安徽 吳孝良 楊 慧

2016年高考題中的“物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的方式”

安徽 吳孝良 楊 慧

2016年全國(guó)乙卷第31題中有如下敘述“免疫細(xì)胞行使免疫功能時(shí)，會(huì)涉及胞吞和胞吐這兩種物質(zhì)跨膜運(yùn)輸方式”，引起教師質(zhì)疑，一是教輔中關(guān)于胞吞和胞吐認(rèn)定其為非跨膜運(yùn)輸，且不屬于主動(dòng)運(yùn)輸；二是全國(guó)卷及各地考題對(duì)物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的方式考查過多，在全國(guó)乙卷中涉及兩題，另外全國(guó)甲卷中也有胞吞胞吐的考題，其他地方高考題中也有較多考查。筆者試圖從課標(biāo)、考綱和教材中對(duì)“物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的方式”這一核心概念進(jìn)行梳理和分析。

1.核心概念，《課標(biāo)》《考綱》重點(diǎn)要求

《課標(biāo)》要求為“說明物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的方式”，說明為理解水平，要求對(duì)其進(jìn)行解釋、推斷、區(qū)分、擴(kuò)展，把握其內(nèi)在邏輯聯(lián)系?！?016年普通高等學(xué)校招生全國(guó)統(tǒng)一大綱》的要求是：物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的方式為Ⅱ等，理解所列知識(shí)之間的聯(lián)系和區(qū)別，能在較復(fù)雜的情境中綜合運(yùn)用其進(jìn)行分析、判斷、推理和評(píng)價(jià)。由此可見，無(wú)論《課標(biāo)》還是《考綱》對(duì)這一部分內(nèi)容均要求較高。

2.相關(guān)概念，中學(xué)、大學(xué)教材解讀

比較不同版本的教材（尤其是浙科版和人教版）中的概念，尤其是核心概念，在使用術(shù)語(yǔ)上雖略有不同，但并不影響學(xué)生對(duì)概念內(nèi)涵的理解。下面對(duì)“物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的方式”這一核心概念進(jìn)行分析，使學(xué)生更明白其各種方式的區(qū)別與聯(lián)系。

2.1 中學(xué)教材的描述

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

____________項(xiàng)目 _______________內(nèi)容自由擴(kuò)散 物質(zhì)通過簡(jiǎn)單的擴(kuò)散作用進(jìn)出細(xì)胞，_____________叫作自由擴(kuò)散______________________協(xié)助擴(kuò)散 進(jìn)出細(xì)胞的物質(zhì)借助載體蛋白的擴(kuò)_____________________散，叫作協(xié)助擴(kuò)散_________________被動(dòng)運(yùn)輸主動(dòng)運(yùn)輸從低濃度一側(cè)運(yùn)輸?shù)礁邼舛纫粋?cè)，需要載體蛋白的協(xié)助，同時(shí)還需要消耗細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)所釋放的能量，________這種方式叫作主動(dòng)運(yùn)輸

續(xù)表

________________________________________________________項(xiàng)目_內(nèi)容胞吞和胞吐當(dāng)細(xì)胞攝取大分子時(shí)，首先是大分子附著在細(xì)胞膜表面，這部分細(xì)胞膜內(nèi)陷形成小囊，包圍著大分子。然后小囊從細(xì)胞膜上分離下來(lái)，形成囊泡，進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部，這種現(xiàn)象叫胞吞。細(xì)胞需要外排的大分子，先在細(xì)胞內(nèi)形成囊泡，囊泡移動(dòng)到細(xì)胞膜處，與細(xì)胞膜融_______合，將大分子排出細(xì)胞，這種現(xiàn)象叫胞吐____________聯(lián)系物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞，既有順著濃度梯度的擴(kuò)散，統(tǒng)稱為被動(dòng)運(yùn)輸；也有逆著濃度梯度的運(yùn)輸，稱為主動(dòng)運(yùn)輸。________此外還有其他運(yùn)輸方式（胞吞和胞吐）______________

浙科版教材（吳相鈺 劉恩山主編 生物必修1）的介紹如下表：

___項(xiàng)目_______________________________________________內(nèi)容被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)由濃度較高的一側(cè)轉(zhuǎn)運(yùn)至濃度較低的一側(cè)，稱為被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)。這種轉(zhuǎn)運(yùn)不需要消耗能量，如氧、二氧化碳、甘油等小分子跨過膜的擴(kuò)散以及水的滲透。將物質(zhì)從濃度高的一側(cè)轉(zhuǎn)運(yùn)到濃度低的一側(cè)，也不需要消耗能量，但必須借助轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的幫助，這種轉(zhuǎn)運(yùn)仍是一種擴(kuò)散作用，但擴(kuò)散____________的速______________________________________率要大得多，稱為易化擴(kuò)散主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)逆濃度梯度的轉(zhuǎn)運(yùn)稱為主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)。主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)需要消耗能量，所需要的能量來(lái)自細(xì)胞中的ATP。必___________________________________________________________須有載體蛋白參與胞吞和胞吐進(jìn)出細(xì)胞的物質(zhì)并不一定都通過質(zhì)膜，有時(shí)有的物質(zhì)會(huì)被一部分質(zhì)膜包起來(lái)，然后這一部分質(zhì)膜與整個(gè)質(zhì)膜脫落，裹著該物質(zhì)運(yùn)到細(xì)胞的內(nèi)側(cè)或外側(cè)。如果把這一部分物質(zhì)運(yùn)送到細(xì)胞內(nèi)側(cè)，就稱為胞吞；如果把這一個(gè)部分物質(zhì)運(yùn)送到細(xì)胞外____________________________________________________________側(cè)，就稱為胞吐

2.2 大學(xué)教材的描述

《普通生物學(xué)（第3版）》（高等教育出版社，吳相鈺 陳守良 葛明德主編）如下表述：

____項(xiàng)________________________________________________目_內(nèi)容被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)（或被動(dòng)運(yùn)輸）被動(dòng)運(yùn)輸是穿過膜的擴(kuò)散。分子或離子總是從高濃度區(qū)域向低濃度區(qū)域移動(dòng)，降低其自由能。這種順著濃度梯度而穿過膜擴(kuò)散的作用就是物質(zhì)的被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)。專一的蛋白質(zhì)能夠使被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)易化，通過膜上許多種轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白幫助他們通過膜，這種現(xiàn)象稱為易化擴(kuò)散。這種轉(zhuǎn)運(yùn)的方向可以是由胞外到胞內(nèi)或____________反之，____________________________________決定于膜兩側(cè)溶質(zhì)的濃度差主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)是逆濃度梯度的轉(zhuǎn)運(yùn)，從低濃度一側(cè)穿過質(zhì)膜而到達(dá)高濃度一側(cè)，由埋在質(zhì)膜內(nèi)的專一的蛋白質(zhì)完成的，給主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)提供能量的也是________________________________________________________________ATP胞吞和胞吐胞吐是先將蛋白質(zhì)等大分子包在小泡內(nèi)，然后令小泡與質(zhì)膜融合，再將這些大分子分泌到細(xì)胞之外的過程，胞吞則是細(xì)胞吸收大分子和其他大的顆粒，方式也是由質(zhì)膜形成向內(nèi)的小泡，基本上_____________________________________________________________是胞吐的逆轉(zhuǎn)聯(lián)系 生物膜（包括質(zhì)膜）是有選擇性的，不是任何順____________濃度梯度存_________________________________在的物質(zhì)都能順利地穿過膜

《細(xì)胞生物學(xué)》（吳相鈺 陳守良 葛明德主編，2000年8月第1版高等教育出版社）關(guān)于物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)恼f法和人教版教材大致相同，被動(dòng)運(yùn)輸是指通過簡(jiǎn)單擴(kuò)散（人教版高中教材為自由擴(kuò)散）和協(xié)助擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)物質(zhì)由高濃度向低濃度方向的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)。轉(zhuǎn)運(yùn)的動(dòng)力來(lái)自物質(zhì)的濃度梯度，不需要細(xì)胞提供代謝能量。協(xié)助擴(kuò)散、主動(dòng)運(yùn)輸和胞吞與胞吐的使用術(shù)語(yǔ)相同。胞吞作用和胞吐作用完成大分子與顆粒性物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸，如蛋白質(zhì)、多核苷酸、多糖等。在轉(zhuǎn)運(yùn)過程中，物質(zhì)包裹在脂雙層圍繞的囊泡中，因此又稱為膜泡運(yùn)輸，在這種形式的運(yùn)輸過程中涉及膜的融合與斷裂，因此需要消耗能量，屬于主動(dòng)運(yùn)輸。強(qiáng)調(diào)的是胞吞和胞吐，一是跨膜運(yùn)輸，二是主動(dòng)運(yùn)輸。

強(qiáng)調(diào)兩點(diǎn)：1.一般意義上的被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)就是人教版教材上說的自由擴(kuò)散，而借助轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（或載體蛋白）的被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)則是協(xié)助擴(kuò)散；逆濃度梯度的轉(zhuǎn)運(yùn)則是主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)，需要載體蛋白和能量，即人教版教材中的主動(dòng)運(yùn)輸。以上兩種跨膜運(yùn)輸方式，準(zhǔn)確地說是穿膜運(yùn)輸。2.廣義上的跨膜運(yùn)輸包括被動(dòng)運(yùn)輸、主動(dòng)運(yùn)輸、胞吞與胞吐，且胞吞與胞吐是特殊形式的主動(dòng)運(yùn)輸。理由是上述三者皆有跨膜過程，可理解為跨膜運(yùn)輸；另外，主動(dòng)運(yùn)輸是一種需要ATP供能的過程，因此胞吞與胞吐屬于主動(dòng)運(yùn)輸。而一些教輔上認(rèn)為，胞吞和胞吐是非跨膜運(yùn)輸，也不是主動(dòng)運(yùn)輸，就不準(zhǔn)確了，容易給學(xué)生造成誤解。如此便可理解以下題目。

3.考查方式，全國(guó)、地方真題分析

（1）對(duì)生物膜結(jié)構(gòu)的考查

例1.（2016海南卷26，節(jié)選）水在植物的生命活動(dòng)中具有重要作用。風(fēng)干種子只有吸收足夠的水才能進(jìn)行旺盛的代謝活動(dòng)，使胚生長(zhǎng)。小麥種子萌發(fā)過程中吸水量隨時(shí)間變化的趨勢(shì)如圖所示?；卮鹣铝袉栴}：

（3）從細(xì)胞膜組成和結(jié)構(gòu)的角度來(lái)推測(cè)，水分可經(jīng)過細(xì)胞膜中的_______、______從細(xì)胞外進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)。

解析：（3）從題干信息可知，要求從細(xì)胞膜組成和結(jié)構(gòu)的角度來(lái)推測(cè)，水分子通過細(xì)胞膜的方式。細(xì)胞膜主要由磷脂和蛋白質(zhì)構(gòu)成，且基本骨架為磷脂雙分子層，其中膜上分布有蛋白質(zhì)，其中通道蛋白貫穿于整個(gè)磷脂雙分子層，因此水分可通過細(xì)胞膜中的磷脂雙分子層，水通道等方式進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)。

答案：（3）磷脂（或脂質(zhì)）雙分子層 水通道

組成生物膜的成分和結(jié)構(gòu)如下：其成分包括：磷脂雙分子層、蛋白質(zhì)和少量糖類，動(dòng)物細(xì)胞膜還有膽固醇；蛋白質(zhì)在細(xì)胞膜上的分布包括：①鑲嵌在磷脂雙分子層的表面，②部分或全部嵌入其中，③貫穿于整個(gè)生物膜；其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)包括：基本支架為磷脂雙分子層，具有一定的流動(dòng)性和選擇透過性。糖蛋白分布在細(xì)胞膜的外表面，具有保護(hù)、潤(rùn)滑和細(xì)胞識(shí)別作用。

（2）對(duì)被動(dòng)運(yùn)輸和主動(dòng)運(yùn)輸?shù)目疾?/p>

例2.（2016海南卷1）下列關(guān)于膜蛋白和物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)臄⑹?，錯(cuò)誤的是 （ ）

A. 膜蛋白在細(xì)胞膜上的分布是不對(duì)稱的

B. 膜蛋白不參與物質(zhì)跨膜的被動(dòng)運(yùn)輸過程

C. 主動(dòng)運(yùn)輸可以使被運(yùn)輸離子在細(xì)胞內(nèi)外濃度不同

D. 物質(zhì)通過脂質(zhì)雙分子層的擴(kuò)散速率與其脂溶性有關(guān)

解析：細(xì)胞膜上分布的蛋白質(zhì)稱為膜蛋白，以鑲嵌、貫穿等方式分布，因此膜蛋白分布的位置是不對(duì)稱的；被動(dòng)運(yùn)輸包括自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散，自由擴(kuò)散不需要載體蛋白，而協(xié)助擴(kuò)散需要載體蛋白幫助運(yùn)輸；主動(dòng)運(yùn)輸則可以進(jìn)行主動(dòng)選擇性吸收某種離子，一些離子通過該方式使其在細(xì)胞內(nèi)外濃度不同；細(xì)胞膜的基本骨架是磷脂雙分子層，所以物質(zhì)通過膜的擴(kuò)散和它的脂溶性程度有直接關(guān)系。

答案：B

下表為物質(zhì)出入細(xì)胞方式的比較

比較項(xiàng)目______離子和小分子物質(zhì) _大分子和顆粒性物質(zhì)______被動(dòng)運(yùn)輸 _________主動(dòng)運(yùn)輸_________________自由擴(kuò)散 協(xié)助擴(kuò)散 主動(dòng)運(yùn)輸 胞吞 胞吐外 細(xì)胞膜 內(nèi)外 細(xì)胞膜 內(nèi)外 細(xì)胞膜 內(nèi)胞吐模型圖載體ATP載體胞吞運(yùn)輸_方向細(xì)胞內(nèi)→細(xì)胞外_運(yùn)輸高濃度→低濃度___高濃度→低濃度__低濃度→高濃度__細(xì)胞外→細(xì)胞內(nèi)___動(dòng)力 濃度差 濃度差 能量_________（ATP）能量（ATP）_載體 不需要 __需要 需要 _不需要 _不需要能量（ATP）物質(zhì)出入細(xì)胞的實(shí)例水、CO2、甘油、脂肪酸、乙醇、苯、尿素等紅細(xì)胞吸收葡萄糖等K＋、Na＋等離子，小腸上皮細(xì)胞吸收氨基酸、____________________________葡萄糖等白細(xì)胞吞噬病菌、變形蟲吞食食物顆粒等各種分泌蛋白，如抗體、蛋白質(zhì)類激素等

例3.（2016全國(guó)乙卷2）離子泵是一種具有ATP水解酶活性的載體蛋白，能利用水解ATP釋放的能量跨膜運(yùn)輸離子。下列敘述正確的是 （ ）

A. 離子通過離子泵的跨膜運(yùn)輸屬于協(xié)助擴(kuò)散

B. 離子通過離子泵的跨膜運(yùn)輸是順著濃度梯度進(jìn)行的

C. 動(dòng)物一氧化碳中毒會(huì)降低離子泵跨膜運(yùn)輸離子的速率

D. 加入蛋白質(zhì)變性劑會(huì)提高離子泵跨膜運(yùn)輸離子的速率

解析：離子泵是載體蛋白，轉(zhuǎn)運(yùn)離子時(shí)需要消耗ATP，由此可判斷相關(guān)離子跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞綖橹鲃?dòng)運(yùn)輸；一氧化碳中毒，氧氣供應(yīng)不足，呼吸速率下降，ATP供應(yīng)不足，離子泵介導(dǎo)的離子主動(dòng)運(yùn)輸速率降低；加入蛋白質(zhì)變性劑會(huì)使離子泵這種載體蛋白變性，離子泵空間結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，離子泵跨膜運(yùn)輸離子的速率降低。

答案：C

（3）對(duì)胞吞與胞吐的考查

例4.（2016全國(guó)乙卷31，節(jié)選）病毒甲通過呼吸道感染動(dòng)物乙后，可引起乙的B淋巴細(xì)胞破裂、T淋巴細(xì)胞功能喪失，導(dǎo)致其患腫瘤病，患病動(dòng)物更易被其他病原體感染。給新生的乙個(gè)體接種甲疫苗可預(yù)防該腫瘤病?；卮鹣铝袉栴}：

（3）免疫細(xì)胞行使免疫功能時(shí)，會(huì)涉及胞吞和胞吐這兩種物質(zhì)跨膜運(yùn)輸方式，這兩種方式的共同點(diǎn)有____________________（答出兩點(diǎn)即可）。

解析：（3）此題干中明確告知“胞吞胞吐屬于跨膜運(yùn)輸方式”，而眾多教輔材料上都把這種方式歸為“膜泡運(yùn)輸”，且不屬于跨膜運(yùn)輸，頗有爭(zhēng)議，在大學(xué)教材中明確歸為“跨膜運(yùn)輸”且屬于“主動(dòng)運(yùn)輸”， 由此可以看出，胞吞和胞吐是跨膜運(yùn)輸，且需要能量。從上述教材的比較來(lái)看，是教輔編寫人員對(duì)“物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的方式”這一核心概念的誤讀。此題屬于開放性命題，學(xué)生可以從結(jié)構(gòu)、功能、物質(zhì)、能量等多個(gè)角度來(lái)思考，造成考試容易答偏，題目落腳點(diǎn)是物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞?，從囊泡的形成、運(yùn)輸?shù)奈镔|(zhì)和特點(diǎn)方面解答更準(zhǔn)確。需要學(xué)生準(zhǔn)確理解題意，理解胞吞和胞吐相關(guān)知識(shí)才能正確答題。

答案：（3）能運(yùn)輸生物大分子等；運(yùn)輸過程中形成囊泡；需要消耗能量（答出兩點(diǎn)即可）

（作者單位：安徽省六安市霍邱縣第二中學(xué)，

安徽省銅陵市銅陵中學(xué)）