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三、Na⁺/K⁺泵(重点!)

细胞的物质输入和输出 · 高一
先确认一下:这一关能不能学
上面这几节是它的地基 —— 没通的话,补完再回来,比硬啃快得多。
讲清楚它是什么

定义 Na⁺/K⁺泵是细胞膜上的一种载体蛋白,利用ATP水解能量逆浓度梯度主动转运Na⁺和K⁺。

从哪来 基于“细胞膜(质膜)”的流动镶嵌结构及“蛋白质——生命活动的主要承担者”中载体蛋白的功能特性。

为什么 细胞内外Na⁺和K⁺存在浓度差(内K⁺高、外Na⁺高),维持这种电化学梯度需要消耗能量对抗扩散趋势。Na⁺/K⁺泵通过磷酸化与去磷酸化改变空间结构,实现“3出2进”的定向运输,从而维持细胞静息电位和渗透压平衡。

适合:逻辑推理型、喜欢机制分析的学生** **讲法:机械联动模型** 将泵比作一个“双向阀门”。 1. **状态1(面向胞内)
泵对K⁺亲和力低,对Na⁺亲和力高。3个Na⁺结合,ATP水解,磷酸基团结合泵蛋白。 2. 状态2(构象改变):磷酸化导致泵蛋白空间结构改变,开口转向胞外。此时对Na⁺亲和力降低,Na⁺释放。 3. 状态3(面向胞外):泵对K⁺亲和力高,2个K⁺结合。 4. 状态4(复位):K⁺结合诱导去磷酸化,泵蛋白恢复原状,开口转向胞内,K⁺释放。 核心逻辑:能量驱动构象变化,构象变化决定结合特异性,特异性决定运输方向。
适合:形象思维型、喜欢类比的学生** **讲法:电梯运输模型** 把细胞膜想象成大楼的墙壁,Na⁺/K⁺泵是墙里的“专用电梯”。 - **电梯规则
每次只能运3个Na⁺下楼(出细胞),同时运2个K⁺上楼(进细胞)。 - 动力来源:电梯运行必须刷卡(ATP水解)。 - 为什么是3出2进? 因为电梯设计如此,且这导致细胞内带负电(K⁺留得多,Na⁺排得多),维持了细胞内的“安静”环境(静息电位)。 核心逻辑:强调“主动”、“耗能”、“特定比例”和“维持内环境稳定”。
适合:应试导向型、需要快速记忆考点的学生** **讲法:口诀+对比法** **口诀
“三钠出,二钾进,耗能主动逆浓度。” 对比表格: | 特征 | 自由扩散 | 协助扩散 | Na⁺/K⁺泵(主动运输) | | :--- | :--- | :--- | :--- | | 方向 | 高→低 | 高→低 | 低→高(逆浓度) | | 载体 | 无 | 有 | 有(泵蛋白) | | 能量 | 无 | 无 | 有(ATP) | | 实例 | O₂, CO₂ | 葡萄糖进红细胞 | Na⁺出, K⁺进 | 核心逻辑:抓住“逆浓度”、“需载体”、“需能量”三个关键词,直接对应主动运输定义。
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练一道
基础题
某细胞膜上的Na⁺/K⁺泵每消耗1分子ATP,将3个Na⁺泵出细胞,将2个K⁺泵入细胞。若细胞外Na⁺浓度为150 mmol/L,细胞内Na⁺浓度为10 mmol/L,该泵运输Na⁺的方式是? A. 自由扩散 B. 协助扩散 C. 主动运输 D. 胞吐
变式
若使用药物抑制细胞呼吸,导致ATP生成减少,则细胞膜上Na⁺/K⁺泵的功能将如何变化?细胞内K⁺浓度和细胞外Na⁺浓度将发生什么变化? A. 泵功能增强,内K⁺升高,外Na⁺降低 B. 泵功能减弱,内K⁺降低,外Na⁺升高 C. 泵功能不变,内K⁺不变,外Na⁺不变 D. 泵功能减弱,内K⁺升高,外Na⁺降低
试试手自己判
检测题
下列关于Na⁺/K⁺泵的叙述,错误的是( ) A. 该泵运输Na⁺和K⁺的方向都是逆浓度梯度的 B. 该泵运输Na⁺和K⁺需要消耗ATP C. 该泵运输Na⁺和K⁺的比例是3:2 D. 该泵运输Na⁺是顺浓度梯度,运输K⁺是逆浓度梯度
看答案和判分标准
答案:D
判对标准:
- 选A、B、C为错误选项(即认为它们是正确的叙述):未掌握。
- 选D为错误选项(即认为D是错误的叙述):掌握。
- 解析:Na⁺在细胞内浓度低,泵出是逆浓度;K⁺在细胞内浓度高,泵入是逆浓度。两者都是逆浓度梯度运输,都耗能。D选项说Na⁺顺浓度,故D错误。
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