安徽 王五俠 徐金鵬

活細(xì)胞是開放的生命系統(tǒng)，其通過細(xì)胞膜與周圍環(huán)境時刻進(jìn)行著物質(zhì)交換。細(xì)胞膜是選擇透過性膜，物質(zhì)跨膜運(yùn)輸方式與分子大小、極性、電荷及濃度等均有關(guān)系。課堂教學(xué)中指導(dǎo)學(xué)生快速、準(zhǔn)確地判斷物質(zhì)跨膜運(yùn)輸方式是每位生物教師需要思考的問題，在實(shí)際教學(xué)過程中筆者利用四種方法巧判物質(zhì)跨膜運(yùn)輸方式，喜獲良好教學(xué)效果。

一、根據(jù)物質(zhì)名稱進(jìn)行判斷

【例1】下列有關(guān)物質(zhì)進(jìn)出人體細(xì)胞的敘述，錯誤的是 （ ）

A.甘油進(jìn)入小腸絨毛上皮細(xì)胞不需要消耗ATP

B.酒精進(jìn)入胃腺細(xì)胞需要載體蛋白協(xié)助

C.細(xì)胞外液中O2進(jìn)入肌細(xì)胞是自由擴(kuò)散

D.漿細(xì)胞分泌抗體過程中需依靠膜的流動性

【解析】甘油、酒精和O2進(jìn)入細(xì)胞的方式均是自由擴(kuò)散，不需消耗能量也不需要載體蛋白協(xié)助；漿細(xì)胞分泌抗體屬于消耗能量的胞吐過程，需依靠細(xì)胞膜的流動性完成。

【答案】B

【教學(xué)策略】氣體分子（如O2、CO2、N2等）和苯為疏水性分子；乙醇、甘油、尿素和脂肪酸為不帶電荷的極性小分子，這些物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的方式均為自由擴(kuò)散。關(guān)于水的跨膜運(yùn)輸方式，在試題中沒有設(shè)置特殊背景的情況下，水會從溶質(zhì)的低濃度一側(cè)（滲透壓低）流向高濃度一側(cè)（滲透壓高）進(jìn)行自由擴(kuò)散；若試題中有信息表明所研究細(xì)胞中有水通道蛋白協(xié)助水跨膜運(yùn)輸，這時水進(jìn)入此種細(xì)胞的方式為協(xié)助擴(kuò)散。大分子物質(zhì)（如胰島素）運(yùn)出細(xì)胞的方式為借助細(xì)胞膜流動性的胞吐，顆粒性物質(zhì)運(yùn)入細(xì)胞的方式為胞吞（如吞噬細(xì)胞攝取病毒或細(xì)菌）。

教學(xué)過程中對于物質(zhì)運(yùn)輸方式比較固定的物質(zhì)名稱，教師可以通過強(qiáng)調(diào)記住物質(zhì)名稱的方式聯(lián)系其跨膜運(yùn)輸方式。而對于葡萄糖（不帶電荷極性分子）、氨基酸（帶電荷的極性分子）和各種無機(jī)鹽離子不能根據(jù)名稱判斷運(yùn)輸方式，需要聯(lián)系物質(zhì)具體運(yùn)輸方向及濃度進(jìn)行判斷，避免學(xué)生因生搬硬套出現(xiàn)判斷失誤。

二、根據(jù)運(yùn)輸過程圖像進(jìn)行判斷

【例2】如圖表示某細(xì)胞膜，其中A～C表示不同物質(zhì)，a～e表示物質(zhì)跨膜運(yùn)輸方式，下列敘述中正確的是（ ）

A.若是人紅細(xì)胞，葡萄糖進(jìn)入細(xì)胞可用a表示

B.若是酵母菌細(xì)胞，水進(jìn)入細(xì)胞可用c表示

C.若是輪藻細(xì)胞，K+進(jìn)入細(xì)胞可用b表示

D.若是蛙神經(jīng)元，Na+運(yùn)出細(xì)胞可用e表示

【解析】葡萄糖進(jìn)入人紅細(xì)胞是協(xié)助擴(kuò)散，應(yīng)用d表示；水進(jìn)入酵母菌細(xì)胞是自由擴(kuò)散，應(yīng)用b表示；K+進(jìn)入輪藻細(xì)胞是主動運(yùn)輸，應(yīng)用a表示；Na+運(yùn)出蛙神經(jīng)元是主動運(yùn)輸，應(yīng)用e表示。

【答案】D

【教學(xué)策略】根據(jù)物質(zhì)運(yùn)輸過程圖解判斷物質(zhì)跨膜運(yùn)輸方式是此部分內(nèi)容常考題型，該題型可考查學(xué)生綜合運(yùn)用知識解題能力和獲取信息解題能力。教學(xué)過程中需要先讓學(xué)生根據(jù)糖蛋白的有無判斷細(xì)胞膜的外側(cè)和內(nèi)側(cè)，這樣可明確圖中各種被運(yùn)輸物質(zhì)的運(yùn)輸方向。判斷時需要讓學(xué)生遵循“三個要點(diǎn)”，即載體、能量和濃度進(jìn)行綜合分析。

教學(xué)時要讓學(xué)生明確小分子物質(zhì)從高濃度向低濃度運(yùn)輸就是被動運(yùn)輸，從低濃度向高濃度運(yùn)輸就是主動運(yùn)輸；消耗能量的運(yùn)輸包括小分子物質(zhì)的主動運(yùn)輸和大分子物質(zhì)的胞吞和胞吐過程，不消耗能量的運(yùn)輸是被動運(yùn)輸過程；需要載體協(xié)助的運(yùn)輸是協(xié)助擴(kuò)散和主動運(yùn)輸，不需要載體參與的為小分子物質(zhì)自由擴(kuò)散過程或大分子物質(zhì)胞吞或胞吐過程（胞吞和胞吐過程需要膜上受體蛋白參與）。課堂中可讓學(xué)生通過列表或者構(gòu)建概念圖的方式比較自由擴(kuò)散、協(xié)助擴(kuò)散、主動運(yùn)輸、胞吞和胞吐在載體、能量和濃度等方面的異同點(diǎn)，進(jìn)而讓學(xué)生從多方面、多角度加強(qiáng)對不同跨膜運(yùn)輸方式的理解和感悟。

三、根據(jù)曲線圖影響因素進(jìn)行判斷

【例3】某科學(xué)家在研究物質(zhì)運(yùn)輸時發(fā)現(xiàn)有下列四種曲線關(guān)系。若某物質(zhì)運(yùn)輸時與曲線②和④相符，最可能是下列哪一過程 （ ）

A. CO2從肝臟細(xì)胞進(jìn)入組織液

B.水進(jìn)入小麥根毛細(xì)胞

C. Na+進(jìn)入人神經(jīng)元內(nèi)

D.小腸上皮細(xì)胞吸收氨基酸

【解析】由曲線②和④可知，此物質(zhì)運(yùn)輸有最大速率，且與氧氣濃度有關(guān)，應(yīng)是主動運(yùn)輸方式，CO2和水運(yùn)輸均是自由擴(kuò)散，Na+進(jìn)入人神經(jīng)元是協(xié)助擴(kuò)散，小腸上皮細(xì)胞吸收氨基酸是主動運(yùn)輸。

【答案】D

【教學(xué)策略】結(jié)合物質(zhì)運(yùn)輸?shù)淖鴺?biāo)曲線，根據(jù)物質(zhì)運(yùn)輸速率的變化及影響因素可判斷某種物質(zhì)的具體運(yùn)輸方式。教學(xué)過程中在討論物質(zhì)跨膜運(yùn)輸速率的影響因素時，可從內(nèi)部因素（包括載體蛋白種類及數(shù)量、能量及濃度差等）和外部因素（如溫度和O2等）兩方面分析。溫度會影響各種分子的運(yùn)動速率，因此低溫會使被轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)的運(yùn)動速率降低，實(shí)際考題中較少涉及溫度與物質(zhì)運(yùn)輸速率關(guān)系的判斷。在不考慮溫度影響情況下，物質(zhì)運(yùn)輸速率只受膜內(nèi)外物質(zhì)濃度差大小影響的是自由擴(kuò)散；運(yùn)輸速率受膜內(nèi)外物質(zhì)濃度差大小和膜上載體蛋白數(shù)量影響的是協(xié)助擴(kuò)散；運(yùn)輸速率受能量和膜上載體蛋白數(shù)量影響的是主動運(yùn)輸。

實(shí)際課堂教學(xué)中教師既要引導(dǎo)學(xué)生觀察“物質(zhì)濃度-運(yùn)輸速率曲線圖”和“能量（或O2濃度）-物質(zhì)運(yùn)輸速率圖”，分析曲線變化特點(diǎn)及影響因素，更要指導(dǎo)學(xué)生自己畫曲線圖，分析和討論曲線圖，明確不同曲線的差異機(jī)理及同一曲線中不同階段物質(zhì)運(yùn)輸速率差異的原因，進(jìn)而讓學(xué)生理解限制因素的可變性、載體蛋白的專一性和飽和性等特點(diǎn)。

四、根據(jù)物質(zhì)運(yùn)輸方向進(jìn)行判斷

【例4】主動運(yùn)輸消耗的能量可來自ATP或離子電化學(xué)梯度等。如圖為Na+、葡萄糖進(jìn)出小腸上皮細(xì)胞的示意圖。下列關(guān)于圖中物質(zhì)跨膜運(yùn)輸過程的分析錯誤的是（ ）

A.葡萄糖從腸腔進(jìn)入小腸上皮細(xì)胞是不需耗能的主動運(yùn)輸

B. Na+從小腸上皮細(xì)胞進(jìn)入組織液是需要消耗ATP的主動運(yùn)輸

C.葡萄糖從腸腔進(jìn)入小腸上皮細(xì)胞與Na+從腸腔到小腸上皮細(xì)胞相伴隨

D. Na+從腸腔到小腸上皮細(xì)胞以及葡萄糖從小腸上皮細(xì)胞到組織液均為被動運(yùn)輸

【解析】由圖可知，葡萄糖從腸腔逆濃度梯度進(jìn)入小腸上皮細(xì)胞，屬于主動運(yùn)輸，但不消耗ATP，消耗的能量應(yīng)來自離子電化學(xué)梯度，A項(xiàng)錯誤；Na+從小腸上皮細(xì)胞進(jìn)入組織液是逆濃度梯度進(jìn)行的，且需要載體蛋白協(xié)助、需要消耗ATP，屬于主動運(yùn)輸，B項(xiàng)正確；從圖示可看出，葡萄糖從腸腔進(jìn)入小腸上皮細(xì)胞與Na+從腸腔到小腸上皮細(xì)胞共用一個載體，C項(xiàng)正確；Na+從腸腔進(jìn)入小腸上皮細(xì)胞的方式是協(xié)助擴(kuò)散，葡萄糖從小腸上皮細(xì)胞進(jìn)入組織液的方式也是協(xié)助擴(kuò)散，均為被動運(yùn)輸，D項(xiàng)正確。

【答案】A

【教學(xué)策略】氨基酸、葡萄糖及離子（如Na+、K+等）的跨膜運(yùn)輸方式隨運(yùn)輸方向的不同而有變化，這也是近年來物質(zhì)運(yùn)輸方式考查的高頻考點(diǎn)和易錯點(diǎn)。受舊版教材和一些教輔資料干擾，多數(shù)學(xué)生甚至部分教師不能準(zhǔn)確根據(jù)具體方向判斷這些物質(zhì)的運(yùn)輸方式。氨基酸、葡萄糖為極性分子，離子帶有電荷，首先明確這三類物質(zhì)跨膜時不能進(jìn)行自由擴(kuò)散，其運(yùn)輸時順濃度梯度為協(xié)助擴(kuò)散，而逆濃度梯度為主動運(yùn)輸方式，提醒學(xué)生這些物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸方式不能只根據(jù)物質(zhì)名稱簡單判斷。對于部分作為神經(jīng)遞質(zhì)的氨基酸（如甘氨酸、谷氨酸和天冬氨酸等），要讓學(xué)生知道其由突觸前膜通過胞吐方式排出，作用是增加神經(jīng)遞質(zhì)釋放量利于興奮快速傳遞。

在課堂教學(xué)過程中為加強(qiáng)學(xué)生對此部分內(nèi)容的理解和減少解題失誤，教師可從如下幾方面進(jìn)行突破：（1）讓學(xué)生樹立氨基酸、葡萄糖及離子的運(yùn)輸方式隨運(yùn)輸方向不同而不同的觀點(diǎn)；（2）讓學(xué)生知道動物細(xì)胞內(nèi)K+濃度高于細(xì)胞外，而Na+濃度則低于細(xì)胞外的離子分布規(guī)律，這對于研究神經(jīng)纖維上靜息電位和動作電位產(chǎn)生的離子基礎(chǔ)及運(yùn)輸方式很有幫助；（3）讓學(xué)生知道物質(zhì)進(jìn)行主動運(yùn)輸一定消耗能量，但能量形式可以是水解ATP提供或者由其他離子的電化學(xué)梯度提供（如例4中葡萄糖從腸腔進(jìn)入小腸上皮細(xì)胞所需能量就是由Na+順濃度梯度的電化學(xué)梯度提供）。給學(xué)生分析Na+- K+泵的工作機(jī)理及對于維持動物細(xì)胞內(nèi)外一定離子濃度差的意義；（4）葡萄糖進(jìn)入人成熟紅細(xì)胞為協(xié)助擴(kuò)散，而飯后葡萄糖從腸腔進(jìn)入小腸上皮細(xì)胞的運(yùn)輸方式也需要視細(xì)胞內(nèi)外濃度而定，當(dāng)腸腔中葡萄糖濃度高于小腸上皮細(xì)胞時葡萄糖進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)為協(xié)助擴(kuò)散，而腸腔中葡萄糖濃度低于小腸上皮細(xì)胞時葡萄糖進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)為主動運(yùn)輸，讓學(xué)生了解細(xì)胞膜上運(yùn)輸葡萄糖的載體不止一種，葡萄糖進(jìn)入細(xì)胞的運(yùn)輸方式也不是固定不變的。

“教無定法，貴在得法”，好的教學(xué)方法會使課堂輕松高效。隨著對物質(zhì)跨膜運(yùn)輸方式的深入研究，面對試題中對物質(zhì)跨膜運(yùn)輸方式的多元化、多角度考查，生物教師則要開闊知識視野，洞悉考查角度和命題方向，選擇合適的教學(xué)方法讓學(xué)生掌握判斷有關(guān)物質(zhì)跨膜運(yùn)輸方式的技巧，更要讓學(xué)生體會到活細(xì)胞面對復(fù)雜環(huán)境的適應(yīng)性和調(diào)節(jié)性。