安徽 吳孝良 楊 慧

2016年高考題中的“物質(zhì)進出細胞的方式”

安徽 吳孝良 楊 慧

2016年全國乙卷第31題中有如下敘述“免疫細胞行使免疫功能時，會涉及胞吞和胞吐這兩種物質(zhì)跨膜運輸方式”，引起教師質(zhì)疑，一是教輔中關于胞吞和胞吐認定其為非跨膜運輸，且不屬于主動運輸；二是全國卷及各地考題對物質(zhì)進出細胞的方式考查過多，在全國乙卷中涉及兩題，另外全國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、考綱和教材中對“物質(zhì)進出細胞的方式”這一核心概念進行梳理和分析。

1.核心概念，《課標》《考綱》重點要求

《課標》要求為“說明物質(zhì)進出細胞的方式”，說明為理解水平，要求對其進行解釋、推斷、區(qū)分、擴展，把握其內(nèi)在邏輯聯(lián)系。《2016年普通高等學校招生全國統(tǒng)一大綱》的要求是：物質(zhì)進出細胞的方式為Ⅱ等，理解所列知識之間的聯(lián)系和區(qū)別，能在較復雜的情境中綜合運用其進行分析、判斷、推理和評價。由此可見，無論《課標》還是《考綱》對這一部分內(nèi)容均要求較高。

2.相關概念，中學、大學教材解讀

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，在使用術語上雖略有不同，但并不影響學生對概念內(nèi)涵的理解。下面對“物質(zhì)進出細胞的方式”這一核心概念進行分析，使學生更明白其各種方式的區(qū)別與聯(lián)系。

2.1 中學教材的描述

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

____________項目 _______________內(nèi)容自由擴散 物質(zhì)通過簡單的擴散作用進出細胞，_____________叫作自由擴散______________________協(xié)助擴散 進出細胞的物質(zhì)借助載體蛋白的擴_____________________散，叫作協(xié)助擴散_________________被動運輸主動運輸從低濃度一側(cè)運輸?shù)礁邼舛纫粋?cè)，需要載體蛋白的協(xié)助，同時還需要消耗細胞內(nèi)化學反應所釋放的能量，________這種方式叫作主動運輸

續(xù)表

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

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

2.2 大學教材的描述

《普通生物學（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________________________________________________目_內(nèi)容被動轉(zhuǎn)運（或被動運輸）被動運輸是穿過膜的擴散。分子或離子總是從高濃度區(qū)域向低濃度區(qū)域移動，降低其自由能。這種順著濃度梯度而穿過膜擴散的作用就是物質(zhì)的被動轉(zhuǎn)運。專一的蛋白質(zhì)能夠使被動轉(zhuǎn)運易化，通過膜上許多種轉(zhuǎn)運蛋白幫助他們通過膜，這種現(xiàn)象稱為易化擴散。這種轉(zhuǎn)運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)的濃度差主動轉(zhuǎn)運主動轉(zhuǎn)運是逆濃度梯度的轉(zhuǎn)運，從低濃度一側(cè)穿過質(zhì)膜而到達高濃度一側(cè)，由埋在質(zhì)膜內(nèi)的專一的蛋白質(zhì)完成的，給主動轉(zhuǎn)運提供能量的也是________________________________________________________________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胞之外的過程，胞吞則是細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

《細胞生物學》（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）關于物質(zhì)跨膜運輸?shù)恼f法和人教版教材大致相同，被動運輸是指通過簡單擴散（人教版高中教材為自由擴散）和協(xié)助擴散實現(xiàn)物質(zhì)由高濃度向低濃度方向的跨膜轉(zhuǎn)運。轉(zhuǎn)運的動力來自物質(zhì)的濃度梯度，不需要細胞提供代謝能量。協(xié)助擴散、主動運輸和胞吞與胞吐的使用術語相同。胞吞作用和胞吐作用完成大分子與顆粒性物質(zhì)的跨膜運輸，如蛋白質(zhì)、多核苷酸、多糖等。在轉(zhuǎn)運過程中，物質(zhì)包裹在脂雙層圍繞的囊泡中，因此又稱為膜泡運輸，在這種形式的運輸過程中涉及膜的融合與斷裂，因此需要消耗能量，屬于主動運輸。強調(diào)的是胞吞和胞吐，一是跨膜運輸，二是主動運輸。

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

3.考查方式，全國、地方真題分析

（1）對生物膜結(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中具有重要作用。風干種子只有吸收足夠的水才能進行旺盛的代謝活動，使胚生長。小麥種子萌發(fā)過程中吸水量隨時間變化的趨勢如圖所示?；卮鹣铝袉栴}：

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

解析：（3）從題干信息可知，要求從細胞膜組成和結(jié)構(gòu)的角度來推測，水分子通過細胞膜的方式。細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磷脂雙分子層，因此水分可通過細胞膜中的磷脂雙分子層，水通道等方式進入細胞內(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，動物細胞膜還有膽固醇；蛋白質(zhì)在細胞膜上的分布包括：①鑲嵌在磷脂雙分子層的表面，②部分或全部嵌入其中，③貫穿于整個生物膜；其結(jié)構(gòu)特點包括：基本支架為磷脂雙分子層，具有一定的流動性和選擇透過性。糖蛋白分布在細胞膜的外表面，具有保護、潤滑和細胞識別作用。

（2）對被動運輸和主動運輸?shù)目疾?/p>

例2.（2016海南卷1）下列關于膜蛋白和物質(zhì)跨膜運輸?shù)臄⑹觯e誤的是 （ ）

A. 膜蛋白在細胞膜上的分布是不對稱的

B. 膜蛋白不參與物質(zhì)跨膜的被動運輸過程

C. 主動運輸可以使被運輸離子在細胞內(nèi)外濃度不同

D. 物質(zhì)通過脂質(zhì)雙分子層的擴散速率與其脂溶性有關

解析：細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稱的；被動運輸包括自由擴散和協(xié)助擴散，自由擴散不需要載體蛋白，而協(xié)助擴散需要載體蛋白幫助運輸；主動運輸則可以進行主動選擇性吸收某種離子，一些離子通過該方式使其在細胞內(nèi)外濃度不同；細胞膜的基本骨架是磷脂雙分子層，所以物質(zhì)通過膜的擴散和它的脂溶性程度有直接關系。

答案：B

下表為物質(zhì)出入細胞方式的比較

比較項目______離子和小分子物質(zhì) _大分子和顆粒性物質(zhì)______被動運輸 _________主動運輸_________________自由擴散 協(xié)助擴散 主動運輸 胞吞 胞吐外 細胞膜 內(nèi)外 細胞膜 內(nèi)外 細胞膜 內(nèi)胞吐模型圖載體ATP載體胞吞運輸_方向細胞內(nèi)→細胞外_運輸高濃度→低濃度___高濃度→低濃度__低濃度→高濃度__細胞外→細胞內(nèi)___動力 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)出入細胞的實例水、CO2、甘油、脂肪酸、乙醇、苯、尿素等紅細胞吸收葡萄糖等K＋、Na＋等離子，小腸上皮細胞吸收氨基酸、____________________________葡萄糖等白細胞吞噬病菌、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釋放的能量跨膜運輸離子。下列敘述正確的是 （ ）

A. 離子通過離子泵的跨膜運輸屬于協(xié)助擴散

B. 離子通過離子泵的跨膜運輸是順著濃度梯度進行的

C. 動物一氧化碳中毒會降低離子泵跨膜運輸離子的速率

D. 加入蛋白質(zhì)變性劑會提高離子泵跨膜運輸離子的速率

解析：離子泵是載體蛋白，轉(zhuǎn)運離子時需要消耗ATP，由此可判斷相關離子跨膜運輸?shù)姆绞綖橹鲃舆\輸；一氧化碳中毒，氧氣供應不足，呼吸速率下降，ATP供應不足，離子泵介導的離子主動運輸速率降低；加入蛋白質(zhì)變性劑會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，離子泵跨膜運輸離子的速率降低。

答案：C

（3）對胞吞與胞吐的考查

例4.（2016全國乙卷31，節(jié)選）病毒甲通過呼吸道感染動物乙后，可引起乙的B淋巴細胞破裂、T淋巴細胞功能喪失，導致其患腫瘤病，患病動物更易被其他病原體感染。給新生的乙個體接種甲疫苗可預防該腫瘤病。回答下列問題：

（3）免疫細胞行使免疫功能時，會涉及胞吞和胞吐這兩種物質(zhì)跨膜運輸方式，這兩種方式的共同點有____________________（答出兩點即可）。

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

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

（作者單位：安徽省六安市霍邱縣第二中學，

安徽省銅陵市銅陵中學）