内容正文:
主动运输与胞吞胞吐
第七讲:物质的输入和输出
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
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。
总结:
(1)使用通道蛋白的一定是协助扩散
(2)使用载体蛋白的可以是主动运输也可以是协助扩散
(3)只要是用到载体蛋白,其一定需要和被转运的物质结合,构象发生改变
主动运输中ATP水解使其磷酸化从而构象发生改变
协助扩散时无ATP利用,载体蛋白和被转运的物质结合从而构象发生改变
注:主动运输可以维持膜内外离子的浓度差
【典例1】如图表示物质的跨膜运输,下列有关叙述错误的是( )
A.甲、乙、丙中的蛋白质都属于转运蛋白
B.小于甲图通道直径的分子都能被转运
C.载体蛋白在运输物质过程中都发生自身构象的改变
D.ATP水解释放的磷酸基团使丙图的载体蛋白磷酸化
B
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.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
C
2.右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
B
3.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( )
D
D
典例
D
5.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(主动运输)
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
🔺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。
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