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与细胞物质运输相关的三个知识问题
林颖韬 1

1 主动运输需要的能量来源是什么?

人教版高中生物学教材定义: “Na+、K+和 Ca2+等离子,都不能自由地通过磷脂双分子层,它们从低浓度一侧运输到高浓度一侧,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,这种方式叫做主动运输。”

主动运输的特点是: 逆浓度梯度或电化学梯度运输,需要膜上载体蛋白( 或泵) 参与,需要和一个放能过程相偶联。根据能量的来源不同,将主动运输分为三种: 由 ATP 直接提供能量的主动运输( ATP 驱动泵) 、协同转运、光驱动泵。

ATP 驱动泵直接利用 ATP 水解提供能量,实现离子或小分子逆浓度梯度的跨膜运输。如人的红细胞内是高 K+低 Na+,而细胞外环境是低 K+高 Na+,这种离子梯度是离子逆浓度梯度,利用 ATP 直接释放能量推动的一种典型的主动运输结果。

协同转运是一类靠间接提供能量完成的主动运输方式,物质跨膜运输所需要的能量直接来自膜两侧离子的电化学梯度。根据物质运输方向与离子沿浓度梯度的转移方向,分为同向转运和反向转运。如小肠上皮细胞含有钠离子驱动的同向运输蛋白,可以将一类单糖或氨基酸运进细胞,不通过 ATP 直接提供能量。

光驱动泵与光能的输入相偶联,如菌紫红质利用光能驱动 H+的转运。

2 胞吞作用和胞吐作用是跨膜运输吗?

大分子或颗粒通过胞吞或胞吐作用进出细胞,穿过 0 层膜。而教辅资料的介绍和部分中学生物教师则认为胞吞和胞吐不是跨膜运输的。那么,胞吞作用和胞吐作用是跨膜运输吗?

有关文献指出,胞吞作用指通过质膜内陷形成膜泡,将物质摄入细胞内的现象,包括吞噬和胞饮。吞噬指吞噬细胞摄取颗粒物质的过程; 胞饮指活细胞不靠通透性而借助质膜向胞内生芽形成内吞小泡或主动运输从外界中摄取可溶性物质的过程。胞吞作用过程: 局部细胞膜内陷,包被附近的大分子或颗粒,形成小囊泡,随后囊泡脱离细胞膜,进入胞内,形成含有内容物的细胞内囊泡,将内容物运输到目的地。胞吐作用指运输小泡或分泌颗粒与质膜融合,将内容物释放到细胞外的现象。胞吐作用过程: 大分子在细胞内被一层膜包被,形成分泌小泡,分泌小泡逐渐移向并与细胞膜融合,小泡膜成为细胞膜的一部分,随后细胞内的大分子被释放到细胞外。可见,胞吞和胞吐是物质进出细胞的运输方式,与细胞膜的流动性有关,属于跨膜运输。真核细胞通过胞吞和胞吐作用完成大分子或颗粒性物质的跨膜运输,如蛋白质、核酸、多糖等。

3 大分子通过核孔的运输方式是什么?

除了高等植物成熟的导管、管胞等细胞和哺乳动物成熟的红细胞等极少数细胞外,真核细胞都有细胞核。细胞核主要由核膜、核仁、染色质等构成,其中核膜由两层膜构成,膜上有核孔,是实现核质之间物质交换和信息交流的通道,特别是一些大分子物质进出细胞核要通过核孔。

核孔控制大分子进出细胞核与核孔复合体有密切关系。核孔复合体是核孔上镶嵌着的一种复杂结构,它主要由胞质环、核质环、辐、栓等组成,是核质交换的双向选择性亲水通道,是一种特殊的跨膜运输的蛋白复合体。双功能表现在两种运输方式: 被动扩散与主动运输。如一些离子、水分子等物质通过核孔复合体被动扩散,大分子( 如亲核蛋白) 通过核孔复合体是一个信号识别和载体介导的主动运输过程,需要消耗ATP。

——田正贵.与细胞物质运输相关的三个知识问题. 生物学教学.2013年第8期

来源:https://buluo.qq.com/p/detail.html?bid=338220&pid=4196881-1488357192

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