物質的跨膜運輸對細胞的
㈠ 物質的跨膜運輸對細胞的生存和生長至關重要.如圖表示的幾種物質經過細胞膜的運輸方式,請據圖回答問題:
(來1)細胞膜主要由A磷脂分源子和B蛋白質分子組成;B蛋白質在細胞膜行使功能時起重要作用,因此,功能越復雜的細胞膜,蛋白質的種類和數量越多.
(2)組成細胞膜的磷脂和蛋白質分子不是靜止的,而是可以運動的,因此細胞膜具有一定的流動性.
(3)由以上分析可知,①表示自由擴散,②表示協助擴散,③表示主動運輸.如果該圖為紅細胞膜,則氨基酸、葡萄糖、甘油進入該細胞的方式分別為主動運輸、協助擴散、自由擴散,分別為圖中的③②①.
故答案為:
(1)A磷脂分子 B蛋白質 B蛋白質
(2)一定的流動
(3)③一定的流動 ②協助擴散 ①自由擴散
㈡ 物質的跨膜運輸對細胞的生存和生長至關重要.下圖為幾種物質跨膜運輸方式的示意圖,請判斷有關敘述中不正
A、細胞膜具有一定的流動性的原因是磷脂分子和蛋白質分子是可以運動的,A正確;
B、丙表示主動運輸,一般要從低濃度一側向高濃度一側運輸,B正確;
C、不論是自由擴散、協助擴散、主動運輸對於維持活細胞正常的生命活動均有重要意義,C正確;
D、膽固醇屬於脂質,以自由擴散的方式進行運輸主要與A有關,D錯誤.
故選:D.
㈢ 物質的跨膜運輸對細胞的生存和生長至關重要.如圖表示幾種物質經過細胞膜的運輸方式,請據圖回答:(1)
(1)[A]磷脂雙分子層構成細胞膜的基本骨架.
(2)如果圖中的細胞膜是小腸回上皮細胞的,則葡萄糖出入細答胞膜的方式是[②]主動運輸;甘油出入細胞膜的方式是[①]自由擴散.
(3)人們設計出一種膜結構,這種膜結構能將有毒重金屬離子阻擋在膜的一側,以降低污水中的有毒重金屬離子對水的污染,這是模擬生物膜的選擇透過性.
(4)主動運輸需要消耗能量,若在細胞中注入某種呼吸抑制劑,則抑制了能量的產生,故②主動運輸方式將會受到較大影響.
(5)線粒體和葉綠體是雙層膜的細胞器,植物細胞線粒體基質中產生的CO2進入同一個細胞的葉綠體基質中,需要穿過4層膜,8層磷脂分子.
(6)與①自由擴散方式相比,③主動運輸方式的主要特點是需要藉助載體蛋白,該物質是在細胞內的核糖體上合成的.
故答案為:
(1)[A]磷脂雙分子層
(2)[②]主動運輸[①]自由擴散
(3)選擇透過性
(4)②
(5)8
(6)載體蛋白 核糖體
㈣ 關於細胞膜物質的跨膜運輸
物質的跨膜運輸主要包括三種途徑:被動運輸、主動運輸和胞吞與胞吐作用。
(一)被動運輸
1、簡單擴散:(自由擴散)
簡單擴散的特點是:(1)不耗能,速度較慢;(2)擴散動力是濃度梯度,擴散方向由高濃度區向低濃度區。研究表明,分子通過人工無蛋白的脂雙層膜時是按濃度梯度進行擴散,其擴散速度基本上取決於分子的大小及其在油中的相對溶解度。一般較小的非極性分子能很快地擴散通過膜,不帶電的小極性分子也能快速通過,大的不帶電的極性分子及離子不易透過。
2、促進擴散(協助擴散)
促進擴散的特點是:(1)不耗能,速度較快;(2)動力是濃度梯度;(3)有運輸蛋白參加,對擴散的物質具有選擇性。促進擴散與簡單擴散的不同是有運輸蛋白參加,由於蛋白的作用,使速度加快,而且對運輸的物質有選擇性。運輸蛋白是跨膜蛋白分子或是跨膜蛋白分子復合物,它們以多種形式存在,並發現存在於各種生物膜中。
1)載體蛋白
載體蛋白是一類普遍存在於生物膜上的跨膜蛋白,每種載體蛋白能與其特定的溶質分子結合,通過一系列構象變化介導溶質分子的跨膜轉運。載體具有高度的特異性(專一性),載體上有結合點,結合點只能與某一種物質進行暫時、可逆的結合或分離,這樣一個特定的載體只運輸一類(種)分子或離子,將物質由膜的一側運輸到另一側,這個過程不需要ATP供能。例如E.coli的編碼載體β一半乳糖苷透性酶,可協助半乳糖和其它的β一半乳糖苷通過質膜,而合成透性酶缺陷突變體不能利用培養基中的β一半乳糖,因為缺乏這種特異的載體蛋白,不能將半乳糖帶入胞內。K+載體為一種抗生素——纈氨黴素,它是一個環狀多肽的聚合體,由12個氨基酸組成,環肽內部有極性,可將K+ 絡合固定在環的內部,進行運輸。
2)通道蛋白
通道蛋白通常是由若干個亞基構成的蛋白復合物,亞基圍繞形成跨膜的親水通道。目前發現的通道蛋白已達100多種,一般通道外極性弱,通道內極性強,這樣便於一些分子和離子通過。
(1) 連續通道(永久性通道)
這種通道無調控機制,無選擇性,如跨膜形成的水的通道,能使適宜大小的分子、帶電溶質,通過簡單的自由擴散運動,從膜的一側到另一側。
(2)瞬時通道(離子通道)
瞬時通道具有調節性和選擇性,這種通道幾乎都與離子轉動有關,又稱離子通道。離子通道在裝配蛋白亞基時就留有縫隙,通過蛋白質照片可以看到上面的小孔,它是由蛋白質構型構象變化造成的。離子通道的特點:(1)具有選擇性,轉運速度快,可達104~106離子/秒,比已知的任何一種載體蛋白快1000倍以上。(2)通道是門控的,可瞬時開關,一般情況下通道門是關閉的,在受到特定刺激時,門可瞬時開放,故又稱瞬時通道。瞬時通道可通過膜電位變化、化學信號或壓力刺激來打開或關閉。瞬時通道分為:電位門通道、配體門通道、壓力激活通道。
(二)主動運輸
主動運輸是生物膜最重要的運輸方式,其運輸速度快、效率高,較被動運輸快1萬至數萬倍。主動運輸的特點:(1)逆梯度進行,可由低濃底向高濃度運輸;(2)需要載體,運輸速度快;(3)消耗能量,主動運輸要消耗較多的代謝能量。近些年來,主動運輸的機制,已發展了由泵作用的概念。動物細胞中主要有以下三種通過「泵」進行的主動運輸。
1、Na+-K+泵(Na+泵或Na+-K+-ATPase)
目前各方面工資料證明Na+-K+泵,實質上就是Na+-K+-ATPase,它是膜中的內在蛋白,作用是將細胞內的Na+泵出胞外,同時將胞外的K+泵入胞內。Na+-K+泵由α和β大小二個亞基構成,α為大亞基,分子量約為120KDa,為催化部分,具有ATP酶活性;β為小亞基,分子量為50KDa。在細胞內側α亞基與Na+結合,激活了ATP酶的活性使ATP分解,高能磷酸根與酶結合,發生磷酸化作用,引起α亞基構象變化。於是與Na+結合的部位轉向膜外側,在膜外側α亞基對Na+的親和力低,對K+的親合力高,因而釋放Na+,結合K+。K+在胞外與α亞基的另一位點結合,促使酶發生去磷酸化作用,使磷酸根很快解離,結果α基構象又恢復原狀,於是與K+結合的部位轉向膜內側。在膜內側,酶與K+親合力低,與Na+親合力高,K+在膜內被釋放,而又與Na+結合,由此完成一個循環。這種磷酸化和去磷酸化引起的構象變化交替出現,每循環一次,消耗1分子ATP,同時從胞內泵出3個Na+,從胞外泵近2個K+ 。
2、Ca2+泵(Ca2+-ATPase)
Ca2+泵對機體的重要性不亞於Na+K+泵,Ca2+泵是由多肽構成的跨膜蛋白,分子量100KDa。它的運輸機制類似於Na+K+-泵,Ca+泵的工作與ATP水解相偶聯,每消耗1分子ATP,可從胞內轉出2個Ca2+ ,並逆向運輸1個Mg2+。Ca2+泵主要存在於細胞膜和內質網膜上,可將Ca2+泵出細胞質,使Ca2+濃度在胞質中維持低水平。一般細胞內游離Ca2+濃度約為10-7mol/L,細胞外為10-3mol/L,因此,該過程也是逆濃度梯度運輸。
3、H+泵(質子泵)
1)P型質子泵 這種泵同Na+-K+泵、Ca2+泵很接近,又稱H+ -ATPase,轉運H+ 過程中可發生磷酸化和去磷酸化作用。
2)V型質子泵 存在於溶酶體膜和液泡膜上,可將H+泵入溶酶體及液泡 。
3)電子傳遞鏈 存在於線粒體和類囊體膜上,H+順濃度梯度運行。
4)細菌的視紫紅質(光激活膜)存在於鹽細菌的細胞膜上,由光碟機動H+的電化學梯度為動力。
4、協同運輸(伴隨運輸)
一般認為,動物細胞對葡萄糖和氨基酸主動運輸,不直接需要ATP水解的能量,是由Na+泵排出的Na+所產生的電位梯度的作用,使物質進入細胞。這種運輸過程,是由膜上Na+泵和載體共同協作完成的。協同運輸中由Na+和運輸物共同向一個方向運輸的方式,稱為共運輸;如果被運輸物質的方向與離子轉運的方向相反,稱為對向運輸。
(三)胞吞作用與胞吐作用(內吞作用與外排作用)
當細胞攝入大分子或顆粒時,首先被攝入物質先附著於細胞表面,被一小部分質膜逐漸包圍,然後質膜凹陷,分離下來,形成胞內的小囊泡(胞吞泡),囊中含有被攝入的物質,這個過程稱為胞吞作用。
1.胞吞作用
胞吞作用中,根據吞入囊泡的大小及胞吞物性質,可將胞吞作用分為兩種類型。如果胞吞物為固體,形成的囊泡較大,為吞噬作用;若胞吞物為液體或溶質,形成的囊泡較小,則為胞飲作用。
2.受體介導的胞吞作用
在受體介導的胞吞作用中,特定的大分子首先被細胞表面受體識別並結合,然後,所在位置的質膜開始凹陷,形成有被小窩,再分離下來形成有被小泡或有被小囊。該過程可迅速專一地使細胞大量攝入消化特定的大分子,是一種選擇性的濃縮機制。有被小窩或有被小泡的包被是由蛋白質構成的,其中最主要的是網格蛋白和接合素蛋白。網格蛋白是一種纖維蛋白,由兩條肽鏈組成纖維狀二聚體,3個二聚體組成包被的結構單位――三腳蛋白復合體,進一步構成網格蛋白包被。接合素蛋白可以識別轉運分子受體信號,並通過自己將轉運分子受體與網格蛋白連在一起。通過受體介導的胞吞作用可以使許多物質,如膽固醇、胰島素、卵黃蛋白、病毒、細菌等進入細胞。
3.胞吐作用
機體中的胞吐作用通常是物質分泌的主要途徑。
1)組成型分泌途徑
細胞內從高爾基體形成的分泌囊泡可以穩定地流動到質膜,與質膜融合,將囊泡中的蛋白質和脂類釋放到胞外,該過程即組成型分泌途徑。
2)調節型分泌途徑
調節型分泌途徑主要發現於一些特化的細胞中,一些可溶的蛋白和其它物質,如激素等合成分泌後,不能立即釋放,需要儲存在分泌囊泡內等待信號後再釋放。
㈤ 物質的跨膜運輸對細胞的生存和生長至關重要.如圖所示為物質跨膜運輸幾種方式的示意圖,請據圖回答:(1
(1)細胞膜主要由蛋白質分子和磷脂雙分子層組成,其中磷脂雙分子版層即A是基本骨權架.蛋白質分子和磷脂分子都不是靜止的,而是運動的,所以細胞膜具有一定的流動性.
(2)圖中甲物質是從高濃度到低濃度,沒有載體協助,也沒有消耗能量,所以其跨膜運輸方式是自由擴散;而丙物質是跨膜運輸方式是從低濃度到高濃度,有載體協助,消耗了能量,所以其跨膜運輸方式是主動運輸.
(3)甲乙兩種運輸方式都是從高濃度到低濃度,沒有消耗能量,所以統稱為被動運輸.
故答案為:
(1)A運動的
(2)自由擴散主動運輸
(3)被動運輸
㈥ 物質的跨膜運輸對細胞的生存和生長至關重要.如圖I~Ⅲ表示物質經過細胞膜的三種運輸方式,請據圖回答問
(來1)細胞膜的基本支架是[A]磷脂雙分子源層,支持蛋白質.
(2)過程Ⅰ表示主動運輸,原因是逆濃度梯度運輸,需載體並且消耗能量;過程Ⅱ物質進入細胞的方式是自由擴散,原因是順濃度梯度,不需載體和能量;過程Ⅲ表示協助擴散,原因是順濃度梯度,需載體不消耗能量.
(3)人小腸絨毛上皮細胞吸收甘油的方式屬於Ⅱ(自由擴散),氨基酸進入肝細胞的方式屬於Ⅰ(主動運輸),蛙紅細胞吸收葡萄糖的方式屬於Ⅲ(協助擴散).
(4)主動運輸需要呼吸作用提供能量,加入呼吸抑制劑後抑制細胞呼吸,釋放的能量減少,主動運輸的速率降低.
(5)動物細胞吸水膨脹時會使細胞膜的厚度變小,體現細胞膜具有一定的流動性.
(6)人工膜結構能將有毒重金屬離子阻擋在膜的一側,以降低污水中的有毒重金屬離子對水的污染,模擬生物膜的選擇透過性特性.即膜可以讓水分子自由通過,細胞要選擇吸收的離子和小分子也可以通過,而其他的離子、小分子和大分子則不能通過.
故答案為:
(1)[A]磷脂雙分子層
(2)主動運輸自由擴散協助擴散
(3)ⅡⅠⅢ
(4)Ⅰ
(5)一定的流動性
(6)選擇透過性
㈦ 細胞通過哪些方式進行跨膜物質轉運的有何異同
細胞跨膜物質轉運有四種方式:從能量消耗角度可分為主動轉運和被動轉運。
自由內擴散:是指脂溶性的小分子物容質順濃度差通過細胞膜的擴散過程。(被動)
轉運對象:CO2、O2、N2、乙醇、尿素等。
特點:①
高濃度→低濃度
②
不耗能
協助擴散:是指一些非脂溶性或脂溶性較小的小分子物質,在膜上載體蛋白和通道蛋白的幫助下,順電-化學梯度,從高濃度一側向低濃度一側擴散。(被動)
特點:①
高濃度→低濃度
②
不需耗能
③
具有選擇性
④
通透性可改變
主動轉運(或主動運輸):是細胞通過耗能的過程將物質逆濃度梯度或電位梯度進行的跨膜轉運過程。
特點:①
高濃度→低濃度,逆濃度梯度(逆化學梯度)運輸;
②需要能量(由ATP直接供能)或與釋放能量的過程偶聯(協同運輸),並對代謝毒性敏感;
③都有載體蛋白,依賴於膜運輸蛋白;
④具有選擇性和特異性。
膜泡運輸(出胞和入胞):出胞指胞質內的大分子物質以分泌囊泡的形式排出細胞的過程。胞吞指大分子物質或物質團塊(如細菌、病毒、異物、脂類物質等)進入細胞的過程。
特點:①定向轉運
②需要能量
③依賴各種蛋白和偶聯機制
④可運輸大分子物質
㈧ 物質的跨膜運輸對細胞的生存和生長至關重要.如圖為物質跨膜運輸幾種方式的示意圖,請據圖回答:(1)A代
答案為:
(1)磷脂雙分子層 載體蛋白 流動鑲嵌模型
(2)選擇透過性
(3)自由擴散 被動運輸 主動運輸
(4)相同點:都需要載體蛋白
不同點:乙是從高濃度一側向低濃度一側(或順濃度梯度)運輸,丙是從低濃度一側向高濃度一側(或逆著濃度梯度)運輸; 乙不消耗能量,丙消耗能量
㈨ 物質的跨膜運輸對細胞的生存和生長至關重要.圖1表示幾種物質經過細胞膜的運輸方式,請據圖1回答:(1)
(1)根據圖示可知細胞膜的基本骨架是[A]磷脂雙分子層;其組成元素是C、H、O、N、P.
(2)過程①物質進入細胞的方式是自由擴散,原因是順濃度梯度,不需載體和能量;過程②表示主動運輸,原因是逆濃度梯度運輸,需載體並且消耗能量;過程③表示協助擴散,原因是順濃度梯度,需載體不消耗能量.葡萄糖進入小腸上皮細胞的方式是②主動運輸,甘油屬於脂溶性物質,通過①自由擴散的方式進入細胞.
(3)與細胞識別相關的物質是糖蛋白;根本原因是遺傳物質不同;高等植物細胞之間可以通過胞間連絲完成細胞間的信息交流.
(4)過程③表示協助擴散,原因是順濃度梯度,需載體不消耗能量;曲線圖見答案.
(5)植物細胞線粒體產生的CO2進入相鄰細胞葉綠體中被利用,途徑依次是先穿過線粒體的2兩層膜從線粒體中出來,然後再穿過細胞膜(1層)從細胞內出來,接著穿過相鄰細胞的細胞膜(1層)進入相鄰細胞,最後穿過葉綠體的2層膜進入葉綠體進行光合作用,故共穿過6層膜.
(6)因哺乳動物成熟的紅細胞無核膜和細胞器膜,是制備細胞膜的最佳材料,先讓其在蒸餾水中吸水漲破,然後經過離心處理即可得到純凈的細胞膜,將膜的成分分離、提純後可以用雙縮脲試劑鑒定其中的蛋白質成分;提取膜成分中的磷脂,將其鋪在空氣-水界面上,測得磷脂佔有面積為S.請預測細胞表面積的值接近於
S |
2 |
(1)[A]磷脂雙分子層CHONP
(2)[②]主動運輸[①]自由擴散
(3)糖蛋白DNA(遺傳物質)胞間連絲
(4)協助擴散
(5)6
(6)哺乳動物成熟紅細胞離心雙縮脲S/2
㈩ 物質的跨膜運輸對細胞的生存和生長至關重要.如圖(圖甲、圖乙)表示的幾種物質經過細胞膜的運輸方式,請
(1)[A]磷脂雙分子層構成細胞膜的基本骨架.組成細胞膜的A、B兩種物質通常不是靜止的,而是處於運動狀態的,這體現了細胞膜的結構特點是具有流動性.若制備細胞膜,最好選用哺乳動物成熟的紅細胞做試驗材料,因為哺乳動物成熟的紅細胞除了細胞膜,沒有核膜和細胞器膜.
(2)如果圖中細胞膜是癌細胞的細胞膜,則膜上含量較正常細胞減少的物質是糖蛋白,導致癌細胞容易擴散.
(3)如果圖中的細胞膜是小腸上皮細胞的,則葡萄糖和甘油出入細胞膜的方式依次是[②]主動運輸和[①]自由擴散.
(4)細胞膜可以讓水分子自由通過,細胞要選擇吸收的離子和小分子也可以通過,而其他的離子、小分子和大分子則不能通過,因此細胞膜是一種選擇透過性膜.
(5)如果圖中細胞膜是神經元軸突部分的細胞膜,Na+排出細胞的方式是[②]主動運輸,而進入細胞的方式是圖乙所示,通過通道進入細胞.
(6)如果乙圖的細胞外表示的是水分子,則C稱為水通道蛋白.
故答案為:
(1)[A]磷脂雙分子層流動性哺乳動物成熟的紅細胞
(2)糖蛋白(糖被)
(3)[②]主動運輸[①]自由擴散
(4)選擇透過性
(5)[②]主動運輸
(6)水通道蛋白