氨基酸和葡萄糖如何穿过核膜
高中生物 “三句口诀”判断物质跨膜运输的方式

“三句口诀”判断物质跨膜运输的方式细胞通过细胞膜与周围环境时刻进行着物质交换,物质跨膜运输方式中的被动运输、自由扩散、协助扩散、主动运输、胞吞和胞吞则是教学的重点。
但在教学中发现,部分学生对常见的进行自由扩散的物质名称记忆不清,一些学生则反映强行记住后很快会遗忘;对于葡萄糖、氨基酸和各种无机盐离子的运输方式,部分学生误认为它们跨膜运输方式均为主动运输;而针对大分子物质的跨膜运输方式,一些学生不能清晰比较小分子物质和大分子物质跨膜运输的异同点。
通过运用以下三句自编的口诀融入课堂教学,取得了较好的教学效果。
1 自由扩散很简单,水甘尿气醇和酸以自由扩散方式进出细胞的物质,由于其不需要载体协助,也不需要消耗能量,故将其总结为“自由扩散很简单”,让学生明白此种运输过程就是物质从其高浓度一侧运输到低浓度一侧,而与载体和能量无关。
对于常见通过自由扩散进出细胞的物质,如水、甘油、尿素、相关气体(如氧气和二氧化碳)、乙醇和脂肪酸等,将其第一个字凑成“水甘尿气醇和酸”。
学生轻松记住了口诀,不仅把握了自由扩散的特点,也同时掌握了通过自由扩散方式进出细胞的常见物质。
2 氨葡离子看条件,逆向主动顺协散由于氨基酸、葡萄糖及相应的一些无机盐离子(如Na+、K+、Cl-等)进出细胞均需要载体协助,若这三类物质是从其高浓度一侧运输到低浓度一侧(顺浓度梯度运输),属于不消耗能量的协助扩散;若是从其低浓度一侧运输到高浓度一侧(逆浓度梯度运输),则为消耗能量的主动运输。
根据口诀“氨葡离子看条件,逆向主动顺协散”,让学生理解这三类物质的跨膜运输方式不是固定不变的,而是需要根据条件(物质的具体运输方向)加以判断。
为检测学生学习口诀后的判断效果,给学生展示两道高考生物学试题:2012年安徽卷第2小题:蛙的神经元内、外Na+浓度分别是15mmol/L和120mmol/L。
在膜电位由内负外正转变为内正外负过程中有Na+流入细胞,膜电位恢复过程中有Na+排出细胞。
葡萄糖 氨基酸 是主动运输还是协助扩散进入细胞

葡萄糖、氨基酸是主动运输还是协助扩散进入细胞的?井中之蛙新课程必修一P76:在顺浓度梯度情况下,葡萄糖、氨基酸等分子可以通过协助扩散进入细胞。
我想请教的问题是:1、在顺浓度梯度情况下,葡萄糖、氨基酸等分子可以通过协助扩散进入细胞-------对所有的细胞都是这样吗?2、那么在逆浓度梯度情况下,葡萄糖、氨基酸等分子进入细胞的方式是什么呢?3、人体小肠吸收葡萄糖、氨基酸分子的方式是主动运输,那么,当很饥饿的人在饭后其吸收葡萄糖、氨基酸分子的方式是协助扩散吗?搜到了郑州张俊杰老师和桑建利老师(北京师范大学生命科学学院细胞生物学博士生导师,负责人教版高中生物教材必修1的学科知识把关)的对话,供大家尤其是教过旧版本的老师学习。
桑老师:您好!我是郑州市生物教研室的张俊杰老师,据赵占良老师介绍,您是细胞生物学方面的专家,现想就细胞生物学的一个问题向您请教。
在物质的跨膜运输方式上,高中教材涉及到四种方式,即自由扩散、协助扩散、主动运输、内吞和外排(新版本教材称胞吞和胞吐)。
对自由扩散、内吞和外排这两种运输方式的描述,新旧教材都是一样的,但对协助扩散和主动运输的描述是有差别的,具体如下。
若按照旧版本教材的理解:1.物质(小分子或离子)出入细胞膜是协助扩散还是主动运输取决于分子或离子的性质,而与物质的浓度无关。
且协助扩散的例子极为少见,仅见于红细胞吸收葡萄糖这一例子(高校细胞生物学教材中也仅列举这一个例子),其它细胞吸收葡萄糖的方式则是主动运输。
2.氨基酸、葡萄糖和各种离子都是以主动运输的方式出入细胞(暂不考虑离子通道),不论这些物质浓度的高低,都只能是以主动运输的方式出入细胞,主动运输通过消耗能量既能将物质从低浓度的一侧运输到高浓度的一侧;也可以通过消耗能量将物质从高浓度的一侧运输到低浓度的一侧,这时物质既顺着浓度梯度又消耗能量,运输的速度会大大加快。
但按照新版教材的理解,结果应是这样的:物质(小分子或离子)出入细胞膜是协助扩散还是主动运输不是取决于分子或离子的性质,而是取决于物质的浓度。
简述葡萄糖或氨基酸跨膜转运过程

简述葡萄糖或氨基酸跨膜转运过程
葡萄糖或氨基酸是生物体内重要的营养物质,它们需要通过跨膜转运才能进入或离开细胞。
跨膜转运有两种方式:被动扩散和主动运输。
被动扩散是指物质在浓度梯度的驱动下,自由地通过细胞膜跨越。
这种方式不需要能量消耗,但只能在浓度梯度存在的情况下进行。
主动运输则需要能量消耗,能够在浓度梯度外面或逆着浓度梯度进行。
主动运输分为两种类型:直接和间接。
直接主动运输是指一些特殊的跨膜蛋白,如Na+/K+ ATP酶或H+ ATP酶,它们通过利用ATP的能量,将离子从低浓度一侧转运到高浓度一侧。
间接主动运输则是通过耗费其他物质的能量,将物质跨越膜。
常见的方式是通过钠离子浓度梯度驱动葡萄糖或氨基酸的转运。
钠离子通过钠离子转运体转运到高浓度一侧,同时将葡萄糖或氨基酸与钠离子结合,跨越细胞膜。
这种方式也被称为“共转运”。
以上是简要介绍葡萄糖或氨基酸跨膜转运过程的内容。
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物质进出细胞膜的方式

专题二物质进出细胞膜的方式一、物质跨膜运输1、被动运输:分为自由扩散与协助扩散(1)自由扩散:物质顺浓度梯度直接穿过双层膜进行运输。
不需要能量(ATP释放的化学能),也不需要蛋白质(载体蛋白)的协助。
H2O、O2、CO2等气体分子、甘油、脂肪酸、乙醇、苯等脂溶性物质。
(2)协助扩散:物质顺浓度梯度直接穿过双层膜进行运输。
不需要能量(ATP释放的化学能),但需要蛋白质(载体蛋白)的协助,其中分为水通道蛋白、离子通道蛋白(即门通道蛋白)、载体蛋白。
(区别:载体蛋白能与特定物质结合,通过自身构象的变化,将物质转移到膜的另一侧。
通道蛋白与所转运物质之间的结合较弱,当通道打开时能允许特定大小的物质通过,特异性不如载体蛋白强,只参与被动运输。
)2、主动运输:物质由低浓度向高浓度的方向进行运输,(也可以顺浓度梯度进行运输的),需要能量(ATP 释放的化学能),需要载体。
如葡萄糖、氨基酸、各种离子等。
葡萄糖进入红细胞是协助扩散,而进入其他细胞(除红细胞)的方式就是主动运输。
二、非跨膜运输:分为胞吞(内吞作用)与胞吐(外排作用)。
需要能量,不需要载体(通过小泡)。
三、例析计算“物质通过生物膜或磷脂分子的层数”1、离子、小分子物质通过生物膜或磷脂分子的层数离子、小分子物质以跨膜方式(自由扩散、主动运输、协助扩散)通过生物膜。
解答此类题目的方法是:明确所研究的物质运动的起点和止点→弄清物质通过的方式和经过的结构及其结构特点→注意一个等量关系“生物膜的层数=1/2磷脂分子的层数”。
此外,还要明确细胞结构中,具有双层生物膜的结构有线粒体、叶绿体、核膜(有核孔),具有单层生物膜的结构有细胞膜、液泡膜、内质网、高尔基体、溶酶体。
2、大分子物质、病菌、病毒通过生物膜或磷脂分子的层数大分子物质(如蛋白质、多糖、DNA、RNA等)、病菌、病毒等颗粒性物质不能以跨膜方式通过生物膜,而是以内吞(胞吞)、外排(胞吐)作用通过生物膜。
其原理是生物膜具有一定的流动性,能形成小泡包围大分子和颗粒性物质过生物膜,所以这些物质通过生物膜时没有穿过生物膜。
高中生物 穿过几层膜的问题

膜计算计算某物质代谢中进入细胞所通过的膜的层数或磷脂双分子层数,一定要弄清物质在体内的运行路线,结合各部分结构和相应功能便可作答。
注意物质进入毛细血管,穿过毛细血管壁和氧气或二氧化碳穿过肺泡壁时都要经过两层细胞膜。
活细胞代谢时需不断的与外界环境进行物质交换,即从外界环境获得氧气和营养物质,同时,把自身代谢产生的二氧化碳、水等代谢终产物和对细胞有害物质排出体外。
细胞代谢是在专门细胞器或细胞质基质中进行的,从结构上看,内质网、高尔基体、液泡膜、线粒体、叶绿体都是由膜结构构成的。
前三者为单层膜,后二者是双层膜。
(1)1层生物膜=1层磷脂双分子层=2层磷脂分子层(2)在细胞中,核糖体、中心体、染色体无膜结构;细胞膜、液泡膜、内质网膜、高尔基体膜是单层膜;线粒体、叶绿体和细胞核的膜是双层膜,但物质若从核孔穿透核膜时,则穿过的膜层数为0。
(3)肺泡壁、毛细血管壁和消化道管壁都是由单层上皮细胞构成,且穿过1层细胞则需穿过2次细胞膜(生物膜)或4层磷脂分子层。
例1.大气中的氧气要进入红细胞与血红蛋白结合,需要穿过几层磷脂分子层()A.3层B.5层C.6层D.10层【解析】大气中的氧气首先要从呼吸道进入肺泡,穿过肺泡中的某一细胞时,进、出共两层膜,然后穿过血管壁,进、出血管壁也是两层膜,最后进入红细胞(1层膜)中与血红蛋白结合,总共是5层膜,即10层磷脂分子层。
答案:D例2.内环境中的氧气进入组织细胞并用于有氧呼吸至少要通过几层磷脂分子层()A.2层B.4层C.6层D.8层答案:C例3.红细胞中含180的氧气被利用后变成C18O2进入c(血浆)内,18O至少要透过()层膜。
【解析】红细胞中含18O的氧气首先从红细胞中出来(1层膜),穿过毛细血管(进、出共2层膜),【进入组织细胞(1层膜),再进入线粒体(2层膜)被利用变成C18O2,又从线粒体中出来,穿过组织细胞膜,即进、出组织细胞和线粒体共6层膜】,再一次穿过毛细血管(进、出共2层膜),最后到达血浆中。
葡萄糖氨基酸进入小肠绒毛上皮细胞

·被动运输:
简单扩散(自由扩散)
简单扩散
细 胞 外
细 胞 膜
细 胞 内
小分子物质
简单扩散
细 胞 外
细 胞 膜
细 胞 内
小分子物质
简单扩散
1、方向: 高浓度
低浓度
2、特点:不需要载体蛋白、能量
3、实例:
相对分子质量相对较小或脂溶性 强的物质,如氧气、乙醇、甘油等通过 此方式通过细胞
·被动运输:
易化扩散
易化扩散
细 胞 外
细 胞 膜
细 胞 内
载体蛋白
易化扩散
1、实例:
葡萄糖等其他营养性物质进入红细胞
2、方向: 高浓度
低浓度
3、特点:需要载体蛋白、不需要能量
思考:被动运蛋白
主动运输
能量
载体蛋白
主动运输
1、方向: 低浓度
高浓度
2、特点:需要载体蛋白、能量
3、意义:能保证活细胞按照生命活动的需 要,主动地选择并吸收营养物质,排出代谢 产生的废物和对细胞有害的物质。
3、实例:1、细胞积累K+,排出Na+
2、海带吸收碘 3、根细胞吸收矿质元素 4、葡萄糖、氨基酸进入小肠绒毛上皮细胞
总结出,活细胞的细胞膜的 生理特点:
选择透过性
即水分子可以自由通过,细胞要选择吸收 的离子或分子也可以通过。
选择透过性
结构特点
功能特点
细胞膜
内吞作用:
大分子物质和颗粒性物质附着在细胞膜上,由细胞膜 内陷形成小囊,这些物质就被包入小囊内,然后,小囊从 细胞膜上脱离下来形成小囊泡,进入细胞内部,这种现象 叫做内吞作用。
外排作用:
有些物质在细胞膜内被一层膜所包围,形成小囊泡, 囊泡膜与细胞膜融合在一起,小囊泡逐渐移到细胞表面, 并且向细胞外张开,使内涵物质排出细胞外,这种现象 叫做外排作用。
葡萄糖与氨基酸的跨膜转运机制

葡萄糖与氨基酸的跨膜转运机制葡萄糖和氨基酸的跨膜转运机制是生物体内重要的生理过程,对于维持细胞生命活动和机体正常功能至关重要。
下面将分别介绍葡萄糖和氨基酸的跨膜转运机制。
一、葡萄糖的跨膜转运1.被动转运:细胞膜中的脂质双层结构使得小分子物质如葡萄糖能够以被动扩散的方式通过细胞膜。
被动转运是一种简单的物理过程,不需要消耗能量,而是依赖于物质的浓度差和膜的通透性。
在被动转运中,葡萄糖分子通过细胞膜的脂质双层结构,从高浓度区域向低浓度区域移动。
2.主动转运:对于一些小分子物质,如葡萄糖,尽管被动转运可以完成跨膜转运,但在某些情况下,细胞需要更有效地获取或排除这些物质。
在这种情况下,细胞会使用主动转运。
主动转运需要消耗能量,如ATP,以帮助葡萄糖分子通过细胞膜。
在主动转运中,葡萄糖分子首先被细胞膜中的载体识别并与之结合,随后载体将葡萄糖分子带到膜的另一侧并释放。
二、氨基酸的跨膜转运1.主动转运:与葡萄糖一样,氨基酸也可以通过主动转运进行跨膜转运。
氨基酸的主动转运需要载体蛋白和能量。
载体蛋白是一种能够识别和结合特定氨基酸的跨膜蛋白。
当氨基酸与载体蛋白结合后,载体蛋白会将其带到膜的另一侧并释放。
这种过程需要消耗ATP等能量物质来驱动。
2.营养物质转运系统:人体对于许多必需氨基酸有着特殊的转运系统。
这些营养物质转运系统通常具有高度特异性,以确保必需氨基酸能够准确无误地到达靶组织。
例如,赖氨酸、精氨酸和组氨酸等必需氨基酸在跨膜转运过程中,会通过特定的营养物质转运系统进行。
这些系统由一系列跨膜蛋白组成,能够识别和结合特定的氨基酸,并将其带到靶组织。
这种高度特异的营养物质转运系统对于维持机体内环境稳态和正常生理功能至关重要。
3.疾病与转运异常:氨基酸的跨膜转运异常可能导致一系列疾病。
例如,遗传性氨基酸代谢病是由于遗传缺陷导致的氨基酸代谢途径异常,进而引发机体内部氨基酸水平失衡,最终影响机体正常生理功能。
这些疾病通常具有特定的临床症状和生化指标异常。
氨基酸的跨膜运输方式

氨基酸的跨膜运输方式氨基酸是构成蛋白质的基本单位,同时也是维持生命所必需的营养物质。
由于人体无法自行合成全部氨基酸,因此需要通过饮食摄入。
然而,如果氨基酸在体内不能有效跨过细胞膜进入细胞内部,就会影响人体的生长发育和正常代谢。
本文将介绍氨基酸的跨膜运输方式。
1. 透过过去型载体蛋白目前已知有多种载体蛋白可促进氨基酸跨过膜进入细胞。
这类载体蛋白具有高度选择性和亲和力,可以通过与特定的氨基酸结合后,通过拱门状的通道介导氨基酸进入或离开细胞。
其中,最重要的氨基酸载体是钠-氨基酸共转运体(Sodium Amino Acid Cotransporter,简称SAC)。
SAC主要存在于肠道、肾脏和神经系统中,能够以共同转运的方式有效地将氨基酸带入细胞。
2. 透过通道蛋白通道蛋白是另一种用于运输氨基酸的蛋白质。
这些蛋白质通常由跨膜蛋白组成,形成了直径仅有几ångström的孔道。
通道蛋白具有高度的特异性,通常只接纳特定的氨基酸分子,通过被动扩散的方式将其从高浓度区域向低浓度区域进行运输。
已知的氨基酸通道蛋白有巨细胞运动蛋白(MACPF)家族的几种蛋白以及神经元膜离子通道(ASICs)。
离子通道也可以作为氨基酸进入细胞的途径。
这些通道蛋白通常通过质子碰撞、酸化等机制进行调节,以控制其开闭状态,实现氨基酸的选择性通道。
例如,双向氯离子通道(ClC)是一种特殊的离子通道,能够同时运输氨基酸和离子。
除了以上方式,还有其他一些较为特殊的跨膜运输方式,例如氧化还原、转录调控等。
总之,氨基酸的跨膜运输方式不仅包括了透过过去型载体蛋白、通道蛋白和离子通道,也有其他机制参与其中。
对于进一步了解氨基酸在人体中的代谢和吸收,有必要深入探索氨基酸跨膜运输的多样性。
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:氨基酸和葡萄糖如何穿过核膜?
核膜的主要功能
真核细胞具有核膜,在进化史上有重要意义。
核膜作为细胞质同细胞核之间的界膜,对稳定核的形态和化学成分起着十分重要的作用。
核膜的主要功能有以下几方面。
1.屏障作用。
核膜是遍布细胞中的“膜系统”的一部分,它的特殊功能之一是把核酸,尤其是DNA集中在细胞核中。
2.控制细胞核与细胞质之间的信息和物质交换。
主要有以下几点。
(1)离子与水分子可以自由通过核膜。
但是,对某些离子(如Na+)有一定的屏障作用,可是不属于主动运输过程。
(2)单糖、二糖、氨基酸、染料、核苷、核苷酸、鱼精蛋白、组蛋白、RNA酶以及DNA酶等小分子物质,可以自由通过核膜。
(3)大分子和小颗粒物质的交换:高分子如γ球蛋白、清蛋白等进出细胞核要由核孔通过。
3.核膜在染色质(体)的定位和细胞分裂时的作用。
(1)染色质的终末细丝常常连接在核孔上。
这样可以帮助解释为什么非常复杂的染色质在异常活跃的细胞核内不致紊乱。
(2)当细胞分裂开始之初,染色体的聚集有可能开始于核膜,然后由外向内发展。
在前期或早中期分裂相中,核膜破碎,这些碎片可能加入核膜所附的微管成分,促其生长,从而使所附的染色单体定位并且发生分离。
当细胞分裂完成,子细胞核重建,核膜新生或恢复时,它可能有使核仁组成中心定位,趋向中心位置的作用。
4.核膜在细胞核融合时的作用。
当卵细胞受精时,精子和卵细胞的核膜可以相互识别并且相互接触,在一个以上的部位相互连结,进而相互融合成一个核。
5.核被膜具有某些生物合成的功能。
在外层核膜表面附着核糖体,因此可以进行蛋白质的合成。
在核周腔中存在多种结构蛋白和酶,它也能合成少量膜蛋白、脂质和组蛋白。
有人还报道核膜有糖的合成作用。
对高中生就不能讲这些了,我的学生恐怕记不住这些,考试也不会涉及,只能作为课外阅读,但又怕扰乱他们的思维,只能不讲也许更好。