從兩道高考題談主動運輸過程中三種轉運蛋白的作用機制及功能教研論文課題報告經驗交流

1、從兩道高考題談主動運輸過程中三種轉運蛋白的作用機制及功能教研論文課題報告經驗交流 2016年全國理綜和江蘇卷同時對離子泵及主動運輸進行考查。 全國卷選擇題第2題：離子泵是一種具有ATP水解酶活性的載體蛋白，能利用水解ATP釋放的能量跨膜運輸離子。下列敘述正確的是（ ） A.離子通過離子泵的跨膜運輸屬于協(xié)助擴散 B.離子通過離子泵的跨膜運輸是順著濃度梯度進行的 C.動物一氧化碳中毒會降低離子泵跨膜運輸離子的速率 D.加入蛋白質變性劑會提高離子泵跨膜運輸離子的速率 江蘇卷選擇題第6題：右圖為一種溶質分子跨膜運輸的示意圖。下列相關敘述錯誤的是（ ） A.載體逆濃度運輸溶質分子 B.載體具有ATP酶活

2、性 C.載體和轉運方式不同 D.載體轉運溶質分子的速率比自由擴散快 全國試卷第2題要選對C并不難，但用江蘇卷的考生如果沒有對離子泵及載體蛋白質有全面了解，則B與C選項極難區(qū)分，學生選對B命中率會大大降低。故借此兩高考試題，本文將講述主動運輸過程中三種重要載體蛋白的作用機制及功能，以幫助學生增強分析問題的能力。 一、ATP-驅動泵 ATP-驅動泵本身是一種載體蛋白，也是一種ATP酶，能催化ATP水解，由ATP水解提供能量，主動運輸轉運Na+、K+、Ca+等，典型代表為Na+-K+泵。在動物細胞膜上存在有大量Na+-K+泵，它可以將細胞內Na+泵出細胞外，同時又將細胞外K+泵入細胞內，在泵入泵出的

3、過程中每個ATP分子水解可泵出3個Na+，泵入2個K+，均為逆濃度梯度，又需載體協(xié)助，故這一過程為主動運輸。 二、協(xié)同運輸器 動物細胞對葡萄糖和氨基酸等的主動運輸，不直接利用ATP水解的能量而是由膜上Na+-K+泵排出的Na+所產生的電化學梯度使物質進入細胞。這一過程由膜上的Na+-K+泵和載體蛋白共同協(xié)作完成。Na+-K+泵將Na+泵出細胞外，膜外Na+濃度高于膜內，由此產生電化學梯度，Na+和糖（或氨基酸等）分別與載體蛋白不同位點結合，借電化學梯度使糖（或氨基酸等）相伴逆濃度梯度進入膜內，故這種載體蛋白又稱協(xié)同運輸器。如圖a、b所示，江蘇卷圖中上半部分為協(xié)同運輸載體為該協(xié)同運輸器，需要強調

4、的是協(xié)同運輸不等于協(xié)助擴散，也屬于主動運輸。協(xié)同運輸有同向轉移和異向轉移。如Na+與葡萄糖等相伴同向進入細胞屬于同向轉移；而Na+與H+等也可相伴異向轉移，即伴隨Na+進入細胞而將H+等輸出細胞。 三、H+-ATP酶泵 對于植物、真菌質膜上沒有Na+-K+泵，而有H+泵，H+泵同時也是H+-ATP酶，由H+泵用ATP水解的能量將H+泵出細胞，這樣膜外H+高于膜內，由此建立H+電化學梯度，可以將糖和氨基酸等帶入細胞內。 另一種H+泵可以將胞內H+泵入溶酶體、液泡等細胞器中。這有助于胞液PH中性和細胞器內PH酸性，酸性環(huán)境對許多細胞器行使其功能是必不可少的條件。 在一些光合細菌細胞膜上還具有光激活H+泵，產生H+電化學梯度，驅動溶質進入細胞。