物质跨膜运输方式比较表

物质跨膜运输的方式及其实例物质跨膜运输的方式及其实例》摘要：本文介绍了物质跨膜运输的各种方式，对载体的种类和作用，供能的方式以及水分子、葡萄糖分子、Na+ 和K+等物质的跨膜方式进行了分析和介绍，并对高中教学中的相关疑问进行了说明。

关键词：载体；协助扩散；主动动输；能量；浓度梯度物质跨膜运输的方式有三种，被动运输、主动运输、胞吞和胞吐。

被动运输只依据于膜两侧的浓度梯度（如果是带电离子，除浓度梯度外，还存在跨膜电压，这两种净驱动力称为该溶质的电化学梯度）来进行，根据运输过程中是否需要载体，被动运输又可分为自由扩散（不需要载体）和协助扩散（需要载体）；主动运输是指在逆浓度梯度（或电化学梯度）下的运输，它既需要载体又需要能量，是物质跨膜运输的主要方式，细胞所需要的一些重要的物质都涉及到这种运输方式；大分子如蛋白质等物质进行跨膜运输的方式是通过胞吞和胞吐的作用，这种运输方式也需要消耗能量。

一、载体的种类及其作用协助扩散、主动运输与载体的种类和作用有很大的关系。

载体的化学本质主要是蛋白质，根据运输的方式和载体的空间结构，可将载体分为三种基本类型：通道蛋白、载体蛋白和离子载体（见图1 ）。

图1 三种不同载体的结构模式图1.通道蛋白。

通道蛋白是一类跨膜蛋白，它能形成亲水的通道，与所转运物质的结合较弱，当通道打开时能允许水、小的水溶性分子和特定的离子被动地通过。

通道蛋白分为水通道和离子通道两种类型。

（1）水通道（又称水孔）水分子通过水通道从水势较高的地方向水势较低的地方进行扩散。

水通道是连续开放的通道。

实验证明，水分子既可通过自由扩散的方式从质膜磷脂的双分子层中间的间隙通过，也可从水通道中以协助扩散的方式通过。

（2）离子通道。

因为该通道仅能通过无机离子而得名。

离子通道上有控制物质进出的门，因此又被称为门通道。

离子通道的特点是：? 对离子具有选择性和专一性。

即一种通道只允许一种类型的离子通过。

这与离子通道的大小、形状和内部的带电荷氨基酸的分布有关。

一、“物质跨膜运输”模型归纳二、物质跨膜运输模型解读1．自由扩散模型首先要明确自由扩散的条件即膜的两侧具有浓度差（小分子物质是从高浓度向低浓度扩散的），不需要载体协助也不需要能量供应。

自由扩散的速度与物质浓度的高低（浓度差）成正比，但自由扩散是不受载体和能量等因素的影响，例如：水分子，氧气等气体分子以及甘油等脂溶性分子可以自由通过细胞膜。

2．协助扩散模型首先要明确协助扩散的条件即需要载体蛋白的协助并且膜的两侧具有浓度差（小分子物质是从高浓度向低浓度扩散的），不需要能量的供应。

在一定的浓度范围内，随浓度差增大，物质的扩散速度加快。

达到一定程度后，由于受载体数目的限制（膜上的载体达到饱和时），物质运输速度不再增加而保持稳定，例如：葡萄糖通过红细胞膜。

3．主动运输模型首先要明确主动运输的条件即需要载体蛋白的协助和伴随能量的消耗。

一般小分子物质是从从低浓度向高浓度方向转运的（也可顺浓度进行），例如：钠离子等无机盐离子、葡萄糖、氨基酸等通过细胞膜。

3．1“耗氧量”模型运输速度与氧气的供应呈正相关，但不是正比例，因受细胞膜上载体数量的限制，故在一定的氧气消耗量范围内，随耗氧量的增大，物质的扩散速度加快。

达到一定程度后，物质运输速度不再增加而保持稳定。

值得注意的是，在氧气消耗量为零时，虽然有氧呼吸受到了抑制，但物质仍然可以运输，因为此时还要无氧呼吸产生能量，故曲线的起始位置运输速率并非为零。

3．2“时间”模型当细胞外物质的浓度高于细胞内时（顺浓度梯度），主动运输比被动运输快得多。

当主动运输逆浓度梯度进行时，在能量供应充足、载体没有达到饱和之前，物质运输速度随细胞外浓度的升高而加快；当载体饱和或能量不足时，运输速度维持相对稳定，不再随细胞外浓度而变化。

综上，也说明主动运输不但可以逆浓度梯度进行，也是可以顺浓度梯度进行的。

3．3“浓度差”模型在载体饱和之前，主动运输的速率和物质浓度成正相关，此时体现了主动运输和协助扩散模型的统一性。

物质跨膜运输的方式及特点全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：物质跨膜运输是细胞内外物质交换的重要过程，它通过不同的方式将物质穿过细胞膜，实现细胞内外环境的稳定。

目前已经发现了多种物质跨膜运输的方式，每种方式都有其独特的特点和机制。

一、主动运输主动运输是细胞内外物质运输的一种方式，它需要消耗能量以克服浓度梯度，使物质从低浓度区域向高浓度区域移动。

主动运输主要包括原子运输和小分子运输。

原子运输是通过特定的载体蛋白质，如离子泵和Na+/K+泵，将原子从低浓度区域转移到高浓度区域。

小分子运输是指通过载体蛋白将小分子物质进行跨膜运输，如葡萄糖转运蛋白和脂质转运蛋白。

主动运输的特点是能够实现对细胞内外环境的精确调控，使细胞内外物质浓度始终保持在理想的水平，从而维持细胞的正常功能。

主动运输还能够应对外界环境的变化，以保持细胞内外的稳态。

被动运输是通过跨膜通道进行物质运输的一种方式，不需要额外的能量消耗，只是依靠浓度梯度推动物质从高浓度区域向低浓度区域移动。

被动运输主要包括扩散和渗透。

扩散是通过脂质双层之间的小孔或蛋白通道，使分子从高浓度区域向低浓度区域自发扩散。

渗透是指水分子通过膜上的水通道蛋白，使水分子从高浓度区域向低浓度区域流动。

被动运输的特点是高效、快速，能够满足细胞对物质的迅速需求。

被动运输还能够避免能量浪费，提高细胞对物质的利用效率。

三、运动蛋白介导的跨膜运输除了上述两种跨膜运输方式外，还存在一种通过运动蛋白介导的跨膜运输方式。

运动蛋白如细胞骨架和激动蛋白能够通过与细胞骨架的结合，将物质从一个细胞膜一侧转移到另一侧。

运动蛋白介导的跨膜运输是一种高效的物质运输方式，能够满足细胞对物质的快速需求。

物质跨膜运输是细胞内外物质交换的重要过程，通过不同的方式实现细胞内外环境的稳定。

主动运输能够精确调控细胞内外物质浓度，适应外界环境的变化；被动运输高效、快速，提高细胞对物质的利用效率；运动蛋白介导的跨膜运输通过运动蛋白的介导，实现物质在细胞膜之间的转移，为细胞提供了快速的物质运输通道。

与“物质跨膜运输方式”相关的图表题归类解析“物质跨膜运输的方式”是近年来高考的重点和热点，且常以表格、图像或曲线模型等形式考查物质运输方式的判定。

解答此类试题的关键在于获取并应用试题所给予的相关信息，下面试举例说明之。

一、数据表格类例1 （2013浙江卷）某哺乳动物神经细胞内外的K+和Na+浓度见下表。

下列属于主动转运的是（）A．K+经钾离子通道排出细胞B．K+与有关载体蛋白结合排出细胞C．Na+经钠离子通道排出细胞D．Na+与有关载体蛋白结合排出细胞解析:根据表格，神经细胞外Na+浓度较高，细胞内K+浓度较高，K+和Na+经过离子通道排出细胞属于被动运输，A项、C项错误；K+与有关载体蛋白结合排出细胞，运输方向由高浓度向低浓度，运输方式为协助扩散，B项错误；Na+与有关载体蛋白结合排出细胞，运输方向由低浓度向高浓度，运输方式为主动运输，D项正确。

答案:D变式1下表是人体成熟红细胞与血浆中的K+和Mg2+在不同条件下的含量比较，据表分析不确切的是（）A.鱼滕酮对K+和Mg2+的载体生理功能均有抑制作用B.乌本苷抑制K+载体生理功能而不影响Mg2+载体的生理功能C.鱼滕酮抑制ATP的合成从而影响K+和Mg2+的运输D.正常情况下血浆中K+和Mg2+均通过主动运输进入红细胞解析：由表格看出，用鱼滕酮处理后，细胞对K+和Mg2+的都受到影响；用乌本苷处理后，只有细胞对K+的吸收受到影响、而细胞对Mg2+的吸收不会受到影响。

考虑到细胞对K+和Mg2+的吸收都属于主动运输，ATP 的供应和载体都会影响这个过程。

若A TP的供应受影响，则两种离子的吸收都受到影响，故可判断鱼滕酮通过影响A TP供应来影响吸收，而乌本苷则通过影响K+的载体来影响对K+的吸收。

答案：A【技巧点拨】（1）以自由扩散方式运输的物质：H2O、CO2 、O2等小分子；甘油、乙二醇等脂溶性物质。

（2）以主动运输方式运输的物质：①分子量相对较大的小分子，如葡萄糖、氨基酸；②带电粒子，如Na+、K+、Ca2+等；③逆浓度运输的物质都是主动运输。

［教材优化全析］要点提炼物质跨膜运输，有的是顺浓度梯度的，如水、O2、CO2等，有的是逆浓度梯度的，如：Na+、Cl－、Ca2+等，而且细胞对于物质的输入和输出有选择性，这主要是因为细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜。

生物膜的这一特性对保证细胞正常代谢的进行非常有意义：它既能保障细胞对基本营养物质的摄取、代谢废物的排出和细胞内离子浓度的调节，又能使细胞内环境保持相对稳定。

一、自由扩散由于分子运动而产生的物质迁移现象，即一种物质的分子从相对高浓度的区域移动到相对低浓度的区域，称为扩散，又称为自由扩散。

物质能否实现跨膜运输与物质的性质、颗粒大小及膜的选择透过性有关。

生物膜的选择透过性能保证细胞正常生命活动的进行。

取少许高锰酸钾结晶，投入一杯清水中，高锰酸钾很快溶解而使水变为紫色。

开始时紫色溶液只集中在高锰酸钾结晶的周围，然后逐渐扩展，最后高锰酸钾结晶完全溶解，水液也全部成为均匀的紫色溶液。

这一过程就是自由扩散。

物质分子可以穿过细胞膜，在细胞内外之间进行自由扩散（如下图）。

自由扩散示意图O2和CO2分子都可以穿过脂类双分子层而扩散。

由于细胞呼吸之故，细胞内的O2浓度总是低于血浆或体液中的O2浓度，而CO2的浓度则高于血浆或体液中的CO2浓度，因而体液中的O2就向细胞内扩散，而细胞内的CO2则向血浆或体液扩散。

保持或增加浓度梯度，有利于扩散的进行。

血液在组织中循环，可经常保持血液和细胞之间的O2和CO2浓度梯度，因而有利于O2从血液中顺浓度梯度进入细胞和CO2从细胞中顺浓度梯度进入血液。

分子扩散的速度是与温度成正比的，温度越高，扩散速度越快。

在同一温度下，由浓度来决定扩散方向与速度。

自由扩散的动力是物质由高浓度流向低浓度的倾向。

例如CO2、O2、N2进出红细胞，取决于血液和肺泡中该气体的分压差。

脂溶性的固醇类小分子激素（性激素、肾上腺皮质激素）以及酰胺类、甘油、乙醇等出入细胞是自由扩散。

自由扩散的速度基本上取决于分子的大小和油溶度，分子越小，油溶度越大，扩散速度越快。

物质跨膜运输的方式及特点全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：物质跨膜运输是细胞内物质交换的重要方式之一，通过跨越细胞膜将物质从细胞内运输到细胞外或者从细胞外运输到细胞内。

不同的物质跨膜运输方式包括主动运输、被动运输和细胞吞噬。

每种方式在运输过程中都具有独特的特点。

主动运输是细胞对物质活动建立浓度梯度的方式之一。

主动运输通常需要消耗能量，通过将物质从浓度低的地方转移到浓度高的地方，从而增加了物质在细胞内外的浓度差。

主动运输通过运输蛋白或者离子泵等载体蛋白完成，其特点是运输的方向是逆浓度梯度，因此需要消耗能量来维持正常运转。

主动运输作用于细胞尺度内，如细胞膜上的钠钾泵负责将钠离子和钾离子从它们的高浓度区域输送到它们的低浓度区域从而维持细胞内外的离子平衡。

被动运输是细胞在不消耗能量的情况下利用浓度梯度进行物质交换的方式。

被动运输可分为扩散和渗透两种方式。

扩散是物质自然地沿着浓度梯度进行扩散，无需额外的能量投入。

渗透是水分子通过半透膜从浓度高的溶液一侧向浓度低的溶液一侧移动，同时也是一种被动运输方式。

被动运输的特点是运输方向是沿着浓度梯度的，没有额外的能量消耗，适用于细胞与周围环境之间的物质交换。

细胞吞噬是一种特殊的物质跨膜运输方式，通过细胞膜形成的囊泡将外界的物质包裹起来，随后融合到胞浆内部。

细胞吞噬在细胞内外交换大块物质或者有害物质时具有重要作用。

细胞吞噬的特点是通过细胞自身的破坏内部的物质囊泡将外部的物质引入细胞内部，适用于物质体积较大或者无法通过其他跨膜运输方式进行交换的情况。

物质跨膜运输的方式多种多样，每种方式在细胞内外的物质交换中都具有重要作用。

主动运输、被动运输和细胞吞噬三种方式各有特点，通过相互配合实现了细胞内外物质的平衡和交换。

深入研究物质跨膜运输的方式和特点，有助于更好地理解细胞内外交换的机制，为生物学研究和医学应用提供重要的理论基础。

【总字数：445】第二篇示例：物质跨膜运输是细胞内外物质之间在生物膜上进行的重要过程。