备课素材：囊泡运输的机制及功能-2024-2025学年高一上学期生物人教版必修1

囊泡运输的机制及功能 先看一道试题： 囊泡运输是细胞内重要的运输方式。没有囊泡运输的精确运行，细胞将陷入混乱状态。下列叙述正确的是(      ) A．囊泡的运输依赖于细胞骨架 B．囊泡可来自核糖体、内质网等细胞器 C．囊泡与细胞膜的融合依赖于膜的选择透过性 D．囊泡将细胞内所有结构形成统一的整体 解析：细胞骨架给细胞提供一个支架，经维持细胞形态、胞内运输和变形运动等方面发挥重要的作用，囊泡的运输依赖于细胞骨架，A正确；核糖体是无膜细胞器，不能产生囊泡，B错误；囊泡与细胞膜的融合依赖于膜的结构特性，即具有一定的流动性，C错误；囊泡只能在具有生物膜的细胞结构中相互转化，并不能将细胞内所有结构形成统一的整体，D错误。故答案为A。 此题为2023·浙江6月选考试题，考查囊泡转运的机制。 那么，囊泡运输的机制是什么？有哪些功能？ 2013年诺贝尔生理学或医学奖被授予发现囊泡转运机制的詹姆斯·罗斯曼、兰迪·谢克曼和托马斯·聚德霍夫3位科学家。高中生物学必修1教材中囊泡运输的知识是相对比较重要的考查点，主要的原因在于囊泡运输体现了细胞在结构和功能上的统一性，渗透了结构和功能观，教材中还有经典的实验——3H标记亮氨酸追踪去路。 囊泡运输的主要类型和运输机制 细胞内的囊泡运输是真核细胞中一种重要的物质转运方式。‌它主要负责大分子物质及颗粒性物质的跨细胞膜转运，‌通过膜包裹、‌形成囊泡、‌与膜融合或断裂来完成。‌ 囊泡运输主要见于细胞器之间的蛋白质运输，‌如蛋白质从内质网转运到高尔基体，‌以及从高尔基体转运到其他细胞器或细胞外。 1‌.囊泡运输的主要类型及功能 囊泡是真核细胞中的膜泡结构，‌承担细胞内物质定向运输的囊泡类型有多种，‌囊泡运输主要包括三种类型：‌网格蛋白有被囊泡、‌COPI有被囊泡和COPII有被囊泡，‌它们各自参与介导不同的运输途径，分工井井有条。‌ 网格蛋白有被囊泡主要参与从高尔基复合体向溶酶体、‌胞内体或质膜外的物质输送转运，‌同时也介导细胞膜受体介导的细胞内吞作用，‌将外来物质转送到细胞质或从胞内体输送到溶酶体。‌ COPI有被囊泡首先发现于高尔基复合体，‌属于非网格蛋白有被囊泡类型。‌它们主要介导蛋白质从高尔基体运回内质网，‌包括从外侧高尔基体运向内侧高尔基体以及将蛋白质从内侧高尔基体运回内质网。‌ COPII有被囊泡由粗面内质网所产生，‌也属于非网格蛋白有被囊泡类型。‌它们主要负责介导从内质网到高尔基复合体的物质转运。 三类囊泡运输通路的示意图 箭头指示囊泡运输方向。红色：COPI被膜小泡；绿色：COPII被膜小泡；深蓝色：披网格蛋白小泡；ER：内质网；Golgi：高尔基体‌ 这些囊泡类型在细胞内物质运输和定位中扮演着至关重要的角色，‌确保了细胞内各种生物大分子的正确运输和定位，‌从而维持细胞的正常生理功能。 此外，‌囊泡运输是一个主动的、‌消耗能量的过程，‌需要马达蛋白等分子的参与，‌并沿细胞骨架中的微管进行。‌囊泡在运输过程中还具有选择性和时空特性，‌确保蛋白质能够正确、‌及时地到达目标位置‌。 2.囊泡运输机制 在这种熙熙攘攘的细胞环境下，囊泡转运系统的运作不但要有条不紊，更要及时高效。为了让囊泡朝着正确的方向前进，细胞会布置坚固的微丝和微管为囊泡构筑“快速运输通道”。在这些细胞骨架之上，一些特别的分子马达，如动力蛋白和驱动蛋白会背负着囊泡的一步一步向目的地迈进。分子马达与装载特定货物的囊泡之间是严格配对的，一些类型的囊泡甚至可以配备“飞行器”级别的运输动力。 经过大量研究，科学家们已经建立了一个囊泡膜融合模型。模型中，囊泡与靶位点之间的相互作用由独特的跨膜蛋白介导。詹姆斯·罗斯曼和同事提出了SNARE假说：他们发现动物细胞融合需要可溶性蛋白NSF以及可溶性NSF附着蛋白SNAP的参与。NSF蛋白和SNAP蛋白能够介导不同类型的囊泡的膜融合过程，这意味着它们本身没有特异性。因此，罗斯曼假设，膜融合的特异性是由SNAP受体蛋白，也就是SNARE提供的。按照他的假设，每一种运输囊泡中都有一个特殊的V-SNARE标志，能够与目标膜上的T-SNARE相互作用。只有接触到相互对应的位点，囊泡和目标膜才会形成稳定的结构进行融合。 除了SNARE蛋白之外，膜融合还需要Rab蛋白的参与，在不同的囊泡转运过程中行使功能的Rab蛋白超过30种。这些蛋白能够结合GTP并将GTP水解，从而改变自己的构型，帮助囊泡与目标膜结合。如图所示： 例、高尔基体膜上的RS受体特异性识别并结合含有短肽序列RS的蛋白质，以出芽的形式形成囊泡，通过囊泡运输的方式将错误转运到高尔基体的该类蛋白运回内质网并释放。RS受体与RS的结合能力随pH升高而减弱。下列说法错误的是(      ) A．消化酶和抗体不属于该类蛋白 B．该类蛋白运回内质网的过程消耗ATP C．高尔基体内RS受体所在区域的pH比内质网的pH高 D．RS功能的缺失可能会使高尔基体内该类蛋白的含量增加 解析：高尔基体产生的囊泡可以将运输至高尔基体的蛋白质运回内质网，说明这些蛋白质不在高尔基体中进行加工，而消化酶和抗体属于分泌蛋白，需要在高尔基体加工，因此不属于这类蛋白，A错误；该类蛋白以囊泡的形式运回内质网，需要消耗 ATP，B错误；由题意可知RS受体与RS结合能力随pH的升高而减弱，因此，高尔基体内 RS受体所在区域的pH比内质网低，C错误；RS受体功能的缺失，会使高尔基体内该类蛋白无法运回内质网，导致高尔基体内该类蛋白质含量增加，D正确。故答案为C。 学科网（北京）股份有限公司 $$