謝懿姍

【摘 要】在高中生物的學(xué)習(xí)中，物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸是考點(diǎn)，也是較容易出錯的地方。本文主要對物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸進(jìn)行了探討，為高中生物課的學(xué)習(xí)提供了參考。

【關(guān)鍵詞】物質(zhì)；跨膜運(yùn)輸；生物

對于物質(zhì)來說，跨膜運(yùn)輸是常常出現(xiàn)的事情，在進(jìn)行跨膜運(yùn)輸?shù)臅r候，它所需要的條件是有一定的要求的，同時對于不同的物質(zhì)和情況所需要的跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞揭膊灰粯?，具體的過程也會存在著差異。

一、物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸

物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸指的是一些物質(zhì)從高濃度到膜的一側(cè)，向低濃度的一層進(jìn)行移動的過程。在物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸中，影響單純擴(kuò)散的主要因素有兩個方面，一個方面是膜的兩側(cè)溶質(zhì)分子濃度的梯度。如果這個濃度的梯度越大，那么物質(zhì)順著濃度梯度進(jìn)行擴(kuò)散就會越多，如果濃度的梯度出現(xiàn)了消失，那么擴(kuò)散的行為就會停止。第二個方面是膜對這個物質(zhì)的通透性。細(xì)胞膜從結(jié)構(gòu)上來說，它是一個脂質(zhì)的雙分子層，因此，膜對于，例如膜對于脂溶性比較高的物質(zhì)，例如：氧和二氧化碳碳，它的通透性就會比較大，最這樣的情況下就會更容易擴(kuò)散。反過來對于脂溶性低和非脂溶性物的通透性就會比較小，擴(kuò)散就會比較難。

二、如何理解水通過滲透作用跨生物膜

滲透作用指的是液態(tài)的小分子通過半透膜的擴(kuò)散方式來進(jìn)行滲透。半透膜一般會通過孔道的大小和膜兩側(cè)的同類分子自由能差來決定通過膜的情況，是沒有生物膜活性的。雖然水分子跨生物膜和半透膜發(fā)生的滲透作用的結(jié)果是一樣的，但是它的發(fā)生過程存在著比較大的差別。在這樣的情況下，就不能把細(xì)胞吸水和失水簡單地等同于滲透作用。

根據(jù)生物膜的具體成分、物質(zhì)相互親合的原理及水通道蛋白的發(fā)現(xiàn)三個方面的內(nèi)容來進(jìn)行具體的分析，水在生物膜中進(jìn)行通過，一方面是由生物膜上面的水親合物來決定的，并且所有膜的蛋白都能對水分進(jìn)行過膜的承擔(dān)。這個過程主要是對蛋白進(jìn)行貫穿，因?yàn)樗强梢孕纬梢粋€水的通道的，可以為水分子過膜創(chuàng)造一個十分便利的條件。此外，非貫穿的蛋白也會有一個自發(fā)的運(yùn)動，這個自發(fā)的運(yùn)動會使得水分子出現(xiàn)過膜的行為和現(xiàn)象，因?yàn)閷τ诘鞍追肿觼碚f，它們都是具備水親合性的，并且膜蛋白對于水的親合量和水勢之間是成一個正比的關(guān)系的[2]。特別是從生物膜內(nèi)外兩側(cè)來進(jìn)行分析，一般來說，水勢大的地方它的親合就會越大，從而自發(fā)地轉(zhuǎn)運(yùn)到另一側(cè)的能力就會越強(qiáng)，從而會體現(xiàn)出來一個和滲透作用一致的現(xiàn)象。另一個方面，生物膜內(nèi)外兩側(cè)的水勢所產(chǎn)生的動力會使得水分子能夠克服阻力對生物膜的磷脂分子進(jìn)行穿過，并且過膜的情況會由生物膜內(nèi)外兩側(cè)的水勢差來進(jìn)行決定。如果外側(cè)的水勢比內(nèi)側(cè)的水勢大，那么細(xì)胞就會出現(xiàn)吸水的情況。如果外側(cè)的水勢比內(nèi)側(cè)的水勢小，那么細(xì)胞就會出現(xiàn)失水的情況。

水是一個非常小的分子，和磷脂分子之間的親合性是比較小的，在這樣的情況下，水分子依靠水勢穿過磷脂分子透過生物膜，就需要對非親合性所帶來的阻力進(jìn)行克服，在這樣的情況下，速率就會比較慢。如果是依靠水親合物來進(jìn)行過膜，那么這個阻力就會比較小，特別是以通道蛋白過膜，這個阻力就會更小，因此這個速率就會更加地快。水分子經(jīng)過通道蛋白過生物膜，就像是水分子通過半透膜的孔道一樣，可以按照水勢的大小來進(jìn)行自由的進(jìn)出。因此，我們可以發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞的吸水和失水都主要依靠通道蛋白來通過生物膜。

三、物質(zhì)跨膜運(yùn)輸方式的分類

（一）氧氣、二氧化碳、氮?dú)夂捅降目缒み\(yùn)輸

氧氣、二氧化碳、氮?dú)夂捅蕉际欠菢O性的分子，因此比較容易和磷脂分子進(jìn)行親合，從而使得磷脂分子成為這些分子過膜的一個通道，會順應(yīng)著濃度的梯度來進(jìn)行自由的通過，是一種被動的運(yùn)輸方式。

（二）水、乙醇、甘油的跨膜運(yùn)輸

水是極性比較大的小分子，乙醇和甘油是一個極性比較弱的分子。水分子和磷脂分子的親合性是比較小的，但是水分子的體積又比較小，本身的自由能比較大，因此穿透能力強(qiáng)，可以順應(yīng)著水勢差來對穿過磷脂雙分子層或者通過水通道通過生物膜的阻力進(jìn)行克服。相比之下，乙醇和甘油與磷脂分子之間的親合性就比較強(qiáng)，可以順應(yīng)著溶液中的濃度梯度對磷脂的雙分子層進(jìn)行通過，也是一種被動的運(yùn)輸方式。這三種物質(zhì)經(jīng)過膜的速率中，水是最小的。

（三）離子的跨膜運(yùn)輸

氫離子、鈉離子、鉀離子、鈣離子、氯離子、鎂離子、碳酸根離子及磷酸根離子的極性都比較強(qiáng)，一般都需要依靠膜蛋白中所含有的特異性比較高的離子泵來對泵入或者泵出的細(xì)胞進(jìn)行選擇[2]。在生物膜當(dāng)中，過膜的離子的種類和數(shù)量會由離子泵的種類和數(shù)量來決定，此外離子過膜的速率會受到有氧呼吸強(qiáng)度的影響。對于離子來說，它主要依靠生物膜上的離子泵來選擇性的過膜，從而使得生物膜的內(nèi)側(cè)和外側(cè)始終存在著一定的濃度差，最終形成電位差。因此，離子大多數(shù)都是通過離子泵例進(jìn)行主動的運(yùn)輸?shù)?，也可以通過離子的通道來進(jìn)行被動的運(yùn)輸。

四、結(jié)語

綜上所述，物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸在不同的條件和環(huán)境中，它的效果是不一樣的，需要根據(jù)實(shí)際的情況來進(jìn)行探討和研究，從而更好地對物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸內(nèi)容和相關(guān)的知識點(diǎn)進(jìn)行掌握，更好地開展各方面的學(xué)習(xí)。

參考文獻(xiàn)：

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