备课素材：被动运输及胞吞与胞吐问题释疑- 高中生物人教版必修1

被动运输及胞吞与胞吐问题释疑1.人教版教材中有关协助扩散的实例有哪些？协助扩散是各种极性分子和无机盐离子，如糖、氨基酸、核苷酸以及细胞代谢物等顺其浓度梯度或电化学梯度的跨膜转运，该过程不需要细胞提供能量，与自由扩散统称为被动运输。与自由扩散方式的不同点是，协助扩散需要特异性的膜转运蛋白“协助”，这类膜转运蛋白通常是通道蛋白，如水通道蛋白、Na+通道蛋白、K+通道蛋白等。膜转运蛋白可使协助扩散的转运速率明显加快，转运特异性增强。协助扩散的动力来自膜内外物质的浓度差，由于有载体介导的协助，其转运速率比自由扩散快得多。物质通过协助扩散进出细胞的常见实例有：红细胞吸收葡萄糖，葡萄糖、氨基酸通过小肠上皮细胞膜进入血浆，神经细胞膜外Na+内流与膜内K+外流等。需要注意的是，小肠上皮细胞从肠道中吸收葡萄糖和氨基酸等小分子有机物的跨膜运输方式为主动运输。
2.Mg2+进入叶绿体中的运输方式是什么？细胞中除了5%～10%的Mg2+与果胶结合以稳定细胞壁外，大多数Mg通过各种生物过程进入细胞，主要以Mg-ATP、Mg-酶和Mg-叶绿素的形式。不同的存在形式对应不同的转运方式，可能为主动运输，也可能为协助扩散。
3.自由扩散能体现细胞膜的选择透过性吗？自由扩散是指被选择吸收的物质从高浓度的一侧通过细胞膜到达低浓度的一侧的物质出入细胞方式，不需要载体和能量，是一种简单的运输方式。这种方式与主动运输相比，叫作被动运输。扩散的方向和速度取决于物质在膜两侧的浓度差和膜对该物质的通透性，扩散的最终结果是该物质在膜两侧的浓度差消失。以脂质双层为支架的细胞膜，对各种物质的通透性取决于它们的脂溶性高低、分子大小和带电状况。一般来说，脂溶性高（疏水性或非极性程度高）而分子量小的物质容易穿越脂质双层。例如，O2、N2、CO2、甘油、乙醇、尿素、苯等都属于这类物质，它们都是以自由扩散的方式进行跨膜转运的。而分子较大的极性物质，如葡萄糖（分子量180），则很难以扩散方式通过细胞膜。相比之下，细胞膜对各种带电离子都是高度不通透的。这些很难以单纯扩散穿越质膜的物质，通常需要膜蛋白的介导来完成跨膜转运。水分子虽然是极性分子，但它的分子极小，又不带电荷，所以膜对它仍是高度通透的。水分子除了以自由扩散透过细胞膜之外，还可通过水通道即水孔蛋白跨膜转运。水孔蛋白是膜整合蛋白，组成了水分子选择透过性跨膜运输的孔道。水孔蛋白一般以同型四聚体的形式存在，每个单体都具有水通道活性，水分子则从每个单体的中心穿过。由此可见，自由扩散能体现细胞膜的选择透过性。4.受到抑制性神经递质作用后，突触后膜发生Cl-内流，Cl-内流属于协助扩散还是主动运输？属于协助扩散。在动物细胞中，离子一般都是通过协助扩散（离子通道）进行运输的，也存在一些载体蛋白负责离子主动转运（钠-钾泵、钙泵），但是氯离子因为本身对于动物细胞而言不是很关键，在膜电位的方面作用不是很大，所以都是通过被动运输进出细胞的。5.如何区分吞噬、胞饮、受体介导的胞吞？胞吞是细胞吸收大分子和其他大的颗粒，方式是由质膜形成内向的小泡，可以视作胞吐的逆转。有三种类型：吞噬、胞饮和受体介导的胞吞。吞噬是细胞用伪足将颗粒包裹起来，形成一个吞噬泡，然后该吞噬泡再与溶酶体融合，利用水解酶将颗粒消化。吞噬作用在生物界普遍存在。单细胞生物，如变形虫、草履虫等都能吞噬细菌或其他食物颗粒。人体的白细胞，特别是巨噬细胞，能吞噬入侵的细菌、细胞碎片以及衰老的红细胞。胞饮是细胞将胞外的液体小滴包在小泡中“吞入”。多种细胞，如肠壁细胞以及一些原生生物，如变形虫，就能吞入液体和直径小于0.2μm的生物大分子。由于胞吞的液体中溶解的或悬浮的任何物质都可能被吞入，所以胞饮没有专一性。与胞饮相反，受体介导的胞吞是非常专一的。受体蛋白包埋在膜中，其专一的部位与胞外的配体即与受体结合的物质接触，并与之结合。受体蛋白聚集在膜的胞质侧上称为有被小窝的部位上。当被吞入的物质从小泡中被释放出来而参与代谢时，受体又再回到质膜上，重新被利用。即使这些物质在胞外液体中浓度并不高，受体介导的胞吞使得细胞能够获得大量专一的物质。
6.胞吞与胞吐需要蛋白质参与吗？胞吞和胞吐需要蛋白质参与，以胞吞为例。胞吞作用分为2种，吞噬作用和胞饮作用，胞饮作用又分为很多种，以网格蛋白介导的胞吞作用为例。首先被转运的物质结合细胞膜上的受体，然后吸引衔接蛋白和网格蛋白在细胞膜下面组装，依靠这些蛋白质使得细胞膜表面凹陷，再依赖于发动蛋白使得颈部缢缩，使得囊泡进入细胞内部，完成胞吞作用。之后网格蛋白和衔接蛋白再从囊泡上脱落，重新参与这一过程。胞吐作用主要是从高尔基体来的囊泡与细胞质膜融合的过程。囊泡从高尔基体出来的过程与胞吞作用类似，在细胞质基质中由马达蛋白在细胞骨架上运输到细胞膜，再借助于SNARE等蛋白完成与细胞膜的融合。
7.溶酶体中的各种水解酶是以什么方式进入该细胞器的？液泡中的色素呢？溶酶体酶在糙面内质网上合成并经过糖基化修饰后转移至高尔基体，在高尔基体膜囊中进行磷酸化修饰形成甘露糖-6-磷酸（M-6-P）信号。带有该信号的溶酶体酶将在高尔基体的TGN区浓缩，并以出芽的方式形成转移小泡向溶酶体转移。不同色素可能有不同的转运方式，目前关于色素进入液泡的途径的研究仍不充分，此处仅以常见于液泡中的花青素为例作介绍。花青素一般以其糖苷衍生物—花色苷的形式存在于细胞中，由内质网合成。人们对花色苷从ER生物合成位点转运到液泡的过程还了解甚少。目前有两种将花色苷导入液泡的模型：囊泡运输介导的模型和转运蛋白介导的模型。前者是在观察到花青素首先在小泡状结构（也称为花色素体）中积累，然后可能再以小泡融合方式输入到中央液泡中的基础上建立的。后者得到了遗传和生物化学证据的有力支持。8.怎样理解胞吞胞吐属于跨膜运输？真核细胞通过胞吞胞吐作用完成大分子与颗粒性物质的跨膜运输，如蛋白质、多核苷酸、多糖等。在转运过程中，物质被包裹在脂双层包被的囊泡中，因此又称膜泡运输。在这种运输过程中涉及膜的融合和断裂，因此需要消耗能量，属于主动运输。我们通常根据两方面来判断物质的运输方式，一是载体蛋白，二是能量。根据胞吞的物质是否具有专一性，可将胞吞作用分为受体介导的胞吞作用和非特异性的胞吞作用。无论是哪种方式的胞吞作用都需要网格蛋白、结合蛋白等的协助。现已鉴定，无论胞吞作用和胞吐作用都有某种膜融合蛋白参与催化，以克服质膜融合过程中的能量障碍，并已对两种融合蛋白介导的过程比较清楚，其中一种膜融合蛋白是一种ATP酶，所以证实胞吞胞吐过程消耗能量。以上两方面来看，胞吞胞吐应属于跨膜运输。