn)輸呢？

Na+、K+和Ca2+等離子和其他物質(zhì)在逆濃度梯度跨膜運(yùn)輸時(shí)，首先要與膜上載體蛋白的特定部位結(jié)合。由于不同離子或分子的大小和性質(zhì)不同，不同蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)差別也很大，所以一種載體蛋白通常只適合與一種或一類離子或分子結(jié)合。離子或分子與載體蛋白結(jié)合后，在細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)釋放的能量推動(dòng)下，載體蛋白的空間結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，就將它所結(jié)合的離子或分子從細(xì)胞膜一側(cè)轉(zhuǎn)運(yùn)到另一側(cè)并釋放出來，載體蛋白隨后又恢復(fù)原狀，又可以去轉(zhuǎn)運(yùn)同種物質(zhì)的其他離子或分子。

載體蛋白的特點(diǎn)：①具有特異性(或?qū)Ｒ恍?；②與被轉(zhuǎn)運(yùn)的離子或分子結(jié)合；③轉(zhuǎn)運(yùn)過程中空間結(jié)構(gòu)發(fā)生變化；④可重復(fù)利用；⑤具有飽和性。一主動(dòng)運(yùn)輸1.概念物質(zhì)逆濃度梯度進(jìn)行跨膜運(yùn)輸，需要載體蛋白的協(xié)助，同時(shí)還需要消耗細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)所釋放的能量，這種方式叫主動(dòng)運(yùn)輸。一主動(dòng)運(yùn)輸2.運(yùn)輸?shù)奈镔|(zhì)通過主動(dòng)運(yùn)輸運(yùn)輸?shù)奈镔|(zhì)：離子(H+、Na+、K+、Ca2+等)和小分子有機(jī)物(氨基酸、葡萄糖、核苷酸等)。一主動(dòng)運(yùn)輸3.意義

通過主動(dòng)運(yùn)輸來選擇吸收所需要的物質(zhì)，排出代謝廢物和對(duì)細(xì)胞有害的物質(zhì)，從而保證細(xì)胞和個(gè)體生命活動(dòng)的需要。

細(xì)胞膜的功能特性是細(xì)胞膜具有選擇透過性。4.細(xì)胞膜的功能特性

A.a可表示紅細(xì)胞從血漿中吸收K+，e可表示支氣管上皮細(xì)胞將氯離子排至支氣管腔中

B.b可表示組織液中的氧氣進(jìn)入組織細(xì)胞

C.c可表示腎小管細(xì)胞重吸收水分

D.d可表示小腸上皮細(xì)胞從小腸液中吸收葡萄糖和氨基酸

【例】下圖中a、b、c、d、e為人體內(nèi)物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的方式，下列相關(guān)敘述不正確的是（

）D5.影響物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)囊蛩丌盼镔|(zhì)濃度(或濃度差)二主動(dòng)運(yùn)輸0運(yùn)輸速率

物質(zhì)濃度(或濃度差)0運(yùn)輸速率

物質(zhì)濃度(或濃度差)A0運(yùn)輸速率

物質(zhì)濃度B自由擴(kuò)散協(xié)助擴(kuò)散主動(dòng)運(yùn)輸A點(diǎn)后受轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白數(shù)量限制B點(diǎn)后受載體蛋白數(shù)量或能量限制5.影響物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)囊蛩丌妻D(zhuǎn)運(yùn)蛋白數(shù)量二主動(dòng)運(yùn)輸0運(yùn)輸速率轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白數(shù)量0運(yùn)輸速率轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白數(shù)量A0運(yùn)輸速率載體蛋白數(shù)量B自由擴(kuò)散協(xié)助擴(kuò)散主動(dòng)運(yùn)輸A點(diǎn)后受物質(zhì)濃度限制B點(diǎn)后受能量或物質(zhì)濃度限制5.影響物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)囊蛩丌荗2濃度(或能量)二主動(dòng)運(yùn)輸0運(yùn)輸速率O2濃度或能量0運(yùn)輸速率能量A0運(yùn)輸速率O2濃度B自由擴(kuò)散協(xié)助擴(kuò)散主動(dòng)運(yùn)輸主動(dòng)運(yùn)輸A點(diǎn)后受載體蛋白數(shù)量或物質(zhì)濃度限制B點(diǎn)后受載體蛋白數(shù)量或物質(zhì)濃度限制5.影響物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)囊蛩丌葴囟榷鲃?dòng)運(yùn)輸

溫度通過影響分子運(yùn)動(dòng)而影響自由擴(kuò)散；溫度通過影響轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的活性而影響協(xié)助擴(kuò)散；溫度通過影響載體蛋白的活性和呼吸酶的活性而影響主動(dòng)運(yùn)輸。

A.圖1、圖3表示的運(yùn)輸方式是自由擴(kuò)散，圖2、圖4表示的運(yùn)輸方式是主動(dòng)運(yùn)輸

B.圖2可以表示葡萄糖進(jìn)出細(xì)胞的方式

C.圖1、圖3表示的運(yùn)輸方式都與細(xì)胞代謝產(chǎn)生的能量無關(guān)

D.圖4中，氧氣濃度是C點(diǎn)運(yùn)輸速度的限制因素，載體數(shù)量是D點(diǎn)后運(yùn)輸速度的限制因素

【例】下圖為人體內(nèi)物質(zhì)濃度或氧氣濃度與物質(zhì)跨膜運(yùn)輸速度間關(guān)系的曲線圖。下列相關(guān)敘述不正確的是（

）A二胞吞和胞吐㈠過程

胞吞：首先是大分子與膜上蛋白質(zhì)結(jié)合，從而引起這部分細(xì)胞膜內(nèi)陷形成小囊，包圍著大分子。然后，小囊從細(xì)胞膜上分離下來，形成囊泡，進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部，這種現(xiàn)象叫胞吞。二胞吞和胞吐㈠過程

胞吐：在細(xì)胞內(nèi)形成囊泡，囊泡移到細(xì)胞膜處，與細(xì)胞膜融合，將大分子排出細(xì)胞，這種現(xiàn)象叫胞吐。二胞吞和胞吐㈡實(shí)例

胞吞：變形蟲攝取水中的有機(jī)物顆?；騿渭?xì)胞生物等食物。

胞吐：分泌蛋白分泌出細(xì)胞、變形蟲排出食物殘?jiān)蛷U物。

【與社會(huì)的聯(lián)系】在人體腸道內(nèi)寄生的一種變形蟲——痢疾內(nèi)變形蟲，能通過胞吐作用分泌蛋白分解酶，溶解人的腸壁組織，通過胞吞作用“吃掉”腸壁組織細(xì)胞，并引發(fā)阿米巴痢疾。這種病原體通過飲食傳播，注意個(gè)人飲食衛(wèi)生、加強(qiáng)公共衛(wèi)生建設(shè)是預(yù)防阿米巴痢疾的關(guān)鍵措施。二胞吞和胞吐㈢特點(diǎn)

①主要是大分子和顆粒物進(jìn)出細(xì)胞的方式。

②需要消耗細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)所釋放的能量。

③不需要轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，但需要細(xì)胞膜上特定蛋白質(zhì)的識(shí)別。

④需要依賴細(xì)胞膜的流動(dòng)性。二胞吞和胞吐

為什么游離于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中的核糖體合成的蛋白質(zhì)多供細(xì)胞自身使用，而附著在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的核糖體合成的蛋白質(zhì)能夠分泌到細(xì)胞外？

因?yàn)橛坞x于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中的核糖體，所合成的蛋白質(zhì)也只能游離于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中，由于蛋白質(zhì)是大分子有機(jī)物，無法直接通過被動(dòng)運(yùn)輸或主動(dòng)運(yùn)輸穿過細(xì)胞膜運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞外，所以一般只能留在細(xì)胞內(nèi)供細(xì)胞自身使用。而附著在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的核糖體合成的蛋白質(zhì)能夠進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中，并借助囊泡移動(dòng)進(jìn)入高爾基體，經(jīng)加工包裝后，包裹在囊泡中的蛋白質(zhì)就可以胞吐的方式分泌到細(xì)胞外。

A.物質(zhì)通過胞吞和胞吐進(jìn)出細(xì)胞的過程均需要膜蛋白參與

B.在物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的過程中，胞吞、胞吐是普遍存在的現(xiàn)象，并且需要消耗能量

C.物質(zhì)通過胞吞和胞吐進(jìn)出細(xì)胞的過程依賴于細(xì)胞膜的選擇透過性

D.唾液淀粉酶從唾液腺細(xì)胞分泌到細(xì)胞外的過程屬于胞吐

【例】胞吞和胞吐是物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的一種重要方式，下列關(guān)于胞吞和胞吐的敘述錯(cuò)誤的是（

）C

綜上所述，除一些不帶電荷的小分子可以自由擴(kuò)散的方式進(jìn)出細(xì)胞外，離子和較小的有機(jī)分子(如葡萄糖和氨基酸等)的跨膜運(yùn)輸必須借助于轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，這又一次體現(xiàn)了蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的承擔(dān)者。一種轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白往往只適合轉(zhuǎn)運(yùn)特定的物質(zhì)，因此，細(xì)胞膜上轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的種類和數(shù)量，或轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白空間結(jié)構(gòu)的變化，對(duì)許多物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸起著決定性的作用，這也是細(xì)胞膜具有選擇透過性的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。像蛋白質(zhì)這樣的生物大分子，通過胞吞或胞吐進(jìn)出細(xì)胞，其過程也需要膜上蛋白質(zhì)的參與，更離不開膜上磷脂雙分子層的流動(dòng)性?？偨Y(jié)練習(xí)與應(yīng)用一

概念檢測(cè)1.⑴×

⑵×

⑶×⑷√

2.A3.A練習(xí)與應(yīng)用二

拓展應(yīng)用1.放入蒸餾水中，其伸縮泡的伸縮頻率加快；放入海水中，其伸縮泡的伸縮頻率減慢。練習(xí)與應(yīng)用二

拓展應(yīng)用2.實(shí)驗(yàn)思路：取甲、乙兩組生長(zhǎng)狀態(tài)相同的檉柳幼苗，放入適宜濃度的含有Ca2+、K+的溶液中；甲組給予正常的細(xì)胞呼吸條件，乙組抑制細(xì)胞呼吸；一段時(shí)間后，測(cè)定兩組植株根系對(duì)Ca2+、K+的吸收速率。若兩組植株對(duì)Ca2+、K+的吸收速率相同，說明檉柳從土壤中吸收無機(jī)鹽為被動(dòng)運(yùn)輸；若乙組吸收Ca2+、K+速率明顯小于甲組，說明檉柳從土壤中吸收無機(jī)鹽是主動(dòng)運(yùn)輸。復(fù)習(xí)與提高一

選擇題1.A2.A3.C4.D復(fù)習(xí)與提高二

非選擇題1.從上到下、從左至右依次是：自由擴(kuò)散，協(xié)助擴(kuò)散，主動(dòng)運(yùn)輸；高濃度到低濃度、不需要轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、不需要能量，高濃度到低濃度、需要轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、不需要能量，低濃度到高濃度、需要載體蛋白、需要能量，大分子有機(jī)物和顆粒物進(jìn)出細(xì)胞的方式、不需要轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、需要能量；O2、CO2出入細(xì)胞，血液中的葡萄糖進(jìn)入紅細(xì)胞，紅細(xì)胞吸收K+，細(xì)胞分泌蛋白質(zhì)類激素。復(fù)習(xí)與提高二

非選擇題2.⑴K+和Mg2+