2016年高考题中的“物质进出细胞的方式”

安徽 吴孝良 杨 慧

2016年高考题中的“物质进出细胞的方式”

安徽 吴孝良 杨 慧

2016年全国乙卷第31题中有如下叙述“免疫细胞行使免疫功能时，会涉及胞吞和胞吐这两种物质跨膜运输方式”，引起教师质疑，一是教辅中关于胞吞和胞吐认定其为非跨膜运输，且不属于主动运输；二是全国卷及各地考题对物质进出细胞的方式考查过多，在全国乙卷中涉及两题，另外全国甲卷中也有胞吞胞吐的考题，其他地方高考题中也有较多考查。笔者试图从课标、考纲和教材中对“物质进出细胞的方式”这一核心概念进行梳理和分析。

1.核心概念，《课标》《考纲》重点要求

《课标》要求为“说明物质进出细胞的方式”，说明为理解水平，要求对其进行解释、推断、区分、扩展，把握其内在逻辑联系。《2016年普通高等学校招生全国统一大纲》的要求是：物质进出细胞的方式为Ⅱ等，理解所列知识之间的联系和区别，能在较复杂的情境中综合运用其进行分析、判断、推理和评价。由此可见，无论《课标》还是《考纲》对这一部分内容均要求较高。

2.相关概念，中学、大学教材解读

比较不同版本的教材（尤其是浙科版和人教版）中的概念，尤其是核心概念，在使用术语上虽略有不同，但并不影响学生对概念内涵的理解。下面对“物质进出细胞的方式”这一核心概念进行分析，使学生更明白其各种方式的区别与联系。

2.1 中学教材的描述

人教版教材（朱正威 赵占良主编 生物必修1）的描述如下表：________________________________________

____________项目 _______________内容自由扩散 物质通过简单的扩散作用进出细胞，_____________叫作自由扩散______________________协助扩散 进出细胞的物质借助载体蛋白的扩_____________________散，叫作协助扩散_________________被动运输主动运输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，________这种方式叫作主动运输

续表

________________________________________________________项目_内容胞吞和胞吐当细胞摄取大分子时，首先是大分子附着在细胞膜表面，这部分细胞膜内陷形成小囊，包围着大分子。然后小囊从细胞膜上分离下来，形成囊泡，进入细胞内部，这种现象叫胞吞。细胞需要外排的大分子，先在细胞内形成囊泡，囊泡移动到细胞膜处，与细胞膜融_______合，将大分子排出细胞，这种现象叫胞吐____________联系物质进出细胞，既有顺着浓度梯度的扩散，统称为被动运输；也有逆着浓度梯度的运输，称为主动运输。________此外还有其他运输方式（胞吞和胞吐）______________

浙科版教材（吴相钰 刘恩山主编 生物必修1）的介绍如下表：

___项目_______________________________________________内容被动转运物质由浓度较高的一侧转运至浓度较低的一侧，称为被动转运。这种转运不需要消耗能量，如氧、二氧化碳、甘油等小分子跨过膜的扩散以及水的渗透。将物质从浓度高的一侧转运到浓度低的一侧，也不需要消耗能量，但必须借助转运蛋白的帮助，这种转运仍是一种扩散作用，但扩散____________的速______________________________________率要大得多，称为易化扩散主动转运逆浓度梯度的转运称为主动转运。主动转运需要消耗能量，所需要的能量来自细胞中的ATP。必___________________________________________________________须有载体蛋白参与胞吞和胞吐进出细胞的物质并不一定都通过质膜，有时有的物质会被一部分质膜包起来，然后这一部分质膜与整个质膜脱落，裹着该物质运到细胞的内侧或外侧。如果把这一部分物质运送到细胞内侧，就称为胞吞；如果把这一个部分物质运送到细胞外____________________________________________________________侧，就称为胞吐

2.2 大学教材的描述

《普通生物学（第3版）》（高等教育出版社，吴相钰 陈守良 葛明德主编）如下表述：

____项________________________________________________目_内容被动转运（或被动运输）被动运输是穿过膜的扩散。分子或离子总是从高浓度区域向低浓度区域移动，降低其自由能。这种顺着浓度梯度而穿过膜扩散的作用就是物质的被动转运。专一的蛋白质能够使被动转运易化，通过膜上许多种转运蛋白帮助他们通过膜，这种现象称为易化扩散。这种转运的方向可以是由胞外到胞内或____________反之，____________________________________决定于膜两侧溶质的浓度差主动转运主动转运是逆浓度梯度的转运，从低浓度一侧穿过质膜而到达高浓度一侧，由埋在质膜内的专一的蛋白质完成的，给主动转运提供能量的也是________________________________________________________________ATP胞吞和胞吐胞吐是先将蛋白质等大分子包在小泡内，然后令小泡与质膜融合，再将这些大分子分泌到细胞之外的过程，胞吞则是细胞吸收大分子和其他大的颗粒，方式也是由质膜形成向内的小泡，基本上_____________________________________________________________是胞吐的逆转联系 生物膜（包括质膜）是有选择性的，不是任何顺____________浓度梯度存_________________________________在的物质都能顺利地穿过膜

《细胞生物学》（吴相钰 陈守良 葛明德主编，2000年8月第1版高等教育出版社）关于物质跨膜运输的说法和人教版教材大致相同，被动运输是指通过简单扩散（人教版高中教材为自由扩散）和协助扩散实现物质由高浓度向低浓度方向的跨膜转运。转运的动力来自物质的浓度梯度，不需要细胞提供代谢能量。协助扩散、主动运输和胞吞与胞吐的使用术语相同。胞吞作用和胞吐作用完成大分子与颗粒性物质的跨膜运输，如蛋白质、多核苷酸、多糖等。在转运过程中，物质包裹在脂双层围绕的囊泡中，因此又称为膜泡运输，在这种形式的运输过程中涉及膜的融合与断裂，因此需要消耗能量，属于主动运输。强调的是胞吞和胞吐，一是跨膜运输，二是主动运输。

强调两点：1.一般意义上的被动转运就是人教版教材上说的自由扩散，而借助转运蛋白（或载体蛋白）的被动转运则是协助扩散；逆浓度梯度的转运则是主动转运，需要载体蛋白和能量，即人教版教材中的主动运输。以上两种跨膜运输方式，准确地说是穿膜运输。2.广义上的跨膜运输包括被动运输、主动运输、胞吞与胞吐，且胞吞与胞吐是特殊形式的主动运输。理由是上述三者皆有跨膜过程，可理解为跨膜运输；另外，主动运输是一种需要ATP供能的过程，因此胞吞与胞吐属于主动运输。而一些教辅上认为，胞吞和胞吐是非跨膜运输，也不是主动运输，就不准确了，容易给学生造成误解。如此便可理解以下题目。

3.考查方式，全国、地方真题分析

（1）对生物膜结构的考查

例1.（2016海南卷26，节选）水在植物的生命活动中具有重要作用。风干种子只有吸收足够的水才能进行旺盛的代谢活动，使胚生长。小麦种子萌发过程中吸水量随时间变化的趋势如图所示。回答下列问题：

（3）从细胞膜组成和结构的角度来推测，水分可经过细胞膜中的_______、______从细胞外进入细胞内。

解析：（3）从题干信息可知，要求从细胞膜组成和结构的角度来推测，水分子通过细胞膜的方式。细胞膜主要由磷脂和蛋白质构成，且基本骨架为磷脂双分子层，其中膜上分布有蛋白质，其中通道蛋白贯穿于整个磷脂双分子层，因此水分可通过细胞膜中的磷脂双分子层，水通道等方式进入细胞内。

答案：（3）磷脂（或脂质）双分子层 水通道

组成生物膜的成分和结构如下：其成分包括：磷脂双分子层、蛋白质和少量糖类，动物细胞膜还有胆固醇；蛋白质在细胞膜上的分布包括：①镶嵌在磷脂双分子层的表面，②部分或全部嵌入其中，③贯穿于整个生物膜；其结构特点包括：基本支架为磷脂双分子层，具有一定的流动性和选择透过性。糖蛋白分布在细胞膜的外表面，具有保护、润滑和细胞识别作用。

（2）对被动运输和主动运输的考查

例2.（2016海南卷1）下列关于膜蛋白和物质跨膜运输的叙述，错误的是 （ ）

A. 膜蛋白在细胞膜上的分布是不对称的

B. 膜蛋白不参与物质跨膜的被动运输过程

C. 主动运输可以使被运输离子在细胞内外浓度不同

D. 物质通过脂质双分子层的扩散速率与其脂溶性有关

解析：细胞膜上分布的蛋白质称为膜蛋白，以镶嵌、贯穿等方式分布，因此膜蛋白分布的位置是不对称的；被动运输包括自由扩散和协助扩散，自由扩散不需要载体蛋白，而协助扩散需要载体蛋白帮助运输；主动运输则可以进行主动选择性吸收某种离子，一些离子通过该方式使其在细胞内外浓度不同；细胞膜的基本骨架是磷脂双分子层，所以物质通过膜的扩散和它的脂溶性程度有直接关系。

答案：B

下表为物质出入细胞方式的比较

比较项目______离子和小分子物质 _大分子和颗粒性物质______被动运输 _________主动运输_________________自由扩散 协助扩散 主动运输 胞吞 胞吐外 细胞膜 内外 细胞膜 内外 细胞膜 内胞吐模型图载体ATP载体胞吞运输_方向细胞内→细胞外_运输高浓度→低浓度___高浓度→低浓度__低浓度→高浓度__细胞外→细胞内___动力 浓度差 浓度差 能量_________（ATP）能量（ATP）_载体 不需要 __需要 需要 _不需要 _不需要能量（ATP）物质出入细胞的实例水、CO2、甘油、脂肪酸、乙醇、苯、尿素等红细胞吸收葡萄糖等K＋、Na＋等离子，小肠上皮细胞吸收氨基酸、____________________________葡萄糖等白细胞吞噬病菌、变形虫吞食食物颗粒等各种分泌蛋白，如抗体、蛋白质类激素等

例3.（2016全国乙卷2）离子泵是一种具有ATP水解酶活性的载体蛋白，能利用水解ATP释放的能量跨膜运输离子。下列叙述正确的是 （ ）

A. 离子通过离子泵的跨膜运输属于协助扩散

B. 离子通过离子泵的跨膜运输是顺着浓度梯度进行的

C. 动物一氧化碳中毒会降低离子泵跨膜运输离子的速率

D. 加入蛋白质变性剂会提高离子泵跨膜运输离子的速率

解析：离子泵是载体蛋白，转运离子时需要消耗ATP，由此可判断相关离子跨膜运输的方式为主动运输；一氧化碳中毒，氧气供应不足，呼吸速率下降，ATP供应不足，离子泵介导的离子主动运输速率降低；加入蛋白质变性剂会使离子泵这种载体蛋白变性，离子泵空间结构发生改变，离子泵跨膜运输离子的速率降低。

答案：C

（3）对胞吞与胞吐的考查

例4.（2016全国乙卷31，节选）病毒甲通过呼吸道感染动物乙后，可引起乙的B淋巴细胞破裂、T淋巴细胞功能丧失，导致其患肿瘤病，患病动物更易被其他病原体感染。给新生的乙个体接种甲疫苗可预防该肿瘤病。回答下列问题：

（3）免疫细胞行使免疫功能时，会涉及胞吞和胞吐这两种物质跨膜运输方式，这两种方式的共同点有____________________（答出两点即可）。

解析：（3）此题干中明确告知“胞吞胞吐属于跨膜运输方式”，而众多教辅材料上都把这种方式归为“膜泡运输”，且不属于跨膜运输，颇有争议，在大学教材中明确归为“跨膜运输”且属于“主动运输”， 由此可以看出，胞吞和胞吐是跨膜运输，且需要能量。从上述教材的比较来看，是教辅编写人员对“物质进出细胞的方式”这一核心概念的误读。此题属于开放性命题，学生可以从结构、功能、物质、能量等多个角度来思考，造成考试容易答偏，题目落脚点是物质跨膜运输的方式，从囊泡的形成、运输的物质和特点方面解答更准确。需要学生准确理解题意，理解胞吞和胞吐相关知识才能正确答题。

答案：（3）能运输生物大分子等；运输过程中形成囊泡；需要消耗能量（答出两点即可）

（作者单位：安徽省六安市霍邱县第二中学，

安徽省铜陵市铜陵中学）