第10講物質(zhì)進出細胞的方式【課標要求】1.舉例說明有些物質(zhì)順濃度梯度進出細胞，不需要額外提供能量；有些物質(zhì)逆濃度梯度進出細胞，需要能量和載體蛋白。2.舉例說明大分子物質(zhì)可以通過胞吞、胞吐進出細胞。考點1被動運輸與主動運輸考點透析知識1被動運輸1.概念：物質(zhì)以擴散方式進出細胞，不需要消耗細胞內(nèi)化學反應(yīng)所釋放的能量的跨膜運輸方式。2.形式：自由擴散(簡單擴散)和協(xié)助擴散(易化擴散)。形式自由擴散協(xié)助擴散圖示方式甲方式乙運輸方向高濃度一側(cè)→低濃度一側(cè)(順濃度梯度)概念物質(zhì)通過簡單的擴散作用進出細胞的方式借助膜上的轉(zhuǎn)運蛋白進出細胞的物質(zhì)擴散方式條件不需要轉(zhuǎn)運蛋白，不消耗能量需要轉(zhuǎn)運蛋白，不消耗能量舉例O2和CO2等氣體；水(少數(shù)情況)；苯、乙醇等葡萄糖、氨基酸的順濃度梯度跨膜運輸；水通過水通道蛋白的運輸3.通道蛋白與載體蛋白的異同通道蛋白轉(zhuǎn)運速率與物質(zhì)濃度成比例，比載體蛋白介導(dǎo)的轉(zhuǎn)運速度更快。知識2主動運輸1.物質(zhì)運輸方向：逆濃度梯度，即從低濃度一側(cè)→高濃度一側(cè)。2.條件：需要細胞膜上相應(yīng)載體蛋白的協(xié)助；消耗細胞內(nèi)化學反應(yīng)所釋放的能量。3.實例：K＋、Ca2＋、Na＋等離子通過細胞膜；小腸上皮細胞吸收葡萄糖、氨基酸等分子。4.意義：保證了活細胞和個體生命活動的需要，主動選擇吸收所需要的物質(zhì)，排出代謝廢物和對細胞有害的物質(zhì)。轉(zhuǎn)運蛋白參與物質(zhì)跨膜運輸?shù)霓D(zhuǎn)運蛋白分為載體蛋白和通道蛋白。載體蛋白既可以介導(dǎo)主動運輸，又可以介導(dǎo)協(xié)助擴散，通道蛋白一般介導(dǎo)協(xié)助擴散。通道蛋白有離子通道蛋白和水通道蛋白等。(1)離子通道和鈉鉀泵生物膜對無機離子的跨膜運輸有被動運輸(順離子濃度梯度)和主動運輸(逆離子濃度梯度)兩種方式。被動運輸?shù)耐ǖ婪Q離子通道，主動運輸?shù)碾x子載體稱為離子泵。如下圖所示：上圖中，Na＋和K＋各行其道，且只有通道開放時，離子才能順濃度梯度流動，該過程不消耗能量，屬于協(xié)助擴散(如圖中K＋通過K＋通道外流，Na＋因Na＋通道未開放而不能內(nèi)流)。鈉鉀泵能逆濃度梯度轉(zhuǎn)運Na＋和K＋，轉(zhuǎn)運方向相反，且鈉鉀泵同時具有ATP水解酶的作用，催化ATP水解并釋放能量，為Na＋和K＋主動運輸供能(如Na＋運出神經(jīng)細胞，K＋進入神經(jīng)細胞)。(2)單一運輸載體、同向協(xié)同運輸載體和反向協(xié)同運輸載體下圖中鈉鉀泵、GLUT2、GLUT5、SGLT1分別代表載體，其中GLUT5屬于單一運輸載體，只能專一性運載果糖。鈉鉀泵、GLUT2、SGLT1能運輸兩種物質(zhì)，屬于協(xié)同運輸載體，其中SGLT1、GLUT2屬于同向協(xié)同運輸載體，鈉鉀泵屬于反向協(xié)同運輸載體。思辨小練判斷下列說法的正誤：(1)轉(zhuǎn)運蛋白的種類和數(shù)量或空間結(jié)構(gòu)的變化對許多物質(zhì)跨膜運輸起決定性作用。(√)(2)在細胞膜上運輸水分子的蛋白質(zhì)有載體蛋白和通道蛋白。(×)提示：細胞膜上運輸水分子的蛋白質(zhì)是通道蛋白。(3)水分子通過細胞膜的方式是自由擴散和協(xié)助擴散。(√)(4)載體蛋白與被運輸物質(zhì)結(jié)合有特異性，通道蛋白運輸物質(zhì)沒有特異性。(×)(5)同種物質(zhì)進出同一細胞的方式一定相同。(×)(6)葡萄糖進入細胞的跨膜運輸方式都是協(xié)助擴散。(×)提示：葡萄糖進入紅細胞為協(xié)助擴散，進入小腸絨毛上皮細胞及被腎小管細胞重吸收都是主動運輸。典題說法考向1被動運輸(多選)(2024·黑吉遼卷)研究人員對小鼠進行致病性大腸桿菌接種，構(gòu)建腹瀉模型。用某種草藥進行治療，發(fā)現(xiàn)草藥除了具有抑菌作用外，對于空腸、回腸黏膜細胞膜上的水通道蛋白3(AQP3)的相對表達量也有影響，結(jié)果如圖所示。下列敘述正確的是(BCD)A.水的吸收以自由擴散為主、水通道蛋白的協(xié)助擴散為輔B.模型組空腸黏膜細胞對腸腔內(nèi)水的吸收減少，引起腹瀉C.治療后空腸、回腸AQP3相對表達量提高，緩解腹瀉，減少致病菌排放D.治療后回腸AQP3相對表達量高于對照組，可使回腸對水的轉(zhuǎn)運增加【解析】水分子跨膜運輸?shù)闹饕绞绞墙?jīng)過水通道蛋白的協(xié)助擴散，A錯誤。(2024·淮安期末)載體蛋白幾乎存在于所有類型的生物膜上，下圖為載體蛋白通過構(gòu)象改變介導(dǎo)某物質(zhì)進入細胞的示意圖。下列敘述錯誤的是(B)A.該物質(zhì)進入細胞的方式為協(xié)助擴散B.該物質(zhì)不可能是葡萄糖C.載體蛋白構(gòu)象的改變是可逆的D.載體蛋白的數(shù)量會影響該物質(zhì)的運輸速率【解析】該物質(zhì)進入細胞需要載體蛋白，順濃度梯度，不消耗能量，為協(xié)助擴散，A正確；紅細胞吸收葡萄糖的方式為協(xié)助擴散，所以該物質(zhì)可能是葡萄糖，B錯誤；載體蛋白通過構(gòu)象改變介導(dǎo)某物質(zhì)進入細胞，載體蛋白構(gòu)象的改變是可逆的，C正確；該物質(zhì)進入細胞需要載體蛋白，載體蛋白的數(shù)量會影響該物質(zhì)的運輸速率，D正確?？枷?主動運輸和被動運輸綜合(2024·鎮(zhèn)江期初)海水稻具有優(yōu)良的耐鹽堿性，下圖表示不同物質(zhì)進出根部成熟區(qū)細胞的作用示意圖，其中①和②為水進入細胞的過程。下列敘述正確的是(D)A.H＋進出液泡的過程均離不開ATP的供能B.Na＋進入細胞和液泡過程均需與膜轉(zhuǎn)運蛋白結(jié)合C.過程②的運輸速率高于①體現(xiàn)了通道蛋白體的高效性D.Na＋在液泡中的積累可提高成熟區(qū)細胞吸水能力【解析】由圖可知，H＋進液泡消耗ATP，H＋出液泡是順濃度梯度，不消耗能量，A錯誤；Na＋進入細胞不需要消耗能量，經(jīng)過的是通道蛋白，不需要與膜轉(zhuǎn)運蛋白結(jié)合，B錯誤；過程②是自由擴散，①是通過水通道蛋白的協(xié)助擴散，過程①的運輸速率高于②，能體現(xiàn)通道蛋白的高效性，C錯誤；Na＋在液泡中積累，會增加細胞液的滲透壓，從而提高細胞吸水能力，D正確。(2024·山東卷)植物細胞被感染后產(chǎn)生的環(huán)核苷酸結(jié)合并打開細胞膜上的Ca2＋通道蛋白，使細胞內(nèi)Ca2＋濃度升高，調(diào)控相關(guān)基因表達，導(dǎo)致H2O2含量升高進而對細胞造成傷害；細胞膜上的受體激酶BAK1被油菜素內(nèi)酯活化后關(guān)閉上述Ca2＋通道蛋白。下列說法正確的是(B)A.環(huán)核苷酸與Ca2＋均可結(jié)合Ca2＋通道蛋白B.維持細胞Ca2＋濃度的內(nèi)低外高需消耗能量C.Ca2＋作為信號分子直接抑制H2O2的分解D.油菜素內(nèi)酯可使BAK1缺失的被感染細胞內(nèi)H2O2含量降低【解析】環(huán)核苷酸能夠結(jié)合細胞膜上的Ca2＋通道蛋白，Ca2＋不需要與通道蛋白結(jié)合，A錯誤；環(huán)核苷酸結(jié)合并打開細胞膜上的Ca2＋通道蛋白，使細胞內(nèi)Ca2＋濃度升高，Ca2＋內(nèi)流屬于協(xié)助擴散，故維持細胞Ca2＋濃度的內(nèi)低外高是主動運輸，需消耗能量，B正確；Ca2＋作為信號分子，調(diào)控相關(guān)基因表達，導(dǎo)致H2O2含量升高，不是直接抑制H2O2的分解，C錯誤；BAK1缺失的被感染細胞，不能被油菜素內(nèi)酯活化，不能關(guān)閉Ca2＋通道蛋白，將導(dǎo)致H2O2含量升高，D錯誤?？键c2胞吞與胞吐、影響物質(zhì)運輸?shù)囊蛩乜键c透析知識1胞吞和胞吐1.胞吞和胞吐的過程運輸方式胞吞胞吐圖示過程大分子與膜上的蛋白質(zhì)結(jié)合引起這部分細胞膜內(nèi)陷形成小囊，包圍著大分子。然后其從細胞膜上分離下來，形成囊泡，進入細胞內(nèi)部的現(xiàn)象細胞需要外排的大分子，先在細胞內(nèi)形成囊泡，然后移動到細胞膜處，并與之融合，將大分子排出細胞的現(xiàn)象實例①變形蟲攝取有機物；②巨噬細胞吞噬抗原①一些激素、消化酶的分泌；②漿細胞分泌抗體原理膜的流動性2.胞吞、胞吐的意義在物質(zhì)運輸?shù)倪^程中，胞吞、胞吐是普遍存在的現(xiàn)象，它們需要消耗細胞呼吸所釋放的能量。解疑釋惑“三看法”快速判定物質(zhì)出入細胞的方式知識2影響物質(zhì)跨膜運輸?shù)囊蛩?.物質(zhì)濃度差對跨膜運輸?shù)挠绊憹舛炔钪饕绊懽杂蓴U散和協(xié)助擴散。自由擴散中，濃度差越大，運輸速率越大；協(xié)助擴散中，濃度差達到一定程度后運輸速率不再繼續(xù)增加，原因是受轉(zhuǎn)運蛋白數(shù)量的限制。主動運輸一般不受濃度差的影響。2.氧氣含量(能量、ATP量)對物質(zhì)跨膜運輸?shù)挠绊懷鯕夂客ㄟ^影響細胞呼吸進而直接或間接影響主動運輸?shù)乃俾省?1)P點時，可通過無氧呼吸為主動運輸提供能量。(2)P～Q段：隨著氧氣含量增加，有氧呼吸產(chǎn)生的能量越多，主動運輸?shù)乃俾室苍酱蟆?3)Q點以后：當氧氣含量達到一定程度后，受轉(zhuǎn)運蛋白數(shù)量以及其他因素的限制，運輸速率不再增加。3.溫度也會通過影響膜分子的運動、ATP合成酶活性等，進而影響被動運輸、主動運輸和胞吞、胞吐的速率。思辨小練1.判斷下列說法的正誤：(1)以胞吐、胞吐方式進出細胞的都是生物大分子或顆粒物。(×)提示：一些小分子，如神經(jīng)遞質(zhì)是通過胞吐釋放的。(2)巨噬細胞吞噬病原體不需要消耗能量，也不需要轉(zhuǎn)運蛋白的協(xié)助。(×)(3)胞吞或胞吐過程需要膜上蛋白質(zhì)的參與，更離不開膜上磷脂雙分子層的流動性。(√)(4)低溫使蛋白質(zhì)活性降低，因此只影響協(xié)助擴散和主動運輸。(×)(5)主動運輸不一定消耗細胞呼吸產(chǎn)生的ATP。(√)(6)胞吞過程離不開囊泡運輸?shù)淖R別和定位。(×)提示：細胞進行胞吞時，大分子等物質(zhì)需要先與細胞膜上的受體結(jié)合，才能內(nèi)陷形成囊泡。2.新生兒小腸上皮細胞直接吸收母乳中的免疫球蛋白是什么運輸方式？需要膜蛋白發(fā)揮作用嗎？需要消耗能量嗎？提示：新生兒小腸上皮細胞通過胞吞直接吸收母乳中的免疫球蛋白。需要膜蛋白發(fā)揮識別功能。需消耗能量。典題說法考向1胞吞和胞吐(2024·浙江卷)嬰兒的腸道上皮細胞可以吸收母乳中的免疫球蛋白，此過程不涉及(C)A.消耗ATP B．受體蛋白識別C.載體蛋白協(xié)助 D．細胞膜流動性【解析】免疫球蛋白化學本質(zhì)是蛋白質(zhì)，是大分子物質(zhì)，吸收方式為胞吞，需要受體蛋白的識別，不需要載體蛋白的協(xié)助，需要消耗ATP，胞吞體現(xiàn)了細胞膜具有一定的流動性的結(jié)構(gòu)特點?？枷?影響物質(zhì)運輸?shù)囊蛩?2024·南通期中)鹽堿地中過量的鈉鹽會對水稻的生存造成威脅，由我國農(nóng)業(yè)科學家陳日勝培育的“海稻86”具有良好的抗鹽堿能力。如圖為“海稻86”A.水分子主要是以圖中方式②進入根細胞的，這與細胞膜的結(jié)構(gòu)有關(guān)B.“海稻86”將根細胞細胞質(zhì)基質(zhì)中的Na＋C.SOS1和NHX對Na＋的轉(zhuǎn)運速率不受細胞呼吸強度影響D.根細胞將Na＋和H＋排出細胞外的運輸方式相同【解析】水進入海水稻的運輸方式有自由擴散(方式①)和協(xié)助擴散(方式②)兩種，水更多的是以方式②進入根細胞，這與細胞膜上的水通道蛋白有關(guān)，A正確；海水稻通過液泡吸收Na＋是從