主動運輸與胞吞、胞吐

【教學目標】

1．掌握主動運輸的特點和實例。

2．掌握主動運輸的特點和實例。

3.瞭解物質跨膜運輸的方式與細胞膜結構之間的關係。

【教學重難點】

1．重點：

主動運輸的特點和實例。

2．難點：

胞吞、胞吐過程的特點和意義。

【教學過程】

一、教學策略：

採用講授與討論相結合的方法，基本思路可以確定為：展示現象→提出問題→解釋原理→總結概念。

列舉物質逆濃度梯度跨膜運輸的現象，提出這些物質為什麼能夠逆濃度梯度運輸的問題，進行解釋，總結主動運輸的概念（被動運輸的概念也可在此對比總結），説明主動運輸的意義。最後可讓學生列表總結不同運輸方式的特點。

二、教學中還應注意以下幾點：

1．注意培養學生提出問題的能力，比如“問題探討”中第3道討論題，應該充分重視。第1節“被動運輸”中已説明離子和小分子有機物能通過協助擴散順濃度梯度運輸，而本節“問題探討”中的現象表明碘離子是逆濃度梯度進行跨膜運輸的，學生可以就此提出問題。

2．可以採用比喻或類比的方法，以便於學生理解，如“逆水行舟”等。

3．注意聯繫社會實際，讓學生通過蒐集資料，瞭解與物質跨膜運輸有關的疾病的研究進展，理解變形蟲通過胞吞和胞吐過程的生活史，強化學生的個人衞生觀念。

4.引導學生比較和總結三種物質運輸方式的異同，進一步獲得提升。

二、答案和提示

（一）問題探討

1．可以看出，甲狀腺濾泡上皮細胞吸收碘不可能是通過被動運輸實現的，被動運輸的重要特徵之一是順濃度梯度運輸。

2．提示：和逆水行舟一樣，甲狀腺濾泡上皮細胞吸收碘需要細胞提供能量，來克服逆濃度梯度導致的濃度差。

3．提示：這種逆濃度梯度的主動運輸並不是特例，它具有一定普遍性，因為某些特殊的細胞環境需要富集特定的物質。

（二）思考與討論

1．胞吞、胞吐過程的實現不僅需要膜上蛋白質的參與，更離不開膜上磷脂雙分子層的流動性，這些都與生物膜結構的特性有關。

2．附着在內質網上的核糖體合成的蛋白質主要為分泌蛋白，分泌蛋白需要通過內質網膜進入內質網腔，再穿過細胞膜在細胞外發揮作用，需要都有胞吞和胞吐過程參與運輸。

（三）技能訓練

1．和是通過主動運輸進入細胞的。

2．和是通過主動運輸排出細胞的。

3．提示：因為以上四種離子細胞膜內外的濃度差較大，細胞只有通過主動運輸才能維持這種狀況。

三、參考資料

1．生物膜對小分子的轉運

細胞膜是細胞內與細胞所處環境之間進行物質交換的通透性屏障，物質進出細胞必須通過細胞膜。物質跨膜運輸的方式與物質的大小及性質有着直接的關係。氣體分子和小的脂溶性分子可直接穿過細胞膜完成運輸，帶電離子或大一些的分子需經由離子通道或載體蛋白協助進行運輸。

這類蛋白在細胞膜上形成特定的孔道，並且這種孔道的'開與關是可調控的。控制開關的機制之一是胞外的信號分子通過與通道蛋白的結合，改變這些蛋白的構象，使通道打開或關閉。這種通道稱為配體門通道。另一種控制方式是細胞內或細胞外特定離子的濃度發生變化而導致膜電位變化，而膜電位的變化又導致通道蛋白構象變化，由此來控制通道的開關，此類通道稱為電位門通道。例如，當胞液中游離的濃度增加時，一些的通道打開。通道開放的時間是非常短的，常常只有幾毫秒，被運輸的物質順濃度梯度迅速穿過通道。不同通道常形成一個完整的系統，相互間協調，共同產生某一效應。

載體蛋白位於細胞膜上，它能與特定的分子和離子，如糖類、氨基酸，或金屬離子等結合，將這些分子或離子從膜的一側轉運到另一側。載體蛋白具有高度的特異性，一種載體蛋白通常只能轉運一類分子或離子。載體蛋白與分子或離子的結合是可逆的，即它轉運到一側後，就會與所運載的分子或離子分離。載體蛋白的轉運效率與分子在膜兩側的濃度梯度的大小有關。在協助擴散過程中，載體蛋白將物質從膜的一側運輸到膜的另一側，不需要細胞提供代謝能量，因為物質是順着濃度梯度進行運輸的。例如，哺乳動物肝細胞上的葡萄糖載體，是一種橫跨膜的蛋白，這種蛋白有兩種構象，一種構象是載體的葡萄糖結合點面向細胞膜外側，另一種構象是結合點面向細胞膜的內側。這種蛋白可將葡萄糖通過膜向細胞內外兩個方向運輸。究竟向哪個方向運輸，決定於物質在膜兩側的濃度。

2．生物膜對大分子的轉運

大分子物質，如蛋白質、多核苷酸、多糖、膽固醇與脂蛋白形成的顆粒等，很難直接穿過細胞膜。這些物質通過與膜上某種蛋白的特異親和力而附着於膜上，這部分細胞膜內陷形成小囊，將附着物包在裏面，然後分離下來形成小囊泡進入細胞內部。這個過程稱為內吞作用。吞噬泡或吞飲泡一般與細胞質內的溶酶體融合，逐步將吞進的物質消化分解。

與內吞作用相反，有些物質通過形成囊泡從細胞內部逐步移至細胞表面，囊泡的膜與細胞膜融合，將物質排出細胞。這個過程稱外排作用。

內吞作用與外排作用屬於主動運輸，因為它們與其他主動運輸一樣，也需要能量供應。有實驗證明，如果氧化磷酸化被抑制，巨噬細胞的吞噬作用就會停止，如果是糖酵解被抑制則無阻礙作用。內吞與外排作用的一個重要特徵，是細胞攝入的或分泌的大分子被收入在小囊泡中，而不與細胞中其他大分子或細胞器混合。小囊泡快速地大規模地形成和融合，是所有真核細胞的特徵之一。

大分子物質通過內吞作用進入胞內，是通過受體分子介導的。首先，大分子結合到細胞表面特定的受體上，受體所處的細胞膜稱為有被小窩。大分子與受體結合後，這部分細胞膜內陷，並最終從膜上脱落下來形成小囊泡，由於受體與大分子特異性結合，加之膜內陷與形成囊泡的速度極快，囊泡中含有的胞外液非常少。

細胞內合成的一些大分子若需轉運到細胞外，首先包裹在囊泡中，然後轉移到細胞膜並與細胞膜融合，囊泡中的物質排出細胞外，組成囊泡的膜成為細胞膜的一部分。胞外基質中的糖蛋白就是通過這種途徑運到胞外的。對於一些特殊的細胞，它們分泌的產物如激素、神經遞質等，也是通過這種方式釋放到細胞外。但是，分泌產物的釋放是受特定信號調節的。首先是分泌分子由囊泡包裹，移向細胞膜，當細胞接受到分泌信號後，囊泡與細胞膜融合，將分泌分子釋放到胞外。