一、物質進出細胞的方式
1、離子和小分子的運輸方式(跨膜運輸)
方式
被動運輸
主動運輸
自由擴散
協(xié)助擴散
運輸方向
高濃度→低濃度
高濃度→低濃度
一般為低濃度→高濃度
是否需要載體
不需要
需要
需要
是否消耗能量
不消耗
不消耗
消耗
圖例
舉例
水、氧氣、二氧化碳、甘油、乙醇等出入細胞
人的紅細胞吸收葡萄糖
小腸吸收葡萄糖、氨基酸、無機鹽等
2、 知識拓展:①影響跨膜運輸?shù)囊蛩匦〗Y:影響自由擴散的因素為細胞膜內外物質的濃度差;影響協(xié)助擴散的因素為細胞膜內外物質的濃度差和細胞膜上運載物質的載體數(shù)量;影響主動運輸?shù)囊蛩貫榧毎ど线\載物質的載體數(shù)量和能量(凡能影響細胞內產生能量的因素,都能影響主動運輸,如氧氣濃度、溫度等)。②載體的作用特點:載體是細胞膜上的一類蛋白質,具有特異性,不同物質的載體不同,不同生物細胞膜上載體的種類和數(shù)目也不同;載體具有飽和現(xiàn)象,當細胞膜上的載體全部參與物質的運輸時,細胞吸收該載體運載的物質的速度不再隨物質濃度的增大而增大。③溫度可影響生物膜的流動性和有關酶的活性,進而影響物質運輸速率,低溫會使物質跨膜運輸速率下降。④物質的跨膜運輸存在以下特點:脂溶性越大的分子越容易通過細胞膜;不帶電荷的顆粒更容易穿過細胞膜;親水性分子和離子穿過細胞膜需要載體的介導。
2、大分子和顆粒的運輸方式(非跨膜運輸)
運輸方式
實例
運輸方向
原理
特點
胞吞
白細胞吞噬病菌、變形蟲吞食食物顆粒等
細胞外→細胞內
細胞膜具有一定的流動性
物質通過小泡轉移,物質并沒有跨過膜,而是通過膜的融合出入細胞,需要消耗能量、不需要載體
胞吐
分泌蛋白分泌、神經遞質的釋放等
細胞內→細胞外
3、物質運輸方式的判斷
先要明確被運輸物質微粒的性質(大分子、小分子、離子),其次再分析是否需要消耗能量,是否需要載體協(xié)助,物質通過細胞膜的轉運方向。逆濃度梯度的跨膜運輸方式是主動運輸。
二、有關跨膜運輸?shù)那
1、物質濃度(在一定濃度范圍內)對跨膜運輸速率影響的曲線
(1)自由擴散的運輸方向是由高濃度一側到低濃度一側,其動力是兩側溶液的濃度差,在一定濃度范圍內,隨物質濃度的增大,其運輸速率與物質濃度成正比。(表示為:圖1)
(2)協(xié)助擴散或主動運輸?shù)墓餐c是都需要載體協(xié)助,在物質濃度較低時,隨物質濃度的增大,運輸速率也逐漸增大,到達一定物質濃度時,由于受膜上載體數(shù)量的限制,運輸速率不再隨濃度增大而增大。(表示為:圖2)
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2、氧氣濃度對跨膜運輸速率影響的曲線
(1)自由擴散和協(xié)助擴散統(tǒng)稱為被動運輸,其運輸方向都是從高濃度一側到低濃度一側,其運輸?shù)膭恿Χ际菨舛炔睿恍枰芰,因此與氧氣濃度無關,運輸速率不隨氧氣濃度增大而改變。(表示為:圖3)
(2)主動運輸方式既需要載體協(xié)助又需要消耗能量。在氧氣濃度為零時,通過細胞無氧呼吸供能,但無氧呼吸產生能量較少所以運輸速率較低,在一定范圍內隨氧氣濃度升高,有氧呼吸加強,產生的能量逐漸增多,所以運輸速率不斷加快,當氧氣濃度足夠高時,能量供應充足,但由于受到載體數(shù)量的限制,運輸速率不再隨氧氣濃度增大而加快。(表示為:圖4)
(3)
3、細胞內濃度隨時間變化的曲線
主動運輸是唯一能逆濃度梯度的跨膜運輸方式(也能順濃度梯度運輸物質)。當細胞以主動運輸?shù)姆绞轿瘴镔|時,隨著時間的增加,細胞內濃度會越來越高。如果到達某一時間點后,細胞內濃度不再增加,則應該是細胞的能量供應不足引起的。(表示為:圖5)
作者簡介:周偉,生物奧賽主教練。主要從事生物教學與奧賽培訓研究,近年來在《生物學教學》、《中學生物教學》、《吉首大學學報》、《新高考》、《考試報》、《素質教育報》、《中學生理化報》、《中學生學習報》、《當代中學生報》等報刊上發(fā)表文章60多篇。
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