主动运输与胞吞胞吐

第二节

主动运输与胞吞、胞吐问题探讨人体甲状腺分泌甲状腺激素，在生命活动中起着重要的作用。碘是合成甲状腺激素的重要原料。甲状腺滤泡上皮细胞内碘浓度比血液中高20~25倍。讨论甲状腺滤泡上皮细胞1.甲状腺滤泡上皮细胞吸收碘是通过被动运输吗？2.联想逆水行舟的情形，甲状腺滤泡上皮细胞吸收碘是否需要细胞提供能量？3.这在各种物质的跨膜运输中是特例还是有一定的普遍性？不是需要细胞提供能量具有普遍性哺乳动物细胞内外Na+和K+浓度细胞内ci血浆中coNa+10～20mmol/L约150mmol/LK+约100mmol/L约5mmol/L问题：怎样建立和维持哺乳动物细胞内高浓度的K+、细胞外高浓度的Na+?钠钾泵细胞外细胞内主动运输在自然状态下逆浓度梯度进行，运输过程中需要消耗能量以改变载体蛋白的构象问题：试从进化历程中能量获取的角度分析：为什么自然状态下难以存在顺浓度梯度的主动运输？物质逆浓度梯度进行跨膜运输，需要载体蛋白的协助，同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，这种方式叫作主动运输逆浓度（一般会图示示意）载体蛋白（载体蛋白结合是运输具有专一性的基础）能量（引起载体构象的改变）1.4.2.1主动运输思考·讨论问题1：某载体蛋白能通过主动转运物质A。物质B和物质A具有极其相似的结构，那么该载体蛋白是否有可能主动转运物质B？钠钾泵可以在细胞内外建立Na+浓度梯度，相当于储存了电势能。小肠绒毛上皮细胞通过消耗这一电势能主动吸收葡萄糖。问题2：小肠绒毛上皮细胞游离面通过何种方式吸收葡萄糖？其基底侧通过何种方式将葡萄糖转运出去？这样的运输方式对于机体减少能量消耗有何积极意义？思考·讨论物质逆浓度梯度进行跨膜运输，需要载体蛋白的协助，同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，这种方式叫作主动运输逆浓度（一般会图示示意）载体蛋白（载体蛋白与被转运物质结合是专一性的基础）能量（引起载体构象的改变）能量源自ATP水解或电势能。1.4.2.1主动运输细胞膜上转运蛋白的种类和数量，或转运蛋白空间结构的变化，对许多物质的跨膜运输起着决定性作用，这也是细胞膜具有选择透过性的结构基础肺黏液阻塞了气道模拟题提示：囊性纤维化病主要源于患者转运氯离子的CFTR蛋白异常，导致患者支气管黏液增多，易发细菌感染。CFTR蛋白运输氯离子时消耗ATP，因此曾被认作是介导主动运输的载体蛋白（如教材，模拟题也会如此考察）。后研究发现CFTR是通道蛋白，其并不与氯离子结合，ATP作用是改变CFTR的构象，使CFTR在“开放”和“关闭”两种状态之间转换。当细胞摄取大分子时，首先是大分子与膜上的蛋白质结合，从而引起这部分细胞膜内陷形成小囊，包围着大分子。然后小囊从细胞膜上分离下来，形成囊泡进入细胞内部，这种现象叫作胞吞细胞需要外排的大分子，现在细胞内形成囊泡，囊泡移动到细胞膜处，与细胞膜融合，将大分子排出细胞，这种现象叫作胞吐1.4.2.2胞吞与胞吐胞吞、胞吐过程的实现与生物膜的特性有什么关系？游离于细胞质基质中的核糖体合成的蛋白质多是供细胞自身使用，而附着在内质网上的核糖体合成的蛋白质能够分泌到细胞外。试分析其中的道理。胞吞胞吐只运输大分子吗？说明你判断的理由。思考·讨论当细胞摄取大分子时，首先是大分子与膜上的蛋白质结合，从而引起这部分细胞膜内陷形成小囊，包围着大分子。然后小囊从细胞膜上分离下来，形成囊泡进入细胞内部，这种现象叫作胞吞细胞需要外排的大分子，先在细胞内形成囊泡，囊泡移动到细胞膜处，与细胞膜融合，将大分子排出细胞，这种现象叫作胞吐1.4.2.2胞吞与胞吐模拟题提示：胞吞胞吐需要蛋白质的参与（模拟题可能认为不需要），离不开膜脂的流动性，且需要消耗细胞代谢所释放的能量。问题1：甲状腺球蛋白通过何种方式运出甲状腺滤泡上皮细胞进入甲状腺滤泡中？甲状腺球蛋白加碘之后的产物通过何种方式进入甲状腺滤泡上皮细胞？说出你做出判断的理由。问题2：据图分析，I-通过何种方式进入甲状腺滤泡上皮细胞？请推测：I-从甲状腺滤泡上皮细胞运进甲状腺滤泡的运输方式。问题3：早期认为甲状腺激素（T3和T4）属于脂溶性物质，按照这种观点，甲状腺激素通过何种方式进出细胞？后来研究发现甲状腺激素在生理条件下是带电荷的，据此运出甲状腺滤泡上皮细胞需要/不需要膜转运蛋白的协助？主动运输和胞吞、胞吐主动运输胞吞、胞吐自然状态下运输方向逆浓度梯度需要消耗能量载体构象改变蛋白质膜脂流动性依赖需要消耗主动运输物质从低浓度一侧运输到高浓度的一侧，需要载体蛋白的协助，同时还需能量细胞外细胞内细胞膜载体蛋白能量细胞外细胞内细胞膜载体蛋白能量主动运输特征：逆浓度梯度运输1.需要载体2.需要消耗能量3.主动运输的例子卡车载货上坡注意：载体蛋白具有专一性，一种载体只能与一种相应的被运输的物质相结合。也就是说，不同的物质需要不同的载体运输。不同细胞膜上运输物质的载体的种类和数量是不同的。

Na+

、K+、Ca2+、Mg2+等无机盐离子通过细胞膜；小肠上皮细胞吸收葡萄糖、氨基酸分子主动运输的意义：保证了活细胞能够按照生命活动的需要，主动选择吸收所需要的营养物质，排出代谢废物和对细胞有害的物质。注意：主动运输:能够体现对矿质离子选择性主动运输协助扩散自由扩散生物小分子的跨膜运输类型运输速率浓度差自由扩散协助扩散主动运输载体有专一性和数量是有限的浓度差运输速率能量（ATP）运输速率细胞外浓度因此，在协助扩散和主动运输中，具有“饱和效应”对比比较三种物质运输方式的异同：项目自由扩散协助扩散主动运输运输方向是否需要载体蛋白是否消耗细胞内的能量代表例子顺浓度梯度顺浓度梯度逆浓度梯度不需要需要需要不消耗不消耗需要消耗氧气、水、二氧化碳等通过细胞膜葡萄糖通过红细胞葡萄糖、氨基酸通过小肠上皮细胞膜；离子通过细胞膜等小分子物质跨膜运输三种方式的比较物质出入细胞的方式被动运输主动运输自由扩散协助扩散物质运输方向是否需要载体蛋白是否需要消耗能量举例

顺浓度梯度高浓度低浓度

顺浓度梯度高浓度低浓度

逆浓度梯度低浓度高浓度不需要需要需要不消耗不消耗消耗

O2、CO2、H2O、甘油、乙醇、苯葡萄糖进入红细胞Na+、K+、Ca2+等离子；小肠吸收葡萄糖、氨基酸。大分子物质进出细胞的方式胞吞胞吐描述模式图1、胞吞接触包围凹陷分离需要能量2.胞吐包围移动融合排出需要能量小结1.小分子物质跨膜运输的三种方式主动运输被动运输是否消耗能量自由扩散协助扩散是否需要载体蛋白2.大分子物质跨膜运输的方式---胞吞与胞吐需要能量，体现了细胞膜的流动性习题：

1、新生儿小肠绒毛上皮细胞通过消耗能量，可以直接吸收母乳中的免疫球蛋白和半乳糖。这两种物质分别被吸收到血液中的方式是()

A．主动运输、主动运输

B．胞吞、主动运输

C．主动运输、胞吞

D．被动运输、主动运输B习题：

2、下图是胡萝卜在不同的含氧情况下从硝酸钾溶液中吸收K＋和NO的曲线。影响A、B两点和B、C两点吸收量不同的因素分别是A．载体数量、能量 B．能量、载体数量C．载体数量、离子浓度 D．能量、离子浓度A主动运输与胞吞、胞吐一、主动运输1.定义：物质逆浓度梯度跨膜运输，需要载体蛋白的协助，同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的能量。2.实例：①植物根部细胞吸收无机盐离子②甲状腺细胞吸收碘离子③动物细胞吸收钾离子和排出钠离子(Na-K泵)④小肠上皮细胞和肾小管上皮细胞吸收葡萄糖、氨基酸等。①被运输的特定分子或离子与载体蛋白结合②在细胞内化学反应释放的能量推动下，载体蛋白的空间结构发生改变，将所结合的离子或分子从细胞膜一侧转运到另一侧并释放出来③载体蛋白恢复原状，又可以转运同种物质的其他离子或分子。3.过程：4.运输速率载体数量限制5.主动运输的意义主动运输普遍存在于动植物和微生物细胞中，通过主动运输来选择吸收所需的物质，排出代谢废物和对细胞有害的物质，从而保证细胞和个体生命活动的需要。🔺与社会的联系囊性纤维病患者肺部支气管上皮细胞表面转运氯离子的载体蛋白的功能发生异常，导致患者支气管中黏液增多。知识拓展两类主动运输第一类：直接消耗ATP的主动运输。通常称为泵（ATP驱动泵）。①Na+-K+泵②H+泵ATP驱动泵既是载体同时也是催化ATP水解的酶。第二类：间接消耗ATP的主动运输。如图：小肠上皮细胞逆浓度吸收葡萄糖时，没有直接消耗ATP，而是利用Na+浓度差的能量。但是Na+浓度差的建立是依靠Na+-K+泵的，而Na+-K+需要消耗ATP。肾小管上皮细胞吸收葡萄糖同上。知识拓展两类主动运输1.下图为氨基酸和Na+进出肾小管上皮细胞的示意图，下表选项中正确的是（）D2.离子泵是一种具有ATP水解酶活性的载体蛋白，能利用水解ATP释放的能量跨膜运输离子。下列叙述正确的是()A.离子通过离子泵的跨膜运输属于协助扩散B.离子通过离子泵的跨膜运输是顺着浓度阶梯进行的C.动物一氧化碳中毒会降低离子泵跨膜运输离子的速率D.加入蛋白质变性剂会提高离子泵跨膜运输离子的速率C3.如图为一种溶质分子跨膜运输的示意图。下列相关叙述错误的是（）A.载体①逆浓度运输溶质分子B.载体②具有ATP酶活性C.载体①和②转运方式不同D.载体②转运溶质分子的速率比自由扩散快B6.某种H+-ATPase是一种位于膜上的载体蛋白,具有ATP水解酶活性,能够利用水解ATP释放的能量逆浓度梯度跨膜转运H+。①将某植物气孔的保卫细胞悬浮在一定pH的溶液中(假设细胞内的pH高于细胞外),置于暗中一段时间后,溶液的pH不变。②再将含有保卫细胞的该溶液分成两组,一组照射蓝光后溶液的pH明显降低;另一组先在溶液中加入H+-ATPase的抑制剂(抑制ATP水解),再用蓝光照射,溶液的pH不变。根据上述实验结果,下列推测不合理的是()A.H＋－ATPase位于保卫细胞质膜上，蓝光能够引起细胞内的H＋转运到细胞外B.蓝光通过保卫细胞质膜上的H＋－ATPase发挥作用导致H＋逆浓度梯度跨膜运输C.H＋－ATPase逆浓度梯度跨膜转运H＋所需的能量可由蓝光直接提供D.溶液中的H＋不能通过自由扩散的方式透过细胞质膜进入保卫细胞C小结：判断下列曲线所代表的物质运输方式②协助扩散(载体介导)③自由扩散或协助扩散⑤自由扩散⑥协助扩散或主动运输①自由扩散④主动运输①自由扩散②协助扩散或主动运输③自由扩散或协助扩散④主动运输或哺乳动物成熟红细胞的主动运输小结：判断下列曲线所代表的物质运输方式变形虫的胞吞、胞吐示意图转运蛋白虽然能够帮助许多离子和小的分子通过细胞膜，但是，对于像蛋白质和多糖这样的生物大分子的运输却无能为力。二、胞吞、胞吐1.细胞为什么要进行胞吞、胞吐？2.胞吞、胞吐的作用完成大分子与颗粒性物质的跨膜运输。变形虫的胞吞、胞吐示意图3.特点①在转运过程中，物质包裹在脂双层膜的包被的囊泡运输，(膜泡运输)②运输过程中需要消耗能量③批量运输大分子物质或颗粒物。运输时不穿膜二、胞吞、胞吐（一）胞吞1.定义：当细胞摄取大分子时，首先是大分子与膜上的蛋白质结合，从而引起这部分细胞膜内陷形成小囊，包围着大分子。然后，小囊从细胞膜上分离下来，形成囊泡，进入细胞内部，这种现象叫胞吞吞噬体初级溶酶体次级溶酶体高尔基体2.作用原生生物：通过胞吞作用将胞外的营养物摄取到细胞内，最后在溶酶体中消化降解成小分子有机物供细胞利用。高等多细胞生物：主要发生在吞噬细胞中，其作用不仅仅是摄取营养物质，主要是清除侵染机体的病原体及衰老或凋亡的细胞。一些病毒就是借助胞吞侵入机体的。（一）胞吞（二）胞吐1.定义：细胞需要外排的大分子，先在细胞内形成囊泡，囊泡移动到细胞膜处，与细胞膜融合，将大分子排出细胞，这种现象叫胞吐2.实例：乳腺细胞合成的蛋白质、内分泌腺分泌细胞合成的蛋白质类激素、消化腺细胞分泌的消化酶等排出。分泌蛋白的分泌过程思考·讨论：胞吞、胞吐过程的特点及意义1.胞吞、胞吐过程的实现与生物膜结构的特性有什么关系？2.游离于细胞质基质中的核糖体合成的蛋白质多是供细胞自身使用，而附着在内质网上的核糖体合成的蛋白质能够分泌到细胞外。试分析其中的道理。参考答案：细胞结构的流动性是胞吞、胞吐的基础，胞吞、胞吐过程中膜的变形本身也体现了膜的流动性。参考答案：因为游离于细胞质基质的核糖体，所合成的蛋白质也只能游离于细胞质基质中。由于蛋白质是大分子有机物，无法直接通过被动运输或主动运输穿过细胞膜运输到细胞外，所以一般只能留在细胞内供细胞自身使用，而附着在内质网上的核糖体合成的蛋白质进入内质网腔中，并借助囊泡移动进入高尔基体，经加工包装后，包裹在囊跑中的蛋白质就可以胞吐的方式分泌到细胞外。课后习题一、概念检测1.一种物质进行跨膜运输的方式与该物质的分子大小等性质有关。判断下列有关物质跨膜运输的相关表述是否正确(1)相对分子质量小的物质或离子都可以通过自由扩散进入细胞内（

）(2)大分子有机物要通过转运蛋白的作用才能进入细胞内，并且要消耗能量（

）(3)被动运输都是顺浓度梯度进行的，既不需要消耗能量，也不需要借助膜上的转运蛋白（

）(4)主动运输都是逆浓度梯度进行的，既要消耗细胞的能量，也需要借助膜上的载体蛋白（

）×××√2.下列有关物质跨膜运输的叙述，错误的是（

）A.果脯在腌制中慢慢变