資源簡介

第4章 細胞的物質輸入和輸出
第2節 主動運輸與胞吞、胞吐
素養導引
1.生命觀念:運用結構與功能觀,說出細胞膜的特性與胞吞、胞吐的關系。
2.科學思維:采用比較與歸納的方法,說明主動運輸和被動運輸的關系。
3.科學探究:基于給定的事實,設計探究物質跨膜運輸的過程。
4.社會責任:運用物質進出細胞的知識,了解與之相關的疾病,關注人體健康。
一、主動運輸
1.特點:
(1)方向:逆濃度梯度。
(2)條件:
①載體蛋白的協助。
②消耗能量。
2.影響因素:能量和載體蛋白數量。
3.實例:離子、氨基酸、葡萄糖等逆濃度通過細胞膜。
4.意義:通過主動運輸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活的需要。
[思考]　通道蛋白參與主動運輸嗎
提示:不參與。通道蛋白參與協助擴散。
二、胞吞與胞吐
1.過程:
(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。
2.條件:
(1)消耗能量。
(2)不需要載體蛋白的協助。
(3)需要(填“需要”或“不需要”)膜蛋白參與。
3.實例:
(1)胞吞:吞噬細胞吞噬病原體、變形蟲攝取食物。
(2)胞吐:分泌蛋白的分泌。
[思考]　胞吞、胞吐體現了生物膜的何種特性
提示:一定的流動性。
科學家預測在不久的將來,能研制出可口服的“瘦素穿腸蛋白”新產品來治療肥胖,這種藥品通過口服能進入人體血液。結合所學知識判斷:
1.“瘦素穿腸蛋白”的化學本質是蛋白質,穿過小腸上皮細胞最可能的方式是胞吞作用。(√)
2.該產品跨膜轉運的過程中需要載體蛋白。(×)
分析:胞吞作用不需要載體蛋白。
學習任務一:不同運輸方式的比較
方式 方向 轉運蛋白 能量
自由擴散 順濃度 不需要 不需要
協助擴散 順濃度 需要 不需要
主動運輸 逆濃度 需要 需要
胞吞、胞吐 - - 需要
[思考探究]　如果細胞中線粒體功能障礙,哪些運輸方式會直接受到影響 為什么
提示:主動運輸、胞吞和胞吐。這些運輸方式需要能量,而能量主要由線粒體提供。
【學習加點料】
思維易錯:同一種物質進出不同細胞時,運輸方式相同嗎 舉例說明。
提示:不一定。葡萄糖進入紅細胞是協助擴散,但進入小腸上皮細胞時是主動運輸。
鹽堿地中生活的某種植物,其細胞的液泡膜上有一種載體蛋白①,能將細胞質基質中的Na+逆濃度梯度運入液泡②,減輕Na+對細胞質中酶的傷害,下列敘述錯誤的是(　　)
A.Na+進入液泡的過程屬于主動運輸
B.Na+進入液泡的過程體現了液泡膜的選擇透過性
C.該載體蛋白作用的結果不利于增強細胞吸水能力
D.該載體蛋白作用的結果有助于提高植物的耐鹽性
[解題思維]
提取關鍵點 ①載體蛋白②逆濃度梯度
轉化知識點 主動運輸的特點1.需要載體蛋白2.需要能量
排除障礙點 Na+通過主動運輸進入液泡,增加了細胞液的濃度,提高耐鹽性
【解析】選C。Na+逆濃度梯度轉運,同時要依賴載體蛋白,屬于主動運輸,A正確;Na+進入液泡的方式為主動運輸,主動運輸體現液泡膜的選擇透過性,B正確;Na+逆濃度梯度轉運入液泡后,使細胞液的濃度增高,植物細胞吸水能力增強,C錯誤;Na+進入液泡,不僅可以減輕Na+對細胞質中酶的傷害,而且細胞液濃度升高有利于細胞吸水,增強了植物對鹽堿地環境的適應性,從而提高了植物的耐鹽性,D正確。
[借題發揮]　除了主動運輸,哪種運輸方式也可以體現細胞膜的選擇通過性
提示:協助擴散。
1.有一種物質逆濃度梯度透過小腸絨毛上皮細胞膜,且需膜上蛋白質的協助。這種物質及其透過小腸絨毛上皮細胞膜的方式分別是(　　)
A.氧氣,自由擴散 B.葡萄糖,協助擴散
C.葡萄糖,主動運輸 D.蛋白質,胞吐
【解析】選C。該物質在膜上蛋白質的協助下逆濃度梯度透過小腸絨毛上皮細胞膜,故為主動運輸;葡萄糖進入小腸絨毛上皮細胞的方式為主動運輸。
2.如圖表示物質進出細胞的兩種方式,下列相關敘述錯誤的是(　　)
A.蛋白質能以圖甲所示方式進入細胞
B.圖示說明細胞膜具有流動性
C.圖甲、乙所示方式均需要消耗能量
D.圖甲、乙所示方式屬于被動運輸
【解析】選D。蛋白質是大分子物質,進入細胞的方式是胞吞,A正確;甲為胞吞過程,乙為胞吐過程,兩個過程都形成囊泡,均利用細胞膜的流動性,B正確;甲為胞吞過程,乙為胞吐過程,兩個過程都需要消耗能量,C正確;被動運輸包括自由擴散和協助擴散,胞吞和胞吐不屬于被動運輸,D錯誤。
【補償訓練】
　　甲()、乙()兩種小分子物質在細胞膜兩側的分布情況如圖所示(顆粒的多少表示濃度的高低),在進行跨膜運輸時,下列說法正確的是(　　)
A.乙進入細胞一定有載體蛋白的參與
B.乙運出細胞一定有載體蛋白的參與
C.甲進入細胞一定需要能量
D.甲運出細胞一定不需要能量
【解析】選A。乙物質進入細胞是逆濃度梯度運輸,一定是主動運輸,需要載體蛋白的協助;乙物質運出細胞是順濃度梯度,不一定需要載體蛋白的參與;甲物質進入細胞是順濃度梯度運輸,屬于被動運輸,不需要消耗能量;甲物質運出細胞是逆濃度梯度運輸,一定消耗能量。
學習任務二:影響物質運輸的因素
1.被轉運物質的濃度:
模型解讀:
(1)被轉運物質的濃度主要影響自由擴散和協助擴散。自由擴散中,被轉運物質的濃度越大,運輸速率越大。
(2)協助擴散或主動運輸中,當被轉運物質的濃度較小時,隨被轉運物質的濃度的增大,運輸速率也逐漸增大;被轉運物質的濃度達到一定程度后,運輸速率不再繼續增大,原因是受轉運蛋白數量的限制。
2.能量:
模型解讀:
編號 方式 分析
甲 自由擴散、協助擴散 自由擴散和協助擴散不消耗能量
乙 主動運輸 O~A隨著能量增加,運輸速率增加,A點以后影響因素是載體蛋白的數量
3.溫度:會影響自由擴散、協助擴散、主動運輸、胞吞、胞吐的運輸速率:
【學習加點料】
教材開發:P69 【問題探討】拓展甲狀腺濾泡上皮細胞內的碘離子濃度比血液中的高20~25倍,分析碘離子進入甲狀腺細胞的方式。
提示:主動運輸。
如圖是胡蘿卜在不同的氧濃度情況下①從硝酸鉀溶液中吸收K+和NO的曲線。影響A、B兩點和B、C兩點吸收量不同②的主要因素分別是(　　)
A.載體數量、能量 B.能量、載體數量
C.能量、能量 D.離子濃度、能量
[解題思維]
提取關鍵點 ①不同氧濃度②A、B兩點和B、C兩點吸收量不同
轉化知識點 影響主動運輸的因素
排除障礙點 B、C兩點氧濃度相同,能量相同,速率不同的原因是載體蛋白的數量
【解析】選B。無機鹽離子的吸收是主動運輸,與載體和能量有關,據圖可知:A、B兩點在同一曲線(吸收 NO)上,載體數量相同,因變量是氧濃度,A點大于B,A點有氧呼吸較強,提供能量較多,則主動運輸吸收的NO較多;而B、C兩點對應的氧濃度一樣,說明有氧呼吸提供的能量一樣,不同的是B所在的曲線NO載體數量多于C所在曲線K+載體數量,故選B。
[借題發揮]　外界溶液中離子的濃度是否影響主動運輸的速率 為什么
提示:影響,如果外界溶液中離子濃度特別低,即使載體數量和能量充足,主動運輸的速率也會很低。
如圖中能正確表示水稻細胞在不同O2濃度下,K+吸收量變化的是(　　)
【解析】選D。K+吸收方式為主動運輸,需要載體蛋白和能量,能量由細胞呼吸提供,當O2濃度為0時,水稻細胞可進行無氧呼吸,產生少量能量,也能吸收K+,當O2濃度足夠大時,會因為載體蛋白數量有限,從而限制K+吸收量,D正確。
蛙的防御措施
　　蛙類分泌的毒性肽的分子量達0.5~2 kDa,都屬于大分子分泌物,均不易被上皮細胞吸收。那它們是如何進入捕食者血液中的呢
　　體外實驗利用100 uM毒性肽培養上皮細胞未發現細胞裂解;而當使用抗菌肽與毒性肽一起培養上皮細胞時,發現細胞中乳酸脫氫酶在5 min內大量溢出;當單獨使用抗菌肽時,也產生了相似的乳酸脫氫酶溢出水平。以上實驗表明,抗菌肽可以破壞細胞,使細胞彼此斷裂游離,造成上皮細胞層穿孔,實驗結果如圖。因此,毒性肽就能更快地進入捕食者血液。而體內實驗也有相同的發現:有抗菌肽輔助時,10 min毒性肽的吸收量就已經達到了引起捕食者不良反應的劑量。
探究:
(1)毒性肽是由蛙細胞的______________(細胞器)合成,通過__________方式分泌出來。
(2)蛙類的毒性肽是如何快速進入捕食者血液,從而為蛙類贏得逃脫的可能 _____
_______________。
(3)抗菌肽是天然的殺菌物質,已廣泛應用于藥品的研發。本文的研究啟示我們,在研究抗菌肽的醫藥價值時,還應充分考慮哪些問題 ______________。
【解析】(1)毒性肽屬于生物大分子的分泌蛋白,蛋白質的合成場所是核糖體,分泌方式是胞吐。(2)蛙類的毒性肽能借助抗菌肽快速地進入捕食者的血液,抗菌肽為毒性肽滲入打破上皮細胞層屏障,從而幫助蛙類逃脫捕食者的捕食。(3)抗菌肽具有較強的殺菌作用,但在臨床應用時還要充分考慮其對上皮組織的破壞作用。
答案:(1)核糖體(核糖體和內質網)　胞吐
(2)抗菌肽為毒性肽滲入打破上皮細胞層屏障
(3)應充分考慮其對上皮組織的破壞作用(合理即可)
情境載體 情境類型為生活、學習和實踐情境,突出與生活的聯系
關鍵能力↓信息轉化 ①毒性肽屬于大分子,不易被細胞吸收②抗菌肽與毒性肽一起培養上皮細胞,或單獨使用抗菌肽時,乳酸脫氫酶溢出水平高
抗菌肽破壞細胞,造成上皮細胞層穿孔
學科素養 培養生命觀念中的結構與功能觀、科學思維中的歸納與概括等素養
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