《主動運輸與胞吞、胞吐》素養(yǎng)導學

第2節(jié)主動運輸與胞吞、胞吐一、主動運輸1.運輸方向:從_______→_______。2.運輸條件:(1)_________________。(2)需要消耗細胞內化學反應所釋放的能量。低濃度高濃度需要載體蛋白協助3.實例:小腸上皮細胞吸收葡萄糖。4.意義:保證活細胞能夠___________________,主動選擇吸收_____________,排出____________________________。按照生命活動的需要所需要的物質代謝廢物和對細胞有害的物質【激疑】動物細胞吸收葡萄糖的方式一定相同嗎?提示:不一定相同。小腸上皮細胞吸收葡萄糖的方式是主動運輸,紅細胞吸收葡萄糖的方式是協助擴散。

二、胞吞與胞吐結合胞吞和胞吐的運輸特點,判斷下列說法的正誤:1.大分子物質進出細胞的方式為胞吞、胞吐。 ()2.細胞胞吞的過程中要依賴細胞膜的流動性。 ()√√3.胞吞、胞吐過程主要依靠膜的變形,是不需要消耗能量的。()提示:胞吞、胞吐需要消耗能量。4.細胞在不斷胞吞的過程中,細胞膜的面積會越來越小。()提示:生物膜之間是可以相互轉化的,細胞膜的面積大小存在著動態(tài)平衡?！痢林R點一主動運輸與胞吞、胞吐1.主動運輸與胞吞、胞吐的比較:方式主動運輸胞吞、胞吐運輸方向低濃度→高濃度是否需要載體蛋白需要不需要能量消耗消耗方式主動運輸胞吞、胞吐模型實例小腸吸收葡萄糖、無機鹽等胞吐:分泌蛋白的分泌2.載體蛋白的特性:(1)專一性:一種載體蛋白在對細胞內外物質進行運輸時只能對應地運送唯一的一種或性質非常相近的一類物質。(2)飽和性:細胞膜上的載體蛋白數量有限,在運輸過程中當所有載體蛋白都已承擔相應的運輸任務時,運輸的速度不再因其他條件而加快?！舅伎肌び懻摗考毎ず图毎髂の瘴镔|時都具有選擇性,但因其功能不同,所選擇吸收的物質不同,試結合膜的組成成分分析二者選擇性差異的原因是什么。(科學思維)提示:蛋白質是生命活動的主要承擔者,由于膜蛋白的差異導致選擇性出現差異。

【素養(yǎng)案例】(2016·全國卷Ⅰ改編)已知線粒體能夠合成一種高能物質ATP,該物質水解的過程中能為生命活動供能。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【解題導引】(1)審題關鍵:“ATP水解供能”“離子泵”“ATP水解酶活性”是題目的關鍵信息。(2)判斷技巧:不耗能、不需要轉運蛋白→自由擴散;不耗能、需要轉運蛋白→協助擴散;耗能、需要載體蛋白→主動運輸。

【解析】選C。本題主要考查物質進出細胞的方式。A項,由題干“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”可知,這種跨膜運輸方式屬于主動運輸,故錯誤。B項,主動運輸可以逆濃度梯度進行,故錯誤。C項,動物一氧化碳中毒后會使細胞呼吸受抑制,細胞產生的ATP減少,影響了載體蛋白對ATP的水解,降低了離子泵跨膜運輸離子的速率,故正確。D項,加入蛋白質變性劑后,離子泵會變性從而失去轉運離子的功能,降低了離子泵跨膜運輸離子的速率,故錯誤?！舅仞B(yǎng)·探究】——母題追問(1)生命觀念——結構與功能觀上題D項加入蛋白質變性劑后,會影響小腸上皮細胞吸收氨基酸嗎?提示:小腸上皮細胞吸收氨基酸需要載體蛋白協助,加入蛋白質變性劑,會影響載體蛋白的功能,所以影響小腸上皮細胞吸收氨基酸。

(2)科學思維——演繹與推理限制了細胞內線粒體的功能之后,哪些跨膜運輸會受到影響?為什么?提示:主動運輸、胞吞、胞吐。因為這些跨膜運輸是耗能的?！舅仞B(yǎng)·遷移】如圖表示胰島B細胞對不同物質的運輸情況,下列敘述與圖中相符的是(

)

A.運輸Ca2+的載體蛋白也可以運輸其他金屬離子B.K+通道結構改變可導致細胞無法吸收K+C.胰島素的釋放以細胞膜的選擇透過性為基礎D.葡萄糖都是通過圖中的運輸方式進入各種細胞【解析】選B。載體蛋白具有專一性,運輸Ca2+的載體蛋白不能運輸其他金屬離子,A錯誤;K+通道是由膜上的蛋白質構成的,組成通道的蛋白質結構改變導致通道結構改變,進而導致細胞無法吸收K+,B正確;胰島素是以胞吐的方式釋放的,以細胞膜的流動性為基礎,C錯誤;題圖中的葡萄糖是以協助擴散的方式進入細胞,小腸上皮細胞吸收葡萄糖的方式是主動運輸,D錯誤?！痉椒ㄒ?guī)律】判斷物質出入細胞的方式的兩種方法(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。知識點二影響物質運輸速率的因素1.濃度差:(1)由于自由擴散不需要轉運蛋白和能量,所以物質運輸速率與物質濃度成正比。(2)由于協助擴散和主動運輸需要轉運蛋白,所以當所有的轉運蛋白都被利用了之后,物質的運輸速率將達到最大(P點),此時限制物質運輸速率的因素主要是轉運蛋白的數量。(3)由于主動運輸可以逆濃度梯度運輸物質,所以當細胞內濃度大于細胞外濃度時,物質仍可以被吸收進入細胞。2.O2濃度:(1)甲圖代表的物質運輸方式為自由擴散或協助擴散。(2)乙圖代表主動運輸方式。①A點時,物質運輸所需的能量由無氧呼吸提供;②AP段表明隨著O2濃度的增加,有氧呼吸產生的能量增多,主動運輸的速率增大。③P點以后,當O2濃度達到一定程度后,受轉運蛋白數量等因素的限制,運輸速率不再增加。3.溫度:(1)從細胞膜的結構特點分析,溫度會影響細胞膜的流動性進而影響物質運輸速率。(2)從代謝的角度分析,高溫或低溫均會影響酶的活性,進而影響細胞的能量供應,影響物質運輸速率?！舅伎肌び懻摗?.雖然主動運輸可以逆濃度吸收生物所需要的物質,但是如果外界營養(yǎng)物質濃度太低對細胞正常的生命活動也會有影響。試舉例進一步說明。(生命觀念)提示:生物對營養(yǎng)物質有一個量的要求,如果相關的營養(yǎng)物質在外界太少,無論如何進行主動運輸都不能滿足生物的需求。例如:缺碘的山區(qū),由于營養(yǎng)缺乏,該地區(qū)的人多患“大脖子病”。植物缺鎂,葉片會變黃。

2.線粒體內膜含有一種蛋白質,H+可以順濃度差通過這種蛋白質,該過程體現了該蛋白質的什么功能?(生命觀念)提示:作為轉運蛋白,體現了蛋白質的運輸功能?！舅仞B(yǎng)案例】研究發(fā)現,在小腸絨毛的微絨毛面存在著兩種運輸葡萄糖的載體——SGLT1和GLUT2,前者是主動運輸的轉運蛋白,后者是協助擴散的轉運蛋白?？茖W家根據不同葡萄糖濃度下的運輸速率繪制出如圖曲線,下列說法中不正確的是(

)A.細胞運輸葡萄糖時,協助擴散最高速率約為主動運輸最高速率的3倍B.在較低濃度下,主動運輸的載體先達到飽和狀態(tài)C.小腸絨毛細胞對葡萄糖的兩種運輸方式同時進行D.在較高濃度下,細胞主要依賴主動運輸來增大吸收速率【解題導引】(1)審題關鍵:“SGLT1——主動運輸的轉運蛋白”“GLUT2——協助擴散的轉運蛋白”“橫坐標——葡萄糖濃度”。(2)曲線關鍵:隨著葡萄糖濃度的變化,關注兩條曲線的變化趨勢差異?！窘馕觥窟xD。由圖可知,細胞運輸葡萄糖時,協助擴散最高速率是30左右,主動運輸是10左右,故A正確;在較低濃度下主動運輸先達到飽和狀態(tài),故B正確;小腸絨毛細胞對葡萄糖的兩種運輸方式是同時進行的,故C正確;在較高濃度下,細胞主要依賴協助擴散來增大吸收速率,故D錯誤?！舅仞B(yǎng)·探究】——母題追問(1)生命觀念——物質與能量觀小腸絨毛的微絨毛中有兩種運輸葡萄糖轉運蛋白的意義是什么?提示:總體來說提高對葡萄糖的吸收能力。既有協助擴散的轉運蛋白,也有主動運輸的轉運蛋白,可以在吸收葡萄糖的過程中盡可能減少能量消耗。(2)科學思維——推理與分析本題中兩種運輸的速度都不會隨著葡萄糖濃度的增加一直增加,兩種運輸方式都有最大速度的原因完全相同嗎?為什么?提示:不完全相同。本題中協助擴散的速度受限于轉運蛋白的數量。主動運輸的速度不僅會受限于轉運蛋白的數量,還會受限于能量供應?！舅仞B(yǎng)·遷移】1.將某活組織放入適宜的完全營養(yǎng)液中,置于適宜的條件下培養(yǎng)。培養(yǎng)液中甲、乙兩種離子的濃度保持相等且恒定,定期測得細胞中兩種離子的含量,得到如圖所示曲線。據圖分析下列敘述中正確的是(

)A.兩種離子均只能從低濃度的一側運輸到高濃度的一側B.該組織細胞運輸離子甲的轉運蛋白數量比運輸離子乙的數量多C.該組織細胞吸收甲、乙兩種離子的方式分別是自由擴散和主動運輸D.圖中的兩條曲線不能體現細胞膜的選擇透過性【解析】選B。圖示顯示:初始階段,兩種離子在細胞內的濃度均低于細胞外,隨著時間的推移,兩種離子在細胞內的濃度逐漸升高并且高于細胞外濃度,說明兩種離子既可從高濃度的一側運輸到低濃度的一側,也能從低濃度的一側運輸到高濃度的一側,A錯誤;在相同的時間內,細胞內的離子甲的濃度高于離子乙的濃度,說明該組織細胞運輸離子甲的轉運蛋白數量比運輸離子乙的數量多,B正確;兩種離子可以從低濃度的一側運輸到高濃度的一側,表明該組織細胞吸收甲、乙兩種離子的方式均為主動運輸,C錯誤;綜上分析,圖中的兩條曲線能體現細胞膜的選擇透過性,D錯誤。2.小鼠細胞在濃度為100mmol·L-1和300mmol·L-1的物質N溶液中,某時刻吸收物質N的速率依次是10mmol·min-1和20mmol·min-1,下列相關敘述正確的是(

)A.持續(xù)增加物質N的濃度,其進入細胞的速率會持續(xù)增大B.增加氧氣的濃度,物質N進入細胞的速率會持續(xù)增大C.增加轉運蛋白的數量,物質N進入細胞的速率會持續(xù)增大D.無法確定物質N進入細胞的方式【解析】選D。若小鼠細胞吸收物質N的方式是協助擴散或主動運輸,則隨物質N的濃度持續(xù)增加,吸收速率不會持續(xù)增大,A項錯誤;若細胞吸收物質N的方式是自由擴散或協助擴散,則吸收速率與氧氣濃度無關